NIN-Erklärt

Die Zuleitung zu kleinen ortsveränderlichen Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCD's) soll möglichst kurz sein bzw. soll eine Länge von 3 m nicht überschreiten. Der Grund liegt darin, dass dieses Leitungsstück nicht durch die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD) geschützt ist. 

Die nachstehenden Punkte sind zu beachten:

1. Jeder Eingriff in die Funktion des Schützes ist durch Abdeckungen oder Einbau in ein Gehäuse zu verhindern.
2. Differenzstrom-Überwachungsgeräte dürfen nur in Verbindung mit einem Schaltgerät mit Trennfunktion betrieben werden.
3. Der Ansprech-Differenzstrom darf 300 mA nicht übersteigen.
4. Die vorgeschaltete überstrom-Schutzeinrichtung ist so zu wählen, dass ein Verschweissen der Schützkontakte bei einem Kurzschluss nach dem Schütze verhindert wird. Bei einem Spannungsausfall am Überwachungsgerät muss zwangsläufig der überwachte Stromkreis ebenfalls abschalten.

Auf dem Relais lässt sich auf der optischen Skala der momentan fliessende Differenzstrom zwischen 5 bis 75 % des Bemessungsdifferenzstromes I_N ablesen. Über einen Ausgangskontakt kann bei Erreichen von 50 % I_N eine Alarmierung erfolgen. Auf dem Markt sind Geräte mit diversen Einstellmöglichkeiten erhältlich, z.B. mit einstellbarer Empfindlichkeit des I_N zwischen 30, 100, 300 mA, 1 A, 3 A, und falls erwünscht, mit verzögerter oder unverzögerter Auslösung zwischen 0,13-0,3 bis 1 Sekunde und 3 Sekunden.

Differenzstrom-Überwachungsgeräte (RCM's) zählen ebenfalls zu den Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCD's). Das Haupteinsatzgebiet von Differenzstrom-überwachungsgeräten (RCM's) liegt vor allem bei Anlagen mit grossen Leistungen. 

In Bereichen, welche im Fehlerfall keine sofortige Abschaltung zulassen, weil sonst andere Gefahren auftreten könnten. Das kann z. B. eine grosse Mischmaschine sein, die Füllgut mischt, welches sich bei Stillstand der Maschine überhitzt oder gar explodiert. In der Regel entwickeln sich Isolationsfehler nicht plötzlich, sondern langsam und stetig. Eine Warnleuchte kann bereits bei 50 % des Ansprech-Differenzstromes alarmieren. Das Bedienungspersonal greift ein, beendet den Mischprozess mit dem gefährlichen Füllgut, und der elektrische Fehler kann lokalisiert und behoben werden. 

Die Ordnungstrennung zwischen den beiden Bereichen ist nach wie vor die beste und sicherste Lösung. Sie soll im Normalfall angewandt werden. Unter bestimmten Bedingungen dürfen heute die beiden Spannungsbereiche I und II in einem gemeinsamen Rohr/Kanal oder sogar unter dem gleichen Kabelmantel verlegt werden. Zu diesen Massnahmen gehören: •

1. Entweder muss jeder Leiter einer mehrpoligen Gruppe entsprechend der höchsten vorkommenden Spannung isoliert sein,
2. oder wenn die Leitungen lediglich ihrer Bemessungsspannung entsprechend isoliert sind, müssen sie in getrennte Abteile von Installationskanälen verlegt werden.
3. Wichtig ist, dass keine nachteilige Beeinflussung z.B. des Schwachstrombereichs entstehen darf.
4. Die Grundsätze der elektromagnetischen Einflüsse EMV nach NIN: 4.4.4 müssen ebenfalls eingehalten werden.

Es gelten nachstehende Bedingungen

1. Das Material muss mit den Werkstoffen der Leitungen verträglich sein.
2. Die thermischen Bewegungen der Leitungen dürfen keine Verringerung der Verschlussqualität ergeben.
3. Die mechanische Festigkeit muss den Beanspruchungen standhalten, die durch Zerstörung der Befestigungen bei einem Brand entstehen können.
4. Die Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse muss derjenigen der Leitungen entsprechen wie z.B. Widerstandsfähigkeit gegen Verbrennen.
5. Widerstandsfähigkeit gegen allfällige Feuchtigkeit. Baugips kommt daher aus den erwähnten Gründen nicht in Frage.

