Kabelquerschnitt und Leitungsschutzschalter

Der Kabelquerschnitt wird üblicherweise in Quadratmillimetern angegeben und beschreibt die Fläche des Leiterquerschnitts. Eine größere Querschnittsfläche bedeutet einen geringeren elektrischen Widerstand. Dieser Widerstand beeinflusst maßgeblich, wie viel Strom ein Kabel ohne unzulässige Erwärmung leiten kann. Die richtige Dimensionierung ist entscheidend für die Sicherheit, Effizienz und Langlebigkeit elektrischer Installationen.

Die Wahl des richtigen Kabelquerschnitts schützt vor drei Problemen. Ein zu kleiner Querschnitt kann bei hoher Strombelastung überhitzen und zu einem Brand führen. Ein zu geringer Querschnitt verursacht einen erhöhten Spannungsabfall über die Leitungslänge, was die Funktionsfähigkeit angeschlossener Geräte beeinträchtigen kann. Und ständige Überlastung verkürzt die Lebensdauer des Kabels. Deshalb ist die Dimensionierung keine Nebensache, sondern ein zentraler Teil jeder Elektroinstallation.

Was der Kabelquerschnitt bedeutet

Der Kabelquerschnitt beschreibt die Fläche des Leiterquerschnitts in Quadratmillimetern. Eine größere Querschnittsfläche bedeutet einen geringeren elektrischen Widerstand. Dieser Widerstand beeinflusst maßgeblich, wie viel Strom ein Kabel ohne unzulässige Erwärmung leiten kann. Gängige Querschnitte in der Hausinstallation sind 1,5 mm² für Beleuchtung, 2,5 mm² für Steckdosen sowie 4 mm², 6 mm² und 10 mm² für Herde und Durchlauferhitzer.

Die Strombelastbarkeit ist der primäre Faktor bei der Wahl des Querschnitts. Jedes Kabel hat eine definierte maximale Strombelastbarkeit, die vom Hersteller angegeben wird. Diese Angabe hängt vom Material des Leiters ab, wobei Kupfer üblicher und besser leitend als Aluminium ist, von der Isolierung und von der Verlegeart. Die genauen Werte entnimmt man den Strombelastbarkeitstabellen der DIN VDE 0298-4, die nach Verlegeart und Umgebungsbedingungen unterscheiden.

Die Faktoren, die den richtigen Querschnitt beeinflussen

Mehrere Faktoren müssen bei der Ermittlung des korrekten Kabelquerschnitts berücksichtigt werden. Eine reine Betrachtung der Stromstärke ist oft unzureichend. Die wichtigsten Einflussgrößen sind die Strombelastbarkeit, die Verlegeart, die Umgebungstemperatur, die Anzahl der Adern im Kabel und die Leitungslänge mit dem zulässigen Spannungsabfall.

Die Verlegeart hat einen erheblichen Einfluss auf die Wärmeableitung. Kabel, die in Wänden, Rohren oder an warmen Orten verlegt sind, können weniger Strom leiten als frei liegende Kabel, da die Wärme nicht so gut abgeführt werden kann. Umgebungstemperaturen über 30 Grad Celsius reduzieren die zulässige Strombelastbarkeit zusätzlich.

Bei mehradrigen Kabeln, die mehrere stromführende Leiter zusammenführen, erwärmen sich diese gegenseitig. Dies führt dazu, dass die zulässige Strombelastbarkeit pro Leiter geringer ist als bei einem einzelnen Leiter. Je länger eine Leitung ist, desto höher ist der Spannungsabfall über sie. Für viele Anwendungen gibt es zulässige Grenzwerte für den Spannungsabfall, zum Beispiel 3 Prozent für Lichtstromkreise und 5 Prozent für Steckdosenstromkreise in Hausinstallationen gemäß DIN VDE 0100-520. Bei längeren Leitungen kann ein größerer Querschnitt erforderlich sein, um diesen Spannungsabfall zu kompensieren, selbst wenn die Strombelastbarkeit theoretisch ausreichen würde.

