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Schwierige Fragen aus der Praxis – Sitzung 4

»de«-Expertenrunde Praxisprobleme (3)

die »de«-Expertenrunde
die »de«-Expertenrunde
zu Teil 2

Kurzschlussberechnung in der Praxis

Des Öfteren kommt in den Diskussionen unter Fachleuten die Kritik auf, dass in der Praxis von Planung elektrischer Anlagen eine echte Kurzschlussberechnung in der Praxis kaum berücksichtigt wird. Prof. Dr. Ismail Kasikci von der Hochschule Biberach berichtete zum Thema Planung elektrischer Anlagen, dass seine Studenten den roten Faden anhand der aktuellen Normen beigebracht bekommen.

Kasikci: »An der Uni lernt man heute immer noch zu wenig über die Normen. Hochkomplizierte Formeln lösen zu können, ist von der Sache her gut. Doch ohne Normenkenntnisse hilft das einem Ingenieur in der Praxis konkret auch nicht weiter. Nehmen wir als Beispiel das Rechnen mit den symmetrischen Komponenten. Einmal gelernt und dann später oft schnell wieder vergessen. Das ausführliche Verfahren zur Kurzschlussberechnung nach DIN VDE 0100 Beiblatt 5 verwendet jedoch die symmetrischen Komponenten. Dieses Wissen wird also von Elektroplanern auch in der Praxis anwendungsbereit gebraucht.
Prof. Dr. Ismail Kasikci
Hochschule Biberach,
Mitarbeit in diversen 
Normungsgremien
Prof. Dr. Ismail Kasikci Hochschule Biberach, Mitarbeit in diversen Normungsgremien
Sowohl im Beiblatt 5 als auch in den Normen der Reihe DIN EN 60909 und DIN EN 61160 sind viele wissenschaftliche Arbeiten eingeflossen. Aber: Das Wissen zur Kurzschlussstromberechnung ist nicht nur einem bestimmten Kreis von Fachleuten zuzuordnen. Anders herum wird häufig davon geredet, dass die Normen der Reihe DIN VDE 0100 speziell für das Handwerk gelten. Das ist aber eine Fehleinschätzung. Vielmehr ist diese diese Normenreihe für Anlagen bis 1 000 V gleichermaßen wichtig für Handwerker, Elektromeister, Planer, Ingenieure usw. – d.h. also für jeden, der fachlich mit diesen Anlagen zu tun hat.

Bei der Planung führt die stetig zunehmende Nutzung von Computern außerdem dazu, dass Planer sich auf die Software verlassen, ohne die Hintergründe vollständig zu kennen. Dieser Entwicklung sollten Fachleute ganz bewusst entgegen steuern, d. h. die sie sollten die Ergebnisse einer Softwareplanung regelmäßig kritisch auf Plausibilität hinterfragen.«
Holger Niedermaier
Sachverständigenbüro für Elektrotechnik, Erlangen
Holger Niedermaier Sachverständigenbüro für Elektrotechnik, Erlangen
Nicht nur in der Norm VDE 0102, sondern auch in den Normen der Reihe DIN VDE 0100 findet man den Hinweis auf die Notwendigkeit zur Berechnung des ein-, zwei- und dreipoligen Kurzschlusstroms. So z. B. in der DIN VDE 0100-430, wo es unter Abschnitt 434.1 heißt: »Der unbeeinflusste Kurzschlussstrom muss für jede relevante Stelle der elektrischen Anlage bestimmt werden. Dies darf entweder durch Berechnung oder Messung erfolgen. Anmerkung: Der unbeeinflusste Kurzschlussstrom am Speisepunkt kann bei dem Netzbetreiber erfragt werden.« Dies ist eine ganz wesentliche Aussage, denn diese Bestimmung der unbeeinflussten Kurzschlussströme wird oft in der Praxis nicht durchgeführt. Häufig wird dabei das Argument vorgeschoben, dass niemand das bezahlen würde.

