NIN Kapitel 5 Auswahl und Errichtung der Betriebsmittel

Die freie Höhe über dem Bedienungsstandort einer Verteilung soll im Normalfall gemäss Bild  mindestens 1,9 m betragen. Bei besonderen Verhältnissen wie z.B. unter Rampen oder dergleichen kann die freie Höhe reduziert werden, soll jedoch mindestens 1,6 m betragen. Für den Bedienungsstandort muss vor der Schaltgerätekombination mindestens eine Gangbreite von 0,6 m zur Verfügung stehen.

Solche Bezeichnungen sind nicht durch Sprachgrenzen gefährdet. Die Forderung der NIN nach eindeutiger Zuordnung ist somit erfüllt. 

Hinweis:

Die Beschriftung ist ein elementarerTeil einer Installation. Mit einer eindeutigen Beschriftung ist:

1. die Arbeitssicherheit verbessert,
2. sind Wartungsarbeiten effizienter möglich,
3. können Stillstandszeiten minimiert werden.

Der normale Montagebereich liegt zwischen 0,4 bis 2 m ab Boden. Dieser Bereich gilt für sämtliche Überstromunterbrecher. Wenn immer möglich, soll eine Montage auf sinnvoller Höhe angestrebt werden, damit sich Überstromunterbrecher gut bedienen lassen. Als Ausnahme gelten bauliche Situationen, welche keinen anderen Montageort zulassen als über Türen, Glaswänden, verschiebbaren Wänden usw. Hier lässt die NIN eine maximale Montagehöhe von 2,5 m zu. Überstromunterbrecher in Stromschienensystemen gelangen häufig in grossen Fabrikhallen zum Einsatz. Hier ist die Montagehöhe nach oben nicht begrenzt.

Die Angabe bezieht sich auf die Position des Schutzleiterkontaktes bezogen auf das Zifferblatt einer Uhr, siehe Bild 

Diese Ausnahmeregelung war nach der NIN 2000 zulässig. Weil es sich um eine bestehende Installation handelt, die kein Sicherheitsrisiko darstellt, darf
die Installation belassen werden. Heute darf die blaue Kennzeichnung nur noch für den Neutralleiter eingesetzt werden.

Die NIN lässt diese Ausnahme bei Kabeln mit mehr als fünf Leitern zu, wenn die Leiterenden des nummerisch bezeichneten Neutralleiters mit der Farbe
blau markiert sind. Diese Ausnahme gilt nicht für Schutzleiter.

Hinweis

Bei Leitungen mit zwei bis fünf Leitern verlangt die NIN die Farbkennzeichnung nach HD 308.
Das heisst, dass nummerierte Leiter erst ab sechs Leitern zulässig sind.

Eine vorrangige Stellung für den Personenschutz haben der PE- und der PEN-Leiter. Zur gleichen Kategorie zählen der Schutzpotenzialausgleichsleiter und der Neutralleiter. Für PE-, PEN-, SPA-, N-Leiter sowie Polleiter verlangt die NIN eine genormte, klare Kennzeichnung auf der ganzen Länge der Leiter. Dazu ist jede andere Verwendung der genormten Schutzleiterfarben Grün-Gelb sowie Blau unzulässig.

Bei Betriebsmitteln, welche hinten offen sind, besteht die Gefahr, dass ein spannungsführender Leiter bei der Montage eingeklemmt wird und mit dem Montagegrund in Kontakt kommt. Bei Backstein oder Kalksandstein besteht keine Gefahr. Passiert ein solcher Fehler bei metallenem Montagegrund, besteht hingegen die Gefahr der Spannungsverschleppung. Daher ist der Anschluss des PE- oder PA-Leiters am metallischen Montagegrund zwingend. Im Fehlerfall würde so der vorgeschaltete Überstromunterbrecher auslösen.

Der Ersteller von elektrischen Installationen oder Anlagen hat die technischen Unterlagen nach Erstellung dem Anlagebesitzer zu übergeben. 

1. Pläne,
2. Legenden und Schaltschemas,
3. Weisungen der Hersteller von Betriebsmitteln,
4. Sicherheitsnachweis inkl. Mess- und Prüfprotokoll. 

