Fachbeitrag | Information 09.02.2017

Baukran und Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD)

Elektrofachkräfte kennen das Problem: Ein Baukran wird auf der Baustelle aufgestellt und aus undefinierbaren Gründen löst die zugehörige Fehlerstrom-Schutzeinrichtung häufig aus. Woran das liegen kann und was Sie dagegen tun können, verrät dieser Fachbeitrag.

Auswahl der richtigen RCD

Ursache für das häufige Auslösen der Fehlerstrom-Schutzeinrichtung ist häufig eine falsch ausgewählte Fehlerstrom-Schutzeinrichtung – denn Fehlerstrom-Schutzeinrichtung ist nicht gleich Fehlerstrom-Schutzeinrichtung! Man kann jedoch auch nach den Ursachen der Fehlauslösungen fragen: Liegen hier eventuell EMV-Problematiken vor?

Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen nach VDE 0100-530

Die VDE 0100-530:2011-06 „Errichten von Niederspannungsanlagen – Teil 530: Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel – Schalt- und Steuergeräte“ legt im Abschnitt 531.3 die grundsätzlichen Anforderungen an die Auswahl von Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen fest.

Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen sind entsprechend so auszuwählen und den Stromkreisen zuzuordnen, dass unerwünschtes Abschalten unwahrscheinlich ist. Dies soll erreicht werden, indem der betriebsmäßige Ableitstrom der angeschlossenen Anlagenteile und Geräte das 0,4-Fache des Bemessungsdifferenzstroms nicht übersteigt. Also darf die Summe der Ableitströme über eine RCD mit 30 mA Bemessungsdifferenzstrom im Normalbetrieb nicht größer als 12 mA werden – denn ab 15 mA darf die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (laut Betriebsmittelnorm) bei Wechselfehlerströmen abschalten.

Dabei darf jedoch einer Fehlerstrom-Schutzeinrichtung vom Typ B keine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung vom Typ A vorgeschaltet werden. Die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung vom Typ A reagiert dann auf keine Art von Fehlerströmen mehr. Dies kann unter Umständen auch irreversibel sein und somit die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung zerstören.

Baustellen nach VDE 0100-704

Stromkreise für handgehaltene Betriebsmittel und Steckdosen mit einem Nennstrom von bis zu 32 A müssen durch eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung ≤ 30 mA geschützt werden.

Alle anderen Steckdosenstromkreise – worunter auch Krananschlüsse fallen – sind durch eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung ≤ 500 mA zu schützen.

Einen Baukran mit Frequenzumrichter ohne Fehlerstrom-Schutzeinrichtung zu betreiben ist somit kaum möglich.

Fehlauslösung von RCDs: Analyse von Ableitströmen

Wenn es zur Fehlauslösung von Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen kommt, dann ist es notwendig, die Ursache der Fehlerströme zu finden. Die Analyse von Fehlerströmen ist prinzipiell schwierig. Der Praktiker versucht natürlich immer zuerst, einen Fehler am Baukran zu lokalisieren.

Mit der Isolationsmessung lassen sich Fehlerstromquellen finden. Allerdings ist die Messmethode nur beschränkt einsetzbar, da alle Teile, die eine Gleichspannung von 500 V gegen Erde nicht vertragen, vor der Messung abgetrennt werden müssen. Ebenso ist dafür zu sorgen, dass alle Schalter geschlossen sind, um alle Leitungsabschnitte mit der Messung erfassen zu können.

Mit einer Stromzange lassen sich auch Differenzströme detektieren. Die Zange muss ein TRMS-Messwerk besitzen, um eine halbwegs brauchbare Aussage zu erhalten. Im Gegensatz zur Isolationsmessung bietet sich hier die Möglichkeit, einmal die statischen und dynamischen Ableitströme in verschiedenen Betriebszuständen des Baukrans zu messen. Jedoch ist die Aussagefähigkeit eines einzelnen Zahlenwerts nicht optimal. Zudem sind die üblichen im Einsatz befindlichen Stromzangen nur für eine Frequenz von 50/60 Hz ausgelegt. Hochfrequente oder Gleichfehlerströme können mit den herkömmlichen Stromzangen nicht ausreichend erkannt werden. Auf dem Messgerätemarkt gibt es jedoch auch schon Stromzangen, die ein Frequenzspektrum von wenigen Hz bis ≥ 10 kHz abdecken können.

Viele Netzanalysatoren messen nur mit drei Stromzangen und bilden den Neutralleiterstrom rechnerisch. Dabei kann natürlich kein Differenzstrom übrig bleiben. Auch hier können durch den Einsatz von Stromzangen nur eingeschränkt Hochfrequente und Gleichfehlerströme erkannt werden. Da bei Frequenzumrichtern jedoch der überwiegende Anteil der variablen Ableitströme im Bereich der Taktfrequenz (2 bis 16 kHz) liegt, ist eine Messung mit den herkömmlichen Mitteln kaum aussagekräftig.

Problembehebung bei Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen

Die Problembehebung kann von mehreren Seiten aus angegangen werden. Zunächst muss ausgeschlossen werden, dass ein Fehler vorliegt.

Die letzte Möglichkeit wäre die Anpassung der Fehlerstrom-Schutzeinrichtung. Allerdings muss vor dem Austausch feststehen, welche Fehlerstrom-Schutzeinrichtung die richtige ist. Eine genaue Analyse und Kenntnis der Ableitströme ist zur richtigen Auswahl der Fehlerstrom-Schutzeinrichtung unerlässlich. Sonst kann es schnell böse Überraschungen geben, wenn auch das Austauschgerät zu Fehlauslösungen neigt.

Hierbei ist zu beachten, dass es bei Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen vom Typ B von Hersteller zu Hersteller Unterschiede in der Auslösekennlinie bezogen auf die Frequenz der Fehlerströme gibt.

Die Problematik mit Fehlauslösungen bei Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen von Baukränen stellt sehr hohe Ansprüche an die Fachkompetenz der Elektrofachkraft vor Ort. Dabei ist es wichtig, die Grenzen der eigenen Messtechnik zu kennen, um die effizienteste Lösung zu finden, die trotzdem noch die erforderliche Sicherheit bietet.

Autoren: Michael Lochthofen , René Brünn