Entstehung von Fehlerlichtbögen
Je nach Fehlerstromhöhe erkennen LS-Schalter parallele Fehlerlichtbögen, die beim Überschlag zwischen Außenleiter und Neutralleiter auftreten, und schalten ab. Liegt der Fehlerstrom allerdings unterhalb des Auslösestroms des LS-Schalters, reagiert dieser nicht. Da Brandschutzschalter jedoch charakteristische Strom- und Spannungsverläufe bereits ab einem Stromwert von 2,5 A erkennen, bieten sie auch bei solchen Fehlerfällen Schutz. (Quelle: Hager)
Auslöser von Fehlerlichtbögen können schadhafte Leitungen, Isolationsfehler oder lose Kontaktstellen sein, die durch mechanische beziehungsweise thermische Belastungen, Alterung oder Verschmutzungen auftreten können. Typische Fälle sind angebohrte Leitungen, unzulässige Biegeradien von Leitungen, Vibrationen, durch Möbel unachtsam abgeklemmte Kabel oder auch Nagetierverbisse. Hierbei werden generell serielle und parallele Schadstellen unterschieden.
Serielle Lichtbögen entstehen, wenn ein defekter Leiter oder eine lose Kontaktstelle in Reihe mit dem Verbraucher im Stromkreis liegt. Überschreitet die Sinuswelle der Wechselspannung aus dem Nulldurchgang kommend den Schwellwert, ab dem sich der Lichtbogen über die Fehlerstelle entzündet, fließt der Strom darüber. Da dieser durch den Widerstand der Last begrenzt ist, erwärmt sich in der Folge die Fehlerstelle. Dieser Vorgang wiederholt sich bei jeder Halbwelle der Netzspannung. LS- und FI-Schutzschalter können solche Fehler nicht erkennen und schalten daher auch nicht ab. Brandschutzschalter hingegen detektieren diesen Verlauf der Sinuswellen von Strom und Spannung und schalten den Stromkreis über das angeschlossene Schutzgerät ab.
Parallele Fehlerlichtbögen
Parallele Fehlerlichtbögen können zwischen Außenleiter und Neutralleiter sowie zwischen Außen- und Schutzleiter auftreten. Der Fehlerlichtbogen entsteht hier also durch einen Überschlag zwischen zwei Leitern. Die Höhe des Fehlerstroms wird dabei nur durch die Impedanzen im Stromkreis und in der Fehlerstelle selbst begrenzt. Je nach Fehlerstromhöhe schaltet auch ein LS-Schalter bei Überschlag zwischen Außenleiter und Neutralleiter ab. Liegt der Fehlerstrom allerdings unterhalb des Auslösestroms des LS-Schalters, schaltet dieser nicht ab. Da Brandschutzschalter wie oben beschrieben bereits charakteristische Strom- und Spannungsverläufe ab einem Stromwert von 2,5 A erkennen, bieten diese jedoch auch bei solch einem Fehlerfall Schutz.
Parallele Fehlerlichtbögen zwischen Außenleiter und Schutzleiter werden allerdings auch von FI-Schutzschaltern erkannt, die damit ebenfalls einen zuverlässigen Brandschutz bieten. Ist in einem Endstromkreis allerdings kein FI-Schalter installiert, sorgen AFDD für den Brandschutz. Bei diesen Geräten müssen im Gegensatz zu FI-Schaltern jedoch keine regelmäßigen Funktionsprüfungen durchgeführt werden, da sie diese entsprechend der Produktnorm in zyklischen Tests selbst durchführen.
Neben Fehlerlichtbögen sind in der Praxis zudem sogenannte Betriebslichtbögen anzutreffen. Diese treten unter anderem im normalen Betrieb von Elektromotoren in Form des sogenannten Bürstenfeuers auf, wie es beispielsweise bei Bohrmaschinen der Fall ist. Aber auch Schalthandlungen von elektronischen Komponenten können den Strom- und Spannungsverlauf der Sinuswellen derart beeinflussen, dass sie dem Verlauf ähneln, der durch einen Fehlerlichtbogen hervorgerufen wird. Brandschutzschalter können aufgrund ihrer "Software-Intelligenz" zwischen Betriebslichtbögen und Fehlerlichtbögen sicher unterscheiden. So werden Fehlauslösungen vermieden.
Fazit
Die aktualisierte Fassung der Norm DIN VDE0100-420 verlangt für Niederspannungsanlagen erstmalig den Einsatz von "besonderen Maßnahmen zum Schutz gegen die Auswirkungen von Lichtbögen in Endstromkreisen". Im Kern geht es darum, Brände zu verhindern, die durch Fehlerlichtbögen ausgelöst werden können. Da sich mit dem Einbau der nunmehr vor geschriebenen Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtungen die Sicherheit von Niederspannungsanlagen erhöht, schließt die Norm eine bislang bestehende Sicherheitslücke. Daher ist die aktualisierte Normenfassung grundsätzlich zu begrüßen.
Die aktualisierte Fassung der Norm DIN VDE0100-420 verlangt für Niederspannungsanlagen erstmalig den Einsatz von "besonderen Maßnahmen zum Schutz gegen die Auswirkungen von Lichtbögen in Endstromkreisen". Im Kern geht es darum, Brände zu verhindern, die durch Fehlerlichtbögen ausgelöst werden können. Da sich mit dem Einbau der nunmehr vor geschriebenen Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtungen die Sicherheit von Niederspannungsanlagen erhöht, schließt die Norm eine bislang bestehende Sicherheitslücke. Daher ist die aktualisierte Normenfassung grundsätzlich zu begrüßen.