Hauptstromversorgung in Gebäuden. Dipl.-Ing. Bernd Siedelhofer ABB Stotz-Kontakt, Heidelberg

Transkript

1 Hauptstromversorgung in Gebäuden Dipl.-Ing. Bernd Siedelhofer ABB Stotz-Kontakt, Heidelberg

2 Inhalt Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 2 Anforderungen an Hauptstromversorgungssysteme DIN-Normen, VDE-Bestimmungen, Technische Anschlussbedingungen Auswahl und Dimensionierung von Hauptleitungen Verlegeart, Querschnitt Einsatz und Auswahl von Schutzmaßnahmen und -einrichtungen Überlastschutz, Kurzschlussschutz, Überspannungsschutz, Potentialausgleich

3 So nicht!!!!! Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 3

4 Hauptstromversorgung/Hauptstromversorgungssystem Definition: Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 4 Hauptleitungen und und Betriebsmittel hinter der der Übergabestelle (Hausanschlusskasten) des des Elektrizitätsversorgungsunternehmers (EVU) bzw. bzw. Verteilungsnetzbetreibers (VNB), die die nicht gemessene elektrische Energie führen mit anderen Worten: von der Abgangsklemme der Hausanschlusssicherung bis zum Zähler

5 Zählerplätze DIN - Planungsnormen s s s s s s s s Landesbauordnungen Hauptleitungen Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 5 Hauptstromversorgung VDE- Bestimmungen Technische Anschlussbedingungen Hauptleitung Hausanschlusssicherung Hauptverteilung falls erforderlich Feuerungsverordnungen

6 Normen und Richtlinien DIN Haus-Anschlusseinrichtungen in Gebäuden DIN Elektrische Anlagen in Wohngebäuden - Planungsgrundlagen Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 6 VDE Schutzmaßnahmen Schutz gegen elektrischen Schlag VDE Schutzmaßnahmen Schutz von Kabeln und Leitungen bei Überstrom VDE Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel Kabel- und Leitungssysteme

7 Normen und Richtlinien VDE Zulässige Strombelastbarkeit, Schutz bei Überlast, Beiblatt 2 maximal zulässige Leitungslängen zur Einhaltung des maximal zulässigen Spannungsfalls und der Abschaltbedingungen Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 7 VDE Empfohlene Werte für die Strombelastbarkeit von Kabeln und Leitungen für feste Verlegung in Gebäuden und von flexiblen Leitungen TAB Technische Anschlussbedingungen für den Anschluss an das Niederspannungsnetz zusätzlich Erläuterungen / Merkblätter etc. VDEW-Richtlinie Einsatz von Überspannungsschutzeinrichtungen der Anforderungsklasse B in Hauptstromversorgungssystemen

8 Hauptstromversorgungssysteme Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 8 dezentral Quelle: VDE-Schriftenreihe 45 Elektro-Installation in Wohngebäuden zentral

9 Planung von Hauptstromversorgungen Bereits in der Planungsphase zu berücksichtigen sind Anforderungen bzgl. Leistungsbedarf (erforderlicher Platzbedarf für Betriebseinrichtungen) Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 9 freie Bedienbarkeit, Abstände (Personenschutz) Brandschutz Explosionschutz Abstimmung der Leitungsführung mit anderen Gewerken (Wasser, Gas, Telekommunikation, Breitbandanschlüssen, etc.) Fundamenterder äusserer Blitzschutz (falls erforderlich)

10 Hausanschlüsse in Wohngebäuden nach DIN Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 10 Hausanschlusswand (für Gebäude mit bis zu 4 Wohneinheiten)

11 Hausanschlüsse in Wohngebäuden nach DIN 18012: Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 11 Hausanschlussraum (für Gebäude mit mehr als 4 Wohneinheiten)

12 Hausanschlüsse in Wohngebäuden nach DIN Zählerschrank Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 12 Hausanschlussnische (für nicht unterkellerte Einfamilienhäuser) Gaszähler Kabel-Hausanschlussschrank Kommunikationsanschlüsse Potentialausgleichsschiene Wasserzähler

