NIN-Know-how 44 - bei AER Elektro

Fragen und Antworten zur NIN 2005

Wie war das schon wieder. Ich habe doch einmal in der NIN gelesen, dass bei einer Schaltgerätekombination, welche Aufputz montiert wird, über die Schaltgerätekombination hinaus die brennbaren Gebäudeteile verkleidet werden müssen. Ich finde diesen Artikel in der aktuellen Norm nicht mehr. Ist es Ihnen auch schon einmal so ergangen? Die NIN lebt und verändert sich wie die Anforderungen unserer elektrischen Installationen. So wie wir auch in der Installationstechnik auf dem Laufenden sein müssen, um unseren Kunden einen optimalen Service zu leisten, so müssen wir uns auch in den Normen weiterbilden. Wir helfen Ihnen gerne dabei. Bilden Sie sich weiter, lesen Sie unser NIN-Know-how. Viel Vergnügen!

Pius Nauer und David Keller Minimaler Kurzschlussstrom hinter Fehlerstromschutzeinrichtung

In der Frage 3 der Februarausgabe haben Sie ein Beispiel mit einem Messund Prüfprotokoll und einer Steckdose gemacht, welche mit einem LSFI abgesichert wurde. Im Mess- und Prüfprotokoll haben Sie auf die Werte des minimalen Kurzschlussstroms verzichtet, mit der Aussage, dass dieser für den Fehlerschutz nicht mehr relevant sei. Ich kann es ver-

Um die automatische Abschaltung im Fehlerfall zu gewährleisten, dürfen Überstromschutzorgane oder Fehlerstromschutzeinrichtungen eingesetzt werden. NIN 4.1.3.1.3.8

Jede Installation muss natürlich dem Fehlerschutz (Personenschutz) und dem Sachenschutz entsprechen. Diese zwei Schutzziele muss man bei einer Installation separat beachten. Der Fehlerschutz soll Personen, Nutztiere und Sachen vor elektrischem Schlag schützen. Das heisst, wenn ein Gehäuse eines Betriebsmittels durch einen Fehler oder Defekt unter Spannung gesetzt wird, muss eine Massnahme getroffen werden, dass niemand zu Schaden kommt. Damit dies eingehalten werden kann, muss zuerst einmal zwingend der Basisschutz erfüllt sein. Dazu gibt es mehrere Möglichkeiten wie die Isolierung aktiver Teile, Abdeckungen oder Umhüllungen, Hindernisse, Abstand oder als zusätzliche Schutzmassnahme den Einsatz von Fehlerstromschutzeinrichtungen. Zusätzlich zum

Die Fehlerstromschutzeinrichtung löst bei diesem Fehler nicht aus. Das vorgeschaltete Überstromschutzorgan, Überstromschutzorgan muss mussausausschalten, bevor der Leiter Schaden nimmt.

RCD

Bei einem Fehler zwischen einem Polleiter und einem Neutralleiter entsteht keine Personengefährdung, da das Gehäuse nicht unter Spannung zu stehen kommt.

Bei einem Fehler zwischen einem Polleiter und einem Schutzleiter oder einem Gehäuse,können Gehäuse könnenfür fürMensch Mensch und Tier gefährliche Situationen entstehen. Deshalb muss der Stromkreis im Fehlerfall innert 0,4 / 5s 0,4/5 s abgeschalten werden. NIN 4.1.3.1.3.3

1A

1C

Die Fehlerstromschutzeinrichtung löst bereits mit einem kleinen Fehlerstrom in der geforderten Zeit aus. Der Fehlerschutz für diesen Stromkreis ist erfüllt!

1,5 mm 2

Überlastung des Stromkreises mit 50A!

1,5 mm 2

RCD

Gefahrenkurve eines 1,5-mm 1,5mm2 -Leiters Leiters Abschaltzeit ca. 66-10s –10s

Der Ls löst aus aus, bevor der Leiter Schaden nimmt.

50A entspricht etwa dem 4-fachen Nennstrom eines LSC13A.

