Netzsysteme TN-C-S, TN-S und TT einfach erklärt: was bei einem Körperschluss passiert

Zwei Häuser können denselben Verteiler, dieselben LS-Schalter und dieselben Leitungen haben und sich trotzdem völlig unterschiedlich verhalten, wenn ein Heizgerät einen Körperschluss bekommt. Im einen löst der LS-Schalter in wenigen Millisekunden aus. Im anderen löst er gar nicht aus, und das Metallgehäuse liegt bei etwa 200 V, bis ein FI abschaltet. Der Unterschied ist das Netzsystem: wie der Schutzleiter der Anlage mit der Stromquelle verbunden ist.

Die Buchstaben

DIN VDE 0100 (nach IEC 60364) bezeichnet Netzsysteme mit zwei oder drei Buchstaben.

• Erster Buchstabe, die Quelle: T (französisch terre, Erde) bedeutet, der Sternpunkt des Transformators ist direkt geerdet. I bedeutet, er ist gegen Erde isoliert oder über eine hohe Impedanz geerdet.
• Zweiter Buchstabe, die Körper der Anlage (berührbare Metallteile): T bedeutet, sie sind mit einem eigenen Anlagenerder verbunden. N bedeutet, sie sind über einen Leiter mit dem geerdeten Sternpunkt der Quelle verbunden.
• Nach dem Bindestrich, nur bei TN: S bedeutet, Neutralleiter N und Schutzleiter PE sind getrennt; C bedeutet, sie sind in einem Leiter vereint, dem PEN.

TN-C-S heißt also: Quelle geerdet, Körper mit dem Sternpunkt der Quelle verbunden, N und PE in einem Teil des Netzes gemeinsam, im Rest getrennt.

TN-S: ein eigener Schutzleiter bis zur Quelle

Vom Transformator bis zur Anlage läuft ein separater Schutzleiter. N und PE sind überall getrennt.

Bei einem Körperschluss fließt der Fehlerstrom vom Außenleiter über die Fehlerstelle über metallische Leiter zum Transformator zurück. Die Schleifenimpedanz ist klein, der Strom groß (oft Hunderte Ampere), und der elektromagnetische Auslöser des LS-Schalters spricht praktisch sofort an.

TN-C-S: gemeinsam draußen, getrennt am Hausanschluss

In Deutschland das übliche System. Der Netzbetreiber bringt einen gemeinsamen PEN-Leiter, der am Hausanschluss oder im Hauptverteiler in N und PE aufgeteilt wird. Ab dieser Stelle dürfen beide nie wieder verbunden werden. Der PEN im Netz wird an vielen Stellen geerdet.

Ein Körperschluss verläuft wie im TN-S: metallische Schleife, großer Strom, schnelle Abschaltung.

Die Schwachstelle ist der PEN selbst. Wird er zwischen Transformator und Anlage unterbrochen, hat der Neutralleiterstrom keinen anderen Rückweg als über die Erdung der Anlage. Die Verbraucher ziehen das gesamte Schutzleitersystem über ihre eigene Impedanz Richtung Außenleiterspannung: Die Lampen werden dunkel oder gehen aus, und jedes geerdete Metallteil im Haus (und alles, was über den Potentialausgleich damit verbunden ist) kann gefährlich werden. Ein FI erkennt das nicht zwingend, denn Außen- und Neutralleiterstrom durch ihn sind weiterhin gleich. Deshalb wird der PEN mehrfach geerdet und mit ausreichendem Querschnitt verlegt.

TN-C-S: Der Außenleiter berührt das Metallgehäuse eines Heizlüfters. Der Fehlerstrom fließt über PE und PEN zurück, Hunderte Ampere, und der B16 löst sofort aus.

TN-C: die alte „klassische Nullung“

Im TN-C-System sind N und PE bis zum Verbraucher vereint. Man findet es in Altbauten, wo eine zweiadrige Leitung eine Steckdose versorgt und der Schutzkontakt auf den Neutralleiter gebrückt ist. Für neue Endstromkreise ist das unzulässig: Ein PEN muss mindestens 10 mm² Kupfer haben, und ein FI funktioniert daran nicht, weil der Fehlerstrom über denselben PEN zurückfließt, der durch den FI läuft. Eine solche Anlage zu modernisieren, ist Aufgabe einer Elektrofachkraft.