13 freie Bedienbarkeit Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 13 Hausanschlusskasten Höhe OK HAK Höhe UK HAK Seitenabstand zu Wänden Tiefe Arbeits- u. Bedienfläche vor dem HAK Zählerschrank Höhe der Mitte der Zählund Messeinrichtung Tiefe der freien Fläche max. 1,5 m mind. 0,3 m mind. 0,3 m mind. 1,2 m 0,8... 1,8 m mind. 1,2 m

14 Brandschutz / Explosionsschutz Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 14 Hausanschlusskästen und Zählerschränke dürfen nicht angebracht werden in Räumen/Bereichen mit Temperaturen dauernd > 30 C die feuer- und explosionsgefährdet sind dazu gehören u. U. - Heizräume mit Heizungsanlagen, deren Gesamtnennwärmeleistung mehr als 50 kw beträgt, - Heizöllagerräume mit Heizöltanks > 5000 Liter (siehe hierzu auch Feuerungsverordnung, FeuVO, der Länder)

15 Hauptleitungen Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 15 sind nach DIN als Drehstromleitung auszulegen für eine Belastung gemäß Diagramm 1, aber mind. für 63 A zu bemessen mit einem Querschnitt von mind. 10 mm² zu verlegen auszulegen für einen maximalen Spannungsfall von 0,5% bezogen auf den Sicherungsbemessungsstrom (gemäß AVBEltV) nach TAB 2000: bis 100 kva 0,5% über 100 bis 250 kva 1,0% über 250 bis 400 kva 1,25% über 400 kva 1,5%

16 Leistungsbedarf nach DIN Diagramm 1 Anzahl der Wohnungen Mindestbelastbarkeit der Hauptleitung Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie A A A A Kurve 2: ohne elektrische Warmwasserbereitung Bemessung von Hauptleitungen für Wohnungen ohne Elektroheizung

17 Verlegung der Hauptleitung DIN : Hauptleitungen dürfen im Kellergeschoss auf der Wandoberfläche verlegt werden Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 17 müssen von der Kellerdecke ab in Schächten, Rohren oder unter Putz verlegt werden sowie Zählerplätze müssen bei Freileitungsanschlüssen so errichtet werden, dass später eine Umstellung auf Kabelanschluss problemlos möglich ist typische Verlegearten im Kellergeschoss sind: B2 (in einem Installationsrohr) C (frei auf der Wand, ggf. mit einem Schutzrohr von max. 1m)

18 Überlastschutz von Hauptleitungen Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 18 2,5 25 Jahre Lebensdauer von Kabeln und Leitungen in Abhängigkeit von der Dauertemperaturbeanspruchung

19 Strombelastbarkeit bei 25 C nach VDE Beispiel (Tab. A.2): PVC-Kabel (70 C) Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 19 Verlegeart C (Verlegung auf einer Wand) 3 belastete Adern Querschnitt I z 4 mm² 35A 10 mm² 63A

20 Schutz bei Überlast Einfluss der Umgebungsbedingungen Die nach den Tabellen aus VDE ermittelten I z -Werte sind bei veränderten Umgebungsbedingungen mit entsprechenden Umrechnungsfaktoren anzupassen: Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 20 abweichende Umgebungstemperaturen höhere Wärmebeständigkeit von Kabel / Leitung Häufung bei der Verlegung höhere Anzahl von belasteten Adern bei vieladrigen Kabeln und Leitungen aufgewickelte Leitungen (Leitungsroller)

21 Querschnitt der Hauptleitung Festlegung des Betriebsstroms des Stromkreises (Leistungsbedarf) Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 21 Bestimmung der erforderlichen Strombelastbarkeit I z Festlegung der Verlegeart Ermittlung notwendiger Reduktionsfaktoren (Häufung, Temperatur, etc.) Auswahl des Kabel-/Leitungstyps und querschnitts (z. B ) Zuordnung der Überstrom-Schutzeinrichtung (Typ, Charakteristik, Bemessungsstrom) Ermittlung der max. zulässigen Leitungslänge aufgrund des zulässigen Spannungsfalls ggf. Erhöhung des Leiterquerschnitts

