Eine von der TU Dresden in Zusammenarbeit mit Eaton und vier weiteren Herstellern von FI-Schutzeinrichtungen (auf Englisch: Residual Current Device, RCD) durchgeführte Studie hat ergeben, dass RCDs vom Typ F besseren Schutz vor Fehlauslösungen in modernen Hausinstallationen bieten als Geräte vom Typ A.
Dies ist umso mehr der Fall, da hauseigene Photovoltaikanlagen und neue, größere Verbraucher wie Ladestationen für Elektrofahrzeuge die Schutzgeräte vor neuartige Herausforderungen stellen. Bei RCDs (gemeinhin FI oder Fehlerstromschutzschalter genannt) handelt es sich um die meistverwendeten Schutzvorrichtungen gegen Stromschläge in Niederspannungsnetzen, wobei der Typ A in Mitteleuropa weiterhin am gängigsten ist.
Fehlerstromschutzschalter überwachen bekanntlich die Differenz zwischen Außenleiter- und Neutralleiterstrom, den sogenannten Fehlerstrom, und lösen aus, wenn dieser einen bestimmten, durch Normen festgelegten Grenzwert überschreitet. Im Idealfall sollte dieser Fehlerstrom unter normalen Betriebsbedingungen gleich null sein. In der Praxis erzeugen aber die an die Installation angeschlossenen elektronischen Geräte verzerrte, also nicht rein sinusförmige, kleine (Erd-)Ableitströme, die besonders in Verbindung mit nicht-sinusförmigen, verzerrten Netzspannungsverläufen eine Fehlfunktion des Schutzschalters verursachen können (unerwünschtes, verfrühtes, verzögertes oder sogar ausbleibendes Auslösen).
Für das zweijährige Forschungsprojekt wurden von den teilnehmenden Unternehmen Fehlerstromschutzschalter vom Typ A und F sowie dem für spezielle Gleichstrom-Ableitströme vorgesehenen Typ B zur Verfügung gestellt. Zunächst wurden die von typischen Verbrauchern (von Geschirrspüler und Kühlschrank bis hin zu WLAN-Adapter, LED-Beleuchtung, PV-Anlage, Batteriespeicher und Elektroauto) verursachten Ableitströme ermittelt. Die durch die beschriebenen Geräte verursachten Ableitströme sind nicht rein sinusförmig, sondern haben höherharmonische, also höherfrequente, Anteile, bzw. können auch Gleichstromanteile beinhalten.
Im Anschluss wurden diese realistischen Werte dann für eine Analyse des Auslöseverhaltens der Fehlerstromschutzschalter herangezogen, und zwar jeweils für jede Last im Einzelnen sowie für gängige Kombinationen.
Typ A FI-Schalter reichen heute oft nicht mehr aus
Während RCDs vom Typ A grundlegenden Schutz im Einklang mit internationalen und nationalen Normen bieten, zeigt die Studie der TU Dresden auf, dass diese Schutzwirkung aufgrund der komplexen Ableitströme bestimmter Gerätekombinationen unter Umständen nicht ausreicht. Denn wie die Tests ergeben haben, ist der Typ A anfällig für alle vier der oben erwähnten Fehlfunktionen und daher nicht mehr ausreichend – wohingegen dies bei Schutzschaltern des Typs B und F lediglich bei einem speziellen Fall, nämlich pulsierenden Ableitströmen mit abruptem Stromanstieg, beobachtet wurde.
Zu verzerrten Ableitströmen kam es insbesondere bei Kombinationen mit leistungsstarken Verbrauchern wie Ladegleichrichtern für Elektrofahrzeuge oder Photovoltaik-Wechselrichtern. Somit dürfte sich das Problem im Zuge der Energiewende und des zunehmenden Einsatzes dieser Geräte noch verschärfen. Die gute Nachricht: RCDs vom Typ F zeigten sich weitgehend immun gegenüber den Auswirkungen der untersuchten Lasten.
Dies bedeutet auch, dass Planer und Installateure sich nicht einfach nur auf die Mindestanforderungen der entsprechenden Norm berufen können, da diese eher vage gefasst sind. Laut Abschnitt 531.3.2 der OVE E 8101:2019 müssen RCDs lediglich „so ausgewählt und errichtet werden, dass das Risiko von unerwünschten Auslösungen möglichst gering ist“.
Zukünftige Lasten bei der Planung berücksichtigen
Demnach liegt es (zumindest bis zu einer Überarbeitung der Norm) in der Verantwortung der ausführenden Experten, die Art der Lasten genau zu berücksichtigen – wenn beispielsweise bereits bei der Planung der Einbau von energieeffizienten Haushaltsgeräten mit Leistungselektronik und/oder frequenzgeregelten Antrieben (wie z. B. Waschmaschinen, Wärmepumpen oder Klimaanlagen) feststeht, sollte daher statt des Typs A ein RCD vom Typ F oder sogar Typ B verwendet werden. Ausschlaggebend hierfür sind stets die Angaben der Gerätehersteller.