Schutz gegen Auswirkungen von Überströmen

131 4.9 Schutz gegen  Auswirkungen von Überströmen 4.10 Schutz gegen Auswirkungen von Über- strömen Ziel ist es, Kabel/Leitungen und Betriebsmittel gegen zu hohe Erwärmungdurch ihre Lastströme und die dann möglichen Folgen (Entzündungen, Brän-de, Verbrennungen, Funktionsversagen) zu schützen. Das Prinzip des Schut-zes besteht im Koordinieren der zu einem Stromkreis gehörenden elektri-schen Betriebsmittel mit der Schutzeinrichtung, die bei zu hohen Strömenabschaltet.  Bei der Wiederholungsprüfung ist durch Besichtigen festzustellen, ob  s die Koordination der Betriebsmittel bezüglich des Schutzes bei Überlast und bei Kurzschluss noch besteht (Bild 4.21) und ob s sich die Schutzeinrichtungen in einem ordnungsgemäßen Zustand befinden. Es gehört nicht zur Wiederholungsprüfung nachzurechnen, ob die Schutz-einrichtung unter Beachtung der Art der Verlegung, der Häufung usw. einenordnungsgemäßen Schutz gewährleistet. Das kann vorausgesetzt werden,wenn sich die Anlage insgesamt in einem normengerechten Zustand befin-det und beim Besichtigen keine Veränderungen gegenüber dem Originalzu-stand erkennbar sind. Stromkreis-verteiler Zählerplatz Haus-anschluss Kurzschluss-festigkeit derBetriebsmittel Nennschalt-vermögen derSchutzeinrichtung 6 kA oder 10 kA 25 kA NH-Sicherungmit bis zu 50 kA 10 kA 25 kA Bild 4.21 Koordinierung des Kurzschlussschutzes in einer Installationsanlage bödecker-3.a-k04_a  29.07.2014  12:45 Uhr  Seite 131

4 Schutzmaßnahmen, Verfahren der Wiederholungsprüfung 132 Überlegungen zur Prüfung 1. Ergibt das Besichtigen (Bild 4.22) z. B., dass in Kanäle zusätzliche Leitun- gen eingebracht wurden, so ist dem Betreiber gegebenenfalls zu empfeh-len, eine Nachrechnung entsprechend DIN VDE 0100-430 und -520 vor-zunehmen (© Bild 5.3).  2. Zu kontrollieren ist auch, ob sich Abweichungen von dem im Bild 4.21 dargestellten Grundprinzip der Kurzschlussfestigkeit durch s unsachgemäße Änderungen oder  s eine Erhöhung der Kurzschlussleistung durch das EVU ergeben haben.  Möglich ist bei älteren Anlagen, dass die eingesetzten LS-Schalter nichtdas ausreichende Nennschaltvermögen von 6 (10) kA aufweisen. WirdDerartiges festgestellt, so ist das zu dokumentieren und dem Betreiber ei-ne Veränderung zu empfehlen (© Bild 5.3).  3. Der Nachweis der Wirksamkeit des Kurzschlussschutzes durch Messen des Innenwiderstands/Kurzschlussstroms (© Bild 4.10) ist nicht not-wendig (© H 02), jedoch sinnvoll.  4. Die ordnungsgemäße Funktion der Überstromschutzeinrichtungen in In- stallationsanlagen kann innerhalb der Wiederholungsprüfung nicht voll-ständig nachgewiesen werden. Die dazu nötigen Messungen (Spannungs-fall, Auslösezeit) sind zu aufwändig. Beim Besichtigen ist auf Anzeichenvon Funktionsmängeln [Verfärbung, zu hohe Eigentemperatur (© Abs.4.9.1), mechanischer Defekt usw.] zu achten und in Zweifelsfällen dasAuswechseln zu fordern.  5. Beim Beurteilen der Temperaturen eines Leiters oder einer Klemmstelle muss der zeitliche Ablauf der Belastung/Erwärmung berücksichtigt wer-den. Es kann sinnvoll sein, die Wiederholungsprüfung zum Zeitpunkt derhöchsten Belastung vorzunehmen, d. h. im Wohnbereich am Winter-abend, in gewerblichen Bereichen 2 bis 3 Stunden nach Betriebsbeginn. 6. Besondere Aufmerksamkeit verdient die Belastung des Neutralleiters und das besonders, wenn er einen geringeren Querschnitt als die Außenleiteraufweist. Befinden sich in der zu prüfenden Anlage Geräte/Maschinen,deren Betrieb Oberschwingungen zur Folge hat (Wechselrichter usw.), soführt der Neutralleiter die sich addierenden Oberschwingungen (150 Hz)der Ströme in den Außenleitern und kann somit überlastet werden. Hin-zu kommt möglicherweise noch der Ausgleichstrom einer unsymmetri-schen Lastverteilung. In diesen Fällen ist es unbedingt notwendig, den imNeutralleiter fließenden Strom und seine Oberschwingungsanteile mit ei-ner geeigneten Strommesszange (© Bild 13.31) zu messen oder diese zu- bödecker-3.a-k04_a  29.07.2014  12:45 Uhr  Seite 132

