{"id":999603,"date":"2026-09-07T09:27:36","date_gmt":"2026-09-07T06:27:36","guid":{"rendered":"https:\/\/yilkomer.com\/berechnung-des-erdungsleiterquerschnitts\/"},"modified":"2026-10-23T15:17:38","modified_gmt":"2026-10-23T12:17:38","slug":"berechnung-des-erdungsleiterquerschnitts","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/yilkomer.com\/de\/berechnung-des-erdungsleiterquerschnitts\/","title":{"rendered":"Berechnung des Erdungsleiterquerschnitts"},"content":{"rendered":"
Erdungs-<\/a> und Blitzschutz<\/strong> systeme sind in hohem Ma\u00dfe davon abh\u00e4ngig, dass die Leiter mit dem richtigen Querschnitt ausgew\u00e4hlt werden. Ein unterdimensionierter Leiter \u00fcberhitzt bei hohem Stromfluss und gef\u00e4hrdet dadurch sowohl seine eigene Unversehrtheit als auch die Sicherheit der angeschlossenen Anlage. In diesem Beitrag behandeln wir die bei der Querschnittsberechnung von Erdungs- und Ableitungsleitern verwendete adiabatische Gleichung, die Ans\u00e4tze der Normenreihe IEC 62305<\/strong><\/a> sowie der Norm IEC 60364-5-54 und erl\u00e4utern die Berechnungsschritte anhand eines praktischen Beispiels.<\/p>\n

1. Ingenieurtechnische Begr\u00fcndung der Querschnittsberechnung<\/strong><\/h2>\n

Flie\u00dft durch einen Leiter ein Strom, entsteht aufgrund des Leiterwiderstands W\u00e4rme (Joule-Effekt). Bei kurzzeitigen, aber sehr hohen Str\u00f6men \u2013 etwa bei einem Erdschluss oder einem Blitzsto\u00dfstrom \u2013 wird diese Erw\u00e4rmung als adiabatisch betrachtet, das hei\u00dft, die Zeitdauer ist so kurz, dass die W\u00e4rmeabgabe an die Umgebung vernachl\u00e4ssigt werden kann und die gesamte Energie zur Temperaturerh\u00f6hung des Leiters beitr\u00e4gt. Ziel der Querschnittsberechnung ist es, die minimale Querschnittsfl\u00e4che zu bestimmen, die diesen Temperaturanstieg innerhalb der sicheren Grenzen des Leitermaterials h\u00e4lt.<\/p>\n

Zu den Folgen einer unzureichenden Querschnittswahl z\u00e4hlen die Besch\u00e4digung der Leiterisolierung (falls vorhanden), ein Lockern oder Schmelzen an den Verbindungsstellen, eine verminderte mechanische Festigkeit sowie kumulative Sch\u00e4den bei wiederholten Sto\u00dfbelastungen. Die Querschnittsberechnung ist daher ein Schritt der Systemauslegung, der nicht vernachl\u00e4ssigt werden darf.<\/p>\n

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Abbildung 1 \u2014 Adiabatische Gleichung und Definition der Variablen<\/em><\/strong><\/p>\n<\/blockquote>\n

2. Die adiabatische Gleichung<\/strong><\/h2>\n

Die in internationalen Normen f\u00fcr die Querschnittsberechnung verwendete Grundgleichung ist die adiabatische Gleichung:<\/p>\n

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S = \u221a(I\u00b2 \u00b7 t) \/ k<\/strong><\/p>\n<\/blockquote>\n

Dabei steht S f\u00fcr den Leiterquerschnitt (mm\u00b2), I f\u00fcr den Effektiv- oder Scheitelwert des im Stromkreis flie\u00dfenden Stroms (A), t f\u00fcr die Flie\u00dfdauer des Stroms (s) und k f\u00fcr eine vom Leitermaterial abh\u00e4ngige Konstante. Die Gleichung beruht auf dem physikalischen Zusammenhang, dass die durch das Produkt I\u00b2t ausgedr\u00fcckte \u201espezifische Energie\u201c (Joule-Integral) zu einem Temperaturanstieg f\u00fchrt, der umgekehrt proportional zum Leiterquerschnitt ist.<\/p>\n

