Kabel und Schienenverteiler
Zwei Arten der Verteilung sind möglich:
- über Kabel/Leitungen oder Aderleitungen
- über Schienenverteiler
Verteilung der elektrischen Energie über Kabel/Leitungen oder Aderleitungen
Definitionen
- Leiter
Ein Leiter enthält entweder einen einzelnen massiven oder mehrere flexible Adern, mit oder ohne isolierende Ummantelung.
- Kabel/Leitung
Ein Kabel/Leitung besteht aus mehreren isolierten Leitern, die elektrisch getrennt, aber mechanisch verbunden sind und die sich im Allgemeinen in einer Umhüllung befinden.
- Kabelführung
Der Begriff Kabelführung bezieht sich auf Leiter und/oder Kabel im Zusammenhang mit deren Träger- und Schutzvorrichtungen usw., z. B. sind Kabelwannen, -pritschen, -rohre, -kanäle usw. „Kabelführungen“.
Leiterkennzeichnung nach IEC 60445 (VDE 0197)
Bei der Leiterkennzeichnung müssen immer folgende drei Regeln befolgt werden:
- Regel 1 – Schutzleiter (6.3.2)
- Der Schutzleiter muss durch die Zwei-Farben-Kombination Grün-Gelb gekennzeichnet werden. Grün-Gelb ist die einzige Farbkombination zur Kennzeichnung des Schutzleiters.
- Regel 2 – Neutral- oder Mittelleiter (6.2.2)
- Wenn ein Stromkreis einen durch Farbe gekennzeichneten Neutral- oder Mittel- leiter enthält, muss die für diesen Zweck angewendete Farbe blau sein.
- Enthält ein Stromkreis keinen Neutralleiter, darf der blau gekennzeichnete Leiter als Außenleiter verwendet werden, wenn dieser Teil eines Kabels mit mehr als einem Leiter ist.
- Regel 3 – Außenleiter
- Für die Kennzeichnung der Außenleiter sind alle Farben erlaubt außer: Grün-Gelb, Gelb, Grün und (Hellblau nur eingeschränkt).
- Die Farbkennzeichnung muss an Anschlüssen und vorzugsweise durchgehend über die gesamte Leiterlänge, entweder durch die Farbe der Isolierung oder durch Farbmarkierungen erfolgen. Ausgenommen sind blanke Leiter, bei denen eine Kennzeichnung an den Enden und allen Anschlusspunkten vorhanden sein muss.
- Ausnahmen:
- Die Einzelfarben Grün und Gelb sind nur dort erlaubt, wo eine Verwechslungsgefahr mit der Farbkennzeichnung des Schutzerdungsleiters ausgeschlossen ist.
- Bei Fehlen eines Neutral- oder Mittelleiters darf ein mit Blau gekennzeichneter Leiter in Kabel- und Leitungssystemen auch für andere Zwecke, ausgenommen als Schutzleiter, angewendet werden. Die Leiter in einem Kabel/in einer Leitung werden entweder durch ihre Farbe oder durch Ziffern gekennzeichnet (siehe Abbildung E54).