22 Schutz bei Überlast Auswahl des Bemessungsstroms (früher: Nennstroms) der Überstrom- Schutzeinrichtung nach VDE : I bb I n I z z (1) (1) Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 22 I 22 1,45 x I z z (2) (2) I n = Bemessungsstrom der Überstrom-Schutzeinrichtung I b = Betriebsstrom des Stromkreises I z = zulässige Strombelastbarkeit von Kabel/Leitung I 2 = thermischer Auslösestrom der Überstrom-Schutzeinrichtung

23 Schutz bei Überlast Einschränkung zum Überlastschutz VDE Anmerkung 5: Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 23 Die Bedingungen (1) und (2) garantieren in einzelnen Fällen nicht den vollständigen Schutz, z. B. bei länger anstehenden Überströmen, die kleiner als I 2 sind. Sie führen auch nicht zwangsläufig zur wirtschaftlichsten Lösung. Deshalb ist vorausgesetzt, dass der Stromkreis so gestaltet ist, dass kleine Überlastungen von langer Dauer nicht regelmäßig auftreten werden.

24 1,45 x IZ Hauptstromversorgung in Gebäuden Schutz bei Überlast Strombelastbarkeit IZ Betriebsstrom I B Betriebsbedingungen des Kabels 0 I 2 Zusätzliche Reserve wenn I 2 < 1,45 x I n! Strom I 1,2 x IN 1,05 x IN Bemessungsstrom IN Auslöseverhalten der Überstromschutzeinrichtung Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 24

25 Schutz bei Überlast Beispiele für die Überlastauslösung von Überstrom-Schutzeinrichtungen Auslösecharakteristik Überstromschutzeinrichtung Norm Nichtauslösestrom Auslösestrom Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 25 Schmelzsicherung Selektive Hauptleitungsschutzschalter Leitungsschutzschalter VDE 0636 VDE VDE 0645 E VDE 0643 E gl, gg B, C E 1,25 1,13 1,05 1,6 1,45 1,2 X I N

26 Zulässiger Spannungsfall Spannung nach IEC60038 und DIN EN Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 26 TAB DIN VDE S Zählerplatz 0,5% (bis 100 kva) kwh (2/3) 3% (1/3) 4% Hausanschlusskasten Stromkreisverteiler Verbrauchsmittel

27 Maximale Leitungslängen zur Einhaltung des erlaubten Spannungsfalls nach VDE Beiblatt 2 bei einem zulässigen Spannungsfall von 0,5%: Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 27 Strom in A ,5 Leiterquerschnitt in mm² ,5 11,5 18, , , ,5 24 Drehstromkreis 400V - 50Hz Leitertemperatur 30 C Längen auf halbe Meter gerundet ohne Berücksichtigung der tatsächlichen Strombelastbarkeit

28 Überstromschutz der Hauptstromversorgung TAB 2000 fordert: Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 28 Selektivität zwischen den Überstrom-Schutzeinrichtungen der Kundenanlage (i. d. R. Leitungsschutzschalter), den Überstrom- Schutzeinrichtungen im Hauptstromversorgungssystem und den Hausanschlusssicherungen Kurzschlussfestigkeit für die Hauptstromversorgung mind. 25 ka (resultierend aus dem Durchlasswert einer Hausanschlusssicherung von max. 315A) Zählerschutz mind. wie eine 100A gl/gg-sicherung (betrifft im wesentlichen den max. Durchlassstrom)

29 Selektivität beim Überstromschutz kwh Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 29 S S 700 kwh kwh Transformator Transformatoroder Straßensicherung Hausanschlusssicherung Zählervorsicherung Sicherungsautomat für die Endstromkreise Verbraucher

