Netzsysteme, Leitungsschutz, Geräte- und Motorschutz: Schutzeinrichtungen in der Elektroinstallation

Netzsysteme, Leitungsschutz, Geräte- und Motorschutz: Schutzeinrichtungen in der Elektroinstallation

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Netzsysteme, TN-C-S-System, IT-System, Hausanschluss, PEN-Leiter, Leitungsschutzschalter, Auslösekennlinie, Fehlerstrom-Schutzeinrichtung, Feinsicherung, Motorschutzschalter, Schutzklassen, Selektivität, Schutzpotenzialausgleich, RCBO, Stromlaufplan, DIN VDE 0100

tl/dr; (ca. 39 min Lesezeit): Wie kommt die Energie vom Netz des Netzbetreibers bis zur Steckdose, woran erkennst Du, ob eine Anlage als TN-, TT- oder IT-System betrieben wird, und warum gehört der PEN-Leiter nicht in die Nähe von Netzwerkschränken? Der Artikel erklärt Schritt für Schritt Hausanschluss, Netzsysteme und Leiterbezeichnungen mit Messungen und Fehlerbildern an Steckdosen, den Fehlerschutz im TN-System mit Schutzpotenzialausgleich, Leitungsschutzschalter mit ihren Auslösekennlinien, Selektivität und Stromlaufplänen von Unterverteilungen, Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen und RCBO, Schutzklassen, Feinsicherungen mit Sicherungsanzeige sowie Motorschutzschalter und Motorschutzrelais [AI-Assisted]. (Zuletzt geändert am 11.11.2026)

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Als Grundlagen der Elektroinstallation kann ich nach Durcharbeiten des Artikels…

• … die Netzsysteme TN-C, TN-S, TN-C-S, TT und IT an Netzbildern und Übersichtsschaltplänen erkennen, die Kennbuchstaben erklären und die Aufteilung des PEN-Leiters beschreiben.

• … die Bestandteile des Hausanschlusses zuordnen und die Netzform eines Gebäudes bestimmen.

• … die Leiter einer Anlage mit Kurzzeichen und Aderfarbe benennen.

• … die Schutzmaßnahme automatische Abschaltung im TN-System erklären, die höchsten Abschaltzeiten angeben und die Abschaltbedingung prüfen.

• … thermische und elektromagnetische Auslösung erklären, die Charakteristiken B und C unterscheiden, Auslösezeiten aus Kennlinien ermitteln und Leitungsschutzschalter nach I_\mathrm{b} \le I_\mathrm{n} \le I_\mathrm{z} auswählen.

• … die Auslösebedingung einer Fehlerstrom-Schutzeinrichtung anwenden und Fälle erkennen, in denen sie nicht auslöst.

• … Schutzklassen und ihre Symbole Geräten zuordnen.

• … die Aufgabe von Feinsicherungen nennen, ihre Zeit-Strom-Kennlinie auswerten, die maximale Leistungsaufnahme berechnen und eine Anzeige für defekte Sicherungen dimensionieren und prüfen.

• … Motorschutzschalter und Motorschutzrelais im Stromlaufplan erkennen und ihre Schutzwirkung erklären.

• … begründen, warum in Gebäuden mit IT-Infrastruktur ab der Einspeisung ein TN-S-System nötig ist, und die Anpassung eines TN-C-Systems beschreiben.

• … Fehlerbilder (Fehlauslösung eines RCD, Fehler im Neutralleiter) aus Messwerten und Schaltungsaufbau erklären.

• … eine Schutzkette auf Selektivität überprüfen und Anpassungen vorschlagen.

• … den Schutzpotenzialausgleich für einen Serverschrank planen.

• … die Betriebsmittel einer Unterverteilung im Stromlaufplan benennen und einen Endstromkreis fachgerecht ergänzen.

Eine Werkstatt bekommt einen neuen Stromkreis für einen Kompressor, ein Prüfplatz eine Netzteilbaugruppe mit Sicherung, eine Bandsäge einen Motorabgang: Jedes Mal musst Du wissen, wie die Anlage geerdet ist, welche Schutzeinrichtung wovor schützt und wie Du sie richtig auswählst. Die Grundlage dafür liefern die Normen der Reihe DIN VDE 0100 („Errichten von Niederspannungsanlagen“).

Das folgende Bild zeigt den Weg der Energie vom Verteilungsnetz bis zu den Endstromkreisen. Die einzelnen Stationen und Schutzeinrichtungen lernst Du in den folgenden Schritten kennen.

Zum Üben gibt es einen eigenen Artikel mit Aufgaben und einblendbaren Beispiellösungen: Übungsaufgaben zu Netzsystemen und Schutzeinrichtungen. Für die Berechnungen im Drehstromnetz hilft der Artikel Drehstrom; dieser Artikel baut auf dessen Kann-Liste auf.

Für den Schutz von Personen gilt immer: Arbeiten an elektrischen Anlagen dürfen nur Elektrofachkräfte ausführen, und vor jeder Arbeit werden die fünf Sicherheitsregeln angewendet. Wie das geht, beschreibt der Artikel Schutz gegen elektrischen Schlag.

Schritt 1: Vom Verteilungsnetz zum Hausanschluss

Elektrische Energie wird über mehrere Spannungsebenen verteilt: Höchstspannung (220 kV und 380 kV) für den Transport über weite Strecken, Hochspannung (110 kV) für die überregionale Verteilung, Mittelspannung (meist 10 kV bis 30 kV) für Städte und Industriegebiete und schließlich Niederspannung. Ortsnetztransformatoren setzen die Mittelspannung auf das Niederspannungsnetz 400/230 V herab. Es ist ein Drehstromsystem mit drei Außenleitern; zwischen zwei Außenleitern liegen 400 V, zwischen einem Außenleiter und dem Sternpunkt 230 V. Einphasige Verbraucher nutzen einen Außenleiter und den Neutralleiter (Wechselstromsystem).

Der Hausanschlusskasten (HAK) ist die Übergabestelle zwischen dem Verteilungsnetz des Netzbetreibers und der Verbraucheranlage des Kunden. Bis zum HAK ist der Netzbetreiber zuständig, dahinter beginnt die Kundenanlage. Die Bestandteile des Hausanschlusses und ihre Aufgaben:

Die Netzform eines Gebäudes erkennst Du an der Leitungsführung hinter dem Hausanschluss:

• Altbau (TN-C bzw. TN-C-S mit später Aufteilung): Vom Zählerplatz zu den Verteilern führen vieradrige Leitungen mit PEN-Leiter; in alten Wohnungen gibt es sogar zweiadrige Steckdosenleitungen, bei denen der Schutzkontakt mit dem Neutralleiter verbunden ist („klassische Nullung“). Solche Anlagen genießen Bestandsschutz, werden bei Änderungen aber angepasst.

