Neue Werkstattverteilung: Selektivität und RCD-Konzept
Ein Elektrobetrieb richtet eine neue Werkstatt mit 6 Arbeitsplätzen ein. Geplant sind: eine Unterverteilung (UV) mit 63-A-Hauptschalter, 3 Drehstromkreise für Maschinen (je 16 A, C-Charakteristik), 4 Steckdosenstromkreise (16 A, B) und ein Ladeplatz für ein Werkstattfahrzeug. Das vorhandene Zählerkastenfeld hat nur 1 freies TE-Feld. Der Netzinnenwiderstand wurde an der UV mit 0,42 Ohm gemessen, der Kurzschlussstrom an der entferntesten Steckdose mit 180 A. Der Betreiber wünscht, dass ein Fehler in einem Stromkreis nicht die gesamte Werkstatt abschaltet. Ein Mitarbeiter schlägt vor, alle Stromkreise über einen einzigen 40-A-RCD (30 mA) zu führen, um Platz zu sparen.
1. Beurteilen Sie den Vorschlag des Mitarbeiters (ein gemeinsamer RCD für alle Stromkreise) hinsichtlich Selektivität, Verfügbarkeit und Normenkonformität. Welche Aufteilung empfehlen Sie?
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Der Vorschlag ist technisch zulässig, aber betrieblich und normativ problematisch.
Selektivität/Verfügbarkeit: Ein Fehlerstrom in einem Stromkreis löst den gemeinsamen RCD aus und schaltet alle 8 Stromkreise ab – inklusive laufender Maschinen. Das widerspricht dem Betreiberwunsch und kann bei Maschinen mit laufenden Prozessen (z. B. Kühlung, Datenverlust) erhebliche Folgeschäden verursachen.
Normenkonformität: Nach ÖVE/ÖNORM E 8001-1 bzw. den einschlägigen Errichtungsbestimmungen sind Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen so zu wählen, dass unerwünschte Abschaltungen vermieden werden. Für Steckdosenstromkreise ist ein RCD mit 30 mA erforderlich; mehrere Stromkreise dürfen nur dann an einem RCD liegen, wenn keine unzulässige Häufung von Abschaltungen zu erwarten ist. Bei Maschinenstromkreisen ist zu prüfen, ob ein RCD überhaupt erforderlich ist oder ob Schutz durch Schutzkleinspannung, Schutztrennung oder doppelte Isolierung vorliegt.
Empfehlung:
- 4 Steckdosenstromkreise auf 2 RCDs (je 2 Stromkreise, 40 A/30 mA) aufteilen.
- Maschinenstromkreise: RCD nur, wenn normativ gefordert; sonst FI-Schutz über separate 4-polige 25-A/30-mA-Einheit.
- Ladeplatz: eigener RCD Typ B (oder Typ A + DC-Fehlerstromüberwachung), da Ladegeräte glatte Gleichfehlerströme erzeugen können.
- Platzproblem: durch Kompakt-RCDs (2 TE) und Reiheneinbaugeräte lösen; ggf. Zählerkasten erweitern.
So bleibt ein Fehler auf einen Teil der Werkstatt begrenzt, und die Anlage erfüllt die Anforderungen an Verfügbarkeit und Normkonformität.
2. Prüfen Sie anhand der Messwerte (Netzinnenwiderstand 0,42 Ohm an der UV, Kurzschlussstrom 180 A an der entferntesten Steckdose), ob die 16-A-B-Sicherungen im Fehlerfall innerhalb der zulässigen Zeit abschalten. Welche Maßnahmen leiten Sie ab?
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Berechnung: Der Kurzschlussstrom an der entferntesten Steckdose beträgt 180 A. Das Verhältnis zum Nennstrom der B-Sicherung (16 A) ist 180/16 = 11,25. Bei B-Charakteristik liegt die magnetische Auslösung typischerweise beim 3- bis 5-fachen Nennstrom (48–80 A). 180 A liegt deutlich darüber, die Sicherung würde also magnetisch auslösen.
Aber: Die Abschaltzeit ist nicht allein durch das Überschreiten der Auslöseschwelle garantiert. Nach ÖVE/ÖNORM E 8001-1 muss bei Fehlerstrom der Schutz durch automatische Abschaltung innerhalb von 0,4 s (bei 230/400 V, Endstromkreise ≤ 32 A) erfolgen. Dazu ist der Nachweis über die Schleifenimpedanz zu führen: Zs ≤ U0 / Ia, wobei Ia der Strom ist, der innerhalb der geforderten Zeit zum Abschalten führt (bei B-16-A-Sicherung typischerweise 5 × 16 = 80 A).
Zs = 230 V / 180 A = 1,28 Ohm. Das ist größer als der zulässige Wert von 230/80 = 2,875 Ohm – also formal eingehalten. Allerdings ist der Messwert 180 A nahe an der Auslösegrenze, und bei Erwärmung, Alterung oder Spannungsschwankungen kann die Abschaltung verzögert erfolgen.
Maßnahmen:
- Schleifenimpedanz an allen Stromkreisen messen und dokumentieren.
- Bei knappen Werten: Querschnitt erhöhen, Leitungslänge reduzieren oder RCD als zusätzlichen Schutz einsetzen.
- RCD 30 mA gewährleistet Abschaltung auch bei höheren Impedanzen.
- Messprotokoll mit Datum, Messgerät und Werten für die Dokumentation anlegen.