Alles über Brandschutzschalter (AFDDs)

Die fachlich korrekte Bezeichnung von Brandschutzschaltern lautet Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtung oder auf Englisch Arc Fault Detection Device (AFDD). Sie sind eine Sonderform von elektrischen Schutzschaltern, die in jedem Sicherungskasten eingebaut werden können.

Brandschutzschalter AFDD überwachen parallele und serielle Fehlerlichtbögen, die zu den häufigsten Ursachen von Kabelbrand zählen. Durch Messen der Strommuster an elektrischen Leitungen automatischer Abschaltung des Stromkreises im Gefahrenfall verhindern sie gefährliche Brände.

Grundsätzlich unterscheidet man drei Schutzschalterarten, die auch miteinander kombiniert werden können.

Leitungsschutzschalter (LS-Schutzschalter, englisch Miniature Cicuit Breaker, MCB): Sie schützen vor Überstrom und Kurzschluss. Durch einen Summenstromwandler erkennen sie den Stromwert und unterbrechen den Stromkreis, wenn dieser einen bestimmten Schwellenwert überschreitet.

Fehlerstromschutzschalter (FI-Schutzschalter, englisch Residual Current operated Circuit-Breaker, RCCD): Sie erkennen thermisch oder magnetisch fehlenden Strom. Das sind jene Ströme, die nicht über den Stromkreis an die Einspeisung zurückkehren, sondern sich anderweitig ihren Weg bahnen. Sie schützen vor elektrischem Schlag, indem sie die Stromzufuhr abschalten.

Brandschutzschalter (BS, englisch Arc Fault Detection Device, AFDD): Sie erfassen Fehlerlichtbögen anhand hochfrequenter Strommuster mit einer digitalen Detektionseinheit. So erkennen sie auch von der Stromstärke unabhängige Fehler. Sie spüren Brandgefahren praktisch schon direkt an der Quelle auf.

Die höchste Schutzstufe besitzen die FI/LS AFDD. Wie der Name schon vorgibt, sind diese Schalter eine Kombination aus allen drei Schalterarten. Ihr Einsatz sorgt für einen maximale Sicherheit im Betrieb und auch zu Hause. Zu den bekanntesten Hersteller gehören Siemens, ABB und Eaton.

Klassische LS- und FI-Schalter erkennen nur parallele Fehlerlichtbögen, bei denen ein Spannungsabfall zwischen Leiter gegen Erde oder Erdungsleiter besteht. Einen Schutz gegen serielle Lichtbögen bieten nur die Brandschutzschalter, die ein anderes Funktionsprinzip verfolgen.

Lichtbögen erzeugen charakteristische hochfrequente Muster im Spannungs- und Stromverlauf. Brandschutzschalter überwachen mit Sensoren die Sinuswellen von Strom und Spannung an elektrischen Leitern und geben die Messdaten mittels digitaler Signalverarbeitung an einen Mikroprozessor weiter. Dieser kann einen Fehlerlichtbogen von normalen Stromschwankungen unterscheiden und im tatsächlichen Gefahrenfall den Stromkreis unverzüglich unterbrechen.

Physikalisch betrachtet sind Fehlerlichtbögen Spannungsüberschläge, entweder zwischen zwei beschädigten oder innerhalb einer beschädigten elektrischen Leitung.

Paralleler Fehlerlichtbogen: Tritt zwischen zwei Außenleitern oder Außenleiter und Neutralleiter sowie Außenleiter und Erde bzw. Schutzleiter auf. Zum Beispiel wenn die Isolierungen nicht mehr intakt sind – ein klassischer Kurzschluss.

Serieller Fehlerlichtbogen: Dieser entsteht an einem einzigen Kabel oder an losen elektrischen Verbindungen.

Die Anzahl an Elektroinstallationen in Haushalten und auch Betrieben hat in den letzten Jahren stark zugenommen. Die elektrische Infrastruktur vieler älterer Gebäude hält der gewachsenen Belastung nicht mehr stand. Veraltete oder beschädigte Leitungen bergen hohe Risiken für Mensch, Betriebsmittel und Sachvermögen. Aber auch in Neubauten können unsachgemäß installierte Stromverbindungen an Steckdosen, defekte Kabelisolierungen, gequetschte oder abgeknickte Elektroleitungen, lose Kontakte und auch von Mäusen oder Ratten angeknabberte Leitungen Kabelbrand auslösen. Nicht zuletzt erhöht auch die Industrie 4.0 mit der zunehmenden Digitalisierung und Vernetzung die Anforderungen an die Stromversorgung und die Sicherheit von Elektroleitungen.