1

stehen, dass die Fehlerstromschutzeinrichtung auch in der geforderten Zeit abschalten kann, wenn der Kurzschlussstrom sehr klein ist. Für mich ist jedoch nicht verständlich, wie in diesem Fall der Sachenschutz respektive der Leitungsschutz eingehalten wird. Bei einem Kurzschluss zwischen einem Pol- und Neutralleiter löst nämlich die Fehlerstromschutzeinrichtung nicht aus und der Leiter könnte bei einem kleinen Kurzschlussstrom von z. B. 70 A Schaden nehmen. (M. B. per E-Mail)

NIN-Know-how

NIN-Know-how 44

Test

F ON I

1B

1D

-25

Die Fehlerstromschutzeinrichtung übernimmt den Fehlerschutz und der Leitungsschutzschalter den Leitungsschutz.

13AC IΔn 0.03A

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Fehlerschutz durch Fehlerstromschutzeinrichtung Bei einem Fehler zwischen Polleiter und Schutzleiter oder einem Gehäuse schaltet die Fehlerstromschutzeinrichtung vor 0,4 0,4ssab. ab.

Wird die Leitung nicht übersichert, so ist der Leitungsschutz im Überlastwie auch im Kurzschlussfall erfüllt. Die Grösse des Stromes (Kurzschluss- oder Überlaststrom) spielt dabei keine Rolle.

Test

F ON I

-25

13AC IΔn 0.03A

1E sondern richtet sich nach der Höhe des Kurzschlussstroms und des Querschnitts der Leiter. Bei grossen Kurzschlussströmen fällt eine viel grössere Leistung am Leiter ab (P = I 2 x R) als bei kleinen Kurzschlussströmen. Somit kann auch gesagt werden, dass bei grossen Kurzschlüssen die Zeit bis zum Abschalten kleiner sein muss als bei kleinen Kurzschlussströmen. Heutige Schmelzsicherungen und Leitungsschutzschalter sind natürlich auf die Eigenschaften unserer Leiter abgestimmt und erfüllen in der Regel den Überlast- sowie auch den Kurzschlussschutz einer Leitung. Das heisst, wenn wir den richtigen Querschnitt wählen und dabei die Leitung nicht übersichern, dann ist der Leitungsschutz erfüllt. In NIN 4.3.5.1.1 heisst es zudem, wenn ein Überstromschutzorgan für den Leitungsschutz eingesetzt wird, welches vor Überlast und Kurzschluss die Leitung schützt, so ist der Kurzschlussschutz automatisch erfüllt, wenn die Leitung nach den Gesichtspunkten des Überlastschutzes (NIN 4.3.3) dimensioniert wurde. Einfach ausgedrückt: Wenn eine Leitung nicht übersichert ist, dann ist der Überlastsowie auch der Kurzschlussschutz unabhängig der Grösse des zu erwarteten Kurzschlussstroms erfüllt. Aus der Tabelle NIN 5.2.3.1.1.11.1 B + E ist er-

Elektro-Thermographie Vorbeugender Unterhalt und Störungsbehebungen in elektrischen Anlagen und an Maschinen.

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1,5 mm2

Leitungsschutz durch Leitungsschutzschalter 1,5 mm2

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Basisschutz muss der Fehlerschutz gewährleistet sein. Auch hier gibt es drei Möglichkeiten, wobei mindestens eine angewandt werden muss. Es sind dies die automatische Abschaltung im Fehlerfall, die Berührungsspannung oder der Berührungsstrom. In der Praxis wird heute praktisch immer die Schutzmassnahme der automatischen Abschaltung im Fehlerfall angewandt. Hier geht es darum, wenn ein Fehler in einem Stromkreis auftritt, diesen wirkungsvoll abzuschalten, bevor jemand Schaden nehmen kann. Dazu sind die bekannten Zeiten von 0,4 s für Steckdosenstromkreise und 5 s für fest angeschlossene Verbraucher in der NIN 4.1.3.1.3.3 zu finden. Diese Zeiten müssen immer dann eingehalten werden, wenn zwischen einem Polleiter und einem Schutzleiter oder einem Polleiter und einem Gehäuse, welches mit dem Schutzleiter verbunden ist, ein Fehler auftritt. Siehe dazu auch Abbildung 1A. Werden für die automatische Abschaltung Überstromschutzeinrichtungen eingesetzt, hängt die Abschaltzeit mit der Höhe des auftretenden Kurzschlussstroms zusammen. Nicht so bei einer Fehlerstromschutzeinrichtung. Diese schaltet unabhängig der Grösse eines Kurzschlussstroms schon bei einem geringen Fehlerstrom, mindestens der Grösse seines Auslösenennstroms, in der gewünschten Zeit aus. Wie Sie aus der Abbildung 1B ersehen können, ist der Fehlerschutz nach einer Fehlerstromschutzeinrichtung immer erfüllt. In der Abbildung 1C habe ich nun einen Fehler zwischen einem Polleiter und einem Neutralleiter eingezeichnet. Überlegen Sie sich, welche Gefahren bei einem solchen Fehlerfall auftreten können. Obwohl ein Kurzschlussstrom fliesst, steht das Gehäuse nicht unter Spannung und es kann für eine Person, welche das Gehäuse berührt, in erster Linie keine Gefahr entstehen. Gefährdet ist nun aber die Leitung. Wenn der Kurzschluss nicht unterbrochen wird, so wird sich der Leiter erwärmen und dann auch Schaden nehmen. Aber in welcher Zeit muss nun der Stromkreis abgeschaltet werden? Diese Abschaltzeit ist nicht wie im Personenschutz fix,