Anzahl der Leiter im Stromkreis | Stromkreis | Feste Kabelführungen | |||||||||||
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Aderleitung | Starre und flexible Kabel/ Leitungen | ||||||||||||
Ph | Ph | Ph | N | PE | Ph | Ph | Ph | N | PE | ||||
1 | Schutzleiter | gr/ge | |||||||||||
2 | Einphasig zwischen Außenleitern | br | schw | br | bl | ||||||||
Einphasig zwischen Außen- und Neutralleiter | br | bl | br | bl | |||||||||
Einphasig zwischen Außen- und Neutralleiter + Schutzleiter | br | bl | gr/ge | br | gr/ge | ||||||||
3 | Dreiphasig ohne Neutralleiter | br | schw | gr | bl | br | schw | ||||||
2 Außenleiter + Neutralleiter | br | schw | bl | br | sw | bl | |||||||
2 Außenleiter + Schutzleiter | br | schw | gr/ge | br | br | gr/ge | |||||||
Einphasig zwischen Außen- und Neutralleiter + Schutzleiter | br | bl | gr/ge | br | bl | gr/ge | |||||||
4 | Dreiphasig mit Neutralleiter | br | schw | gr | bl | br | sw | gr | bl | ||||
Dreiphasig mit Neutralleiter + Schutzleiter | br | schw | gr | bl | gr/ge | br | sw | gr | bl | gr/ge | |||
2 Außenleiter+ Neutralleiter + Schutzleiter | br | schw | bl | gr/ge | br | sw | bl | gr/ge | |||||
Dreiphasig mit PEN-Leiter | br | schw | gr | gr/ge | br | sw | gr | gr/ge | |||||
5 | Dreiphasig + Neutralleiter + Schutzleiter | br | schw | gr | bl | gr/ge | br | sw | gr | bl | gr/ge | ||
> 5 | Schutzleiter: gr/ge - Andere Leiter: schw: mit Nummerierung Die Ziffer „1” ist ausschließlich für den ggf. vorhandenen Neutralleiter vorgesehen |
- gr/ge: grün und gelb
- schw: schwarz
- bl: hellblau
- br: braun
- gr: grau
Anmerkung: Benötigt ein Stromkreis einen Schutzleiter und enthält das verfügbare Kabel/Leitung keinen gelb-grünen Leiter, kann der Schutzleiter als ein separater grün-gelber Leiter ausgeführt sein.
Geräteanschlussleitungen werden ähnlich wie Mehrleiterkabel gekennzeichnet (siehe Abb. E55).
Verteilung über Kabel- und Leitungsanlage
(siehe Abb. E56)
- Die Verlegung erfolgt dabei entweder direkt in Wänden, Böden oder im Erdreich oder auf bzw. in Kabelführungssystemen, die auch den mechanischen Schutz der Kabel und Leitungen beinhalten.
- Die Zulässigkeit der Verlegeart hängt ab von:
- der Bauart der Kabel und Leitungen,
- der Befestigungsmethode (entsprechend den örtlichen Gegebenheiten).
- Die in IEC 60364-5-52 (VDE 0100-520) aufgelisteten Verlegearten haben Einfluss auf die maximal zulässige Belastbarkeit der Kabel und Leitungen. Mehr Informationen hierzu finden Sie in Kapitel Praktische Methode zur Bestimmung des erforderlichen Querschnittes von Leitern.
Schienenverteiler zeichnen sich durch ihre einfache Installation, Flexibilität und die große Anzahl möglicher Abgangsstellen aus.
Verteilung über Schienenverteiler
(siehe Abb. E57)
Ausführungen von Schienenverteilern
Die IEC 61439-6 (VDE 0660-600-6) legt für die Schienenverteiler spezifische Anforderungen fest. Bauartnachweis und Stücknachweis gewährleisten die Konformität mit der Norm. Mit unabhängigen Prüfinstituten durchgeführte Prüfungen nach dieser Norm sichern ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit und Normenkonformität.
Aufgrund ihrer Vielfältigkeit können Schienenverteiler elektrische Energie, abgehend von Verteiltransformatoren bis hin zu einzelnen Verbraucherstandorten verteilen.
Es gibt allgemein drei Arten von Schienenverteileranlagen:
- Überleitungen mit Schienenverteilern von Verteiltransformatoren zur NS-Hauptschaltanlage oder Überleitung zwischen NS-Hauptschaltanlagen untereinander
- Der Einbau der Schienenverteiler kann als dauerhaft betrachtet werden und wird während der Lebensdauer der Energieverteilungsanlage wahrscheinlich nicht verändert werden. Die Schienenverteiler haben bei Überleitungen keine Abgangsmöglichkeiten. Da sie häufig für den höheren Lastbereich verwendet werden, liegen die Bemessungsströme fast immer über 1000 A. In diesem Lastbereich ist die Verwendung von parallel verlegten Kabeln schwierig und technisch weniger sinnvoll.
- Die Kenndaten von Schienenverteiler-Überleitungen lassen im Allgemeinen Betriebsströme von 1000 bis 5000 A bei einer Bemessungskurzzeitstromfestigkeit bis 120 kA zu.
