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Elektroinstallation

Querschnittsbemessung für Kabel- und Leitungsanlagen (5)

Teil 4

Entsprechend den klimatischen Bedingungen wird in Deutschland bei den Verlegearten A1 bis C und E bis G von einer Umgebungstemperatur von 25 °C ausgegangen, wenn keine besonderen Umgebungseinflüsse vorliegen.
Tabelle 12:  Belastbarkeit von PVC-isolierten Kabeln und Leitungen mit einer zulässigen Leitertemperatur von 70°C für feste Verlegung in und an Gebäuden (Auszug aus Tabelle A.1 DIN VDE 0298-4:2003-08)
Tabelle 12: Belastbarkeit von PVC-isolierten Kabeln und Leitungen mit einer zulässigen Leitertemperatur von 70°C für feste Verlegung in und an Gebäuden (Auszug aus Tabelle A.1 DIN VDE 0298-4:2003-08)
Wegen der verbesserten Wärmeabgabe bei 25 °C können die in Tabelle 10 (siehe »de« 11.2012, S. 87) genannten Werte für die Strombelastbarkeit bei den Verlegearten A1 bis C mit dem Faktor 1,06 und die in Tabelle 11 genannten Werte mit dem Faktor 1,04 multipliziert oder als Alternative die Tabellen  12 oder 13 angewendet werden.

Wichtig: Bei anderen Umgebungstemperaturen und / oder bei Häufung sowie für weitere Umrechnungsfaktoren sind immer die Grundtabellen zur Strombelastbarkeit aus DIN VDE 0298-4 anzuwenden (Tabelle 10 und Tabelle 11).

Eine Besonderheit stellt die Tabelle 1 aus DIN VDE 0100-520 Beiblatt 2 dar, die bei den Verlegearten A1 bis C ebenfalls für eine Umgebungstemperatur von 25 °C gilt. In dieser Tabelle werden keine Werte für die Strombelastbarkeit genannt, sondern der maximal zulässige Bemessungsstrom der vorgeschalteten Überstrom-Schutzeinrichtungen (Tabelle  13). Voraussetzung ist, dass die Überstrom-Schutzeinrichtungen beim großen Prüfstrom die Bedingung I2 ≤ 1,45 x In einhalten, wie es z. B. bei Niederspannungssicherungen vom Typ gG oder Leitungsschutzschaltern vom Typ B und C der Fall ist.
Tabelle 13: Überstrom-Schutzeinrichtungen zum Schutz bei Überlast von PVC-isolierten Kabeln und Leitungen mit einer zulässigen Leitertemperatur von 70°C für feste Verlegung in und an Gebäuden (Auszug aus Tabelle 1 DIN VDE 0100-520 Beiblatt 2:2010-10)
Tabelle 13: Überstrom-Schutzeinrichtungen zum Schutz bei Überlast von PVC-isolierten Kabeln und Leitungen mit einer zulässigen Leitertemperatur von 70°C für feste Verlegung in und an Gebäuden (Auszug aus Tabelle 1 DIN VDE 0100-520 Beiblatt 2:2010-10)
Weiter ist bei Anwendung der Tabelle 1 aus DIN VDE 0100-520 Beiblatt 2 zu beachten, dass die Belastbarkeit für die Verlegeart D für eine direkte Verlegung von Kabeln im Erdreich gilt. Dieses steht im Gegensatz zu der Verlegeart D aus DIN VDE 0298-4, bei der von einer Verlegung in einem Elektro-Installationsrohr oder Kabelschacht im Erdreich ausgegangen wird.

Ergänzend sei noch auf die Tabellen 11 und 13 DIN VDE 0298-4:2003-08 »Verlegung auf oder an Flächen oder in Luft« hingewiesen, die sich auf flexible Leitungen bezieht (Tabelle  14).
Tabelle 14: Belastbarkeit von flexiblen Leitungen mit einer maximal zulässigen Leitertemperatur von 60°C (Auszug aus den Tabellen 11 und 13 DIN VDE 0298-4:2003-08)
Tabelle 14: Belastbarkeit von flexiblen Leitungen mit einer maximal zulässigen Leitertemperatur von 60°C (Auszug aus den Tabellen 11 und 13 DIN VDE 0298-4:2003-08)

Strombelastbarkeit von Kabeln  nach DIN VDE 0276-603

Alternativ zu DIN VDE 0298-4 ist bei Kabeln die Querschnittsbemessung nach DIN VDE 0276-603 und DIN VDE 0276-1000 möglich, die in vielen Fällen ein genaueres Ergebnis liefert. Zu berücksichtigen ist, dass für die Strombelastbarkeit nach DIN VDE 0276-603 folgende Betriebsbedingungen gelten, die zum Teil von DIN VDE 0298-4 abweichen:
Bild 13: Beispiel für ein Tageslastspiel und für die Bestimmung des Belastungsgrads in Anlehnung an Tabelle 16 aus DIN VDE 0276-603
Bild 13: Beispiel für ein Tageslastspiel und für die Bestimmung des Belastungsgrads in Anlehnung an Tabelle 16 aus DIN VDE 0276-603
Betriebsart: Als Betriebsart wird für Kabel in Erde eine zyklische Belastung mit einem Belastungsgrad von 0,7 angenommen. Dieser Belastungsgrad tritt häufig in Energieversorgungsnetzen auf (VNB-Last) und wurde deshalb für die Tabellen in DIN VDE 0276-603 zugrunde gelegt. Abweichend davon wird in DIN VDE 0298-4 bei der Referenzverlegeart D von einer Dauerbelastung, d. h. von einem Belastungsgrad = 1 ausgegangen. Bei in Luft verlegten Kabeln wird, wie in DIN VDE 0298-4, ein Belastungsgrad = 1 entsprechend einer Dauerbelastung angenommen. Der Belastungsgrad ist in Tabelle 16 der DIN VDE 0276-603 definiert (Bild  13).

