Lebensversicherung Fehlerstromschutzeinrichtung

Lebensversicherung Fehlerstromschutzeinrichtung

Fragestellung

Ein elektrischer Schlag bei Betrtieb eines elektrischen Geräts?

Wie wird das verhindert, was gibt es für Sicherheitseinrichtungen dagegen?

Generelle Standards

Für den Betrieb von elektrischen Geräten existieren bereits seit den 70er Jahren des vergangenen Jahrhunderts strikte Vorschriften, die sich mit Sicherheitseinrichtungen zum Schutz gegen Unfälle durch elektrischen Strom befassen. Diese Vorschriften wurden notwendig, da sich in den 70er Jahren die Todesfälle hervorgerufen durch einen elektrischen Stromschlag deshalb häuften, da immer mehr elektrische Geräte im Haushalt in Betrieb genommen wurden. Der Klassiker dabei war das in die gefüllte Badewanne gefallene Transistorradio oder Haarfön - nicht nur in Krimis, sondern auch leider im realen Leben. Dort übrigens weniger aus Mordmotiven heraus, sondern aus schlichter Unachtsamkeit, was unabhängig davon oft genauso tödlich endete.

Da damals Hersteller von elektrisch betriebenen Geräten leider allzu oft wirklich nachlässig auf konstruktive Maßnahmen zur Vermeidung eines elektrischen Schlags bei der Benutzung ihrer Geräte verzichteten, aber auch die meisten Haushalte eine nicht gerade ungefährliche Verkabelung ohne wirksame Sicherheitseinrichtungen aufwiesen, sah sich der Gesetzgeber im Verbund mit den Unfallversicherern und dem Verband der Elektrotechnik gezwungen zu handeln.

Es wurden nicht nur Vorschriften zum Einbau von Fehlerstrom-Schutzschaltern als Sicherheitseinrichtung zur Vermeidung von elektrischen Unfällen in Neubauten erlassen, sondern auch Vorgaben für elektrische Verbraucher (ist per Definition: „ein elektrisches Bauelement oder ein Elektrogerät, eine Elektroanlage oder eine ganze Produktionsstätte, in der elektrische Energie in andere Energieformen umgewandelt wird“, kurzum allg. ein Gerät, das an das elektrische Stromnetz angeschlossen wird) aufgestellt, die alle nur das eine Ziel hatten, die Unfälle durch elektrischen Strom zu reduzieren, wenn nicht komplett zu verhindern.

Diese Vorschriften gingen später nahezu unverändert in Normierungen ein, die zunächst in der DIN, später in EU-Normen festgelegt wurden.

Vereinfacht sind diese Sicherheitsvorschriften in zwei Bereiche zu unterteilen:

• Vorschriften, die beim Bau (konstruktiv) eines Gerätes zu beachten sind

• Vorschriften, die die elektrische Stromversorgung im Haushalt erfüllen muß

Da ein Nutzer eines elektrischen Geräts meist nichts am Gerät verändert, bevor er dessen Kabel in eine Steckdose steckt, hat er auch keinen Einfluß auf dessen Konstruktion und Einhaltung der Normen. Er muß darauf vertrauen, daß der Hersteller alle gültigen Gesetzte, Vorschriften und elektrotechnische Regeln bei der Konstruktion beachtet hat. Dieses bezeichnet man auch als:

Basisschutz: Vorkehrung zum Schutz gegen direktes Berühren von aktiven Teilen durch eine Basisisolierung im fehlerfreien Zustand

Man liest immer wieder, daß vor allem asiatische Hersteller aus Kostengründen Geräte auf den europäischen Markt bringen, die eine dieser Vorschriften nicht einhalten und entweder bei einem Sicherheitstest durchfallen oder aber in kritischen Fällen sogar vom Gesetzgeber aus dem Markt genommen bzw. vernichtet werden.

Diese Seite scheint sicher. Also wenden wir uns der anderen Seite, dem hausinternen Stromnetz und dessen Sicherheitseinrichtung zu.

Die Vorschrift zum Einbau von aktiven Schutzeinrichtungen im Stromnetz eines Haushalts definiert die nachgelagerte zweite Stufe des Schutzes vor Unfällen mit elektrischem Strom, denn was passiert, falls der o.g. durch den Hersteller zu garantierende Basisschutz aufgrund eines Fehlers oder fehlerhaften Verwendung des elektrischen Gerätes nicht mehr wirken kann? Dann tritt eine weitere Schutzstufe in Kraft, der sogenannte:

Fehlerschutz bei indirektem Berühren von berührbaren Teilen, zum Beispiel des metallischen Gehäuses eines elektrischen Betriebsmittels, die bei einem Fehler zu gefährlichen aktiven Teilen werden können.

