[H1] Leitungsbemessung

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
A A2 B B2 C
verlegeartA (28K) verlegeartA2 (50K) verlegeartB (65K) verlegeartB2 (73K) verlegeartC (57K)
Aderleitungen in Rohr, in wärmedämmendenden Materialien in Wänden, Decken oder Fußböden verlegt 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 in offenen Kanälen auf Wänden, Decken oder Fußböden
Stegleitungen auf oder 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:

Formelsammlung

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 25°C.
  5. Die Umgebungstemperatur für Kabel in Erde verlegt beträgt höchstens 20°C.

Wie geht man vor?

  1. berechne den Betriebsstrom IB
  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 IN aus der Tabellenzeile des gewählten Querschnittes und der Spalte für die Verlegeart
  6. vergleiche IB ≤ IN auf die Richtigkeit, sonst muss der nächst höhere Querschnitt gewählt werden.

Aus der folgenden Tabelle ÖVE EN1 Teil3 41-4 können wir nun den maximal zulässigen Nennstrom IN der Sicherung für die vorgegebene Verlegeart und den vorgesehenen Leitungsquerschnitt direkt heraus lesen.

Ader - , Mantel - und Stegleitungen flexible Leitungen Kabel
Verlegeart A A2 B 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 16 16 16 16 16 16 16 25
2,5 20 16 16 16 25 20 20 20 25 25 20 25 25
4 25 25 25 20 25 25 25 25 35 35 25 35 40
6 25 25 35 35 40 40 50
10 40 35 50 50 63 63 63
16 50 50 63 63 80 80 80
25 63 63 80 80 100 100 100
35 80 80 100 100 125 125 125
Nennquerschnitt
in (mm2) Cu
maximal zulässiger IN einer Überstromschutzeinrichtung
mit der Auslösekennlinie gG(gL)*) in A
1,5 12 12 12 12 12 12 16 12 16 12 12 16 20
1,5*) 13 13 13 13 13 13 16 13 16 13 13 16 20
2,5 16 16 16 16 20 16 20 16 20 20 16 20 25
4 20 20 20 20 25 25 25 20 25 25 20 25 35
6 25 25 32 25 35 35 50
10 35 35 40 40 50 50 63
16 50 40 50 50 63 50 63
25 63 50 63 63 80 80 100
35 80 63 80 80 100 100 125

Berechnungshilfe

Beispielvorgaben aus einem Verteilerplan

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 [A1] berechnen):
mm2
[i] daher wird folgender Leitungsquerschnitt gewählt: mm2
Auswahl und Ergebnis nach TAEV Tabelle II/2-3 (ÖVE EN1 Teil 3 41-4)
[i] Verlegeart wählen
Auf Grund des gewählten Querschnittes
ist der erlaubte Sicherungsnennstrom IN höchstens:
A

[i] Nennstrom IN des Überstromschutzorgans nach der
Nennstromregel IB ≤ IN
auswählen

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 IB
  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 IZ der Leitung aus dem (Tabellenwert für den) Bemessungsstrom IR und den Tabellenwerten für abweichende Temperatur, Häufung und Adernzahlen von Leitungen

    Aus der Tabelle ÖVE EN1 Teil3 42-2 kann der Bemessungsstrom IR 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 A A2 B 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 13 14 13 17 15 16 15 19 17 18
    2,5 19 18 18 17 24 21 23 20 27 24 26 30
    4 26 24 25 23 32 28 30 27 36 32 34 41
    6 34 31 32 29 41 36 38 34 46 41 44 53
    10 46 42 43 39 57 50 52 46 63 57 61 74
    16 61 56 57 52 76 68 69 62 85 76 82 99
    25 80 73 75 68 101 89 90 80 112 96 108 131
    35 99 89 92 83 125 110 111 99 138 119 135 162
    50 119 108 110 99 151 134 133 118 168 144 168 202
    70 151 136 139 125 192 171 168 149 213 184 207 250
    95 182 164 167 150 232 207 201 179 258 223 250 301
    120 210 188 192 172 269 239 232 206 299 259 292 352

    Tabellenwerte aus ÖVE EN1 Teil3 42-3,4,5 für abweichende Temperatur, Häufung und Adernzahlen von Leitungen

    TABbesBedingungen (126K)


    IZ ergibt sich durch die Multiplikation des Tabellenwertes für IR mit den erforderlichen Faktoren:

    IZ = f1 * f2 * f3 * IR

  6. Der maximale Nennstrom IN der Sicherung muss kleiner als IZ sein.


    Nennstromregel (22K)

  7. vergleiche IB ≤ IN ≤ IZ auf die Richtigkeit, sonst muss der nächst höhere Querschnitt gewählt, und die Berechnung mit dem neuen IR wiederholt werden.

Planungbeispiel für besondere Bedingungen

Verteilerplan

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 TAEV Tabelle II/2-...
[i] Verlegearten für "Besondere Verlegebedingungen"
[i] Umrechnungsfaktor f1 für gehäufte Verlegung von mehradrgen Leitungen und Kabeln
[i] Umrechnungsfaktor f2 für mehr- und vieladrige Leitungen bis 10mm2
[i] Umrechnungsfaktor f3 für abweichende Umgebungstemperatur bei Gummi-Isolierung 
bei PVC-Isolierung 
Auswahl des Leitungsquerschnittes
[i] genormter Leitungsquerschnitt nach TAEV Tabelle II/2-4

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 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:

Nennstrom der Schmelzsicherung mit dem des LSS vergleichen ⇑
IN A

Stromregel2 (62K)

Bei der Verwendung von Leitungsschutzschaltern statt gG Sicherungen vereinfacht sich die Schaltstromregel

Schaltstromregel (44K)