• Neubau (TN-C-S): Der PEN wird im Hausanschlussraum aufgeteilt, ab dort gibt es fünf Leiter (L1, L2, L3, N, PE) bzw. drei Leiter (L, N, PE).

Schritt 2: Netzsysteme erkennen

Ein Netzsystem (früher: Netzform) beschreibt, wie die Stromquelle (meist der Transformator des Netzbetreibers) und die Körper der angeschlossenen Betriebsmittel mit der Erde verbunden sind und wie Neutral- und Schutzleiter geführt werden. Die Bezeichnungen sind in DIN VDE 0100-100 festgelegt.

Was die Buchstaben bedeuten

Die folgende Abbildung zeigt die fünf Netzsysteme nebeneinander. Achte darauf, wohin der Körper (das leitfähige Gehäuse) des Verbrauchers angeschlossen ist.

• TN-C-System: Ein PEN-Leiter übernimmt Neutral- und Schutzleiterfunktion. Der Körper des Verbrauchers hängt am PEN. Das findest Du im Verteilungsnetz des Netzbetreibers (vierleitrige Zuleitung zum Hausanschluss) und in älteren Gebäudeinstallationen.

• TN-S-System: N und PE sind ab der Quelle getrennt. Im Normalbetrieb fließt über den PE kein Strom.

• TN-C-S-System: Der Normalfall in Deutschland. Der Netzbetreiber liefert vier Leiter (L1, L2, L3, PEN). Im Hausanschlusskasten oder in der Hauptverteilung wird der PEN in PE und N aufgeteilt; ab dort ist die Anlage ein TN-S-System.

• TT-System: Die Quelle ist über den Betriebserder geerdet, die Körper der Anlage über einen eigenen Anlagenerder. Der Fehlerstrom fließt über das Erdreich zurück; weil der Widerstand dieses Weges groß ist, sorgen in der Regel Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen für die Abschaltung. TT-Systeme findest Du in manchen ländlichen Netzen, auf Baustellen und bei Campingplätzen.

• IT-System: Die Quelle ist nicht (oder nur hochohmig) geerdet, die Körper sind geerdet. Ein erster Isolationsfehler führt nur zu einem sehr kleinen Fehlerstrom, weil der Stromkreis über die Erde nicht geschlossen ist; die Anlage darf weiterlaufen. Eine Isolationsüberwachungseinrichtung misst laufend den Isolationswiderstand gegen Erde und meldet den ersten Fehler optisch und akustisch, damit er behoben wird, bevor ein zweiter Fehler in einem anderen Außenleiter einen Kurzschluss über die Erde verursacht; dann muss eine Schutzeinrichtung abschalten. IT-Systeme werden dort eingesetzt, wo Ausfälle teuer oder gefährlich wären: in Operationssälen, Intensivstationen oder in der Prozessindustrie.

Netzsystem aus dem Übersichtsschaltplan bestimmen

Im Übersichtsschaltplan (einpolige Darstellung) wird jede Leitung nur als ein Strich gezeichnet. Kleine Schrägstriche auf der Linie oder eine Zahl daneben geben die Anzahl der Leiter an, Leiterkennzeichen stehen an der Linie. So bestimmst Du das Netzsystem:

1. Steht an der Einspeisung ein Leiter mit dem Kennzeichen PEN (z. B. „3/PEN AC 400/230 V“), wird bis dorthin TN-C-Technik verwendet.

2. Gibt es eine Stelle, ab der „3/N/PE“ steht und eine Brücke von der PE- zur N-Schiene gezeichnet ist, ist das ein TN-C-S-System; ab dieser Stelle ist die Anlage TN-S.

3. Ist der Sternpunkt der Quelle mit einem Erdungszeichen versehen und führt der PE der Anlage zu einem eigenen Erder (ohne Verbindung zum Sternpunkt), handelt es sich um ein TT-System.

4. Fehlt die Erdung des Sternpunkts (oder ist eine Impedanz eingezeichnet) und ist eine Isolationsüberwachung dargestellt, ist es ein IT-System.

Den PEN-Leiter aufteilen

Im TN-C-System fließt der Betriebsstrom aller einphasigen Verbraucher über den PEN zurück, und der PEN ist zugleich mit allen Körpern verbunden. Im Gebäude gibt es aber viele weitere leitfähige Verbindungen zwischen diesen Körpern: Schirme von Datenleitungen, Kabelrinnen, Rohrleitungen, Gestelle von Serverschränken. Ein Teil des Rückstroms sucht sich diese parallelen Wege. Die Folgen:

• Ausgleichsströme über Schirme von Datenleitungen: Sie erwärmen die Leitungen und koppeln Störungen ein. Paketverluste, sinkende Übertragungsraten und Ausfälle von Schnittstellen sind möglich.

• Magnetische Störfelder: Weil Hin- und Rückstrom nicht mehr im selben Kabel fließen, heben sich ihre Magnetfelder nicht mehr auf. Monitore flackern, empfindliche Geräte werden gestört.

• Brandgefahr und Korrosion: Hohe Ausgleichsströme können Verbindungsstellen überhitzen und Rohrleitungen durch elektrochemische Korrosion schädigen.

• Kein Fehlerstromschutz möglich: Ein RCD vergleicht hin- und rückfließenden Strom. Wenn der PEN gleichzeitig Rückleiter und Schutzleiter ist, kann er Fehlerströme nicht vom Betriebsstrom trennen; hinter einem RCD darf es deshalb keinen PEN mehr geben (Schritt 6).

DIN VDE 0100-444 fordert daher: In neu errichteten Gebäuden, die eine nennenswerte Zahl informationstechnischer Betriebsmittel enthalten (oder enthalten werden), dürfen keine TN-C-Systeme verwendet werden; die Anlage muss ab der Einspeisung als TN-S-System aufgebaut sein. Bei Umbauten wird der PEN möglichst nah an der Einspeisung einmalig in PE und N aufgeteilt:

• Der PEN wird zuerst auf die PE-Schiene geführt, von dort führt eine Brücke zur N-Schiene.

• Nach der Aufteilung dürfen PE und N nie wieder miteinander verbunden werden; sonst entsteht wieder ein Parallelweg für den Betriebsstrom.

• Ein PEN-Leiter muss in fester Verlegung mindestens 10 mm² Kupfer haben; dünnere Leitungen werden daher immer fünfadrig (L1, L2, L3, N, PE) bzw. dreiadrig (L, N, PE) ausgeführt.

Schritt 3: Leiterbezeichnungen und Aderfarben

Die grün-gelbe Farbkombination ist ausschließlich für Schutzleiter (PE, PEN) reserviert. Zwischen den Leitern liegen im 230/400-V-Netz folgende Nennspannungen an: zwischen zwei Außenleitern 400 V, zwischen Außenleiter und N oder PE 230 V, zwischen N und PE (fast) 0 V.

