Brandschutzschalter

Elektrische Anlagen sind eine der häufigsten Brandursachen in Gebäuden. Klassische Schutzeinrichtungen wie Leitungsschutzschalter und Fehlerstromschutzschalter (RCD) sind gegen bestimmte Brandrisiken jedoch weitgehend blind – insbesondere gegen sogenannte Fehlerlichtbögen. Wo hier die Grenzen liegen, welche Rolle Brandschutzschalter spielen und wann sie nach der aktuellen DIN VDE 0100-420:2022-06 vorzusehen sind, erklärt dieser Beitrag.

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Thermischer Schutz in elektrischen Anlagen

Die Norm DIN VDE 0100-420 Errichten von Niederspannungsanlagen – Teil 4-42: Schutzmaßnahmen – Schutz gegen thermische Auswirkungen regelt den Schutz von Personen, Tieren und Sachwerten vor thermischen Einflüssen, die durch Hitzeentwicklung entstehen. Dazu zählen zum Beispiel hohe Oberflächentemperaturen von Materialien, die Entstehung von Funken und Lichtbögen sowie eine Rauchentwicklung.

Elektrische Betriebsmittel, deren Oberflächen so heiß werden, dass benachbarte Bauteile gefährdet sind, müssen so montiert werden, dass keine Gefahr entsteht. Sie sind daher auf oder in Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit zu installieren, die der Erwärmung standhalten.

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Reaktionszeit von Leistungsschutzschaltern

Bei Kurzschlüssen treten sehr hohe Ströme auf, die durch Funken und Lichtbögen Brände auslösen können. Doch Leitungsschutzschalter, die in diesem Fall schützen sollen, reagieren spät. Sie schalten beim Nennstrom bewusst erst mit einer gewissen Verzögerung ab. Denn Antriebe und Beleuchtungsanlagen benötigen beim Einschalten kurzzeitig hohe Ströme. Würde der Leistungsschutzschalter den Strom direkt abschalten, könnten diese Anlagen gar nicht erst starten. Genau während dieser Ansprechzeit kann bei einem unvollständigen Kurzschluss, also einer fehlerhaften Verbindung mit Restwiderstand statt eines satten Kurzschlusses, im 230-V-Netz an der Schadstelle eine Wärmeleistung entstehen, die ausreicht, um brennbare Stoffe zu entzünden. Überstrom-Schutzeinrichtungen bieten in feuergefährdeten Anlagen deshalb nur einen geringen Schutz gegen Brände.

FI-Schalter für die schnelle Abschaltung 

Wirksamer ist ein Brandschutz mit einer zusätzlichen RCD (Residual Current Device, umgangssprachlich FI-Schalter oder Fehlerstromschutzschalter) im Stromkreis, da RCDs bereits bei kleinen Fehlerströmen – etwa 30 mA – den Stromkreis unverzögert abschalten. Dies gelingt allerdings nur, wenn der Fehlerstrom über die Erde oder den Schutzleiter abfließt. Fließt der Fehlerstrom bei einem unvollständigen Kurzschluss dagegen zwischen Außen- und Neutralleiter, schaltet die RCD die Anlage nicht ab.

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Lichtbögen durch unvollständige Kurzschlüsse

Solche unvollständigen Schlüsse zwischen Außen- und Neutralleiter können kleine Lichtbögen erzeugen, die als Fehler- oder Störlichtbögen bezeichnet werden. Sie treten entweder seriell (in Reihe) oder parallel zur Last auf. Serielle Störlichtbögen entstehen durch gelockerte Kontakte, etwa infolge von Korrosion. Parallele Störlichtbögen entstehen durch Isolationsfehler zwischen Außen- und Neutralleiter, beispielsweise durch eingeklemmte Adern.

