Erdverlegte elektrische Leitungen unterliegen anderen Anforderungen als herkömmliche Leitungen, da sie Feuchtigkeit, Druck und Kräften im Erdreich ausgesetzt sind. Das üblicherweise im Wohnbereich verwendete NM-B-Kabel ist für die Verlegung im Erdreich ungeeignet. Daher ist es unerlässlich, die NEC-Vorschriften für sichere und zuverlässige Erdverlegung im Freien einzuhalten. In diesem Leitfaden werden wir die Vorschriften detailliert erläutern.
Was ist der NEC-Code? – Die Grundlagen
Der National Electrical Code (NEC) oder NFPA 70 ist ein nationaler Standard mit detaillierten Richtlinien für die sichere Installation elektrischer Anlagen in den USA. Diese Richtlinien werden von der National Fire Protection Association (NFPA) herausgegeben. Der Standard umfasst Kabeltypen, Mindestverlegetiefe, Spannung, Hinterfüllung und weitere notwendige Empfehlungen für eine sichere elektrische Verkabelung. Durch die Einhaltung des NEC-Codes können Sie Ihre Geräte vor Stromschlägen, Bränden und anderen Gefahren schützen.
Der NEC-Code findet in den USA auf nahezu alle Elektroarbeiten Anwendung. Er ist jedoch auch in vielen anderen Ländern und Regionen verbindlich. Der NEC umfasst elektrische Systeme, Verkabelung, Bauwesen, Beleuchtung und vieles mehr. Er besteht aus neun Kapiteln, die in Artikel, Teile und Abschnitte gegliedert sind. Darüber hinaus enthält er eine Einleitung und ein informatives Inhaltsverzeichnis. Der NEC ist wie folgt aufgebaut:
| NEC-Struktur |
| Einführung |
| • Kapitel 1: Allgemeines • Kapitel 2: Verdrahtung und Schutz • Kapitel 3: Verdrahtungsmethoden und -materialien • Kapitel 4: Ausrüstung für den allgemeinen Gebrauch • Kapitel 5: Besondere Nutzungen • Kapitel 6: Spezialausrüstung • Kapitel 7: Besondere Bedingungen • Kapitel 8: Kommunikationssysteme • Kapitel 9: Tabellen |
| • Anhang A: Produktsicherheitsstandards • Anhang B: Anwendungsinformationen für Strombelastbarkeitsberechnungen • Anhang C: Fülltabellen für Kabelkanäle, Rohre und Kabelrinnen… • Anhang D: Beispiele • Anhang E: Bauarten • Anhang F: Stromversorgungssysteme für kritische Betriebsabläufe… • Anhang G: Überwachung, Steuerung und Datenerfassung (SCADA) • Anhang H: Verwaltung und Durchsetzung • Anhang I: Empfohlene Drehmomenttabellen… • Anhang J: ADA-Standards für barrierefreies Design • Anhang K: Verwendung medizinischer Geräte in Wohnungen… |
Hinweis: Der NEC-Code gilt nicht für elektrische Systeme von Kraftfahrzeugen, Schiffen oder Flugzeugen.
Eine kurze Geschichte des frühen NEC
Die Anfänge des NEC reichen bis ins späte 1800. Jahrhundert zurück. Damals veröffentlichten verschiedene Organisationen wie das New York Board of Fire Underwriters und die National Electric Light Association separate Elektrovorschriften. Die Vielzahl an Normen führte jedoch zu Verwirrung, und es bestand Bedarf an einer einheitlichen Norm.
Um einen Standard festzulegen, wurde im März 1896 in New York City ein Treffen einberufen. Diese Konferenz, die den Namen „Gemeinsame Konferenz der Elektrotechnik und verwandter Bereiche“ trug, brachte Experten und Verbände verschiedener Fachrichtungen zusammen, darunter Versicherungswesen, Elektrotechnik, Architektur und Vertreter verwandter Branchen. Das Gremium veröffentlichte später, im Jahr 1897, die Broschüre Nr. 70 des National Board of Fire Underwriters (NBFU 70). Diese Broschüre gilt im Wesentlichen als erste Ausgabe des National Electrical Code.
