Fehlerstromschutzschalter

Fehlerstromschutzschalter
Fehlerstromschutzschalter
Geöffneter Fehlerstromschutzschalter für Drehstrom mit erkennbarem Summenstromwandler und rot-braunen Kupferdrahtwicklungen

Ein Fehlerstromschutzschalter, FI-Schutzschalter oder FI-Schalter ist eine elektrische Schutzeinrichtung in Niederspannungsnetzen. In der EU ist die englische Bezeichnung RCD (Residual Current Device, sinngemäß Reststromschutzgerät) in der Normung üblich. In Europa werden Fehlerstromschutzschalter normalerweise zusätzlich zu den Überstromschutzeinrichtungen in der Unterverteilung installiert. Es gibt auch die Kombination in Form des RCBO, welcher die Funktion des Fehlerstromschutzschalters und Leitungsschutzschalters in einer Einheit vereint.

In der Abkürzung FI steht F für das Wort Fehler und I ist das Formelzeichen für den elektrischen Strom;[1] ähnlich steht das U beim FU-Schutzschalter (Fehlerspannungsschutzschalter) für die elektrische Spannung.

Inhaltsverzeichnis

Grundlagen

Nach DIN VDE 0100-100 sind Personen und Nutztiere vor Gefahren zu schützen, die beim Berühren unter Spannung stehender Teile von elektrischen Anlagen entstehen können. Dieser Schutz kann durch folgende Maßnahmen erreicht werden:

  • Verhindern, dass ein Fehlerstrom durch den Körper einer Person oder eines Nutztieres fließt
  • Begrenzen des Fehlerstroms, der durch einen Körper fließt, auf einen ungefährlichen Wert
  • Begrenzung des Fehlerstroms, der durch einen Körper fließt, auf eine ungefährliche Zeitdauer

Fehlerstromschutzschalter zielen auf die letzte Maßnahme ab. Sie schützen gegen das Bestehenbleiben – nicht das Entstehen – eines unzulässig hohen Berührungsstroms (siehe auch Berührungsspannung). Sie sind ein effizientes Mittel zur Vermeidung von gefährlichen Stromunfällen, insbesondere dem Erdschluss über den Körper, und dienen zusätzlich der Brandverhütung.

Daneben gibt es Fehlerstromschutzschalter für reinen Brandschutz (laienhaft auch Brandschutzschalter genannt), die einen für den Personenschutz ungeeignet hohen Auslösestrom aufweisen und nur träge reagieren. Hierbei soll eine Auslösung erfolgen, wenn ausreichend Strom über die Erde abfließt, dass ein Brand verursacht werden kann, aber noch nicht genügend Strom zum Auslösen der Überstromschutzeinrichtungen. Diese Auslösegrenze als Brandschutz-FI ist zum Beispiel in der Schweiz auf 300 mA für den gesamten Stromanschluss eines Bauernhauses festgelegt. Dies reicht aus, um die Wahrscheinlichkeit eines Brandes ausgelöst durch Kriechströme in Richtung Erde ausschließen zu können, in Folge wird dadurch der Brandschutz erhöht.

Im Gegensatz dazu dienen Überstromschutzeinrichtungen wie Leitungsschutzschalter oder Schmelzsicherungen, die allgemein als „Sicherungen“ bezeichnet werden, hauptsächlich dem Schutz von Geräten und Installationen und bieten deshalb keinen hinreichenden Schutz vor Stromschlag: „die Sicherung schützt die Leitung, der FI-Schalter den Menschen“.[2]