Messen an Steckdosen und Fehlerbilder

Nach Arbeiten an Steckdosen prüfst Du (nach Wiedereinschalten) mit einem zweipoligen Spannungsprüfer oder Multimeter die Spannungen zwischen den Kontakten. An einer ordnungsgemäß angeschlossenen Schutzkontaktsteckdose im TN-S-System misst Du:

Weil der Schukostecker verdreht eingesteckt werden kann, kann der Außenleiter an der linken oder an der rechten Buchse liegen; zwischen Schutzkontakt und der Buchse mit N misst Du dann ca. 0 V.

Weichen die Messwerte ab, kannst Du auf den fehlerhaften Leiter schließen. Liegt bei Belastung zwischen L und N deutlich weniger als 230 V an, zwischen L und PE aber die volle Spannung, und misst Du zwischen N und PE eine Spannung, dann fällt im Neutralleiter Spannung ab: Eine Klemme hat einen zu hohen Übergangswiderstand (lose oder falsch angeschlossene Ader). An der Fehlerstelle wird die Verlustleistung P_\mathrm{V} = U_\mathrm{N\text{-}PE} \cdot I in Wärme umgesetzt; das zeigt eine Wärmebildkamera als heiße Klemme, und es besteht Brandgefahr.

Den Betriebsstrom eines Stromkreises misst Du mit einem Multimeter, das Du in Reihe in den Außenleiter einschleifst (Messbereich vorher auf den erwarteten Strom einstellen, Messleitungen in die Strombuchsen). Das Einschleifen geht nur im freigeschalteten Zustand. Bequemer und ohne Auftrennen des Stromkreises misst Du mit einem Zangenstrommessgerät, dessen Zange nur einen Leiter umschließt.

Schritt 4: Fehlerschutz im TN-System

Ein Körperschluss ist eine leitende Verbindung zwischen einem aktiven Leiter (z. B. L1) und dem Körper eines Betriebsmittels, etwa weil eine Ader im Gehäuse durchgescheuert ist. Im TN-System ist der Körper über den PE niederohmig mit dem geerdeten Sternpunkt verbunden. Es entsteht eine Fehlerschleife L1 → Körper → PE → Sternpunkt → Trafowicklung → L1 mit sehr kleinem Widerstand, der Schleifenimpedanz Z_\mathrm{S}. Der Fehlerstrom ist so groß wie ein Kurzschlussstrom, und die vorgeschaltete Überstrom-Schutzeinrichtung schaltet ab, bevor die Berührungsspannung gefährlich lange anliegt. Diese Schutzmaßnahme heißt automatische Abschaltung der Stromversorgung. Geeignete Schutzeinrichtungen im TN-System sind:

• Überstrom-Schutzeinrichtungen (Leitungsschutzschalter, Schmelzsicherungen),

• Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCD), allerdings nur im TN-S-Teil, nicht hinter einem PEN.

Im Schaltplan erkennst Du die automatische Abschaltung daran, dass die Körper der Betriebsmittel über den PE mit dem geerdeten Sternpunkt verbunden sind und jedem Stromkreis eine Überstrom-Schutzeinrichtung oder ein RCD vorgeschaltet ist.

Höchste Abschaltzeiten

DIN VDE 0100-410 nennt höchste Abschaltzeiten. Im TN-System mit U_0 = 230\,\mathrm{V} gegen Erde gilt:

Eine unverzögerte Fehlerstrom-Schutzeinrichtung schaltet beim Bemessungsdifferenzstrom I_{\Delta\mathrm{n}} spätestens nach 0,3 s ab und erfüllt die Abschaltzeit deshalb immer, wenn der Fehlerstrom größer als I_{\Delta\mathrm{n}} ist. Zusätzlich verlangt die Norm für Steckdosen bis 32 A, die von Laien benutzt werden, eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung mit höchstens 30 mA (zusätzlicher Schutz).

Die Abschaltbedingung

Ob die Abschaltzeit erreicht wird, hängt von der Schleifenimpedanz und der Schutzeinrichtung ab. Der Fehlerstrom muss mindestens so groß sein wie der Strom I_\mathrm{a}, bei dem die Schutzeinrichtung innerhalb der geforderten Zeit sicher abschaltet:

Z_\mathrm{S} \cdot I_\mathrm{a} \le U_0

Bei Leitungsschutzschaltern ist I_\mathrm{a} der Strom, ab dem der elektromagnetische Auslöser sicher anspricht (Charakteristik B: 5 \cdot I_\mathrm{n}, C: 10 \cdot I_\mathrm{n}, siehe Schritt 5). Beispiel: Ein Endstromkreis hat die Schleifenimpedanz Z_\mathrm{S} = 0{,}8\,\Omega. Der Fehlerstrom beträgt I_\mathrm{k} = U_0 / Z_\mathrm{S} = 230\,\mathrm{V} / 0{,}8\,\Omega \approx 288\,\mathrm{A}. Ein B16 braucht I_\mathrm{a} = 80\,\mathrm{A}, ein C16 160\,\mathrm{A}; beide schalten also rechtzeitig ab. Bei langen Leitungen mit großer Schleifenimpedanz reicht der Fehlerstrom dagegen oft nur für die Charakteristik B oder ein RCD wird nötig.

Fehlt der Schutzleiteranschluss oder ist der PE unterbrochen, gibt es keine niederohmige Fehlerschleife: Die Schutzeinrichtung löst nicht aus, das Gehäuse führt Spannung gegen Erde. Deshalb wird der Schutzleiter so angeschlossen, dass er bei Zug an der Leitung als letzter Leiter abreißt (Schutzleiter etwas länger lassen).

Schutzpotenzialausgleich

Der Schutzpotenzialausgleich über die Haupterdungsschiene verbindet alle leitfähigen Teile, die ins Gebäude führen oder großflächig im Gebäude verteilt sind, mit dem Schutzleiter- und Erdungssystem: Fundamenterder, Hauptschutzleiter, Wasser- und Heizungsrohre, Gasleitungen (hinter dem Isolierstück), Klima- und Aufzugsanlagen, Blitzschutz, Antennenanlagen und die Schirme bzw. Erdungen der IT-Verkabelung. So können zwischen diesen Teilen keine gefährlichen Spannungsunterschiede entstehen, auch nicht durch Fehler, die von außen eingeschleppt werden.

Nach DIN VDE 0100-540 haben Schutzpotenzialausgleichsleiter zur Haupterdungsschiene mindestens 6 mm² Kupfer (bzw. die Hälfte des größten Schutzleiterquerschnitts der Anlage, mehr als 25 mm² Kupfer sind nicht nötig). In Leitungsbezeichnungen findest Du das zum Beispiel als NYM-J 1 × 6 mm² (Verlegung im Gebäude) oder NYY-J 1 × 6 mm² (Verlegung in Erde).

