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Leseranfrage
Neutralleiterauslegung bei Oberschwingungen

Als Gegenstand häufiger Fachdiskussionen erweist sich das komplexe Thema der Oberschwingungen. Auch im ep wurde schon oft darüber berichtet.

Dreiphasenwechselstrom

Frage: In dem Fachbeitrag „Neutralleiterauslegung bei Oberschwingungen“ [1] der ep-Ausgabe 04/2015 wurde sehr ausführlich dargelegt, dass der Neutralleiterstrom das 1,6fache (nahezu Wurzel-3-fache) eines Außenleiters im Drehstromnetz erreichen kann, und dies mit einer herkömmlichen, dem heutigen Standard durchaus angemessenen Elektroinstallation.

Im Fachbeitrag „Der Neutralleiter wird so schnell nicht abbrennen“ [2] in ep 02/15 wurde über ein ähnliches Szenario berichtet. Jedoch heißt es dort: „In der Praxis wird der theoretische Faktor Wurzel 3 für den Neutralleiterstrom gegenüber den Außenleitern kaum jemals erreicht. Das Maximum mag um den Faktor 1 liegen.“

Da aus unserer Sicht diese beiden Artikel kontrovers zu betrachten sind, stellt sich für uns die Frage, welcher der beiden genannten Sachverhalte gültig ist. Wird bereits im Standard-Büro gemäß ep 04/15 der Neutralleiter um nahezu das Wurzel-3-fache überschritten oder ist dieses Szenario nur für Extreme gemäß ep 02/15 zu betrachten?

Da wir in der Planung keine Einzelfall-Messungen beim Kunden veranlassen können und dieser zum Zeitpunkt der Planung keine konkreten Aussagen zu den zum Einsatz kommenden Geräten treffen kann, wäre eine Aussage hierzu äußerst hilfreich.

Antwort: Der Anfragende hat schon sehr genau hingesehen, doch offensichtlich – auch zu meiner eigenen Überraschung – muss man bei diesem Thema noch genauer hinsehen. In dem vom Anfragenden angeführten Absatz im ep 04/15 [1] steht es doch: „Der Neutralleiterstrom lässt sich unmöglich bestimmen, solange die praktische oder theoretische Kurvenform der Lastströme unbekannt ist.“

Dies ist genau das Problem des Anfragenden, wie er ganz richtig erkannt hat. Eine Norm, eine Vorschrift oder dergleichen, die vorgäbe „bei einem Oberschwingungsgehalt von so und so viel ist so oder so zu verfahren“ hat daher keinen Sinn.

Weiter heißt es dann: „Als Näherung kann er jedoch im Falle von Gleichrichterlasten wie etwa kleineren Kompakt-Leuchtstofflampen (KLL) einschließlich LED-Leuchtmitteln im Bereich bis zu einer Bemessungsleistung von 25 W etwa 1,6-mal so hoch angenommen werden wie der Außenleiterstrom [...], kann aber im ungünstigsten Fall, z. B. bei auf kleinen Stromflusswinkel eingestellten Phasen-Anschnittsteuerungen (α ≥ 120°, [...]) auch seinen theoretischen Höchstwert vom 1,73-fachen des Außenleiterstroms erreichen.“ Hat der Anfragende es also ausschließlich mit solchen Lasten zu tun – ja, dann ist der Faktor so extrem (nahe dem theoretisch möglichen Maximum oder schon darauf). Das wird nur in keiner Anlage der Fall sein. Stets sind gleichzeitig „mildere“ Lasten vorhanden. Daher musste ich mir mit einem Schätzwert aus einer Anzahl Messungen in praktisch betriebenen Anlagen und an verschiedenen Geräten helfen.

Als Empfehlung für die Praxis kann man daher stehen lassen: Es sollte bei den Verlegearten mit vier statt drei belasteten Adern gerechnet werden. Die entsprechenden Werte fehlen zwar in den Tabellen 3 bis 8 der DIN VDE 0298-4 (VDE 0298-4) [3], doch die Vorgehensweise findet der Anfragende im Beiblatt 3 zur DIN VDE 0100-520 (VDE 0100-520) [4] beschrieben. Dieses enthält zwar noch Fehler, doch wird es demnächst nochmals überarbeitet werden.

Eine Anmerkung noch zum Satz des Anfragenden: „In dem Fachbeitrag [...] wurde sehr ausführlich dargelegt, dass der Neutralleiterstrom das 1,6fache (nahezu Wurzel-3-fache) eines Außenleiters im Drehstromnetz erreichen kann, und dies mit einer herkömmlichen, dem heutigen Standard durchaus angemessenen Elektroinstallation“: Dies ist weniger eine Frage der versorgenden Anlage, sondern fast ausschließlich der daran betriebenen Lasten. Im Gegenteil: Eine „stärkere“ Anlage (also mit geringerer innerer Impedanz und entsprechend geringerem Spannungsfall) setzt auch der Ausbreitung von Strom-Oberschwingungen weniger Widerstand entgegen. Insbesondere ist die Filterwirkung der Anlage selbst umso geringer, je größer der speisende Transformator und je kleiner dessen Kurzschlussspannung ist (siehe auch [5]).

Autor: S. Fassbinder

Literatur:
[1] Fassbinder, S.: Neutralleiterauslegung bei Oberschwingungen; Erläuterungen zum Beiblatt 3 der VDE 0100-520, Teil 1/2. Elektropraktiker, Berlin 69 (2015) 4, S. 301–308.

[2] Fassbinder, S.: Der Neutralleiter wird so schnell nicht abbrennen; LEDs und Oberschwingungen –Teil 2/2. Elektropraktiker, Berlin 69 (2015) 2, S. 110–114.

[3] DIN VDE 0298-4 (VDE 0298-4):2013-06 Verwendung von Kabeln und isolierten Leitungen für Starkstromanlagen – Teil 4: Empfohlene Werte für die Strombelastbarkeit von Kabeln und Leitungen für feste Verlegung in und an Gebäuden und von flexiblen Leitungen.

[4] DIN VDE 0100-520 (VDE 0100-520):2013-06 Errichten von Niederspannungsanlagen – Teil 5-52: Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel – Kabel- und Leitungsanlagen.

[5] Fassbinder, S.: Analyse und Auswirkungen von Oberschwingungen; Teil 3: Auswirkungen auf Neutralleiter, Drehfeldmotoren und Trafos. Elektropraktiker, Berlin 67 (2013) 11, S. 872–878.

 

Dieser Artikel ist in unserem Facharchiv nachzulesen.

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