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Praxisfrage

Fehlerstromerkennung in Wallboxen

Ich bin in den letzten Monaten verstärkt mit der Prüfung von Ladeeinrichtungen (Wallboxen) verschiedener Hersteller für Elektroautos befasst. Zum Einsatz kommen hier Wallboxen mit integriertem 30-mA-RCD des Typs A und zusätzlicher DC-Fehlerstrom­erkennung 6 mA. Jetzt ist es leider so, dass sich die Hersteller der Wallboxen in ihren Anleitungen zumeist über die Prüfung dieser integrierten DC-Fehlerstrom­erkennung ausschweigen. Ich habe deshalb versucht, mich selbst so gut wie möglich darüber zu informieren – auch über die Support-Hotlines der Hersteller, wo man aber meist keine recht ­befriedigende Auskunft dazu geben kann. Meistens hatte ich auch den Eindruck, ich ­wäre der erste, der danach fragt.

Zur Prüfung schaffte ich extra ein neues Messgerät Gossen Mxtra an, welches mit der neuesten Firmware ausgestattet ist. Hiermit lässt sich diese spezielle Art von DC-Fehlerstromerkennung messen bzw. prüfen. Die integrierten DC-Fehlerstromerkennungen müssen nach IEC 62955 gebaut sein und folgende Abschaltzeiten erfüllen: 6 mA in ≤ 10s, 60 mA in ≤ 0,3 s und 200 mA in ≤ 0,1 s. Wie man an diesen Werten schon sieht, sind wir bei 6mA DC Fehlerstrom mit 10 s möglicher Abschaltzeit sehr weit weg von den für die Schutzmaßnahme nötigen Abschalt­zeiten im TN- oder TT-System von 0,4 s bzw. 0,2 s.

Ich messe jetzt also bei der Prüfung der Wallbox Abschaltzeit und Abschaltstrom des normalen RCD Typ A mit Wechselfehlerstrom und pulsierendem Gleichstrom. Die notwendigen Abschaltzeiten (0,2 s im TT-System und 0,4 s im TN-System) wurden dabei immer problemlos eingehalten, da die RCDs gewöhnlich bei 20 … 30 ms liegen (wie zu erwarten). Die Abschaltzeit der DC-Fehlerstromerkennung messe ich mit den speziellen Einstellungen meines Prüfgerätes dann bei 6 mA, 60 mA oder 200 mA Fehlerstrom, so wie es die IEC 62955 vorgibt. Die Abschaltzeiten hier liegen bei 6 mA Prüfstrom in Bereichen von 350 … 600ms. Bei 60 mA oder 200 mA liegen sie bei 10 … 90ms, wobei bei diesen beiden letztgenannten höheren Prüfströmen komischerweise immer der RCD Typ A auslöst. Jetzt frage ich mich natürlich, wie ich die DC-Fehlerstromabschaltung nun mit diesen Ergebnissen bewerten soll. Bei 6 mA ist die Zeit von 0,4 s für das TN-System in manchen Fällen überschritten. Vom TT-System mit 0,2 s brauchen wir hier gar nicht sprechen, das wird nie eingehalten. Eine solche Box (verschiedene Hersteller) wäre dort nicht einsetzbar. Jetzt schreibt VDE 0100-600 im Anhang D, Abschnitt D.6.4.3.7.1, es wäre der fünffache Fehlerstrom zur Überprüfung der Schutzmaßnahme zu nehmen. Insofern wäre also eine Prüfung mit 30-mA-DC-Fehlerstrom vielleicht besser geeignet.

Ich frage mich aber grundsätzlich, ob das die richtige Herangehensweise für die Beurteilung der DC-Fehlerstrom­erkennung ist. Immerhin sprechen wir hier eben nicht von einem RCD Typ B, sondern von einer DC-Erkennung. Sie soll primär verhindern, dass der zusammen mit ihr verwendete RCD Typ A in Sättigung getrieben wird. Ihre Aufgabe ist es vermutlich nicht primär, die Schutzmaßnahme im DC-Fehlerfall zu erfüllen, sondern eben den RCD Typ A auslösefähig zu halten bzw. bei Überschreitung der 6mA DC die ganze Wallbox abzuschalten. Man könnte von dieser DC-Fehlerstromerkennung jetzt wohl auch kaum verlangen, dass sie die Abschaltzeiten von 0,2s im TT-System oder 0,4s im TN-System einhält, wenn ihre eigene IEC 62955 ihr ganze 10s für die Abschaltung zugesteht. In­sofern denke ich, dass bei der Beurteilung der DC-Fehlerstromerkennung die Abschaltzeiten bei 6mA/60mA/200mA zu messen und mit den Vorgaben der IEC 62995 von 10s/0,3s/0,1s auf Einhaltung zu vergleichen sind. Es ist wohl nicht zweckmäßig, hier die Abschaltzeiten aus VDE 0100-410 mit 0,2s bzw. 0,4s als Maßstab anzulegen. Dann müsste jede Box demontiert werden.