sichtlich, dass ein 1,5-mm2-Querschnitt mit zwei belasteten Leitern einen maximalen Strom von 16,5 A dauernd führen darf (gilt für die Verlegeart B2). Wenn sie nun die Abbildung 1D anschauen, so können Sie sehen, dass dieser Stromkreis entsprechend den Grundlagen des Überlastschutzes richtig dimensioniert ist. Stellen Sie sich nun vor, ein Betreiber schliesst an dieser Steckdose mehrere Scheinwerfer an, welche den Stromkreis zum Beispiel mit 50 A belasten. Also ein typischer Überlastfall einer Leitung. Was wird nun passieren? Richtig, der Leitungsschutzschalter schaltet ab, bevor die Leitung Schaden nimmt. Wenn man diese Abschaltzeit aus einem Diagramm eines Leitungsschutzschalters liest, so stellt man fest, dass die Abschaltung eines Überlaststroms von 50 A ca. 6 – 10 s dauert. Im Überlastfall ist nun also der 1,5- mm2Leiter durch den Leitungsschutzschalter geschützt. Im Diagramm in der Abbildung 1D ist in roter Farbe die Gefahrenlinie eines 1,5-mm2Querschnittes ungefähr eingetragen. Daraus ist auch klar ersichtlich, dass bei einem Strom von 50 A der Leitungsschutzschalter ausschaltet, bevor der Leiter Schaden nimmt. Das Gleiche können Sie auch für andere Grössen von Überlastströmen aus dem Diagramm herauslesen. Und

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Kleingenerator, Ersatzstromanlage Anschluss für zwei Verbraucher System TN

NIN-Know-how

Erzeuger/ Generator L N

PE

RA ≤ 50Ω

Anschlussmöglichkeit für Staberder

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was für einen Überlaststrom gilt, gilt natürlich auch für einen Kurzschlussstrom. Sehen Sie sich dazu die Abbildung 1E an. Bei dieser Steckdose übernimmt nun die Fehlerstromschutzeinrichtung den Fehlerschutz. Im Fehlerfall wird der Stromkreis mit Sicherheit durch die Fehlerstromschutzeinrichtung in den geforderten 0,4 s (Steckdosenstromkreise) unterbrochen. Der Leitungsschutzschalter übernimmt vollumfänglich den Leitungsschutz. Egal wie gross der Kurzschlussstrom sein wird, der Leitungsschutzschalter unterbricht im Kurzschlussfall (Polleiter-Neutralleiter) den Stromkreis, bevor sich der Leiter unzulässig erwärmen wird. Aus diesem Grund ist das Eintragen des Kurzschlussstromes in das Mess- und Prüfprotokoll bei nicht übersicherten Stromkreisen mit Fehlerstromschutzeinrichtung nicht mehr relevant. Übrigens in den «guten alten HV-Zeiten» durften wir Leiter nie übersichern, aus diesem Grund musste auch nie eine Berechnung des Kurzschlussschutzes durchgeführt werden. Bei Installationen, bei welchen die Leitungen übersichert werden, z. B. Motoreninstallationen, ist der Kurzschlussschutz zwingend nach den Grundsätzen von NIN 4.3.4.3.1 nachzuweisen. (pn)

