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Zulässige Längen von Kabeln und Leitungen (1)

IEC-, EN- und VDE-Normen ändern sich ständig

Auf einen Blick

DIN VDE 0100 – Errichten von Niederspannungsanlagen Beiblatt 5: Maximal zulässige Längen von Kabeln und Leitungen unter Berücksichtigung des Fehlerschutzes, des Schutzes bei Kurzschluss und des Spannungsfalls

Einführung in die Norm Dieser erste Beitragsteil befasst sich ­zunächst mit einer Zusammenfassung der wichtigsten Änderungen und Begriffe im Beiblatt 5 zu DIN VDE 0100

Vor allem die Beiblätter 2, 3 und 5 der DIN VDE 0100 sind ein wichtiges Hilfsmittel für Meister, Techniker und Elektroingenieure, um ihre praktische Arbeit durchzuführen und sich in dem umfangreichen Vorschriftenwerk der DIN VDE 0100 mit den wichtigsten Teilen zurechtzufinden. In den verschiedenen Folgen dieser mehrteiligen Beitragsserie soll das überarbeitete neue Beiblatt 5 zur DIN VDE 0100 vorgestellt, dessen exakte Bezeichnung lautet: DIN VDE 0100 Beiblatt 5:2017-10. Dieses Dokument ersetzt das gleichnamige Dokument vom November 1995. Die Ausführungen werden vertieft und mit Beispielen aus der Praxis erklärt. An dieser Stelle möchte sich der Autor in seiner Funktion als Obmann herzlich für die gute Zusammenarbeit bei der Erstellung des Beiblatts 5 bei den AK 221.2.7-Mitgliedern bedanken.

Bild 1:  Prinzipschaltbild für die Bestimmung und die Koordination der Betriebsmittel eines Stromkreises. Legende: Q – Quelle; T – Transformator; LN – Leitungsnetz (Stromschiene, 
Kabel, Freileitungen und Leitungen); A – Anschlusspunkt; F – Fehlerstelle
Bild 1: Prinzipschaltbild für die Bestimmung und die Koordination der Betriebsmittel eines Stromkreises. Legende: Q – Quelle; T – Transformator; LN – Leitungsnetz (Stromschiene, Kabel, Freileitungen und Leitungen); A – Anschlusspunkt; F – Fehlerstelle

Vorstellung des Beiblatts 5

Das Beiblatt 5 dient dem Ziel, dem Normenanwender bei der Planung, Errichtung und Installation, aber auch bei der Nutzung elektrischer Anlagen, zusammenfassende Hinweise bezogen auf die Auswahl und Koordinierung der Betriebsmittel eines Stromkreises wie Schalt- und Schutzgeräte sowie Kabel-, Leitungs- und Schienenanlagen zu geben. Hierfür sind unterschiedliche derzeit gültige Normen, Bestimmungen z.B. DIN VDE 0100, DIN EN 60909-0 und allgemeine technische Regeln einzuhalten und anzuwenden. Die Folgen dieses mehrteiligen Beitrags enthalten folgende inhaltliche Struktur:

  • Einführung in die Norm, Zusammenfassung der wichtigsten Änderungen und Begriffe
  • Dimensionierung und Koordinierung von Stromkreisen
  • Überprüfung von Stromkreisen bei Überströmen
  • Bestimmung der maximalen Grenzlängen
  • Bestimmung des erforderlichen Fehlerstromes
  • Bestimmung der Grenzlänge beim Spannungsfall
  • Überprüfung der Selektivität
  • Betriebsmitteldaten und deren Anwendung.

Je mehr Normen und Vorschriften sich ändern, desto wichtiger ist es, dass sich Elektrofachkräfte den Stand der Technik durch weiterbildende Maßnahmen aneignen. Hierzu sind sie sogar gemäß den »Grundsätzen für die Zusammenarbeit von Elektrizitäts-Versorgungs-Unternehmen und Elektroinstallateuren bei der Ausführung und Unterhaltung von elektrischen Anlagen im Anschluss an das Niederspannungsnetz der NB (Netzbetreiber)« verpflichtet. Im Abschnitt 4 dieser Grundsätze steht unter den Aufgaben, Rechten und Pflichten des Elektroinstallateurs: »Der eingetragene Installateur hat bei der Ausführung der ihm in Auftrag gegebenen Installationsarbeiten an elektrischen Anlagen die gesetzlichen und behördlichen Bestimmungen, die einschlägigen Vorschriften des Verbandes Deutscher Elektrotechniker (VDE), die besonderen Vorschriften des NB (Technische Anschlussbedingungen etc.) und die Allgemeinen Bedingungen für die Versorgung mit elektrischer Arbeit aus dem Niederspannungsnetz der NB zu beachten.« Warum sind Schutz und richtige Auslegung der elektrischen Anlagen so wichtig?