Hier bitte ich einmal um Stellungnahme, ob diese Betrachtung korrekt ist. Von der Fa. Doepke gibt es ja z. B. auch die RCD Typ EV, in dessen Installationsanleitung ebenfalls diese 10s bei 6mA DC-Fehlerstrom genannt sind. Des Weiteren wundere ich mich etwas darüber, wie diese DC-Fehlerstromerkennung eine Abschaltung in den Wallboxen bewirkt, nämlich mit einem Schütz (bei allen mir bekannten Herstellern). Ein Schütz hat nach meinem Kenntnisstand aber keine trennenden Eigenschaften und kann zudem auch noch verschweißen, weshalb es ja auch für Not-Aus-Abschaltungen nicht verwendet werden darf. In der Wallbox erfüllt es aber neben dem Zu- und Abschalten des Ladevorganges zu Auto hin auch das Abschalten im DC-Fehlerstromfall. Wie ist das möglich? Trifft da etwa meine Betrachtung weiter oben zu, dass es sich dabei nicht primär um eine Einrichtung zur Einhaltung der Schutzmaßnahme handelt, sondern der Aufrechterhaltung der Funktionssicherheit der RCDs des Typs A?

Was mich weiter erstaunt, ist die Tatsache, dass es bei einigen Herstellern eine Verschweißerkennung für dieses Schütz in der Wallbox gibt, welche auf Klemmen herausgeführt ist. Dort soll man dann laut Anleitung eine Unterspannungsauslösung (bei einem Hersteller sogar eine Arbeitsstrom­auslösung) ansteuern, welche dann im Falle des Verschweißens des Schützes in der vorgeschalteten Verteilung den Leitungsschutzschalter der Wallbox abschaltet. Das ist zwingend gefordert. Auf Nachfrage hat mir einer der Hersteller erläutert, das wäre eben genau so wegen der 6-mA-DC-Fehlerstrom­abschaltung. Verschweißt das Schütz und es gibt einen DC-Fehlerstrom, könnte die RCD des Typs A nicht mehr auslösen.

Von den Herstellern wird diese Zusatzausrüstung für den DC-Fehlerfall explizit angepriesen, obwohl sie den eklatanten »Mangel« der Schützabschaltung aufweist. Deswegen braucht man dann diese Verschweißerkennung mit vorgeschalteter Unterspannungsauslösung sozusagen als Fallback-Schutz, was mir schon ein Rätsel ist. Eine RCD des Typs B oder EV wäre hier wohl weitaus zweckmäßiger. Komischerweise weisen aber nicht alle Hersteller auf diese Verschweiß­erkennung hin, bzw. haben sie offensichtlich nicht alle in der Wallbox abgreifbar ausgeführt. Warum, ist mir ebenfalls unverständlich. Gelten hier verschiedene Maßstäbe? Ist es eine freiwillige Ausstattung? Das ist mir ­alles viel zu undurchsichtig. Die offiziellen Supportkanäle der Hersteller geben zu diesen detaillierten Fragen keine befriedigende Auskunft und an die Ebene der Entwickler kommt man als Außenstehender sowieso nicht heran.

Vielleicht können Sie auch hier etwas zur Klärung beitragen. Im Allgemeinen ist das eine unbefriedigende Situation, keine Vorgaben für die Prüfung der DC-Fehlerstrom­erkennung von den Herstellern zu bekommen und obendrein auf Installationssituationen mit Mehraufwand zu stoßen, um diese Technik tatsächlich sicher nutzbar zu machen.

M. K., Bayern

Expertenantwort vom 21.09.2020
Günter Grünebast
Günter Grünebast

Verantwortlich für Normung und Prüfung sowie stellvertretender Entwicklungsleiter bei der Firma Doepke Schaltgeräte, Norden.

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