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Schwierige Fragen aus der Praxis

»de«-Expertenrunde Praxisprobleme (1)

»de«-Expertenrunde: Günter Grünebast, karsten Callondann, Sven Bonhagen, Herbert Schmolke, »de«-Redakteur Michael Muschong, Werner Hörmann, Heinz-Dieter Fröse, Reinhard Soboll (von links)
»de«-Expertenrunde: Günter Grünebast, karsten Callondann, Sven Bonhagen, Herbert Schmolke, »de«-Redakteur Michael Muschong, Werner Hörmann, Heinz-Dieter Fröse, Reinhard Soboll (von links)
So trafen sich Ende 2016 zum dritten Mal Autoren der »de«-Rubrik »Praxisprobleme«, um aktuelle Themen unserer Branche miteinander zu diskutieren. Bei den Anfragen der »de«-Leser gibt es eine Reihe von Fragen, die in ähnlicher Form immer wieder auftauchen. Während der Diskussionsrunde griffen wir uns also einige Fragestellungen heraus, die hier stellvertretend für viele andere Themen erörtert wurden.

Forderung nach AFDDs

Obwohl  in deutschen Fachkreisen schon seit vielen Jahren darüber diskutiert wurde, kam am Ende dann doch scheinbar für einige überraschend in der DIN VDE 0100-420:2016-02 die gravierende Forderung hinzu, dass nun mit einer Übergangsfrist bis zum 18. 12. 2017 sogenannte Brandschutzschalter (AFDD = Art Fault Detection Device) einzusetzen seien. Es herrschte dann erst mal eine gewisse allgemeine Ratlosigkeit, zumal es für eine ganze Weile tatsächlich nur einen einzigen Hersteller (Siemens) gab, der das dafür notwendige Produkt  auch tatsächlich liefern konnte. Pikanterweise handelte es sich dabei dann auch noch um denjenigen Hersteller, der sein aus den USA stammendes Produkt seit Ende der 90er Jahren in Deutschland bekannt machte. Aber es trifft dennoch nicht zu, obwohl es manchem so »gefühlt erscheint«, dass hier einiges nicht mit rechten Dingen zugegangen ist.

Sicherheits­gewinn und Einsatzbereich

Karsten Callondann
Berlin, Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. – GDV
Karsten Callondann Berlin, Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. – GDV
Wir begannen die Diskussion innerhalb der Expertenrunde zunächst mit der Frage nach dem zusätzlichen Gewinn an Sicherheit, den ein AFDD in bestimmten Bereichen elektrischer Anlagen liefern kann.

Karsten Callondann: »Diese Fragen traten in diesem Falle leider erst nach dem eigent­lichen Inkrafttreten der Norm auf. Bei der Vorstellung der vorausgegangenen zwei Normenentwürfe gab es seinerzeit keinerlei Nachfragen seitens der deutschen Fachwelt. Für mich stellt es sich so dar, dass erst nach der Veröffentlichung der Norm die Leute aufgewacht sind. Möglicherweise wurde hier allgemein nicht erwartet, dass diese Technik so schnell Akzeptanz finden und die üblichen Hürden bei der Normierung ohne jeglichen Widerstand überwinden würde.«
Heinz-Dieter Fröse
Münster, Öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger für das Elektrotechnikerhandwerk
Heinz-Dieter Fröse Münster, Öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger für das Elektrotechnikerhandwerk
Herbert Schmolke: »Das war aber nicht nur auf Unterschätzung zurückzuführen. Es war seinerzeit auch ziemlich unglücklich lanciert durch die Firma Siemens selbst. Als Beispiel verwies ein Siemens-Ingenieur bei der Vorstellung der AFDD-Technik darauf, dass sich mit derartigen Geräten besonders gut Gebäude mit unwiederbringlichen Sachwerten schützen ließen, das könnten dann z. B. auch öffentliche Gebäude sein. Diese scheinbar nebensächliche Bemerkung verselbstständigte sich dann derart, dass quasi der Eindruck entstand, damit seien komplett alle öffentlichen Gebäude gemeint. Mit Erscheinen der neuen Norm DIN VDE 0100-420 im Februar 2016 schreckten dann insbesondere die vielen Betreiber öffentlicher Einrichtungen auf – etwa die eines Rathauses –, weil die übertriebene Akquisetätigkeit, insbesondere seitens Siemens, den Eindruck erweckte, es bestünde akuter Handlungsbedarf. Hätte man die Forderung nach AFDDs rein sachlich  auf die in der Norm tatsächlich vorgeschriebenen Bereiche beschränkt, hätte das ganze Thema gar nicht so erschreckt.«
Herbert Schmolke
Köln, Referatsleiter VdS Schadenverhütung
Herbert Schmolke Köln, Referatsleiter VdS Schadenverhütung
Heinz-Dieter Fröse: »Verwirrend ist außerdem die verwendete Formulierung ‚öffentliches Gebäude‘. In den Bauordnungen gibt es doch viel treffendere Formulierungen, die eine solche Verwirrung vermeiden ließen, wenn man genau diese verwenden würde.«

