Vorsicherung von Fehlerstromschutzschaltern (RCD): Überlastschutz, Kurzschlussschutz und Back-up-Schutz

Benötigt ein Fehlerstromschutzschalter (RCD) eine eigene Vorsicherung? Und darf beispielsweise ein RCD mit einem Nennstrom von 40A hinter einer 63A-Vorsicherung betrieben werden? Diese Fragen tauchen in der Praxis immer wieder auf und werden selbst unter Elektrofachkräften kontrovers diskutiert. Häufig werden hierbei zwei Schutzfunktionen miteinander vermischt, die man jedoch seperat betrachten muss: Der Schutz vor Überlast und der Schutz vor Kurzschluss, außerdem auch der Backup-Schutz.

Ein Fehlerstromschutzschalter benötigt grundsätzlich einen geeigneten Schutz vor unzulässigen Überströmen. Eine eigene Vorsicherung unmittelbar vor dem RCD ist dafür aber nicht in jedem Fall erforderlich. Unter bestimmten Voraussetzungen, können bereits vorgeschaltete oder nachgeschaltete Überstromschutzeinrichtungen diese Aufgabe übernehmen.

Entscheidend sind der Bemessungsstrom des RCD, der zu erwartende Kurzschlussstrom, die eingesetzten Schutzeinrichtungen und die Koordinationsangaben des Herstellers.

Schutz vor Kurzschluss

Fehlerstromschutzschalter sollen bei einem Fehlerstrom zwischen Außenleiter und Erde auslösen. Bei Kurzschlüssen, zum Beispiel zwischen zwei Außenleitern (L1-L2) oder Außenleiter und Neutralleiter (L-N) löst ein RCD hingegen nicht aus. Bei einem Kurzschluss würde der RCD also Schaden nehmen. Aus diesem Grund benötigt ein RCD eine vorgeschaltete Überstromschutzeinrichtung. Die maximale Größe dieser Überstromschutzeinrichtung und der Bemessungskurzschlussstrom wird auf dem RCD durch folgendes Symbol angegeben, die Zahl über der Sicherung (hier 100A) ist die maximale größe der Vorsicherung.

Ist die Verteilung in der sich der RCD befindet mit 100A abgesichert, wäre der Kurzschlussschutz für den RCD damit bereits gewährleistet. Ist auf dem RCD keine Angabe dazu gemacht, dann gilt in Deutschland die Mindestanforderung von 63A. Die genauen Werte zur Kurzschlussfestigkeit von Fehlerstromschutzschaltern lassen sich auch in den Datenblättern der Hersteller ablesen.

Überstromschutz bei Fehlerstromschutzschaltern

Neben einem Kurzschluss ist ein Fehlerstromschutzschalter auch vor Überlastung zu schützen (Überstromschutz). Auf dem RCD wird der Nennstrom I_n angegeben, typisch sind die werte 25, 40 und 63A. Es gibt drei Möglichkeiten den Überstromschutz von FI-Schutzschaltern zu gewährleisten:

1. Gemeinsame Vorsicherung für Kurzschluss- und Überstromschutz
   In diesem Fall gibt es eine Vorsicherung, die sowohl den Kurzschluss- als auch den Überstromschutz übernimmt. Die Sicherung vor dem Zähler oder einer Unterverteilung schützt hierbei den RCD vor Kurzschluss und Überlast. In diesem Fall muss der RCD entsprechend der Vorsicherung ausgewählt werden. Bei einer 63A Vorsicherung muss daher auch ein RCD mit einem Nennstrom von 63A eingesetzt werden.
2. Eigene Vorsicherung für den Überstromschutz
   Die häufigste Variante ist wohl, dem Fehlerstromschutzschalter eine eigene Vorsicherung zu geben. Diese wird entsprechend des Nennstroms des RCDs ausgewählt. Für einen RCD mit einem Nennstrom von 40A würde man also maximal eine Vorsicherung mit 40A verbauen.
3. Schutz durch nachgeschaltete Sicherungen
   Eine weitere Möglichkeit ist, den Überstromschutz durch die nachgeschalteten Sicherungen zu gewährleisten. In diesem Fall dürfen die Nennströme der nachfolgenden Sicherungen in Summe nicht den Nennstrom des RCDs überschreiten.Beispiel: An einem RCD mit 40A Nennstrom werden zwei Stromkreise mit jeweils B16A LS-Schaltern angeschlossen. Der Nennstrom beträgt zusammen also 32A und ist damit geringer als der Nennstrom des RCDs. So ist der Überstromschutz gewährleistet.