Konkret bedeutet dies, daß falls Sie den eingesteckten Haarfön ins Badewasser fallen lassen, in welchem sie gerade sitzen, dann muß der Fehlerschutz greifen und das Gerät unverzüglich spannungsfrei schalten. Ein Selbstmordkandidat wird dies nicht zu schätzen wissen, alle anderen Nutzer jedoch schon!

Wie wird nun dieser Basisschutz und der Fehlerschutz in der Realität erreicht?

Schutzeinrichtungen

Der Basisschutz wird vom Hersteller eines elektrischen Gerätes durch allgemein anerkannte konstruktive Maßnahmen gewährleistet.

Diese können sein:

• Ein isolierendes Gehäuse

Deshalb also werden viele Geräte in einem elektrisch nicht leitenden Gehäuse aus Plastik untergebracht. Dazu gehört nicht nur das abgebildete Uhrenradio, sondern auch Geräte wie der bereits erwähnte Haarfön, Küchengeräte, Ladegeräte z.B. für Mobiltelefone, Werkzeuge und Küchengeräte... wobei die beiden letztgenannten Geräte z.B. Bohrmaschine oder Stabmixer bereits zu der zweiten Kategorie zählen können, falls metallische bzw. elektrisch leitende Komponenten aus dem isolierten Gehäuse herausragen.

• Ein teilisoliertes Gehäuse

Dazu zählt die Bohrmaschine aber auch der Küchenmixer, denn hierbei ragt ein meist metallischer Teil der Maschine aus dem Kunststoffgehäuse und da bekanntlich Metalle, meistens Eisen, elektrischen Strom leiten können, ist es nicht ausgeschlossen, daß bei Betrieb des Gerätes diese metallischen Teile im Fehlerfall mit stromführenden Komponenten des Gerätes in elektrisch leitende Verbindung geraten können.

Für den Hersteller bedeutet das, daß er durch vorbeugende Maßnahmen diesen Fehlerfall zu 100% ausschließen muß, bzw. das Gerät mit einem Schuko-Kabel auszustatten hat. Dasselbe gilt auch für

• Ein elektrisch leitendes Gehäuse

was hier mit unserem Elektrogrill beispielhaft dargestellt werden soll. Geräte mit metallischem Gehäuse dürfen nur in Umlauf gebracht werden, sofern diese mit einem Schuko-Kabel ausgestattet sind und dabei sämtliche Kompenenten des von aussen zugänglichen Gehäuses durch den PE-Leiter des Schuko-Kabels geerdet sind.

Alles andere ist nicht zulässig. Sollten Sie ein elektrisches Gerät besitzen, das nicht eine dieser drei konstruktiven Anforderungen erfüllt, so sollten Sie dieses im Zweifel mal einem Elektriker oder elektrotechnischen Fachkraft zeigen.

Der Fehlerschutz muß durch Sie selbst gewährleistet werden - und keine Sorge, das ist er auch, denn Sie wohnen vermutlich in einem Gebäude, in

dessen Sicherungskasten irgendwo ein FI-Schutzschalter, auch oft als Fehlerstromschalter oder RCCB bzw. RCD bezeichnet, eingebaut ist. Ein Bauteil, das in etwa so aussieht, wie dieses Beispielbild rechts. Markant ist ein Hebel, mit dem Sie den gesamten an das Bauteil angeschlossenen Stromkreis, abschalten können. Doch diese Schutzeinrichtung ist mehr, als nur ein Schalter.

Vereinfacht formuliert prüft dieses Bauteil ständig, ob der durch es fließende Strom genauso groß ist, wie der wieder zurück kommende Strom. Ja ich weiß, Elektriker schlagen bei dieser Formulierung jetzt die Hände über dem Kopf zusammen, aber lassen

Sie uns dennoch weitermachen.

Für den Fall, daß sich ein Unterschied zwischen der so bezeichneten „abgeschickter“ und „zurückkommenden“ Strommenge auftritt, schaltet das Bauteil alle angeschlossenen Steckdosen auf „stromlos“. Der korrekte Begriff lautet „spannungsfrei“.

Wie groß der Unterschied sein darf, den das Bauteil gerade noch toleriert, das können Sie anhand der Aufschrift erkennen.

Dieses Beispiel zeigt einen FI der bei maximal 0,3 A Auslösefehlerstrom die an ihn angeschlossenen Stromkreise (meist Steckdosen) absichert.

Das kann bei nur einem FI im Sicherungskasten auch das ganze Gebäude sein.

Der vordere Wert gibt an wie hoch der maximal zulässige Dauerstrom des Bauteils (nicht Fehlerstrom) sein darf, in unserem Fall ist das 40 A.