Voraussetzung für ein verlässliches unmittelbares Auslösen des FI-Schalters bei einfachen Fehlern ist, dass bei der lokalen Transformatorenstation der Sternpunkt der Niederspannungsseite starr geerdet ist. Bei einfachen Fehlern wird durch den Erdkontakt eines betriebsmäßig spannungsführenden Leiters ein Stromkreis über den Schutzleiter oder über die Erde gebildet. Die starre Erdung des Sternpunktes ist bei europäischen Niederspannungsnetzen (bis auf Ausnahmen wie z.B. in IT-Systemen, bei denen FI-Schalter nur zur Erkennung von Mehrfachfehlern eingesetzt werden können) generell der Fall und wird durch das jeweilige Energieversorgungsunternehmen (EVU) gewährleistet. In den Abschnitten eines TN-C-Systems, in dem der Schutzleiter (PE-Leiter) gleichzeitig Neutralleiter (N-Leiter) ist (und als PEN-Leiter bezeichnet wird), kann ein FI-Schalter erst nach der Aufspaltung in getrennte PE-Leiter und N-Leiter eingesetzt werden. Nach der Aufspaltung wird der N-Leiter über den FI-Schalter geführt. Diese Aufspaltung des PEN-Leiters erfolgt üblicherweise im Hausanschlusskasten, womit dies keine weiteren Auswirkungen auf die normale Haus- bzw. Wohnungsinstallation hat.

Funktionsprinzip

Fehlerstromschutzschalter in einem einphasigen Stromkreis. 1: Schaltschloss; 2: Auslösespule; 3: Summenstromwandler; 4: Prüftaste
Fehlerstromschutzschalter in einer Drehstromanlage

Der Fehlerstromschutzschalter trennt bei Überschreiten eines bestimmten Differenzstroms, in Hausanlagen und öffentlichen Gebäuden meist 30 mA, den überwachten Stromkreis allpolig, das heißt alle Leiter bis auf den Schutzleiter, vom restlichen Netz.

Differenzströme können auftreten, wenn etwa durch den menschlichen Körper oder über eine schadhafte Isolierung ein (Fehler-)Strom fließt. Dazu vergleicht der Fehlerstromschutzschalter die Höhe des hin- mit der des zurückfließenden Stromes. Die vorzeichenbehaftete Summe aller durch den Fehlerstromschutzschalter fließenden Ströme muss bei einer intakten Anlage Null sein. Anders ausgedrückt muss der Strom zum Verbraucher genauso groß sein wie der Strom, der vom Verbraucher zurückfließt.

Der Vergleich erfolgt in einem Summen-Stromwandler. Dieser hat zwei oder mehr durchlaufende Leitungsadern (Primärwicklungen). Sie sind so geführt, dass ihre Induktionswirkung sich im Normalfall gegenseitig aufhebt, kein Magnetfluss im Wandlerkern induziert wird und kein Sekundärstrom fließt. Der Wandler „addiert“ also alle zum und vom Verbraucher fließenden Ströme vorzeichenrichtig. Fließt aus einer Ader ein Teilstrom zur Erde (Fehlerstrom), so ist die Summe von hin- und zurückfließenden Strömen im Wandler nicht mehr Null. Dies hat einen Strom in der Sekundärwicklung (Auslösespule) zur Folge. Der Sekundärstrom löst ein Relais (Schaltschloss) aus, das die Leitung allpolig abschaltet.

Der Schutz gegen direktes Berühren (Basisschutz durch Isolierung) und Kurzschluss bzw. Überlast (Schutz durch Sicherungen) kann durch einen Fehlerstromschutzschalter nicht ersetzt, sondern nur ergänzt werden. Er bietet keinen Schutz gegen Stromschlag, wenn eine Person auf isolierendem Untergrund stehend beide Netzspannungsleitungen (L und N) berührt, da hier kein Fehlerstrom auftritt. Ebenso ist kein Schutz gegeben, wenn ein unerwünschter Strom zwischen mehreren Außenleitern (L1, L2 oder L3) in einem Dreiphasenwechselstromnetz fließt. Berührt man zum Beispiel an der Anschlussdose eines Elektroherdes oder eines Durchlauferhitzers gleichzeitig mehrere Leiter des Drehstroms, kann der FI-Schalter nur auslösen, wenn auch ein Fehlerstrom gegen Erde fließt.

Aufbau des Summenstromwandlers

Der Summenstromwandler besteht aus einem Ringkern, gewickelt aus kristallinem oder nanokristallinem weichmagnetischem Band. Ferritkerne sind wegen der zu geringen Permeabilität nicht geeignet. Um die notwendige Leistung für das Auslösen des Fehlerstromschutzschalters zu erreichen, sind Ringbandkerne mit einer gewissen Größe und Masse notwendig, typische Abmessungen sind Außendurchmesser etwa 25 mm, Innendurchmesser etwa 15 mm, Höhe 20 mm, typisches Gewicht 40 g.

