NIN-Erklärt

Trennen: in der Regel mit Werkzeug. Daher sachverständige Person notwendig (Ausser Diazed Sicherung: Laien)

Schalten: Schalthandlungen an gewöhnlichen Dreh-, Druck-, Wippschaltern- Jedermann ausführen

Unterspannungs-Schutzeinrichtungen werden nicht gefordert, wenn das Risiko einer Beschädigung der elektrischen Anlage oder einzelner Betriebsmittel als tragbar angesehen werden kann, vorausgesetzt, es entsteht dadurch keine Gefährdung für Personen. 

• Gebündelt: ≥200mm 
• Offene metallene Tragsysteme ≥ 150mm
• Gefllochtene metallene Tragsysteme ≥ 100 mm
• Metallisch geschlossen 0mm 

Die NIN fordert eine getrennte Verlegung von Kabeln für die Versorgung und Kabeln der Informationstechnik. Aus dem Gesichtspunkt einer einwandfreien Funktion aller Betriebsmittel ist daher die Ordnungstrennung richtig.

Das System TN-C hat mehrere Nachteile:

1. Ein Unterbruch des PEN-Leiters kann alle angeschlossenen Gehäuse unter Spannung setzen. 
2. Beim System TN-C bestehen verschiedene Verbindungen zwischen dem Neutralleiter und dem Erdpotenzial. Damit entsteht einerseits eine niederimpedante Erdverbindung, andererseits wird aber auch der betriebsmässig auftretende Strom durch Gebäudeteile (oder einfach geerdete Teile des Gebäudes) geführt, 

Im Grundsatz kann man davon ausgehen, dass elektronische Geräte und Verbraucher mit grosser Last sich nicht selten in Bezug auf EMV negativ auswirken.

Als Beispiele dürfen hier genannt werden:

• Schaltgeräte für induktive Lasten, Leuchtstofflampen,
• Gleichrichter,
• Kompensationsanlagen,
• Aufzüge,
• Schaltanlagen,
• Leistungsverteiler mit Stromschienen

Mit EMV-Problemen muss gerechnet werden, wenn grossflächige Leiterschleifen vorhanden sind oder an Orten, an welchen unterschiedliche elektrische Kabel- und Leitungssysteme gemeinsam verlegt sind. Sie sehen also, EMV trifft nahezu jede Installation.

Leitungen, die von aussen in das Gebäude eingeführt werden, stellen ein Risiko dar. Sie sind deshalb mit überspannungsschutzgeräten zu schützen. Zu beachten ist auch die Gefährdung für Leitungen in der Nähe von Ableitungen. 

Der Schutz bei transienten überspannungen muss vorgesehen werden, wenn die Folgen der Überspannungen Auswirkungen haben auf:

1. Menschenleben, z.B. Anlagen für Sicherheitszwecke, medizinisch genutzte Bereiche,
2. öffentliche Einrichtungen und Kulturbesitz, z. B. Ausfall von öffentlichen Versorgungsdiensten, Telekommunikations- und Rechenzentren, Bauten und Anlagen, deren Inhalte einen besonderen Wert aufweisen (z.B. Archive, Museen, Sammlungen),
3. Gewerbe-, Dienstleistungs- oder Industriebetriebe mit erhöhtem Risiko, z. B. Beherbergungsbetriebe, in denen dauernd oder vorübergehend 20 oder mehr Personen aufgenommen werden, Industrie- oder Gewerbebetriebe mit feuer- oder explosionsgefährdeten Bereichen, landwirtschaftliche Betriebe mit erhöhtem Risiko,
4. in Wohnbauten darf auf den Schutz gegen transiente Überspannungen verzichtet werden, falls der Wert der elektrischen Anlage kleiner als der 50-fache Wert des Überspannungsableiters am Anlage-Einspeisepunkt ist

Anschlussüberstromunterbrecher nehmen einen besonderen Platz ein. Sie sind die Trennstelle zwischen der Hausinstallation und dem speisenden Netz. Daher gelten für sie nachstehende Bedingungen:

1. Weil sie die vorgeschalteten überstromunterbrecher im Verteilnetz beeinflussen können, darf die Netzbetreiberin über die Selektivität und das Schaltvermögen in den Werkvorschriften Bedingungen erlassen.
2. Ihre Platzierung ist in nassen, korrosionsgefährlichen oder feuergefährlichen Räumen nicht zulässig.
3. Sie sind so anzuordnen, dass sie jederzeit ohne Hilfsmittel bedient werden können.