Verbindungen dürfen ausser in Abzweigdosen auch an folgenden Orten realisiert werden: 

1. in der Installation an Klemmstellen von Schaltern, Steckdosen, Energieverbrauchern und dgl.,
2. Verbindungen können geschraubt, gesteckt, gequetscht oder gepresst werden. 
3. Alle Leiter, auch kleinere Querschnitte, müssen sicher unterklemmt werden können

Unter folgenden Bedingungen kann ein ortsveränderliches Kabel von einem Verbrauchsmittel ortsfest verlegt werden:

1. Der Hersteller des Verbrauchsmittels hat die Anschlussleitung fest an das Verbrauchsmittel angeschlossen.
2. Das Ende der Leitung, welches mit der Installation verbunden wird, verfügt nicht über einen Stecker und wird mit der Installation fest  verbunden.

Oder

1. Ein Anschlusskabel mit einem Stecker muss so verlegt werden, dass es ohne Demontieren des Steckers entfernt und wieder montiert werden kann.

Leitungslängen und entsprechende Querschnitte werden gemäss nachstehender Tabelle nicht überschritten.

Bei ortsveränderlichen Leitungen kann davon ausgegangen werden, dass die Kabel freiliegend eingesetzt werden. So wird allfällige Warme an die Umgebung abgegeben. Bei einem geringen Querschnitt von 0,75 mm² sind zwei Varianten vorgesehen, die garantieren, dass kein grösserer Belastungsstrom als 6 A fliessen kann.

Das Kabel ist mittels Apparatesteckdose von ≤ 6 A Bemessungsstrom fest vulkanisiert.

Es ist an einen Apparat mit maximalem Bemessungsstrom von ≤ 6 A fest angeschlossen.

Werden flexible Leiter ortsfest montiert, gelten dieselben Bedingungen für die Bemessung wie für Leitungen mit starren Leitern. 

HInweis:

Ein Beispiel sind Zuleitungen zu Storen. Es ist keine Ouerschnittsreduktion zulässig, auch wenn flexible Leiter eingesetzt werden. 

1. Für Hausleitungen  mind. 6mm²
2. für Gruppen- Verteil- und Verbraucherleitungen mind. 1.5 mm²
3. für Steuerleitungen für Melde- und Steuerstromkreise mind. 0.5 mm²
4. für Steuerleitungen zu elektronischen Betriebsmitteln mind. 0.1 mm²  

Diese Querschnitte dürfen nicht unterschritten werden.

Korrekturfaktoren

• I= 58A                  I= \(I = {Ib \over Kt}{58A \over 1.06} = 54.7A\) ==> 16mm²
• KH = 1
• KG = 1
• KT = 1.06

Kurzschlussschutz: \(t = {115 * 16 mm2 \over 1450A * 0.75} =2.86 s\)

Die Bedingungen sind für PEN-Leiter nach NIN dieselben wie beim Neutralleiter. Installationen nach Schutzsystem TN-C sind nach aktuellem Stand der Technik nicht mehr zeitgemäss. Zu gross ist die Gefahr von unkontrollierten Stromflüssen in leitenden Gebäude- oder Installationsteile

a) Die NIN sagt aus, dass Neutralleiterquerschnitte nach den gleichen Bedingungen dimensioniert werden wie die Aussenleiter. Bis zu einem Querschnitt von 16 mm² hat der Neutralleiterquerschnitt dem Aussenleiterquerschnitt zu entsprechen. In Drehstromleitungen mit einem Querschnitt von > 16 mm² darf der Neutralleiterquerschnitt um 50 % gegenüber dem Aussenleiterquerschnitt reduziert werden.

b) Wenig sinnvoll ist diese Regelung, wenn durch den Einfluss von nichtinearen Verbrauchern, getakteten Netzgeräten, Frequenzumformern usw. im Neutralleiter von Drehstromleitungen mehr Strom f!iesst als in den Aussenleitern. Die Gefahr eines überhöhten Neutralleiterstromes ist in vielen fünfadrigen Leitungen vorhanden. Die Auswirkungen sind nicht nur in Leitungen mit reduziertem Neutralleiter, sondern gerade auch in 5 x 1,5- und 5 x 2,5-mm2 - Zuleitungen zu Steckdosenkreisen in Brüstungskanälen von Bürogebäuden negativ in Erscheinung getreten.

