Alles was sie über die NH-Sicherung wissen müssen
Eine NH Sicherung, manchmal auch NH Trenner genannt, ist eine Niederspannungs- Hochleistungssicherung, die im Bereich der Hauptverteilungen in Niederspannungsnetzen eingesetzt werden. NH Sicherungen werden auch als Messersicherung, Schwertsicherung oder wenn sie in Hausanschlusskästen vorkommen als Panzersicherungen bezeichnet. NH Sicherungen sind weit verbreitet in Industrieanlagen, und werden auch im öffentlichen Stromnetz verwendet, z. B. in Trafostationen oder im Hausanschlusskasten von Gebäuden und als Zählervorsicherung.
Sicherungen oder genauer Überstromschutzeinrichtungen, dienen dem Anlagen- bzw. Geräteschutz. Überstromeinrichtungen bewahren Leitungen oder andere Betriebsmittel vor einer Beschädigung durch zu starke Erwärmung, die aus dem über einen längeren Zeitraum fließenden Überstrom resultieren würde. Ein Überstrom kann durch eine Überlastung oder einen Kurzschluss verursacht werden. Überstromschutz ist nach Norm obligatorisch.
So gut wie alle Überstromschutzeinrichtungen werden landläufig als Sicherung bezeichnet, dies ist aber streng genommen falsch. In der elektrotechnischen Literatur tragen nur Schmelzsicherungen diesen Namen. Weitere Formen von Überstromschutzeinrichtungen sind selbstrückstellende Sicherungen, elektronische Sicherungen oder der, aus dem heimischen Sicherungskasten bekannte, Leitungsschutzschalter.
Wie ist eine NH Sicherung aufgebaut?
NH Sicherungen bestehen aus einem isolierenden Gehäuse, an dem zwei Kontakte angebracht sind, die durch einen Schmelzleiter verbunden sind. Der Schmelzleiter besteht in der Regel aus Elektrolytkupfer oder Feinsilber. Bei beiden Stoffen handelt es sich um chemisch hochreines Kupfer bzw. Silber. Um den Schmelzleiter herum ist ein Luftraum oder er ist eingebettet in Quarzsand, der zudem speziell verdichtet ist.
Der Sand dient als Lichtbogen Löschmittel. Beim Abschalten eines Stromkreises entsteht ein Lichtbogen, dessen Intensität unter anderem von der Höhe des abzuschaltenden Stroms abhängt. Bei einem Kurzschluss kann dieser Strom um mehrere Größenordnungen über dem Nennstrom der Sicherung liegen. Im Video Link finden Sie ein Visualisierung des Aufbaus und der Abschaltvorgänge.
https://www.youtube.com/watch?v=1uSLeweCyyQ
Wie funktioniert eine NH Sicherung?
Es gibt zwei Gründe, die eine NH Sicherung zum Auslösen bringt: Ein Kurzschluss oder Überlastströme. Überlastströme entstehen, wenn Verbraucher unerwartet einen höheren Strom benötigen als den vorgesehenen Bemessungsstrom. Derartige Situationen entstehen zum Beispiel durch einen blockierten Antrieb. Auch temporäre Anlaufströme von Maschinen sind Überlastströme. Sie treten zwar grundsätzlich kalkulierbar auf, können aber abhängig von der Belastung der Maschine im Startmoment variieren. Bei der Auswahl einer geeigneten Sicherung für solche Stromkreise sind diese Bedingungen zu berücksichtigen. Kurzschlüsse können aufgrund fehlerhafter Installation oder durch Schäden an der Isolation auftreten. Isolationsschäden treten als Kurzschluss zwischen den Betriebsspannung führenden Leitern auf, oder als Fehlerstrom zwischen den spannungsführenden Leitern und Erde.
Der Schmelzleiter wird durch den durchfließenden Strom erwärmt und schmilzt, wenn der Bemessungsstrom (Nennstrom) der Sicherung deutlich für eine bestimmte Zeit überschritten wird. Diese Schutzfunktion wird häufig als das „Auslösen der Sicherung“ bezeichnet. Ausgelöste Schmelzsicherungen sind unbrauchbar und müssen ersetzt werden.