133 4.10 Schutz gegen Auswirkungen von Überströmen mindest abzuschätzen (© Bild 4.28). Wird eine Überlastung des Neutral-leiters festgestellt, so muss der Betreiber sofort über die notwendige Ver-änderung der Betriebsführung und die gegebenenfalls durchzuführendenVeränderungen der Anlage (Erhöhung des Leitungsquerschnitts, verän-derte Lastzuordnung, Einsatz eines Netzfilters) informiert werden [3.80]. 7. Bei allen Überlegungen ist mit zu bedenken, dass die Vorgaben in den VDE-Bestimmungen für den Schutz gegen elektrischen Schlag und beiÜberstrom nur den Fall des „satten“, d. h. widerstandslosen Kurzschlus-ses  berücksichtigen. Entsteht ein widerstandsbehafteter Schluss, so ist das rechtzeitige, d. h. vor einer zu hohen Erwärmung erfolgende, Abschaltendurch Überstromschutzeinrichtungen nicht mit Sicherheit gewährleistet.Dieses Restrisiko kann nur für den Fall eines Schlusses zwischen einemaktiven Leiter und dem Schutzleiter (PE/E) und dann durch den Einsatzeines Fehlerstromschutzeinrichtungs beseitigt werden [4.6]. Weitere Informationen: VdS-Richtlinien, [4.5], [4.9], [4.16], [4.23], [4.26],[4.70], [4.74] Bild 4.22 Prüfprogramm Schutz gegen Überstrom Dokumentieren s Messwerte (© Bild 5.3 b, 5.2 c) s festgestellte Mängel (© Bild 5.3 d) Prüfen 1. Besichtigen s Entsprechend Tabelle 4.4 unter besonderer Beachtung – etwaiger Veränderungen der Leitungsführung,– zusätzlich gelegter Leitungen, zusätzlicher Abdeckungen,– Erwärmung durch fremde Systeme,– Verschmutzungen auf Leiterbahnen und in Kanälen. s Vorhandensein der Selektivität (Stichproben)  (Bild 4.23) s Anzeichen von Mängeln bzw. Überbeanspruchungen an den Überstrom-schutzeinrichtungen ( Verfärbung, hohe Erwärmung, Verformung) s Vorhandensein von Passringen (Stichproben) s Richtige Zuordnung der Charakteristik der LS-Schalter und Schmelz-sicherungen zu den Verbrauchsgeräten s Einfluss der Umgebungstemperatur auf die Auslösung bei Überlast (© H 03) s Bauliche Veränderungen, die sich auf die Abführung der Verlustwärme derKabel und Leitungen auswirken s Vorhandensein von Verbrauchern/Maschinen, die Oberschwingungen zur Folge haben 2. Messen Fund Erproben s Temperaturkontrolle mit der Hand (Arbeitsschutz!) oder geeigneten Messge-räten an den Überstromschutzeinrichtungen (Stichproben) s Erproben der mechanischen Funktion der Überstromschutzeinrichtungen(Stichproben) s Messen des Stroms im Neutralleiter (© Bild 4.28) bödecker-3.a-k04_a  29.07.2014  12:45 Uhr  Seite 133

4 Schutzmaßnahmen, Verfahren der Wiederholungsprüfung 134 Erläuterungen zum Bild 4.22 Selektivität– ist aus- reichendwenn I N1   ≥  1,6 I N2 – ist noch sichererwenn I N1   ≥  2,0 I N2 Si 1 Si 2 a) Selektivitätist vorhanden(außer beihohen Kurz-schlussströmen)wenn Si 1 LS 2 b) (in jedem Fall gilt:I N2  = max. 100 A) I N1 101620 ≥  25 I N2 ≥  20 ≥  25 ≥  32 ≥  50 Bild 4.23 Bedingungen für das Vorhandensein der Selektivität zwischenhintereinander geschalteten Überstromschutzorganen AllgemeinesDas dargestellte Prüfprogramm enthält alleSchwerpunkte der Prüfung. Im Wesent-lichen können die aufgeführten Prüfschrittemit dem ersten Besichtigen der Anlage (© Tabelle 4.4) und den Temperaturmes-sungen nach Abschnitt 4.9 erfolgen.Das Messen des Neutralleiterstroms solltezusammen mit den Messungen der in denPotentialausgleichsleitern fließenden Strö-me vorgenommen werden, da die gleichenMessmittel (Strommesszangen) verwendetwerden müssen. Vor dem Beginn der Prüfung ist erforderlich: s  Klären, ob Verbrauchsgeräte/Maschinen vorhanden sind, die das Netz mit Ober-schwingungen belasten und zu welchenZeiten diese Geräte/Maschinen mit derhöchsten Last betrieben werden.  s Feststellen, ob sich im Bereich der zuprüfenden Anlage oder im Bereich ihrervorgeordneten Versorgung so genannte3- 1 ⁄ 2 -Leiter-Kabel befinden, die durch un- symmetrische Außenleiterströme oderdie Oberschwingungen (150 Hz) desNeutralleiterstroms überlastet werdenkönnen [4.23].  s Klären, ob beim Betrieb der Anlage odereinzelner Stromkreise Abschaltungendurch zu hohe Auslastung oder nicht er-kannte Ursachen erfolgen. Durchführen der PrüfungDas Besichtigen zum Ermitteln von Män-geln und Veränderungen sollte gemeinsammit den erforderlichen Strommessungen (© Bild 13.31) und Temperaturmessungen(© Bild 13.35 ff.) erfolgen. Protokollieren Alle Mängel, die zu einer übermäßigen Er-wärmung führen können, und gegebenen-falls die gemessenen Ströme [auch im Neu-tralleiter, (© H 03)] sowie die Temperatu-ren der Klemmen/Betriebsmittel/Leitersind aufzuführen (© Bild 5.3). Achtung Arbeitsschutz! Um die Neutralleiterströme und die Tem-peraturen der LS-Schalter messen zu kön-nen, müssen die Abdeckungen entferntwerden. Unabhängig von der Art der Mes-seinrichtung ergibt sich damit immer ein„Arbeiten an“ bzw. „in der Nähe unterSpannung stehender Teile“. bödecker-3.a-k04_a  29.07.2014  12:45 Uhr  Seite 134