Später im Jahr 1911 wurde die Norm regelmäßig überarbeitet und als neue Ausgabe veröffentlicht. Diese Dokumentation wurde außerdem an die National Fire Protection Association (NFPA) übergeben. Die NFPA ist seither für die Aktualisierung, Überarbeitung und Erweiterung des NEC zuständig. Derzeit gilt der NEC als die meistgenutzte und zuverlässigste Norm der NFPA.
Bedeutung der Einhaltung des NEC-Codes für die Sicherheit
Der NEC (National Electrical Code) ist ein weithin anerkannter und vom American National Standards Institute (ANSI) zertifizierter Regelwerk. Er gewährleistet die Sicherheit elektrischer Anlagen in privaten und gewerblichen Gebäuden. Daher ist es für die Sicherheit elektrischer Installationen unerlässlich, den NEC-Code einzuhalten. Dieser Regelwerk enthält unter anderem folgende Richtlinien:
- Regeln für elektrische Installationen, einschließlich Spannung, Anschluss und mehr.
- Verdrahtungs- und Schutzrichtlinien
- Verfahren und Materialien für die Verdrahtung je nach Anwendung; dies umfasst Leiter, Kabel, Kabelkanäle, Leitungen und Verteilerdosen.
- Verwendung elektrischer Geräte
- Spezielle Anwendungsrichtlinien für Gefahrenbereiche, Flugzeuge, Gesundheitswesen und mehr.
Durch die Einhaltung des NEC-Codes (National Electrical Code) erhalten Sie eine sichere Elektroinstallation. Darüber hinaus werden auch die rechtlichen Aspekte der Erdverlegung von Elektroleitungen abgedeckt.
Darüber hinaus wird der Code alle drei Jahre überarbeitet und aktualisiert. So können Sie sich darauf verlassen, dass der Code stets auf dem neuesten Stand der Technik ist.
NBSobald der NEC-Code aktualisiert ist, müssen ihn nicht alle Bundesstaaten sofort umsetzen. Sie haben einige Monate bis zu einem Jahr Zeit, sich an die neueste Version anzupassen. Darüber hinaus können die Bundesstaaten je nach ihren Bedürfnissen einzelne Abschnitte des Codes ein- oder ausschließen.
Installationsrichtlinien für im Freien verlegte Erdkabel
Steckdosen für den Außenbereich
Im Code NEC 406.9(B)(1)Es wird festgelegt, dass Steckdosen mit 15 und 20 Ampere, 125 und 250 Volt, die in Feuchträumen installiert sind, ein Gehäuse benötigen. Dies gilt unabhängig davon, ob die Steckerkappe aufgesetzt ist oder nicht. Dadurch wird die Installation vor Stromschlägen und plötzlichen Unfällen geschützt.
Nochmals, gemäß der Anweisung von NEC 406.9(A)Die Steckdosenabdeckungen in Feuchträumen müssen besonders robust sein und sich mindestens 90° öffnen lassen. Falls die Konstruktion der Steckdose keine 90°-Öffnung zulässt, muss sie so eingestellt werden, dass sie sich vollständig öffnen lässt.
Darüber hinaus sind Außensteckdosen sowohl an der Vorder- als auch an der Rückseite von Einfamilienhäusern vorgeschrieben. Die Installationshöhe darf dabei 6.5 Fuß (ca. 2 Meter) über dem Boden nicht überschreiten.