Ein Schmelzleiter durchläuft während des Ansprechens alle drei Aggregatzustände (fest, flüssig, gasförmig). Zum Schluss, im gasförmigen Zustand des Schmelzleiters, entsteht dann ein Plasma. Der Stromfluss erfolgt dann über dieses Plasma und es bildet sich ein Lichtbogen der den Quarzsand stark erhitzt. Der schmelzende Quarzsand wiederum kühlt den Lichtbogen so intensiv, dass die erneute Zündung bei wiederkehrender Spannung nach dem Nulldurchgang (bei Wechselstrom) wirksam verhindert wird. Im Einflussbereich des Lichtbogens entsteht ein nicht leitender Sinterkörper aus Schmelzleitermetall, Lot und Quarz, der wegen seiner Erscheinungsform auch „Schmelzraupe“ genannt wird. Der Lichtbogen erlischt und die zu schützende Leitung ist damit von der versorgenden Strom- bzw. Spannungsquelle getrennt.
Bei Überlast schmelzen zuerst die Enggstellen des Schmelzleiters. Dieser Vorgang kann einige Minuten bis Stunden dauern. Im Fall eines Kurzschlusses laufen die beschriebenen Prozesse sozusagen im Zeitraffer ab.
Welche Normen gelten für NH Sicherungen
Für NH Sicherungen gilt die Norm DIN EN 60269-1 (VDE 0636-1): 2015-05 — “Niederspannungssicherungen – Teil 1: Allgemeine Anforderungen”. NH Sicherungen weisen laut dieser Norm ein Bemessungsschaltvermögen von 6 kA nach. Sie schützen Wechselstromkreise mit Nennspannungen bis 1000V AC und 1500V DC.
NH Sicherungstypen und NH Sicherungsgrößen
Die verschiedenen Sicherungstypen werden anhand ihrer Auslösecharakteristik unterschieden. Diese werden in sogenannten Betriebsklassen definiert. Die Kennzeichnung besteht aus zwei Buchstaben, der erste beschreibt die Funktionsklasse und der zweite das Schutzobjekt.
Gängige Betriebsklassen sind daher:
gG: Ganzbereichs-Schutz: Standardtyp für allgemeine Anwendung
aM: Teilbereichs-Schutz: Kurzschlussschutz für Schaltgeräte in Motorstromkreisen. Der Überlastschutz ist dadurch nicht gegeben, und muss anderweitig gewährleistet werden.
Sicherheitsvorschriften für den Austausch von NH Sicherungen:
Ohne NH-Trenner
NH-Sicherungseinsätze sind zur sicheren Handhabung mit Grifflaschen ausgestattet, die spannungsführend oder isoliert ausgeführt sein können. Um die Sicherungseinsätze einpolig in ein Sicherungsunterteil einzusetzen oder aus diesem herauszuziehen, ist ein Sicherungsaufsteckgriff notwendig. (siehe Abbildung) Unter Spannung dürfen NH-Sicherungen nur von einer Elektrofachkraft mit geeigneter Schutzausrüstung ausgetauscht werden. Die Schutzausrüstung umfasst mindestens einen NH-Handschuh, einen Helm mit Gesichtsschutz und geschlossene, flammwidrige Arbeitskleidung. Beim Ziehen oder Stecken von NH-Sicherungen über 63 A wird lichtbogengeprüfte Arbeitskleidung empfohlen. Gegebenenfalls sind eine Isolierschutzmatte und isolierende Handschuhe erforderlich. Beim Ziehen eines NH-Sicherungseinsatzes unter Last kann ein Störlichtbogen entstehen, welcher ohne Schutzausrüstung schwerste bis tödliche Verletzungen zur Folge haben kann.
Mit NH-Trenner
Eine andere Möglichkeit NH-Sicherungen zu wechseln sind NH-Trenner, die in der Anlage verbaut sind. In neueren Industrieanlagen ist dies Standard. Diese haben einen Klappdeckel, der die NH-Sicherung aufnimmt und dabei spannungsfrei sind. Erst durch schließen des Deckels werden die NH-Sicherungen in das Unterteil eingesetzt und der Stromkreis geschlossen. Das Schließen des Deckels sollte dabei sehr zügig geschehen, da sonst die Gefahr eines Störlichtbogens besteht.
Fazit
NH Sicherungen sind Überstromschutzeinrichtungen und dienen dem Anlagen- bzw. Geräteschutz. NH Sicherungen bewahren Leitungen oder andere Betriebsmittel vor einer Beschädigung durch zu starke Erwärmung, die aus dem über einen längeren Zeitraum fließenden Überstrom resultieren würde. Der Austausch von NH Sicherungen, besonders unter Last ist unbedingt ausschließlich Elektrofachkräften vorbehalten.
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