Niedermaier: »In der Praxis kommt es bei mir auch oft vor, dass die Mitarbeiter von Unternehmen bei der Anlagenabnahme mitunter fragwürdige Pläne vorlegen, die mit irgendeiner Software erstellt wurden. Diese Pläne enthalten dann eine Unmenge an Zahlen. Plausibel erklären können das die entsprechenden Fachleute bei der Abnahme dann aber oft leider nicht.«

Hörmann: »Ein Problem besteht ja auch unter anderem darin, dass dem Planer der Anlagenberechnung in der Praxis oft die notwendigen Daten fehlen, die er als Voraussetzung für seine Berechnung benötigt. Das betrifft z.B. die ganzen Leitungsdaten, Vorimpedanzen usw.«

Kasikci: »Das traf zum Teil in der Vergangenheit zu, deshalb haben wir vom Normenkommitee DKE AK 221.2.7 mit der neusten Ausgabe des Beiblatts 5 der DIN VDE 0100 vom Oktober 2017 versucht, die Ausgangssituation zu verbessern. Es gibt da eine ganze Reihe von Betriebsmitteldaten, die als Ausgangspunkt von Berechnungen herangezogen werden können. Als wesentliche Neuerung ist dabei vor allem der Spannungsfaktor »c« zu nennen, der jetzt für den einpoligen minimalen Kurzschlussstrom statt wie bisher mit 0,95 nur noch mit 0,9 – bei einer anderen Temperatur – anzuwenden ist – siehe Tabelle 1 aus DIN EN 60909-0 (VDE 0102):2016-12. Diese Änderung kann sich in der Praxis gravierend auswirken, da man zulässig Längenunterschiede von bis zu 30% im Ergebnis erhalten kann. Das ist jetzt ein Problem in der Praxis. Allein deshalb sind die entsprechenden Berechnungen dringend erforderlich.
Werner Hörmann
ehemals tätig bei 
Siemens (Erlangen),
Wendelstein,
Mitarbeit in diversen 
Normungsgremien
Werner Hörmann ehemals tätig bei Siemens (Erlangen), Wendelstein, Mitarbeit in diversen Normungsgremien
In der VDE 0100-410 steht letztlich nur etwas zur Schleifenimpedanz. Der Inhalt der VDE 0102 kommt hier leider nicht vor, so dass er von vielen Handwerkern bzw. Planern auch nicht ausreichend wahrgenommen wird. Künftig muss mehr getan werden, dass die Normen DIN VDE 0100-410 und VDE 0102 mehr miteinander verknüpft sind. Um bei diesem Thema eine Vereinfachung zu schaffen haben wir nach intensiven Diskussionen im Beiblatt 5 der DIN VDE 0100 – je nach Anwendungsfall in der Praxis– aus Sicht der Planung jetzt drei Gruppen vorgesehen. Diese Gruppen 1 bis 3 stellen einen Schwierigkeits- bzw. Komplexitätsgrad der Berechnung dar. In jedem Fall führt das Ergebnis ganz klar zu einem ausreichend genauen Ergebnis, das die Sicherheit der geplanten Anlage zu jedem Zeitpunkt gewährleisten soll.«

Die zuvor genannten Gruppe 1 steht dabei z. B. für Ingenieurbüros, die große Projekte planen – wie etwa große Krankenhäuser oder Industrieanlagen mit hohem Komplexitätsgrad. Hier sind umfangreiche Berechnungen nötig. Die Gruppe 2 bedient sich einer Kombination aus vereinfachter Berechnung und die Arbeit mit Tabellen. Hierbei kommen auch Softwareprodukte zur Berechnung zum Einsatz. Diese Planung ist ausreichend für überschaubarere Zweckbauten oder große Mehrfamilienhäuser. Die Gruppe 3 arbeitet ausschließlich mit Tabellen und ohne Berechnungsprogramme. Diese Planung gilt für einfache Wohngebäude und ähnlich genutzte Gebäude.