Serverschränke und Netzwerkschränke bindest Du so ein:

• Im Schrank sitzt eine Potenzialausgleichsschiene (Erdungsschiene).

• Türen, Seitenwände, Dach und Montageschienen werden über Erdungsbänder bzw. Erdungsleitungen mit dem Gestell verbunden.

• Die Schiene wird über einen Potenzialausgleichsleiter (mindestens 6 mm² Cu) mit der Haupterdungsschiene oder einer Potenzialausgleichsschiene des Raums verbunden, ebenso die Schirmanschlüsse der Patchfelder.

Die Durchgängigkeit des Potenzialausgleichs wird bei der Erstprüfung mit einem Niederohm-Messgerät (Prüfstrom mindestens 200 mA) nachgewiesen.

Schritt 5: Leitungsschutzschalter

Ein Leitungsschutzschalter (LS-Schalter, umgangssprachlich „Sicherungsautomat“, englisch miniature circuit breaker, MCB) schützt Leitungen vor zu hoher Erwärmung durch Überlast und Kurzschluss. Im Fehlerfall trennt er den Stromkreis selbsttätig vom Netz. Er ist kein Geräteschutz und kein Personenschutz, trägt im TN-System aber über die automatische Abschaltung zum Fehlerschutz bei.

Zwei Auslöser in einem Gerät

• Der thermische Auslöser (Bimetall) reagiert auf Überlast: Fließt dauerhaft mehr als der Bemessungsstrom, erwärmt sich das Bimetall, biegt sich und löst nach einer Zeit aus, die umso kürzer ist, je größer der Strom ist (stromabhängig verzögert).

• Der elektromagnetische Auslöser (Spule mit Schlaganker) reagiert auf Kurzschluss: Ab einem bestimmten Vielfachen des Bemessungsstroms zieht die Spule den Anker an und öffnet den Kontakt praktisch unverzögert (in etwa 10 ms).

Kenndaten und Charakteristik

Auf einem Leitungsschutzschalter steht zum Beispiel C16 und darunter 6000 sowie eine 3 im Kästchen: C ist die Auslösecharakteristik, 16 der Bemessungsstrom I_\mathrm{n} = 16\,\mathrm{A}, 6000 das Bemessungsschaltvermögen (Kurzschlussströme bis 6000 A schaltet er sicher ab) und 3 die Energiebegrenzungsklasse. Die Charakteristik legt fest, ab welchem Vielfachen des Bemessungsstroms der elektromagnetische Auslöser anspricht (DIN EN 60898-1):

Unterhalb der unteren Grenze löst der elektromagnetische Auslöser nie aus, oberhalb der oberen Grenze immer. Für die Auswahl heißt das: Soll ein Leitungsschutzschalter bei einem bestimmten Strom sicher unverzögert auslösen, muss dieser Strom mindestens an der oberen Grenze liegen (B16: 80 A). Soll er beim Einschaltstrom eines Geräts nicht auslösen, muss der Einschaltstrom unter der unteren Grenze liegen (B16: 48 A, C16: 80 A).

Auslösekennlinien lesen

Hersteller geben das Auslöseverhalten als Kennlinie an: waagerecht das Vielfache des Bemessungsstroms I/I_\mathrm{n}, senkrecht die Auslösezeit, beide Achsen logarithmisch. Wegen Fertigungstoleranzen ist die Kennlinie ein Band: Die untere Grenze gibt die früheste, die obere Grenze die späteste Auslösezeit an.

So liest Du die Kennlinie ab:

1. Vielfaches berechnen: x = I / I_\mathrm{n}, z. B. Fehlerstrom 48 A an einem B10: x = 48\,\mathrm{A} / 10\,\mathrm{A} = 4{,}8.

2. Senkrechte Linie bei x = 4{,}8 einzeichnen.

3. Schnittpunkte mit dem Band der richtigen Charakteristik waagerecht zur Zeitachse übertragen.

Bei x = 4{,}8 liegt der B-Automat im Übergangsbereich: Der elektromagnetische Auslöser kann schon ansprechen (früheste Zeit ca. 0,01 s), muss es aber erst ab 5 \cdot I_\mathrm{n}. Spätestens löst dann der thermische Auslöser aus, in der Kennlinie nach etwa 3 s. Schon ab 50 A würde der B10 sicher unverzögert abschalten. Bei kleinen Überlasten liegt die Auslösezeit im Bereich von Minuten bis zu einer Stunde: Bei 1{,}13 \cdot I_\mathrm{n} darf der Schalter eine Stunde lang nicht auslösen, bei 1{,}45 \cdot I_\mathrm{n} muss er innerhalb einer Stunde auslösen.

Leitungsschutzschalter auswählen

Der Bemessungsstrom I_\mathrm{n} muss zwischen dem Betriebsstrom I_\mathrm{b} des Stromkreises und der Strombelastbarkeit I_\mathrm{z} der Leitung liegen:

I_\mathrm{b} \le I_\mathrm{n} \le I_\mathrm{z}

Ist I_\mathrm{n} kleiner als der Betriebsstrom, löst der Schalter im normalen Betrieb aus; ist er größer als die Belastbarkeit der Leitung, kann die Leitung überhitzen, ohne dass er abschaltet. Danach wählst Du die Charakteristik nach den Einschaltströmen und prüfst die Abschaltbedingung (Schritt 4). Wie Du I_\mathrm{z} bestimmst, beschreibt der Artikel Leitungen dimensionieren.

Umgekehrt begrenzt der Bemessungsstrom die Leistung, die ein Stromkreis dauerhaft liefern kann: P_\mathrm{max} = U \cdot I_\mathrm{n}. An einem 230-V-Stromkreis mit B10 sind das 230\,\mathrm{V} \cdot 10\,\mathrm{A} = 2300\,\mathrm{W}; bei Drehstrom gilt P_\mathrm{max} = \sqrt{3} \cdot U \cdot I_\mathrm{n} \cdot \cos\varphi.

Leitungsschutzschalter oder Schmelzsicherung?

Schmelzsicherungen (z. B. Schraubsicherungen im D-System oder NH-Sicherungen in Hauptverteilungen) schützen ebenfalls gegen Überlast und Kurzschluss. Leitungsschutzschalter haben aber mehrere Vorteile:

• Sie lassen sich nach dem Auslösen einfach wieder einschalten; es muss kein Ersatz vorrätig sein.

• Sie können zugleich als Schalter zum Freischalten eines Stromkreises dienen.

• Laien können sie gefahrlos bedienen.

• Ein Austausch gegen einen größeren Bemessungsstrom oder „Flicken“ ist nicht so leicht möglich wie bei Schmelzeinsätzen.