135 4.10 Schutz gegen Auswirkungen von Überströmen H 01  Leitungsschutzschalter  mit L-Charakteristik In Anlagen, die vor etwa 1990 errichtetworden sind, werden noch LS-Schalter mitder so genannten L-Charakteristik oder derH-Charakteristik (sofortige Auslösung bei I 3 I N ) vorhanden sein. Diese Schutzgerä- te werden nicht mehr hergestellt und dür-fen für neue Anlagen auch nicht mehr ver-wendet werden. Eine Anpassung wird nichtgefordert. Nunmehr sind LS-Schalter mit der B- Charakteristik einzusetzen. Der Nachteilder L- und der H-Charakteristik ist, dass beigeringer Überlast (etwa bis 1,5 I N ) keine Ab- schaltung erfolgt, sodass Stromkreise mit ei-ner ständigen Belastung bis zu dieser Höhethermisch nicht ausreichend geschützt sindund die Leitungen dadurch übermäßig al-tern. Bei der B-Charakteristik reicht dieserschlecht geschützte Bereich nur bis etwa1,13 I N .  Bei der Wiederholungsprüfung ist zu kontrollieren, ob die Auslastung der betref-fenden Stromkreise das Auswechseln derLS-Schalter mit L- oder H-Charakteristik er-forderlich macht. H 02  Nachweis des Kurzschluss- schutzes durch eine Messung Eine messtechnische Kontrolle der Funktiondes Kurzschlussschutzes kann durch dieMessung des Netz-Innenwiderstands bzw.des Kurzschlussstroms erfolgen (© Bild4.10). Wie beim Nachweis der Abschaltbe-dingung der Schutzmaßnahme gegen elek-trischen Schlag (TN-/TT-System mit Über-stromschutzeinrichtung) muss der gemesse-ne Kurzschlussstrom größer sein als  der Auslösestrom der Überstromschutz-einrichtung (30 % Zuschlag beachten).  Da die Widerstände des Neutral- und des Schutzleiters praktisch gleich groß sind,wird mit dem Nachweis der Abschaltbedin-gung der Schutzmaßnahme nach Bild 4.10auch die ordnungsgemäße Funktion desKurzschlussschutzes nachgewiesen. An dieZweckmäßigkeit der Messung des Netz-Innenwiderstands zum Nachweis des ord-nungsgemäßen Zustands des Neutralleiterssei erinnert. H 03  Erwärmung und AuslösestromDas ordnungsgemäße Auslösen eines LS-Schalters durch den thermischen Auslöser(Bimetall) erfolgt bei dem vorgegebenenNenn-Auslösewert in der durch die Charak-teristik vorgegebenen Zeit (B-Charakteris-tik: bei 1,13 I N in 1 h), wenn der LS-Schalter die vom Hersteller genannte Betriebs-temperatur (z. B. 35 °C) angenommen hat.Wird der betreffende Schalter durch nebenihm angeordnete LS-Schalter oder auf ande-re Weise von außen zusätzlich erwärmt, er-folgt das Auslösen bereits bei geringerenStromwerten, mit denen die zu schützendeLeitung noch nicht ausgelastet ist. Eine ähnliche Abweichung ergibt sich, wenn die zu schützenden Leitungen durchUmgebungseinflüsse zusätzlich erwärmtwerden, der Verteiler mit den LS-Schalternsich jedoch in einem kühlen Raum befindet.Dann erfolgt das Auslösen erst bei Strömen,die über den Temperaturgrenzwerten (©Tabelle 4.11) der zu schützenden Leitungliegen. Derartige Fälle einer falschen Pla-nung sind zwar selten, haben aber schon zuAusfällen und Schäden geführt. Hinweise zum Überstromschutz bödecker-3.a-k04_a  29.07.2014  12:45 Uhr  Seite 135