Leitungsschutz

Eine Leitung muss gegen Übertemperatur in Folge

• von Überstrom durch Überlastung
• oder Überstrom bei Kurzschluss

geschützt werden.

Leitungsverlegung

Maßgeblich für die Erwärmung einer Leitung

• ist die Stromdichte und
• die Möglichkeit überschüssige Wärme an die Umgebung abzugeben also praktisch die Kühlung der Leitung.

Letzteres hängt maßgeblich von der Art der Leitungsverlegung ab.

Mögliche Verlegearten sind
A1	A2	B1	B2	C
Aderleitungen in Rohr, in wärmedämmendenden Materialien in Wänden, Decken oder Fußböden verlegt, Aderleitungen/einadrige Kabel in Formleisten/-teilen, Fensterrahmen, Türrahmen	mehradrige Mantelleitungen, mit oder ohne Rohr in wärmedämmenden Materialien in Wänden, Decken oder Fußböden verlegt	Aderleitungen in Rohren oder Kanälen, auf Wänden oder Decken oder in Wänden, Decken oder Fußböden aus Mauerwerk oder Beton verlegt	mehradrige Mantelleitungen in Rohren oder Kanälen, auf oder in Wänden, Decken oder Fußböden verlegt	mehradrige Mantelleitungen ohne Rohr unter Putz oder frei oder in offenen Kanälen auf Wänden, Decken oder Fußböden Stegleitungen unter Putz

Berechnung und Auslegung der Leitung und ihres Schutzorgans

Spannungsabfall in Leitungen

Der Spannungsabfall in belasteten Leitungen ist ein Maß der Erwärmung durch Leitungsverluste. Die Dimensionierung erfolgt zunächst einfach durch das Berechnen des Spannungsabfalls ΔU nach folgenden Vorgaben:

Für die Berechnung der richtigen Leitungsdimensionierung sowie der richtigen Absicherung liegen Tabellen vor. Aus diesen Tabellen können wichtige Hinweise für die Dimensionierung der elektrischen Anlage herausgelesen werden.

Es gibt zwei Vorgangsweisen die von den Umgebungsbedingungen abhängen:

Bemessung unter festgelegten Bedingungen:

Unter den festgelegten Bedingungen sind folgende Punkte zu verstehen:

1. Die Leitung ist PVC - isoliert
2. Die Leitung ist einzeln verlegt (nicht aufgewickelt)
3. Die zulässige Betriebstemperatur der Leitung erreicht höchstens 70°C.
4. Die maximale Umgebungstemperatur beträgt dabei 30°C.
5. Die Umgebungstemperatur für Kabel in Erde verlegt beträgt höchstens 20°C.

Wie geht man vor?

1. berechne den Betriebsstrom I_B
2. berechne den Spannungsabfall ΔU
3. berechne den prozentuellen Spannungsabfall ΔU_% mit einem genormten Leiterquerschnitt
4. vergleiche ΔU_% ≤ 1,5% (max. 4% gesamt) mit den erlaubten Grenzwerten (siehe "Spannungsabfall in Leitungen")
5. nimm den Bemessungsstrom der Sicherung I_N aus der Tabellenzeile des gewählten Querschnittes und der Spalte für die Verlegeart
6. vergleiche I_B ≤ I_N auf die Richtigkeit, sonst muss der nächst höhere Querschnitt gewählt werden.

Aus der folgenden Tabelle ÖVE E8101 52-5 können wir nun den maximal zulässigen Nennstrom I_N der Sicherung für die vorgegebene Verlegeart und den vorgesehenen Leitungsquerschnitt direkt heraus lesen.

	Ader - , Mantel - und Stegleitungen										flexible Leitungen	Kabel
Verlegeart	A1		A2		B1		B2		C		Haus- halts- und Hand- geräte	Kabel in Luft	Kabel in Erde
Stromart (belastete Adern)	1~ (2)	3~ (3)	1~ (2)	3~ (3)	1~ (2)	3~ (3)	1~ (2)	3~ (3)	1~ (2)	3~ (3)	1~ (2)	3~ (3)	3~ (3)
Nennquerschnitt in (mm2) Cu	maximal zulässiger IN einer Überstromschutzeinrichtung mit der Auslösekennlinie B/C/D in A
1,5	13	13	13	13	16	13	16	13	16	16	16	16	20
2,5	16	16	16	16	20	20	20	20	25	20	20	25	25
4	25	20	25	20	32	25	25	25	35	32	25	32	40
6		25		25		35		25		40		40	50
10		40		35		50		40		50		50	63
16		50		50		63		50		63		80	80
25		63		63		80		80		80		100	100
35		80		80		100		80		100		125	125
Nennquerschnitt in (mm2) Cu	maximal zulässiger IN einer Überstromschutzeinrichtung mit der Auslösekennlinie gG(gL)*) in A
1,5	10	10	10	8	13	10	12	10	16	13	12	16	20
1,5*)	13	10	10	8	13	10	13	10	16	13	13	16	20
2,5	16	16	16	13	20	16	20	16	20	20	16	20	25
4	20	20	20	20	25	25	25	20	32	25	20	25	35
6		25		25		32		25		35		35	40
10		35		35		40		40		50		50	50
16		50		40		50		50		63		63	63
25		63		50		80		63		80		80	80
35		80		63		80		80		100		100	100

