ANFORDERUNGEN AN SCHUTZSCHALTGERÄTE : Normen und FI-Schutzschalter: Genau mein Typ!

Seit Erfindung des FI-Schutzschalters und der verpflichtenden Installation in privaten Neubauten 1980 hat sich für den Elektrotechniker sehr viel geändert – in der Kommunikationstechnik, bei Beleuchtung, Haushaltsgeräten, Heizungen und der Stromerzeugung. Elektronik und die elektronischen, zum Teil frequenzgesteuerten Motorsteuerungen nehmen dadurch immer mehr Einfluss auf unser tägliches Leben. Dies ändert die Ansprüche an unsere Sicherheitstechnik. Auch gibt es immer mehr Anwendungen, bei denen glatte Gleichfehlerströme entstehen können, wie etwa PV-Anlagen, Wechselrichter für Erdwärmepumpen oder Ladestationen für Elektroautos.

Bei Wechselspannung mit einer Frequenz von 50 Hz kann der Strom ab 0,5 mA wahrgenommen werden. Ab 10 mA kommt es zu Atmungsbeschwerden und Krampfwirkung, wodurch ein Loslassen kaum mehr möglich ist. Bei zirka 50 mA wird die Herzkammerflimmer-Schwelle überschritten, es besteht Lebensgefahr.

Die physikalischen Grundlagen basieren auf den Forschungen des Physikers Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887). Das erste Kirchhoffsche Gesetz: „Bei einem Knotenpunkt ist die Summe aller zufließenden Ströme gleich der Summe aller abfließenden Ströme“. Mit anderen Worten: „Die Summe der Ströme an einem Knoten ist gleich Null.“

Unabhängig von Frequenz und Kurvenform gilt dies auch für Drehstrom und ist die theoretische Basis für den FI-Schalter. Die Erfassung eines Differenzstroms (= Fehlerstrom) erfolgt beim „Knoten“ Summenstromwandler oder – wie er auch bezeichnet wird – beim Differenzstromwandler.

Ein Fehlerstromschutzschalter, FI-Schutzschalter, FI-Schalter oder RCCB (Residual Current Operated Circuit Breaker) ist eine Schutzeinrichtung, die unter anderem für den Fehler- und Zusatzschutz in Stromnetzen eingesetzt werden kann. Nachfolgende Auflistung der Typen und Bauarten findet sich auch in der Norm OVE E 8101 im Abschnitt 531.3.3.

• Typ A oder pulsstromsensitiv

Dieser Typ eines FI-Schutzschalters erkennt nicht nur sinusförmige Wechselfehlerströme, sondern auch pulsierende Gleichfehlerströme, die plötzlich oder langsam ansteigend auftreten. Glatte Gleichfehlerströme bis 6 mA dürfen die Auslosung laut Produktnorm nicht beeinflussen.

Der Typ A ist heute der Standard-FI für die meisten Anwendungen wie beispielsweise Wohnungen, Wohnhäuser, Büros, Schulen, Kindergärten und allgemeine Einsatzzwecke. Nach der Produktnorm EN 61008-1 ist für die Prüfung des Typ A-FI-Schutzschalters der Auslösestrom um den Faktor 1,4 höher zulässig. Dies bedeutet bei einem Schutzschalter mit einem Nennfehlerstrom von 30 mA, dass dieser bei einem maximalen Fehlerstrom gemäß den Normen bis 42 mA auslösen muss. Leider zeigen hier die meisten Prüfgeräte fälschlicherweise einen Fehler an, der dann in der Bedienungsanleitung wieder revidiert wird. Die höchstzulässigen Abschaltzeiten bleiben unverändert.

• Typ F oder mischfrequenzsensitiv

Zusätzlich zu den Funktionen des Typ A-Schutzschalters erfassen FI-Schutzschalter Typ F auch Fehlerströme, die aus Mischfrequenzen bis 1 kHz bestehen. Sie dienen damit zusätzlich zum Ausschalten bei zusammengesetzten Fehlerströmen für Stromkreise, die von einer Phase und dem Neutralleiter oder von einer Phase und einem geerdeten Mittelleiter gespeist werden. Auch glatte Gleichfehlerströme bis 10 mA dürfen die Auslösung nicht beeinflussen.

Typ F wird besonders bei Anwendungen mit zweiphasigen Frequenzumrichtern mit Zweipuls-Brückenschaltung eingesetzt, wie sie heute teilweise in Waschmaschinen verbaut werden. Typische Anwendungen findet man auch auf Baustellen oder in Erdwärmepumpen. In vielen Fällen wird Typ F in Verbindung mit Bauart G (mehr dazu in der kommenden Ausgabe) eingesetzt. In Deutschland entwickelt sich der Typ F-Schalter aktuell zum Standard für Wohnhäuser und Wohnungen. Zusätzlich besitzen diese FIs eine höhere Immunität gegenüber Stoßströmen, die zum Beispiel beim Einschalten von Computern, Motoren oder Beleuchtungsanlagen vorkommen können.

Im zweiten Teil dieser Normenserie für Elektriker geht es in Kürze um die Ausführungen des FI-Schutzschalters Typ B und Typ EV sowie um unterschiedliche Bauarten.

Stefan Hammer ist Produktmanager und Normenexperte der Schrack Technik GmbH.