Brandschutzschalter sind hier eine sichere, effektive und zuverlässige Möglichkeit, die Risiken von Bränden zu senken und Gefahrenquellen zu lokalisieren.

Vorteile von AFDDs gegenüber herkömmlichen Stromschutzschaltern

• AFDDs spüren auch serielle Fehlerlichtbögen auf.
• Verhindern durch Kabelbrand verursachte Brände.
• Analysieren elektrische Muster und Hochfrequenz-Rauschen.
• Verarbeiten Messdaten digital im integrierten Mikrocontroller.
• Verfügen über eine Selbsttestfunktion für mehr Sicherheit.
• Können LS-, FI- und BS-Schalter in einem Gerät kombinieren.

Der Einsatz von Brandschutzschaltern in Deutschland ist in der DIN VDE 0100-420 (aktuelle Fassung vom 1. Oktober 2019) geregelt. Die Norm gilt für Neuanlagen und die Erweiterung oder Änderung von Bestandsanlagen. Für in Planung oder im Bau befindliche Anlagen gilt eine Übergangsfrist bis 30. September 2021.

In der dieser Neufassung 2019 werden Brandschutzschalter nur noch als eine mögliche Maßnahme zum Schutz gegen die thermischen Auswirkungen von Fehlerlichtbögen empfohlen, eine Verpflichtung wie in der Vorgängerfassung besteht nicht mehr. Stattdessen verlangt die Regelung eine Risiko- und Sicherheitsbewertung.

Grundsätzlich sind die Forderungen im Rahmen einer Norm nicht gesetzlich verpflichtend, wohl aber privatrechtlich bindend. Die sogenannte Vermutungswirkung einer Norm dreht die Beweislast im Haftungsfall um. Im Schadensfall müssen Planer, Bauunternehmer oder Betreiber nachweisen, dass sie die Sicherheitsvorgaben der Norm erfüllt und die anerkannten Regeln der Technik eingehalten haben.

Die DIN VDE 0100-420 empfiehlt den Einsatz von Brandschutzschaltern mindestens in folgenden Bereichen:

• Räumlichkeiten mit Schlafgelegenheiten (z. B. Schlafzimmer, Gästezimmer, Hotelzimmer)
• Räume mit Feuerrisiko durch verarbeitete oder gelagerte Materialien (u. a. holzverarbeitende Betriebe, Papier- und Textilfabriken, Druckereien, Labore, Lagerräume mit brennbaren Materialien)
• Gebäude mit brennbaren Baustoffen (z. B. Holzhäuser und Scheunen)
• Orte mit Gefährdungen für unersetzbare Güter (Museen, Galerien, Nationaldenkmäler) Darüber hinaus sollten Brandschutzschalter bei Endstromkreisen mit Steckdosen, die Verbrauchsgeräte mit hoher Anschlussleistung wie Waschmaschinen oder Geschirrspüler versorgen, verwendet werden.

Brandschutzschalter sind einfach zu installieren – entweder über die bewährte Stecktechnik oder, bei höheren Beanspruchungen oder Sicherheitsanforderungen, per Schraubtechnik. Auf einer Phasenschiene können je nach Bedarf auch verschiedene Schalter über eine Querverdrahtung miteinander kombiniert werden. Zum Beispiel, wenn man sensible Bereiche unabhängig voneinander überwachen und schützen möchte. Ein 4-poliger FI-Schutzschalter mit mehreren Brandschutzschaltern lässt sich gut für größere Installationen mit mehreren Räumen einsetzen. Beim Kauf sollten Sie unbedingt auf die Kompatibilität der Schalter untereinander achten.

Schraubanschlüsse sind nicht wartungsfrei und müssen regelmäßig überprüft werden. Die meisten Geräte verfügen außerdem über einen Funktionsselbsttest.