Wahl des Schutzleiterquerschnittes
Abb. G57 basiert auf IEC 60364-5-54 (VDE 0100-540). Diese Tabelle enthält zwei Methoden zur Bestimmung des geeigneten Querschnittes für PE- oder PEN-Leiter.
| Außenleiterquerschnitt Sph (mm2) |
Mindestquerschnitt des PE-Leiters (mm2) |
Mindestquerschnitt des PEN-Leiters (mm2)[a] | ||
|---|---|---|---|---|
| Cu | Al | |||
| Vereinfachte Methode [b] | Sph ≤ 16 | Sph [c] | Sph [d] | Sph [d] |
| 16 < Sph ≤ 25 | 16 | 16 | ||
| 25 < Sph ≤ 35 | 25 | |||
| 35 < Sph ≤ 50 | Sph/2 | Sph/2 | ||
| Sph > 50 | Sph/2 | |||
| Adiabatische Methode | Beliebiger Querschnitt | [math]\displaystyle{ \definecolor{bggrey}{RGB}{234,234,234}\pagecolor{bggrey}S_{PE/PEN}=\frac {\sqrt {I^2 t}}{k} }[/math] [d] [e] | ||
[a] Eine Reduzierung des PEN-Leiters ist nicht zulässig in Stromkreisen mit einer Oberschwingungsbelastung >15 %.
[b] Die Angaben sind gültig, wenn der vorgesehene Leiter aus dem gleichen Werkstoff ist wie der Außenleiter. Anderenfalls muss ein Umrechnungsfaktor angewendet werden.
[c] Ist der PE-Leiter nicht im gleichen Kabel wie die Außenleiter verlegt, müssen folgende Mindestquerschnitte bei Cu eingehalten werden:
- 2,5 mm2, wenn der PE-Leiter mechanisch geschützt ist,
- 4 mm2, wenn der PE-Leiter nicht mechanisch geschützt ist.
[d] Aus mechanischen Gründen muss ein PEN-Leiter einen Querschnitt von mindestens 10 mm2 bei Kupfer oder 16 mm2 bei Aluminium haben.
[e] Informationen zur Anwendung dieser Formel: siehe auch Tabelle Abb. G52.
Abb. G57: Zuordnung der Schutzleiterquerschnitt zu den Außenleiterquerschnitten
Die zwei Methoden sind:
- Die adiabatische Methode [1](entspricht der Methode der Norm IEC 60724)
Diese Methode ist wirtschaftlich und gewährleistet den Schutz des Leiters gegen unzulässig hohe Erwärmung. Mit ihr erhält man, verglichen mit den Querschnitten der entsprechenden Außenleiter des Stromkreises, kleine Querschnittswerte. Das Ergebnis ist meistens nicht mit den Anforderungen in IT- und TN-Systemen vereinbar, die Impedanz der Erdschlussschleife zu minimieren, um die Auslösung der unverzögerten Überstromschutzeinrichtungen zu gewährleisten. Diese Methode wird daher in der Praxis für TT-Anlagen und zur Dimensionierung eines Erdungsleiters [2]verwendet.
- Die vereinfachte Methode
Diese Methode basiert auf PE-Leiterquerschnitten, bezogen auf die Querschnitte der entsprechenden Außenleiter des Stromkreises. In jedem Fall wird der gleiche Leiter-werkstoff angenommen.
Somit ergeben die Werte in Abbildung G57:
Sph ≤ 16 mm2; SPE = Sph
16 < Sph ≤ 35 mm2; SPE = 16 mm2;
Sph; > 35 mm2;
[math]\displaystyle{ S_{PE}=\frac {Sph}{2} }[/math]
Der Neutralleiter darf nie als PEN-Leiter verwendet werden. Desweiteren darf ein PEN-Leiter nur bei fester Verlegung als flexible Leitung ausgeführt werden. Da ein PEN-Leiter ebenso die Funktion eines Neutralleiters hat, darf sein Querschnitt keinesfalls kleiner sein als der für den Neutralleiter erforderliche Querschnitt (siehe Abschnitt 7.1 in diesem Kapitel).
Dieser Querschnitt darf nicht kleiner sein als der Querschnitt der Außenleiter, es sei denn:
- der Bemessungswert einphasiger Lasten liegt unter 10 % der Gesamtlast und
- der bei Normalbetrieb durch den Neutralleiter fließende Imax ist kleiner als der für den gewählten Leiterquerschnitt zulässige Strom.
Desweiteren muss der Schutz des Neutralleiters durch die Schutzeinrichtungen zum Schutz der Außenleiter gewährleistet sein (siehe Abschnitt 7.2 in diesem Kapitel).
In der Formel zu verwendende Werte des k-Faktors
Die Temperaturanstiegsbereiche zusammen mit den k-Faktorwerten und den oberen Temperaturgrenzwerten für die verschiedenen Isolationsklassen entsprechen den in der Norm IEC 60724 (1984) enthaltenen Werten [1].
| k-Werte | Isolierwerkstoff | |||
|---|---|---|---|---|
| Polyvinylchlorid (PVC) | Vernetztes Polyethylen (XLPE) Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPR) | |||
| Endtemperatur (°C) | 160 | 250 | ||
| Anfangstemperatur (°C) | 30 | 30 | ||
| Nicht in Leitungen oder blanken Leitungen mit Kabelmänteln integrierte Aderleitungen |
Kupfer | 143 | 176 | |
| Aluminium | 95 | 116 | ||
| Stahl | 52 | 64 | ||
| Betriebstemperatur (°C) | 70 | 90 | ||
| Leiter einer mehr- adrigen Leitung |
Kupfer | 115 | 143 | |
| Aluminium | 76 | 94 | ||
Abb. G58: Der Norm 60364-5-54 (VDE 0100-540) entsprechende k-Faktorwerte für NS-PELeiter