Der Hersteller eines technischen Gerätes richtet die für sein Gerät notwendigen Montage- und Anschlussanweisungen an folgende Personengruppen:

Fachpersonal, mit Angaben über 

• den korrekten Anschluss,
• die zugehörende Leistung,
• die Bedingungen über die Montage,
• die zulässigen Minimalabstände von brennbaren Gebäudeteilen,
• die zwingenden Lüftungsdistanzen. -

Benutzer, mit einfachen und verständlichen Angaben über

• die Hinweise für den richtigen Gebrauch,
• die Wartungshinweise (Filterwechsel bei einem Staubsauger),
• die sicherheitsrelevanten Angaben

Hinweis:

Die Angaben der Hersteller müssen zwingend eingehalten werden.

Man kann davon ausgehen, dass auch ein Laie auf der Schachtel die Aufschrift 110 V bemerkt.

Die Eignung eines Gehäuses für bestimmte äussere Einflüsse wird durch das Anbringen der Kurzzeichen IP

Die Bestimmung der äusseren Einflüsse geschieht üblicherweise durch den Elektroinstallateur. Im Zweifelsfall zieht er die Netzbetreiberin hinzu. Feuer- und explosionsgefährliche Räume werden durch das zuständige feuerpolizeiliche Organ oder die Suva bestimmt. Medizinische Räume unterliegen der Bestimmungspflicht durch den Betriebsinhaber mit dem verantwortlichen Arzt. Die Tabelle  zeigt die Zusammenhänge.

In einem Raum mit der Bezeichnung ADS muss mit Strahlwasser aus allen Richtungen gerechnet werden. Regelmässig mit einem Schlauch gereinigt werden z.B. die Fabrikationsräume einer Käserei, Metzgerei usw. Sämtliche Betriebsmittel müssen mindestens den IP-Schutzgrad X5 erfüllen. 

Die Internationale Schutzgradbezeichung IP XX bezeichnet die Eigenschaften der Betriebsmittel. Die Abkürzung IP bedeutet International Protection. Dabei kann ein Betriebsmittel, welches die benötigte Schutzart nicht erreicht, in ein Gehäuse mit dem entsprechenden Schutz eingeschlossen werden. Das Bild zeigt den Zusammenhang zwischen den Kurzzeichen für die äusseren Einflüsse und der Schutzgradbezeichnung IP XX. 

Hinweis:

Der Raum und die Nutzung entscheiden über den IP-Schutz. Eine Nutzungsänderung kann auch eine Anpassung der übrigen Installation bedingen. 

Die Angaben über die äusseren Einflüsse gelten im Normalfall für einen ganzen Raum. In einzelnen Fällen können sie sich aber auch nur auf eine Zone oder einen Sektor eines Raumes beziehen.

1. Eine Schreinerei mit einem Spritzraum für Möbel in einer Ecke. Die Schreinerei selber gilt als feuergefährlicher Raum. Der Spritzraum hingegen als explosionsgefährlicher Bereich oder Zone.
2. Eine grosse Lagerhalle mit einer Abfülleinrichtung für Zement in einem begrenzten Bereich der Halle. Der Abfüllplatz und seine unmittelbare Umgebung gilt als Zone mit nichtbrennbarem Staub, der übrige Teil der Halle als trockener Raum

In der NIN werden Buchstaben und Zahlen benützt, um die äusseren Einflüsse zu bezeichnen. Dabei wird eine Darstellung gemäss Bild und Tabelle  eingesetzt. Als Beispiel gelten folgende Einflüsse: 

• AA4 bedeutet, dass eine Umgebungstemperatur von -5 °C bis 40 °C vorherrscht. 
• BA4 bezieht sich auf die Benützung durch elektrisch unterwiesene Personen. Das könnte ein elektrischer Betriebsraum sein. 
• CA2, hier handelt es sich um ein Gebäude, das vorwiegend aus brennbaren Baustoffen besteht. 

NIN: 5.1.2 B+E

1. durch den bedienenden Personenkreis,
2. die Umgebungstemperatur,
3. die vorhandene Luftfeuchtigkeit,
4. die Staubablagerung,
5. eine hohe Sonneneinstrahlung,
6. elektromagnetische Einflüsse 
7. Mechanischer Einflüsse
8. Wasser 

Bei vierpoligen Steckvorrichtungen gibt es folgende Nachteile:

1. Auch wenn im Moment der Erstellung der Installation eine vierpolige Steckvorrichtung genügt, ist abzusehen, dass früher oder später eine Erweiterung ansteht, welche eine fünfpolige Steckdose notwendig macht.
2. Bei vierpoligen Steckdosen besteht die Gefahr, dass unzulässige Verbindungskabel mit einem vierpoligen Stecker und am anderen Ende einer fünfpoligen Kupplung hergestellt werden.

