Neutralleiterstrom

Der Neutralleiterstrom ist ein Begriff aus der Elektrotechnik. Ein Drehstromanschluss in Niederspannungsnetzen besteht aus drei Außenleitern und dem Neutralleiter. Dieser Drehstromanschluss wird entweder direkt genutzt (z. B. für größere Verbraucher wie im Haushalt den Herd oder den Durchlauferhitzer) oder die Verbraucher werden auf die drei Außenleiter aufgeteilt. Diese versorgen dann mit je einem Außenleiter und dem Neutralleiter mit 230 V die einzelnen Verbraucher mit Wechselspannung.

Durch den Neutralleiter fließt der Summenstrom der drei Außenleiter zum Sternpunkt der lokalen Transformatorenstation. Bei symmetrischer Belastung der drei Außenleiter und bei linearen Verbrauchern (dies sind Verbraucher, welche keine Oberschwingungen im Strom erzeugen) ist der Betrag des Stromes im Neutralleiter 0 A. Der Neutralleiter nimmt bei linearen Verbrauchern nur jenen Summenstrom auf, welcher durch ungleichmäßige Belastung der drei Außenleiter verursacht wird. Er kann daher in bestimmten Situationen im Leiterquerschnitt reduziert ausgeführt sein oder im Extremfall, wenn eine symmetrische Belastung der Außenleiter garantiert ist, sogar ganz weggelassen werden.

Dreiphasenwechselstrom.

Das Bild zeigt links den Drehstromtrafo als Energiequelle und rechts die Sternschaltung als dreiphasigen Verbraucher. Der Strom durch den Neutralleiter ergibt sich bei harmonischem Verlauf aus der Summe der drei Außenleiterströme i_1,2,3 und ist im symmetrischen Fall null:

$L1: i_\mathrm{1}(t)=\widehat{i_\mathrm{1}}\cdot cos(\omega t-\varphi_{i1})$

$L2: i_\mathrm{2}(t)=\widehat{i_\mathrm{2}}\cdot cos(\omega t-\varphi_{i2})$

$L3: i_\mathrm{3}(t)=\widehat{i_\mathrm{3}}\cdot cos(\omega t-\varphi_{i3})$

Probleme

Nichtlineare Verbraucher verursachen hingegen nichtharmonische Wechselströme in den Zuleitungen. Typische Verursacher sind unter anderem die in Schaltnetzteilen eingesetzten Gleichrichter, wie sie z. B. in Telefonanlagen, Servern, PCs oder Monitoren verwendet werden. Bei einer unzureichenden Leistungsfaktorkorrektur solcher Verbraucher hat dies zur Folge, dass dabei Oberschwingungsströme als ganzzahlige Vielfache der Netzfrequenz im Stromversorgungsnetz auftreten. Diese Oberschwingungen des Stromes können zu Störungen führen.

Ein besonderes Problem bereiten für den Neutralleiterstrom dabei alle durch drei teilbaren Harmonischen, welche sich im Neutralleiter nicht aufheben, sondern addieren. Dies betrifft besonders die dritte Harmonische und die neunte Harmonische. Daher kann es in Extremfällen zu einer unzulässig hohen Strombelastung des Neutralleiters kommen.

Aus diesem Grund sollten bei Neuanlagen die Neutralleiterquerschnitte denen der Außenleiter entsprechen. Für Sammelschienen in den Verteilungen ist sogar für die Neutralleiterschiene der 1,3-fache Querschnitt der Außenleiterschiene zu empfehlen.

Siehe auch

• Fehlerarten in Drehstromsystemen