Berechnungshilfe

Beispielvorgaben aus einem Verteilerplan

Im folgenden Formular kann eine Leitung testweise unter festgelegten Bedingungen entsprechend der ÖVE-Vorschriften dimensioniert werden:

Leitungsdaten (zB lt. Verteilerplan)
Projektnamen vergeben
Leitungsbezeichnung eintragen
Netzdaten
[i] Spannungsart wählen	AC (Wechselspannung) DC (Gleichspannung)
belastete Adern lt. Anschluss wählen	2 (Wechselstrom / Gleichstrom) 3 (Drehstrom)
[i] Spannung lt. Netzsystem eingeben	V
Anschlusswerte
[i] Anschlussleistung PB wählen oder aus IB durch "KLICK" berechnen	kW oder
[i] Leistungsfaktor ev. anpassen
[i] Strombelastung IB durch "KLICK" aus PB berechnen oder für Berechnung von PB wählen	A
Leitungsquerschnitt A1
[i] Spannungsabfall nacht TAEV wählen	%
Leitung
[i] Leitermaterial wählen	Kupfer Aluminium
Leitungslänge laut Installationsplan eingeben	m
Auf Grund des Spannungsabfalls ist der benötigte Leiterquerschnitt mindestens (durch "KLICK" auf [A2] berechnen):	mm2
[i] daher wird folgender Leitungsquerschnitt gewählt:	--- bitte wählen --- 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 mm2
Auswahl und Ergebnis nach ÖVE E8101 52-5
[i] Verlegeart wählen	--- bitte wählen --- A1 A2 B1 B2 C Haushalts- und Handgeräte Kabel in Luft Kabel in Erde
Auf Grund des gewählten Querschnittes ist der erlaubte Sicherungsnennstrom IN höchstens:	A
[i] Nennstrom IN des Überstromschutzorgans nach der Nennstromregel IB ≤ IN auswählen	1 A 2 A 4 A 6 A 10 A 13 A 16 A 20 A 25 A 32 A 35 A
Das Ergebnis als Zusammenfassung
Eine neue Leitung berechnen und das Ergebnis wieder ausgeben:

Verlegung von Leitungen unter besonderen Bedingungen

Unter den besonderen Bedingungen sind folgende Punkte zu verstehen:

1. Die zulässige Betriebstemperatur der Leitung ist wieder höchstens 70°C
2. Die Umgebungstemperatur kann aber von 30°C abweichen.
3. möglicherweise gehäufte Verlegung statt nur einer Leitung
4. mehr- und vieladrige Leitungen statt 2 oder 3 belastete Adern

Wie geht man vor?

1. berechne den Betriebsstrom I_B
2. berechne den Spannungsabfall ΔU
3. berechne den prozentuellen Spannungsabfall ΔU_% mit einem genormten Leiterquerschnitt
4. vergleiche ΔU_% ≤ 1,5% (max. 4% gesamt) mit den erlaubten Grenzwerten (siehe "Spannungsabfall in Leitungen")
5. Berechnung des Zulässigen Dauerstroms I_Z der Leitung aus dem (Tabellenwert für den) Bemessungsstrom I_R und den Tabellenwerten für abweichende Temperatur, Häufung und Adernzahlen von Leitungen

   Aus der Tabelle ÖVE E8101 52-5 kann der Bemessungsstrom I_R herausgelesen werden.

   Bauarten	Ader- und Mantelleitungen										flexible Leitungen
   Isolierwerkstoff	PVC										NR/SR PVC	EPR
   Zulässige Betriebstemperatur	70°C										80°C 70°C	90°C
   Umgebungstemperatur	30°C
   Verlegeart	A1		A2		B1		B2		C		auf Flächen liegend
   belastete Adern	2	3	2	3	2	3	2	3	2	3	2	3
   Nennquerschnitt (mm2) Cu	Bemessungsstrom IR in Ampere
   1,5	14,5	13	14	13	17,5	15	16,5	15	19,5	17	22
   2,5	19,5	18	18,5	17	24	21	23	20	27	24	29	30
   4	26	24	25	23	32	28	30	27	36	32	37	41
   6	34	31	32	29	41	36	38	34	46	41	46	53
   10	46	42	43	39	57	50	52	46	63	57	60	74
   16	61	56	57	52	76	68	69	62	85	76	78	99
   25	80	73	75	68	101	89	90	80	112	96	99	131
   35	99	89	92	83	125	110	111	99	138	119	119	162
   50	119	108	110	99	151	134	133	118	168	144	140	202
   70	151	136	139	125	192	171	168	149	213	184	173	250
   95	182	164	167	150	232	207	201	179	258	223	204	301
   120	210	188	192	172	269	239	232	206	299	259	231	352