Die Berechnung zeigt, dass ein 4-mm² -Leiter den hohen Kurzschlussstrom maximal 0,43 s ertragen würde, ohne zu warm zu werden. In den Abschmelzkurven der vorgeschalteten Überstromunterbrecher lässt sich ein Ansprechen in der verlangten Zeit nachprüfen. Die berechnete Zeit ist ganz knapp eingehalten. In der Praxis wird aus Sicherheitsgründen eher ein 6-mm² -Leiter verlegt, weil die Preisdifferenz zwischen 4-mm² - und 6-mm² - Leitern gering ist

Falls der vorgeschaltete Überstromunterbrecher grösser als 40 A gewählt wird, muss der Kurzschlussschutz zusätzlich nachgewiesen werden. Das ist hier nicht der Fall.   

Wir wählen das vorgeschlagene System mit folgenden Schritten:

1. Schritt: Der Leiterbelastungsstrom ist durch den vorgeschalteten Leitungsschutzschalter auf 16 A festgelegt.
2. Schritt: Es wird nur eine Leitung im KRF-Rohr verlegt. Die Häufung beträgt 1. Am Leiterbelastungsstrom ändert sich nichts.
3. Schritt: Weil für die Umgebungstemperatur keine Angaben vorliegen, kann von einer maximalen Temperatur von 30 °C ausgegangen werden. Der Leiterbelastungsstrom wird nicht verändert.
4. Schritt: Die Verlegungsarten in Beton und mit Schlitz in Backstein verlegt sind in B 5.2.3.1.1.7 zu finden. Sie werden beide durch die Referenzverlegeart B 1 wiedergegeben.
5. Schritt: T-Drähte (H05V-U) haben eine Leiterisolation aus PVC. Bei einer 3LNPE-Leitung geht die NIN von drei belasteten Leitern aus. Die, Strombelastbarkeit für einen Querschnitt von 1,5 mm² beträgt in Tabelle 5.2.3.1.1.7 15,5 A. Weil ein Kochherd kaum über längere Zeit voll in Betrieb bleibt, lässt sich die geringe Differenz von 15,5 A zu 16 A verantworten. Die NIN spricht von geringen Differenzen bei einer Gesamtgenauigkeit von 5 %

Die Querschnittsbemessung benötigt die folgenden Schritte. Dazu gehören:

1. Festlegung des maximalen Leiterbelastungsstromes,
2. Berücksichtigung der Häufung der Stromkreise,
3. Einbezug des Gleichzeitigkeitsfaktors bei Aussetzbetrieb, Belastungen < 100 %. Wird der kombinierte Faktor kGH angewandt, ist eine sinnvolle Gleichzeitigkeit bereits eingerechnet.
4. Festlegung der Umgebungstemperatur. Im Wohnungsbereich kann dieser Wert vernachlässigt werden.
5. Beachtung der massgeblichen Verlegungsart,
6. Beachten der Anzahl belasteter Leiter (zwei oder drei), Achtung: Neutralleiterstrom beachten,
7. Einfluss des verwendeten Isolationsmaterials der Leiter. Die Hauptgruppe der Leitungen wird in der Schweiz mit PVC-Isolationen erstellt.
8. Achtung: Die vorgeschriebene Abschaltzeit 0,4/5 s muss nachgewiesen werden. 

Bei der Ermittlung der Anzahl der belasteten Leiter in einem Stromkreis sind nur jene Leiter zu berücksichtigen, die den Belastungsstrom führen. Wenn z.B. in einem Drehstromkreis eine symmetrische Belastung aller Aussenleiter angenommen werden kann, ist der zugehörige Neutralleiter nicht zu berücksichtigen. Wenn der Neutralleiter belastet wird, ohne dass die Aussenleiter entsprechend entlastet werden, muss der Neutralleiter bei Festlegung der Strombelastbarkeit des Stromkreises mitberücksichtigt werden. Solche Ströme können beispielsweise durch einen ausgeprägten Oberschwingungsstrom in Drehstromkreisen verursacht werden. Wenn der Oberschwingungsanteil grösser ist als 15 %, muss der Neutralleiter denselben Querschnitt aufweisen wie die Aussenleiter. 