Typen nach Art des Fehlerstroms

Unterschiedliche Fehlerströme und Typen von FI-Schaltern zur Erkennung

Es gibt in der Summe drei wesentliche Typen von Fehlerstromschutzschaltern, welche je nach Art des Fehlerstroms den sie erfassen können, wie laut nebenstehender Abbildung unterschieden werden:

  1. Typ AC erfassen nur rein sinusförmige Fehlerströme. Bei Fehlerströmen, welchen ein Gleichstrom zufolge einer Gleichrichtung überlagert ist, kommt es aufgrund der magnetischen Sättigung im Kern des Stromwandlers zu keiner Auslösung. Diese Typen werden daher kaum eingesetzt und sind nach VDE 0100-530 in Deutschland nicht als FI-Schalter zugelassen.
  2. Typ A umfassen die handelsüblichen, pulsstromsensitiven Fehlerstromschutzeinrichtungen. Dieser Typ erfasst sowohl rein sinusförmige Wechselströme als auch pulsierende Gleichfehlerströme. Die zusätzliche Empfindlichkeit wird durch spezielle Magnetwerkstoffe für die eingesetzten Ringbandkerne und Resonanzschaltungen zur Beeinflussung des Frequenzgangs erreicht. Pulsstromsensitive Fehlerstromschutzeinrichtungen arbeiten netzspannungsunabhängig.
  3. Typ B sind allstromsensitive Fehlerstromschutzschalter, welche neben Wechselfehlströmen auch glatte Gleichfehlströme erfassen können. Diese FI-Schalter enthalten einen zweiten Summenstromwandler und eine Elektronikeinheit. Die Überwachung auf Gleichfehlerströme erfordert eine Stromversorgung und ist somit netzspannungsabhängig. Der wechsel- bzw. pulsstromsensitive Schalterteil ist davon unabhängig und arbeitet wie bei Typ A netzspannungsunabhängig.

Der Einsatz von Typ B ist insbesondere bei Wechselrichtern und Frequenzumrichtern, welche im Bereich des Zwischenkreises mit Gleichrichtern arbeiten, wesentlich. Herkömmliche RCD vom Typ A würden bei einem Erdschluss hinter der Gleichrichterbrücke durch den dann vorhandenen Gleichfehlerstrom vormagnetisiert und funktionsunfähig.[3]

Kombinierte Bauarten FI/LS und FI-Steckdose

Mittlerweile gibt es auch kombinierte FI/LS-Sicherungen mit LS Sicherung (zB.: 30mA FI und 16A LS-Automat.) So ist dann ein zweipoliger (L + N) FI/LS-Schalter nur noch so breit wie zwei normale LS-Sicherungsautomaten.

Um einzelne Steckdosen mit FI abzusichern sind auch FI-Steckdosen und FI-Schutzschalter für Wanddosen verfügbar, welche ähnlich wie schaltbare Steckdosen (Zwischenstecker) aussehen.

Kennwerte

Handelsüblich sind Fehlerstromschutzschalter in der Bauart A für Bemessungsdifferenzströme von IΔN=10 mA, 30 mA, 100 mA, 300 mA, 500 mA und 1 A. [4] Die Toleranz des Differenzstromes eines Fehlerstromschutzschalters liegt laut VDE bei −50 %, was garantieren soll, dass der Nenn-Auslösestrom bei keinem Exemplar überschritten wird.

Zum Personenschutz ist ein maximaler Ansprechstrom von 10 mA oder 30 mA und für den Brandschutz einer von 300 mA vorgeschrieben. Die maximale Auslösezeit für nicht-selektive Fehlerstromschutzschalter ist laut VDE-Norm DIN VDE 0100-410:2007 auf 400 ms im TN-Netz bei einfachem Nennfehlerstrom festgelegt. Bei 5-fachem Nennfehlerstrom muss der Fehlerstromschutzschalter unter 40 ms auslösen.