Darf der Gleichzeitigkeitsfaktor berücksichtigt werden?

Eine der eben genannten Möglichkeiten des Überlastschutzes ist, die Bemessung der nachgeschalteten Leitungsschutzschalter hinter dem RCD. Bei einem 40A RCD würde man hier also maximal 2x16A bzw. 2x20A LS-Schalter vorsehen. Allerdings kommt hierbei das Thema Gleichzeitigkeitsfaktor zum Tragen. Ich persönlich sehe das kritisch und würde auf den Gleichzeitigkeitsfaktor in diesem Fall verzichten. Die DIN VDE 0100-300 weist jedoch im Abschnitt 311 auf den Gleichzeitigkeitsfaktor hin. Es ist zulässig bei dieser Vorgehensweise einen Gleichzeitigkeitsfaktor zur berücksichtigen. So wäre es zum Beispiel möglich drei Stromkreise mit jeweils 16A (3×16 = 48A) an diesem 40A RCD zu betreiben. Rechnet man hier einen Gleichzeitigkeitsfaktor von beispielsweise 0,75 ein käme man auf nur noch 36A. Damit wäre ein Fehlerstromschutzschalter mit einem Bemessungsstrom von 40A ausreichend. In diesem Fall muss aber unbedingt gewährleistet sein, dass der maximale Nennstrom von 40A zu keiner Zeit überschritten wird. Die Verantwortung hierfür liegt bei der Elektrofachkraft. Meiner Meinung nach ist es jedoch kaum sicherzustellen, dass dabei keine Überlast eintreten kann.

Lediglich bei einem Festanschluss z.b. eines Durchlauferhitzers, Elektroherdes oder einer Wallbox könnte man die spätere Belastung exakt vorhersehen. Bei Steckdosenstromkreisen besteht immer die Möglichkeit, dass diese entgegen der Planung mit einem Gleichzeitigkeitsfaktor von 1,0 betrieben werden, z.b. beim Anschluss mehrerer Großverbraucher zeitgleich. Damit wäre ein RCD überlastet und würde Schaden nehmen oder zu einem Brand führen.

Backup-Schutz: Koordination von Schutzeinrichtungen

Der Begriff Back-up-Schutz wird häufig im Zusammenhang mit Leitungsschutzschaltern verwendet. Er spielt jedoch auch bei der Koordination von Fehlerstromschutzschaltern mit vorgeschalteten Kurzschlussschutzeinrichtungen eine wichtige Rolle.

Im Kurzschlussfall fließt bis zur Abschaltung eine sehr hoher Kurzschlussstrom. Wie groß dieser im Einzelfall ist hängt von verschiedenen Faktoren ab und muss messtechnisch bestätigt werden. Wie jedes Betriebsmittel hat auch der Fehlerstromschutzschalter nur eine begrenzte Kurzschlussfestigkeit. Überschreitet der Kurzschlussstrom das Schaltvermögen des Fehlerstromschutzschalters, kann der RCD schaden nehmen und ggf. nicht mehr sicher abschalten.

Beim Back-up-Schutz übernimmt eine geeignete vorgeschaltete Schutzeinrichtung einen wesentlichen Teil der Kurzschlussbeanspruchung. Durch ihre strombegrenzende Wirkung kann sie verhindern, dass der nachgeschaltete RCD bei einem hohen Kurzschlussstrom unzulässig belastet und damit beschädigt wird.

Die Wirksamkeit hängt unter anderem ab von:

• dem zu erwartenden Kurzschlussstrom am Einbauort,
• der Bauart und den Eigenschaften der vorgeschalteten Schutzeinrichtung,
• dem verwendeten RCD,
• den vom Hersteller freigegebenen Gerätekombinationen.

Ein Back-up-Schutz kann nicht allein durch den Vergleich der aufgedruckten Bemessungsströme nachgewiesen werden. Wichtig ist, dass der passende Backup-Schutz anhand der bestimmten Kurzschlussströme und den Daten aus Herstellerangaben ausgewählt wird. Hersteller liefern dazu Koordinationstabellen und Kennlinien in Handbüchern und Datenblättern.

Beispiel aus dem ABB-Anwendungshandbuch

ABB unterscheidet in seinem Anwendungshandbuch für die Baureihe F200 ausdrücklich zwischen dem Überlastschutz und dem Back-up-Schutz.

Für bestimmte F200-Geräte mit 25 A, 40 A oder 63 A Bemessungsstrom nennt ABB in der Koordinationstabelle beispielsweise eine maximale vorgeschaltete gG/gL-Sicherung von 100 A für den Back-up-Schutz bei einem bedingten Bemessungskurzschlussstrom von 10 kA.

