Neutralleiter

Definition und Bedeutung

Ein Neutralleiter, auch Mittelleiter genannt, ist im Niederspannungsnetz für elektrische Energie ein Leiter, der elektrisch mit dem Neutralpunkt verbunden ist und zur Verteilung elektrischer Energie beitragen kann. Er wird in der Europäischen Union mit dem Buchstaben N bezeichnet.

Der Neutralleiter ist wichtig, weil er in Wechselstrom- und Drehstromnetzen den Stromkreis für Verbraucher mitbildet und bei unsymmetrischer Belastung Ströme ausgleichen kann. In Deutschland gilt er nach DIN VDE 0100-200 als aktiver Leiter wie die Außenleiter, weil er im regulären Betrieb dafür vorgesehen ist, Strom zu führen.

Begriffe, Kennzeichnung und Steckdosen

Die Begriffe Neutralpunkt und Mittelpunkt wurden früher oft gleichbedeutend verwendet. Nach den Präzisierungen in der VDE 0100-200 sind sie jedoch nicht mehr gleichbedeutend. Der Neutralleiter wird ausschließlich in Mehrphasennetzen mit Phasenwinkeln anders als 180° und in daraus abgeleiteten Wechselstromnetzen verwendet.

Der Begriff Mittelpunktleiter darf nur bei einphasigen Wechselstromnetzen mit Mittelanzapfung, also Zweiphasennetzen mit 180° Phasenwinkel, und bei Gleichstromnetzen mit Mittelanzapfung verwendet werden. Viele Regeln zur Farbkennzeichnung gelten aber gleichermaßen für Neutralleiter und Mittelpunktleiter.

Nach IEC 60446 muss der Neutralleiter in der Europäischen Union und in der Schweiz über seine gesamte Länge blau gekennzeichnet sein. In der Schweiz wird nach NIN 2010 hellblau bevorzugt. Weitere Farbkennzeichnungen sind je nach Land verschieden: In Kanada ist Weiß üblich, in den USA Weiß oder Grau, in Australien und Neuseeland Schwarz.

Die in vielen europäischen Ländern verbreitete Schukosteckdose CEE 7/4 ist symmetrisch. Sie unterscheidet nicht fest zwischen den beiden stromführenden Leitern Außenleiter und Neutralleiter. Es gibt für diesen Steckdosentyp keine Norm, die festlegt, ob der Neutralleiter bei waagerechten Steckbuchsen links oder rechts liegen muss. Bei anderen Steckdosen ist die Belegung festgelegt, zum Beispiel bei Schweizer Dosen nach SN 441011. Bei der T13-Steckdose liegt der Neutralleiter von vorne betrachtet links, der Schutzleiter PE mittig unten und der Außenleiter rechts. Die Erdung angeschlossener Geräte erfolgt dort ausschließlich über den Schutzleiter.

Betriebsverhalten im Netz

In Verbraucheranlagen auf Basis von TN-C- und TN-C-S-Systemen gilt der Neutralleiter in Deutschland als niederohmig geerdet, wenn die zulässige Berührungsspannung zwischen Neutralleiter und Schutzleiter in keinem Fall überschritten wird. Deshalb muss er dort nicht gemeinsam mit den Außenleitern getrennt werden. In Belgien, Frankreich, Norwegen, Portugal, der Schweiz und Spanien wird der Neutralleiter dagegen nicht als zuverlässig mit geeignet niedrigem Widerstand geerdet betrachtet.

Im Dreiphasenwechselstromnetz kann sich der Strom im Neutralleiter aufheben, wenn in allen drei Außenleitern Ströme gleicher Stromstärke, gleicher Phasenverschiebung und ohne Oberschwingungsanteil fließen. Bei ungleichen Strömen in den Außenleitern fließt im Neutralleiter ein Ausgleichsstrom. Unter diesen Bedingungen erreicht er höchstens den Strom des am stärksten belasteten Außenleiters.

Bei unterschiedlicher Phasenverschiebung der Ströme in den Außenleitern oder bei Oberschwingungen, besonders der 3. Ordnung, kann der Neutralleiterstrom den Strom des am stärksten belasteten Außenleiters deutlich übertreffen.

Entwicklung in Deutschland

In älteren deutschen VDE-Vorschriften gab es noch keinen Neutralleiter. Noch 1958 wurde ausschließlich das Prinzip der Nullung angewendet. Der geerdete Mittel-Leiter hieß damals Nulleiter und vereinigte die Funktionen von Neutralleiter und Schutzleiter. Er entsprach damit funktional dem heutigen PEN-Leiter und wurde hellgrau gekennzeichnet.

