Praktische Hinweise zur Ermittlung der Schutzeinrichtungen

Die folgenden Methoden basieren auf den in IEC-Normen festgelegten Vorschriften (Harmonisierungsdokumente und VDE-Bestimmungen), die in vielen Ländern verwendet werden.

Allgemeine Regeln

Eine Schutzeinrichtung (Leistungsschalter oder Sicherung, Überlastrelais) funktioniert störungsfrei, wenn:

• deren Nenn- oder Einstellstrom I_n größer ist als der maximale Betriebsstrom I_b, jedoch kleiner als die maximal zulässige Strombelastbarkeit I_z für den Stromkreis, d. h.: I_b ≤ I_n ≤ I_z. Dies entspricht dem Bereich „a“ in Abbildung G6;
• deren „konventioneller“ Überstromauslösewert I₂ kleiner ist als 1,45I_z. Dies entspricht dem Bereich „b“ in Abbildung G6.

Die „konventionelle“ Auslösezeit kann gemäß den geltenden Normen und für den aktuell gewählten Wert für I₂ 1 oder 2 Stunden betragen. Bei Sicherungen ist I₂ der Strom (hier als I_f bezeichnet), der in der konventionellen Zeit zum Auslösen der Sicherung führt.

• deren Bemessungsbetriebskurzschlussausschaltvermögen höher ist als der maximale Kurzschlussstrom am Ort der Errichtung. Dies entspricht dem Bereich „c“ in Abbildung G6.

Leistungsschaltermerkmale:

I_b ≤ I_n ≤ I_z und I_cs ≥ I_kmax

I_b ≤ I_n ≤ I_z, Bereich a
I₂ ≤ 1,45 I_z, Bereich b
I_cs ≥ I_kmax, Bereich c

Abb. G6 – Stromwerte zur Bestimmung der Schutzeinrichtung (Leistungsschalter oder Sicherung)

Anwendungen

• Schutz durch Leistungsschalter

Aufgrund der hohen Mess- und Auslösegenauigkeit ist der Strom I₂ immer geringer als 1,45I_n (oder 1,45I_r), so dass die Bedingung I₂ ≤ 1,45I_z (wie im Abschnitt „Allgemeine Regeln” erwähnt) immer erfüllt ist.

• Sonderfall

Gewährleistet der Leistungsschalter selbst keinen Schutz bei Überlast, ist sicherzustellen, dass das den Stromkreis schützende Überstromschutzgerät im Moment des niedrigsten Kurzschlussstromwertes einwandfrei auslöst. Dieser Sonderfall wird in Abschnitt Berechnung der Mindestkurzschlussstromwerte untersucht.

• Schutz durch Sicherungen

Sicherungsmerkmale: I_b ≤ I_n ≤ I_z/ k₃ und I_cs ≥ I_kmax

Die Bedingung I₂ ≤ 1,45I_z muss berücksichtigt werden, wobei I₂ der Auslösestrom (Schmelzintegral) der Sicherung ist. Er entspricht k₂ x I_n (k₂ liegt zwischen 1,6 und 1,9) in Abhängigkeit vom Nennstrom der betreffenden Sicherung.

Ein weiterer Faktor k₃ wurde eingeführt [math]\displaystyle{ \left ( k3=\frac{k2}{1,45} \right ) }[/math] , so dass I₂ ≤ 1,45I_z gilt, wenn die Bedingung I_n ≤ I_z/k₃ erfüllt ist.

Für gG-Sicherungen:

I_n < 16 A → k₃ = 1,31

I_n ≥ 16 A → k₃ = 1,10

Darüber hinaus muss das Kurzschlussausschaltvermögen I_cf der Sicherung den Wert des maximalen Kurzschlussstromes an der Einbaustelle der Sicherung(en) überschreiten.

• Koordination verschiedener Schutzeinrichtungen

Die Verwendung von Schutzeinrichtungen mit Bemessungswerten, die niedriger sind als der Wert des maximalen Kurzschlussstromes an der Einbaustelle der Sicherung, ist unter folgenden Bedingungen zugelassen:

• Eine andere Schutzeinrichtung mit dem erforderlichen Bemessungskurzschlussausschaltvermögen ist vorgeschaltet und
• die zulässige Durchlassenergie für die vorgeschaltete Schutzeinrichtung ist kleiner als die Energie, die ohne Beschädigung durch die nachgeschaltete Schutzeinrichtung und alle angeschlossenen elektrischen Betriebsmittel fließen darf.

Diese Anordnung wird im Allgemeinen verwendet für:

• die Koordination von Leistungsschaltern/Sicherungen,
• die als „Kaskadenschaltung” bezeichnete Technik, in der die vorgelagerte Schutzeinrichtung aufgrund ihres hohen Strombegrenzungsvermögens beim Auftreten eines Kurzschlusses, der das Schaltvermögen der nachgelagerten Schutzeinrichtungen übersteigen würde, den Schutz der nachgelagerten Schutzeinrichtung durch Reduzierung der Durchlassenergie übernimmt.

Einige Herstellerkataloge enthalten laborgeprüfte Werte für die Koordination verschiedener Betriebsmittel wie z. B. Schaltgeräte und Schienenverteiler.