Für den Überlastschutz eines 40-A-F200 ist in derselben Dokumentation dagegen eine geeignete vorgeschaltete Überstromschutzeinrichtung mit maximal 40 A vorgesehen.

Das verdeutlicht den entscheidenden Unterschied:

Eine 100-A-Schmelzsicherung kann bei einer vom Hersteller freigegebenen Kombination für den Kurzschlussschutz eines 40-A-RCD geeignet sein. Sie gewährleistet damit aber nicht automatisch dessen Überlastschutz.

Die hier genannten Werte beziehen sich auf die Beispiele aus dem ABB Handbuch. Diese behandeln lediglich ABB-Geräte und Kombinationen. Sie dürfen nicht pauschal auf RCDs anderer Hersteller übertragen werden. Es sind die Datenblätter des jeweiligen Herstellers zu beachten.

Back-up-Schutz ist nicht gleich Selektivität

Häufig werden die Themen Back-up-Schutz und Selektivität miteinander vermischt. Diese sind voneinander zu unterscheiden. Beim Back-up-Schutz geht es darum, RCDs oder Leitungsschutzschalter durch die Koordination von passenden Schutzorganen vor unzulässigen Kurzschlussströmen zu schützen.

Bei der Selektivität geht es jedoch darum, Schutzorgane so zu koordinieren, dass möglichst nur die unmittelbar dem Fehler vorgeschaltete Schutzeinrichtung auslöst, während übergeordnete Stromkreise weiterhin versorgt werden. Eine Kombination kann hinsichtlich des Back-up-Schutzes geeignet sein, ohne im gesamten betrachteten Kurzschlussstrombereich selektiv zu sein.

ABB weist deshalb darauf hin, dass für den Nachweis solcher Kombinationen die technischen Koordinationsangaben der Hersteller erforderlich sind.

Zusammenfassung

Zusammengefasst lässt sich sagen, ein RCD ist sowohl vor Kurzschluss als auch Überlast zu schützen. Dafür bedarf es nicht zwingend einer eigenen Vorsicherung, jedoch sind oben genannte Punkte zur Gewährleistung der Sicherheit zu beachten.

• Überlastschutz z.b. durch Vorsicherung
• Schutz vor Kurzschluss
  • Eigene Vorsicherung in Höhe des Nennstroms
  • Überstrom- und Kurzschlussschutz in einem
  • Überlastschutz durch nachgeschaltete Sicherungen
• Backup-Schutz
  • Koordination von Schutzeinrichtungen zum Schutz bei Kurzschluss

In der Praxis wird man wohl meistens darauf achten, dass ein RCD eine passende Vorsicherung hat. Insbesondere in Wohngebäuden ist dies meist sowieso schon durch die Vorsicherung des Stromkreisverteilers gegeben. Bei einem 35A SLS im Zählerschrank ist ein 40A RCD bereits ausreichend gegen Überlast geschützt. Häufig werden zusätzlich Schmelzsicherungen im Anlagenseitigen Anschlussraum installiert, auch damit lassen sich RCDs zuverlässig vor Überlast und Kurzschluss schützen. Auch der Backup-Schutz ist zu beachten um einen RCD vor unzulässig hohen Kurzschlussströmen zu schützen.

Weitere Informationen und Quellen

1. ABB: Vorsicherung, Überlastschutz und Back-up-Schutz – Fachinformationen zur Koordination von Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen.
2. ABB: Koordination elektrischer Betriebsmittel und Selektivität – Herstellerinformationen zum Back-up-Schutz und zur Kurzschlusskoordination.
3. DIN EN 61008-1 (VDE 0664-10): Fehlerstrom-/Differenzstrom-Schutzschalter ohne eingebauten Überstromschutz für Hausinstallationen und ähnliche Anwendungen.
4. DIN VDE 0100-430: Errichten von Niederspannungsanlagen – Schutz bei Überstrom.
5. ABB: Übersicht der FI-Typen
6. ABB: Anwendungshandbuch Fehlerstromschutzschalter

Die mit Sternchen (*) oder einem Amazon-Symbol gekennzeichneten Links sind Affiliate-Links auf externe Angebote. Wenn Sie auf einen solchen Link klicken und über diesen Link einen Kauf tätigen, erhalten wir vom Anbieter eine kleine Provision. Für Sie ändert sich hierbei nichts, der Preis verändert sich hierbei nicht.