Schmolke: »Das ist leider so nicht immer möglich, da unsere Normen – unabhängig von deutschen Bauordnungen – auf internationaler Ebene erarbeitet werden. Dort kennt man deutsche Begriffe nicht. Die Normungsgremien sind hier in der Regel dazu gezwungen, den internationalen Sprachgebrauch zu übernehmen.«

Fröse: »Dennoch gäbe es ja den Weg der grau schattierten Zusätze in den deutschen Normenausgaben, solche typisch deutschen Bezeichnungen – etwa auch aus den Landesbauordnungen – zu übernehmen.«

Schmolke: »Also noch mal zur Zusammenfassung: Zuerst hörte man in Deutschland ca. 1999 etwas von einem AFDD. Die Zustimmung war in breiter Front da, insbesondere mit Augenmerk auf die feuergefährdeten Betriebsstätten. Wenn wir heute das normative Ergebnis sehen, wurde vielleicht sogar über das Ziel hinausgeschossen. Der Anwendungsbereich für AFDDs wurde ohne Not deutlich ausgedehnt gegenüber den früheren Vorstellungen während der damaligen Diskussionen. Das schadet quasi dem Image des AFDDs. Insofern waren die zum Teil überzogenen Aktionen bei der Akquisition der Siemens-Mitarbeiter am Ende etwas kontraproduktiv und nicht unbedingt klug.«

Netzspannungsunabhängigkeit der AFDD

Ein Brandschutzschalter (AFDD) ist von ­seinem Aufbau her ein recht aufwändiges Gerät. Es gibt auch theoretisch etliche Möglichkeiten, anderer Schutzfunktionalitäten mit einem AFDD zu kombinieren.
Günter Grünebast
Norden, Leiter der 
Produktentwicklung bei Döpke
Günter Grünebast Norden, Leiter der Produktentwicklung bei Döpke
Zum Kernstück des AFDDs gehört ein ­Mikroprozessor, der auf der Basis eines digitalen Algorithmus eine zeitliche Analyse des Stromverlaufs durchführt. Dieser Algorithmus basiert auf einer Frequenzanalyse und kann aufgrund bestimmter Frequenzmuster des Frequenzspektrums erkennen, ob ein Fehlerlichtbogen vorliegt. Bei dieser Technik kommt erschwerend hinzu, dass dem Netzsignal überlagerte Frequenzen, wie etwa bei Anwendungen mit Power-Line oder HF-Rauschen, dieses Frequenzmuster beeinflussen und von der Software erkannt und herausgefiltert werden müssen.

Günter Grünebast: »Kommen wir einmal dazu, was hinter der Bezeichnung AFDD steckt. Die Erfassung von Fehlerlichtbögen erfolgt mit einer spannungsabhängigen Einheit. Im Fehlerfall muss der überwachte Stromkreis vom Netz getrennt werden. Die Produktnorm enthält eine Klassifikation bei welcher die AFD-Einheit in eine RCD – z. B. eine RCBO – integriert ist, welche die Trennung vom Netz vornimmt. Für den Anwender ist hier leider nicht wirklich erkennbar, dass dieses Gerät im Prinzip ein RCBO mit Zusatzfunktion – sprich: AFD-Einheit – ist.«

Hoffnung für Mehrfachsteckdosenleisten

Sven Bonhagen
BFE Oldenburg, Dozent in der Meister- und Fachplanerausbildung
Sven Bonhagen BFE Oldenburg, Dozent in der Meister- und Fachplanerausbildung
Natürlich kommen in der Praxis viele Fragen nach der Praxistauglichkeit von AFDDs auf, die ja die Voraussetzung für die Überführung des Stands der Technik in anerkannte Regeln der Technnik sind.