• Sie schalten mehrpolig ab (bei mehrpoligen Ausführungen alle Außenleiter gemeinsam).

Bei Schraubsicherungen verhindert die Passhülse (Passschraube) im Sockel, dass ein Schmelzeinsatz mit zu großem Bemessungsstrom eingesetzt wird: Der Fußkontakt größerer Einsätze ist dicker und passt nicht durch die Bohrung der kleineren Passhülse. Leitungsschutzschalter und Fehlerstrom-Schutzschalter haben außerdem eine Freiauslösung: Der Auslösemechanismus ist vom Schalthebel entkoppelt. Auch wenn jemand den Hebel in der Ein-Stellung festhält, festklebt oder verkeilt, öffnen die Kontakte im Fehlerfall.

Selektivität: Nur der betroffene Stromkreis soll abschalten

In einer Anlage liegen mehrere Überstrom-Schutzeinrichtungen in Reihe: Hausanschlusssicherung, SH-Schalter, Vorsicherung der Unterverteilung, LS-Schalter des Endstromkreises. Selektivität (Abstufung) bedeutet, dass bei einem Fehler nur die Schutzeinrichtung unmittelbar vor der Fehlerstelle auslöst und alle vorgeschalteten eingeschaltet bleiben. DIN VDE 0100-530 verlangt die Auswahl selektiver Schutzeinrichtungen, für die Elektroinstallation im Wohnungsbau gibt DIN 18015-1 Vorgaben. Vorteile:

• Die Verfügbarkeit der übrigen Anlage bleibt erhalten; im Serverraum läuft z. B. der Rack-Stromkreis weiter, wenn eine Bürosteckdose kurzschließt.

• Die Fehlersuche wird einfacher, weil der ausgelöste Schalter den Fehlerort eingrenzt.

So prüfst Du eine Schutzkette auf Selektivität:

1. Bemessungsströme vom Endstromkreis zur Einspeisung hin aufschreiben. Jede vorgeschaltete Einrichtung braucht einen deutlich größeren Bemessungsstrom als die nachgeschaltete (Faustregel: mindestens eine, besser zwei Stufen der Normreihe 6–10–13–16–20–25–32–40–50–63 A).

2. Gleich große Bemessungsströme in Reihe (z. B. 32 A vor 32 A) sind nie selektiv.

3. Bei großen Kurzschlussströmen sprechen auch die elektromagnetischen Auslöser zweier LS-Schalter fast gleichzeitig an. Zwischen Zähler und Unterverteilung werden deshalb selektive Hauptleitungsschutzschalter (SH-Schalter) eingesetzt, die kurz verzögert auslösen, oder Schmelzsicherungen mit ausreichendem Abstand.

Stromlaufpläne von Unterverteilungen lesen und ergänzen

Im Stromlaufplan (in allpoliger, aufgelöster Darstellung) sind alle Leiter einzeln gezeichnet. Betriebsmittel werden nach DIN EN 81346-2 mit Kennbuchstaben bezeichnet, davor steht ein Bindestrich:

Die Abbildung zeigt eine kleine Unterverteilung mit Hauptschalter -Q1, vierpoligem RCD -F1 und drei Endstromkreisen mit Leitungsschutzschaltern -F2 bis -F4.

Wenn Du einen Endstromkreis ergänzt, gehst Du so vor:

1. Außenleiter wählen und die Stromkreise möglichst gleichmäßig auf L1, L2 und L3 verteilen.

2. Außenleiter von der Sammelschiene hinter dem RCD über den LS-Schalter zur Klemme führen (Verbindungspunkte mit Punkt kennzeichnen, Kreuzungen ohne Punkt).

3. N von der N-Schiene desselben RCD und PE von der PE-Schiene führen.

4. Betriebsmittel kennzeichnen: Kennbuchstabe, laufende Nummer, Charakteristik und Bemessungsstrom (z. B. -F4 B16).

5. Leitung vollständig bezeichnen: Kennzeichen, Typ, Aderzahl und Querschnitt, z. B. -W3 NYM-J 3 × 2,5 mm². Für die Verlegung in Erde wählst Du ein Kabel wie NYY-J, in Bereichen mit Brandschutzanforderungen halogenfreie Leitungen wie NHXMH-J. Wie Du die Leitungsbezeichnung liest, zeigt der Artikel Leitungen dimensionieren.

Schritt 6: Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCD)

Eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD, residual current device, umgangssprachlich FI-Schalter) erkennt Ströme, die nicht über die vorgesehenen Leiter zurückfließen, sondern über Körper, Schutzleiter, Erde oder einen Menschen. Sie schaltet dann den Stromkreis allpolig ab. Mit I_{\Delta\mathrm{n}} \le 30\,\mathrm{mA} bietet sie zusätzlichen Schutz für Personen, mit bis zu 300 mA dient sie dem Brandschutz.

Alle aktiven Leiter (L und N, im Drehstromnetz L1, L2, L3 und N) laufen gemeinsam durch einen Ringkern, den Summenstromwandler. Der PE läuft nicht hindurch. Im fehlerfreien Betrieb ist die Summe aller Ströme null. Fließt dagegen ein Teil des Stroms über einen Fehlerweg zur Erde ab, bleibt ein Differenzstrom I_\Delta = I_\mathrm{zu} - I_\mathrm{ab}. Er magnetisiert den Kern, in der Sekundärwicklung wird eine Spannung induziert, und der Auslöser öffnet alle Kontakte.

Kenngrößen und Auslösebedingung

Auf einem RCD steht zum Beispiel 40 A / 0,03 A und ein Typsymbol:

• Bemessungsstrom I_\mathrm{n} = 40 A: Diesen Betriebsstrom kann der RCD dauerhaft führen. Er schützt sich nicht selbst gegen Überlast; vor- oder nachgeschaltete Überstrom-Schutzeinrichtungen müssen das übernehmen.

• Bemessungsdifferenzstrom I_{\Delta\mathrm{n}} = 0,03 A (30 mA): Für die Auslösung gilt: Bei I_\Delta \ge I_{\Delta\mathrm{n}} muss der RCD auslösen (der unverzögerte Typ bei I_{\Delta\mathrm{n}} innerhalb von 300 ms, bei 2 \cdot I_{\Delta\mathrm{n}} innerhalb von 150 ms, bei 5 \cdot I_{\Delta\mathrm{n}} innerhalb von 40 ms). Unterhalb von 0{,}5 \cdot I_{\Delta\mathrm{n}} darf er nicht auslösen; dazwischen kann er auslösen.

