16 – Leitungsbemessung: Strombelastbarkeit, Spannungsfall, Kurzschlussfestigkeit

Autor: DerSchneider

Einleitung: Der dünnste Draht entscheidet

Eine Leitung muss drei Bedingungen erfüllen: Sie darf nicht überhitzen (Strombelastbarkeit), der Spannungsfall am Verbraucher darf nicht zu groß sein, und sie muss einen Kurzschluss überstehen, bis die Sicherung auslöst. Die VDE 0100-520 (Auswahl und Errichtung von Kabeln und Leitungen) sowie die VDE 0100-430 (Überstromschutz) legen die Regeln fest.

Dieser Artikel führt Sie durch die drei Säulen der Leitungsbemessung mit praktischen Tabellen und Berechnungsbeispielen.

1. Strombelastbarkeit – Wie viel Strom verträgt die Leitung?

Die Strombelastbarkeit I_z hängt ab von:

• Leiterquerschnitt (mm²)
• Leitermaterial (Cu oder Al)
• Verlegeart (in Luft, in Rohr, in Wand, im Erdreich)
• Umgebungstemperatur (Abweichung von 30 °C)
• Häufung mehrerer Leitungen (Reduktionsfaktor)

Tabelle: Strombelastbarkeit für Kupferleitungen (NYM-J, Verlegeart C – auf oder in der Wand, 30 °C)

Praxisregel: Für 1,5 mm² → LS 16 A, für 2,5 mm² → LS 20 A (selten, meist auch 16 A). In Wohnungen fast immer 1,5 mm² für Beleuchtung, 2,5 mm² für Steckdosen, 6 mm² für Herd (je nach Entfernung).

Reduktionsfaktoren:

• Bei 3 Leitungen im Bündel: Faktor 0,7
• Bei Umgebungstemperatur 40 °C: Faktor 0,87
• Bei Verlegung in Dämmung: erheblicher Abzug (meist 0,5 – daher besser nicht in Dämmung verlegen).

Absicherung: Der LS-Bemessungsstrom I_n muss ≤ I_z sein. Zusätzlich muss die Überlastauslösung des LS (1,45 × I_n) den Strom I_z nicht überschreiten? Vereinfacht: I_n ≤ I_z.

2. Spannungsfall – Nicht mehr als 3 % (für Beleuchtung) oder 5 % (für andere Verbraucher)

Die VDE 0100-520 empfiehlt:

• Für Beleuchtungsstromkreise: max. 3 % Spannungsfall (bezogen auf Nennspannung 230 V)
• Für andere Verbraucher: max. 5 % (vom Hausanschluss bis zur Steckdose)

Formel (einphasig, Wechselstrom):$$\mathrm{\Delta }U=\frac{2\cdot L\cdot I\cdot \cos \phi }{\kappa \cdot A}$$ΔU=κ⋅A2⋅L⋅I⋅cosφ​

• L = einfache Leitungslänge (m)
• I = Strom (A)
• cos φ = Leistungsfaktor (0,8–1)
• κ = Leitfähigkeit (Kupfer 56 m/(Ω·mm²), Alu 35)
• A = Querschnitt (mm²)

Vereinfachte Formel für Kupfer, cos φ = 1:$$\mathrm{\Delta }U\approx \frac{2\cdot L\cdot I}{56\cdot A}$$ΔU≈56⋅A2⋅L⋅I​

in Volt.

Beispiel: L = 30 m, I = 16 A, A = 2,5 mm²
ΔU = (2 × 30 × 16) / (56 × 2,5) = 960 / 140 = 6,86 V → bezogen auf 230 V sind das 3,0 %. Gerade noch akzeptabel für Beleuchtung.

Praxistipp: Bei längeren Leitungen (> 30 m) muss der Querschnitt erhöht werden, auch wenn die Strombelastbarkeit noch reicht.

3. Kurzschlussfestigkeit – Die Leitung muss den Kurzschluss aushalten

Bei einem Kurzschluss fließt ein hoher Strom (bis zu einigen kA) für kurze Zeit (Millisekunden). Die Leitung muss thermisch so ausgelegt sein, dass sie nicht schmilzt, bevor der Schutzschalter auslöst.

Die Norm verlangt:$$k^2\cdot A^2\ge I^2\cdot t$$k2⋅A2≥I2⋅t

• k = Materialkonstante (für Kupfer-PVC: 115, für Cu-XLPE: 143)
• A = Querschnitt (mm²)
• I = Kurzschlussstrom (Effektivwert)
• t = Abschaltzeit (s)

Praktische Vereinfachung: Bei den üblichen Leitungslängen in Wohnungen und den üblichen LS (B16, Abschaltzeit < 0,1 s) ist 1,5 mm² für Kurzschlussströme bis ca. 1 kA ausreichend – das ist fast immer gegeben. Bei langen Leitungen und großen Querschnitten ist die Kurzschlussfestigkeit unkritisch.

Kritisch wird es bei:

• Sehr kurzen Leitungen (direkt am Transformator, hoher Kurzschlussstrom > 6 kA) – dann LS mit höherem Ausschaltvermögen (z. B. 10 kA) wählen.
• Aluminiumleitungen (niedrigeres k).

4. Zusammenwirken der drei Kriterien – Beispiel

Gegeben: Steckdosenstromkreis, L = 40 m, geplant 1,5 mm², LS B16.

• Strombelastbarkeit: 1,5 mm² hat ca. 14,5 A (nach aktueller Norm in Wand) – bereits unterschritten durch I_n=16 A → nicht zulässig! Also muss 2,5 mm² gewählt werden.
• Spannungsfall (2,5 mm², 16 A, 40 m): (2×40×16)/(56×2,5) = 1280 / 140 = 9,14 V → 4,0 % (unter 5 % erlaubt).
• Kurzschlussfestigkeit: Bei 40 m und 1,5 mm² wäre der Kurzschlussstrom gering (ca. 150 A), der LS löst magnetisch aus (< 0,02 s) → kein Problem. Aber wegen Strombelastbarkeit bereits 2,5 mm² nötig.

Fazit: Die Strombelastbarkeit ist oft der limitierende Faktor bei längeren Leitungen, nicht der Spannungsfall.

5. Typische Fehler bei der Leitungsbemessung

Checkliste für die Praxis

• Ist der Leiterquerschnitt nach Strombelastbarkeit (I_z ≥ I_n) gewählt?
• Wurden Reduktionsfaktoren (Häufung, Umgebungstemperatur, Dämmung) berücksichtigt?
• Ist der Spannungsfall < 3 % (Beleuchtung) bzw. < 5 % (Steckdosen, Motoren)?
• Bei langen Leitungen (> 30 m) – wurde der Querschnitt erhöht?
• Ist das Ausschaltvermögen des LS größer als der Kurzschlussstrom am Einbauort (meist 6 kA ausreichend)?

Fazit und Ausblick

Die Leitungsbemessung ist keine Hexerei, aber die drei Kriterien müssen alle erfüllt sein. In der Praxis ist meist die Strombelastbarkeit (besonders in Dämmung) der limitierende Faktor. Der Spannungsfall wird oft vernachlässigt – zu Unrecht, besonders bei Außenleitungen.

Im nächsten Artikel (17) geht es um die praktische Verlegung: „Kabel- und Leitungsführung: Teil 520 in der Praxis“.