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1 Mehr Informationen zum Titel 17 Bemessung von Kabeln und Leitungen DIN VDE Allgemeine Anforderungen Nach DIN VDE 00-0 Abschnitt 131. gilt für den Schutz bei Überstrom folgender Merksatz: Personen und Nutztiere müssen gegen Verletzungen und Sachwerte müssen gegen Schäden geschützt sein, die infolge zu hoher Temperaturen oder elektromechanischer Beanspruchungen entstehen können, verursacht durch jeden Überstrom, der erwartungsgemäß in den aktiven Leitern auftreten kann. Dieser Schutz kann durch eine der folgenden Maßnahmen erreicht werden: automatische Abschaltung beim Auftreten eines Überstroms, bevor dieser Überstrom unter Berücksichtigung seiner Dauer einen gefährlichen Zustand bewirkt Begrenzen des maximalen Überstroms auf einen sicheren Wert entsprechend seiner Dauer Die Norm, die sich detailliert mit dem Schutz bei Überstrom befasst, ist DIN VDE (VDE 00-30). Für die zuvor beschriebenen Maßnahmen fordert sie im Abschnitt 30.3 eine Schutzeinrichtung, die jegliche Überströme in den Leitern des Stromkreises unterbricht, bevor diese Ströme eine Gefahr durch schädliche thermische oder mechanische Auswirkungen auf die Isolation, Verbindungen, Anschlüsse oder Umgebung der Leiter hervorrufen können. Überstrom ist nach dieser Norm der zusammenfassende Oberbegriff für Kurzschlussstrom und Überlaststrom. Der Unterschied ist, dass Kurzschlussströme einen Isolationsfehler voraussetzen, also einen Schluss zwischen unter Spannung stehenden Leitern oder leitfähigen Teilen. Überlastströme werden dagegen nicht durch einen Isolationsfehler, sondern durch die Art des Betriebs verursacht (z. B. durch zahlreiche leistungsstarke Verbrauchsmittel, die an verschiedenen Steckdosen eines Stromkreises betrieben werden). Für den Schutz bei Überstrom werden in VDE deshalb entsprechende Anforderungen genannt. Dabei wird unterschieden in einen Schutz bei Überlastströmen ( Überlastschutz), beschrieben im Abschnitt 33 der Norm Schutz bei Kurzschlussströmen ( Kurzschlussschutz), beschrieben im Abschnitt 33 der Norm Anmerkung: Im Folgenden wird immer nur von Kabeln und Leitungen gesprochen; sinngemäß gleiche Aussagen gelten natürlich auch für Sammelschienen, Stromschienensysteme und ähnliche Anlagen. 3

2 Begriffe Ein Überstrom ist jeder Stromwert, der den Bemessungswert des Stroms übersteigt. Für Leiter entspricht der Strombemessungswert der Dauerstrombelastbarkeit. Zu unterscheiden sind dabei: Überlaststrom, ist ein Überstrom, der in einem Stromkreis entsteht und nicht durch einen Kurzschluss oder Erdschluss hervorgerufen wird Kurzschlussstrom, ist ein Überstrom, der im Kurzschlussfall zum Fließen kommt Es ist also möglich, den Überlastschutz und den Kurzschlussschutz voneinander zu trennen, also durch getrennte Schutzeinrichtungen sicherzustellen. Die Regel ist aber, dass am Anfang eines Stromkreises eine Überstrom-Schutzeinrichtung vorgesehen wird, die gleichzeitig den Überlastschutz und den Kurzschlussschutz übernimmt. Dies wird erreicht, wenn normale Verlegebedingungen (Referenzbedingungen) vorliegen und die zulässigen Belastbarkeiten von Kabeln und Leitungen nicht überschritten werden. Dabei müssen die Überstrom-Schutzeinrichtungen in der Lage sein, den zum Fließen kommenden Kurzschlussstrom in ausreichend kurzer Zeit abzuschalten Belastbarkeit von Kabeln und Leitungen Die Strombelastbarkeit von Kabeln und Leitungen wird aus Tabellen abgelesen. In Deutschland haben sich für die Elektroinstallationen im und am Gebäude die Werte aus DIN VDE seit Jahren bewährt (siehe Tabelle 17.1). Allerdings findet man in einer Tabelle nicht wirklich die Strombelastbarkeit I Z, sondern genau genommen ein Referenzwert I r, der nur dann der tatsächlichen Strombelastbarkeit entspricht, wenn die in der Tabelle vorausgesetzten Randbedingungen eingehalten werden. Vor allem sind dies die Umgebungstemperatur (in Deutschland üblicherweise mit C angenommen), die Verlegeart (siehe Bild 17.2) und die Einzelverlegung (keine Häufung). Stimmen die Randbedingungen der realen Anlage nicht mit den für die Tabellenwerte angenommenen Randbedingungen überein, muss durch Korrekturfaktoren die reale Strombelastbarkeit errechnet werden. Dies wird im Folgenden erläutert (siehe nachfolgendes Kapitel 17.3). Nur wenn die realen Randbedingungen mit denen der Tabelle übereinstimmen, ist die zulässige Strombelastbarkeit I Z bei den verschiedenen Verlegearten für Kabel und Leitungen mit zwei oder drei belasteten Adern direkt aus der Tabelle 17.1 zu entnehmen (I Z = I r ). Die dort vorausgesetzten Randbedingungen sind: die Umgebungstemperatur (Raumtemperatur) beträgt C, es wird keine Häufung vorausgesetzt. 3