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Schutzeinrichtung gegen Lichtbögen

Ein Lichtbogen erzeugt im Netz hochfrequente Spannungsstöße. Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtungen, kurz AFDD (Arc Fault Detection Device), erkennen die hochfrequenten Signalanteile im Stromverlauf, die von solchen Fehlerlichtbögen stammen. Das AFDD filtert diese Spannungen heraus und nutzt sie nach Gleichrichtung und Verstärkung, um einen Leitungsschutzschalter oder ein RCBO (Residual Current Operated Circuit Breaker – eine kombinierte Einheit aus RCD und Leitungsschutzschalter) auszulösen. Ein Brandschutzschalter besteht demnach aus einem AFDD, das einen Leitungsschutzschalter oder ein RCBO auslöst. Es gibt AFDDs mit integriertem Leitungsschutz auch in der Baubreite einer Teilungseinheit (TE – das Standardrastermaß von 18 mm für Geräte in Verteilerschränken) .

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Risikobewertung nach Raumgefährdung

Seit den in 2019 und 2022 überarbeiteten Fassungen der DIN VDE 0100-420 sind grundsätzlich alle Endstromkreise in den betreffenden Räumlichkeiten über eine Risiko- und Sicherheitsbewertung zu prüfen und zu dokumentieren. Aufgrund dieser Untersuchung lässt sich entscheiden, ob und wo ein Brandschutzschalter (AFDD) sowie alternativ oder ergänzend weitere anlagentechnische, bauliche oder organisatorische Brandschutzmaßnahmen vorzusehen sind. Die Risiko- und Sicherheitsbewertung ist für vier Anwendungsbereiche durchzuführen:

• Räume mit Schlafgelegenheiten: Schlaf-, Kinder- und Gästezimmer in Wohnhäusern und Gastbetrieben sowie in Nutzungen wie Kindertagesstätten oder Heimen.
• Feuergefährdete Betriebsstätten: Bereiche mit erhöhtem Brandrisiko nach Musterbauordnung, in denen mit leicht entzündlichen oder explosionsfähigen Stoffen umgegangen wird oder in denen diese gelagert werden.
• Bauteile aus brennbaren Baustoffen: Räume, deren Bauteile einen geringeren Feuerwiderstand als „feuerhemmend" aufweisen – beispielsweise Fachwerk- oder Holzständerbauten ohne zusätzliche Schutzmaßnahmen.
• Räume mit unersetzbaren Gütern: Gebäude oder Räume mit Gütern von hohem Wert, etwa Museen, Galerien und Nationaldenkmäler.

Für Endstromkreise, die über Steckdosen Verbrauchsgeräte mit hoher Anschlussleistung versorgen – zum Beispiel bei Geschirrspülern, Waschmaschinen oder Trocknern –, wird der Einbau eines Brandschutzschalters ebenfalls empfohlen. Zu bewerten sind dabei die Raumnutzung, die Raumausstattung und die Personenzahl des Geschosses. 

Brandschutzschalter, die LS- und FI-Schalter sowie eine AFDD-Einheit kombinieren, arbeiten sowohl mit einem elektro­me­cha­ni­schen Fehler­strom- und Leitungs­schutz als auch mit einem mikro­pro­zes­sor­ge­steu­erten Fehler­licht­bo­gen­schutz. Dieser Rund-um-Schutz bei Kurzschlüssen ist hervorragend, aber mitunter kostenaufwendig, vor allem in der Nachrüstung. Wer die dokumentierte Risiko- und Sicherheitsbewertung nach DIN 0100-420 früh in der Entwurfs- und Ausführungsplanung berücksichtigt, vermeidet teure Nachrüstungen und erhöht die Sicherheit mit einem sinnvollen Brandschutzkonzept aus technischen und baulichen Schutzmaßnahmen.

Übrigens: Die DIN 0100-420 von 2022 nennt neue Anforderungen an die einzuhaltenden Brandklassen von fest verlegten Kabeln und Leitungen. Lesen Sie dazu unseren BauNetz-Wissen-Artikel zu den Baustoffklassen von Kabeln und Leitungen.

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