1 Blauer Leiter (Neutralleiter) Blauer Leiter (Neutralleiter) 2 Brauner Leiter (Außenleiter) Brauner Leiter (Außenleiter) 3 Grün-gelber Leiter (Schutzleiter) Grün-gelber Leiter (Schutzleiter)

Abisolierte Leiter

Die Farben der Leiter einer Leitung auf einen Blick prüfen, bevor man anschließt: blau (Neutralleiter), braun (Außenleiter), grün-gelb (Schutzleiter).

1. 1 Blauer Leiter (Neutralleiter)
2. 2 Brauner Leiter (Außenleiter)
3. 3 Grün-gelber Leiter (Schutzleiter)

Die Norm DIN VDE 0298-4

Die Norm DIN VDE 0298-4:2023-06 trägt den offiziellen Titel „Verwendung von Kabeln und isolierten Leitungen für Starkstromanlagen – Teil 4: Empfohlene Werte für die Strombelastbarkeit von Kabeln und Leitungen für feste Verlegung in und an Gebäuden und von flexiblen Leitungen“. Es handelt sich um eine nationale Norm, die im Juni 2023 aktualisiert wurde.

Die Norm gilt für die Strombelastbarkeit von isolierten Starkstromleitungen zur Verlegung in und an Gebäuden. Zweck der Norm ist es, eine zufriedenstellende Lebensdauer der Leiter und Isolierung im Hinblick auf die thermische Auswirkung zu erreichen, die durch den über eine längere Zeit in normalem Betrieb fließenden Strom hervorgerufen wird. In der Norm werden Regeln für die Wahl des Leiternennquerschnitts hinsichtlich der Belastung im ungestörten Betrieb und im Kurzschlussfall gegeben.

Die Strombelastbarkeit für Leitungen im Erdreich, die durch die DIN VDE 0298-4 beschrieben sind, gilt nur für Leitungen in und an Gebäuden. Für andere Installationen im Erdboden muss die Strombelastbarkeit aus der DIN VDE 0276-603 abgeleitet werden. Die genauen Werte entnimmt man den Strombelastbarkeitstabellen der Norm.

Die Abstimmung auf den Leitungsschutzschalter

Der Leitungsschutzschalter muss immer zur Installation passen, nicht nur zum angeschlossenen Gerät. Entscheidend sind Nennstrom, Auslösecharakteristik und die Abstimmung auf Leitungsquerschnitt und Verlegeart. Ein LS-Schalter mit zu hohem Nennstrom schützt die Leitung nicht ausreichend, ein LS mit zu niedrigem Nennstrom löst bei normalem Betrieb aus.

Die Norm DIN VDE 0100-430 enthält die Anforderungen zum Schutz von aktiven Leitern und damit von Kabeln und Leitungen bezüglich der Auswirkungen bei Überströmen. Sie beschreibt, wie aktive Leiter in Fällen von Überlast und Kurzschluss durch eine oder mehrere Einrichtungen für die automatische Abschaltung der Stromversorgung zu schützen sind. Die Koordination des Schutzes bei Überlast und bei Kurzschluss wird ebenfalls behandelt.

1 Schalthebel Schalthebel

Leitungsschutzschalter

Der Nennstrom des Leitungsschutzschalters muss zum Querschnitt der Leitung passen: C16 für 1,5 mm² oder 2,5 mm² je nach Verlegeart.

Die Installation von Starkstromleitungen

Isolierte Starkstromleitungen dürfen nur von Fachkräften oder unterwiesenen Personen installiert und an Betriebsmittel angeschlossen werden. Alle Leitungen sind nach den auftretenden Spannungen und Strömen auszuwählen. Die Auswahl erfolgt zu den Betriebsbedingungen wie Spannung, Strom, Schutzvorkehrungen, Häufung von Leitungen, Art der Verlegung und Zugänglichkeit.

