Fehlerstrom

Ein Fehlerstrom ist ein elektrischer Strom, der aufgrund eines Isolationsfehlers über eine gegebene Fehlerstelle fließt.<ref name="Quelle 3" /> Dieser Fehlerstrom ist in der Regel ein Strom, der einen ohmschen Ursprung hat und je nach Anwendung und elektrischer Anlage unterschiedliche von der Netzfrequenz abweichende Frequenzen haben kann.<ref name="Quelle 8" />

Um den Zustand einer elektrischen Anlage beurteilen zu können, müssen Fehlerströme in der Anlage rechtzeitig erkannt werden.<ref name="Quelle 10" /> Damit es aufgrund von Fehlerströmen nicht zu einem Personenschaden oder einem Brand kommen kann, müssen Fehlerströme durch entsprechende Schutzeinrichtungen so weit wie möglich unterbunden werden.<ref name="Quelle 9" />

Grundlagen

Im Idealfall haben elektrische Isolierstoffe einen unendlich hohen Widerstand und leiten somit keinen elektrischen Strom.<ref name="Quelle 2" /> Dieser Idealwert wird jedoch aus unterschiedlichen Gründen in der Praxis nicht erreicht.<ref name="Quelle 4" /> So verringert sich beispielsweise im Laufe der Jahre der Isolationswiderstand elektrischer Leitungen, insbesondere durch Alterung.<ref name="Quelle 6" />

Dies hat zur Folge, dass selbst bei vorschriftsmäßigen Elektroanlagen in den einzelnen Stromkreisen Ströme von bis zu einem Milliampere gegen Erde abfließen.<ref name="Quelle 7" /> Diese durch Isolationsfehler hervorgerufenen Ströme werden als Fehlerströme bezeichnet.<ref name="Quelle 8" />

Fehlerströme aus elektrischen Maschinen und Geräten werden zusammen mit den Ableitströmen der Maschinen über den Schutzleiter abgeleitet.<ref name="Quelle 12" />

Fehlerströme können von einem elektrischen Leiter oder im schlimmsten Fall bei Berührung der Fehlerstelle auch über den menschlichen Körper gegen Erde abfließen.<ref name="Quelle 9" /> Insbesondere bei letztgenanntem Körperschluss können je nach seiner Stärke entsprechend hohe Fehlerströme fließen.<ref name="Quelle 3" /> Dabei kann der Strom teilweise auch über metallisch zusammenhängende Eisenkonstruktionsteile von Gebäuden<ref name="Quelle 11" /> oder mit dem Erdpotential angeschlossene Wasserleitungen fließen.<ref name="Quelle 12" /> Dies kann wiederum zu Potentialunterschieden zwischen den verschiedenen Stellen führen, wie beispielsweise bei einer Wand und dem Fußboden.<ref name="Quelle 11" />

In einem elektrischen Netz summieren sich die einzelnen Fehlerströme der jeweiligen Stromkreise zu einem Gesamt-Isolationsfehlerstrom, der beachtliche Werte annehmen kann.<ref name="Quelle 7" />

Betriebliche Anwendung

Damit der Fehlerstrom nicht unzulässig hohe Werte annehmen kann, sondern bei der jeweiligen Betriebsspannung auf ein zulässiges Mindestmaß reduziert wird, müssen die elektrischen Leiter entsprechend der Norm DIN VDE 0100 ausreichend gegeneinander und gegen Erde isoliert sein.<ref name="Quelle 13" /> Dies ist für den ordnungsgemäßen Betrieb der elektrischen Anlage erforderlich.<ref name="Quelle 10" />

Die Stärke des Fehlerstroms hängt von der Schleifenimpedanz ab.<ref name="Quelle 11" /> Zu ihrer Berechnung müssen, je nach Art des Fehlers und Fehlerortes, berücksichtigt werden:<ref name="Quelle 1" />

• der Widerstand des Transformators
• der Leiterwiderstand
• Erdungswiderstände
• Körperwiderstände, d. h. der Widerstand des die Fehlerstelle berührenden Menschen
• ggf. weitere Übergangswiderstände.