GFCI-Anforderungen für die Verwendung im Freien
GFCI steht für Fehlerstromschutzschalter (Ground-Fault Circuit Interrupter). Es handelt sich um ein elektronisches Sicherheitsgerät, das Schutz vor Stromschlägen und Bränden durch elektrische Defekte bietet. Dieser GFCI-Schutz ist unerlässlich für Außensteckdosen mit einer Nennspannung von 125 V oder 250 V, wie in der Norm angegeben. NEC 210.8(A)Abgesehen von Außenbereichen gilt diese Verpflichtung für folgende Bereiche:
- Badezimmer
- Garagen
- Kriechplätze
- Küche
- Badewanne oder Duschkabinen
- Wäschebereiche
- Unfertige Teile oder Bereiche des Kellers, die nicht als Wohnraum vorgesehen sind
- Temporäre Außenverkabelung und Steckdosen in der Nähe von Wasserquellen wie Pools oder Springbrunnen
GFCI-Anforderungstabelle
| NEC-Artikel | Anleitung zum FI-Schutzschalter |
| 210.8(A)(3) | Alle Außensteckdosen in Wohneinheiten (bis 250 V) müssen mit einem Fehlerstromschutzschalter (FI-Schalter) ausgestattet sein. |
| 210.8 (B) | GFCI ist für alle Außensteckdosen in gewerblichen, industriellen und anderen nicht zu Wohnzwecken genutzten Bereichen obligatorisch. |
| 590.6 (A) | Dieser Artikel schreibt den Einsatz von Fehlerstromschutzschaltern (FI-Schaltern) für die temporäre Verkabelung von Außensteckdosen vor. Er ist häufig auf Baustellen und bei temporären Anlagen anwendbar. |
Leitungen und Verkabelung
Bei der Verwendung von Erdkabeln muss sichergestellt werden, dass die Kabel als UF-Kabel für Hochspannung gekennzeichnet oder speziell dafür ausgelegt sind. NiedervoltbeleuchtungHochspannungsstromkreise, wie z. B. solche mit einer Nennspannung von 120/240 V, dürfen nicht im selben Schutzrohr wie Niederspannungsstromkreise, wie z. B. 12/24 V, verlegt werden. Sie können jedoch einen gemeinsamen Kabelgraben nutzen, sofern jeder Stromkreis in einem separaten Schutzrohr verläuft.
Die Wahl des Leitungsmaterials ist hier ebenfalls entscheidend für die Sicherheit. Beispielsweise schützen starre Metallrohre, PVC oder IMC unterirdische Leitungen vor Beschädigungen und bieten einen umfassenden mechanischen Schutz, insbesondere bei geringeren Verlegetiefen. Laut NEC Artikel 300.5, Die Mindestanforderungen an die Abdeckung variieren je nach Kabeltyp; diese sind wie folgt:
| Verdrahtungsart | Mindestdeckung |
| UF (Unterirdische Zuleitung) Draht | 24 Zoll |
| PVC-Draht | 18 Zoll (Standard) |
| Verzinkter Stahldraht | 6 Zoll |
| Niederspannungsverkabelung | 6 Zoll |
| Starre Metallrohre (RMC) | 6 Zoll |
| Zwischenmetallrohr (IMC) | 6 Zoll |
| Elektrische Metallrohre (EMT) | 18 Zoll |
| Flexible Metallschläuche (FMT) | 18 Zoll (Standard) |
| Andere Erdkabel | 18 Zoll (Standard) |
Gemäß den NEC-Vorschriften müssen außerdem alle Leitungen und Verbindungen gesichert werden durch wasserdicht oder wetterfest Anschlussdosen zum Schutz vor Feuchtigkeit und Korrosion.
Mindestdeckungsanforderungen
Der Begriff „Überdeckung“ bezeichnet den Abstand zwischen der Oberkante des verlegten Kabels und der Erdoberfläche. Es ist jedoch zu beachten, dass die „Überdeckung“ nicht der gesamten Grabentiefe entspricht. In Artikel 300.5 des NEC (National Electrical Code) finden sich die empfohlenen Mindestüberdeckungen für Verdrahtungsmethoden und Kabelkanäle von 0 bis 1000 Volt.
Hinweis: Die Gesamttiefe des Grabens muss größer sein als die Mindestüberdeckungsanforderungen für Eine ordnungsgemäße Abdeckung über den Kabeln ist erforderlich.