• Typ: Typ A erfasst sinusförmige und pulsierende Gleichfehlerströme und ist der Standard in Deutschland (Typ AC, der nur sinusförmige Fehlerströme erkennt, ist hier nicht zulässig). Typ F erfasst zusätzlich Mischfrequenzen, wie sie Frequenzumrichter in Wärmepumpen oder Waschmaschinen erzeugen. Typ B erkennt auch glatte Gleichfehlerströme, etwa bei Ladeeinrichtungen für Elektrofahrzeuge ohne eigene Gleichfehlerstrom-Erkennung oder bei großen Umrichtern. Welcher Typ nötig ist, steht in der Anleitung des Verbrauchers.

Wann ein RCD nicht auslöst

Ein RCD reagiert nur auf einen Unterschied zwischen Hin- und Rückstrom. Er löst deshalb nicht aus:

• bei Überlast und bei Kurzschluss zwischen Außenleiter und N oder zwischen zwei Außenleitern, weil der gesamte Strom über die aktiven Leiter zurückfließt,

• wenn eine isoliert stehende Person gleichzeitig L und N berührt, weil der Körperstrom wie ein Betriebsstrom von L nach N fließt,

• bei Fehlerströmen unter 0{,}5 \cdot I_{\Delta\mathrm{n}},

• bei Fehlern vor dem RCD und in Anlagenteilen mit PEN-Leiter (dort fließt der Fehlerstrom über den PEN zurück durch den Wandler).

Typischer Fehler: Neutralleiter nicht über den RCD

Ein RCD funktioniert nur, wenn jeder Neutralleiter seiner Stromkreise auch durch ihn hindurchgeführt wird und von keinem anderen Stromkreis mitbenutzt wird. Zwei typische Montagefehler führen zu Fehlauslösungen:

• Der N eines Stromkreises wird auf die N-Schiene vor dem RCD geklemmt. Der Hinstrom läuft durch den RCD, der Rückstrom nicht: Bei jedem Einschalten des Verbrauchers erkennt der RCD einen Differenzstrom in Höhe des Betriebsstroms und löst aus.

• Die Neutralleiter zweier Stromkreise hinter verschiedenen RCDs werden vertauscht oder verbunden. Beide RCDs sehen dann Differenzströme und lösen aus, sobald Last fließt.

Abhilfe: Für jeden Stromkreis L und N gemeinsam auf denselben RCD führen und getrennte N-Klemmen bzw. N-Schienen je RCD verwenden.

Prüftaste

Mit der Prüftaste „T“ wird über einen Widerstand ein künstlicher Fehlerstrom erzeugt, der am Summenstromwandler vorbeigeführt wird. Löst der RCD aus, ist die Mechanik in Ordnung. Die Prüftaste ersetzt keine Messung (sie prüft weder Auslösestrom noch Auslösezeit noch den Schutzleiter). Betreiber müssen sie in stationären Anlagen regelmäßig betätigen (laut Hersteller und DGUV-Regeln in der Regel halbjährlich), damit verharzte Mechaniken auffallen.

RCBO: RCD und LS-Schalter in einem Gerät

Ein RCBO (FI/LS-Schalter) vereint Fehlerstrom- und Leitungsschutz für einen Stromkreis. Der Vorteil gegenüber einem gemeinsamen vierpoligen RCD vor mehreren LS-Schaltern: Ein Fehlerstrom schaltet nur den betroffenen Stromkreis ab, alle anderen bleiben in Betrieb. Für wichtige Verbraucher wie Netzwerkschränke, Kassensysteme, Kühlgeräte oder Zutrittskontrollen erhöht das die Verfügbarkeit. Ohne RCBO hilft es, Stromkreise auf mehrere RCDs zu verteilen, sodass ein Fehler nie alle wichtigen Geräte gleichzeitig abschaltet. DIN 18015-1 fordert im Wohnbau dafür mindestens zwei RCDs.

Schritt 7: Schutzklassen

Betriebsmittel werden nach der Art ihres Schutzes gegen elektrischen Schlag in Schutzklassen eingeteilt (DIN EN 61140). Auf dem Typschild findest Du die Symbole:

• Schutzklasse I: Basisisolierung und Anschluss des leitfähigen Gehäuses an den Schutzleiter. Beispiele: Geräte mit Metallgehäuse wie Standbohrmaschine, Waschmaschine, Elektroherd. Ohne angeschlossenen PE bietet ein solches Gerät keinen Fehlerschutz.

• Schutzklasse II: doppelte oder verstärkte Isolierung, kein Schutzleiteranschluss. Beispiele: Steckernetzteile, viele Handbohrmaschinen, Haartrockner (Eurostecker ohne Schutzkontakt).

• Schutzklasse III: Betrieb mit Schutzkleinspannung (SELV, höchstens 50 V Wechsel- bzw. 120 V Gleichspannung) aus einer sicheren Quelle, z. B. einem Sicherheitstransformator. Beispiel: Handleuchte für Arbeiten in Kesseln.

Mehr zu Schutzmaßnahmen, Schutzkleinspannung und Prüfung findest Du im Artikel Schutz gegen elektrischen Schlag.

Schritt 8: Gerätesicherungen

Leitungsschutzschalter schützen Leitungen. Innerhalb von Geräten und Baugruppen übernehmen Gerätesicherungen den Schutz: meist Feinsicherungen (G-Sicherungen) im Glas- oder Keramikrohr, z. B. 5 × 20 mm. Ihre Aufgabe ist der Überlast- und Kurzschlussschutz des Geräts bzw. der Baugruppe: Sie verhindern, dass ein defektes Bauteil (z. B. ein durchlegierter Gleichrichter) Leiterbahnen, Transformatoren oder Leitungen überhitzt und einen Brand verursacht.

Kennzeichnung

Auf der Kappe steht z. B. T 1,6 A L 250 V:

• T ist die Auslösecharakteristik: FF superflink, F flink, M mittelträge, T träge, TT superträge.

• 1,6 A ist der Nennstrom I_\mathrm{n}.

• L ist das Schaltvermögen: L (low, Glasrohr, geringes Schaltvermögen), H (high, meist sandgefülltes Keramikrohr für hohe Kurzschlussströme).

• 250 V ist die Nennspannung.

Träge Sicherungen setzt Du dort ein, wo beim Einschalten kurz hohe Ströme fließen (Transformatoren, Netzteile mit Ladekondensatoren, Motoren). Flinke Sicherungen schützen empfindliche Halbleiter, die schon kurze Überströme zerstören.

Zeit-Strom-Kennlinie auswerten

Die Kennlinie zeigt, nach welcher Zeit der Schmelzleiter bei einem bestimmten Strom durchschmilzt. Wie beim Leitungsschutzschalter sind beide Achsen logarithmisch. Die folgende Darstellung zeigt vereinfachte, typische Verläufe der fünf Charakteristiken; verbindlich ist immer das Datenblatt des Herstellers.