Gelangen solche Übergangskabel zum Einsatz, ist die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD) nicht mehr funktionsfähig bzw. bei der Verbindung von N-PE kann sie direkt auslösen.

Stecker für Kleinspannung dürfen sich nicht in Steckdosen mit Normalspannung einführen lassen.

Eine der gefährlichsten Situationen in TN-C-Installationen tritt auf, wenn in PEN-Leitern z.B. durch mangelhaften Kontakt, Abbrechen usw. ein Unterbruch entsteht. Der PEN-Leiter verliert seine Schutzfunktion. Dies ist der Fall, wenn an der defekten Leitung 230-V-Verbraucher eingeschaltet sind. Über den Verbraucher steht in Abhängigkeit des Gerätewiderstandes eine gefährlich hohe Fehlerspannung am Gehäuse gegen Erde an. Das Bild  zeigt die kritische Situation. Auf Grund der oben erwähnten Gefahren sind TN-C-Installationen in allen Bereichen mit höherer Gefährdung nicht zulässig:

1. in feuergefährlichen Bereichen,
2. in medizinisch genutzten Bereichen,
3. in explosionsgefährlichen Bereichen, 
4. in ortsveränderlichen Leitungen,
5. nach der Auflösung des Schutzsystems TN-C in TN-S.

In modernen Installationen ist das Installationssystem TN-C nicht mehr zu empfehlen. Besonders weil der Einsatz von Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCD's) nicht möglich und die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) nicht eingehalten ist. Gemäss NIN:  4.4.4.4.3 darf in neu errichteten Gebäuden, die eine wesentliche Anzahl von informationstechnischen Betriebsmitteln enthalten, das System TN-C nicht angewandt werden

Es sind zwei Möglichkeiten gegeben: •

1. Sind auf/in der Türe keine Betriebsmittel eingebaut, genügen die leitenden Scharniere. 
2. Wenn auf/in der Türe Betriebsmittel eingebaut und elektrisch angeschlossen sind, ist eine zusätzliche Schutzleiterverbindung zwingend. Grundsätzlich genügt der Aussenleiterquerschnitt, der zur Anspeisung der Betriebsmittel auf der Türe verwendet wird. Häufig wird der PE-Leiter zur Türe separat und offen verlegt und muss bei getrennter Verlegung mindestens 2,5 mm² betragen.

Der Querschnitt des Schutzleiters zum Anschluss des Gehäuses einer SK richtet sich nach dem Querschnitt der Zuleitung. Bis zu einem Aussenleiterquerschnitt von 16 mm² muss der PE-Leiter auf das Gehäuse den gleichen Querschnitt aufweisen. Haben die Aussenleiter einen grösseren Querschnitt, kann der PE-Leiter reduziert werden.

Im EDV-Bereich hat die elektromagnetische Verträglichkeit EMV eine zusätzliche wichtige Bedeutung. Die Enden von heiklen, abgeschirmten Leitungen in EDV-Metallschränken müssen so niederohmig wie möglich an Erde gelegt werden. Allfällige Ausgleichsströme und elektromagnetische Felder werden damit möglichst effektiv abgeleitet bzw. abgeschirmt. 

Hinweis:

Nach NIN 4.4.4.5.7.7.1 sind EDV-Schränke wie folgt mit dem Schutzpotenzialausgleich zu verbinden: Rack kleiner gleich 21 Höheneinheiten mind. 4 mm' Rack > 21 Höheneinheiten mind. 16 mm'

Bei dieser Art der Schutzleiterführung gelangt vorhandenes, leitfähiges Material in einer Doppelfunktion gleichzeitig als PE-Leiter und als Geräteteil zum Einsatz. Im gezeichneten  kann das leitfähige Maschinengehäuse als Schutzleiter verwendet werden. Beim Fussschalter ist ein separater Schutzleiter erforderlich. 

Es gelten hierzu folgende Bedingungen:

Die elektrisch leitende Verbindung muss gegen mechanische, chemische und elektrochemische Einflüsse unempfindlich sein.

Der gemäss Installation notwendige Leitwert des PE-Leiters muss durch das fremde leitfähige Material gewährleistet sein.

An jeder vorgesehenen Anschlussstelle müssen weitere Schutzleiter angeschlossen werden können. 

Es ist eher unwahrscheinlich, dass bei allen drei Motoren gleichzeitig ein Körperschluss auftritt. Daher ist die gemeinsame Benützung des PE-Leiters zulässig. Wenn die Reihenfolge der Verbraucher geändert wird, muss die Bemessung des Schutzleiters so vorgenommen werden, dass auf den grössten Motor auch der grösste PE-Querschnitt geführt wird. 