Zur Selektivität und zum Betrieb von Geräten mit Netzfiltern (höherer Ableitstrom beim Einschalten) sind ansprechverzögerte Typen verfügbar. Die Abschaltzeiten bei einfachem Nennfehlerstrom liegen hier zwischen 200 und 500 ms. Bei 5-fachem Nennfehlerstrom müssen diese zwischen 40 und 150 ms auslösen. Zu beachten ist, dass ein Fehlerstromschutzschalter die Höhe des Fehlerstroms nicht begrenzt; er schaltet lediglich bei Erreichen der eingestellten maximalen Differenzstromhöhe den Fehlerstrom ab. Das bedeutet, dass bis zum Abschalten (je nach Modell z. B. 30 ms) ein nur vom Netz bzw. einer Überstromschutzeinrichtung begrenzter hoher Strom fließen kann.

Bezeichnungen, Begriffsklärung

In deutschen Normen wurden früher folgende Begriffe verwendet:

  • Fehlerstromschutzschalter (FI) für netzspannungsunabhängige Geräte (ohne Hilfsspannungsquelle),
  • Differenzstromschutzschalter (DI) für netzspannungsabhängige Geräte (mit Hilfsspannungsquelle).

„Personenschutzautomat“ ist ein Marketingname und technisch nicht genau definiert.

Für Fehlerstromschutzschalter, die mit Leitungsschutzschaltern kombiniert sind, wurden folgende Bezeichnungen verwendet:

  • FI/LS-Schutzschalter, wenn sie netzspannungsunabhängig waren,
  • DI/LS-Schutzschalter, wenn sie netzspannungsabhängig waren.

Die Unterscheidung in netzspannungsunabhängige und netzspannungsabhängige Schutzgeräte wird in englischsprachigen Normen nicht gemacht und auch in den IEC- und EN-Normen nicht benutzt. In den internationalen Gerätenormen werden folgende Bezeichnungen verwendet:

  • RCCB = Residual Current operated Circuit-Breaker without over current protection, entspricht den reinen FI- bzw. DI-Schaltern, (ist gleichwertig zu RCD residual-current device)
  • RCBO = Residual Current operated circuit-Breaker with integral Over current protection, entspricht den kombinierten FI/LS- und LS/DI-Schaltern,
  • SRCD = Socket outlet with Residual Current operated Device, sind FI- bzw. DI-Steckdosen (diese Schutzelemente sind für den Einbau in Steckdosen gedacht),
  • PRCD = Portable Residual Current operated Device, sind ortsveränderlich, am häufigsten zu finden unter Personenschutz-Adapter,
  • RCU = Residual Current Units, sind Fehlerstrom-Auslöser zum Anbau an Leistungsschaltern,
Geöffneter GFCI aus einer Steckdose
  • CBR = Circuit-Breaker incorporating Residual current protection, sind Leistungsschalter mit Fehlerstromschutzfunktion.
  • GFCI = Ground Fault Circuit Interrupter, ist der in Nordamerika verwendete Begriff für RCCB[5]

In den Errichtungsbestimmungen für elektrische Anlagen werden Fehlerstrom-Schutzschalter einheitlich unter einem übergeordneten Begriff RCD geführt. Eine Differenzierung zwischen FI, DI oder speziellen Bauformen wird in den Errichtungsbestimmungen für elektrische Anlagen nicht mehr vorgenommen. Hier ist das Schutzziel entscheidend. Dieses muss in Abhängigkeit vom Einsatzort mit unterschiedlichen Bauformen realisiert werden.

Vorschriften

Der Einsatz von Fehlerstromschutzschaltern wird in vielen Ländern im Haushalts- und Industriebereich zumindest für Steckdosen (bis 20 A oder 32 A) (etwa DIN VDE oder ÖVE) zusätzlich zu den installierten Überstromschutzorganen zwingend verlangt.[6] Ein Fehlerstromschutzschalter mit einer Auslösestromdifferenz von 300 mA wird als Brandschutz der gesamten elektrischen Anlage von einigen Energieversorgungsunternehmen oftmals vorgeschrieben, wenn die Hauseinspeisung nicht über Erdkabel, sondern über Dachfreileitungen erfolgt.

In Europa sind, bis auf Großbritannien, netzspannungsunabhängige FI-Schutzschalter (RCD) vorgeschrieben. Die dahinterstehende Sicherheitsphilosophie stellt die Zuverlässigkeit der elektronischen Verstärkerschaltungen in Frage, welche in den einfacheren und kleineren elektronischen DI-Schaltern (Differenzstrom-Schutzschalter) im englischsprachigen Raum angewendet werden.