So liest Du die Kennlinie ab: Bei einer Kennlinie über I/I_\mathrm{n} rechnest Du zuerst das Vielfache aus, bei einer Kennlinie über dem Strom in A suchst Du die Kurve des passenden Nennstroms. Dann gehst Du senkrecht vom Strom bis zur Kurve und waagerecht zur Zeitachse. Umgekehrt findest Du den Strom, bei dem die Sicherung nach einer vorgegebenen Zeit auslöst. Beispiel aus der Abbildung: Eine flinke Sicherung (F) schmilzt beim Vierfachen ihres Nennstroms nach etwa 0,03 s, eine träge (T) erst nach etwa 0,4 s.

Maximale Leistungsaufnahme

Aus Nennstrom der Sicherung und Spannung berechnest Du, welche Leistung ein Gerät bzw. ein Stromkreis dauerhaft höchstens aufnehmen darf: P_\mathrm{max} = U \cdot I_\mathrm{n}. Ein Gerät an 230 V mit einer Sicherung T 1,6 A darf höchstens 230\,\mathrm{V} \cdot 1{,}6\,\mathrm{A} = 368\,\mathrm{W} aufnehmen. Beachte: Die Sicherung sitzt oft auf der Netzseite eines Netzteils; die Ausgangsleistung ist wegen des Wirkungsgrads kleiner.

Schutzbauelemente in einer Baugruppe

Im Stromlaufplan einer Baugruppe findest Du neben der Sicherung oft weitere Schutzbauelemente. Ihre Aufgabe begründest Du aus ihrer Lage:

• Sicherung im Eingang: begrenzt den Strom bei Überlast oder Kurzschluss in der Baugruppe.

• Verpolschutzdiode: in Reihe zum Eingang verhindert sie bei vertauschter Polarität jeden Stromfluss; parallel zum Eingang in Sperrrichtung leitet sie bei Verpolung und lässt die vorgeschaltete Sicherung auslösen.

• Suppressordiode oder Varistor parallel zum Eingang: begrenzt kurze Überspannungen.

• Freilaufdiode parallel zu einer Relaisspule: schützt den Schalttransistor vor der Induktionsspannung beim Abschalten.

Anzeige für eine defekte Sicherung

Damit eine ausgelöste Sicherung schnell gefunden wird, schaltest Du eine LED mit Vorwiderstand parallel zur Sicherung:

• Sicherung intakt: Die Sicherung überbrückt LED und Vorwiderstand; an ihr fällt praktisch keine Spannung ab, die LED bleibt dunkel.

• Sicherung defekt: Der Strom fließt jetzt über -R1, -P1 und die Last; fast die ganze Versorgungsspannung liegt an LED und Vorwiderstand, die LED leuchtet. Der kleine LED-Strom reicht nicht, um die Last zu betreiben.

Den Vorwiderstand dimensionierst Du wie bei jeder LED; die Spannung an der Last vernachlässigst Du, weil ihr Widerstand klein gegen R_1 ist: R_1 = (U - U_\mathrm{F}) / I_\mathrm{F}. Beispiel mit U = 24\,\mathrm{V}, U_\mathrm{F} = 2\,\mathrm{V} und I_\mathrm{F} = 10\,\mathrm{mA}: R_1 = 22\,\mathrm{V} / 10\,\mathrm{mA} = 2{,}2\,\mathrm{k\Omega} mit P = 22\,\mathrm{V} \cdot 10\,\mathrm{mA} = 0{,}22\,\mathrm{W}, also ein Widerstand mit 0,5 W Belastbarkeit. Bei der Inbetriebnahme prüfst Du die Anzeige: Last angeschlossen, Sicherung herausnehmen → LED muss leuchten; Sicherung einsetzen → LED muss erlöschen, und über der Sicherung misst Du nahezu 0 V. Wie Du Vorwiderstände berechnest, zeigt auch der Artikel Gleichstromkreis.

Schritt 9: Motorschutzschalter und Motorschutzrelais

Motoren brauchen einen Schutz, der genau auf ihren Nennstrom eingestellt ist: Ein Leitungsschutzschalter würde eine dauerhafte Überlast von einigen Prozent nicht erkennen, die Motorwicklung würde aber überhitzen. Dafür gibt es zwei Geräte, die Du im Stromlaufplan an ihren Auslösersymbolen unterscheidest:

• Motorschutzschalter (Kennbuchstabe Q): Im Schaltzeichen stehen in jeder Strombahn ein thermischer Auslöser (Rechteck mit Bimetall-Zeichen) und ein elektromagnetischer Auslöser (Rechteck mit I>). Er schützt also gegen Überlast und Kurzschluss und dient zugleich als Schalter. Der thermische Auslöser wird auf den Motornennstrom eingestellt.

• Motorschutzrelais (Überlastrelais, Kennbuchstabe F): Im Schaltzeichen steht nur der thermische Auslöser. Es schützt nur gegen Überlast und schaltet den Hauptstromkreis nicht selbst: Sein Hilfskontakt 95-96 (Öffner) unterbricht den Steuerstromkreis, das Schütz fällt ab. Gegen Kurzschluss braucht es eine vorgeschaltete Sicherung oder einen Leistungsschalter.

Beide Geräte erkennen auch den Ausfall eines Außenleiters, weil dann in den übrigen Leitern ein höherer Strom fließt.

Blockierter Motor

Wird die Welle eines Motors blockiert, entsteht keine Gegenspannung durch Drehung mehr. Der Motor nimmt dauerhaft seinen Anlaufstrom auf, typisch das 5- bis 8-Fache des Nennstroms. Die Wicklung erwärmt sich schnell; die Stromwärme steigt mit dem Quadrat des Stroms. Der thermische Auslöser des Motorschutzschalters erkennt den Überstrom und schaltet nach einigen Sekunden ab. Der elektromagnetische Auslöser spricht dagegen nicht an, weil er erst bei Kurzschlussströmen (etwa dem 12- bis 14-Fachen des eingestellten Stroms) auslöst.

Wiedereinschaltsperre

Nach dem Auslösen muss der Motorschutzschalter von Hand wieder eingeschaltet werden; vorher muss das Bimetall abkühlen. Dadurch läuft der Motor nicht selbsttätig wieder an, wenn die Ursache noch besteht oder jemand gerade an der Maschine arbeitet. Beim Motorschutzrelais übernehmen die Rückstelltaste (Hand-Rückstellung) und die Selbsthaltung des Schützes diese Aufgabe: Nach dem Abfallen des Schützes muss der Motor neu gestartet werden.

Wie geht es weiter?