Zur weitergehenden Vertiefung dieses Themas verweisen wir in diesem Zusammenhang auf den mehrteiligen Beitrag »Zulässige Längen von Kabeln und Leitungen«, dabei insbesondere:

Ermittlung des zulässigen Spannungsfalls

Irrungen und Wirrungen zum Thema Spannungsfall treten in der Praxis oft bei der sogenannten Spannungsfallkoordination für Netze mit Nennspannungen ≤ 1kV auf. Der Ursprung der Diskussion findet sich in der Norm DIN VDE 0100-520. Die frühere Forderung nach 4 % gibt es so pauschal heute nicht mehr. Außerdem griffen in der Vergangenheit einige Anforderungen verschiedener Bestimmungen ineinander, was die Ermittlung des zulässigen Spannungsfalls schon immer etwas undurchsichtig erscheinen ließ.

Um dies zu verdeutlichen, nennen wir hier einmal ein Beispiel des Wohn- und Zweckbaus im Spannungsbereich 400 V / 230 V, das bis Juni 2013 galt. Hierzu ein Auszug aus DIN 18015-1: »Der Spannungsfall in der elektrischen Anlage hinter der Messeinrichtung bis zum Anschlusspunkt der Verbrauchsmittel soll 3 % nicht überschreiten, dabei ist DIN VDE 0100-520 zu berücksichtigen.« Und in diesem Kontext ein weiterer Auszug aus DIN VDE 0100 Teil 520: »(…) Mangels Festlegungen wird für die Praxis empfohlen, dass der Spannungsfall zwischen Hauseinführung und Verbrauchsmittel nicht größer als 4 % der Nennspannung des Netzes sein sollte.«

Seit Juni 2013 gibt es eine neue Ausgabe der DIN VDE 0100-520, die im Anhang G in Tabelle G.52.1 die derzeit gültigen Werte des Spannungsfalls nennt. Auf internationaler Ebene ist übrigens die IEC 60364-5-52:2009 maßgebend für die Spannungsfallberechnung, die mit dieser Norm abgestimmt ist.

Kasikci: »Für etwas Verwirrung sorgte insbesondere eine allgemeingültige Formel zur Bestimmung von Spannungsfällen im Anhang G der DIN VDE 0100-520:2013-06. Diese unterschied sich von den bisher in Deutschland genutzten Formeln, es gab hier auch neue Formelzeichen. Man muss dazu sagen, dass diese Formel im Ergebnis der internationalen Harmonisierung entstanden ist. Mit der Neuausgabe des Beiblatts 5 zur DIN VDE 0100 ist dem Planer zusätzlich eine umfangreiche Unterstützung bei der Koordination des Spannungsfalls gegeben. Auch die Herangehensweise mit der Unterscheidung hinsichtlich des Spannungsfalls zwischen Anlagen zur Beleuchtung und anderen Verbrauchern wurde nicht immer sofort verstanden.«

Zum tieferen Verständnis dieser Materie berichtete »de« bereits in mehreren Beiträgen zu diesem Thema, z. B.:

Ausbildung an Meister- und Hochschulen

Reinhard Soboll, BFE ­Oldenburg, 
Bereichsleiter, ö.b.u.v. Sachverständiger (Inge­nieurkammer Niedersachsen), Mitarbeit in diversen Normungsgremien
Reinhard Soboll, BFE ­Oldenburg, Bereichsleiter, ö.b.u.v. Sachverständiger (Inge­nieurkammer Niedersachsen), Mitarbeit in diversen Normungsgremien
In der heutigen Zeit muss man ja oft zwischen der subjektiven Wahrnehmung und den tatsächlichen Fakten unterscheiden. Die Wahrnehmung vieler Fachleute ist z. B., dass die Ausbildung an Meister- und Hochschulen nicht mehr so gut ist, wie sie einmal war bzw. die Absolventen die Ausbildungseinrichtungen mit nicht ausreichendem Fachwissen verlassen würden. Gibt es hier in bestimmten Bereichen tatsächlich zunehmende Defizite, etwa bei der Vermittlung von Normenkenntnissen und deren Anwendung bei Planung und Projektierung? Was ließe sich hier verbessern?

