Stromschienen im Schaltschrank: Haupt-, N- und PE-Schiene im Überblick

Was die drei Schienentypen leisten, wann Kupfer oder Aluminium sinnvoll ist und wie der Querschnitt über Stromdichte, Erwärmung und Kurzschlussfestigkeit bestimmt wird.

Stromschienen im Schaltschrank versorgen alles vom Unterverteiler im Wohngebäude bis zur Hauptverteilung mit 6.300 A, doch der Begriff umfasst drei Leiter mit unterschiedlichen Bemessungsregeln. Ein neuer technischer Leitfaden von PAYAPRESS erklärt, wie jede Schiene arbeitet, wie zwischen Kupfer und Aluminium gewählt wird und wie der Schienenquerschnitt bestimmt wird.

Drei Schienen, drei Aufgaben
Die Hauptschienen der Phasen führen den Betriebsstrom dauerhaft zu den Abgängen. Sie sind typischerweise für etwa 100 A bis 6.300 A ausgelegt und bestehen oft aus drei oder vier parallelen Flachschienen. Die N-Schiene nimmt den Rückstrom auf und wird auf die Phasenbemessung abgestimmt oder bei nennenswerten Oberschwingungen größer ausgeführt. Die PE-Schiene führt im Normalbetrieb keinen Strom; sie bildet den Schutzleiterpfad im Fehlerfall und wird daher nach der Fehlerbeanspruchung statt nach der Last bemessen.

Kupfer oder Aluminium
Aluminium kostet als Rohstoff etwa 30 bis 40 % des Kupferpreises, benötigt für denselben Strom aber rund den 1,6-fachen Querschnitt. Das Ergebnis ist eine um etwa 50 % leichtere Schiene bei Netto-Materialkosten von etwa 50 bis 65 % gegenüber Kupfer. Der Kompromiss liegt in den Verbindungen: Aluminium erfordert mehr Sorgfalt gegen Oxidation und Lockern sowie mehr Wartung über die Lebensdauer der Anlage. Kupfer bleibt die Wahl, wo der Platz knapp ist und stabile Verbindungen im Vordergrund stehen.

Wie der Querschnitt bestimmt wird
Ausgangspunkt ist ein einfaches Verhältnis: erforderlicher Querschnitt gleich Bemessungsstrom geteilt durch zulässige Stromdichte. Diese erste Schätzung wird anschließend gegen Strombelastbarkeit, Erwärmung und Kurzschlussbeanspruchung geprüft, ausgedrückt durch den Bemessungs-Kurzzeitstrom Icw und den Stoßstrom Ipk, der die elektrodynamischen Kräfte bestimmt. Laut Leitfaden kann eine Hauptverteilung mit 1.600 A, die ein MCC speist, mehrere parallele Kupferschienen je Phase erfordern, weil Luftstrecken, Kurzschlusskräfte und Erwärmung die Auswahl nach oben treiben.

Stromschiene oder Kabel
Gegenüber einer Kabelverdrahtung sparen Stromschienen Platz, führen hohe Ströme mit geringeren Verlusten und erleichtern spätere Erweiterungen. Deshalb setzen Hauptverteilungen, MCCs und Stromschienensysteme auf sie. Kabel bleiben für flexible Verbindungen und kleine Ströme sinnvoll. Die Bauformen reichen von isolierten Kammschienen für 63 bis 160 A in der Endverteilung bis zu Sandwich-Schienen für 800 bis 6.300 A in Rechenzentren.

Normen
Auslegung und Nachweis folgen IEC 61439 für Niederspannungs-Schaltgerätekombinationen, NEC Article 408 in Nordamerika und BS 7671 für Errichtungsbestimmungen im Vereinigten Königreich.

Der vollständige Leitfaden mit Vergleichstabellen zu Bauformen und Werkstoffen, Anwendungsbeispielen und einem FAQ ist auf Englisch auf payapress.com verfügbar.