• Aufgaben zu allen Schritten dieses Artikels: Übungsaufgaben zu Netzsystemen und Schutzeinrichtungen

• Installationsschaltungen mit Schaltern, Tastern und Stromstoßschaltern: Installationsschaltungen

• Querschnitt, Strombelastbarkeit und Spannungsfall: Leitungen dimensionieren

• Schutzmaßnahmen, Schutzkleinspannung und Prüfungen: Schutz gegen elektrischen Schlag

Leitfragen

1. Woran erkennst Du ein TN-C-S-System, und was bedeuten die Buchstaben? Antwort

T: Sternpunkt der Quelle geerdet, N: Körper über den Schutzleiter mit diesem Punkt verbunden, C-S: zuerst ein gemeinsamer PEN-Leiter, der dann in PE und N aufgeteilt wird. Du erkennst es an der vierleitrigen Zuleitung vom Netzbetreiber und der Aufteilung im Hausanschlussraum. siehe Abschnitt „Schritt 2: Netzsysteme erkennen“

2. Welche Bestandteile hat ein Hausanschluss, und wo liegt die Übergabestelle? Antwort

Hausanschlusskasten mit Hausanschlusssicherungen (Übergabestelle zwischen Netzbetreiber und Kundenanlage), PEN-Aufteilung und Haupterdungsschiene, Zählerplatz mit SH-Schalter und Zähler, Stromkreisverteiler. siehe Abschnitt „Schritt 1: Vom Verteilungsnetz zum Hausanschluss“

3. Was gilt bei der Aufteilung des PEN-Leiters? Antwort

Der PEN wird einmalig möglichst nah an der Einspeisung zuerst auf die PE-Schiene geführt, von dort mit einer Brücke zur N-Schiene; danach dürfen PE und N nie wieder verbunden werden. siehe Abschnitt „Den PEN-Leiter aufteilen“

4. Wie lautet die Abschaltbedingung im TN-System, und welche Abschaltzeit gilt für einen 230-V-Steckdosenstromkreis? Antwort

Z_\mathrm{S} \cdot I_\mathrm{a} \le U_0; für Endstromkreise mit Steckdosen bis 63 A gilt höchstens 0,4 s. siehe Abschnitt „Schritt 4: Fehlerschutz im TN-System“

5. Welche Aufgaben haben thermischer und elektromagnetischer Auslöser eines Leitungsschutzschalters, und wie unterscheiden sich B und C? Antwort

Der thermische Auslöser schaltet bei Überlast stromabhängig verzögert ab, der elektromagnetische bei Kurzschluss praktisch unverzögert; bei B ab 3 bis 5, bei C ab 5 bis 10 mal dem Bemessungsstrom. siehe Abschnitt „Schritt 5: Leitungsschutzschalter“

6. Wann löst ein RCD mit 30 mA aus, und wann nicht? Antwort

Er muss bei einem Differenzstrom ab 30 mA auslösen und darf unter 15 mA nicht auslösen. Bei Überlast, Kurzschluss zwischen aktiven Leitern, beim Berühren von L und N durch eine isoliert stehende Person und bei Fehlern vor dem RCD entsteht kein Differenzstrom durch den Wandler. siehe Abschnitt „Wann ein RCD nicht auslöst“

7. Wie berechnest Du die maximale Leistungsaufnahme aus einer Sicherung, und wie funktioniert eine Anzeige für eine defekte Sicherung? Antwort

P_\mathrm{max} = U \cdot I_\mathrm{n}. Eine LED mit Vorwiderstand liegt parallel zur Sicherung; solange die Sicherung intakt ist, ist sie überbrückt, nach dem Auslösen fließt ein kleiner Strom über LED und Last, und die LED leuchtet. siehe Abschnitt „Schritt 8: Gerätesicherungen“

8. Woran unterscheidest Du im Stromlaufplan einen Motorschutzschalter von einem Motorschutzrelais? Antwort

Der Motorschutzschalter zeigt thermische und elektromagnetische Auslöser und schützt gegen Überlast und Kurzschluss; das Motorschutzrelais zeigt nur thermische Auslöser, schützt nur gegen Überlast, wirkt über den Hilfskontakt 95-96 auf das Schütz und braucht eine Kurzschlussschutzeinrichtung davor. siehe Abschnitt „Schritt 9: Motorschutzschalter und Motorschutzrelais“

9. Warum darf in Gebäuden mit viel IT-Technik kein TN-C-System betrieben werden? Antwort

Der Rückstrom fließt anteilig über Schirme von Datenleitungen, Gestelle und Rohre; das erzeugt Störungen, Paketverluste, Erwärmung, Brandgefahr und Korrosion, außerdem kann kein RCD eingesetzt werden. DIN VDE 0100-444 fordert daher ein TN-S-System ab der Einspeisung. siehe Abschnitt „Den PEN-Leiter aufteilen“

10. Was versteht man unter Selektivität, und welche Vorteile bringt sie? Antwort

Selektivität ist die Abstufung in Reihe liegender Schutzeinrichtungen, sodass nur die Einrichtung unmittelbar vor dem Fehler auslöst. Die übrige Anlage bleibt verfügbar, und der Fehlerort ist leichter zu finden. siehe Abschnitt „Selektivität“

11. Wie wird ein Serverschrank in den Schutzpotenzialausgleich eingebunden? Antwort

Türen, Wände und Montageschienen über Erdungsbänder mit dem Gestell verbinden, eine Potenzialausgleichsschiene im Schrank setzen und diese über einen Potenzialausgleichsleiter von mindestens 6 mm² Cu mit der Haupterdungsschiene verbinden. siehe Abschnitt „Schutzpotenzialausgleich“

12. Welche Angaben gehören zu einem neuen Endstromkreis im Stromlaufplan? Antwort

Anschluss des Außenleiters hinter dem RCD über einen LS-Schalter, N vom selben RCD, PE von der PE-Schiene, Kennzeichnung des LS-Schalters mit Charakteristik und Bemessungsstrom (z. B. -F4 B16) und die vollständige Leitungsbezeichnung (z. B. -W3 NYM-J 3 × 2,5 mm²). siehe Abschnitt „Stromlaufpläne von Unterverteilungen lesen und ergänzen“

13. Warum löst ein RCD aus, sobald ein Verbraucher eingeschaltet wird, dessen Neutralleiter vor dem RCD angeklemmt ist? Antwort

Der Hinstrom fließt durch den Summenstromwandler, der Rückstrom über N am RCD vorbei. Der RCD misst deshalb einen Differenzstrom in Höhe des Betriebsstroms und löst aus. siehe Abschnitt „Typischer Fehler: Neutralleiter nicht über den RCD“

Links und weitere Informationen

• Übungsaufgaben zu Netzsystemen und Schutzeinrichtungen

• zum Nachschlagen: DKE: Erläuterungen zur DIN VDE 0100-410:2018-10

• zum Vertiefen: Wikipedia: Netzform (Elektrotechnik)

• als Nachschlagewerk: Tabellenbuch Elektrotechnik (Europa-Lehrmittel), Abschnitte Schutzmaßnahmen, Überstrom-Schutzeinrichtungen und Netzsysteme

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