Leistungsschalter: Arten, Bemessungswerte und Schutzfunktionen

Was ist ein Leistungsschalter?#

Ein Leistungsschalter ist ein automatisch betätigter elektrischer Schalter, der Stromkreise vor Schäden durch Überstrom schützt. Im normalen Betrieb lässt er Strom fließen. Erkennt er beispielsweise eine Überlast oder einen Kurzschluss, öffnet er den Stromkreis. Anders als eine Schmelzsicherung, die nach dem Auslösen ersetzt werden muss, lässt sich ein geeigneter Schalter nach Beseitigung der Ursache zurücksetzen und weiterverwenden.

 

Leistungsschalter werden in Verteilungen und Schaltanlagen eingesetzt, vom kleinen Abgangsschutz bis zur großen Industrieanlage. Der Überstromschutz begrenzt Brand- und Geräteschadensrisiken; ein gewöhnlicher Überstromschutzschalter allein bietet jedoch nicht sämtliche erforderlichen Schutzmaßnahmen gegen elektrischen Schlag.

 

Wie arbeiten Leistungsschalter?#

Die Funktion lässt sich anhand des Grundaufbaus und der verschiedenen Auslösefälle erklären.

 

1. Grundprinzip

Der Schalter öffnet seine elektrischen Kontakte, sobald die Auslöseeinrichtung einen festgelegten Fehlerzustand erkennt. Thermisch-magnetische Ausführungen verwenden ein Bimetall und einen Elektromagneten; andere Ausführungen arbeiten mit elektronischer Erfassung und elektronischen Auslösern. Im normalen Betrieb bleiben die Kontakte geschlossen.

 

2. Auslösung

– Überlast: Ein dauerhaft zu hoher Strom kann Leiter überhitzen. Bei einem thermisch-magnetischen Schalter löst das erwärmte Bimetall nach einer durch die Zeit-Strom-Kennlinie bestimmten Verzögerung aus.

– Kurzschluss: Ein hoher Fehlerstrom kann einen magnetischen oder elektronischen Auslöser schnell ansprechen lassen. Die tatsächliche Abschaltzeit hängt von der Schalterkennlinie und dem Fehlerstrom ab.

– Erdschluss: Strom kann den vorgesehenen Stromkreis über einen unerwünschten Weg zur Erde verlassen. Ein GFCI erkennt eine Differenz zwischen hin- und zurückfließendem Strom und bietet einen spezifizierten Personenschutz. Diese Funktion ist vom gewöhnlichen Überlastschutz zu unterscheiden.

 

3. Wiedereinschalten

Setzen Sie den Schalter erst zurück, nachdem die Ursache ermittelt und behoben wurde, und beachten Sie die Bedienungsanleitung. Löst er erneut aus oder lässt er sich nicht zurücksetzen, bleibt der Stromkreis abgeschaltet, bis eine Elektrofachkraft ihn untersucht hat.

 

Arten von Leistungsschaltern#

Für unterschiedliche Anwendungen stehen verschiedene Bauarten und Schutzfunktionen zur Verfügung. Die wichtigsten Einteilungen sind:

 

1. Nach Spannungsebene

– Niederspannung: Üblich in Wohngebäuden, Gewerbe und Industrie. Die anwendbare Norm legt den Spannungsbereich sowie die Unterscheidung zwischen Wechsel- und Gleichspannung fest.

– Mittelspannung: Eingesetzt in Verteilungsschaltanlagen und industriellen Energieanlagen. Die Grenzen der Kategorien unterscheiden sich je nach Norm und Rechtsraum.

– Hochspannung: Eingesetzt in Übertragungsnetzen und Umspannwerken. Maßgeblich sind die tatsächliche Bemessungsspannung und die anwendbare Norm, nicht allein die allgemeine Kategorie.

 

2. Nach Bauart und Schutzfunktion

– Leitungsschutzschalter (MCB): Häufig für den Überstromschutz von Endstromkreisen. Verfügbare Bemessungsströme und Auslösekennlinien hängen von der Baureihe und der anwendbaren Norm ab.

– Kompaktleistungsschalter (MCCB): Eingesetzt in gewerblichen und industriellen Verteilungen. Baugrößen und Auslöseeinstellungen variieren; es gibt feste und einstellbare Auslöser.

– Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtungen (AFCI): Erkennen gefährliche Lichtbögen, etwa infolge beschädigter Leitungsisolierung.

– Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen nach GFCI-Konzept: Erkennen eine Stromdifferenz und bieten einen spezifizierten Schutz gegen elektrischen Schlag. Für die Installation gelten die örtlichen elektrotechnischen Vorschriften.

 

3. Nach Löschmedium

– Ölschalter: Löschen den Lichtbogen in Öl; sie finden sich insbesondere in älteren Hochspannungsanlagen.

– Vakuumschalter: Verwenden Vakuumschaltröhren und sind im Mittelspannungsbereich verbreitet.

– Luftleistungsschalter: Nutzen Luft als Unterbrechungsmedium und werden unter anderem in industriellen Niederspannungsanlagen eingesetzt.

– SF6-Schalter: Verwenden Schwefelhexafluorid und sind in Hochspannungs-Umspannwerken anzutreffen.

