Selektivität: Definition & Funktionen

Weißt du was Selektivität bedeutet? Wir erklären es dir.

Selektiv bedeutet vereinzelt, stellenweise, partiell, teilweise…diese Adjektive spiegeln die Wirkungsweise der Selektivität gut wider.

In diesem Blogbeitrag geben wir dir eine Definition für die Selektivität, erklären dir wo sie ihren Einsatz findet, wie man sie erreicht und geben dir Bespiele für die Selektivität in Schmelzsicherungen und Leitungsschutzschaltern.

Was ist Selektivität?

Selektivität beschreibt ein besonderes Verhalten von mehreren Schutzeinrichtungen im Fehlerfall zueinander. Selektivität liegt vor, wenn im Falle einer automatischen Fehlerabschaltung in einer elektrischen Anlage nur die Schutzeinrichtung abschaltet, die der Fehlerstelle unmittelbar vorgeschaltet ist. Somit gewährleistet die Selektivität die Funktion des Netzschutzes in einem Stromnetz und auch trotz des Fehlers kann sichergestellt werden, dass möglichst viele Teile der elektrischen Schaltung oder Anlage in Betrieb bleiben und nur das Sicherungselement vor der Fehlerstelle auslöst.

Gerade in Endstromkreisen – z.B. für die Beleuchtung – sollte Selektivität sowohl bei Überlast als auch bei Kurzschlussströmen erreicht werden. Dadurch wird nur ein kleiner Teil der elektrischen Anlage vom Netz getrennt – andere, fehlerfreie Stromkreise werden weiter versorgt.

Entsteht im Beleuchtungsstromkreis ein Kurzschluss, dann darf nur die Sicherung direkt vor der Beleuchtungsanlage auslösen, z.B. in der zugehörigen Unterverteilung. Die Vorsicherung der Unterverteilung oder gar die Sicherungen im Hausanschlusskasten dürfen in diesem Fall nicht auslösen.

Wo kommt Selektivität zum Einsatz?

Selektives Verhalten von Schutzgeräten wird nahezu überall gefordert. Für den Personen- (FI/RCD) sowie den Kabel- und Leitungsschutz sind dabei vor allem die Auswahl von Geräten mit selektivem Verhalten und die Anlagenplanung von Bedeutung. Bei der Anlagenplanung muss man dabei die Aufteilung der einzelnen Verbrauchergruppen auf die Stromkreise beachten.

Im gewerblichen Bereich - z.B. bei Rechenzentren - kostet jeder aufgrund fehlender Selektivität unnötig abgeschaltete Bereich Geld und bringt in extremen Fällen sogar kritische Infrastruktur und damit letztendlich Menschenleben in Gefahr. Deshalb müssen hier äußerst hohe Ansprüche an die Versorgungssicherheit gestellt werden.

Diese Anlagen werden mittlerweile intensiv hinsichtlich verschiedener Aspekte der IT-Sicherheit durchleuchtet. Der ebenfalls essenzielle Faktor der Sicherheit der elektrotechnischen Infrastruktur wird jedoch häufig übersehen: Die elektrotechnische Anlagenverfügbarkeit ist in vielen Installationen fragil. Dieser Zustand kann ohne weiteres über lange Zeit hinweg unbemerkt bleiben. Erst im Fehlerfall zeigen sich die Auswirkungen.

Welche Vorteile bringt die Selektivität?

In elektrischen Anlagen sorgt die Selektivität für:

• die Gewährleistung der Sicherheit von Anlage und Person zu jeder Zeit, da Stromkreise von ggf. sicherheitsrelevanten Einrichtungen nicht unnötig abgeschaltet werden

• eine Verringerung der Auswirkungen auf andere Anlagenteile

• die Minimierung der Schäden bzw. der Beanspruchung der Komponenten

• die Sicherstellung einer hohen Verfügbarkeit einer elektrischen Anlage (Minimierung von Stillstandzeiten)

• eine hohe Versorgungssicherheit

• schnelle Ortung und Behebung von Fehlern, da nur ein kleiner Teil der Anlage abgeschaltet wird

Wie erreicht man Selektivität?

