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Aus dem Facharchiv: Lernen & Können
Typische Fehler in der Elektroinstallation – Stromkreisabsicherung

Eine falsche Stromkreisabsicherung kann zu Überlastung elektrischer Betriebsmittel führen. Das kann im Extremfall sogar den Ausfall von Schutzeinrichtungen oder die Entstehung von Bränden bedeuten.

Zerstörte Sicherung

Zerstörte Sicherung (Foto: GDV-Lernmodul)

Angelehnt an das Web-Lernmodul „Stromkreisabsicherung“ [1] des GDV werden mögliche Schadenursachen sowie entsprechende Schutzmaßnahmen im Beitrag näher erläutert.

Stromkreis

Ein einfacher Stromkreis setzt sich zusammen aus

  • einem (Leistungs-) Erzeuger (einer Spannungs- bzw. einer Stromquelle) und
  • einem (Leistungs-) Verbraucher, die über Leitungen miteinander verbunden sind.

Durch einen Schalter kann der Stromkreis geschlossen und unterbrochen werden. Damit wird gesteuert, ob im Stromkreis ein Strom fließt oder nicht. Üblicherweise wird jeder Stromkreis durch eine Sicherung geschützt. Die Sicherung reagiert ab einem bestimmten Strom und unterbricht den Stromkreis. Damit werden alle Teile des Stromkreises vor Überlastung und gegen Kurzschluss geschützt. Eine falsche Stromkreisabsicherung kann zu Überlastung elektrischer Betriebsmittel führen. Das kann im Extremfall sogar den Ausfall von Schutzeinrichtungen oder die Entstehung von Bränden bedeuten (Bilder 1 und 2). Bei der Stromkreisabsicherung sind besonders zu beachten:

  • Schutz bei Überstrom,
  • Leitungslängen und -querschnitte,
  • Selektivität,
  • Berücksichtigung von Umgebungsbedingungen.

Schutz bei Überstrom

Überströme entstehen durch Kurzschluss oder Überlastung. Anforderungen an den Schutz bei Überstrom werden in der VDE 0100-430 beschrieben. Für die Sicherheit einer elektrischen Anlage ist die Kenntnis über die maximal auftretenden Kurzschlussströme entscheidend, da die Betriebsmittel im Kurzschlussfall keinen Schaden nehmen dürfen (Kurzschlussfestigkeit).

Schaltgeräte müssen daher einen Kurzschluss sicher abschalten können. Angaben zu den maximalen Kurzschlussströmen sind in den technischen Anschlussbedingungen (TAB) der Netzbetreiber zu finden. Diese angegebenen Mindestwerte reichen für die meisten Anwendungsfälle aus. Im industriellen Bereich können höhere Kurzschlussströme auftreten. Dann müssen diese ermittelt und gegebenenfalls Betriebsmittel mit höherem Schaltvermögen gewählt werden, z. B. Leitungsschutzschalter mit 10 kA anstelle von 6 kA Bemessungsschaltvermögen.

Leitungslängen und Leitungsquerschnitte

Kabel und Leitungen führen Ströme und werden dadurch erwärmt. Damit im normalen Betrieb und auch im Fehlerfall die Leiterisolierung keinen thermischen Schaden nehmen kann, werden sie für die zu erwartenden Belastungen dimensioniert und mit einem Überstromschutz versehen. Überstrom kann z. B. durch eine zu hohe Last oder durch einen Kurzschluss auftreten.

Kabel und Leitungen müssen sowohl für den Normalbetrieb als auch für den Fehlerfall richtig ausgelegt werden!

Besonders bei großen Leitungslängen muss gewährleistet sein, dass trotz eines hohen Schleifenwiderstandes auch bei einem Kurzschluss am Ende der Leitung die Auslösung des Schutzgerätes erfolgt.

Die Leitungslänge und die Höhe der Kurzschlussströme sind für die Auswahl der richtigen Leitungsquerschnitte sehr wichtig.

Für Kabel und Leitungen sind die zulässigen Strombelastbarkeiten nach VDE 0298-4 sowie die Anforderungen nach VDE 0100-430 zu beachten. Im Wesentlichen geht es um die richtige Zuordnung

  • des Betriebsstroms des angeschlossenen Verbrauchers Ib,
  • des Nennstroms der Überstrom-Schutzeinrichtung In,
  • der Strombelastbarkeit des Kabels bzw. der Leitung Iz.

Um einen sicheren Schutz vor einer Überlastung zu gewährleisten, müssen dabei folgende Verhältnisse dieser Stromwerte eingehalten werden:

  1. Der Betriebsstrom des angeschlossenen Verbrauchers muss stets kleiner sein als der Nennstrom der Überstromeinrichtung.
  2. Der Nennstrom der Überstromeinrichtung muss stets kleiner sein als die Strombelastbarkeit des Kabels bzw. der Leitung.

Ib ≤ In ≤ Iz
Nachdem der Betriebsstrom Ib ermittelt wurde, ist die Strombelastbarkeit des Leiterquerschnittes unter Berücksichtigung der folgenden Bedingungen zu ermitteln:
1) Leitungsart (zulässige Betriebstemperatur am Leiter z. B. 60 °C, 70 °C oder 90 °C),
2) Verlegeart,
3) Umgebungstemperatur (Umrechnungsfaktor f1),
4) Häufung von Kabel oder Leitung (Umrechnungsfaktor f2),
5) Anteil von Oberschwingungen (Umrechnungsfaktor f3),
6) Anzahl der belasteten Adern (Umrechnungsfaktor f4).
(siehe Anhang B von VdS 2025)


Autor: M. Heberer
Der vollständige Beitrag ist in unserem Facharchiv nachzulesen.


Literatur


[1] Web-Lernmodul des GDV „Ersatzstromanlagen/USV“: vds.de/fileadmin/lehrnmodule/elektrofachkraefte/ls5/index.html

Überlasteter Motorschutzschalter; links Thermographie; rechts Foto
Überlasteter Motorschutzschalter; links Thermographie; rechts Foto (Bild: GDV-Lernmodul)

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