HEIZUNG/LÜFTUNG/ELEKTRIZITÄT Energietechnik im Gebäude     BAU & ENERGIE

8.2 Elektroinstallation

8.1 Begriffe beim Wechselstrom
8.2 Elektroinstallation
8.3 Bedarfsanalyse und Verbrauchskontrolle
8.4 Geräte
8.5 Photovoltaik

8.2.1 Hausversorgung und -verteilung

8.2.1 Hausversorgung und -verteilung – 8.2.2 Elektrizitätsverrechnung und -messung – 8.2.3 Sicherheitseinrichtungen

Spannungsniveaus

In der Gebäudetechnik kommen folgende Wechselspannungen zur Anwendung:

  • Mittelspannung 1 bis etwa 30 kV: Grossbezüger ab einigen Hundert kVA wie beispielsweise Industriebetriebe oder Spitäler werden mit Mittelspannung versorgt. Damit können allzu grosse Leitungsquerschnitte vermieden werden. Die Energiepreise sind tiefer als bei Niederspannungsbezug. Die Transformation auf die übliche Niederspannung ist dann allerdings Sache des Bezügers.
  • Niederspannung 50 bis 1000 V: Dazu gehören die Hausinstallationen mit Einphasenwechselspannung 230 V und Dreiphasenwechselspannung 400 V. Bei einem Niederspannungsbezüger setzt das Elektrizitätswerk den sogenannten Hausanschlusskasten und daran anschliessend den Elektrizitätszähler. Ab Zählerausgang ist dann der Bezüger zuständig.
  • Kleinspannung unter 50 V: Dient der Kommunikations-, Steuerungs-, Informations- und Sicherheitstechnik. Dieses Spannungsniveau ist für den Menschen in der Regel nicht lebensbedrohlich.
Hausverteilung

In der Hausverteilung sind folgende Leiter anzutreffen:

  • Aussenleiter L, L1, L2, L3: Die auch Polleiter oder Phasen genannten Leiter stehen im Normalbetrieb unter Spannung und führen Strom (Bild 8.2). Kennfarben: braun, schwarz, grau.
  • Neutralleiter N: Er kann Strom führen und im Fehlerfall unter Spannung stehen (Bild 8.2). Kennfarbe blau.
  • Schutzleiter PE: Er führt ausschliesslich im Fehlerfall Strom. Zum Schutz vor elektrischem Schlag stellt er eine dauernde Verbindung her zwischen berührbaren Gehäusen und der Erde. Kennfarbe grün/gelb.

8.2.2 Elektrizitätsverrechnung und -messung

8.2.1 Hausversorgung und -verteilung – 8.2.2 Elektrizitätsverrechnung und -messung – 8.2.3 Sicherheitseinrichtungen

Die Elektrizitätstarife enthalten meist mehrere der nachstehenden Elemente:

  • Grundpreis: Deckung der Fixkosten des Versorgungsunternehmens.
  • Arbeitspreis: auf die kWh bezogene Energiekosten.
  • Leistungspreis: Bei grösseren Verbrauchern wird die Beanspruchung des Netzes durch Leistungsspitzen mit dem Leistungspreis berücksichtigt. Der Leistungspreis bezieht sich meist auf die mittlere Leistung während der leistungsstärksten Viertelstunde innerhalb eines Monats, oft nur in der Hochtarifzeit.
  • Blindenergiepreis: auf die kVArh bezogene Kos­ten.

Die Messung des Elektrizitätsverbrauchs erfolgt mittels eines elektromechanischen Zählers (mit drehender Alu-Scheibe):

  • Direktzählung: Bei kleineren Strömen wird die Stromspule des Zählers in Serie angeschlossen. Beispiel: Ein Zähler ist mit 20 (80) A angeschrieben. Das heisst, dass er für 20 A geeicht ist, jedoch bis 80 A messen kann.
  • Stromwandlerzähler:Für Stromstärken über ca. 100 A werden die Stromspulen des Zählers an einen Stromwandler (SW) angeschlossen. Beispiel (Bild 8.4): Bei einem zu messenden Strom von 600 A erzeugt ein SW 600/5 A einen Signalstrom von 5 A. Dieser Messkreis ist an einen für 100/5 A geeichten Zähler angeschlossen. Erhält der Zähler einen Signalstrom von 5 A, so wird er eine dem Strom von 100 A entsprechende Energie anzeigen. Die Zählerablesung ist also mit einer Ablesekonstanten von 6 zu multiplizieren.
Stromwandlerzähler
Bild 8.4 Stromwandlerzähler

Die über einen Elektrizitätszähler laufende momentane Wirkleistung lässt sich auf einfache Weise messen. Die Anzahl der Ankerumdrehungen pro kWh ist auf dem Zähler angeschrieben. Nun wird die Zeit für eine bestimmte Anzahl Umdrehungen gestoppt und daraus die Leistung berechnet.

Zur Messung von momentanen Leistungen sind auch Zangen-Leistungsmessgeräte verfügbar, welche Schein- und Wirkleistung direkt anzeigen. Bei Drehstrom ist dabei auf richtigen Spannungsanschluss zu achten; das Ergebnis gilt nur für symmetrische Last aller drei Phasen.

Bereits werden auch elektronische Elektrizitätszähler mit Datenausgang und zusätzlichen Funktionen eingebaut (Smart Meters).

8.2.3 Sicherheitseinrichtungen

8.2.1 Hausversorgung und -verteilung – 8.2.2 Elektrizitätsverrechnung und -messung – 8.2.3 Sicherheitseinrichtungen

Normaler Wechselstrom hat bei einem Stromdurchfluss von Hand zu Hand die folgenden Wirkungen:

  • bei 3–5 mA Elektrisieren des Arms;
  • bei 10–15 mA Verkrampfung, so dass man die Elektrode nicht loslassen kann;
  • bei 50–100 mA Bewusstlosigkeit, verkrampfte Atmung, nach einigen Sekunden Herzkammerflimmern;
  • bei >200 mA Herzkammerflimmern nach Sekundenbruchteilen und Verbrennungen.

Diese Ströme liegen weit unter denjenigen, die durch übliche Apparate fliessen. Schmelzsicherungen oder Leitungsschutzschalter schützen somit hauptsächlich die elektrischen Installationen, nur bedingt aber den Menschen.

Fehlerstromschutzschalter (FI-Schutzschalter) funktionieren nach dem Prinzip des im Bild 8.2 falsch angeschlossenen Zangenampèremeters. Führen sämt­liche Leiter durch den Stromwandler, sind der resultierende Strom sowie auch der induzierte Signalstrom null. Dieses Gleichgewicht wird gestört, wenn eine Isolation defekt ist oder ein stromführender Leiter berührt wird. Fliesst verbraucherseitig des FI-Schalters ein kleiner Fehlerstrom gegen Erde, so wird ein Signalstrom induziert, der den fraglichen Stromkreis innert Sekundenbruchteilen abschaltet. Der Nennauslösestrom beträgt für den Personenschutz 10 oder 30 mA, für den Sachschutz auch mehr. Für Feuchträume in Wohnbauten verlangen die Installationsnormen den Einbau von FI-Schaltern. FI-Schalter sollten periodisch mit der Prüftaste überprüft werden.

Vorsicht ist geboten bei Messungen an offenen Leitern oder in Schaltschränken, auch mit Stromzangen. Grundsätzlich dürfen nur Personen mit entsprechender Ausbildung und Schutzausrüstung solche Manipulationen vornehmen. Aus Gründen der Haftpflicht soll Fachpersonal des Betriebes oder des Elektrizitätswerks damit beauftragt werden.