 

Den passenden Schalter auswählen#

Für eine sichere und geeignete Auswahl sind folgende Punkte zu prüfen:

 

1. Bemessungsspannung: Der Schalter muss zur Systemspannung, zum Wechsel- oder Gleichstrombetrieb, gegebenenfalls zur Frequenz und zur erforderlichen Polanordnung passen.
2. Bemessungsstrom: Stimmen Sie den Schalter auf Strombelastbarkeit der Leiter, Lastverhalten, Einbaubedingungen und geltende Vorschriften ab. Ein höherer Bemessungsstrom ist keine zulässige Lösung für unerwünschte Auslösungen.
3. Ausschaltvermögen: Das Bemessungsausschaltvermögen bei der Systemspannung muss für den zu erwartenden Kurzschlussstrom ausreichen. Es ist nicht mit dem Bemessungsstrom für die normale Last gleichzusetzen.
4. Umgebung: Prüfen Sie Temperatur, Aufstellhöhe, Gehäuseschutz sowie Feuchtigkeit und Staub. Zusätzliche Anforderungen an den Schutz gegen elektrischen Schlag ergeben sich aus der Installation und den örtlichen Vorschriften.
5. Normenkonformität: Prüfen Sie die örtlich erforderliche Produktzulassung oder Zertifizierung und die anwendbare Produktnorm. IEC veröffentlicht Normen; eine IEC-Angabe allein ist kein Zertifizierungsnachweis.

Dokumentieren Sie bei der Geräteentwicklung Schutzfunktion, Bemessungswerte und die Koordination mit vor- und nachgeschalteten Schutzgeräten. Eine qualifizierte Fachperson sollte die Auswahl für die konkrete Installation bestätigen.

 

Installation und Wartung

 

Hinweise zur Installation#

– Qualifiziertes Personal muss die betreffende Versorgung freischalten, die vorgeschriebenen Sicherungsmaßnahmen gegen Wiedereinschalten durchführen und Spannungsfreiheit feststellen. Auch bei ausgeschaltetem Hauptschalter können dessen Einspeiseklemmen weiter unter Spannung stehen.

– Beachten Sie den Anschlussplan des Herstellers.

– Verwenden Sie nur die laut Kennzeichnung der Verteilung oder zulässigem Kompatibilitätsnachweis freigegebenen Schaltertypen. Dieselbe Marke allein genügt nicht.

– Beschriften Sie jeden Schalter eindeutig, damit der zugehörige Stromkreis erkennbar ist.

 

Wartung#

– Betätigen Sie Prüftasten von GFCI/AFCI-Geräten nach den vom Hersteller vorgegebenen Intervallen und Anweisungen.

– Melden Sie Verfärbungen, Brandgeruch oder Korrosion. Entfernen Sie keine Abdeckungen, um spannungsführende Anlagenteile zu untersuchen.

– Lassen Sie Klemmen durch qualifiziertes Personal prüfen und warten. Dabei gelten die Herstellervorgaben für Drehmoment und Freischaltung.

– Legen Sie fachkundige Prüfintervalle anhand der Herstellervorgaben, Betriebsbedingungen und geltenden Wartungsanforderungen fest.

 

Häufige Störungen und Maßnahmen#

1. Häufiges Auslösen

– Mögliche Ursachen: Überlast, Kurzschluss oder defekte angeschlossene Geräte.

– Maßnahme: Trennen Sie verdächtige steckbare Verbraucher, sofern dies gefahrlos möglich ist. Wiederholtes Auslösen muss eine Elektrofachkraft untersuchen. Nicht mehrfach zurücksetzen, Schutzfunktionen überbrücken oder den Bemessungsstrom erhöhen.

 

2. Schalter lässt sich nicht zurücksetzen

– Mögliche Ursachen: Ein fortbestehender Fehler oder ein beschädigter Schalter.

– Maßnahme: Lassen Sie den Stromkreis abgeschaltet und beauftragen Sie eine Elektrofachkraft. Betätigen Sie den Hebel nicht mit Gewalt und versuchen Sie keine Reparatur im Inneren.

 

3. Brummen oder Funkenbildung

– Mögliche Ursachen: Lose Verbindungen oder interne Schäden.

– Maßnahme: Halten Sie Abstand zur Verteilung und holen Sie umgehend eine Elektrofachkraft hinzu. Berühren Sie keine sichtbar lichtbogenbildenden oder beschädigten Geräte. Bei Rauch oder Feuer gelten die örtlichen Notfallmaßnahmen.

 

Weiterentwicklung der Schutzschalter#

Neue Entwicklungen verbessern Überwachung und Umweltverträglichkeit:

– Vernetzte Schalter: IoT-Funktionen ermöglichen eine laufende Zustandsüberwachung, beispielsweise per Smartphone.

– Energiemanagement: Einige vernetzte Systeme unterstützen Lastüberwachung und -steuerung einschließlich der Abstimmung mit Photovoltaik und Speichern.

– Umweltverträglichere Konstruktionen: Alternativen zu SF6 sollen Treibhausgasemissionen reduzieren.

Fazit#

Leistungsschalter sind ein wesentlicher Bestandteil elektrischer Schutzkonzepte. Bemessungswerte, Auslösefunktionen und Installation müssen jedoch zum tatsächlichen System passen. Unterscheiden Sie Überstromschutz von zusätzlichen Fehlerstrom- oder Fehlerlichtbogenfunktionen und überlassen Sie Arbeiten an Verteilungen sowie die Fehlerdiagnose qualifiziertem Personal. Vernetzte Überwachung und umweltverträglichere Isoliertechnologien erweitern die verfügbaren Möglichkeiten.