Jeder Leitungsschutzschalter hat eine eigene Verlustleistung. Je höher der LS belastet wird, umso grösser die entstehende Wärme. Werden mehrere hoch belastete Leitungsschalter aneinander gereiht montiert, können sie die im Innern entstehende Abwärme nicht mehr genügend abführen. Das eingebaute Bimetall wird bereits vorgewärmt. Die Auslösung kann bei einem geringeren Wert als dem aufgeprägten Bemessungsstrom erfolgen. Die NIN schlägt für solche Fälle eine reduzierte Belastung der betroffenen Leitungsschutzschalter auf 75 % des Bemessungsstromes vor. Die Hersteller bieten hierzu Tabellen für ihre Produkte an. 

Bei Diazed-Sicherungssystemen der Grössen I, II und III ist der Kontaktdruck vom Bedienungspersonal abhängig. Bei Nennströmen bis 25 A, also bis zur Grösse II, spielt dieser Umstand eine untergeordnete Rolle. Anders bei der Grösse III.Die NIN schlägt vor, bei Diazed-Patronen der Grösse III mit 40 A und höherem Nennstrom die Maximalbelastung auf 85 % zu begrenzen. 

Wird die Sicherung unter Last herausgeschraubt, können Lichtbogen entstehen, die die Kontaktbereiche aufrauen und einen zusätzlichen Übergangswiderstand erzeugen, was zu noch mehr Erwärmung führt. Isolationsbeschädigung und Brand sind die Folgen.

Miniaturschmelzeinsätze dürfen nur in Steuerstromkreisen eingebaut werden. Soweit wäre das in der gestellten Anordnung richtig. Wenn sie jedoch allgemein zugänglich sind, was bei dieser Steuerung der Fall ist, sind KLS-Sicherungen nicht zulässig. Sie besitzen keine Passschrauben, welche ein Einsetzen von falschen Schmelzeinsätzen verhindern. Sie sind nur für elektrotechnisch unterwiesene Personen (BA4) und nicht für Laien zulässig.

In solchen Fällen muss der Schutzeinrichtung mit der geringeren Kurzschlussfestigkeit eine solche mit einer höheren vorgeschaltet werden. Man spricht dann von Rückschutz (Back-up-Schutz). Die Hersteller von Leitungsschutzschaltern deklarieren dies meist mittels Tabellen. Das Bild  zeigt, wie der Leitungsschutzschalter mit einem zu geringen Ausschaltvermögen durch die vorgeschaltete Schmelzsicherung geschützt wird.

Hinweis:

Die Einhaltung der Selektivität ist zwar eine Empfehlung, trotzdem sollte ihre Einhaltung stets angestrebt werden.

Jede Schutzeinrichtung besitzt ein eigenes Schaltvermögen. Diazed-Patronen der

• Grösse I können einen I_cr von 10 kA
• Grösse II 50 kA
• Grösse II 50 kA
• NH-Sicherungen > 100 kA

Der Anwender muss den am Einbauort möglichen Kurzschlussstrom I_cr kennen, um die richtige Schutzeinrichtung einzubauen.

Das Schaltvermögen sagt aus, welchen Kurzschlussstrom eine Schutzeinrichtung im Maximum abschalten kann. Es muss beim Einbau darauf geachtet werden, dass die Schutzeinrichtung für den höchstmöglichen Kurzschlussstrom I_cp an der Einbaustelle bemessen ist. Das Schaltvermögen einer Schutzeinrichtung wird mit der Abkürzung I_cu oder I_cs bezeichnet. 

Ein solcher Motor kann blockiert sein und darf trotzdem nicht Schaden nehmen. Der vorgeschaltete Überstromunterbrecher darf nicht grösser als der Bemessungsstrom des Motors sein. 

Kurzschluss-Schutzeinrichtungen müssen zwei Bedingungen erfüllen:

1. Ihr Schaltvermögen muss mindestens dem am Einbauort auftretenden grössten unbeeinflussten Kurzschlussstrom entsprechen.
2. Ein geringeres Schaltvermögen ist nur dann zulässig, wenn eine andere Schutzeinrichtung mit dem erforderlichen Schaltvermögen vorgeschaltet ist. Die beiden Schutzeinrichtungen müssen aufeinander abgestimmt sein. 