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Unterschiedliche Kurzschlussstrommessungen

Mit meinem Installationstester messe ich unter anderem jeweils die Kurzschlussströme an Steckdosen und Lampen. Dabei zeigt das Messgerät manchmal unter-

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schiedliche Werte, wenn ich zwischen Pol- und Neutralleiter bzw. zwischen Pol- und Schutzleiter messe. Macht das Messegerät diese beiden Messungen nicht gleich? (F. M. per E-Mail) Um das mit Sicherheit beantworten zu können, muss man sich zuerst schlau machen, was das Messgerät wirklich macht. Einige Installationstester können so eingestellt werden, dass sie die Messung zwischen Pol- und Schutzleiter mit nur einem sehr geringen Messstrom durchführen. Das machen sie deshalb, um einen möglicherweise vorgeschalteten FI-Schutzschalter nicht auszulösen. Je kleiner aber der Messstrom, desto ungenauer das Resultat. Damit ein FI-Schutzschalter mit einem Nennauslösestrom von 30 mA nicht anspricht, begrenzt das Gerät den Prüfstrom auf unter 15 mA. Ohne diese Berücksichtigung führt das Gerät je nach Hersteller und Typ diese Messung mit einem Strom von 5 bis 20 oder sogar mehr Ampere durch. Also um den Faktor dreihundert bis einige Tausend Mal besser! Je hochohmiger das Netz ist, desto genauer wird die Messung. An dieser Stelle kann man auch gerade noch darauf hinweisen, dass einige Geräte den Netzinnenwiderstand und anderen die Netzinnenimpedanz messen. Das heisst, je näher beim Transformator die Messung durchgeführt wird, desto mehr fällt das Verhältnis XL zu R ins Gewicht, weshalb Messgeräte, welche «nur» Innenwiderstand messen, auch nur bei Trafo-entfernten (in der Pra-

xis bei Kurzschlussströmen unter 1000 Ampere) Stellen, einigermassen brauchbare Resultate ausgeben. Wenn Sie aber die Messungen zwischen Pol- und Neutralleiter bzw. dem Schutzleiter mit dem gleichen Messstrom durchführen, so ist das natürlich, dass unterschiedliche Werte angezeigt werden. Gerade im System TN-S ist der Neutralleiter isoliert geführt und der Schutzleiter über die Körper der Betriebsmittel mit dem Potenzialausgleich verbunden. Das führt dazu, dass eben die Messung über den Schutzleiter niederohmiger ausfällt als über den Neutralleiter. Anders ausgedrückt könnte man aufgrund der nun unterschiedlichen Resultate auf einen mehr weniger guten Potenzialausgleich schliessen! (dk)

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Abdeckung eines alten Wassererwärmers

Was meinen Sie zu diesem alten Wassererwärmer? Die Türe lässt sich nur mit dem Schraubenzieher öffnen, trotzdem finde ich, dass man die offenen Klemmen der Heizung und der Thermostaten rechts oben mit einer zusätzlichen Abdeckung vorsehen sollte. Was sagen die NIN zu diesem speziellen Fall? (W. S. per E-Mail) Grundsätzlich müssen gemäss NIN sämtliche spannungsführenden Teile der zufälligen Berührung entzogen werden. Dazu gibt es verschiedene Möglichkeiten. In diesem Fall wurde mittels einer Türe diesem sogenannten Basisschutz Rechnung getragen.

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NIN-Know-how

5 In NIN 4.1.2.2, Schutz durch Abdeckungen oder Umhüllungen, kann nachgelesen werden, was dazu alles eingehalten werden muss. So müssen zum Beispiel sämtliche Öffnungen der Schutzart IP2X, der Prüffingersicherheit, entsprechen. Dies ist in diesem Fall, siehe Abbildung 3, sicher gewährleistet. Da die Türe für Servicearbeiten geöffnet werden muss, darf dies nur durch den Einsatz eines Schlüssels oder eines Werkzeugs geschehen (NIN 4.1.2.2.5). Auch dieser Aufforderung ist also Rechnung getragen. Da nach dem Öffnen der Türe ein direkter Zugang zu spannungsführenden Teilen entsteht, muss am Schloss ein Warnzeichen angebracht werden (Dreieck mit Pfeil, siehe NIN 4.1.2.1). Wenn diese Punkte eingehalten sind, so entspricht dieser alte Wassererwärmer den Grundlagen der NIN. Eine weitere Abdeckung im Innern des Schrankes anzubringen, ist natürlich nicht verboten. (pn)

