Feuer - ein Blick über den Tellerrand

Sicherheit

Eaton. Jedes Jahr sterben mehrere Tausend Menschen in Europa durch Feuer. In jedem dritten Fall war in Deutschland Elektrizität die Ursache des Brandes. Dabei gibt es moderne Brandschutzschalter, die sich leicht einbauen und nachrüsten lassen.

26. Oktober 2017
Ein Fehlerlichtbogen entsteht, wenn es zu einem ungewollten Spannungsüberschlag zwischen zwei elektrischen Potenzialen kommt. Dabei kommt es zu einem Lichtbogen, der Bauteile beschädigen oder zerstören kann. Bild: Eaton
Bild 1: Feuer - ein Blick über den Tellerrand (Ein Fehlerlichtbogen entsteht, wenn es zu einem ungewollten Spannungsüberschlag zwischen zwei elektrischen Potenzialen kommt. Dabei kommt es zu einem Lichtbogen, der Bauteile beschädigen oder zerstören kann. Bild: Eaton)

Das Institut für Schadenverhütung und Schadenforschung (IFS) ermittelt jedes Jahr die Gründe für Brandkatastrophen in Deutschland: In den Jahren 2002 bis 2016 wurden 33 Prozent der registrierten Brände durch Elektrizität verursacht und nur 17Prozent durch menschliche Fehler.

Die letzte große Katastrophe ereignete sich im vergangenen Juni im Grenfell Tower in London. Dabei wurden rund 80 Menschen getötet, die Brandursache war ein defekter Kühlschrank. Insgesamt sterben in Europa nach Schätzungen von Fire Safe Europe jedes Jahr etwa 4.000 Menschen durch Brände. Weitere 70.000 werden verletzt. Der jährliche wirtschaftliche Schaden beläuft sich auf 126 Milliarden Euro.

Das entspricht laut Fire Safe Europe einem Prozent des gesamten europäischen Bruttoinlandprodukts. Klar wird durch diese Zahlen, dass die traditionellen Methoden zur Sicherung vor elektrischen Bränden nicht ausreichen. Die verbreiteten Leitungsschutz- und Fehlerstromschutzschalter können offensichtlich nicht jede Ursache verhindern, zum Beispiel schützen sie nicht ausreichend vor Fehlerlichtbögen. Sie entstehen, wenn es zu einem ungewollten Spannungsüberschlag zwischen zwei elektrischen Potenzialen kommt. Dabei kommt es zu einem Lichtbogen, der Bauteile beschädigen oder zerstören kann. Wenn sich in unmittelbarer Nähe des Lichtbogens brennbare Gegenstände befinden, dann können sie Feuer fangen.

Brandursache Fehlerlichtbogen

Auch im Niederspannungsbereich sind Fehlerlichtbögen ein Problem. Sie treten auf, wenn etwa durch Verschmutzungen verursachte Kriechströme fließen oder wenn elektrische Bauteile nicht korrekt montiert wurden. Sogenannte serielle Fehlerlichtbögen entstehen bei Unterbrechungen an der Leitung. Sie können lange Zeit unbemerkt bleiben. Parallele Fehlerlichtbögen treten dagegen durch Fehler zwischen Phase und Neutralleiter auf. Durch sie nimmt die Gesamtstromstärke im Schaltkreis zu. Sie kommen nicht nur in Kabeln und Leitungen vor, sondern auch in Mehrfachsteckdosen und Verlängerungskabeln. Zum Schutz vor Bränden wurden bislang Leitungsschutzschalter und Fehlerstromschutzschalter eingesetzt, die im Fehlerfall abschalten, um weitere Schäden zu verhindern. Allerdings bleiben mit ihnen Fehlerlichtbögen als Brandursache unerkannt.

Spezielle Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtungen beziehungsweise Brandschutzschalter erkennen die Lichtbögen automatisch im Niederspannungsbereich und unterbrechen dann den Stromfluss. Im Englischen werden diese neuen, verbesserten Schalter als Arc Fault Detection Devices oder abgekürzt AFDD bezeichnet. Sie stellen eine integrierte Lösung mit Leitungsschutz- und/oder Fehlerstromschutzschaltern dar, die auch höchste Sicherheitsansprüche, zum Beispiel in Schlaf- und Aufenthaltsräumen sowie in Bereichen mit erhöhtem Brandrisiko, erfüllen können.

Grundsätzlich können die elektrischen Ursachen für Brände und Unfälle in mehrere Kategorien eingeteilt werden: Bei einem Kurzschluss kann zum Beispiel ein zu hoher Strom auftreten, der mit einem Leitungsschutzschalter erkannt werden kann.

Dieser reagiert beim Überschreiten eines kritischen Wertes und trennt dann die Verbindung. Dadurch verhindert er thermische Beschädigungen. Aber auch elektrische Schläge stellen ein erhebliches Risiko für Menschen dar. Dieser so genannte Ableitstrom lässt sich mit Fehlerstromschutzschaltern (FI) verhindern.

Digitale Detektion

Sie erfassen Ströme, die nicht zur Einspeisung zurückkehren, sondern sich über einen anderen Weg schließen. FI-Schalter erkennen Wechselfehlerströme und pulsierende Gleichfehlerströme und trennen dann umgehend den Schaltkreis.

Die geringen Ströme, die von einem Fehlerlichtbogen ausgehen, lassen sich mit diesen Methoden jedoch nicht bekämpfen. Sie weisen einen deutlichen Anteil an höheren Frequenzen auf, die sich nur mit einer speziellen Detektionseinheit aufspüren lassen. Damit können sie die von der Stromstärke her unauffälligen, aber trotzdem sehr gefährlichen Fehlerlichtbögen identifizieren und unterbinden. Die Erkennung erfolgt digital über eine integrierte Überwachung des Endstromkreises auf bestimmte Frequenzen sowie durch eine intelligente Auswertung der Fehlerströme. Ein Mikrocontroller erkennt, ob es sich um das charakteristische, hochfrequente Signal eines seriellen oder parallelen Lichtbogens handelt und unterbricht den Stromkreis. Wenn es sich aber etwa um das Rauschen eines Motors oder Transformators handelt, geschieht nichts.

Drei Funktionen in einem Gerät

Moderne AFDD-Brandschutzschalter umfassen auch die Funktionen von Leitungsschutzschaltern sowie von Fehlerstromschutzschaltern. Sie vereinen also den Schutz vor Fehlerströmen, Überströmen und Kurzschlüssen in einem einzigen Gerät und entsprechen damit der Norm „Allgemeinen Anforderungen an Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtungen“ (DIN EN 62606). AFDD+-Brandschutzschalter kombinieren alle drei Funktionen innerhalb eines Geräts und sind nicht nur eine wirksame Maßnahme zur Vermeidung von elektrischen Brandrisiken. Sie sind zudem mit LED-Indikatoren ausgestattet, die den Status und die Art eines aufgetretenen Fehlerlichtbogens zeigen. Bei diesen Geräten handelt es sich um robuste und verlässliche Lösungen, die vergleichsweise günstig in der Anschaffung sind und gleichzeitig der Norm DIN VDE 0100-420 zum „Errichten von Niederspannungsanlagen“ entsprechen. AFDD+ Brandschutzschalter lassen sich sowohl in jedem oder auch nur in ausgewählten wichtigen Endstromkreisen installieren. Sie sind für alle gängigen Umgebungst

emperaturen und relative Feuchte geeignet und stellen daher für nahezu jedes Gebäude eine wirksame technische Möglichkeit dar, um Leben zu retten und Sachschäden durch Brände zu vermeiden.

Erschienen in Ausgabe: 07/2017