Schutzleiter dürfen separat verlegt werden. Zum Schutz des PE-Leiters sind jedoch Mindestquerschnitte vorgegeben. •

• PE-Leiter, mechanisch geschüzt verlegt: 2,5 mm2 ,
• PE-Leiter, ohne mechanischen Schutz: 4 mm2

Bei entsprechend höherem Aussenleiterquerschnitt steigt der PE-Querschnitt dementsprechend.

Für kleinere Querschnitte gilt die Bedingung der durchgehenden Kennzeichnung des Schutzleiters auf seiner ganzen Länge. Wenn einadrige, ummantelte Leiter nur noch einfarbig erhältlich sind, darf die grün-gelbe Kennzeichnung an den Leiterenden angebracht werden. Diese Vereinfachung ist erst ab einem Querschnitt ≥ 25 mm² zugelassen. Die Funktion des Leiters muss eindeutig erkennbar sein. Die Kennzeichnung muss dauerhaft z.B. durch Schrumpfschlauch erfolgen. 

Möglichkeit 1:

Der Querschnitt eines Schutzleiters richtet sich bei Querschnitten <= 16 mm² nach demjenigen des Aussenleiters oder der Aussenleiter. Bei Querschnitten von 16 bis 35 mm² kann der PE-Leiter mit 16 mm² bemessen werden. Ab einem Aussenleiterquerschnitt von 50 mm² und grösser gilt ein Schutzleiterquerschnitt von 50 % des Aussenleiterquerschnitts als genügend.

Möglichkeit 2

Als zweite, eher weniger häufig angewandte Möglichkeit, sieht die NIN das Berücksichtigen des im Störungsfall fliessenden Kurzschlussstromes vor. Weil die Abschaltung eines fehlerhaften Stromkreises innert maximal 5 s erfolgen muss, kann ein Schutzleiter unter Umständen geringer dimensioniert Markierung des Schutzleiters Getrennte Verlegung von Schutzleitern werden, ohne dass der PE-Leiter eine unzulässige Temperatur annehmen kann. Die Anwendung dieser Variante hat mit Vorsicht zu erfolgen, wenn die Installation durch netzseitige Schalthandlungen von verschiedenen Punkten aus eingespeist werden kann. Zur Berechnung sind die Abschaltzeit der vorgeschalteten überstrom-Schutzeinrichtung, der zu erwartende Kurzschlussstrom im Störungsfall und der Materialbeiwert des Leitermaterials (für Cu= 115) notwendig.

Die NIN verlangt in jeder Anlage eine Haupterdungsschiene. So lassen sich alle daran angeschlossenen Leitungen zu Messzwecken trennen. Die folgenden Leiter sind daran anzuschliessen: 

• die Erdungsleitung vom Erder zum Anschlussüberstromunterbrecher, 
• der Schutzleiter zur Installation über den Hausanschlusskasten, 
• der Schutzpotenzialausgleichsleiter, 
• allenfalls Erdungsleiter, die für eine Funktionserdung wie z.B. für Schwachstromanlagen benützt werden.

Das Bild zeigt eine Installation mit einer Haupterdungsschiene. Wird die Fundamenterdung angewandt, werden in der Regel die erwähnten Anschlüsse z.B. für die Erdungsleitung, den Schutzpotenzialausgleich von Heizungsleitungen usw. direkt an geeigneten Punkten mit Anschlussteilen im Beton erstellt.

Erdverlegte, metallene Wasserleitungen waren früher die am meisten eingesetzten Erder. Bei Reparaturarbeiten werden jedoch defekte, metallene Leitungsstücke häufig durch Kunststoffrohre ersetzt und diese verkürzen oder unterbrechen die erderwirksame Länge. 

Das Bild zeigt in übersichtlicher Art den Stromverlauf bei einem Körperschluss von Aussenleiter L3 auf das Gehäuse. Die anschliessende Berechnung zeigt die ungefährliche Fehlerspannung von 42 V am Motor. Das Sicherheitsniveau ist, weil zusätzlich die automatische Abschaltung mit einem berechneten Kurzschlussstrom von 190 A die vorgeschaltete 16A Überstrom-Schutzeinrichtung rasch zum Ansprechen bringt, sehr hoch. Die positive Wirkung der Erdungsleitung lässt sich einfach beweisen, indem man den Parallelzweig zum PEN-Widerstand, also die beiden Erderwiderstände, bei der Berechnung weglässt. Ohne Erdungsleitung würde der Schleifenwiderstand auf 1,6 Ohm  steigen, der Kurzschlussstrom auf 150 A sinken und die Fehlerspannung auf gefährliche 105 V anwachsen. Das Resultat zeigt eindrücklich die Wichtigkeit der Erdungsleitung.