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Schutzmassnahmen für Generator in Waldhütte

Unser Vereinspräsident hat mir ganz stolz seinen neuen Erwerb für unsere Vereinshütte zum Anschliessen übergeben. Nämlich hat er bei einer Aktion in einem Fachmarkt einen Benzin-Generator gekauft. Nun habe ich die Instruktionsanweisungen gelesen. Darin steht, man sollte das Gerät erden, um sich keinem elektrischen Schlag auszusetzen. Mich erstaunt die Formulierung «sollte». Denn als ich beim nun angeschlossenen Baustromverteiler den FI messen wollte, funktionierte dieser überhaupt nicht. (W. S. per E-Mail) Sicher sind Sie mit diesem Problem nicht alleine, weshalb ich hier versuche, Lösungen aufzuzeigen. Grundsätzlich gibt es verschiedene Möglichkeiten, den Personenschutz sicherzustellen. In unseren Hausinstallationen wenden wir am häufigsten «Schutz durch automatische Abschal-

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tung» an. Dabei werden immer Teile der Anlage geerdet, und seien es «nur» die Körper der Betriebsmittel, wie im System IT. Am allermeisten aber wird das System TN angewandt. Dabei wird der aktive Teil mindestens einmal, möglichst beim Erzeuger, direkt geerdet und die Körper wieder mit diesem «neutralen» Teil über Schutzleiter verbunden. In besonders heiklen Fällen, z. B. in enger, elektrisch gut leitender Umgebung schützt man sich noch besser, wenn man die Schutztrennung anwendet. Dabei ist es aber sinnvoll, nur einen einzigen Verbraucher pro Trafo anzuschliessen. Andernfalls müssten die leitenden Gehäuse mit einem erdfreien Potenzialausgleich verbunden werden. In Abbildung 4 sehen Sie, wie die Anschlüsse erfolgen könnten. Bei der Schutztrennung gilt es besonders zu beachten, dass die gesamte angeschlossene, zulässige Leitungslänge (Quotient aus 100 000 und Nennspannung) nicht überschritten wird. Die internationalen Normen lassen übrigens die Verwendung von mehreren Betriebsmitteln am selben Trenntrafo nur dann zu, wenn die Anlage von einer instruierten Person überwacht wird. Damit Sie nun die FI-Schutzschalter auch prüfen können, müssen Sie erden. Somit entfällt die Schutztrennung als Schutzmassnahme. Verwenden Sie dazu einen klassischen Staberder (zugespitzter Stab) oder ein Metallrohr, verzinkt oder noch besser aus Edelstahl, und verbinden diesen mit der am Generator dafür vorgesehenen Klemme (siehe ebenfalls Abbildung 4). (dk)

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Verkleidungen von Schaltgerätekombinationen

Eine Aufputz-Schaltgerätekombination (Alu-Rahmen gegen hinten offen), siehe Abbildung 5, ist auf einem Holztäfer montiert. Gemäss der «alten» NIN musste unterhalb, links und rechts sowie oberhalb und nach vorne eine wärmedämmende, nicht brennbare Isolierplatte montiert werden. Ich habe in der NIN 2005 danach gesucht und nichts gefunden. Gibt es diesen Artikel nicht mehr? Genügt es, wenn die nicht brennbare und wärmeisolierende Verkleidung wie auf der Abbildung 5 angebracht ist? (W. S. per E-Mail) Sie finden in der aktuellen NIN diesen Artikel mit den Verkleidungen, welche über den Rand einer Schaltgerätekombination gehen, nicht mehr.