Deutschland

In Deutschland sind Fehlerstromschutzschalter seit 1984 für Feuchträume in Neubauten vorgeschrieben. Seit 1. Februar 2009 müssen außerdem alle Steckdosen-Stromkreise, welche durch elektrotechnische Laien genutzt werden, mit einem Fehlerstromschutzschalter ausgestattet sein (in Innenräumen Stromkreise bis 20 A, im Außenbereich bis 32 A).

Laut DIN 68800 handelt es sich um einen Feuchtraum, wenn längerfristig eine Luftfeuchtigkeit oberhalb 70 % vorhanden ist. Damit handelt es sich bei Bädern, Duschen, Küchen und Toiletten nicht um Feuchträume. Jedoch ergibt sich aus der VDE für Räume mit Badewanne oder Dusche, für überdachte Schwimmbäder und Schwimmbäder im Freien, für Räume und Kabinen mit Saunaheizungen die Forderung nach Fehlerstromschutzschaltern.

Seit dem 1. Juni 2007 gilt eine VDE- Bestimmung, die bis auf wenige Ausnahmen zusätzlich auch für alle anderen Steckdosenstromkreise, die für elektrotechnische Laien zugänglich sind, bis 20 A im Gebäude und 32 A im Freien (DIN VDE 0100-410:2007-06, Abschnitt 411.3.3), einen Fehlerstromschutzschalter mit einem Bemessungsdifferenzstrom von maximal 30 mA fordert.[7][8] Die Übergangsfrist zur Anwendung der Vorgängerausgabe ohne diese Forderung ist am 1. Februar 2009 abgelaufen.

Für Altanlagen gibt es keine Nachrüstpflicht. Das heißt, eine Anlage darf weiter betrieben werden, wenn die Anlage zum Zeitpunkt ihrer Errichtung den damals geltenden Normen und Richtlinien entsprochen hat.

In Deutschland ist unter folgenden Umständen jedoch die Nachrüstung eines Fehlerstromschutzschalters unumgänglich:

  • wesentliche Änderungen an der Installation
  • neue Rechtsverordnungen, die eine Nachrüstung fordern, TAB beachten
  • abgelaufene Übergangsfristen
  • unmittelbare Gefahren für Personen und Sachwerte

Auch in der Landwirtschaft müssen, insbesondere bei Tierhaltung, Fehlerstromschutzschalter verwendet werden. Die Reduzierung der dauernd zugelassenen Berührungsspannung auf 25 V Wechselspannung und 60 V Gleichspannung ist nach DIN VDE 0100-705, 2007-10 entfallen.

Österreich

In Österreich ist ein Fehlerstromschutzschalter mit einem Nennfehlerstrom von max. 30 mA nach ÖVE E8001-1/A1:2002-04-01 für alle Stromkreise vorgeschrieben, in denen sich Steckdosen befinden und deren Nennstrom 16 A nicht übersteigt.

Auf Baustellen ist für alle Steckdosenstromkreise mit einem Nennstrom bis 32 A und in landwirtschaftlichen sowie gartenbaulichen Betriebsstätten (nicht in den angrenzenden Wohnhäusern), unabhängig von deren Nennstrom, ein Zusatzschutz vorzusehen.

Schweiz

In der Schweiz sind laut Niederspannungs-Installations-Norm (NIN) 2005 4.7.2.3.1-8 max. 30 mA vorgeschrieben für Bade- und Duschenräume, Steckdosen im Freien, feuchte und nasse Räume, korrosive Umgebungen und explosionsfähige Atmosphären, Baustellen, Messeplätze, Jahrmärkte, Festplätze, elektr. Versuchsanordnungen. (jeweils alle Steckdosen ≤ 32 A).

300 mA sind für Installationen in korrosiven Umgebungen, explosions- und feuergefährdeten Räumen sowie in landwirtschaftlichen Betrieben für die gesamte Installation vorgeschrieben, wobei in der Landwirtschaft alle Steckvorrichtungen mit Fehlerstromschutzschaltern 30 mA ausgerüstet sein müssen.