Verlegebedingungen: Die Strombelastbarkeit gilt für einzeln verlegte mehradrige Kabel mit drei belasteten Adern oder für drei einadrige, gebündelt verlegte Kabel im Drehstromsystem. Kabel in Erde sind in einer Tiefe von 0,7 m, Kabel in Luft frei in der Luft verlegt.

Umgebungsbedingungen: Bei der Verlegung in Erde gilt eine Umgebungstemperatur von 20 °C bei einem spezifischen Erdbodenwärmewiderstand von 1,0 K x m/W für feuchten Boden. Die Werte für die Strombelastbarkeit in DIN VDE 0298-4 beziehen sich dagegen auf einen spezifischen Erdbodenwärmewiderstand von 2,5 K x m/W für trockene Erde. Der Erdbodenwärmewiderstand bestimmt die Wärmeabgabe des Kabels an das umgebende Erdreich, wobei eine mögliche Austrocknung zu berücksichtigen ist. Bei der Verlegung der Kabel in Luft gilt eine Umgebungstemperatur von 30 °C.

Die in Tabelle  15 genannten Werte für die Strombelastbarkeit von Kabeln aus DIN VDE 0276-603 können nicht direkt mit den in Tabelle 10 genannten Werten aus DIN VDE 0298-4 verglichen werden, weil dafür unterschiedliche Betriebsbedingungen gelten.
Tabelle 15: Belastbarkeit von PVC-isolierten Kabeln mit einer zulässigen Leitertemperatur von 70°C für feste Verlegung in Erde oder frei in Luft (Auszug aus Tabelle 14 und Tabelle 15 DIN VDE 0276-603:2010-03)
Tabelle 15: Belastbarkeit von PVC-isolierten Kabeln mit einer zulässigen Leitertemperatur von 70°C für feste Verlegung in Erde oder frei in Luft (Auszug aus Tabelle 14 und Tabelle 15 DIN VDE 0276-603:2010-03)

Beispiele für die Ermittlung des  Querschnitts unter Idealbedingungen

Beispiel 13:

In einem Wohngebäude in Holzrahmenbauweise soll die Zuleitung für einen Elektroherd einzeln als NYM-Leitung innerhalb einer wärmegedämmten Wand verlegt werden. Die Herdzuleitung muss nach Abschnitt 5.2.5 der DIN 18015-1 als Drehstromleitung für einen Bemessungsstrom von mindestens 20A ausgelegt werden.

Die Verlegung der mehradrigen NYM-Leitung in einer wärmegedämmten Wand entspricht der Verlegeart A2. Für Wohngebäude kann in Deutschland eine Umgebungstemperatur von 25 °C zugrunde gelegt werden, so dass zur Festlegung des Querschnitts wahlweise die Tabelle 12 oder 13 angewendet werden kann.

Nach Tabelle 12 ergibt sich bei der Verlegeart A2 und drei belasteten Adern für die nächst größere Strombelastbarkeit von IZ = 24 A ein Querschnitt von S = 4 mm2.

Aus Tabelle 13 resultiert bei einem Bemessungsstrom der Überstrom-Schutzeinrichtung von 20 A ebenfalls ein Querschnitt von S = 4 mm².

Beispiel 14:

Welchen Leiterquerschnitt muss die flexible Verbindungsleitung zwischen der Herdanschlussdose und dem Elektroherd aus Beispiel 13 (Wohngebäude in Holzrahmenbauweise) mindestens haben, wenn dafür eine 5adrige Kunststoff-Schlauchleitung vom Typ H05VV-F verwendet wird?

Aus Tabelle 14 ergibt sich bei PVC-isolierten Leitungen für Haus- und Handgeräte bei drei belasteten Adern für eine Strombelastbarkeit von IZ = 20 A ein Querschnitt von S = 2,5  mm2.

Beispiel 15:

Für eine Drehstromsteckdose 5 x 16 A zum Anschluss eines  Wärmegerätes in einem Industriebetrieb wird eine einzelne NYM-Leitung zum Teil direkt auf der Wand verlegt (Verlegeart C), und zum anderen Teil in ein in Deckennähe an der Wand verlegtes Elektro-Installationsrohr eingezogen (Verlegeart B2). Aufgrund des Wärmegerätes muss in der Nähe der Decke mit einer Umgebungstemperatur von 30 °C gerechnet werden.

Bei einer vorgesehenen Absicherung des Stromkreises mit einem 3-poligen Leitungsschutzschalter vom Typ B16A, drei belasteten Adern und unter Berücksichtigung der ungünstigsten Verlegebedingung B2 innerhalb des Elektro-Installationsrohrs ist für die Leitung nach Tabelle 10 ein Mindestquerschnitt von S = 2,5 mm2 mit einer Strombelastbarkeit IZ = 20 A vorzusehen.

Beispiel 16:

Mit welchem Strom darf ein in der Erde verlegtes mehradriges Drehstrom-Kabel vom Typ NYCWY mit S = 16 mm² belastet werden, wenn dafür die genormten Betriebsbedingungen nach DIN VDE 0276-603 zugrunde gelegt werden?

Das Kabel darf nach Tabelle 15 bei einem Belastungsgrad von 0,7 mit einem Strom I = 102 A belastet werden.

Teil 6

 
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Über den Autor
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Werner Baade

Autor der Rubrik Praxisprobleme

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