  • Elektrische Anlagen sind so zu dimensionieren, dass weder Personen noch Sachwerte gefährdet werden. Der Schutz der Personen hat den Vorrang vor Funktion.
  • Jede installierte Anlage muss nicht nur dem normalen Betriebszustand genügen, sie ist auch für Störfälle auszulegen.
  • Die Wirtschaftlichkeit und Sicherheit der Anlagen hängt stark von der Beherrschung der Kurzschlussströme ab. Ohne Kurzschlussstromberechnung ist die Sicherheit der elektrischen Anlagen undenkbar.
  • Die Netzqualität ist wichtig für die meisten Produktionsanlagen. Die richtige Auslegung der Kabel- und Leitungsanlagen sowie die Eletromagnetische Verträglichkeit (EMV) spielen dabei eine große Rolle.
  • Elektrische Systeme müssen als TN-S-System ausgeführt werden, damit Störungen im Netz minimiert werden. Außerdem können so keine Ableitströme auf dem Schutzleiter und auf mechanischen Kon-struktionen entstehen.

In heutiger Zeit lassen sich die Berechnung von Kurzschlussströmen, die Bemessung und Auswahl von elektrischen Betriebsmitteln, die Berechnung der mechanischen und thermischen Kurzschlussfestigkeit, Selektivität und Back-up-Schutz zur Auswahl von Überstrom-Schutzeinrichtungen sowie die Berechnung des Spannungsfalles mit geeigneten EDV-Programmen vornehmen und Übersichtsschaltpläne erstellen. Der Planer muss allerdings immer wieder die Ergebnisse seiner Berechnungen auf Plausibilität und Konformität mit normativen Festlegungen überprüfen.

Tabelle 1: Beiblatt 5 sieht drei Anwendungsbereiche für Planung und Projektierung vor
Tabelle 1: Beiblatt 5 sieht drei Anwendungsbereiche für Planung und Projektierung vor

Vollzogene Änderungen

Gegenüber DIN VDE 0100 Beiblatt 5:1995-11 wurden folgende wesentliche Änderungen vorgenommen:

  1. Die Werte für die Grenzlängen in den Tabellen wurden überarbeitet.
  2. Bei der Bestimmung der Grenzlängen eines Stromkreises wurden die Leitertemperaturen am Ende der Fehlerzeit bei Ikerf der Schutzeinrichtung wie folgt berücksichtigt:
    1. Im alten DIN VDE 0100 Beiblatt 5 und DIN VDE 0100-520 Beiblatt 2, Tabelle 4 wurde für den Cu-Leitwert eine Leitertemperatur von 80 °C angenommen;
    2. die Werte in diesem Beiblatt beziehen sich auf einen Cu-Leitwert, der der Endtemperatur bei der erforderlichen Abschaltzeit bzw. der zulässigen Kurzschlussendtemperatur entspricht. Dazu wurden umfangreiche Berechnungen durchgeführt.
  3.  Die Ableitung der Netzvorimpedanz sowie der Leitungsimpedanzen wurde allgemein abgefasst. Bisher wurde die Ableitung nur für Hin- und Rückleiter mit gleichem Querschnitt durchgeführt.
  4. Die Leitertemperatur wurde am Ende der Fehlerzeit bei Ikerf. abgeleitet.
  5. Die Impedanzwinkel der Mehrleiterkabel wurden bei lmax angepasst.
  6. Folgende Hinweise wurden neu aufgenommen:
    • Ablaufdiagramm zur Bestimmung der Betriebsmittel und die Koordination eines Stromkreises
    • wesentliche Formeln für die Kurzschlussberechnung nach DIN EN 60909-0 (VDE 0102)
    • allgemeine Betriebsmitteldaten
    • Überprüfung des Schutzes bei Kurzschluss
    • Bestimmung der Leitertemperatur am Ende der Fehlerzeit
    • Ermittlung der Grenzlängen für den Spannungsfall
    • vereinfachte Herangehensweise zur Überprüfung der Selektivität.

Anwendungsbereich des Beiblatts 5

Dieses Beiblatt gilt für Niederspannungsanlagen bis einschließlich 1 kV. Abhängig von der Komplexität der elektrischen Anlagen kann unter bestimmten Voraussetzungen bei der Bestimmung und Überprüfung der Grenzlängen auf Computerprogramme oder Tabellen in diesem Beiblatt zurückgegriffen werden. Für Planung und Projektierung von elektrischen Anlagen wird im Beiblatt 5 zwischen drei Anwendungsbereichen unterschieden (Tabelle 1).

Bild 2: Ablaufdiagramm zur Bestimmung eines Stromkreises
Bild 2: Ablaufdiagramm zur Bestimmung eines Stromkreises

Für die Anwendung des Beiblatts 5 wurde das in Bild 1 dargestellte Prinzipschaltbild zugrunde gelegt. Die notwendige Vorimpedanz ZV am Punkt A kann gemessen oder aus Betriebsmitteldaten berechnet werden. Das Ablaufdiagramm im Bild 2 zeigt die Vorgehensweise für die Berechnung und Dimensionierung des betrachteten Stromkreises.

Literatur zum Beitrag
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Über den Autor
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Prof. Dr.-Ing. Ismail Kasikci

Professor für Elektrotechnik an der Hochschule Biberach. Seine Lehrgebiete sind u. a. Grundlagen der Elektrotechnik, Elektrische Gebäudeausrüstung sowie Elektrische Energieverteilung. Mitglied in verschiedenen Normungsgremien des DKE-Komitees K221 »Errichten von Starkstromanlagen mit Nennspannungen bis 1000 V«. Fachbuchautor beim Hüthig Verlag

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