Strom verteilen, ohne den Überblick zu verlieren
In Schaltschränken und elektrischen Verteilungen müssen oft viele Stromkreise zuverlässig versorgt werden. Werden dafür ausschließlich einzelne Leitungen verwendet, steigt mit der Zahl der Anschlüsse auch der Platzbedarf. Zudem können Leitungsführung und spätere Änderungen unübersichtlich werden. Sammelschienen bündeln die elektrische Verteilung auf leitfähigen Schienen, von denen aus Abgänge zu Geräten oder weiteren Verteilern führen. Sie sind damit ein wichtiges Bauteil in industriellen Anlagen, Gebäudeverteilungen und größeren Schaltschränken.
Eine Sammelschiene ist allerdings keine einfache Alternative zu einem Kabel. Material, Querschnitt, Anschlussstellen und Schutzkonzept müssen zur jeweiligen Anlage passen. Entscheidend ist nicht nur, ob die Schiene den Betriebsstrom führen kann. Auch Erwärmung, Kurzschlusskräfte, Berührungsschutz und die Bedingungen am Einbauort gehören zur Planung.
Wie Sammelschienen funktionieren
Sammelschienen bestehen meist aus Kupfer oder Aluminium. Sie können als einzelne Leiter in einer Schaltgerätekombination, als abgestimmtes Verteilersystem oder als Teil eines gekapselten Schienensystems eingesetzt werden. Je nach Anwendung führen sie Außenleiter, Neutralleiter oder Schutzleiter. Ihre Form und Anordnung richten sich unter anderem nach dem verfügbaren Raum, der erforderlichen Stromtragfähigkeit und den Abständen zwischen spannungsführenden Teilen.
Der Nutzen liegt vor allem in einer klaren, wiederholbaren Verteilung. Mehrere Abgänge lassen sich an dafür vorgesehenen Stellen anschließen, ohne für jeden Stromkreis eine lange Zuleitung vom Einspeisepunkt verlegen zu müssen. Das erleichtert den Aufbau, macht ihn aber nicht automatisch flexibel: Ob sich später ein Abgang ergänzen lässt, hängt von den Reserven des Gesamtsystems und von den freigegebenen Anschlussmöglichkeiten ab.
Die Auslegung beginnt bei der gesamten Verteilung
Für die Auswahl reicht ein Blick auf den Nennstrom eines einzelnen Geräts nicht aus. Zunächst muss feststehen, welche Verbraucher versorgt werden, welche Betriebsströme auftreten können und wie die Einspeisung geschützt ist. Ebenso wichtig sind die Umgebungstemperatur, die Einbaulage und die Belüftung. In einem dicht bestückten Schaltschrank kann Wärme schlechter abgeführt werden als bei einer frei angeordneten Schiene. Angaben zur Stromtragfähigkeit gelten deshalb nur unter den Bedingungen, für die sie ermittelt wurden.
Bei einem Kurzschluss wirken innerhalb kurzer Zeit hohe thermische und mechanische Belastungen auf die Leiter. Schienenquerschnitt und Halterungen müssen daher zum möglichen Kurzschlussstrom und zur Abschaltzeit der Schutzeinrichtungen passen. Auch die Abstände und die Befestigung beeinflussen, ob das System diesen Kräften standhält. Eine großzügig dimensionierte Schiene allein gleicht ungeeignete Halter oder Anschlüsse nicht aus.
In der Planung sollten außerdem die folgenden Fragen geklärt werden:
- Welche Ströme fließen im normalen Betrieb und welche Reserven werden tatsächlich benötigt?
- Welche Kurzschlussbeanspruchung ist am Einbauort zu erwarten?
- Wie werden Neutral- und Schutzleiter geführt und angeschlossen?
- Welche Temperatur, Feuchtigkeit oder Verschmutzung ist am Einbauort zu berücksichtigen?
- Wie bleiben Abgänge für Prüfung und Instandhaltung zugänglich?
Material und Anschlüsse als Teil des Systems betrachten
Kupfer leitet Strom bei gleichem Querschnitt besser als Aluminium. Aluminium ist dafür leichter. Welche Variante geeignet ist, lässt sich dennoch nicht allein aus diesen Eigenschaften ableiten. Der verfügbare Bauraum, das Gewicht, die Kosten und vor allem die zugelassenen Anschlusskomponenten spielen ebenfalls eine Rolle. Werden unterschiedliche Metalle miteinander verbunden, müssen die Verbindungstechnik und die Angaben des Herstellers beachtet werden. Ungeeignete Kontaktstellen können sich erwärmen oder mit der Zeit an Qualität verlieren.