   Tabellenwerte aus ÖVE E8101 52-5 für abweichende Temperatur, Häufung und Adernzahlen von Leitungen
   
   

   
   I_Z ergibt sich durch die Multiplikation des Tabellenwertes für I_R mit den erforderlichen Faktoren:

   I_Z = f₁ * f₂ * f₃ * I_R

6. Der maximale Nennstrom I_N der Sicherung muss kleiner als I_Z sein.
   
   

   

7. vergleiche I_B ≤ I_N ≤ I_Z auf die Richtigkeit, sonst muss der nächst höhere Querschnitt gewählt, und die Berechnung mit dem neuen I_R wiederholt werden.

Planungbeispiel für besondere Bedingungen

Berechnung (Fallbeispiel)

Projekt
Leitung
Netzdaten
[i] Spannungsart	AC (Wechselspannung) DC (Gleichspannung)
belastete Adern	2 (Wechselstrom / Gleichstrom) 3 (Drehstrom)
[i] Spannung	V
Leitung
[i] Leitermaterial	Kupfer Aluminium
Leitungslänge	m
Anschlusswerte
[i] Leistung	kW oder
[i] Leistungsfaktor
[i] Strombelastung IB	A
[i] Spannungsabfall	%
Auf Grund des Spannungsabfalls ist der benötigte Leiterquerschnitt mindestens:	mm2
Besondere Bedingungen
Auswahl und Ergebnis nach ÖVE E8101 52-5
[i] Verlegearten für "Besondere Verlegebedingungen"	A1 A2 B1 B2 C D1
[i] Umrechnungsfaktor f1 für gehäufte Verlegung von mehradrgen Leitungen und Kabeln	1 Leitung 2 Leitungen in Luft 3 Leitungen in Luft 4 Leitungen in Luft 5 Leitungen in Luft 6 Leitungen in Luft 8 Leitungen in Luft 10 Leitungen in Luft 2 Leitungen in Erde 3 Leitungen in Erde 4 Leitungen in Erde 5 Leitungen in Erde 6 Leitungen in Erde 8 Leitungen in Erde
[i] Umrechnungsfaktor f2 für mehr- und vieladrige Leitungen bis 10mm2	2 oder 3 4 Adern in Luft 5 Adern in Luft 7 Adern in Luft 10 Adern in Luft 14 Adern in Luft 19 Adern in Luft 24 Adern in Luft 40 Adern in Luft 4 Adern in Erde 5 Adern in Erde 7 Adern in Erde 10 Adern in Erde 14 Adern in Erde 19 Adern in Erde 24 Adern in Erde 40 Adern in Erde
[i] Umrechnungsfaktor f3 für abweichende Umgebungstemperatur	bei Gummi-Isolierung  10°C 15°C 20°C 25°C 30°C 35°C 40°C 45°C 50°C 55°C bei PVC-Isolierung  10°C 15°C 20°C 25°C 30°C 35°C 40°C 45°C 50°C 55°C 60°C
Auswahl des Leitungsquerschnittes
[i] genormter Leitungsquerschnitt nach TAEV Tabelle II/2-4	-- bitte wählen -- 1,5 mm 2,5 mm 4 mm 6 mm 10 mm 16 mm 25 mm 35 mm 50 mm 70 mm 95 mm 120 mm
Höchster zulässiger Laststrom der Leitung IZ = f1 * f2 * f3 * IR = x x x A = ⇓
Nennstrom IN des Überstromschutzorgans nach der Nennstromregel auswählen	IB ≤ IN ≤ IZ A ≤ 1 A 2 A 4 A 6 A 10 A 13 A 16 A 20 A 25 A 32 A 35 A 50 A 63 A 80 A 100 A 125 A ≤ A
Verwendung von Schmelzsicherungen
Ziel ist es, Überströme auf der Leitung mit der richtigen Sicherung sofort abzuschalten. Die Sicherungsauswahl erfolgt mit der Schaltstromregel:	Inwiefern eine Schmelzsicherung mit anderem Nennstrom als der LSS oben verwendet werden kann, wird mit folgender Auswahl unten angezeigt: Schmelzsicherung D(0) bis 4A Schmelzsicherung D(0) bis 10A Schmelzsicherung D(0) mit 10A und mehr NH-Sicherung bis 4A NH-Sicherung bis 16A NH-Sicherung mit 16A und mehr Nennstrom der Schmelzsicherung mit dem des LSS vergleichen ⇑ IN ≤ A
Bei der Verwendung von Leitungsschutzschaltern statt gG Sicherungen vereinfacht sich die Schaltstromregel