IEC 60364-5-54 empfiehlt, den Querschnitt von Schutzleitern in Niederspannungsanlagen mit dieser Gleichung zu berechnen; IEC 62305-1 Anhang D passt denselben Ansatz f\u00fcr Blitzstr\u00f6me an. Der wesentliche Unterschied zwischen den beiden Normen liegt in der Quelle der f\u00fcr I und t verwendeten Werte: Im Netzanlagenbereich stammen diese Werte aus dem Kurzschlussstrom und der Abschaltzeit der Schutzeinrichtung, beim Blitzschutz hingegen aus den von der LPS-Klasse (Lightning Protection System \/ Blitzschutzsystem) abh\u00e4ngigen Standard-Sto\u00dfstromparametern.<\/p>\n

3. Materialkonstante (k) und Temperaturgrenzen<\/strong><\/h2>\n

Die Konstante k wird aus Materialeigenschaften wie der spezifischen W\u00e4rmekapazit\u00e4t, dem spezifischen Widerstand, der Dichte sowie den zul\u00e4ssigen Anfangs- und Endtemperaturen des Leiters abgeleitet. Kupfer besitzt aufgrund seines niedrigen spezifischen Widerstands bei gleichem Strom einen h\u00f6heren k-Wert als Aluminium und Stahl und ben\u00f6tigt daher einen kleineren Querschnitt.<\/p>\n

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Tabelle 1 \u2014 k-Werte nach Leitermaterial (basierend auf IEC 62305-3 Tabelle 5 und IEC 60364-5-54)<\/em><\/strong><\/p>\n<\/blockquote>\n

Die k-Werte variieren auch je nach zul\u00e4ssigem Temperaturanstieg: So kann beispielsweise bei einer verdeckt verlegten Erdungselektrode, bei der keine sichtbare Verf\u00e4rbung zu erwarten ist, ein h\u00f6herer Temperaturanstieg zugelassen werden, w\u00e4hrend bei einem sichtbaren Leiter oder einem Leiter in der N\u00e4he brennbarer Materialien eine niedrigere Grenze gew\u00e4hlt wird. Der in der Planung zu verwendende k-Wert muss daher nicht nur anhand des Materials, sondern auch anhand der jeweiligen Einsatzbedingung aus den Normtabellen \u00fcberpr\u00fcft werden.<\/p>\n

4. Mindestquerschnitte: Mechanische Festigkeit und Korrosionszuschlag<\/strong><\/h2>\n

Die adiabatische Gleichung gew\u00e4hrleistet lediglich die thermische Belastbarkeit; damit ein Leiter jedoch vor Ort \u00fcber eine lange Lebensdauer mechanisch stabil bleibt, sind zus\u00e4tzlich untere Grenzquerschnitte festgelegt. IEC 62305-3 legt f\u00fcr Fangeinrichtungen, Ableitungen und Erdungselektroden materialabh\u00e4ngige feste Mindestquerschnitte fest, unabh\u00e4ngig von der LPS-Klasse:<\/p>\n

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Tabelle 2 \u2014 Mindestquerschnittswerte nach IEC 62305-3 Tabelle 6<\/em><\/strong><\/p>\n<\/blockquote>\n

In der Praxis wird der endg\u00fcltige Querschnitt wie folgt gew\u00e4hlt: Zun\u00e4chst wird der thermisch erforderliche Wert S anhand der adiabatischen Gleichung berechnet; dieser Wert wird dann mit dem in der Norm f\u00fcr die jeweilige Komponente und das Material definierten Mindestquerschnitt verglichen; es wird der gr\u00f6\u00dfere der beiden Werte gew\u00e4hlt. In den meisten praktischen LPS-Anwendungen f\u00e4llt der thermisch erforderliche Querschnitt aufgrund der kurzen Sto\u00dfenergiedauer (etwa 0,5 ms) recht klein aus, sodass die Auswahl in der Regel vom mechanischen Mindestquerschnitt bestimmt wird.<\/p>\n

5. Beispielrechnung<\/strong><\/h2>\n

Angenommen, bei einem Erdschluss flie\u00dft durch einen blanken Kupfer-Schutzleiter ein Fehlerstrom von 8.000 A, der durch die Abschaltung der Schutzeinrichtung nach 0,2 Sekunden beendet wird. F\u00fcr weiches (ausgegl\u00fchtes) Kupfer wird k = 226 A\u00b7s^0,5\/mm\u00b2 angenommen.<\/p>\n