- Schienenverteiler zur dezentralen Energieverteilung
- Beim Einsatz von Schienenverteilern mit Abgangsstellen als Verteilschienensysteme werden drei Schienenverteiler-Systemgrößen bei der Anwendung unterschieden:
- Schienenverteiler für hohe Leistungen
- werden hauptsächlich für die Hauptstrom-Verteilung in großen industriellen Bereichen, wie z. B. der Automobilindustrie, dem Anlagen- und Maschinenbau oder der Halbleiterindustrie verwendet. Weiterhin sind sie für die Hauptstrom-Verteilung in großen Gebäuden, wie z. B. in großen Büro- und Verwaltungsgebäuden, Unikliniken, Data-Centern oder Multifunktions-Arenen vorgesehen. Für die Hauptstrom-Verteilung werden Schienenverteiler mit Bemessungsbetriebsströmen von 1000 A bis 5000 A bei einer geprüften Bemessungskurzzeitstromfestigkeit (1 s) von 50 kA bis 120 kA genutzt.
- Schienenverteiler für mittlere Leistungen
- werden hauptsächlich für die Stromverteilung in industrielle Bereichen mit einer Vielzahl von kleinen bis mittleren Verbrauchern mit einem Nennstrom im Bereich von 25 A bis 250 A genutzt. Beispiele hierfür sind u.a. Metallbe- und Metallverarbeitungsfirmen, Kunststoffspritzereien, Geräte- und Apparatebau oder Gewerbehallen. Weiterhin sind sie für die Stromverteilung in Gebäuden wie z. B. mittelgroße Büro- und Verwaltungsgebäude, Einkaufszentren, Warenhäusern, Hotels, Hochschulen oder Krankenhäusern im Einsatz. Häufig werden Schienenverteiler mittlerer Leistung als nächsttiefere Verteilebene von Schienenverteilern der Hauptstrom-Verteilung über Abgangskästen eingespeist. Schienenverteiler in diesem Anwendungsbereich haben Bemessungsbetriebsströme von 160 A bis 1000 A bei einer geprüften Bemessungskurzzeitstromfestigkeit (1 s) von 4,5 kA bis 37 kA.
- Schienenverteiler für kleine Leistungen
- werden hauptsächlich für die Stromverteilung in gewerblichen Bereichen mit einer Vielzahl von kleinen Verbrauchern mit einem Nennstrom von 10 A bis 63 A, wie z. B. Werkstätten mit Werkzeugmaschinen, Autowerkstätten, Handwerksbetriebe verwendet. Weiterhin sind sie für die Stromverteilung in Gebäuden, wie z. B. Baumärkten, Einkaufszentren oder Möbelhäusern im Einsatz. Häufig werden Schienenverteiler kleiner Leistung als nächsttiefere Verteilebene von Schienenverteilern mittlerer Leistung über Abgangskästen eingespeist.
- Schienenverteiler in diesem Anwendungsbereich haben Bemessungsbetriebsströme von 40 A bis 160 A bei einer geprüften Bemessungskurzzeitstromfestigkeit (1 s) von 0,5 kA bis 2,8 kA.
- Das Verteilungskonzept mit Schienenverteilern gilt insbesondere auch für die senkrechte Verteilung.
- Die Schienenverteiler bieten sich hier als praktisch optimale Lösung mit 2-3 Abgangsstellen pro Ebene an, um die entsprechenden Etagenverteiler in den Ebenen einzuspeisen. Die Steigleitungs-Schienenverteiler-Elemente werden für diesen Anwendungsfall sogar speziell mit integrierten Brandabschottungen nach DIN 4102, Teil 9 mit „Allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung“ des Deutschen Institutes für Bautechnik in Berlin hergestellt und geliefert.
- Schienenverteiler erfüllen besonders die Anforderungen der Betreiber hinsichtlich:
- flexibler Veränderungen und Erweiterungen der Verbraucherstandorte mit minimalen Installationsarbeiten angesichts der hohen Anzahl steckbarer Abgangsstellen,
- Zuverlässigkeit und Betriebskontinuität, da der sichere Anschluss von Abgangskästen bei eingeschalteter Anlage möglich ist.
- Schienenverteiler für Beleuchtungsanlagen
Für Beleuchtungsanlagen stehen Schienenverteiler ohne oder mit tragenden Gehäusen zur Auswahl.