TT: ein eigener Anlagenerder

Im TT-System hat die Anlage ihren eigenen Erder (Staberder oder Fundamenterder) mit dem Widerstand RA. Der Sternpunkt des Transformators ist in der Station geerdet (Widerstand RB). Dazwischen gibt es keinen metallischen Weg: Der Fehlerstrom fließt durch das Erdreich zurück.

Erdreich leitet schlecht. Mit den typischen Werten, die WireWhy voreinstellt, RA = 100 Ω und RB = 10 Ω:

• Fehlerstrom ≈ 230 V ÷ (100 Ω + 10 Ω) ≈ 2,1 A;
• Spannung am Gehäuse des fehlerhaften Geräts ≈ 2,1 A × 100 Ω ≈ 209 V.

Ein 16-A-LS-Schalter löst bei 2,1 A nie aus. Das Gehäuse bleibt dauerhaft bei etwa 209 V. Deshalb hängt eine TT-Anlage am FI: Ein 30-mA-FI sieht 2,1 A Fehlerstrom und schaltet in Millisekunden ab. DIN VDE 0100-410 fordert RA × IΔn ≤ 50 V, Erder und FI werden also gemeinsam ausgelegt.

TT: derselbe Fehler. Der Strom muss durch das Erdreich, er reicht nicht, um den B16 auszulösen, und das Gehäuse bleibt auf gefährlicher Spannung. Im TT-System schaltet diesen Fehler ein FI-Schutzschalter ab.

Im Vergleich

	TN-S	TN-C-S	TT
Schutzleiter kommt vom	Netz, eigener Leiter	Netz, aus dem PEN am Hausanschluss	eigenen Anlagenerder
Fehlerstrom bei Körperschluss	groß	groß	klein (einige Ampere)
Wer abschaltet	LS-Schalter oder Sicherung (FI als Zusatzschutz)	LS-Schalter oder Sicherung (FI als Zusatzschutz)	FI-Schutzschalter
Hauptrisiko	lange Leitungen, zu hohes Zs	unterbrochener PEN	Erderwiderstand; fehlender oder defekter FI
Abschaltzeit Endstromkreise bis 32 A	0,4 s	0,4 s	0,2 s

(Das IT-System mit gegen Erde isolierter Quelle läuft nach einem ersten Erdschluss weiter und wird etwa in OP-Sälen und Teilen der Industrie eingesetzt. Es ist hier nicht Thema.)

Was man in Deutschland, Österreich und der Schweiz antrifft

In Deutschland ist TN-C-S die Regel; einige Netzbetreiber, vor allem in ländlichen Gebieten, versorgen im TT-System. In Österreich ist die „Nullung“ (TN) verbreitet, TT heißt dort traditionell „Schutzerdung“. In der Schweiz regelt die NIN die Details. Welches System eine Anlage hat, legen Netzbetreiber und Planer fest, und es steht in den Unterlagen der Anlage. Im Zweifel weiß es die Elektrofachkraft, die bei der Prüfung auch Schleifenimpedanz oder Erderwiderstand misst.

Drei Systeme an einem Stromkreis ausprobieren

In WireWhy ist das Netzsystem eine Einstellung der Einspeisung: TN-C-S (Standard), TN-S oder TT, mit einstellbaren Ze, RA und RB. Baue einen Steckdosenkreis mit LS-Schalter, setze einen Körperschluss an die Steckdose und wechsle das System: In TN-C-S löst der LS-Schalter sofort aus, in TT nicht, und WireWhy zeigt die Berührungsspannung an den Körpern. Mit einem 30-mA-FI wird wieder abgeschaltet. Zum Schluss den unterbrochenen PEN der Einspeisung einschalten und beobachten, was mit Lampen und Schutzleiter passiert.

Öffne WireWhy auf wirewhy.com/de. Die Seite der LS-Schalter erklärt Auslösecharakteristik B, C und D beim LS-Schalter, die des FI Warum fliegt der FI raus?