Bei der Auslegung von Kabel- und

Leitungsanlagen sind Anforderungen

zu berücksichtigen, die den sicheren

Betrieb und den Schutz im Fehlerfall

ermöglichen.

Ziel ist, gegen thermische Überbean-

spruchung sowohl im Überlastfall, als

auch im Kurzschlussfall zu schützen

und Kabel/Leitungen so auszulegen,

dass die im Betrieb zu erwartenden

Einflüsse keine unzulässigen Auswir-

kungen verursachen.

Die in dieser Broschüre zusammengestellten Unterlagen

basieren auf den Anforderungen aus DIN VDE 0100. Sie

spiegeln den Stand von Mitte 2009 wider, können aber

im Einzelfall das Lesen der entsprechenden Normen bzw.

Normenteile nicht ersetzen. Die Auslegung von Kabel- und

Leitungsanlagen bzgl. der Strombelastbarkeit für die An-

wendung in und an Gebäuden erfolgt üblicherweise nach

DIN VDE 0298-4 (Geltungsbereich beachten!), wobei die

Anforderungen im Zusammenhang mit der Ausrüstung von

Maschinen in DIN EN 60204-1 (VDE 0113-1) aufgeführt

sind.

Legende der verwendeten Formelzeichen

Überstromschutzeinrichtungen

Kabel/Leitung

I_n Bemessungsstrom

I₁ festgelegter Nichtauslösestrom

auch als I

_nt „conventional non-tripping current“ oder

I_nf „conventional non-fusing current“ bezeichnet

I₂ festgelegter Auslösestrom

auch als I

_t „conventional tripping current“ oder

I

f „conventional fusing current“ bezeichnet

Stromkreis

I_b (maximaler) Betriebsstrom eines Stromkreises

I_erf der für die Abschaltung in einer vorgegebenen Zeit

erforderliche Strom

Z

S die Gesamtimpedanz der Fehlerschleife

(bestimmt den maximal möglichen Fehlerstrom)

I

l

Z zulässige Strombelastbarkeit

max maximal zulässige Länge eines Kabels/einer Leitung

Z_V0 angenommener Impedanzanteil vor der Überstrom-

Schutzeinrichtung von 300 mΩ (Vorimpedanz ein-

schließlich Netzschleifenimpedanz)

f_L Längenkorrekturfaktor (Näherungswert)

für l_max je 10 mΩ Abweichung von Z_V0 = 300 mΩ

t_a geforderte Abschaltzeit

R_i Innenwiderstand Sicherungsautomat bei 20 °C

R_L Leitungswiderstand bei 20 °C

J_R Referenzumgebungstemperatur

Sicherungsautomaten

k Materialwert nach DIN VDE 0100-540

es gilt: Z

_S = Z_V + Z_KL

Z_V tatsächlicher Impedanzanteil vor der Überstrom-

Schutzeinrichtung (Vorimpedanz einschließlich

Netzschleifenimpedanz);

Z_KL Impedanzanteil von der Überstrom-Schutzeinrichtung

bis zum Ende des Kabels oder der Leitung

I_a zugrunde zu legender Auslösestrom für die Schnell-

abschaltung nach DIN VDE 0100-410

S Leiterquerschnitt

f₁, f₂ Reduktionsfaktoren für die Strombelastbarkeit

T_U Umgebungstemperatur

kommen:

− Auswirkung von Oberwellenströmen auf symmetrisch be-

Überlast kann auftreten, ohne dass die elektrische Anlage

schadhaft ist, z.B. bei gleichzeitiger Benutzung leistungstarker

lastete Drehstromsysteme

− Beispiel weiterer Verlegearten und deren Zuordnung zu den

Referenzverlegearten

Verbrauchsgeräte an mehreren Steckdosen, die alle an den-

selben Stromkreis angeschlossen sind. Überlast kann ebenso

bei zu starkem Belasten von Elektromotoren entstehen, z.B.

− Referenzverlegeart D*„Verlegung im Elektroinstallationsrohr

oder Kabelschacht im Erdreich“

wenn ein zu dickes Holz zu schnell gegen die Kreissäge

geschoben wird.

Überstromschutz

Kabel, Leitungen und Geräte sind gegen Überlast und Kurz-

Bei Überlast muss also kein Fehler in der elektrischen Anlage

vorliegen. Vielmehr kann ein Fehlverhalten des Betreibers der

schluss zu schützen. Das ist eine wesentliche Forderung

aus der DIN VDE 0100. ABB-Sicherungsautomaten mit ihren

verschiedenen Auslöse-Charakteristiken B, C, D, E, K und Z

Grund für die Überlast sein.

Bei einem geringen Überlaststrom wird gleichzeitig ein Teil der

erfüllen die vielfältigen Anforderungen der Praxis an den Über-

stromschutz.

entstehenden Wärme an die kältere Umgebung abgeleitet, so

dass erst nach längerer Zeit eine unzulässig hohe Betriebs-

temperatur erreicht wird. Wird der Leiter nach kurzzeitiger

Begriffserläuterungen

Größte dauernd zulässige Strombelastbarkeit

Belastung mit Überlaststrom abgeschaltet oder zumindest

erheblich unter der größten dauernd zulässigen Belastbarkeit

Die größte dauernd zulässige Belastbarkeit I_z eines Kabels

oder einer Leitung ergibt sich aus der maximal zulässigen

Betriebstemperatur (des Isolierwerkstoffes), der Umgebungs-

I

_z belastet, so dass er sich wieder auf die größte dauernd

zulässige Betriebstemperatur abkühlen kann, muss noch nicht

mit bleibender Schädigung des Isolierwerkstoffes gerechnet

temperatur, der Verlegeart, der Anzahl der stromdurchflosse-

nen Adern, dem Isolierwerkstoff, dem Leiterwerkstoff und

dem Leiterquerschnitt. Abweichende Umgebungstempera-

werden.

Kurzschluss

turen sowie eine Häufung von Leitungen müssen durch

Umrechnungsfaktoren berücksichtigt werden (siehe hierzu

Kurzschluss entsteht infolge eines Fehlers an der elektrischen

Anlage, bei dem der Widerstand des Betriebsstromkreises

Überstrom

treten, wenn in die unter Putz liegende Leitung zu einer

Leuchte ein Nagel eingeschlagen wird. Dabei wird vor dem

Überstrom ist jeder Strom, der über der größten dauernd

zulässigen Strombelastbarkeit I_z liegt. Überstrom ist der Sam-

melbegriff für Überlaststrom im Überlastfall und Kurzschluss-

strom im Kurzschlussfall.

elektrischen Verbrauchsmittel, welches mit großem Wider-

stand behaftet ist, die Zuleitung über den wesentlich geringe-

ren Widerstand des Nagels kurzgeschlossen.

des Betriebsstromes betragen, wird zunächst die gesamte

Wärmeenergie in dem Leiter gespeichert. Erst nach ca. 5

Sekunden kann der Leiter Wärmeenergie an seine kältere

Umgebung abführen. Unter dem Gesichtspunkt, dass nach

dem Kurzschlussstrom eine Abschaltung und somit eine län-

gere stromlose Zeit eintritt, wird der Leitung eine höhere

Temperatur als die größte dauernd zulässige Betriebstempe-

ratur zugemutet (siehe Tabelle 5).

Darstellung

≥0,3d

d

≥ d

≥d

≥d