Warum das Schaltvermögen über die Sicherheit entscheidet
Ein Leistungsschalter hat zwei Aufgaben: Er führt den Betriebsstrom im Normalbetrieb und unterbricht im Fehlerfall den Kurzschlussstrom. Die Fähigkeit, einen Kurzschluss sicher abzuschalten, wird durch das Schaltvermögen beschrieben.
Ist das Schaltvermögen zu niedrig gewählt, kann der Schalter einen hohen Kurzschlussstrom nicht trennen. Die Folgen reichen von Schäden am Gerät bis zu Lichtbögen und Personengefährdung. Deshalb gehört der Vergleich zwischen Netzkurzschlussstrom und Schaltvermögen zu jeder Auslegung.
In den Datenblättern stehen dafür zwei Kennwerte: Icu und Ics. Sie unterscheiden sich darin, wie oft ein Schalter den Fehlerstrom schadenfrei bewältigen kann, und genau das ist für die Praxis entscheidend.
Icu: das Bemessungsschaltvermögen
Das Bemessungsschaltvermögen Icu ist der größte Kurzschlussstrom, den ein Schalter unter festgelegten Prüfbedingungen noch einschalten und ausschalten kann. Es beschreibt die Grenze der reinen Abschaltfähigkeit.
Nach einer Prüfung bei diesem Strom muss der Schalter den Fehler trennen können, aber er muss danach nicht uneingeschränkt weiter verwendet werden können. Für die Überprüfung der Schutzwirkung spielt Icu die entscheidende Rolle.
Der Wert Icu wird immer im Verhältnis zum prospektiven Kurzschlussstrom an der Einbaustelle gesehen. Liegt der Netzkurzschlussstrom über Icu, ist der Schalter für diesen Einsatz nicht geeignet – unabhängig davon, wie gut der Nennstrom passt.
Ics: das Gebrauchsschaltvermögen
Das Gebrauchsschaltvermögen Ics beschreibt eine strengere Anforderung. Hier muss der Schalter nach der Kurzschlussprüfung weiterhin für den Betrieb geeignet bleiben und die vorgesehenen Funktionen erfüllen.
Ics wird als Anteil von Icu angegeben, etwa als Prozentwert. Liegt Ics nahe bei Icu, ist die Wertigkeit des Schalters hoch: Er kann den Fehlerstrom nicht nur abschalten, sondern bleibt danach weiter verwendbar.
In Anlagen, in denen ein Kurzschluss tatsächlich auftreten kann und der Betrieb danach fortgesetzt werden soll, ist Ics die maßgebende Kennzahl – nicht allein die Abschaltfähigkeit bei Icu.
Icu und Ics im direkten Vergleich
Die beiden Werte beschreiben unterschiedliche Anforderungen an dasselbe Gerät. Der folgende Überblick ordnet sie ein.
| Merkmal | Icu (Bemessungs-) | Ics (Gebrauchs-) |
|---|---|---|
| Bedeutung | Grenze der Abschaltfähigkeit | Zustand nach dem Abschalten |
| Bedingung | Fehler wird getrennt | Schalter bleibt einsatzfähig |
| Bezug | Schutzwirkung | Weiterbetrieb der Anlage |
| Angabe | absoluter Stromwert | Anteil von Icu |
Für die Auslegung gilt: Der Netzkurzschlussstrom muss kleiner oder gleich dem Schaltvermögen sein. Je höher der zu erwartende Fehlerstrom und je wichtiger der Weiterbetrieb, desto eher wird auf Ics abgestellt.
Auswahl für den Einbauort
Die Anforderungen an das Schaltvermögen hängen vom Ort im Netz ab. Je näher ein Schalter an der Einspeisung sitzt, desto höher ist der Kurzschlussstrom, den er beherrschen muss.
Hauptverteilung
Direkt hinter dem Transformator oder Einspeisepunkt treten die höchsten Kurzschlussströme auf. Hier werden entsprechend hochwertige Schalter mit hohem Schaltvermögen eingesetzt.
Unterverteilung und Endstromkreis
Weiter hinten im Netz sinkt der Kurzschlussstrom, weil die Impedanz der Leitungen steigt. Dadurch können Schalter mit geringerem Schaltvermögen genügen. Eine Selektivitätsbetrachtung stellt sicher, dass nur die dem Fehler nächstliegende Schutzeinrichtung auslöst.
Weil der Kurzschlussstrom von der Impedanz abhängt, darf er nicht geschätzt werden. Er wird aus der Netzimpedanz und den vorgelagerten Betriebsmitteln berechnet und an der vorgesehenen Einbaustelle geprüft.
Worauf bei der Auswahl zu achten ist
Neben dem Schaltvermögen zählen der Bemessungsstrom, die Auslösecharakteristik und die Polzahl. Ein Schalter mit ausreichendem Schaltvermögen, aber falscher Charakteristik löst im Anlaufmoment eines Motors aus und schützt den Stromkreis nicht richtig. Alle Kennwerte werden deshalb gemeinsam betrachtet.
