Bayerisches Staatsministerium für
Umwelt und Verbraucherschutz

Der Fehlerstromschutzschalter - Ein möglicher Lebensretter

Von: Dipl.-Ing. (FH) Christian Hutter - Regierung von Schwaben - Gewerbeaufsicht

FI-Schalter

Stromunfälle kommen leider immer wieder vor, im Beruf wie im privaten Bereich, oft mit tragischen Folgen. Forschungen über die Wirkungen des elektrischen Stromes auf den Menschen sowie die Auswertung von Stromunfällen haben das Wissen über das Gefahrenpotential enorm erhöht.

Was passiert bei einem Stromunfall?

Besteht ein körperlicher Kontakt mit dem Stromnetz, so wirkt die Elektrizität ab einer bestimmten Stromstärke in einem solchen Maße auf den Körper ein, dass die normalen Impulse vom Gehirn nicht mehr an die Muskeln gelangen können (ab ca. 10 mA). Die Muskeln werden vom Fremdstrom beeinflusst und ziehen sich zusammen. Dadurch ist es nicht mehr möglich, den unter Spannung stehenden Gegenstand, wie z.B. einen Metallgriff, aus eigenem Willen loszulassen.

Welche Einflussgrößen gibt es?

Beim Stromdurchfluss durch den menschlichen Körper sind unterschiedliche Faktoren von Bedeutung: Die Höhe der Spannung, die Stärke des elektrischen Stroms, die Frequenz, der Widerstand des menschlichen Körpers und die Einwirkdauer des Stromes auf den Körper.

Kennlinie des Fehlerstromschutzschalters
Kennlinie des Fehlerschutzschalters

Lebensgefährlich wird es ab einem Strom von 30 mA, der etwa 0,5 Sek. (s. Abbildung Kennlinie) über das Herz fließt. Dann kann Herzkammerflimmern entstehen, das die Pumpfunktion des Herzens aufhebt. Dadurch ist die Sauerstoffversorgung des Gehirns ist nicht mehr gewährleistet.
Nach etwa drei bis fünf Minuten in diesem Zustand treten irreparable Schäden auf und der Tod kann eintreten.

Wie verhindert der Fehlerstromschutzschalter den Stromunfall?

Diese tragischen Folgen lassen sich dadurch vermeiden, indem durch einen Fehlerstromschutzschalter sichergestellt wird, dass diese Grenzwerte nicht überschritten werden. Diese Fehlerstromschutzschalter, kurz RCD-Schalter (residual current device) oder FI-Schutzschalter (nicht mehr offizielle Bezeichnung) genannt, gibt es zwei und vierpolig für die Nennfehlerströme 10 mA, 30 mA, 300 mA, und 500 mA.

Üblich ist heute der Einsatz des 30 mA-Fehlerstromschutzschalters, da hier ein weitgehender Schutz auch bei direktem Berühren sichergestellt ist. Fehlerstromschutzschalter mit höherem Auslösestrom sind beispielsweise für den Schutz von Maschinen vorgesehen, bei denen schon im Normalzustand ein geringer Fehlerstrom vorhanden sein kann.
Einen guten Schutz bieten die 10 mA-Fehlerstromschutzschalter, da sie im Fehlerfall bereits vor Eintritt von Muskelverkrampfungen auslösen und die Stromversorgung abschalten.

Für den mobilen Einsatz sind im Handel auch Fehlerstromschutzschalter erhältlich, sog. PRCD-S, die Fehler in der Installation erkennen und sich dann - solange der Fehler besteht - nicht mehr einschalten lassen.

Die Abbildung unten zeigt das Prinzipschaltbild eines Fehlerstromschutzschalters.

FI-Schaltbild
Prinzipschaltbild des Fehlerschutzschalters

Beim normalen Betrieb elektrischer Anlagen geht der von den elektrischen Verbrauchern benötigte Strom über die Zuleitung zum Verbraucher hin und in gleicher Größe wieder zurück. Der im Fehlerstromschutzschalter enthaltene Summenstromwandler (Ringkern mit Wicklungen darauf) vergleicht die in den Leitungen fließende Ströme. Ist die Summe der zufließenden Ströme nicht mehr die Summe der abfließenden Ströme, so löst der "verloren gegangene Strom" ein Auslöserelais aus, das den überwachten Stromkreis sofort abschaltet.

Funktionsprüfung des Fehlerstromschutzschalters

  • Alle Fehlerstromschutzschalter sind mit einer Prüftaste ausgestattet, die einen Funktionstest erlaubt.
    Dieser Test soll alle 6 Monate von einem sachkundigen Benutzer durchgeführt werden. Bei gewerblichen Anlagen ist diese Prüfung vorgeschrieben.
  • Wird die Prüfung nicht durchgeführt, können die Kontakte verkleben. Ein Auslösen im Fehlerfall ist dann nicht möglich.
  • Der Fehlerstromschutzschalter ist Stand der Technik bei Neuinstallationen.

Vorschriften

Fehlerstromschutzschalter sind bei Neuinstallationen für Stromkreise im Innen- und Außenbereich vorgeschrieben (DIN VDE 0100, T410). Seit dem Einsatz von Fehlerstromschutzschalter hat sich die Anzahl von tödlichen Stromunfällen erheblich verringert (z.B. in der Zeit von 1967 bis 1997 um fast 70%). Auch Brände, die durch Erdschlussfehlerströme entstehen können, lassen sich durch Fehlerstromschutzschalter vermeiden.