Bei Schmelzsicherungen gilt unter bestimmten Bedingungen das Verhältnis der Bemessungsströme von 1:1,6. Meist werden jedoch Leitungsschutzschalter oder eine Mischung aus Schmelzsicherungen und Leitungsschutzschaltern eingesetzt. Für Leitungsschutzschalter untereinander müssen dabei der maximale unbeeinflusste Kurzschlussstrom sowie die Koordinationstabellen der Hersteller beachtet werden.

Für gemischte Anordnungen kommt es auf die Reihenfolge der Schutzorgane sowie auf deren jeweilige Auslösekennlinien an. Dabei muss nicht nur berücksichtigt werden, ob diese auf I2t-Werten beruhen, sondern auch, welche Energiebegrenzungsklasse die Bauteile besitzen. Oft wird nur eine Teilselektivität für den Überlastfall, nicht jedoch eine vollständige Selektivität, die auch den gesamten Kurzschlussbereich abdeckt, erreicht.

Auch wenn alle genannten Punkte bei der Anlagenplanung berücksichtigt sind, kann die Versorgungssicherheit noch nicht immer garantiert werden. So gibt es in Rechenzentren und Industrieanlagen viel Abwärme, die zusätzlich mit einbezogen werden muss, denn Leitungsschutzorgane werden auf unterschiedliche Weise von der Umgebungstemperatur beeinflusst. Zudem sind in einigen Bereichen nach Norm RCDs oder Brandschutzschalter gefordert, welche ebenfalls bezüglich der Selektivität abgestimmt werden müssen.

Selektivität bei Schmelzsicherungen

Zwei hintereinander geschaltete Schmelzsicherungen verhalten sich selektiv, wenn sich deren Bemessungsstrom um den Faktor 1,6 unterscheidet. Weil das Auslöseverhalten von Sicherungen Toleranzen unterliegt, sind Sicherungen unmittelbar benachbarter Nennstromstufen nicht selektiv. Zuverlässig kann die Selektivität von Sicherungen nur anhand ihrer Zeit-Strom-Kennlinien beurteilt werden.

Beispiel:

Schmelzsicherung: 16 A x 1,6 = 25,6A => Nächstgroße Sicherung = 32A

Einer 16A Sicherung muss also mindestens eine 32A Sicherung vorgeschaltet werden um die Selektivität einzuhalten. Wäre eine 25A Sicherung vorgeschaltet wäre im Fehlerfall nicht sichergestellt, dass die 16A und nicht die 25A Sicherung auslöst.

Selektivität bei Leitungsschutzschaltern

Leitungsschutzschalter sind grundsätzlich nicht selektiv. Bei einem Kurzschluss kann durch die Abstufung der Nennstromstärken nicht sichergestellt werden, dass Leitungsschutzschalter selektiv auslösen. Also auch, wenn mehrere LS-Schalter mit dem Faktor 1,6 hintereinander liegen ist nicht sichergestellt, dass nur der letzte LS-Schalter auslöst. Durch eine Abstufung der Nennströme ist zwar eine unterschiedliche Überlastauslösung gegeben, bei einem Kurzschluss gleicht es aber mehr dem Zufall, welcher LS-Schalter auslöst. Um Selektivität zu erreichen, kann ein selektiver Leitungsschutzschalter (SLS) vor andere Leitungsschutzschalter oder Sicherungen geschaltet werden. Seine Auslösung ist verzögert. Er begrenzt elektromagnetisch sofort den Kurzschlussstrom und kann so auch als Backup-Schutz dienen.

Tipp

Schneider Electric bietet ein Online-Berechnungstool an, mit dem man sogar die Selektivität von Sicherungen zueinander überprüfen kann.

Die Nutzung ist kostenlos, man muss sich nur einen Account anlegen.

Die Website findest du hier: https://ect.se.com/