Die Erdungsleitung senkt die an einem defekten Gerät anstehende Fehlerspannung und erhöht den fliessenden Kurzschlussstrom, damit sinkt die Abschaltzeit. Das kann sie jedoch nur, wenn sie korrekt ausgeführt wird. Die Wirkung der Erdungsleitung ist umso grösser, je niederohmiger sie ist. Nicht fachmännisch erstellte Anschlüsse mit zusätzlichen Widerständen, wie z. B. nicht sauber von Schmutz und dgl. befreite Bänder und Eisen, reduzieren die positive Wirkung der Erdungsleitung

Der Querschnitt der Erdungsleitung muss im Minimum 16 mm² betragen. Liegt der Aussenleiterquerschnitt ab Anschlussüberstromunterbrecher über 16 mm² , darf die Erdungsleitung um 50 % reduziert werden. Sie darf jedoch nie weniger als 16 mm und muss nicht grösser als 50 mm² sein.

In der NIN sind einige Eckwerte aufgezeichnet. Die SNR 464113 beschreibt detailliert wie die Erstellung eines Fundamenterders erfolgen soll. Das Bild  zeigt in Variante 1 die richtige Verlegung, das Erdband ist stehend verlegt. Wird ein Erdband nicht ringsum von Beton umschlossen, können sich darunter Luftblasen bilden, die zu einer unerwünschten, vorzeitigen Korrosion führen. Diese Gefahr besteht bei der unsachgemässen Variante 2.

Banderder:

• Feuerverzinkter Stahl, 75 mm² , • Kupfer, 50 mm² , •
• müssen alle 5 m mit der Armierung verbunden werden,
• bei 90 mm² Querschnitt benötigen sie keine zusätzliche Verbindung zur Armierung.

Armierungseisen:

• minimaler Durchmesser von 10 mm, 
• sorgfältige leitende Verbindung der Eisen.

Der Fundamenterder muss das Hausfundament ringförmig umschliessen. Zulässig sind auch entsprechende Drahtseile mit einem Querschnitt von 70 mm² und einem minimalen Durchmesser der einzelnen Drähte von 1,7mm. 

Typ AC: Dieser RCD-Typ darf in der Schweiz nicht eingesetzt werden.

Typ A: Das ist ein pulsstromsensitiver RCD. Dies ist der aktuelle «Standard-FI» für die meisten Anwendungen.

Typ EV: Dieser RCD-Typ ist für den Einsatz bei Ladestationen für Elektrofahrzeuge vorgesehen.

Typ F: Dieser RCD-Typ erfasst Mischfrequenzen und auch hochfrequentere Fehlerströme. Zudem ist der Typ F bis 10 mA Gleichstrom immunisiert. Die Anwendung ist für Geräte mit hochfrequenten Betriebsströmen wie z.B. bei Waschmaschinen,

Typ B: Heizungspumpen usw. Der allstromsensitive RCD erfasst auch glatte Gleichfehlerströme. Daher ist die Anwendung z.B. bei Wechselrichtern zu suchen.

Typ B+: Er kann auch hochfrequente Fehlerströme erfassen, wie sie z. B. bei Frequenzumrichtern oder elektrischen Bauteilen vorkommen können. Die typische Anwendung findet sich bei einem erhöhten Brandschutz wie z.B. in Schreinereien mit einem modernen Maschinenpark. 

Unter anderem ist auch eine ölartige Flüssigkeit im Schaltschloss. Öl, welches nicht bewegt wird, verliert seine Viskosität und wird «harzig». Aus diesem Grund verlangen die Hersteller eine regelmässige Auslösung mittels Prüftaste. 

Wenn die gezeichnete SK umfangreiche Verdrahtungen beinhaltet, kann sie im Brandfall für Personen, die das Haus verlassen möchten, eine Gefahr darstellen. In solchen Fällen ist es sinnvoll, die SK in geschlossene, nichtbrennbare Kasten einzubauen. Noch vorteilhafter ist die Platzierung der SK ausserhalb dieser Bereiche oder die Montage in abgeschlossene Brandabschnitte.