3 0 1,0 % 80 0,8 0,73 Last/Größtlast 0 0,6 0, Belastungsgrad 20 0, h 2 t Bild 17.1 Tageslastspiel und Bestimmung des Belastungsgrads (Beispiel) Verhältnis der Last zur Größtlast in % Verhältnis der Durchschnittslast zur Größtlast (Quelle: DIN VDE ) Erdverlegte Kabel werden in DIN VDE beschrieben. Dort sind auch die entsprechenden Strombelastbarkeitstabellen zu finden. Die angegebenen Werte gelten für Kabel im Erdreich, die mit einer Verlegetiefe von 70 cm direkt ins Erdreich eingebracht wurden. Nach DIN VDE muss auch ein bestimmter Belastungsgrad (siehe Bild 17.1) angenommen werden. Üblicherweise wird dieser Faktor bei Versorgungsleitungen des Netzbetreibers mit 0,7 angegeben. Der spezifische Erdbodenwärmewiderstand, der ein Maß dafür ist, wie gut das Kabel/die Leitung die Verlustwärme abführen kann, wird mit 1,0 (K m)/w angenommen, und die Temperatur des Erdreichs wird mit 20 C angesetzt. Für eine Erdverlegung in Rohren, die im Zusammenhang mit der üblichen Gebäudeinstallation vorgesehen wird, können die Strombelastbarkeitswerte aus Tabelle 17.1 dieses Buchs, bei der Verlegeart D entnommen werden. Die Werte für diese Verlegung im Erdreich nach DIN VDE 0298-, Verlegeart D (Tabelle 17.1 dieses Buchs) wurden durch Multiplikation mit dem Faktor 1,17 aus den Werten der vorgenannten Norm (DIN VDE ) errechnet. Dieser Faktor berücksichtigt die schlechtere Wärmeableitung bei einer Verlegung im Rohr. Die Erdbodentemperatur wird bei den Tabellenwerten aus DIN VDE mit 20 C angenommen. Wenn klar ist, dass eine andere Umgebungstemperatur der erdverlegten Kabel zu berücksichtigen ist, müssen Umrechnungsfaktoren nach Tabelle 19 aus DIN VDE berücksichtigt werden. 337

4 Zulässige Betriebstemperatur am Leiter Umgebungstemperatur Verlegeart 1) (Referenzverlegeart) 70 C C A1 A2 B1 B2 Verlegung in wärmegedämmten Wänden Aderleitungen im in einer wärmegedämmten Wand Mehradrige Kabel oder mehradrige in einem in einer wärmegedämmten Wand Verlegung in en Aderleitungen im auf einer Wand Mehradrige Kabel oder mehradrige in einem auf einer Wand Anzahl der belasteten Adern Nennquerschnitt, Kupferleiter mm 2 1,5 2, Belastbarkeit nach HD S2 (Tabelle/Spalte) 1) ,5 19, , Belastbarkeit A 1, , , C1/2 52-C3/2 52-C1/3 52-C3/3 52-C1/ 52-C3/ 52-C1/5 52-C3/5 weitere Verlegearten siehe Tabelle 2 der Norm jeweils multipliziert mit dem Faktor 1,06 Tabelle 17.1 Strombelastbarkeitswerte für Leitungen und Kabeln bei fester Verlegung in Gebäuden; Betriebstemperatur 70 C; Umgebungstemperatur C (Quelle: DIN VDE 0298-) 338

5 Betriebstemperatur 70 C am Leiter Umgebungstemperatur C Verlegeart C E F G (Referenzverlegeart) Verlegung frei in Luft Verlegung auf einer Wand Ein oder mehradrige Kabel oder ein- oder mehradrige Installationsleitungen mit Abstand von mindestens Mehradrige Kabel Einadrige Kabel oder einadrige ummantelte oder mehradrige mit Berührung mit Abstand D 1 Durchmesser D zur Wand mit Abstand von mindestens 0,3 Durchmesser D zur Wand oder oder DDD DDD Anzahl der belasteten Adern Nennquerschnitt, Kupferleiter mm 2 1,5 2, Belastbarkeit nach HD S2 (Tabelle/Spalte) , Belastbarkeit A horizontal vertikal C1/6 52-C3/6 52-C9/2 52-C9/3 52-C9/ 52-C9/6 52-C9/5 52-C9/7 52-C9/8 jeweils multipliziert mit dem Faktor 1,06 1) Bei Kabeln mit konzentrischem Leiter gilt die Belastbarkeit nur für mehradrige Ausführungen. Weitere Belastbarkeiten für Kabel siehe auch DIN VDE , Teil 5, Tabelle 15. 2) Weitere Verlegearten siehe Tabelle 9 der Norm Tabelle 17.1 (Fortsetzung) Strombelastbarkeitswerte für Leitungen und Kabeln bei fester Verlegung in Gebäuden; Betriebstemperatur 70 C; Umgebungstemperatur C (Quelle: DIN VDE 0298-) 339

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