Bei dreiphasigen Verbrauchern wird ein dreipoliger Schalter gewählt, damit er alle Außenleiter gemeinsam trennt. Ein einpoliger Schalter in einem Drehstromkreis beseitigt den Fehler nicht vollständig und belastet die verbleibenden Leiter weiter.
Häufige Missverständnisse
Rund um Icu und Ics halten sich einige Irrtümer, die zu falschen Auslegungen führen.
- annehmen, ein hoher Nennstrom bedeute automatisch ein hohes Schaltvermögen
- Ics mit Icu gleichsetzen, obwohl Ics meist einen kleineren Wert hat
- den Kurzschlussstrom schätzen statt berechnen
- Schaltvermögen und Selektivität verwechseln – beide betreffen den Fehlerfall, sind aber getrennte Anforderungen
Nennstrom und Schaltvermögen sind unabhängige Kenngrößen. Ein Schalter für einen kleinen Betriebsstrom kann ein hohes Schaltvermögen haben – und umgekehrt. Beide Werte werden getrennt geprüft.
Selektivität und Schutzkoordination
Das Schaltvermögen sorgt dafür, dass ein Schalter den Fehlerstrom beherrscht. Selektivität sorgt dafür, dass im Fehlerfall nur die richtige Schutzeinrichtung auslöst. Beide Anforderungen betreffen denselben Vorgang, sind aber getrennt zu prüfen.
Eine Staffelung im Netz lässt sich auf zwei Wegen erreichen. Bei der Stromselektivität unterscheiden sich die Ansprechwerte der Schutzeinrichtungen so stark, dass nur die untere anspricht. Bei der Zeitselektivität wird die vorgelagerte Schutzeinrichtung verzögert, damit sie erst nach der nachgelagerten abschaltet.
Beide Verfahren setzen voraus, dass jede Stufe das Schaltvermögen für den jeweils auftretenden Kurzschlussstrom besitzt. Ein hochwertiger Hauptschalter rettet keinen untergeordneten Schalter, dessen eigenes Schaltvermögen überschritten wird.
Fällt die Koordination aus, schaltet im Fehlerfall ein größerer Anlagenteil ab als nötig. Das verlängert Ausfallzeiten, erschwert die Fehlersuche und kann sicherheitsrelevante Verbraucher mit abschalten.
Beispiel: Auswahl in der Hauptverteilung
Der berechnete prospektive Kurzschlussstrom an der Hauptverteilung beträgt 20 kA, der Betriebsstrom 250 A. Gesucht ist ein Leistungsschalter, der beide Werte beherrscht.
- Bemessungsstrom des Schalters mindestens 250 A wählen.
- Schaltvermögen Icu mindestens 20 kA wählen.
- Prüfen, ob nach einem Kurzschluss weiterbetrieben werden soll – dann ist Ics maßgebend.
- Gewählten Schalter mit den vorgelagerten Betriebsmitteln auf Selektivität abstimmen.
Ein Schalter mit einem Schaltvermögen unterhalb von 20 kA ist für diesen Einbauort ungeeignet, selbst wenn der Nennstrom passt. Das Schaltvermögen wird immer gegen den Kurzschlussstrom der Einbaustelle geprüft, nicht gegen einen gerundeten Durchschnittswert.
Soll die Anlage nach dem Fehler weiterlaufen, wird zusätzlich das Gebrauchsschaltvermögen Ics betrachtet. Je näher Ics an Icu liegt, desto besser bleibt der Schalter nach der Abschaltung einsatzfähig.
Nachweis dokumentieren und übergeben
Der Nachweis, dass das Schaltvermögen ausreicht, gehört in die Projektdokumentation. Halten Sie den berechneten Kurzschlussstrom an der Einbaustelle, das Schaltvermögen der gewählten Schutzeinrichtung und die Quelle der Daten fest.
Achten Sie darauf, dass Kurzschlussberechnung, Verteilerplan und Stückliste zueinander passen. Ändert sich die Einspeisung, müssen alle drei angepasst werden.
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FAQ
Was ist der Unterschied zwischen Icu und Ics?
Icu ist der größte Kurzschlussstrom, den der Schalter abschalten kann. Ics beschreibt, welchen Fehlerstrom er abschalten kann und danach weiterhin einsatzfähig bleibt.
Welcher Wert ist für die Auslegung entscheidend?
Für die Schutzwirkung zählt Icu. Soll die Anlage nach einem Kurzschluss weiterbetrieben werden, ist zusätzlich Ics maßgebend. Beide müssen zum Netzkurzschlussstrom passen.
Kann ein Schalter mit hohem Nennstrom ein kleines Schaltvermögen haben?
Ja. Nennstrom und Schaltvermögen sind unabhängige Kenngrößen. Beide werden getrennt geprüft und im Datenblatt angegeben.
Warum darf der Kurzschlussstrom nicht geschätzt werden?
Weil er von der Netzimpedanz und den vorgelagerten Betriebsmitteln abhängt. Er wird berechnet und an der vorgesehenen Einbaustelle geprüft.