Luft- und Kriechstrecken bei Stromschienen: Abstand entscheidet über Lichtbogenschutz

Wie IEC 60664-1 und IEC 61439 die Aufgaben teilen, was Verschmutzungsgrad und Aufstellhöhe ändern und warum Fertigungsgenauigkeit den geplanten Abstand sichert.

Luft- und Kriechstrecken an Stromschienen entscheiden, ob eine Niederspannungs-Schaltgerätekombination eine Überspannung übersteht oder durch Kriechwegbildung allmählich ausfällt. Ein neuer technischer Leitfaden von PAYAPRESS zeigt, wie Schaltanlagenbauer beide Abstände nach IEC 61439 und IEC 60664-1 richtig bemessen.

Zwei Abstände, zwei Fehlerarten
Die Luftstrecke ist der kürzeste Weg durch Luft zwischen aktiven Teilen. Sie schützt vor Überschlägen bei Schalt- oder Blitzüberspannungen und wird aus der Bemessungs-Stoßspannungsfestigkeit (Uimp) abgeleitet. Die Kriechstrecke ist der kürzeste Weg entlang einer Isolierstoffoberfläche. Sie schützt vor Kriechwegbildung, einem langsamen Prozess, bei dem Staub und Feuchtigkeit einen leitfähigen Film bilden, der den Isolierstoff über Monate oder Jahre verkohlt. Wer eine Prüfung besteht, hat die andere damit noch nicht erfüllt.

Welche Norm wofür gilt
IEC 60664-1 ist die Grundnorm der Isolationskoordination und liefert die Abstandswerte für Betriebsmittel bis 1.000 V AC bzw. 1.500 V DC. IEC 61439-1 ist die Produktnorm für die fertige Schaltgerätekombination; Abschnitt 10.4 verweist auf IEC 60664-1, statt eigene Werte festzulegen. Für metallgekapselte Schaltanlagen über 1 kV gilt stattdessen IEC 62271-200.

Ein Rechenbeispiel
Für eine typische Industrie-Schaltanlage mit einer Bemessungsisolationsspannung von 1.000 V und Überspannungskategorie III beträgt Uimp 8 kV. Daraus ergibt sich eine Mindestluftstrecke von 8 mm bis 2.000 m Aufstellhöhe. Darüber wird die Luftstrecke mit einem Korrekturfaktor multipliziert: 1,14 bei 3.000 m, 1,29 bei 4.000 m und 1,48 bei 5.000 m. Die Kriechstrecke wird nicht höhenkorrigiert, benötigt aber eine zusätzliche Eingangsgröße: die Isolierstoffgruppe nach der Vergleichszahl der Kriechwegbildung (CTI).

Verschmutzungsgrad, die am häufigsten falsch gewählte Größe
Der Leitfaden empfiehlt, bei den meisten Industrieschaltanlagen von Verschmutzungsgrad 3 statt 2 auszugehen, da leitfähiger Staub und Betauung in Produktionshallen üblich sind. Der Wechsel von PD2 zu PD3 kann die erforderliche Kriechstrecke bei gleicher Spannung deutlich vergrößern. Rippen und Rillen an Isolatoren verlängern den Kriechweg, ohne den Platzbedarf zu erhöhen.

Von der Zeichnung zum Kupfer
Laut Artikel ist die häufigste reale Ursache für Lichtbögen kein Rechenfehler, sondern eine leicht maßabweichend gefertigte Schiene, die bei der Montage in Position gezwungen wird und danach 5 mm statt der geplanten 8 mm Abstand aufweist. Aus demselben Grund zählt der Stützerabstand: Kurzschlusskräfte können eine Schiene in die Nachbarphase auslenken. Präzises Schneiden, Lochen und Biegen von Stromschienen ist damit Teil der Isolationsauslegung und nicht nur der Fertigung.

Der vollständige Leitfaden mit Vergleichstabellen, der Herleitung über die Überspannungskategorie und einem FAQ ist auf Englisch auf payapress.com verfügbar.