Es wird von EPR (Ethylen-Propylen-Kautschuk) - und VPE (Vernetzte Polyethylen) -Isolationen gesprochen. Diese ertragen Leitertemperaturen bis 90 °C. Eine höhere Temperatur von 105 °C ertragen mineralisolierte Leitungen. 

Eine Häufung verschiedener, voll belasteter Kabel in einem Installationskanal/Rohr führt zu geringerer Strombelastbarkeit oder zu grösseren Querschnitten in den einzelnen Leitungen. Tritt die Belastung in den verschiedenen Stromkreisen jedoch nicht gleichzeitig auf, spricht man von fehlender Gleichzeitigkeit. Grosse Häufung benötigt einen grösseren, fehlende Gleichzeitigkeit einen kleineren Querschnitt. Die NIN wendet einen kombinierten Faktor, den kGH, an. Er ergibt sich aus dem Faktor der Häufung kH und demjenigen der Gleichzeitigkeit kG. Bei der Anwendung des kombinierten Faktors kGH ist die Häufung und eine sinnvolle Gleichzeitigkeit bereits berücksichtigt.

Die NIN bietet als Hilfe zwei Tabellen an.  

• Wohnungsbau,
• ohne kGH für Installationen mit Leitungen, die praktisch 100 % belastet sind.  

Es ist unwahrscheinlich, dass im Wohnungsbau Waschautomat, Geschirrspüler, Backofen und alle Kochplatten im selben Moment betrieben werden. Diesem Umstand wird mit der Berücksichtigung des Gleichzeitigkeitsfaktors Rechnung getragen. Wenn die Belastung nie dauernd 100 % erreicht, kann der Leitungsquerschnitt angepasst werden. Bei Industrie- oder Gewerbeinstallationen hingegen ist eine 100%-ige Belastung nicht selten. 

Hinweis:

Bei der Zuleitung zu einer Ladestation für Elektrofahrzeuge muss ein Gleichzeitigkeitsfaktor von 1 angewandt werden. Jeder Anschlusspunkt muss ab eigenem Stromkreis versorgt werden.

Werden in einem Installationskanal oder Rohr mehrere Kabel verlegt, können sich diese bei entsprechender Belastung gegenseitig erwärmen. Bei PVC-Isolationen ist eine maximale Temperatur von 70 °C für Kupferleiter zulässig. Je mehr Kabel in einem einzelnen Installationskanal verlegt sind, umso geringer wird die zulässige Belastung des einzelnen Kabels. Leitungen mit weniger als 30 % Belastung müssen nicht berücksichtigt werden.

PVC-Kabel und -Drähte sind für Umgebungstemperaturen zwischen 10 und 60 °C vorgesehen. Der isolierte Kupferleiter darf dabei durch den fliessenden Belastungsstrom nicht höher als 70 °C erwärmt werden. Wenn eine Leitung dauernd in einer Umgebungstemperatur von 10 °C betrieben wird, kann der Belastungsstrom gegenüber einem Leiter bei 30 °C um den Faktor 1,22 erhöht werden. Umgekehrt muss der zulässige Belastungsstrom einer Leitung in Umgebungstemperaturen von 60 °C um den Faktor 0,50 gesenkt werden. 

Die NIN spricht von «normalen» Umgebungstemperaturen bei Temperaturen bis 30 °C. Dieser Wert wird in der Schweiz nicht dauernd erreicht oder nur für kurze Zeit überschritten. Natürlich ist auch die Sonnenbestrahlung zu berücksichtigen. 

Sehr kurze Stücke ≤; 1 m fallen nicht ins Gewicht. Ab einer Länge von > 1 m gilt das Leitungsstück mit der geringsten zulässigen Strombelastung pro mm² als bestimmend. Ausnahmen bilden Leitungen in wärmedämmendem Material. Deshalb gibt die NIN für solche Leitungen lediglich eine Länge von ≥ 0,2 m als massgebend an. Im Bild  gilt demzufolge die Leitungsstrecke durch den Holzbalken als bestimmend, weil dieses Stück in wärmedämmendem Material verlegt und länger als 20 cm ist. 

Die Verlegungsart der Leitung bildet für die Querschnittsbemessung einen wichtigen Parameter. Eine Leitung kühlt sich in Beton wesentlich mehr ab als in wärmedämmendem Isolationsmaterial. Die NIN kennt ca. 80 mögliche Verlegungsarten. Zur Vereinfachung der täglichen Installationspraxis werden sie in 7 Referenzverlegungsarten A bis G zusammengefasst. 