Die Norm liefert für Hersteller von Betriebsmitteln, Installateure und Endkunden einen Leitfaden mit den Eigenschaften von Niederspannungsleitungen und deren Grenzen. Diese werden als wichtige Eigenschaften im Hinblick auf den Schutz von Leben, Gebäuden und Gütern erachtet. Die Norm bietet auch eine angemessene Sicherheit für die Lebenserwartung der Leitung in ihrer Anwendung.

1 Beschädigte Isolierung Beschädigte Isolierung

Beschädigte Leitung

Eine beschädigte Isolierung kann einen Fehlerstrom verursachen: Die Leitung gehört geprüft, nicht weiter belastet.

Die Strombelastbarkeit im ungestörten Betrieb

Ein Leiterquerschnitt ist der vorgegebenen Belastung entsprechend auszuwählen. Die zulässige Betriebstemperatur darf zu keiner Zeit überschritten werden. Für den Aufbau von Kabeln und Leitungen sind festgelegte Größen zu beachten, und die Verluste durch die Leitung müssen eingegrenzt werden. Die Belastbarkeit der Kabel und Leitungen ist abhängig von der Betriebsart, den Verlegebedingungen und den Umgebungsbedingungen.

Die Strombelastbarkeit eines Kabels im ungestörten Betrieb hängt also von mehreren Faktoren ab. Die genauen Werte entnimmt man den Strombelastbarkeitstabellen der Norm. Wer diese Werte ignoriert und ein Kabel über seine Belastbarkeit hinaus beansprucht, riskiert Überhitzung und Brandgefahr.

Die Bedeutung der Verlegeart

Die Verlegeart hat einen erheblichen Einfluss auf die Wärmeableitung und damit auf die zulässige Strombelastbarkeit eines Kabels. Kabel, die in Wänden, Rohren oder an warmen Orten verlegt sind, können weniger Strom leiten als frei liegende Kabel, da die Wärme nicht so gut abgeführt werden kann. Umgebungstemperaturen über 30 Grad Celsius reduzieren die zulässige Strombelastbarkeit zusätzlich.

Bei der Planung einer Installation muss deshalb nicht nur die Stromstärke betrachtet werden, sondern auch die Art der Verlegung. Ein Kabel, das in einem Kabelkanal oder in einer Wand verlegt ist, hat eine geringere Strombelastbarkeit als ein Kabel, das frei in der Luft verlegt ist. Die Tabellen der DIN VDE 0298-4 berücksichtigen diese Unterschiede.

Die Anzahl der Adern im Kabel

Bei mehradrigen Kabeln, die mehrere stromführende Leiter zusammenführen, erwärmen sich diese gegenseitig. Dies führt dazu, dass die zulässige Strombelastbarkeit pro Leiter geringer ist als bei einem einzelnen Leiter. Ein dreiadriges Kabel, das Außenleiter, Neutralleiter und Schutzleiter führt, hat eine geringere Strombelastbarkeit pro Leiter als ein einzelner Leiter in freier Verlegung.

Diese gegenseitige Erwärmung ist ein Grund, warum die Strombelastbarkeitstabellen zwischen verschiedenen Verlegearten und Adernzahlen unterscheiden. Wer diese Unterschiede ignoriert und ein mehradriges Kabel wie einen einzelnen Leiter belastet, riskiert Überhitzung.

Die Leitungslänge und der Spannungsabfall

Je länger eine Leitung ist, desto höher ist der Spannungsabfall über sie. Für viele Anwendungen gibt es zulässige Grenzwerte für den Spannungsabfall, zum Beispiel 3 Prozent für Lichtstromkreise und 5 Prozent für Steckdosenstromkreise in Hausinstallationen gemäß DIN VDE 0100-520. Bei längeren Leitungen kann ein größerer Querschnitt erforderlich sein, um diesen Spannungsabfall zu kompensieren, selbst wenn die Strombelastbarkeit theoretisch ausreichen würde.

