16 de 9/2010

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Re dak tion »de« Abt. Pra xis pro ble me

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In der DIN VDE 0100-410 – Auslösezei-ten »Anhang A (normativ) Schutz beiindirektem Berühren in TN-Systemen(Abgeleitet von IEC 60364-4-41:2001und IEC 60364-6-61:2001)« gibt es zwei Zeiten, die mich interessieren: 5sund 0,4s.

1) Wenn ich im Diagramm »Gefähr-lichkeit der Elektrizität« bei 0,4s ablese,befindet man sich schon im Bereich desHerzkammerflimmerns. Was soll dadann die Abschaltzeit von 0,4s alsSchutz bei indirektem Berühren nüt-zen? Die 5s liegen noch weit darüber.

2) Kann man die Zeiten berechnen?Gibt es einen Zusammenhang bei derZeit 5s: Schutz der Kabel und Leitungengegen Überhitzung? Gibt es eine neueGeräteherstellernorm, nach der RCDinnerhalb von 0,3s auslösen sollen?

M. S., Berlin

Allgemeine Betrachtungen

Ich weiß nicht, über welche Normen Sieverfügen, aber in der DIN VDE 0100-410 (VDE 0100-410) gibt und gab es

noch nie einen normativen Anhang Amit Auslösezeiten. Vermutlich meinenSie die maximal zulässigen Abschaltzei-ten in den Systemen nach Art der Erd-verbindung, die jedoch auch nie ineinem Anhang A aufgeführt waren.Allerdings wird der Schutz durch auto-

matische Abschaltung – einschließlichder Abschaltzeiten – im Abschnitt411.3.2 der DIN VDE 0100-410 (VDE0100-410):2007-06 behandelt.

Auch das von Ihnen erwähnte Dia-gramm »Gefährlichkeit der Elektrizi -tät« ist mir kein Begriff. Evtl. meinten

Auslöse- und Abschaltzeiten nach DIN VDE 0100-410 (VDE 0100-410)DIN VDE 0100-410 (VDE 0100-410), DIN EN 61008-1 (VDE 0664-10)und DIN IEC/TS 60479-1 (VDE V 0140-479-1)

F R A G E

A N T W O R T

Die Themen 9/2010

16 Auslöse- und Abschaltzeiten nach DIN VDE 0100-410 (VDE 0100-410)

18 Kann RCD-Auslösung zu Überspannungsschaden führen?

20 Sicherheitstechnische Betrachtung eines Gebäudes

21 Farbkennzeichnung von als PE verwendeten Einleiterkabeln

22 Potentialausgleich für Konstruktionsteile von PV-Modulen

23 Stromkreisabsicherung von Notleuchten

24 Querschnittsabstufungen zur Minderung des Spannungsfalls

Neu: Weitere Praxisprobleme im Internet – exklusiv für Abonnenten

RCDs in Steckdosenstromkreisen für Antriebe mit Frequenzumrichtern

CE-Kennzeichnung von Schaltanlagen – Zusatzanfrage

PRAXISPROBLEME

Bild 1: Konventionelle Zeit -/Stromstärke-Bereiche mit Wirkungen vonWechselströmen (15Hz bis 100Hz) auf Personen bei einem Stromwegvon der linken Hand zu den Füßen

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AC-1

0,1 0,2 0,5 1 2 5 10 20 50 100 200 500 1000 2000 5000 mA

AC-2 AC-3 AC-4

AC-4.1

AC-4.2

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Körperstrom IB

b c1 c2 c3

de 9/2010 17

Sie jedoch das Bild 20 »KonventionelleZeit -/Stromstärke-Bereiche mit Wir-kungen von Wechselströmen (15Hz bis100Hz) auf Personen bei einem Strom-weg von der linken Hand zu denFüßen« aus DIN IEC/TS 60479-1 (VDE V0140-479-1):2007-05. Dieses Diagrammist Bestandteil einer noch nicht europä-isch harmonisierten Vornorm (Bild 1).Hieraus lässt sich zusammen mit dererläuternden Tabelle 1 ablesen, dassman sich bei 0,4s im Bereich des Herz-kammerflimmerns befindet. Allerdingsgilt das als vertretbares Restrisiko, weilauch bei Durchströmungsdauern unter200 ms Herzkammerflimmern auftre-ten kann, wenn die entsprechendenSchwellwerte in der vulnerablen Pe -riode des Herzzyklus überschrittenwerden. Hierbei gilt es eine Mengezusätzlicher Punkte zu beachten, diemit Sicherheit den Rahmen dieserRubrik »Praxisprobleme« sprengen.Für die Darstellung der vulnerablenPeriode habe ich noch die Bilder 17und 18 aus DIN IEC/TS 60479-1 (VDE V0140-479-1):2007-05 beigefügt (Bil -der 2 und 3).