Im Bereich der Niederspannung wird die Stromzufuhr der elektrischen Anlage unterbrochen, wenn der Fehlerstrom eine bestimmte Höhe überschreitet.<ref name="Quelle 4" /> Hierfür dient in den meisten Fällen ein Fehlerstromschutzschalter.<ref name="Quelle 15" /> Ist im Stromkreis ein Fehlerstrom-Schutzschalter installiert und wird der nötige Bemessungsdifferenzstrom erreicht, so schaltet der Schutzschalter den Stromkreis allpolig ab.<ref name="Quelle 5" />

In Hochspannungsnetzen werden Erdfehlerströme über niederohmige Impedanzen in die Erde geleitet.<ref name="Quelle 14" /> Gut geeignet ist hier die Petersenspule.<ref name="Quelle 6" />

Siehe auch

• Leckstrom

Einzelnachweise

<references> <ref name="Quelle 1"> Gerhard Kiefer: VDE 0100 und die Praxis. 13. überarbeitete und erweiterte Auflage. VDE Verlag, Berlin/Offenbach 2009, S. 102f. </ref> <ref name="Quelle 2"> Hans Fischer: Werkstoffe in der Elektrotechnik. Aufbau - Eigenschaften - Prüfung - Anwendung. 2. überarbeitete Auflage, Carl Hanser Verlag, München + Wien 1982, ISBN 3-446-13553-7, S. 320, 321. </ref> <ref name="Quelle 3"> Ernst Hörnemann, Heinrich Hübscher: Elektrotechnik Fachbildung Industrieelektronik. 1. Auflage. Westermann Schulbuchverlag GmbH, Braunschweig, 1998, ISBN 3-14-221730-4, S. 178. </ref> <ref name="Quelle 4"> Jens Schmenger: Ein Beitrag zu modularen und hochkompakten isolierenden Schnellladegeräten für Elektrofahrzeuge. Dissertation an der Technischen Fakultät der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Nürnberg 2020, S. 21, 22, 27–29. </ref> <ref name="Quelle 5"> Günter Springer: Fachkunde Elektrotechnik. 18. Auflage, Verlag Europa-Lehrmittel, Wuppertal, 1989, ISBN 3-8085-3018-9, S. 248–250. </ref> <ref name="Quelle 6"> Thomas Mallits: Fehlerstromaufteilung und Potentialverhältnisse in komplexen (Globalen-) Erdungssystemen und deren Einfluss auf die Bevölkerung. Diplomarbeit am Institut für elektrische Anlagen und Netze der Technischen Universität Graz, Graz 2018, S. 5, 8, 9. </ref> <ref name="Quelle 7"> Wilhelm Schrank: Schutz gegen Berührungsspannungen. Schutzmaßnahmen gegen elektrische Unfälle durch Berührungsspannungen in Niederspannungsanlagen. Dritte überarbeitete Auflage, mit 257 Abbildungen, Springer Verlag, Berlin/Heidelberg 1958, S. 33, 97, 99. </ref> <ref name="Quelle 8"> Doepke Schaltgeräte GmbH (Hrsg.): Allstromsensitive Fehlerstromschutzeinrichtungen (RCD Typ B). Anwendungshinweise und technische Information. Norden 2019, S. 7, 8. </ref> <ref name="Quelle 9"> Tobias Bozern, Bruno Brand: Ableitströme in elektrischen Anlagen. In: Elektropraktiker. Nr. 4, Berlin 2009, S. 316. </ref> <ref name="Quelle 10"> Klaus Bödeker: Ableit-/Fehler- und/oder Differenzströme. In: Elektropraktiker. Nr. 9, Berlin 2007, S. 792. </ref> <ref name="Quelle 11"> Walther Koch: Erdungen in Wechselstromanlagen über 1 kV. Berechnung und Ausführung. Zweite völlig neu bearbeitete Auflage, Springer Verlag, Berlin / Göttingen, Heidelberg 1955, S. 7, 24. </ref> <ref name="Quelle 12"> Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung e.V. (DGUV) (Hrsg.): Ableitströme an ortsfesten Maschinen. DGUV-Information des Fachbereichs Holz und Metall der Berufsgenossenschaft Holz und Metall, FB HM-027, Ausgabe 8, 2014, S. 1–3. </ref> <ref name="Quelle 13"> A. Senner: Fachkunde Elektrotechnik. 4. Auflage. Verlag Europa-Lehrmittel, 1965, S. 315. </ref> <ref name="Quelle 14"> Peter Scheffler, Harald Schwarz: Untersuchung der Auswirkungen des Kabelzubaus auf die Sternpunkterdung anhand eines für Brandenburg typischen 110-kv-Modellnetzes. Studie im Auftrag des Ministeriums für Wirtschaft und Energie des Landes Brandenburg an der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg Fakultät 3, Cottbus, S. 11, 13, 23, . </ref> <ref name="Quelle 15"> Wilfried Plaßmann, Detlef Schulz (Hrsg.): Handbuch Elektrotechnik. Grundlagen und Anwendungen für Elektrotechniker. 5. korrigierte Auflage, Vieweg + Teubner Verlag, Wiesbaden 2009, ISBN 978-3-8348-0470-9, S. 898. </ref> </references>

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