Der Spannungsabfall ist besonders bei langen Zuleitungen zu beachten, etwa bei einer Zuleitung vom Verteiler zu einer entfernten Steckdose oder zu einem Gerät im Garten. Ein zu geringer Querschnitt verursacht einen erhöhten Spannungsabfall, was die Funktionsfähigkeit angeschlossener Geräte beeinträchtigen kann.

Die Auswahl der Leitungen

Isolierte Starkstromleitungen dürfen nur von Fachkräften oder unterwiesenen Personen installiert und an Betriebsmittel angeschlossen werden. Alle Leitungen sind nach den auftretenden Spannungen und Strömen auszuwählen. Die Auswahl erfolgt zu den Betriebsbedingungen wie Spannung, Strom, Schutzvorkehrungen, Häufung von Leitungen, Art der Verlegung und Zugänglichkeit.

Die Norm DIN VDE 0298-4 liefert für Hersteller von Betriebsmitteln, Installateure und Endkunden einen Leitfaden mit den Eigenschaften von Niederspannungsleitungen und deren Grenzen. Diese werden als wichtige Eigenschaften im Hinblick auf den Schutz von Leben, Gebäuden und Gütern erachtet. Die Norm bietet auch eine angemessene Sicherheit für die Lebenserwartung der Leitung in ihrer Anwendung.

Die Strombelastbarkeit im Kurzschlussfall

Neben der Belastung im ungestörten Betrieb werden in der DIN VDE 0298-4 auch Regeln für die Wahl des Leiternennquerschnitts hinsichtlich der Belastung im Kurzschlussfall gegeben. Im Kurzschlussfall fließt ein sehr hoher Strom, der die Leitung innerhalb kurzer Zeit erwärmt. Der Querschnitt muss so gewählt werden, dass die Leitung den Kurzschlussstrom übersteht, bis der Leitungsschutzschalter abschaltet.

Die Koordination des Schutzes bei Überlast und bei Kurzschluss wird in der DIN VDE 0100-430 behandelt. Diese Norm enthält die Anforderungen zum Schutz von aktiven Leitern und damit von Kabeln und Leitungen bezüglich der Auswirkungen bei Überströmen und beschreibt, wie aktive Leiter in Fällen von Überlast und Kurzschluss durch eine oder mehrere Einrichtungen für die automatische Abschaltung der Stromversorgung zu schützen sind.

Die Prüfung der Installation

Nach der Installation einer Leitung gehört die Anlage geprüft. Die Prüfung umfasst die Kontrolle der Leiterverbindungen, die Messung der Isolationswiderstände und die Prüfung der Schutzmaßnahmen. Eine beschädigte Isolierung oder ein loser Kontakt kann zu Überhitzung führen und muss vor der Inbetriebnahme behoben werden.

Die Prüfung gehört in die Hände einer Elektrofachkraft, die über die passenden Messgeräte verfügt. Arbeiten an der Elektroinstallation sind nur zertifizierten Elektrofachbetrieben erlaubt. Eine nicht fachgerechte Installation kann zu Überhitzung, Kurzschluss oder Stromschlag führen.

Ein Beispiel: der Steckdosenstromkreis

Ein typisches Beispiel ist ein Steckdosenstromkreis in der Hausinstallation. Für Steckdosen wird üblicherweise ein Querschnitt von 2,5 mm² verwendet. Der Leitungsschutzschalter wird auf diesen Querschnitt und die Verlegeart abgestimmt, in der Regel mit einem Nennstrom von 16 Ampere. Der Stromkreis versorgt mehrere Steckdosen, die zusammen nicht mehr Strom ziehen dürfen, als der Leitungsschutzschalter zulässt.

Wenn an diesem Stromkreis zu viele Geräte gleichzeitig betrieben werden, löst der Leitungsschutzschalter aus. Das ist kein Defekt, sondern die vorgesehene Schutzfunktion. Der Leitungsschutzschalter verhindert, dass die Leitung überhitzt und ein Brand entsteht. Die richtige Dimensionierung von Querschnitt und Schutzschalter ist die Grundlage dieser Sicherheit.