Callondann: »Ein AFDD kann sogar im Wohnbereich hilfreich sein, Stichwort: Mehrfachsteckdosenleisten.«

Sven Bonhagen: »Gibt es eigentlich in Deutschland den Versuch, eine Steckdosenleiste zu testen, ob der AFDD im Fehlerfall auch tatsächlich auslöst?«

Schmolke: »In der Tat wäre das sehr interessant, wenn dann gemessen werden würde, inwieweit der hier entstehende Lichtbogen ausreichte, einen AFDD tatsächlich zum Auslösen zu bringen. Aber der primäre Einsatzzweck des AFDDs ist sicher nicht die Mehrfachsteckdosenleiste. Die Statistiken belegen, dass die meisten Brände durch Lichtbögen außerhalb der Steckdose verursacht werden. Meistens ist es ein Klemmenproblem – also Übergänge, die Wärme verursachen können.«

Reinhard Soboll: »Mir ist bekannt, dass es solche Untersuchungen an Mehrfachsteckdosenleisten tatsächlich gegeben hat. Ein Hersteller, mit dem wir vom BFE Oldenburg oft zusammenarbeiten, hat solche Konstellationen untersucht und den Nachweis erbracht, dass bei derartigen Fehler ein AFDD wirksam auslöst.«

Gebäude aus brennbaren Baustoffen

Callondann: »Ich hatte kürzlich ein Gespräch im Rahmen meiner Tätigkeit beim GDV mit den Herstellern von Fertighäusern, wo es um die Frage der Notwendigkeit von AFDDs ging. Dort sah man das ganz pragmatisch, eine technische oder normative Forderung stellt dieser Verband keinesfalls infrage. Wenn es um Fertighäuser geht, die vorwiegend brennbar sind, zum Beispiel bei Häusern in Holzständerbauweise, dann wird die Forderung nach AFDDs bedingungslos erfüllt. Es ist derzeit ein gemeinsames Papier vom Verband der Fertighaushersteller und dem GDV in Arbeit, in dem auf Anforderung in der DIN VDE 0100-420 verwiesen werden soll.«

AFDD im Drehstrombetrieb?

Reinhard Soboll
BFE ­Oldenburg, 
Bereichsleiter, ö. b. u. v. Sachverständiger
Reinhard Soboll BFE ­Oldenburg, Bereichsleiter, ö. b. u. v. Sachverständiger
Natürlich stellt sich in der Praxis zwangsweise auch die Frage, warum normativ nur einpolige AFDDs vorgesehen sind. Fehlerlichtbögen gibt es ja schließlich auch in Drehstromkreisen.

Grünebast: »Es gibt zurzeit immer noch das Problem, dass für den dreiphasigen Betrieb die oben genannten Algorithmen noch nicht abschließend gefunden werden konnten. Es ist nicht ganz einfach, bei Drehstrom  einen Fehlerlichtbogen sicher zu erkennen und ihn dem richtigen Außenleiter zuzuordnen. Daran wird natürlich zur Zeit intensiv seitens der Fachspezialisten gearbeitet.«

Im Bereich der feuergefährdeten Betriebsstätten, braucht man in der Praxis natürlich dringend eine dreiphasige Ausführung, z. B. für die Maschinen in einer Tischlerei. Allerdings müssen diese AFDDs dann auch so funktionieren, dass es zu keiner Fehlaus­lösung kommt. Das  Bürstenfeuer von elektrischen Maschinen stellt z. B. schon eine große Herausforderung für den Algorhitmus zur Frequenzanalyse dar.

Grünebast: »Man darf nicht unterschätzen, dass die Akzeptanz solcher Geräte am Markt sowieso schwer zu erreichen ist. Sollte es zu Fehlauslösungen kommen, würde dies eine Akzeptanz am Markt quasi unmöglich machen.«

Callondann: »An dieser Stelle kommt erschwerend hinzu, dass die Hersteller keine Möglichkeit haben, ein Softwareupdate in den derzeitigen Geräten durchzuführen. Demzufolge dürfen solche Geräte keine Softwarefehler aufweisen. Immerhin gibt es bei Siemens schon die zweite Generation von AFDDs mit modifizierter Software und An­zeige.«

Grünebast: »Anhand der eben genannten Probleme geht meine persönliche Prognose in die Richtung, dass wir in der Zukunft ­solche Geräte in Mehrfach-Funktion haben werden, die mit dem Netzwerk verbunden sind. Dann werden wir gar nicht mehr lauter einzelne Geräte wie etwa Leitungsschutzschalter, RCD oder AFDD verwenden. Die zukünftigen Geräte sind dann quasi multifunktional wie ein Kombigerät und lassen sich dann für den Einsatzzweck flexibel anpassen. Aber das ist heute noch Zukunftsmusik.«

Wie geht es weiter?