Für direkt verlegte Kabel oder Kabelkanäle, NEC E3803.1. [300.5(A)] Die folgende Tabelle zeigt die Mindestdeckungsanforderungen:
| TABELLE E3803.1 (Tabelle 300.5)Mindestanforderungen an die Abdeckung, Vergrabung in Zoll | |||||
| LAGE DER VERDRAHTUNGSMETHODE ODER DES SCHALTUNGSGRUPPENS | Art der Verdrahtungsmethode oder des Schaltkreises | ||||
| 1 Direktverlegung von Kabeln oder Leitern | 2 Starres Metallrohr oder mittelfestes Metallrohr | 3 Elektrische Metallrohre, nichtmetallische Kabelkanäle, die für die direkte Verlegung im Erdreich ohne Betonummantelung oder andere zugelassene Kabelkanäle zugelassen sind | 4 Hausanschlussstromkreise mit einer Nennspannung von 120 Volt oder weniger mit FI-Schutzschalter und einem maximalen Überstromschutz von 20 Ampere | 5 Stromkreise zur Steuerung von Bewässerung und Landschaftsbeleuchtung sind auf maximal 30 Volt begrenzt und werden mit Kabeln des Typs UF oder in anderen gekennzeichneten Kabelkanälen installiert. | |
| Alle unten nicht aufgeführten Standorte | 24 | 6 | 18 | 12 | 6 |
| In einem Graben unter 2 Zoll dickem Beton oder gleichwertigem Material | 18 | 6 | 12 | 6 | 6 |
| Unter einem Gebäude | 0 (Nur in Kabelkanälen oder Typ MC, gekennzeichnet für die direkte Erdverlegung) | 0 | 0 | 0 (In Laufbahn nur oder Typ MC, der für die direkte Bestattung vorgesehen ist) | 0 (Nur in Kabelkanälen oder Typ MC, gekennzeichnet für die direkte Erdverlegung) |
| Unter einer mindestens 4 Zoll dicken äußeren Betonplatte ohne Fahrzeugverkehr, wobei sich die Platte mindestens 6 Zoll über die unterirdische Installation hinaus erstreckt | 18 | 4 | 4 | 6 (Direkte Vergrabung) 4 (Auf der Rennstrecke) | 6 (Direkte Vergrabung) 4 (Auf der Rennstrecke) |
| Unter Straßen, Autobahnen, Wegen, Gassen, Einfahrten und Parkplätzen | 24 | 24 | 24 | 24 | 24 |
| Zufahrten und Außenparkplätze von Ein- und Zweifamilienhäusern, die ausschließlich für wohnungsbezogene Zwecke genutzt werden | 18 | 18 | 18 | 12 | 18 |
| In festem Gestein, das mit mindestens 2 Zoll Beton bedeckt ist, der bis zum Gestein reicht | 2 (Nur auf der Rennstrecke) | 2 | 2 | 2 (Nur auf der Rennstrecke) | 2 (Nur auf der Rennstrecke) |
Niederspannungsanlagen
NEC-Artikel 725 klassifiziert die leistungsbegrenzten Schaltungen in drei Klassen. Diese sind wie folgt:
- Klasse 1: Kann leistungsbegrenzt oder nicht leistungsbegrenzt sein und ist für Spannungen bis zu 600 V geeignet.
- Klasse 2: Systeme, die mit bis zu 150 V und begrenzter Leistung (üblicherweise ≤100 VA) betrieben werden.
- Klasse 3: Deckt Stromkreise ab, die bis zu 150 V oder 100 V DC betrieben werden.
Gemäß dem NEC-Code entsprechen die Niederspannungsnetzteile und die elektrische Verkabelung der Klasse 2.
Die notwendigen Anweisungen für Niedervoltbeleuchtung finden Sie in Kapitel 4 des NEC. Und laut NEC-Artikel 411Niedervolt-Beleuchtungssysteme sind auf maximal 30 V<sub>eff</sub> und einen Strom von maximal 25 A begrenzt. Darüber hinaus erfordern sie spezielle Verkabelungs-, Anschluss- und Installationsvorschriften. Beispielsweise ist bei der Beleuchtung von Pools, Spas und Springbrunnen mit ≤ 30 V eine Einbautiefe von 15 cm (6 Zoll) zulässig.
Richtlinien für die Hinterfüllung
Das Verfüllen von Gräben ist wichtig, um die Stabilität der Verkabelung im Erdreich zu gewährleisten. Die NEC-Normen empfehlen als Verfüllmaterial für Gräben, das frei von Steinen, scharfkantigen Partikeln und korrosiven Stoffen ist. Sand ist ein ideales Verfüllmaterial; je nach Anwendungsfall kann das Material jedoch variieren.