Ein Beispiel: die Beleuchtung

Für Beleuchtungsstromkreise wird üblicherweise ein Querschnitt von 1,5 mm² verwendet. Der Leitungsschutzschalter wird auf diesen Querschnitt abgestimmt, in der Regel mit einem Nennstrom von 10 oder 16 Ampere, je nach Verlegeart. Ein Beleuchtungsstromkreis versorgt mehrere Leuchten, deren Gesamtlast in der Regel gering ist.

Auch hier gilt: Der Leitungsschutzschalter muss zum Querschnitt und zur Verlegeart passen. Ein zu hoher Nennstrom würde die Leitung nicht ausreichend schützen. Die Tabellen der DIN VDE 0298-4 und die Regeln der DIN VDE 0100-430 geben die Grundlage für die Dimensionierung.

Die Bedeutung der Umgebungstemperatur

Die Umgebungstemperatur hat einen erheblichen Einfluss auf die zulässige Strombelastbarkeit eines Kabels. Umgebungstemperaturen über 30 Grad Celsius reduzieren die zulässige Strombelastbarkeit zusätzlich. Ein Kabel, das in einem warmen Raum oder in der Nähe einer Wärmequelle verlegt ist, kann weniger Strom leiten als ein Kabel in einer kühlen Umgebung.

Bei der Planung einer Installation muss die Umgebungstemperatur berücksichtigt werden. Die Tabellen der DIN VDE 0298-4 enthalten Korrekturfaktoren für erhöhte Umgebungstemperaturen. Wer diese Faktoren ignoriert, riskiert Überhitzung und Brandgefahr.

Die Häufung von Leitungen

Auch die Häufung von Leitungen beeinflusst die zulässige Strombelastbarkeit. Wenn mehrere Leitungen nebeneinander verlegt sind, erwärmen sie sich gegenseitig. Die zulässige Strombelastbarkeit pro Leiter ist dann geringer als bei einer einzelnen Leitung. Die Tabellen der DIN VDE 0298-4 berücksichtigen diese Häufung.

Bei der Planung einer Installation mit vielen Leitungen, etwa in einem Kabelkanal oder in einer Verteilung, muss die Häufung berücksichtigt werden. Wer viele Leitungen eng nebeneinander verlegt und sie wie einzelne Leitungen belastet, riskiert Überhitzung.

Die Zugänglichkeit der Leitungen

Die Zugänglichkeit der Leitungen spielt ebenfalls eine Rolle bei der Auswahl des Querschnitts. Leitungen, die schwer zugänglich sind, sollten großzügiger dimensioniert werden, weil eine spätere Erneuerung aufwendig ist. Die Norm DIN VDE 0298-4 nennt die Zugänglichkeit als eine der Betriebsbedingungen, nach denen die Auswahl erfolgt.

In der Praxis bedeutet das: Eine Leitung, die in einer Wand oder unter dem Estrich verlegt ist, sollte so dimensioniert werden, dass sie auch für zukünftige Anforderungen ausreicht. Eine Leitung, die leicht zugänglich ist, kann bei Bedarf einfacher erneuert werden.

Die Dokumentation der Installation

Eine gute Installation wird dokumentiert. Die Dokumentation umfasst die verwendeten Querschnitte, die Leitungsschutzschalter und die Verlegearten. Diese Informationen sind wichtig für spätere Änderungen und für die Prüfung der Anlage. Wer die Dokumentation pflegt, erleichtert die Wartung und die Fehlersuche.

Die Norm DIN VDE 0298-4 liefert die Grundlage für die Auswahl der Leitungen. Die genauen Werte entnimmt man den Strombelastbarkeitstabellen der Norm. Eine sorgfältige Planung und Dokumentation ist die Grundlage jeder sicheren Elektroinstallation.