Werner Hörmann
Wendelstein, ehemals 
tätig bei Siemens 
Erlangen
Werner Hörmann Wendelstein, ehemals tätig bei Siemens Erlangen
Die Einführung der AFDDs – alias Brandschutzschalter – in Deutschland stellt im Nachhinein ein wohl nur selten da gewesenes Ereignis dar. Die Vorteile sind klar, man bedenke, dass ein solches Gerät bezüglich des Brandschutzes für serielle Lichtbögen sogar ein absolutes Alleinstellungsmerkmal vorweist. Hiermit ist sicher die breite Zustimmung zu erklären, die AFDDs von Anfang an von der Fachwelt in Deutschland erfahren haben. Siemens hat mit einer gewissen Bauernschläue diese aus der USA stammende Schalter-Technologie sehr schnell auf dem deutschen Markt platziert, ohne dass man Verfahrensfehler nachweisen könnte. Hinsichtlich des Produktmarketings handelt es sich hier wohl fast um ein historisches Meisterstück.

Bonhagen: »Was im Zusammenhang mit dem AFDD auffällt, ist die vergleichsweise kurze Zeit, die man dieser neuen Technologie nur gegeben hat, um sich vom Stand der Technik als anerkannte Regel der Technik auf dem deutschen Markt zu beweisen – diese angemessene Zeit fehlte hier. Man bedenke nur, dass die RCD erst nach nunmehr 60 Jahren soweit ist, dass sie für Beleuchtungsstromkreise angewendet werden soll.«

Schmolke: »Man muss nun leider hinnehmen, dass jetzt Fragen aus der Fachwelt kommen, ob denn die Normung für elektrische Anlagen sich in diesem Punkt nicht etwa zum verlängerten Arm der Hersteller gemacht hat.«

Callondann: »Und dennoch, wie wir schon vorhin festgestellt haben, ist es aber am Ende doch so, dass die entsprechenden Entwürfe der Norm vorgelegen hatten. Es gab keine Einsprüche, die zu einer Verhinderung der Normenforderung hätten führen können. Auch wurde kein einziger Hersteller zur Einführung von AFDDs gezwungen, im Gegenteil, es lag die breite Zustimmung vor. Somit kann man letztlich den schwarzen Peter nicht Siemens allein zuschieben.«

Abschließend kann man aus fachlicher Sicht konstatieren, dass in diesem Fall die Überführung dieser neuen Technologie in ­eine geltende DIN-VDE-Bestimmung vergleichsweise rasant erfolgt ist. Demzufolge ist es kaum verwunderlich, dass aktuell so viele Fragen seitens der Anwender im Elektrohandwerk, bei den Planern und Anlagenbetreibern entstehen. Die Erfahrung lehrt uns aber auch, dass wir nun davon ausgehen müssen, dass AFDDs ab jetzt ein obligatorischer Bestandteil bestimmter Bereiche von neuen elektrischen Anlagen sein werden.

Nach jüngsten Recherchen der Redaktion »de« stehen einige der führenden Unternehmen für Niederspannungsschaltgeräte in den Startlöchern, marktreife Geräte anzubieten (siehe Kasten »Faktencheck: AFDD-Hersteller«). Interessant ist hierbei festzustellen, dass nicht jeder Hersteller dem gleichen Gerätekonzept folgt.
Faktencheck: AFDD-Hersteller
  • ABB wollte ursprünglich bereits im April 2016 einen AFDD parat haben, dies konnte nicht erfüllt werden. Laut aktueller Herstelleraussage soll die Entwicklung des Geräts aber fortgeschritten sein, eine Lieferbarkeit ist vom Hersteller zu Ende April 2017 ­avisiert.
  • Doepke verfügt über eine Kombination LS /RCD / AFDD, die ab Ende 1. Quartal 2017 lieferbar sein soll.
  • Eaton verfügt über eine Kombination LS /RCD / AFDD, die aktuell lieferbar sein soll.
  • Hager verwendet bisher den AFDD von Schneider Electric, dieser soll angeblich sofort von Hager lieferbar sein.  Hager kündigte die Entwicklung eines eigenen AFDDs zum Herbst 2017 an.
  • Schneider Electric hat auf den vergangenen Messen seine AFDD gezeigt, lieferbar soll das Gerät aber angeblich erst Ende April 2017 sein.
  • Siemens bietet einen lieferbaren, einpoligen AFDD. Das Gerät war bereits lange vor dem Erscheinen der DIN VDE 0100-420:2016-02 auf dem deutschen Markt verfügbar.