Die Füllregel gemäß NEC 40 legt den maximalen Füllgrad von Leitungen fest. Dieser beträgt:
- Bei einem Leiter beträgt die maximale Füllmenge 53 % des Raums im Schutzrohr.
- Bei zwei Leitern beträgt die maximale Füllmenge 31 % des Raums im Kabelkanal.
- Bei mehr als zwei Leitern beträgt die maximale Füllmenge 40 % des Leitungsrohrs.
Schutz von vergrabenen elektrischen Leitungen vor Beschädigung
Zum Schutz sollten mindestens 8 Meter des aus dem Erdreich kommenden Kabels mit einem Schutzrohr ummantelt werden. Dadurch wird die Verkabelung vor Beschädigungen geschützt. Außerdem müssen die beiden Enden der Schutzrohre abgedichtet werden. So bleibt das Schutzrohr vor Wasser und Feuchtigkeit geschützt.
Kennzeichnung unterirdischer elektrischer Leitungen zur Erhöhung der Sicherheit
Gemäß NEC-Code 300.5(D)(3)Sie müssen die Warnschilder oder -bänder mindestens 18 cm unterhalb des Bodenniveaus anbringen. Die Schilder dürfen jedoch nicht weniger als 12 cm über der Installation angebracht werden.
Sie fragen sich vielleicht, warum diese Kennzeichnung notwendig ist? Die Etiketten dienen im Wesentlichen als Hinweisschilder oder Warnhinweise. Beim Graben in dem Bereich machen die Bänder die dort verlaufenden Stromleitungen sichtbar. Dadurch wird der Gräber aufmerksam und kann sich vor Stromschlägen oder anderen Unfällen schützen.
Vier Optionen für die Verlegetiefe und ihre Anwendungen
Sechs Zoll Tiefe
Niederspannungsleitungen (unter 30 V) sollten mindestens 6 cm tief verlegt werden. Diese Tiefe gilt auch für verzinkte Elektroinstallationsrohre. Typische Anwendungsfälle sind beispielsweise:
- Landschaftslicht
- Poolbeleuchtung
- Spa-Beleuchtung
- Brunnenbeleuchtung
Zwölf Zoll Tiefe
Gemäß NEC-Tabelle E3803.1 ist eine Verlegetiefe von 12 Zoll eine der üblicherweise empfohlenen Tiefen für die direkte Erdverlegung von elektrischen Leitungen. Sie bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen ausreichender Sicherheit und einfacher Wartung. Die Verkabelung von Wohnhäusern und Gartenbeleuchtung erfolgt in der Regel mit einer Verlegetiefe von 12 Zoll.
18 Zoll Tiefe
Für PVC-Leiter oder andere nichtmetallische Kabelkanäle wird eine Mindesttiefe von 18 Zoll empfohlen. Diese Tiefe wird im Hinblick auf die Stabilität und Sicherheit der Installation empfohlen.
24 Zoll Tiefe
In den USA beträgt die Mindestverlegetiefe für die direkte Erdverlegung mindestens 24 Zoll. Diese Tiefe wird insbesondere für Hochspannungs-Direktverlegekabel und unterirdische Zuleitungen empfohlen.
Rechtliche und sicherheitsrelevante Überlegungen
Die rechtlichen und sicherheitstechnischen Aspekte der Erdverlegung von elektrischen Leitungen sind wie folgt:
Erforderliche Genehmigungen einholen
Wenden Sie sich an die zuständige Behörde, um eine Genehmigung für die Verlegung von Erdkabeln zu beantragen. Der NEC (National Electrical Code) enthält spezifische Anforderungen für die Verlegung von Erdkabeln im Außenbereich; lesen Sie die Vorschriften sorgfältig durch und lassen Sie sich von einem Elektrofachbetrieb über den gesamten Ablauf beraten.
Verwenden Sie den richtigen Kabeltyp und das richtige Schutzrohr.
Verwenden Sie Kabel, die für die Erdverlegung gekennzeichnet sind. Wenn Ihr Projekt eine direkte Erdverlegung erfordert, wählen Sie ein Erdkabel oder ein UF-Kabel. Bei einem Leerrohrsystem hingegen empfiehlt sich PVC.