Beleuchtungs-Schienenverteiler mit tragenden Gehäusen bestehen aus zwei oder drei Meter langen Elementen, die mit Schnellverbindungs-Kupplungen mechanisch und elektrisch in einem Arbeitsschritt miteinander verbunden werden. Die Schienenverteiler werden mit Ketten oder Stahlseil vom Gebäude abgehängt. Jedes Schienenelement hat in regelmäßigem Abstand von 0,5 oder 1 Meter Abgangsstellen für Abgangsadapter, mit denen die am System angehängten Leuchten angeschlossen werden. Die Schienenverteiler sind mechanisch stabil und für einen oder zwei 25 A- oder 40 A-Stromkreis(e) ausgelegt. Die Einsatzmöglichkeiten sind aufgrund der hohen Schutzart IP 55 sehr universell und reichen von Industrie-, Gewerbe- und Lagerhallen bis hin zu Super- und Baumärkten.
Neben den Anwendungen für Beleuchtungsanlagen wird diese Schienenverteilerausführung auch für die Versorgung von Steckdosen-Bodentanks im Doppelfußböden von Bürogebäuden eingesetzt.
Für Beleuchtungsanlagen, bei denen die Leuchten bereits vom Baukörper getragen werden, steht ein flexibler Schienenverteiler mit regelmäßigen, bereits positionierten Abgangsstellen zur Auswahl. Der flexible Schienenverteiler wird dann mit speziellem Systembefestigungsmaterial (für eine Vielzahl von Befestigungsmethoden erhältlich) am Baukörper befestigt. Die Leuchten werden mit einem Abgangsadapter angeschlossen. Eine wesentliche Anwendung von flexiblen Schienenverteilern sind Beleuchtungsanlagen, die in die abgehängte Zwischendecke integriert sind. Die sehr kostengünstigen Schienenverteiler werden auf entsprechenden Trommeln geliefert.
Schienenverteiler-System
Schneider Electric bietet eine vollständige Baureihe von Schienenverteilern an (siehe Abb. E58 bis Abb. E61)
- Canalis KT Schienenverteiler für hohe Leistungen (800 bis 5000 A)
- Canalis KS Schienenverteiler für mittlere Leistungen (100 bis 1000 A)
- Canalis KN Schienenverteiler für kleine Leistungen (40 bis 160 A)
- Canalis KBA und KBB Schienenverteiler für Beleuchtungsanlagen (25 bis 40 A)
Vergleich der Merkmale von Kabelinstallationen und Schienenverteilerinstallationen
Für die Versorgung von Verbrauchern in Industrie und Gebäuden ergeben sich grundlegend drei Versorgungsmöglichkeiten:
1. Zentraler Anschluss der Verbraucher von der Hauptverteilung aus mit Kabel, Leitungen und Kabeltragsystemen.
2. Anschluss der Verbraucher mit Kabel, Leitungen und Kabeltragsystemen von einer oder mehreren Unterverteilungen. Die Unterverteilungen werden von einer Hauptverteilung aus eingespeist.
3. Anschluss der Verbraucher an eine dezentrale Energieverteilung mit einem oder mehreren Schienenverteilersträngen.
Die Versorgungsmöglichkeiten 1 und 2 sind Kabelinstallationen, stehen sich daher vom Grundaufbau mit Kabel und Kabeltragsystemen sehr nahe. Die Versorgungsmöglichkeit 3 ist eine typische Schienenverteilerinstallation. Beide Installationsarten sind in der Vergleichstabelle nach technischen Merkmalen gegenübergestellt.
Merkmal | Kabelinstallation Kabel, Leitungen und Tragsysteme) | Schienenverteiler-Installation |
---|---|---|
Verteilungs-Art | Zentrale Verteilung elektrischer Energie mit Haupt und Unterverteiler
Nutzen: jeder Verbraucher erhält seine Energieeinspeisung |
Dezentrale Energieverteilung mit Schienenverteiler
Nutzen: jeder Verbraucher erhält seine Energieeinspeisung |
Normen | Kabel und Leitungen müssen entsprechend Verlegearten, Häufungen und Umgebungstemperatur auf Strombelastbarkeit sowie auf Kurzschlussfestigkeit und Spannungsfall ausgelegt und ausgewählt werden.