Fundament- und Ringerder

Im nächsten Diskussionspunkt ging es um die bei einigen »de«-Lesern zunehmende Kritik in Sachen Fundamenterder. Die Norm DIN 18014:2014-03 fordert für alle Gebäude Fundamenterder, unabhängig von der Art des Systems der Erdverbindung. Erhärtet wird diese Forderung jedoch insbesondere durch den Abschnitt 542.1.1 der DIN VDE 0100-540, welcher Bezug nimmt auf die Ausführung nach DIN 18014.

Aus Sicht der Kritiker muss man auseinanderhalten, welchem Zweck ein Erder in einer Anlage dienen soll. Der generellen Forderung nach einem Fundamenterder unterstellen die Kritiker, die Baukosten von Gebäuden in vielen Fällen unnötig in die Höhe zu treiben. Der Redaktion »de« liegt hierzu z. B. ein Standpunkt-Papier vom Bundesverband öffentlich bestellter und vereidigter sowie qualifizierter Sachverständiger e.V. (BVS) vor, die sich gegen diese Generalforderung aussprechen. Einige Thesen dieses Papiers wurden von unserer Expertenrunde diskutiert.

Ein Fundamenterder ist in der Praxis oft völlig wirkungslos. Dies gilt insbesondere bei rundum isolierter Einbettung. Ist der Fundamenterder dann auch sinnvoll? Braucht man überhaupt einen Erder im TN-System? Die einzige Forderung, die immer erfüllt sein muss, ist letztlich der Personenschutz.

Schmolke: »Die Kritik des BVS besteht darin, dass im TN-System die Notwendigkeit eines Anlagenerders in Bezug auf den Personenschutz nicht gegeben ist. In der Tat gibt es in den Normen dafür keine Forderung. Die elektrische Anlage in einem TN-System muss völlig ohne einen Anlagenerder sicher funktionieren und betrieben werden können. Da geht es um den Schutz durch automatische Abschaltung. Und das ist im TN-System immer ein Kurzschluss, es hat also mit Erdern gar nichts zu tun.

Wenn wir uns dann einmal das TT-System anschauen, so brauchen wir auch dort nicht zwingend einen Fundamenterder, damit der Personenschutz funktioniert. Denken wir an die vielen alternativen Möglichkeiten wie Plattenerder, Tiefenerder usw. Im TT-System haben wir eine RCD, die eine sichere Abschaltung ermöglicht. In vielen Fällen ist hier ein Erdungswiderstand von z. B. 1 kΩ ausreichend, damit die RCD sicher auslöst.

Im TN-System ist der Fundamenterder ein Teil des Betriebserders des Energieversorgers. Im Grunde bezahlt also im TN-System der Anlagenbetreiber mit seinem Fundamenterder Anforderungen, die eigentlich der Energieversorger erfüllen muss. Selbst für ein Blitzschutzsystem bräuchte man keinen Fundamenterder. Schaut man sich die Blitzschutznormen an, so findet man dort zwar in den Anmerkungen eine Favorisierung des Fundamenterders. Im Bestimmungstext der Normenreihe DIN EN 62305  finden sich hingegen keine eindeutigen Anforderungen bezüglich eines Fundamenterders, sondern es sind in der Art einer Aufzählung alle möglichen Arten von Erdern aufgeführt.«

Werner Hörmann: »Nicht selten ist es in der Praxis so, dass der Fundamenterder vergessen wurde. Nun muss in solchen Fällen ein Ringerder nachgerüstet werden. Die Errichtung eines Fundamenterders ist ja dann nicht mehr möglich. Mit dem Ringerder ­können dann ja auch die notwendigen Forderungen erfüllt werden.«
Expertenrunde
In unseren Expertenrunden diskutieren namhafte Fachleute zu aktuellen Themen. Gibt es ein Thema, das Sie besonders interessiert, das wir einmal im Rahmen einer Expertenrunde aufgreifen sollten? Dann senden Sie uns bitte eine E-Mail mit dem Betreff »Expertenrunde« an: redaktion@elektro.net
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Über den Autor
Michael Muschong
Dipl.-Ing. (FH) Michael Muschong

Redakteur der Fachzeitschrift »de«

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