Noch in der NIN 2000 wurde in NIN 5.3.9.3.1 gefordert, dass bei Schaltgerätekombinationen mit aufgebauten Geräten, welche grösser als 0,5 mm2 sind, oberhalb 40 cm und seitlich, unterhalb und nach vorne 20 cm mit einer nicht brennbaren und wärmeisolierenden Platte verkleidet werden müssen. Beim genauen Lesen dieses Artikels stellt der aufmerksame Leser fest, dass es sich hier um die sogenannten «Schaltgerätekombinationen mit aufgebauten Geräten» nur um die alten Schwenktableaus handeln kann. Bei Alu-Verteilern, wie wir es aus der Abbildung 5 erkennen können, werden die Geräte nicht aufgebaut, sondern eingebaut. Hier galt bereits früher, dass die Öffnungen gegen brennbare Gebäudeteile und Stoffe durch eine nicht brennbare und wärmeisolierende Verkleidung getrennt sein müssen. Diesen Artikel finden Sie übrigens genau gleich in der NIN 2005 in NIN 5.3.9.9.1. Somit gilt also in diesem Fall, ein gegen brennbare Gebäudeteile offener Alu-Verteiler ist hinten gegen das Holztäfer mit einer nicht brennbaren und wärmeisolierenden Verkleidung von mindestens El 30 zu verkleiden. (pn)

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Dokumentation von Messwerten

Als Elektroplaner haben wir nach Abschluss der Installationsarbeiten vom Installateur die technischen Unterlagen inkl. der entsprechenden Mess- und Prüfprotokolle verlangt. Die Installationserweiterung beinhaltete drei Dreifach-Steckdosen in je einen separaten Raum jedoch hinter der gleichen Gruppensicherung. Im Mess- und Prüfprotokoll ist jedoch nur eine Steckdose enthalten, und zwar die mit der längsten Leitung. Wir haben den Installateur gebeten, die anderen Steckdosen ebenfalls in das Protokoll einzutragen und gemäss NIN auch mind. zwei Schleifenimpedanzmessungen. Dieser Installateur meint jedoch, die erwähnten Angaben genügen vollauf. (F. W. per E-Mail) Mit Papieren und Prokollen schaffen wir noch keine Sicherheit. Die Protokolle sollten übersichtlich sein und es den involvierten Fachleuten (Installateur, Kontrollorgan, Netzbetreiberin, ESTI) ermöglichen, mit den Angaben das Einhalten der Normen nachzuvollziehen. Dazu bedarf es auch einiger Fachkompetenz. Beispiel: Um das einwandfreie Funktionieren der automatischen Abschaltung nach-

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zuweisen, bedarf es der Angaben über die Art des Schutzorganes (LS, Schmelzsicherung, aber auch FI!) und des kleinstmöglichen, am Stromkreis je auftretenden Fehlerstromes. Diesen Strom (im System TN auch als «IK min.» bezeichnete Strom) misst man deshalb am Ende jedes Stromkreises oder eben sinngemäss am Ende der längsten an diesen Stromkreis angeschlossenen Leitung. Der protokollierte Kurzschlussstrom am Anfang der Leitung hilft einerseits zur Plausibilitätsprüfung, aber eben auch zur Beurteilung des Backup-Schutzes des vorgeschalteten Schutzorgans, oder der ganzen Schaltgerätekombination. In dem von Ihnen beschriebenen Fall handelt es sich um die Installation von drei Steckdosen. Es scheint mir hier durchaus noch übersichtlich und verhältnismässig, die Werte aller Steckdosen zu protokollieren. Wie sieht aber eine Protokollierung für ein Geschäftshaus aus, in welchem nebst diversen Haustechnikanlagen und Beleuchtungen möglicherweise hunderte von Bodendosen mit jeweils einigen eingebauten Steckdosen vorhanden sind. Wie sieht hier der Detaillierungsgrad aus, welche Angaben müssen im Protokoll ersichtlich sein? Ist es der kleinste Wert in der Bodendose, oder sind es alle Werte der eingebauten Steckdosen oder der Wert der am Ende des jeweiligen Stromkreises angebrachten Dose? Es bestehen Vorlagen für Mess- und Prüfprotokolle, welche zur Anwendung von den verschiedenen Fachverbänden (sev electrosuisse, vsek, vsei, vse) empfohlen werden. Als Rechtsgrundlage dienen aber die Verordnungen NIV Art. 37 sowie die Verordnung UVEK, Art. 10. Allzu aufgeblasene, seitenlange Protokolle dienen nicht unbedingt der ■ Übersichtlichkeit. (dk )

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