Back - up- Schutz

Zwei Ausnahmen kommen in Betracht:

1. Die erste Ausnahme betrifft Leitungen, die durch fest angeschlossene Verbraucher gegen Überlast geschützt werden.
2. Die zweite Ausnahme gelangt am häufigsten in Schaltgerätekombinationen bei der Anspeisung von Sicherungselementen zur Anwendung. Bei Verdrahtungsleitung innerhalb von Schaltgerätekombinationen muss der Kurzschlussschutz nicht nachgewiesen werden, wenn die drei folgenden

Bedingungen alle erfüllt sind: 

• der reduzierte Leitungsteil darf nicht länger als 3 m sein
• er muss so installiert sein, dass die Gefahr eines Kurzschlusses minimal ist, und
• er darf nicht in der Nähe von brennbarem Material angeordnet werden.

Dies wäre bei Gerätschaften der Fall, in denen ein chemischer Prozess abläuft, der auf keinen Fall unterbrochen werden darf, weil es sonst zu Überhitzungs- oder gar Explosionsgefahr kommen könnte. In solchen Fällen muss eine vorhandene Überlastung signalisiert, aber nicht direkt abgeschaltet werden, weil damit unvorhergesehene Gefahren verbunden wären.

kein Überlastschutz 

1. Kleine Motoren < 500W 
2. Blokierfeste Motoren - Überlastung schadet ihnen nicht 
3. Kurzschlussfeste Transformatoren  (Sonnerietrafo ... ) Die vorgeschaltete Schutzeinrichtung darf nicht grösser sein als das 5-fache des Bemessungsstromes der Primärwicklung des Trafos, muss aber nicht kleiner als 10 A sein. 

mit Überlastschutz 

unbeaufsichtigt in feuergefährdeten Räumen oder explosionsgefährdeten Bereichen.

Die NIN erwähnt feuergefährdete Räume oder explosionsgefährdete Zonen als unzulässige Bereiche für die Anwendung dieser Art Überlastschutz für Leitungen.

Motoren können durch mechanische Überlastung einen grösseren Strom als den vorgesehenen Bemessungsstrom aufnehmen und damit die Zuleitung überlasten. Die NIN schreibt jedoch für praktisch alle Motoren einen Motorschutz vor. Dieses Thermorelais stellt in der Zuleitung den Überlastschutz sowohl für den Motor wie auch für die Zuleitung sicher. Mit dieser Kombination, Motor und zugehöriges Thermorelais, ist der nach NIN verlangte Überlastschutz der Zuleitung erfüllt. Der Kurzschlussschutz muss auch hier zusätzlich gewährleistet sein. 

Wird ein Gerät fest angeschlossen, fliesst in der Zuleitung der Bemessungsstrom des Gerätes. Bei kalorischen Geräten wie Wassererwärmern, Kochgeräten, Heizgeräten usw. muss nicht mit Überlastströmen gerechnet werden. Das Gleiche gilt für Leitungen zu fest angeschlossenen Kondensatoren. Das fest angeschlossene Gerät stellt mit seinem Bemessungsstrom für die eigene Zuleitung den Überlastschutz sicher.

Auf dem Zuleitungsstück, das zu diesen Geräten führt, dürfen keine Abzweigungen vorhanden sein, sonst könnte mehr Strom als der Bemessungsstrom des fest angeschlossenen Gerätes über die Leitung fliessen. Das Bild zeigt die Zusammenhänge. Für Kurzschlussströme, wie sie im Störungsfall auftreten können, muss der Kurzschlussschutz auf andere Art gewährleistet werden. Leitungen in Schaltgerätekombinationen stellen einen Spezialfall dar. 

 l_cp: Unbeeinflusste Kurzschlussstrom > höchster theoretischer Strom an einer Netzstelle bei vernachlässigung der Impedanzen. Bestimmt das Schaltvermögen von Schutzgeräten. 

 I_c: Kurzschlussstrom mit Impedanzen: fliesst tatsächlich bei realen Bedingungen. (impedanzen Übergangswiderstände, Erwärmung )

I_cw: Bemessungskurzzeitstrom > Effektivwert des Stroms welcher die Leitung (meist 1s) noch nicht thermisch beschädigt.