Vor dem Graben 811 anrufen & Warnbänder anbringen
Beim Graben für Erdkabel können Sie auf unterirdische Leitungen wie Gas-, Wasser- oder Glasfaserleitungen stoßen. Deshalb müssen Sie vor Beginn der Arbeiten unbedingt die örtlichen Versorgungsunternehmen kontaktieren, um die genaue Lage der Leitungen zu ermitteln. In den USA erreichen Sie die Versorgungsunternehmen unter der Telefonnummer 811. Rufen Sie dort an, um versehentliche Beschädigungen während der Arbeiten zu vermeiden.
Sobald die Aushubarbeiten und die Kabelverlegung abgeschlossen sind, verwenden Sie Warnband gemäß den NEC-Vorschriften.
Halten Sie ausreichenden Abstand zu anderen unterirdischen Systemen ein.
Zwischen den verlegten elektrischen Leitungen und anderen unterirdischen Systemen muss ein ausreichender Abstand eingehalten werden. Beispielsweise kann eine Berührung der Wasserleitung mit den unterirdischen elektrischen Leitungen gefährlich sein. Deshalb ist beim Graben ein ausreichender Abstand unerlässlich.
Erdung und Verklebung
Die metallische Kabelrinne kann einen Stromschlag verursachen, der lebensgefährlich sein kann. Daher ist eine Erdung unerlässlich. Verwenden Sie hierfür ausschließlich Erdungsklemmen, die für die Verlegung im Erdreich zugelassen sind.
Häufige Fehler, die beim Verlegen von elektrischen Außenleitungen vermieden werden sollten
1. Fehleranalyse und Nutzung von Leitungen
Der NEC (National Electrical Code) empfiehlt eine Mindestverlegetiefe für Kabel. Wird diese Empfehlung ignoriert, entsteht ein Sicherheitsrisiko. Denn durch unzureichendes Graben kann das Kabel leicht an die Oberfläche gelangen und dadurch gefährlich werden.
2. Verwendung des falschen Kabels
Nicht alle Kabeltypen eignen sich für die Erdverlegung; verwenden Sie ausschließlich die dafür zugelassenen Kabel. Erdkabel müssen unter der Oberfläche Druck und Feuchtigkeit standhalten, was für normale Kabel nicht praktikabel ist.
3. Mischen verschiedener Kabeltypen im selben Kabelkanal
Die Isolationsklasse von Drähten variiert je nach Typ. Verlegt man zwei verschiedene Drahttypen in einem Schutzrohr, führt dies zu Überhitzung und kann zudem Störungen verursachen. Daher ist es wichtig, nur Drähte desselben Typs zu verwenden.
4. Unzureichender Feuchtigkeitsschutz
Wenn die Enden der Leitungen nicht abgedichtet sind, können sie leicht mit Feuchtigkeit in Kontakt kommen, was gefährlich sein kann. Deshalb ist das Abdichten der Enden unbedingt erforderlich.
5. Ignorieren lokaler Code-Variationen
Ein häufiger Fehler beim Verlegen von Erdkabeln ist das Ignorieren lokaler Vorschriften. Die örtlichen Bestimmungen enthalten spezifische Richtlinien für die Erdverlegung, die den Vorgaben des NEC (National Electrical Code) widersprechen können. Mancherorts sind die lokalen Behörden sehr streng, was zu rechtlichen Problemen führen kann. Daher sollten Sie sich für eine optimale Umsetzung mit der zuständigen Behörde in Verbindung setzen.
Häufig gestellte Fragen
Fazit
Nach der obigen Erläuterung ist Ihnen hoffentlich die Bedeutung der Einhaltung des NEC-Codes bewusst. Sie müssen Ihre Anwendung und den Kabeltyp analysieren, um die richtige Verlegetiefe gemäß den Empfehlungen des Codes zu wählen. Darüber hinaus enthält der Code weitere Richtlinien, wie z. B. die Verwendung von Warnbändern, das Verfüllen von Gräben, die Vorbereitungsmaßnahmen vor dem Ausheben der Grube, die Kabelanforderungen usw. Durch die Einhaltung aller Empfehlungen des NEC gewährleisten Sie eine sichere und zuverlässige elektrische Außenverkabelung.