Ab 1. Januar 2010 trat die neue NIN 2010 in Kraft. Ab sofort muss jede frei zugängliche Steckdose ≤ 32 A mit einem max. 30-mA-FI-Schutzschalter abgesichert sein. Ausnahmen sind zum Beispiel: Steckdosen in IT Anlagen bei denen die Betriebssicherheit wichtiger ist, der Raum mit Zutrittskontrolle kann nur von einem instruierten Personenkreis betreten werden.

Einsatzbereich

In der Unterverteilung (Sicherungskasten) eingebauter Fehlerstromschutzschalter

In IT-Systemen muss die gesamte Niederspannungsinstallation geschützt werden. Im Neubaubereich spricht heute nichts mehr dagegen, die komplette Stromversorgung abzusichern. Es sollte allerdings genau abgewogen werden, ob es wirklich sinnvoll ist, bei Gerätedefekten alle Stromkreise und damit auch die komplette Beleuchtungsanlage einer Wohnung abzuschalten[9]. Das kann unter Umständen hinderlich sein, so dass man die per Fehlerstromschutzschalter geschützten Stromkreise eingrenzen sollte. Bei der Nachrüstung von Altbauwohnungen kommt es oft zu Fehlauslösungen des Fehlerstromschutzschalters, deren Ursache teilweise schwer einzugrenzen ist. Oft sind falsche Verdrahtungen die Ursache, bei denen beispielsweise in Steckdosen oder Durchlauferhitzern Strom über die Schutzleiter statt über den Neutralleiter abfließt.

Abschaltungen durch Fehlerstromschutzschalter können auch durch externe Ereignisse hervorgerufen werden, beispielsweise durch Überspannungsimpulse durch Blitzschläge in Freileitungen. Das kann oft zu unangenehmen Nebenwirkungen führen, wie Abschaltungen von Heizungen oder Kühlanlagen, obwohl kein Fehler in der eigenen Anlage vorliegt. Aus diesem Grund wurden auch Schutzschalter entwickelt, die in kurzem Abstand nach dem Auslösen zwei- bis dreimal selbständig nochmals die Spannung aufschalten. Nur wenn der Fehler weiterhin auftritt, bleiben sie endgültig abgeschaltet. Diese Modelle sind vor allem für ferngesteuerte Anlagen von Interesse, wo kein Personal vor Ort ist, welches den Schutzschalter wieder einschalten könnte.

Prüfen des Fehlerstromschutzschalters

FI-Schalter mit Test-Taste

Taste für Funktionsprüfung (Test-Taste)

Vorn am Fehlerstromschutzschalter befindet sich eine Test-Taste (T), mit der der Fehlerfall simuliert werden kann. So kann die ordnungsgemäße Funktion regelmäßig überprüft werden. Durch Drücken der Taste wird von einem abgehenden Außenleiter über einen geeignet dimensionierten Widerstand mit dem Neutralleiter vor dem Fehlerstromschutzschalter verbunden und so gewollt ein Fehlerstrom erzeugt, der die Auslösestromstärke übersteigt. Wenn ein Fehlerstromschutzschalter beim Betätigen der Test-Taste ausschaltet, ist das ein Hinweis auf seine mechanisch korrekte Funktion, jedoch nicht darauf, dass die Geräte in diesem Stromkreis richtig angeschlossen und geerdet sind. Die Testtaste gibt auch keine Auskunft darüber, ob die vorgeschriebenen Auslösezeiten oder die Höhe des Auslösestroms eingehalten werden. Dazu bedarf es einer RCD-Prüfung nach DIN VDE 0100-600, die gem. BGV A3 (S.12) [10] von einer Elektrofachkraft durchzuführen ist.

Hersteller empfehlen eine mindestens halbjährliche Prüfung durch den Nutzer.

RCD-Prüfung nach DIN VDE 0100-600 (Stand 06-2008)

Nach DIN VDE 0100 Teil 600 ist die Wirksamkeit der Schutzmaßnahme „Automatische Abschaltung der Stromversorgung“ nachzuweisen. Dabei sind entsprechende Anforderungen nach DIN VDE 0100-410 einzuhalten.