Das Thermorelais schützt den Leiter wohl im Überlastfall, aber nicht im Kurzschlussfall. Deshalb muss der Kurzschlussschutz berechnet werden. Zuerst wird der minimale Kurzschlussstrom ermittelt: einpoliger I K1 Sicherheitsfaktor 0,75 = 400 A x 0,75 = 300 A. Die maximal zulässige Abschaltzeit beträgt: 0.33s

Bezogen auf den Leiterschutz, muss die vorgeschaltete Schutzeinrichtung so rasch unterbrechen, dass weder thermische, noch dynamische Wirkungen die Leiter und die Anschlussstellen gefährden können. Die Abschaltzeit ist demzufolge abhängig vom fliessenden Kurzschlussstrom, dem Leiterquerschnitt und dem Isolationsmaterial des Leiters. Im Kurzschlussfall beträgt die höchstzulässige Leitertemperatur bei:

• PVC 160 °C, 115
• bei VPE-/EPR-Isolationen gar 250 °C. 143

Diese Zusammenhänge erscheinen in der zugehörigen Berechnungsformel für die maximale Abschaltzeit einer Schutzeinrichtung.

t  = maximale Abschaltzeit in Sekunden

S = Querschnitt des Leiter in mm²

I_Kmin = minamaler Kurzschlussstrom in Ampere, 

k = Faktor, abhängig von der max. zulässigen Leitertemperatur der spez. Wärme und dem spez. Widerstand.

Im Zusammenhang mit dem Schutz gegen elektrischen Schlag darf die Abschaltzeit nicht länger als 0,4 bzw. 5 s betragen.

Der Kurzschlussschutz ist vor allem wichtig für den:

1. Leiterschutz: Alle elektrischen Leiter sind vor einer unzulässigen Belastung durch Kurzschlussströme zu schützen. Die Überlegung, dass Kurzschlussströme mit geringer Grösse die Abschaltzeit der Schutzeinrichtung erhöhen, bedeutet, dass gleichzeitig auch die Leiterbelastung zunimmt. Fliesst hingegen ein hoher Kurzschlussstrom, schaltet die vorgeschaltete überstrom-Schutzeinrichtung ab, sodass für den Leiter in der Regel keine Gefahr besteht. Für den Schutz der Leiter gilt es demzufolge, den geringsten Kurzschlussstrom zu berücksichtigen.
2. Schutz der Betriebsmittel: Diese sollen auch bei Störungen, also z.B. im Kurzschlussfall, möglichst gut geschützt sein. Hier gilt je höher der Kurzschlussstrom, umso gefährlicher die Situation für die eingebauten Betriebsmittel wie z.B. Steckvorrichtungen. Umgekehrt wird die Chance einer Zerstörung mit abnehmendem Kurzschlussstrom geringer. Beim Schutz der Betriebsmittel muss deshalb der höchst mögliche Kurzschlussstrom berücksichtigt werden.

Weil bei Blitzschlägen über die Freileitung Überspannungen in die Installationen eindringen können, sieht die NIN die folgenden Massnahmen vor:

1. die Anschlussüberstromunterbrecher müssen aus einpoligen Elementen bestehen, Kurzschlussschutz diese einpoligen Elemente müssen entweder - durch Einzeldeckel
2. oder - geeignete Trennwände voneinander getrennt sein,
3. oder - bei offenen Elementen müssen sie untereinander einen Abstand von mind. 1 cm aufweisen.

Anschlussüberstromunterbrecher müssen allgemein zugänglich und ohne Hilfsmittel erreichbar sein. Eine unzulässige Platzierung wäre in nassen, korrosionsgefährlichen oder feuergefährlichen Räumen. Der Standort der Anschlussüberstromunterbrecher ist mit der Netzbetreiberin abzusprechen.

Die Netzbetreiberin entscheidet über die Art der Anschlussüberstromunterbrecher. Sie hat die Übersicht über ihr Netz und damit auch über die vorgeschalteten Überstromunterbrecher in der Kabelverteilkabine oder in der Trafostation. Die Entscheidung ist abhängig: 

• von der Selektivität der Anschlussüberstromunterbrecher zu den vorgeschalteten Überstromunterbrechern,
• von dem im Kurzschlussfall fliessenden, maximalen Strom.

