Überlast- und Kurzschluss-Schutz nach DIN VDE 0100-430
Als erstes ist zu klären, ob gegen Überlast, Kurzschluss oder gegen Überlast und Kurzschluss zu schützen ist. Auf einen Überlastschutz kann verzichtet werden, wenn eine Überlastung nicht auftreten kann, wie z. B. bei Wärmeverbrauchern, wie fest angeschlossenen Warmwassergeräten. Wärmeverbraucher erhalten also nur einen Kurzschluss-Schutz.
Weiter darf auf einen Überlastschutz verzichtet werden:
- in Hilfsstromkreisen
- für Leitungen zwischen Motor und Anlasser
- in öffentlichen Verteilungsnetzen.
Ausgenommen hiervon sind Anlagen in feuergefährdeten oder explosionsgeschützten Bereichen.
Aus Sicherheitsgründen muss auf den Überlastschutz verzichtet werden bei:
- Erregerstromkreisen von Maschinen
- Speisestromkreisen von Hubmagneten
- Sekundärstromkreisen von Stromwandlern
- Stromkreisen, die der Sicherheit dienen.
Motor- und Steckdosenstromkreise sowie Zuleitungen zu Verteilern müssen einen Überlastschutz und Kurzschluss-Schutz erhalten.
Grundsätzlich muss zur Erfüllung des Überlastschutzes folgende Bedingung eingehalten werden:
IB < IN < IZ
Hierbei sind IB -> BetriebsstromIN -> Bemessungsstrom der Überstromschutzeinrichtung
IZ -> zulässige Strombelastbarkeit der Leitung (eventuell unter
Berücksichtigung von Umgebungstemperatur und/oder Häufung)
Bei Motorschutzschaltern, Bimetallrelais und Leistungsschaltern ist nicht der Bemessungsstrom der vor geschalteten Überstromschutzeinrichtung als Bemessungsstrom IN anzusehen, sondern der eingestellte Wert des Überlastauslösers.
Kurzschluss-Schutz
Im Kurzschlussfall entstehen je nach den Widerstandsverhältnissen im Netz, in den Zuleitungen und an der Kurzschluss-Stelle unterschiedlich hohe Kurzschluss-Ströme. Weil der Widerstand an der Fehlerstelle vorher nicht definierbar ist und sich auch während der Zeit bis zur Abschaltung verändern kann, wird in den VDE-Bestimmungen immer von Kurzschlüssen mit vernachlässigbarem Widerstand ausgegangen.
Die Bemessung der Schutzeinrichtung bzw. des Querschnitts hat so zu erfolgen, dass eine Abschaltung erfolgt, bevor in der Leitung bzw. im Kabel eine unzulässig hohe Leitertemperatur entsteht. Da die Ab-schaltzeit direkt von der Höhe des Stromes abhängig ist, gehen über den Widerstand die Leitungslänge und der Querschnitt in die Betrachtungen ein.
Die maximal zulässigen Leiterlängen in Abhängigkeit von der Schutzeinrichtung, der Netzimpedanz und dem Querschnitt können den Tabellen im Beiblatt 5 zu DIN VDE 0100 entnommen werden.
|
Leiternennquerschnitt |
Bemessungsstrom |
Mindestkurzschluss-Strom |
Schleifenimpedanz vor der Schutzeinrichtung in mW | ||
|
mm2 |
A |
A |
100 |
200 |
300 |
|
|
|
|
Maximal zulässige Länge lmax in m | ||
|
1,5 |
16 |
65 |
109 |
106 |
103 |
|
1,5 |
20 |
85 |
55 |
52 |
49 |
|
2,5 |
16 |
65 |
178 |
173 |
169 |
|
2,5 |
20 |
85 |
135 |
130 |
125 |
Schutzeinrichtungen für den Schutz bei Kurzschluss müssen in der Regel am Anfang eines jeden Strom-kreises und bei jeder Querschnittverjüngung eingesetzt werden. Sie dürfen in Ausnahmefällen jedoch um 3 m versetzt werden, wenn die Leitungen vor den Schutzeinrichtungen erdschlusssicher und kurzschluss-sicher verlegt werden (siehe Abschnitt 6.4 DIN VDE 0100-430).
Auf den Kurzschluss-Schutz muss verzichtet werden in den Fällen, in denen auch auf den Überlastschutz verzichtet werden muss (siehe Überlastschutz).
Beispiel: Wie lang darf eine Leitung werden, die einen Querschnitt von 1,5 mm2 hat und mit 16 A Schmelzsicherung (Typ gG) gegen Kurzschluss geschützt werden soll, wenn die Netzimpedanz mit 0,3 anzunehmen ist?
Nach Tabelle 10 darf die Länge maximal 103 m betragen, damit der Kurzschlussschutz unter den genannten Bedingungen sichergestellt ist.