Mit der Differenzstrommessung I∆n kann die Funktion eines Fehlerstromschutzschalter geprüft werden. Der Messwert liegt zwischen 50 % und 100 % des Nennfehlerstroms. In der Praxis liegt der Wert bei rund 70 %.

Die maximalen Abschaltzeiten nach DIN VDE 0100-410 beträgt für Steckdosenstromkreise bis einschließlich 32 A in TN-Systemen 0,4 s (bei 230 V gegen Erde, im TT-System 0,2 s). In der Praxis liegt dieser Wert bei rund 20 ms –40 ms. Die Abschaltzeit für das Gerät selbst beträgt nach Baunorm (VDE 0664) bei vollem I∆n 0,3 s, bei 2xI∆n 0,15 s und bei 5xI∆n 0,04 s.

Zusätzlich wird die Berührungsspannung sowie der Erdungswiderstand gemessen, diese dürfen in der Norm vorgegebene Werte nicht überschreiten. Die Wirksamkeit der automatischen Abschaltung der Stromversorgung durch Fehlerstromschutzeinrichtungen (RCDs) muss mit geeigneten Messgeräten nach DIN EN 61557-6 (VDE0413-6) geprüft werden. Die Messwerte sind in geeigneten Prüfberichten zu dokumentieren, das kann zum Beispiel ein ZVEH-Prüfprotokoll sein.

RCD-Prüfung Typ A (Schweiz)

Ein Elektrofachmann schaltet den Schalter immer mit der Prüftaste aus. Er muss zusätzlich zur Test-Taste an einem 30-mA-Fehlerstromschutzschalter einen Fehlerstrom von 50 % des Nennauslösestromes simulieren. Der RCD muss halten. Dann wird ein Strom in der Größe des Nennfehlerstromes simuliert und der Fehlerstromschutzschalter muss innerhalb von 0,3 s auslösen. Es sind kleine Handprüfgeräte und Installationstester auf dem Markt, welche diese Prüfung vom Außenleiter zum Schutzleiter ermöglichen. Die Auslösezeit wird im Sicherheitsnachweis festgehalten, bei einem 30-mA-RCD sind das in der Praxis 20 bis 30 ms. Kurzzeitverzögerte Fehlerstromschutzschalter benötigen 40 bis 100 ms.

Selektive Fehlerstromschutzschalter mit 300 mA für Brand- und Korrosionsschutz lösen bei der Impulsmethode (50 % und 100 % Fehlerstrom) etwa in 200 bis 400 ms aus, die Norm (NIN 6.1.3.9 / EN 61008-1 ) verlangt 130 bis 500 ms.

Historisches und Entwicklung

Der Fehlerstromschutzschalter wurde bereits 1903 von Schuckert unter der Bezeichnung Summenstromschaltung zur Erdschlusserfassung patentiert (DRP-Nr. 160.069).[11] Kuhlmann beschreibt bei AEG eine Methode zur Messung der Erdschlussströme im Berliner Netz. Weiterentwickelt wird die Technik, auf der auch heutige Fehlerstromschutzschalter basieren, von Nicholsen (1908, USA-Pat-Nr. 959.787).[12]

Anfang der 1950er Jahre wird nach zahllosen Anregungen und technischen Studien zur grundsätzlichen Anwendbarkeit der Schaltung als Schutzeinrichtung erstmals ein ausgereifter Fehlerstromschutzschalter für den breiten Einsatz beim Stromkunden präsentiert.[13] Belegt ist darin für 1951 ein Fehlerstromschutzschalter der Firma Schutzapparate-Gesellschaft & Co. mbH. KG, Schalksmühle/Westf. mit der Handelsbezeichnung Spinnennetz, der in zwei-, drei- und vierpoliger Ausführung für einen Nennstrom von 25 A und Spannungen bis 380 V bei einem Auslösefehlerstrom von 0,3 A ausgelegt war. Eine geringere Auslöseschwelle wurde diskutiert, jedoch als wirtschaftlich unvernünftig verworfen. Die damals zulässigen Ableitströme bei Wärmegeräten hätten bei einer geringeren Auslöseschwelle auch zu häufigen Fehlauslösungen geführt.