30 Selektivität beim Überstromschutz Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 30 Sicherungsautomat zu Schmelzsicherung am Zählerplatz bis ca. 800 A bei 35A gl/gg bis ca A bei 63A gl/gg NH00 gl35 LS B16 I S 800 A NH 00

31 Selektivität beim Überstromschutz kwh Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 31 S S 700 kwh kwh Transformator Transformatoroder Straßensicherung Hausanschlusssicherung Zählervorsicherung Sicherungsautomat für die Endstromkreise Verbraucher

32 Selektivität beim Überstromschutz Sicherungsautomat zu NH00 gl35 LS B16 I S 800 A SHU E35 LS B16 I S = 6000 A Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 32 Selektivem Haupt- Sicherungsautomat am Zählerplatz immer bis zum max. Schaltvermögen des nachgeschalteten Sicherungsautomaten! Schmelzsicherung S700

33 Selektivität beim Überstromschutz kwh Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 33 S S 700 kwh kwh Transformator Transformatoroder Straßensicherung Hausanschlusssicherung Zählervorsicherung Sicherungsautomat für die Endstromkreise Verbraucher

34 Selektivität bei Überlast Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 34 Auslösecharakteristik Überstromschutzeinrichtung üblicherweise durch Abstufung der Bemessungsströme mit SH-Schaltern auch bei Bemessungsstrom-Gleichheit (in einem weiten Bereich) Selektiver Haupt- Sicherungsautomat Leitungsschutzschalter Schmelzsicherung Nichtauslösestrom E B, C gl, gg Auslösestrom 1,05 1,13 1,25 1,2 1,45 1,6 X I N

35 Selektivität bei Kurzschluss Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 35 zusätzliche Strombegrenzung durch SH-Schalter dadurch gute Selektivität zur Hausanschlusssicherung selbst bei gleichem Bemessungsstrom 63 A!

36 Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 36 Selektivität bei Kurzschluss durch Vergleich der Durchlassenergie der nachgeschalteten Überstromschutzeinrichtung mit der notwendigen Schmelzenergie einer vorgeschalteten Schmelzsicherung zu einer 63A-Hausanschlusssicherung bis ca. 5,5 ka! i²t / A²s Schmelz-I²t der Sicherung 63 A gl/gg 100 A gl/gg Durchlaß-I²t von LS+SHU 100 0, Kurzschluss-Strom I K / ka

37 Überstromschutz der Hauptstromversorgung Nur der selektive Hauptsicherungsautomat (SH-Schalter) erfüllt die Selektivitätsanforderungen der TAB 2000 bei Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 37 gleichzeitig bestem Kabel- und Leitungsschutz. Er ist damit das einzige Betriebsmittel, das in einer Baueinheit den notwendige selektiven Überstromschutz sowie die geforderte laienbedienbare Trenn- und Freischaltstelle bietet!

38 Potentialausgleich Fundamenterder nach TAB 2000 und DIN Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 38 Erhöhung der Wirksamkeit des Hauptpotentialausgleichs Schutzerdung (z. B. Antennen) Funktionserdung (Inform.-technik) EMV Blitz- und Überspannungsschutz nach VDE nicht mehr erforderlich! PE Hauptpotentialausgleich zusätzlicher Potentialausgleich

39 Überspannungsschutz Überspannungsschutz in Hauptstromversorgungssystemen zur Realisierung des Blitzschutzzonenkonzeptes nach VDE 0185 Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 39 unter Beachtung der VdEW-Richtlinie Überspannungsschutzeinrichtungen der Anforderungsklasse B (zur Zeit in Überarbeitung): ausschliesslich auf Funkenstreckenbasis i. d. R. in besonderen, schutzisolierten Gehäusen (bei ausblasenden Ableitern) optimale Schutzwirkung, wenn möglichst nah an der Hauseinführung

40 Bernd Siedelhofer ABB STOTZ-KONTAKT GmbH - Folie 40