Richtig angeführt in Ihrer Anfrageist, dass nach Tabelle 41.1 der DIN VDE0100-410 (VDE 0100-410):2007-06 fürEndstromkreise bis 32A eine Abschalt-zeit von nicht größer als 0,4s bezogenauf das TN-System gefordert wird. Füralle anderen Stromkreise (Verteiler-stromkreise sowie Endstromkreise grö-ßer 32A) darf die Abschaltzeit bis zu 5sbetragen.

Zu Frage 1

Aus meinen obigen Ausführungen lässtsich ableiten, dass bei einer Durchströ-

mungsdauer von 0,4s bei 10mA dieWahrscheinlichkeit von Herzkammer-flimmern sehr gering ist. Somit wirddieser Aspekt als allgemein vertretba-res Restrisiko angesehen. Eine hundert-

prozentige Sicherheit gibt es sowiesonicht. Um genau dieses Restrisiko nochweiter zu verkleinern, wurde in DINVDE 0100-410 (VDE 0100-410):2007-06nun die Forderung aufgenommen, dass

ZEIT/STROMSTÄRKE-BEREICHEBereiche Bereichsgrenzen Physiologische Wirkungen

AC-1 bis zu 0,5mA Wahrnehmung möglich, aber im Allgemeinen Grenzlinie a keine Schreckreaktion

AC-2 über 0,5mA bis Wahrnehmung und unwillkürliche Muskelkon-Grenzlinie b traktion wahrscheinlich, aber im Allgemeinen

keine schädlichen physiologischen Wirkungen

AC-3 Grenzlinie b bis Starke unwillkürliche Muskelkontraktionen, Grenzlinie c1 Schwierigkeiten beim Atmen, reversible Störungen

der Herzfunktion, Immobilisierung (Muskelver-krampfung) kann auftreten, Wirkungen zunehmendmit Stromstärke und Durchströmungsdauer, im Allgemeinen ist kein organischer Schaden zu erwarten

AC-41) über der Es können pathophysiologische Wirkungen auf-Grenzlinie c1 treten wie Herzstillstand und Verbrennungen oder

andere Zellschäden, Wahrscheinlichkeit von Herz-kammerflimmern ansteigend mit Stromstärke und Durchströmungsdauer

c1 – c2 AC-4.1 – Wahrscheinlichkeit von Herzkammer-flimmern ansteigend bis etwa 5%

c2 – c3 AC-4.2 – Wahrscheinlichkeit von Herzkammer-flimmern ansteigend bis etwa 50%

über der AC-4.3 – Wahrscheinlichkeit von Herzkammer-Grenzlinie c3 flimmern über 50%

1) Bei Durchströmungsdauer unter 200ms tritt Herzkammerflimmern nur auf, wenn die ent spre -chenden Schwellenwerte in der vulnerablen Periode überschritten werden. Hinsichtlich desHerzkammerflimmerns bezieht sich Bild 20 (Anm. d. Red.: Bild 1 in diesem Beitrag) auf die Wir-kungen des Stromes beim Stromweg von der linken Hand zu den Füßen. Bei anderen Strom-wegen muss der Herzstromfaktor berücksichtigt werden

Tabelle 1: Zeit -/Stromstärke-Bereiche für Wechselstrom von 50Hz bis 100Hz, für den Stromweg von einer Hand zu beiden Füßen – Zusammenfassung der Bereiche von Bild 20 (Bild 1 in diesem Beitrag) aus DIN IEC/TS 60479-1 (VDE V0140-479-1):2007-05

Que

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007-

05

Typ In IΔn Normwerte der Abschaltzeit und der Nichtauslösezeit bei einem A A Fehlerstrom (IΔn) von:

1 x IΔn 2 x IΔn 5 x IΔn 5A – 500A(wird nur bedingt

geprüft)

allgemeiner alle Nenn- alle Bemessungs- 0,3s 0,15s 0,04s bei 30mA 0,04s höchst zulässigeTyp ströme differenzströme jedoch statt Abschaltzeit