Seit 1965 gab es den Bezeichner „Mittelleiter“, der erstmals funktional dem heutigen Neutralleiter entsprach und hellblau verdrahtet wurde. Gleichzeitig wurde die grün-gelbe Kennzeichnung für den Schutzleiter eingeführt. Der damals noch zulässige Nulleiter wechselte in der Farbgebung von Hellgrau zu Grün/Gelb.

1973 wurde die „klassische Nullung“ unterbunden. Im Juni 1975 wurde der Nulleiter verbindlich in PEN umbenannt. Die Drahtfarben von 1965 blieben bis 2003 unverändert. Die heutige Drahtfarbe Blau statt Hellblau für den Neutralleiter wurde mit DIN VDE 0293-308:2003-01 eingeführt.

Klassische PEN-Systeme findet man in Deutschland vor allem in Kundeninstallationen, die vor dem 31. März 1974 fertiggestellt wurden, in den neuen Bundesländern bis 1990. Nach heutiger Norm gibt es sie vor allem im Verteilnetz der Netzbetreiber und bei besonderen Anwendungen. Die Aufteilung des PEN-Leiters in PE- und N-Leiter erfolgt heute direkt an der Übergabe vom Netzbetreiber zur Kundenanlage im Hausanschlusskasten. Der Begriff „Neutralleiter“ wurde erstmals 1983 in der VDE genannt. Der Neutralleiter wird bis heute häufig falsch als Nullleiter bezeichnet; auch die frühere Drahtfarbe wird manchmal fälschlich als „Grau“ angegeben, obwohl dies einen Leiter betrifft, der heute dem PEN-Leiter entspricht.

Unterbrechung und Oberschwingungen

Eine Unterbrechung des Neutralleiters in einem mehrphasigen Netz wird auch Neutralleiterabriss genannt. In einem Dreiphasenwechselstromnetz bilden dann die Widerstände der Verbraucher an den einzelnen Außenleitern einen Spannungsteiler. Der nun freie oder schwebende Sternpunkt kann sich bei asymmetrischer Belastung verschieben; das heißt Sternpunktverschiebung. Eine solche ungleiche Lastaufteilung heißt Schieflast.

Bei stark ungleichen Strömen in den Außenleitern kann die Spannung zwischen dem am geringsten belasteten Außenleiter und dem Sternpunkt fast bis zur Spannung zwischen zwei Außenleitern steigen. Dadurch können Überspannungsschäden entstehen.

Nach aktuellen Normen in Deutschland muss der Neutralleiter nicht geschaltet werden. Er darf aber unter keinen Umständen allein geschaltet werden, sondern nur gemeinsam mit allen aktiven Leitern eines Stromkreises und nur mit normgerechten Geräten mit gekennzeichneten N-Klemmen. Eine durch die Schaltung verursachte Neutralleiterunterbrechung soll dadurch ausgeschlossen werden.

Eine besondere Belastung entsteht durch harmonische Oberschwingungen. Im Unterschied zu den Strömen der Grundschwingung heben sich die Ströme der durch drei teilbaren Harmonischen im Neutralleiter nicht auf, sondern addieren sich. Bei der in Europa üblichen Netzfrequenz von 50 Hz betrifft das besonders die dritte Harmonische mit 150 Hz und die neunte Harmonische mit 450 Hz. Geradzahlige Oberschwingungen spielen ohne Gleichanteil keine Rolle. In Anlagen mit mehreren Geräten ohne oder mit zu geringer Leistungsfaktorkorrektur kann der Neutralleiterstrom deshalb über den zulässigen Grenzen liegen, obwohl die einzelnen Außenleiter ihren abgesicherten Maximalstrom noch nicht erreicht haben. Neuere Normen berücksichtigen dies mit Belastungstabellen für verschiedene Verlegearten und unterschiedliche Anteile der dritten Oberschwingung.

Normen

Für Neutralleiter sind mehrere VDE-Normen wichtig. Genannt werden DIN VDE 0100-100:2009-06 zu allgemeinen Grundsätzen, Merkmalen und Begriffen beim Errichten von Niederspannungsanlagen, DIN VDE 0100-200:2006-06 zu Begriffen, DIN VDE 0100-510:2011-03 zur Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel sowie DIN VDE 0293-308:2003-01 zur farblichen Kennzeichnung von Adern in Kabeln, Leitungen und flexiblen Leitungen.

Einschlägige nationale Normen verbieten außerdem einpolige Schaltgeräte im Neutralleiter beziehungsweise verlangen, dass einpolige Wechselschalter im selben Außenleiter angeschlossen sind. Dadurch ist ein Einsatz im Neutralleiter ausgeschlossen.