Installationskabel TT (CH-N 1 VV-U) ertragen eine maximale Betriebstemperatur von 70 °C. Wenn die Umgebungstemperatur bereits 75 °C beträgt, ist dies unzulässig. Vernetzte Polyethylen (VPE) oder Ethylen-Propylen-Kautschuk-isolierte Kabel (EPR) sind besser geeignet, da sie für Temperaturen bis 90 °C gebaut sind.

Der in einem Leiter bzw. einer Leitung fliessende Strom kann auf zwei unterschiedliche Arten begrenzt werden.

1. In der Regel wird der maximale in einer Leitung fliessende Strom durch den vorgeschalteten Überstromunterbrecher begrenzt. Mit dem Überlastschutz wird gleichzeitig auch der Kurzschlussschutz sichergestellt.
2. Etwas weniger häufig wird der Überlastschutz der Leiter durch fest angeschlossene Geräte wie Wassererwärmer, Kochherde usw. erreicht. Diese erzeugen keine Überlastströme. Der Kurzschlussschutz muss berechnet und durch vorgeschaltete Überstromunterbrecher gewährleistet werden.
3. Bei Leitungen zu Motoren stellt das Thermorelais den Überlastschutz für Leitung und Motor sicher. Der Kurzschlussschutz wird der wesentlich höher bemessenen vorgeschalteten Schutzeinrichtung überlassen

Die Umgebungstemperatur AA: auch äussere Wärmequellen - Sonnenstrahlung > spröd, Alterung

Auftreten von Wasser AD: Auftreten von Wasser, auch Kondenswasser 

Feste Fremdkörper AE: In Werkstätten können Späne, Fasern und Staub auftreten

Korrosive oder verschmutzende Stoffe AF: 

 Mechanische Einflüsse AG: - zusätzlicher Schutz 

 Schwingungen AH: - Beweglichkeit

Andere mechanische Beanspruchungen AJ: Befestigungsschrauben unter Putz verlegte Leitungen treffen

Pflanzenwachstum und/ oder Schimmelbildung AK: 

Tiere/Fauna AL: Nager

Für ortsveränderliche Leitungen gelten die folgenden Forderungen: 

1. Sie müssen flexible Leiter und einen nichtleitenden, äusseren Schutzmantel haben. 
2. Sie dürfen nicht durch Wände oder Decken geführt werden. 
3. In Bühnenhäusern, Hallen für schwere, transportable Werkzeuge und Motoren und schwere, landwirtschaftliche Fahrzeuge sind flexible Kabel mit mechanisch verstärktem Schutzmantel wie z.B. PUR-Kabel notwendig. 
4. Die Art des Kabels ist der Beanspruchung durch äussere Einflüsse anzupassen wie z.B. kein GrB-Kabel in feuchtem oder nassem Bereich. 

Hinweis:

Verlängerungskabel aus dem Baumarkt mit reduzierten Querschnitten (meistens 0,75 mm') sind unzulässig für die Anwendung auf Baustellen, weil sie in der Regel mit mehr als 6 A belastet werden.

Die Kennzeichnung von isolierten Leitern in starren und flexiblen Kabeln und in flexiblen Leitungen mit zwei bis fünf Adern muss mit HD 308 übereinstimmen. Die Aussenleiter müssen durch die Farben braun, schwarz, grau, der Neutralleiter durch die Farbe blau und der Schutzleiter durch die Zwei-Farben-Kombination Grün-Gelb über die ganze Länge gekennzeichnet sein. Leiter, die durch numerische Zeichen gekennzeichnet sind und als Neutralleiter verwendet werden, müssen an den Leiterenden blau gekennzeichnet werden. Numerisch gekennzeichnete Leiter dürfen als Schutzleiter nicht verwendet werden.  

Grundsätzlich sind steife Leiter für ortsfeste  und

flexible Leiter für ortsveränderliche Installationen zu verwenden.

Flexible Leiter dürfen jedoch auch in ortsfesten Installationen eingesetzt werden

Ein Kühlschrank wird zwar nicht jeden Tag an einen anderen Platz gestellt. Trotzdem verlangt die Norm für solche Geräte ausschliesslich Kabel mit flexiblen Leitern. Es muss ein Td- oder Gd-Kabel verwenden werden.