Soboll: »Ein Problem ist im Grunde die nicht von allen Bildungseinrichtungen berücksichtigte ZVEH-Vorgabe eines Zeitrahmens von 1700 Stunden für die Meisterausbildung. Hierbei entfallen 360 Stunden auf den kaufmännischen und 1340 Stunden auf den technischen Teil. Eine Bildungseinrichtung wie das BFE Oldenburg kommt mit Ach und Krach mit diesem Zeitrahmen zurecht. Leider wissen wir, dass andere Bildungsstätten weit weniger Zeit für eine Meisterausbildung aufwenden. Das ist ein Widerspruch, da ja sehr viel Stoff zu bewältigen ist. Dabei wird im technischen Teil auf die Vermittlung von VDE-Bestimmungen besonders Wert gelegt. Erschwerend kommt hinzu, dass ständig neue Technik zu behandeln ist, was zusätzlich Zeit kostet.«
Heinz-Dieter Fröse
Von der Handwerks­kammer Münster ö.b.u.v.  Sachverständiger für ­
das Elektrotechnikerhandwerk
Heinz-Dieter Fröse Von der Handwerks­kammer Münster ö.b.u.v. Sachverständiger für ­ das Elektrotechnikerhandwerk

Fröse: »Ich sehe im Grunde zwei Aspekte bei einer Meisterausbildung: Was muss ein Meister fachlich kennen, um meisterlich tätig zu sein? Die andere Frage ist aber auch, dass er diese hohen Kenntnisse an Lehrlinge vermitteln können muss, was aber bei dieser Verdichtung des Lehrstoffs später zunächst schwierig sein wird. Ein Crashkurs als Meisterausbildung wird hierbei sicher nicht hilfreich sein. Der in so einem Fall schlechter ausgebildete Lehrling geht dann wiederum vielleicht einmal zur Meisterausbildung im Crashkurs. Das ist ein Teufelskreislauf, den man nicht zulassen sollte. Auf alle Fälle sollte neben der Theorie auch das eigentliche Handwerk nicht zu kurz kommen, da sie die Wurzeln der Tätigkeit eines Elektrohandwerkers sind.«

Soboll: »In der heutigen Zeit des Fachkräftemangels gibt es einen regelrechten Sog, der viele Meisterabsolventen in andere Bereiche abwandern lässt – z. B. die Industrie. Diejenigen, die im Handwerk verbleiben, benötigen nach meinen Erfahrungen mindestens zwei bis drei Jahre, um als standfeste Meister im Arbeitsalltag in der Praxis bestehen zu können.«

Im Verlaufe der Diskussion zeigte sich, dass die Kritik an der Ausbildung nicht auf Meister- und Hochschulen beschränkt ist. Es beginnt bereits mit der schulischen Ausbildung, die mit Wissenslücken behaftete Jugendliche in die berufsbildenden Einrichtungen übergibt. Es handelt sich somit um ein gesamtgesellschaftliches Problem, zu dem sich keine einfachen Antworten finden lassen. Das war auch in dieser Expertenrunde der Fall.

Fazit

Auch diese vierte Sitzung der Expertenrunde, bestehend aus Autoren der Rubrik »Praxisprobleme« der Fachzeitschrift »de« zeigte wieder einmal, dass der Diskussionsstoff nie abreißen wird. Wir hoffen, dass die Leser auf diese Weise einen Einblick in die Welt der Normen von der anderen Seite bekommen und daraus einen Nutzen für ihre fachliche Arbeit ziehen können. In diesem Sinne, soll es Ende dieses Jahres eine weitere Sitzung der »de«-Expertenrunde geben, von der wir dann wieder an dieser Stelle berichten werden.

(Ende des Beitrags)

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Über den Autor
Michael Muschong
Dipl.-Ing. (FH) Michael Muschong

Redakteur der Fachzeitschrift »de«

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