Gerade an Übergängen zu Schaltgeräten und Kabelschuhen entscheidet die Ausführung über die Zuverlässigkeit. Kontaktflächen, passende Verbindungselemente und das vorgegebene Anzugsdrehmoment gehören zusammen. Ein Anschluss, der äußerlich fest wirkt, muss elektrisch noch lange nicht dauerhaft gut sein. Deshalb sollten Sammelschienen immer zusammen mit ihren Haltern, Abdeckungen und Anschlussmöglichkeiten betrachtet werden, statt nur nach Material und Abmessung ausgewählt zu werden.
Bei Schaltgerätekombinationen ist zudem das Zusammenspiel aller Komponenten maßgeblich. Die Normenreihe DIN EN 61439 beschreibt Anforderungen an solche Kombinationen und deren Nachweise. Werden Bauteile ausgetauscht oder zusätzliche Abgänge eingebaut, muss geprüft werden, ob die vorgesehene Ausführung und die erforderlichen Nachweise weiterhin gelten. Eine passende Einzelkomponente macht noch keine ausreichend geprüfte Gesamtverteilung.
Berührungsschutz und Einbauort nicht unterschätzen
Offene Schienen benötigen innerhalb eines Gehäuses geeignete Abdeckungen und ausreichende Abstände. Ob ein Gehäuse nur durch Elektrofachkräfte geöffnet wird oder auch in einem allgemein zugänglichen Bereich steht, beeinflusst das Schutzkonzept. Ebenso kann eine staubige, feuchte oder korrosive Umgebung höhere Anforderungen an Gehäuse und Komponenten stellen. Der erforderliche Schutz ergibt sich aus der konkreten Anlage und ihrem Einbauort, nicht aus der Bezeichnung „Sammelschiene“.
Für einen geordneten Aufbau sollten Leitungswege, Biegeradien an den angeschlossenen Leitern und die Zugänglichkeit der Verbindungspunkte früh eingeplant werden. Nachträglich eng geführte Leitungen können Anschlüsse mechanisch belasten oder die Kontrolle erschweren. Auch Erweiterungen brauchen Platz: Eine freie Stelle auf der Schiene ist wenig wert, wenn dort weder ein Gerät sicher befestigt noch eine Abdeckung korrekt montiert werden kann.
Prüfung und Wartung im Betrieb
Vor der Inbetriebnahme sind die vorgesehenen Prüfungen der fertigen Verteilung erforderlich. Dazu zählen unter anderem Sichtkontrollen der Verdrahtung und Abdeckungen sowie elektrische Prüfungen nach den für die Anlage geltenden Vorgaben. Arbeiten an elektrischen Anlagen gehören in die Hände entsprechend qualifizierter Fachkräfte. Das gilt besonders für Änderungen an bestehenden Verteilungen, bei denen vorhandene Stromkreise und Schutzmaßnahmen berücksichtigt werden müssen.
Im Betrieb verdienen Anschlussstellen besondere Aufmerksamkeit. Lockerungen, Verfärbungen oder ungewöhnliche Erwärmung können auf Probleme hinweisen. Wie und in welchen Abständen kontrolliert wird, richtet sich nach Nutzung, Umgebungsbedingungen und den Herstellerangaben. Eine Prüfung sollte nicht erst dann stattfinden, wenn ein Abgang ausfällt. Dokumentierte Änderungen und eindeutig zugeordnete Stromkreise helfen dabei, spätere Arbeiten sicher und nachvollziehbar auszuführen.
Fazit
Sammelschienen schaffen eine kompakte und übersichtliche Stromverteilung. Zuverlässig sind sie jedoch nur, wenn Stromtragfähigkeit, Kurzschlussfestigkeit, Anschlüsse und Berührungsschutz zur gesamten Anlage passen. Wer den Einbauort und mögliche spätere Änderungen schon bei der Planung berücksichtigt, vermeidet schwer zugängliche Anschlüsse und unnötige Umbauten.