Wichtige zu beachtende Normen: |
Der Bauartnachweis von Niederspannungs-Schaltgerätekombinationen nach IEC 61439-6 (VDE 0660-600-6) umfasst die Überprüfung folgender technischen Merkmale:
|
Netzaufbau / Platzbedarf | Große Häufungen von Kabel und Leitungen im Bereich der Einspeise-Verteiler.
Hoher Platzbedarf durch viele parallelverlaufende Kabel auf den Kabeltragsystemen; entsprechende Verlegungskriterien (Verlegearten, Häufungen, Biegeradien) müssen beachtet werden. Große Verteilerschränke aufgrund der zentralen Anordnung der Schutzorgane und Abgangs-Anschlüsse. |
Ein geringerer Platzbedarf erhöht die Nutzfläche und somit die Wirtschaftlichkeit in einem Gebäude |
Flexibilität im Betrieb / Nachrüstbarkeit | Das Verlegen zusätzlicher Kabel von dem zentralen Verteiler ist aufwendig (Kosten!). | Schienenverteiler garantieren die höchstmögliche Flexibilität:
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(Sicherheitsaspekt bei Nachrüstungen) | ||
Vor der Verlegung zusätzlicher Kabel sind die Verlegungsbedingungen (VDE0298 Teil 4) zu prüfen.Eine ungeprüfte Nachbelegung bestehender Kabeltragsysteme kann Brandgefahr bedeuten, da evtl. die Reduktionsfaktoren bei Kabelhäufungen nicht beachtet wurden. | Ein korrektes Schutzorgan in der Einspeisung schützt wirksam gegen Überlast. Korrekte Schutzorgane in Abgangskästen schützen den Abgang wirksam gegen Überlast. Eine Brandgefahr ist so gut wie ausgeschlossen. | |
Übersichtlichkeit / Erscheinungsbild | Zentral im Verteiler: Die Zuordnung Verbraucher zum Schutzorgan ist nicht unmittelbar nachprüfbar. Man muss sich auf die Richtigkeit der Beschriftungen von Kabeln, Schutzorganen und Verbrauchern verlassen. Die Gefahr von Fehlschaltungen ist möglich. | Das Schutzorgan im Abgangskasten kann durch seine direkte Nähe zum Verbraucher sowie seiner Beschriftung unmittelbarer und unverwechselbarer zugeordnet werden. Nahezu keine Gefahr von Fehlschaltungen. Kabelbeschriftungen bei unmittelbarer Nähe zu Verbrauchern nicht notwendig. |
Ausführungs-Qualität und Erscheinungsbild der Kabeltrassen- und der Kabelverlegung ist sehr abhängig von der Sorgfalt der ausführenden Elektrofachfirmen. | Die Ausführungs-Qualität ist weitgehend schon durch den Schienenverteiler-Hersteller vorgegeben. Aufeinander abgestimmte Systemkomponenten geben ein einheitliches optisches Erscheinungsbild für moderne, zeitgemäße Fertigungsstätten. | |
Planung/Projektierung | Aufwendig, jedoch eine allgemeine Gewohnheit | Einfach, jedoch bei vielen zu wenig bekannt und ungewohnt |
Wirtschaftlichkeit | Erstinstallation: | |
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Änderungen der Installation: | ||
Veränderungen der Verbraucherstandorte haben meistens aufwendige Kabel- bzw. Leitungsinstallationen zur Folge. |
Veränderungen der Verbraucherstandorte haben minimale Installationsarbeiten zur Folge, da der einspeisende Abgangskasten im laufenden Betrieb vom Schienenverteiler gezogen und am neuen Standort, an die nächstgelegene Abgangsstelle, bei laufendem Betrieb wieder angeschlossen werden kann. | |
Installationsarbeiten und elektrische Anschlüsse an Verteilern sind häufig sicherheitsbedingt nur bei Betriebsstillstand möglich. | Das Berühren von spannungsführenden Teilen ist bei Schienenverteilern konstruktiv nicht möglich. Unter Einhaltung von normalen Sicherheitsstandards ist ein Betriebsstillstand aus Sicht der Schienenverteiler nicht notwendig. | |
Unter Umständen sind keine Platzreserven in einem bestehenden Verteiler für hinzukommende zusätzliche Schutzeinrichtungen neuer Verbraucher mehr vorhanden. In diesem Fall muss ein neuer Unterverteiler beschafft und aufgestellt werden; zur Einspeisung sind dann aufwendige „Umschwenk-Arbeiten“ notwendig. | An Schienenverteilern sind immer hinreichend freie Abgangsstellen verfügbar.
