Neue Technik – neue Regeln

Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen können neben dem Fehlerschutz für bestimmte Teile der elektrischen Anlage auch den zusätzlichen Schutz gewährleisten. Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs, Residual Current protective Devices) verhindern nicht einen elektrischen Schlag.

Sie verringern auch nicht die Höhe des Fehlerstroms durch den menschlichen Körper. Sie können aber die Dauer einer Körperdurchströmung begrenzen, sodass die Gefahr eines Herzkammerflimmerns auf ein Minimum reduziert wird. Hieraus ergibt sich der primäre Grund, weshalb bei der Stromversorgung auf Baustellen schon lange RCDs vorgeschrieben sind. Für Steckdosenstromkreise mit Bemessungsströmen bis 32 A müssen generell RCDs mit einem Bemessungsdifferenzstrom IΔn nicht größer als 30 mA vorgesehen werden. Für Stromkreise mit höheren Bemessungsströmen darf auf RCDs mit Bemessungsdifferenzströmen IΔn nicht größer als 500 mA zurückgegriffen werden.

Wirkprinzip

RCDs erkennen elektrische Fehler, indem sie die Ströme vergleichen, die zum Verbraucher hin und wieder zurück fließen. Weichen diese Ströme um einen bestimmten Betrag (Bemessungsdifferenzstrom) voneinander ab, muss ein Fehler vorliegen. Die RCD löst spätestens bei Erreichen des Bemessungsdifferenzstroms aus und schaltet den betroffenen Stromkreis allpolig von der Stromversorgung ab.

Das in der RCD Typ A verwendete alleinige Erfassungsprinzip (Stromwandler) benötigt zum Erkennen des Fehlerstroms den elektrischen Nulldurchgang (Wechselfehlerstrom) oder wenigstens das periodische Erreichen dieses Nullpunktes (pulsierender Gleichfehlerstrom). Bei den zum Zeitpunkt der Entwicklung der RCDs Typ A betriebenen elektrischen Verbrauchern wie Motoren, Trafos und Glühlampen war das ausreichend, denn es konnten auch nur die oben genannten Fehlerströme auftreten.

Heute, im Zeitalter der Elektronik, ist das völlig anders. Mittlerweile werden sehr viele elektrische Betriebsmittel aus Kosten-, Funktions- oder Komfortgründen elektronisch angesteuert und betrieben.

Dabei wird aus dem ankommenden Wechselstrom durch Gleichrichterbrücken ein Gleichstrom erzeugt.

Dieser Gleichstrom wird weiter „verarbeitet“ und häufig durch elektronische Schaltungen „neuer“ Wechselstrom hergestellt, welcher dann eine andere Frequenz aufweisen kann. Damit lassen sich relativ einfach und kostengünstig Drehzahl- oder Leistungsregelungen von Maschinen und Anlagen ermöglichen.

Diese „frequenzgesteuerten Antriebe“ sind z. B. in Kranen, Pumpen, Lüftern, Verdichtern, Seilsägen oder Rüttlern zu finden. Durch die eingebaute Elektronik können mehrphasig betriebene elektronische Betriebsmittel aber im Fehlerfall (siehe Bild unten) einen Fehlerstrom, der keinen Nulldurchgang hat, einen sogenannten Gleichfehlerstrom, erzeugen. Das alles klingt kompliziert – und ist es auch.

Im Hinblick auf Personensicherheit problematisch ist auch die gemischte Anwendung von herkömmlichen und modernen, elektronisch gesteuerten Betriebsmitteln. Es können Situationen entstehen, in denen herkömmliche RCDs vom Typ A auch elektrische Wechselfehlerströme nicht oder nicht mehr rechtzeitig erkennen können. So werden sie durch einen Gleichfehlerstrom gegenüber einem herkömmlichen 50-Hz-Fehler „blind“.

Baustromanlagen

Heutige Baustromanlagen werden üblicherweise mit RCDs vom Typ A errichtet. Kommen moderne frequenzgesteuerte Betriebsmittel, z. B. Seilsägen, zum Einsatz, so werden diese Geräte einfach an die nächste freie Steckdose angeschlossen und betrieben. Dass dadurch eventuell der Fehlerschutz der gesamten elektrischen Anlage außer Betrieb gesetzt wird, ist dem Betreiber häufig nicht klar. Denn diese gefährliche Situation kann von einem elektrotechnischen Laien nicht erkannt werden. Er wähnt sich weiterhin in einer Sicherheit, die er selbst außer Kraft gesetzt hat.

Hier musste also auf dem schnellsten Weg eine funktionsfähige Lösung gefunden werden!

Die weltweit gültige Sicherheitsgrundnorm DIN EN 61140-1 (VDE 0140-1) „Schutz gegen elektrischen Schlag – Gemeinsame Anforderungen für Anlagen und Betriebsmittel“ fordert zwar für alle steckerfertigen Betriebsmittel mit einer Leistungsaufnahme nicht größer als 4 kVA die Eignung für RCDs vom Typ A, daraus ergibt sich keine Pflicht zur Anpassung und Ertüchtigung vorhandener Betriebsmittel.

Also müssen die Schutzeinrichtungen angepasst werden. Diese schwierige Aufgabe können allstromsensitive Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen, z. B. vom Typ B oder B+, erledigen.