HInweis:

Bei grossen Anschlussleistungen werden oft Leistungsschalter eingesetzt. Durch die verschiedenen Einstell-Parameter kann die Selektivität gut eingehalten werden

Die folgenden Bedingungen sind einzuhalten: •

1. Laien dürfen nur Sicherungssysteme mit Passeinsätzen bedienen. Daher sind in allgemein zugänglichen Bereichen ausschliesslich Diazed Schmelzsicherungen der Grössen D I, D II und D III zulässig. •
2. Sind in solchen Bereichen andere Schutzeinrichtungen vorhanden, welche nur durch elektrotechnisch unterwiesene Personen (BA4) bedient werden dürfen, müssen diese in Schränke eingebaut sein, welche entweder abgeschlossen sind oder nur mit entsprechenden Werkzeugen geöffnet werden können. Es ist auch möglich, ganze Räume nur berechtigten Personen zugänglich zu machen.

Nicht durch Laien bedient werden dürfen die nachstehenden Schmelzsicherungen, weil sie ohne Verwendung von Passeinsätzen auskommen: •

1. NHS Niederspannungshochleistungssicherungen der Grössen NH 000 bis NH 4a, 
2. KLS Kleinleistungssicherungen mit den sandgefüllten Miniatursicherungen in zylindrischer Röhrenform. Diese Art ist nur noch in Steuerkreisen zulässig.

HInweis:

Bei Leistungsschaltern mit vielen Parametern müssen alle gültigen Einstellungen dokumentiert werden.

Es gibt zwei Personengruppen, welche für die Bedienung von Schutzeinrichtungen vorgesehen sind. Zur ersten Gruppe gehören die Laien, zur zweiten elektrotechnisch unterwiesene Personen (BA4) oder höher qualifizierte Fachleute. Grundsätzlich dürfen Schutzeinrichtungen nur dann von Laien bedient werden, wenn keine Gefahren bei der Bedienung bestehen und keine Schmelzeinsätze für zu hohe Bemessungsstromstärken oder zu niedrige Spannungen verwendet werden können. Bei der zweiten Gruppe gelten diese Einschränkungen nicht, da man davon ausgehen kann, dass sie über die Gefahren hinreichend unterwiesen sind und sich entsprechend schützen. Die persönliche Schutzausrüstung PSA muss beim Auswechseln von offenen NHS-Schmelzeinsätzen getragen werden. 

Die korrekten Antworten lauten:

• Leitungsschutzschalter bieten sowohl den Überlast- wie auch den Kurzschlussschutz.
• Motorschutzschalter ohne elektromagnetische Auslösung können nur
• Überlastströme abschalten.
• Das Gleiche gilt für Thermorelais mit Steuerkontakt. Sie können keine
• Kurzschlussströme abschalten, sondern nur überlastströme.
• Schmelzsicherungen hingegen beherrschen beide Arten der überströme.

Eine impedanzlose oder -arme Verbindung kann in Stromkreisen an ganz unterschiedlichen Orten und zwischen verschiedenen aktiven Leitern und/
oder dem Schutzleiter/Erde auftreten.

Grundsätzlich wird in jedem Stromkreis unterschieden zwischen:

1. dem grösstmöglichen Kurzschlussstrom (unbeeinflusster oder prospektiver Kurzschlussstrom). Wir nennen ihn I_K3 Dieser Wert ist verbindlich für die Bemessung der Betriebsmittel. Der gemessene oder berechnete Wert wird ohne Reduktionsfaktor direkt eingesetz
2. dem geringsten Kurzschlussstrom Ik1 Diese Grösse ist für die Leiterdimensionierung wichtig. Im Kurzschlussfall werden Leiter weniger durch hohe Kurzschlussströme gefährdet, diese werden ja durch die vorgeschalteten Schutzeinrichtungen abgeschaltet. Kritischer sind geringere Werte, weil hier der Kurzschlussstrom bis maximal 5 s fliessen kann. Weil Übergangswiderstände an der Kurzschlussstelle den Kurzschlussstrom reduzieren können, und kleinere Kurzschlussströme gefährlicher sind, wird ein Sicherheitsfaktor von 0,25 für dreipolige, und 0,75 für einpolige Kurzschlussströme eingerechnet.

Hinweis:

Zur Messung von grossen Kurzschlussströmen - in der Regel> 2 kA- müssen spezielle lmpedanztester verwendet werden.
Zur Messung von Kurzschlussströmen im Wohnungsbereich sind die bekannten Installationstester ausreichend.