Im Jahr 1957 entwickelte Gottfried Biegelmeier in Österreich bei Felten & Guilleaume einen Fehlerstromschutzschalter. Diese wurden dort im Jahr 1980 auch in Privathaushalten gesetzlich vorgeschrieben, wobei die Auslösestromstärke schrittweise von ursprünglich 100 mA auf 70, 65 und 30 mA herabgesetzt wurde. Seit Anfang 1985 gilt dies mit dem Inkrafttreten der Vorschrift SEV 1000-1.1985 auch in der Schweiz. Der deutsche Ingenieur Siegfried Schulte (*1934) entwickelte 1997 den ersten, sich selbst kontrollierenden Fehlerstromschalter für dezentrale Anwendung. [14]

Literatur

  • NIN2005 4.7.2.3 /4.1.2.5.
  • A. Senner: Fachkunde Elektrotechnik. 4.Auflage. Verlag Europa – Lehrmittel, 1965.
  • Ernst Hörnemann, Heinrich Hübscher: Elektrotechnik Fachbildung Industrieelektronik. 1 Auflage. Westermann Schulbuchverlag GmbH, Braunschweig, 1998, ISBN 3-14-221730-4.
  • Günter Springer: Fachkunde Elektrotechnik. 18.Auflage, Verlag Europa – Lehrmittel, Wuppertal, 1989, ISBN 3-8085-3018-9.

Siehe auch

Weblinks

 Commons: Fehlerstromschutzschalter – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Wiktionary Wiktionary: Fehlerstromschutzschalter – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Fußnoten

  1. Netzikon
  2. FI-Schalter auf LEIFI-Physik
  3. VDE 0160; EN 50178 Kap 5.2.11.
  4. Paul Heymann (Hrsg.): Fachkunde Elektroberufe. Bildungsverlag EINS, Torisdorf 2009, ISBN 978-38242-4290-0.
  5. Western Automation – Research & Development abgerufen am 23. Juli 2010
  6. In der Regel besteht für Altanlagen ein Bestandsschutz. Altanlagen sind Anlagen, die zum Zeitpunkt ihrer Errichtung den damals geltenden Vorschriften genügten.
  7. „Schutz gegen elektrischen Schlag beim Errichten von Niederspannungsanlagen (1)“ aus „de 13-14/2007“ (abgerufen am 18. März 2008 um 13:55)
  8. „Schutz gegen elektrischen Schlag beim Errichten von Niederspannungsanlagen (2)“ (PDF) aus „de 15-16/2007“ (abgerufen am 18. März 2008).
  9. Laut DIN 18015-2 (gilt für Wohnungsanlagen in Deutschland) ist die Zuordnung zu Fehlerstromschutzschaltern so vorzunehmen, dass das Abschalten eines Fehlerstromschutzschalters nicht zum Ausfall aller Stromkreise führt.
  10. BG ETEM: Unfallverhütungsvorschrift Elektrische Anlagen und Betriebsmittel
  11. Schossig, Walter: Geschichte der Schutz- und Leittechnik . Vortrag anlässlich des Internmationalen ETG-Kongresses 2001 in Nürnberg.
  12. Schossig, Walter: Die Geschichte der Elektrizität (PDF). In: VDI-Nachrichten. 1/2008. (S. 22 ff.).
  13. H. F. Schwenkhagen: Die Fehlerstromschutzschaltung, eine neue Form der Schutzerdung. In: Elektro-Anzeiger Zeitschrift für die gesamte Elektro- und Rundfunkwirtschaft . Ausgabe 51/52 vom 29. Dezember 1951, (S. 488 ff.).
  14. http://www.derwesten.de/staedte/luedenscheid/Erfinder-der-sicheren-Schalter-id1612407.html

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Synonyme:

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  • Fehlerstromschutzschaltung — Fehlerstromschutzschalter geöffneter Fehlerstromschutzschalter …   Deutsch Wikipedia

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  • PRCD-S — Ein SPE PRCD (Switched Protective Earth Portable Residual Current Device = ortsveränderliche Fehlerstrom Schutzeinrichtung mit geschaltetem Schutzleiter) ist eine spezielle ortsveränderliche Schutzeinrichtung mit Schutzleitererkennung bzw.… …   Deutsch Wikipedia

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