Werden RCDs hintereinandergeschaltet, z. B. mehrere Baustromverteiler im Baustromnetz, muss unbedingt darauf geachtet werden, dass RCDs vom Typ B nicht hinter RCDs vom Typ A installiert werden.

Eine Ausnahme bildet hier allerdings die RCD vom Typ B+ MI. Selbst bei einer Reihenschaltung dieser RCD besteht keine Gefahr des „Erblindens“ einer vorgeschalteten RCD vom Typ A, sodass der Personenschutz weiterhin bestehen bleibt. Sie wurde entwickelt, um z. B. frequenzgesteuerte Betriebsmittel temporär und kurzfristig an beliebiger Stelle im Stromversorgungsnetz, also auch hinter RCDs vom Typ A, einsetzen zu können – z. B. integriert in einer mobilen Ausführung.

Im Vorfeld muss unbedingt geklärt werden, welche Verbraucher im Stromkreis vorhanden sind bzw. angeschlossen werden sollen. Ein elektrotechnischer Laie kann auf keinen Fall entscheiden, welche RCD benötigt wird. Dazu muss unbedingt eine Elektrofachkraft zurate gezogen werden.

Die Unvorhersehbarkeit des Einsatzes frequenzgesteuerter Betriebsmittel sowie die positiven Eigenschaften der allstromsensitiven RCDs haben dazu geführt, dass die elektrotechnischen Normen für die Errichtung von Niederspannungsanlagenüberarbeitet wurden. So ist in der im Oktober 2018 in Kraft getretenen DIN VDE 0100-704 „Baustellen“ zu lesen, dass in Baustromanlagen die Steckdosenstromkreise bis einschließlich 63 A Bemessungsstrom mit allstromsensitiven RCDs (Typ B oder B+ nach DIN EN 62423) auszurüsten sind.

Trenneinrichtung

Die neue Norm VDE 0100-704 greift noch einen weiteren Aspekt der Sicherheit auf Baustellen auf. So müssen festangeschlossene Baustromverteiler mit Steckdosen eine Einrichtung zum Trennen der Einspeisung enthalten, die abschließbar und für Laien benutzbar ist. Die abschließbare Umhüllung gilt nicht mehr als ausreichend. Diese Forderung bedeutet, dass im Eingangsbereich von Verteilerschränken immer ein Schalter mit Trenneigenschaften eingebaut sein muss. Ob dieser dann mit zusätzlichen Sicherungselementen ausgestattet ist oder nur als Lasttrennschalter ausgeführt wird, hängt von der Verwendung des Verteilers ab.

Mögliche Umbaumaßnahmen lassen sich am besten mit den Herstellern der Baustromverteiler im Dialog klären. Einige Hersteller bieten bereits heute Umbausätze für ihre Produkte an.

Auswirkungen

Aufgrund dieser besonderen Situation – eine Errichtungsnorm stellt Forderungen an Betriebsmittel, die in der zugehörigen Produktnorm, hier DIN EN 61439-4 (VDE 0660-600-4) „Niederspannungs-Schaltgerätekombinationen – Teil 4: Besondere Anforderungen für Baustromverteiler(BV)“ noch nicht beschrieben sind – wird das zuständige DKE-Komitee kurzfristig eine entsprechende Klarstellung veröffentlichen. So können Hersteller weiterhin normkonforme Produkte herstellen, die auch den Anforderungen der Errichtungsnorm entsprechen und auf den Markt gebracht werden können.

Übergangszeitraum

Baustromanlagen dürfen ab Oktober 2018 in einem fast dreijährigen Zeitraum sowohl nach der alten, als auch nach der neuen Norm VDE 0100-704 errichtet werden. Diese Zeit sollte aber unbedingt auch dazu genutzt werden, Mittel für die Umrüstung von Anlagen, die noch nach alter Norm gebaut wurden, bereitzustellen.

Für den Betreiber von Baustromanlagen ergeben sich mit der Anpassung der Errichtungsnorm DIN VDE 0100-704 entscheidende Veränderungen, die dringend im Rahmen einer Gefährdungsbeurteilung für die Anwender bestehender Bau stromanlagen bewertet werden müssen. Denn schon heute steht z. B. die Forderung nach entsprechender Ausrüstung mit allstromsensitiven RCDs in den Normen VDE 0160 und VDE 0100-530, wenn Betriebsmittel mit Frequenzumrichter verwendet werden (siehe auch Abschnitt 4.2.4.1 in DGUV Information 203-006 „Auswahl und Betrieb elektrischer Anlagen und Betriebsmittel auf Bau- und Montagestellen).

Ab dem 18. Mai 2021 dürfen Baustromanlagen nur noch nach neuer Norm errichtet werden. Dieses Datum dürfte den einen oder anderen etwas verwirren, stand doch bis vor Kurzem dort noch ein anderes Datum (Mai 2020) in Aussicht. Entscheidungsträger für die Terminfestlegung ist das europäische Komitee für elektrotechnische Normung CENELEC. Vermutlich aufgrund interner Verzögerungen wurde in diesem besonderen Fall die Frist für das Zurückziehen der Vorgängernorm entsprechend angepasst.

Hans-Peter Steimel