Zusätzlich besitzt jeder FI eine Prüftaste (im oberen Bild ganz rechts zu erkennen und hier nochmals vergrößert), mit der ein solcher Fehlerstrom simuliert werden kann. Drückt man diese Taste, so muß der FI unverzüglich auslösen. Aber beachten Sie beim Test bitte, daß Sie eine Taschenlampe griffbereit haben, denn auch Ihre Beleuchtung wird dabei erlöschen. Man erkennt auch an dem neben der Prüftaste aufgedruckten Text, daß diese Prüfung halbjährlich wiederholt werden sollte, was leider in der Realität nie durchgeführt wird. Mal ehrlich, haben Sie je schon diese Prüftaste gedrückt?

Nochmal: Seit über 40 Jahren „müssen alle Steckdosenstromkreise, sowie die Stromkreise im Außen- und Feuchtraumbereich (z.B. Bad) im privaten Bereich mit einem FI-Schutzschalter abgesichert sein“ und natürlich muß dieser auch fehlerfrei funktionieren !

Doch zurück zu der Funktionsweise.

Wie „erkennt“ der FI denn nun, daß ein Fehlerfall vorliegt?

Zwei Grafiken sollen dies verdeutlichen.

Normalbetrieb

Der gesamte Strom fließt aus dem im FI verbauten Stromzähler 1 zum Verbraucher, hier eine Glühlampe, und fließt anschließend „quasi verbraucht“ wieder durch den im FI ebenfalls verbauten Stromzähler 2.

Damit ergibt sich kein Unterschied bei den beiden Zählern und der FI schaltet nicht ab.

Fehlerfall

Hier verlässt ein Strom den FI durch den Stromzähler 1, der sich danach in zwei Flüsse aufteilt. Ein Teil fließt wie zuvor durch die Glühlampe und kommt wieder zum FI zurück, wo er vom Stromzähler 2 erfasst wird. Ein weiterer Teil fließt jedoch über z.B. eine Person ab, die dann einen Stromschlag erhält. Falls dieser fehlgeleitete Strom die am FI aufgedruckte Größe von 0,3 A (aus dem obigen Beispiel) überschreitet, dann schaltet der FI sofort ab, sodaß nicht länger ein Strom fließen kann, egal ob durch die Glühbirne oder die Person, die vielleicht mit einer Stricknadel in einer der beiden Löcher der Steckdose gebohrt hat oder wie oben beschrieben den Haarfön in die Badewanne hat fallen lassen.

Bildquelle:

Nun gilt medizinisch betrachtet:

Bei der haushaltsüblichen Spannung von 230 V besteht eine Gefährdung und ein Körperstrom von 0,3 A führt sofort zu lebensgefährlichem Herzkammerflimmern und kann tödlich sein, vor allem dann wenn nicht unverzüglich eine Trennung der Person von spannungsführenden Teilen erfolgt.

Aus diesem Grund sind Fehlerstromschutzeinrichtungen vorgeschrieben.

Diese gibt es aber nicht nur mit einem Auslösestrom von 0,3 A, sondern auch 0,1 A oder nur 0,03 A. Letztere sind dabei empfindlicher und je nach Gegebenheit der 0,3 A Variante vorzuziehen.

Versagen der Schutzeinrichtungen

Ein technisches Versagen einer Schutzeinrichtung kann nie komplett ausgeschlossen werden, denn jedes System kann irgendwann einmal auch ausfallen.

Es mag zwar selten vorkommen, aber es ist nicht undenkbar.

Rechnet man nach und nimmt an, daß ein System alle 10.000.000 Betriebsstunden genau einmal versagt, so wird dies in 1140 Jahren einmal vorkommen.

Solange lebt kein Mensch und erst recht keine durch ihn konstruierte Maschine.

Also keine Gefahr?

Nicht wirklich, so einfach ist das nicht.

Denn, betreibt man gleichzeitig 1000 dieser in unserem Beispiel betrachteten Maschinen, dann tritt unter diesen Bedingungen schon alle 1,14 Jahre, also etwa 14 Monate, einmal ein Fehlerfall auf. Bei 10.000 Einheiten schon alle 1,5 Monate.

Im Normalfall kein großes Problem. In der Geschichte der Technik hat es nur wenige Unglücke gegeben, die auf das Versagen einer Sicherheitsvorrichtung zurück zu führen waren - sofern es noch eine weitere Sicherheitsvorrichtung gab.

Das bedeutet, sofern Hersteller und Betreiber eines elektrischen Gerätes die allgemeingültigen Regeln, Normen und Vorschriften einhalten, kommt niemand zu Schaden.

Doch, falls nur einer der beiden Sicherheitskreise durch Unkenntnis oder gar bewusst vorsätzlich außer Kraft gesetzt wird, tritt ein äußerst gefährlicher Zustand ein.

Was dies bei E-Autos bedeuten kann, hat die IFEU mal geprüft.

Hier der Bericht dazu:

Modell eines fahrzeuginternen Laders => Link

Dipl.-Ing.

Thomas Scharpf

Sonntag, 14. Januar 2018

FI-Schutzschalter

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