Betrifft nur die kurzen Leitungen zwischen Abgangskasten und Verbraucheranschluss. | |
Verlegte Kabel und Leitungen, die nicht mehr genutzt werden, müssen vom Verteiler abgeklemmt und vom Kabeltragsystem entfernt werden. | Ggf. demontierte Schienenverteilerbauteile, wie Abgangs-, kästen und Schienenelemente, können wiederverwendet werden. Das reduziert Materialkosten und ist umweltfreundlich. | |
Entfernte Kabel und Leitungen werden in der Regel nur noch verschrottet! | ||
Wiederverwendung | Entfernte Kabel und Leitungen werden in der Regel nur noch verschrottet! | Ggf. demontierte Schienenverteilerbauteile wie Abgangskästen und Schienenelemente können wiederverwendet werden. Das reduziert Materialkosten und ist umweltreundfreundlich. |
Prüfungen des ordnungsgemäßen Zustandes (DGUV Vorschrift 3) | Aufwendiger, da die Anzahl der Betriebsmittel groß und unübersichtlich ist. | Aufwand im Vergleich zu Kabelinstallation wesentlich geringer, da der Netzaufbau übersichtlich ist und weniger Betriebsmittel benutzt werden. Schneider Electric stellt Prüfungshinweise mit Checklisten für Erstinbetriebnahme-, Änderungs- und Wiederholungsprüfungen für Canalis Schienenverteiler zur Verfügung. |
Brandlast | 100 % | 10...15 % gegenüber einer Kabelinstallation |
Halogenfrei (PVC-Freiheit) /Sicherheit im Brandfall | Standardkabel benutzen PVC (halogenhaltig)als Leiterisolierung und Mantelwerkstoff. | Canalis Schienenverteiler sind halogenfrei. |
PVC ist zwar ein sehr guter Isolierstoff, setzt aber im Brandfall eine enorme Menge Rauch frei, was die sichere Evakuierung von Personen behindert. Zusätzlich setzt PVC Chlorwasserstoff frei und schädigt Augen und Atemwege durch Verätzungen. Aus diesen Chlorwasserstoffen entsteht in Verbindung mit Löschwasser Salzsäure, was wiederum die Gebäudesubstanz schädigt. | Aufgrund der minimalen Kabel- und Leitungsverwendung in einer Schienenverteilerinstallation können halogenfreie Kabel und Leitungen verwendet werden, ohne die Projekt kosten wesentlich zu erhöhen. | |
Umwelt | Kupfer bzw. Aluminium lassen sich nach dem Schreddern der Kabel und Leitungen leicht von der PVC-Isolierung trennen.
Jedoch während der gesamten Produktlebenslinie wirft PVC schwerwiegende ökologische Probleme auf. Es beginnt bei der Herstellung mit den krebserzeugenden Ausgangstoffen Vinylchlorid, Organochlor- verbindungen und Schwermetallen, geht weiter mit Emissionen beim Gebrauch von PVC-Produkten und endet mit dem bisher ungelösten Entsorgungsproblem. |
Die Leiter der Schienenverteiler bestehen im Wesentlichen aus Aluminium oder gelegentlich aus Kupfer. Das Gehäuse besteht aus Stahlblech.
Nach der Trennung von Leitern und Gehäuse stehen die hochwertigen Rohstoffe dem Materialkreislauf wieder zur Verfügung. |
Gewichtsbelastungen | 100 % | 30...40 % gegenüber einer Kabelinstallation |
Die Schienenverteilerinstallation erweist sich in vielen Fällen technisch, wirtschaftlich und umweltverträglich als vorteilhafter.