5 x IΔn bis 0,25Aerlaubt

S-Typ ≥ 25A > 0,03mA 0,5s 0,2s 0,15s 0,15s höchst zulässigeAbschaltzeit

0,13s 0,06s 0,05s 0,04s kürzeste Nicht-aus lösezeit

Tabelle 2: Zulässige Abschaltzeit und Nichtauslösezeiten für Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs)

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8-04

ABSCHALTZEIT UND NICHTAUSLÖSEZEITEN FÜR RCDS

alle Steckdosen bis 20A mit Fehler-strom-Schutzeinrichtungen (RCDs) miteinem Bemessungsdifferenzstrom nichtgrößer als 30mA zusätzlich zu schützensind. Somit kommt es in den meistenFällen zu einer wesentlich schnellerenAbschaltung (z.T. unter 40ms) des feh-lerhaften Stromkreises.

Bezüglich der Abschaltzeit von 5swäre anzumerken, dass diese Zeit nurfür fest errichtete Verbrauchsmittel gilt.Bei fest errichteten Verbrauchsmittelgeht man davon aus, dass eine Personnicht gerade in dem Augenblick dasdefekte Betriebsmittel berührt, wo einFehler aufgetreten ist und ein Fehler-

strom zum Fließen kommt. Aber selbstwenn dies der Fall sein sollte, wird er dasVerbrauchsmittel – anders als bei den inder Hand gehaltenen Verbrauchsmit-teln, für die daher 0,4s festgelegt sind –nicht umfassen, so dass die Fähigkeit desLoslassens erwartet werden darf. Aberauch bei 5s ist die mögliche Gefährdungdabei noch im Bereich des akzeptiertenRestrisikos, siehe im Bild 1 den Bereichzwischen b und c1.

In beiden Fällen gilt natürlich nochzusätzlich, dass der Fehlerstrom ja inerster Linie über den Schutzleiterzurückgeführt wird. Über den Men-schen wird in vielen Fällen – z.B. weil ermit Schuhen auf einem meist isolieren-den Fußboden steht – nur ein geringerStrom zum Fließen kommen. Auch hierergibt sich bei einer Abschaltzeit von 5skeine wesentliche Gefährdung.

Zu Frage 2

Zulässige Zeiten für die Körperdurch-strömung lassen sich nicht berechnen.Hinzu kommt, dass es ja auch nicht mög-lich ist, an Menschen entsprechendeVersuche durchzuführen, um die Wertenoch besser eingrenzen zu können.

Bezüglich der von Ihnen angefragtenGerätenorm gilt Folgendes: Es ist richtig,dass in den Gerätenormen eine maximalzulässige Ausschaltzeit/Ab schaltzeit/Auslösezeit von 300ms festgelegt ist.Diese 300ms gelten aber nur dann,wenn nur der Bemessungsfehlerstromzum Fließen kommt. In der Praxis kom-men jedoch viel höhere Fehlerströmezum Fließen, so dass kürzere Zeitenerreicht werden. Wie Auslösezeiten undAbschaltzeiten zusammenhängen habeich in der Tabelle 2 bei gefügt, die inAnlehnung an die Tabelle 1 der Be -triebsmittelnom DIN EN 61008-1 (VDE0664-10):2008-04 erstellt wurde.

Werner Hörmann

18 de 9/2010

PRAXISPROBLEME

Bild 3: Auslösen von Herzkammerflimmern in der vulnerablen Phase –Auswirkungen im Elektrokardiogramm (EKG) und beim Blutdruck

Quelle: Bild 18 aus DIN IEC/TS 60479-1 (VDE V 0140-479-1):2007-05

EKG

R

P

QS

R

Herzkammerflimmern

P

QS

T

120

80

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Blutdruck

400ms

mm

Hg

Bild 2: Auftreten der vulnerablen Phase der Herzkammern während eines Herzzyklus

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05

11 3 4 5 T

Q

Vulnerable Phase der Herzkammern

Herzzyklus

Erregungs-rückbildung

Erregungs-ausbreitung

Aktionsbereich der Kammern

Aktionsbereich der Vorhöfe

ANMERKUNG: Die Zahlen bezeichnendie aufeinanderfolgenden Abschnitteder Erregungsausbreitung

S

12P

2P2

2

3

4

5