Spannungsfall

Spannungsfall

In größeren Beleuchtungsanlagen können erhebliche Leitungslängen auftreten. Aufgrund der Technischen Anschlussbedingungen (TAB) der Energieversorgungsunternehmen darf im Hauptstromversorgungssystem (Verbindungsleitungen zwischen der Übergabestelle und dem Zähler) bei einem Leistungsbedarf von bis zu 100 kVA der Spannungsfall nicht mehr als 0,5% betragen. Nach VDE 0100-520 darf der Spannungsfall bis zum Verbrauchsmittel nur maximal 4% betragen, d. h. bei 230V nicht mehr als 9,2 V und bei 400 V nicht mehr als 16,0 V.

Der Spannungsfall in elektrischen Leitungen errechnet sich gemäß DIN VDE 0100-520:2012-06 Anhang G nach folgender Formel:

bzw.

Dabei sind:

ΔU

Spannungsfall in Volt

b

Koeffizient: b = 1 bei dreiphasigen Stromkreisen; b = 2 bei einphasigen Stromkreisen.
Anmerkung: Dreiphasige Stromkreise, die vollkommen unsymmetrisch belastet werden (nur eine Phase belastet), werden als einphasige Stromkreise betrachtet.

ρ1

Spezifischer elektrischer Widerstand der Leiter im ungestörten Betrieb.
Dabei wird als spezifischer elektrischer Widerstand der Wert für die im ungestörten Betrieb vorhandene
Temperatur genommen, d. h. 1,25-mal der spezifische elektrische Widerstand bei 20 °C, oder 0,0225 Ω·mm²/m für Kupfer und 0,036 Ω·mm²/m
für Aluminium.

l

Gerade Länge der Kabel- und Leitungsanlage in Meter.

A

Querschnitt der Leiter.

cos φ

Leistungsfaktor; falls nicht bekannt, wird ein Wert von 0,8 (sin φ = 0,6) angenommen.

X

Blindwiderstand je Längeneinheit des Leiters; falls nicht bekannt, wird ein Wert von 0,08 mΩ/m angenommen.

IB

Betriebsstrom.

Der relative Spannungsfall ΔUrel in Prozent ergibt sich nach:

Dabei steht U0 für die jeweilige Systemspannung in Volt.

Für Zweckleuchten gilt gemäß EN 60598 für den Leistungsfaktor:

Bei einer Netzspannung von 230 V ergibt sich im für diese Betrachtung ungünstigsten Fall (φ = 0) daraus für die maximal zulässige Leitungslänge bei vorgegebenem Spannungsfall von 9,2 V(4%):

Für Durchgangsverdrahtungen für Lichtbänder ergibt sich für

  • mit IB = 10 AStrombelastbarkeit und A = 1,5 mm2 Leitungsdurchmesser eine Leitungslänge von 30 m, wenn der komplette Strom auf voller Länge fließt, also die komplette Last am Ende des Leiters installiert ist.

  • mit IB = 16 AStrombelastbarkeit und A = 2,5 mm2 Leitungsdurchmesser eine Leitungslänge von 32 m, wenn der komplette Strom auf voller Länge fließt, also die komplette Last am Ende des Leiters installiert ist.

Ist die Last gleichmäßig auf die Leitungslänge verteilt, sind also die Leuchten in gleichmäßigen Abständen angeordnet, so ergibt sich für ein einphasig betriebenes Lichtband, dass der Spannungsfall durch den im Leiter zulässigen Maximalstrom in jedem Fall nicht überschritten wird, solange das Lichtband nicht über 60 mbzw. 64 m lang ist. Ein dreiphasig betriebenes Lichtband darf doppelt so lang sein, wenn alle drei Phasen gleichmäßig belastet sind.

Sind nicht die für den Leiterquerschnitt zulässigen Maximalströme erreicht, so ist auch der Spannungsfall entsprechend geringer und es können größere Leitungslängen realisiert werden, die der Abbildung entnommen werden können. In der Praxis ist der Spannungsfall selten der begrenzende Faktor der Leitungslänge, da auf Grund hoher Einschaltströme elektronischer Betriebsgeräte und der magnetischen Auslösung der Leitungsschutzschalter, sowie der Empfindlichkeit von zwangsgeführten Schaltern und Fehlerstromschutzschaltern gegenüber kurzzeitigen Stromspitzen, die Zahl der Leuchten je Außenleiter in der Regel stärker limitiert ist (siehe auch die Kapitel und Kapitel „Einschaltströme”).

Abbildung 3.177: Abhängigkeit der auf Grund des Spannungsfalls zulässigen Leitungslänge (x-Achse) von der Auslastung des Leiters der Durchgangsverdrahtug eines Lichtbandes (y-Achse) im einphasigen System (links) und dreiphasigen System (rechts)