Die Vorteile der richtigen Dimensionierung

Die richtige Dimensionierung des Kabelquerschnitts bietet mehrere Vorteile. Sie schützt vor Überlastung, weil ein zu kleiner Querschnitt bei hoher Strombelastung überhitzen und zu einem Brand führen kann. Sie verhindert einen erhöhten Spannungsabfall, der die Funktionsfähigkeit angeschlossener Geräte beeinträchtigen kann. Und sie verlängert die Lebensdauer des Kabels, weil ständige Überlastung den Verschleiß beschleunigt.

Die richtige Dimensionierung ist auch wirtschaftlich sinnvoll. Ein zu großer Querschnitt verursacht unnötige Kosten, ein zu kleiner Querschnitt führt zu Schäden und Reparaturen. Die Wahl des richtigen Kabelquerschnitts ist deshalb entscheidend für die Sicherheit, Effizienz und Langlebigkeit elektrischer Installationen. Die Strombelastbarkeit ist der primäre Faktor, aber Verlegeart, Umgebungstemperatur, Adernzahl und Leitungslänge gehören ebenso in die Berechnung.

Die Zusammenarbeit von Querschnitt und Schutzschalter

Der Kabelquerschnitt und der Leitungsschutzschalter arbeiten zusammen. Der Leitungsschutzschalter schützt die Leitung vor Überlast und Kurzschluss, und der Querschnitt bestimmt, wie viel Strom die Leitung ohne unzulässige Erwärmung leiten kann. Beide müssen aufeinander abgestimmt sein.

Ein Leitungsschutzschalter mit zu hohem Nennstrom schützt die Leitung nicht ausreichend. Ein Leitungsschutzschalter mit zu niedrigem Nennstrom löst bei normalem Betrieb aus. Die Norm DIN VDE 0100-430 beschreibt, wie aktive Leiter in Fällen von Überlast und Kurzschluss durch eine oder mehrere Einrichtungen für die automatische Abschaltung der Stromversorgung zu schützen sind. Die Koordination des Schutzes bei Überlast und bei Kurzschluss wird ebenfalls behandelt, damit die Leitung im Fehlerfall zuverlässig abgeschaltet wird, bevor sie Schaden nimmt.

Häufige Fehler bei der Dimensionierung

Ein häufiger Fehler ist, den Kabelquerschnitt nur nach der Stromstärke zu wählen und die Verlegeart zu ignorieren. Ein Kabel, das in einer Wand oder in einem Rohr verlegt ist, kann weniger Strom leiten als ein frei liegendes Kabel. Ein zweiter Fehler ist, den Spannungsabfall bei langen Leitungen zu vernachlässigen. Ein dritter Fehler ist, den Leitungsschutzschalter nach dem größten angeschlossenen Gerät zu wählen, statt nach dem Leitungsquerschnitt.

Der Schutzschalter muss immer zur Installation passen, nicht nur zum angeschlossenen Gerät. Wer nur auf den Verbraucher schaut, statt auf die Leitung, dimensioniert schnell falsch. Die richtige Dimensionierung schützt vor Überlastung, Spannungsabfall und Verschleiß und ist die Grundlage jeder sicheren Elektroinstallation.

Ein weiterer häufiger Fehler ist, die Normen zu ignorieren und den Querschnitt nach Gefühl zu wählen. Die DIN VDE 0298-4 liefert die empfohlenen Werte für die Strombelastbarkeit, und die DIN VDE 0100-430 regelt den Schutz bei Überstrom. Wer diese Normen nicht beachtet, riskiert Überhitzung, Brandgefahr und Schäden an Geräten. Die Dimensionierung gehört in die Planung der Anlage, nicht in den Einkaufskorb. Bei Unsicherheit ist ein Elektrofachbetrieb zu konsultieren, der die Werte anhand der Tabellen und der tatsächlichen Gegebenheiten vor Ort berechnet.