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Fehlerstrom-Schutzschalter

Ein Fehlerstrom-Schutzschalter (auch RCD oder früher FI genannt) ist ein recht simples Bauteil, bei dem die beiden Leiter eines Netzanschlusses (Phase und Neutralleiter) durch zwei Spulen auf einem Kern fliessen. Deren Magnetfelder heben sich bei identischen Strömen auf. Kommt es zu einem "Fehlerstrom", wodurch der Strom durch die beiden Leiter voneinander abweicht, löst er durch das entstehende Magnetfeld aus und schaltet ab. Das ist eine überaus sinnvolle Schutzmassnahme, denn dieses Abweichen bedeutet ja, dass irgendwo Strom durchfliesst, wo er nichts verloren hat. Das kann eine vollgeregnete Kabeltrommel sein oder ein unachtsamer Camper. Ein RCD verhindert dabei nicht, dass man einen elektrischen Schlag bekommt, sondern soll dessen Folgen abmildern.

Fehlerstrom-Schutzschalter (RCD) im Wohnmobil

Hinter der Landstromeinspeisung (CEE-Dose) ist neben Leitungsschutzschaltern für jede Leitung seit 2010 auch ein RCD (FI) vorgeschrieben. Der Hintergrund ist, dass der Anschluss des Wohnmobils über lange Kabel und mehrere Steckverbindungen erfolgen kann, und daher die Abschaltung der Stromsäule begrenzt zuverlässig ist. Eine Pflicht zur Nachrüstung älterer Wohnmobile besteht nicht, ist aber eine sinnvolle Massnahme. Dieser Zusatzschutz ist vor allem dann wichtig, wenn man den Landstromanschluss häufiger, über sehr lange Kabel oder an Stromsäulen mit zweifelhafter Absicherung nutzt. Wer wenig Platz hat, kann auch eine zweipolig schaltende LS-RCD-Kombination (RCBO) nutzen.

Fehlerstrom-Schutzschalter und Wechselrichter 

Für den mobilen Einsatz geeignete Wechselrichter erzeugen 230V aus dem Bordnetz. Bei diesem Inselnetz, welches nicht mit dem Landstromnetz verbunden ist oder verbunden werden darf, sind beide stromführenden Aussenleiter von der Umgebung isoliert. Diese Netzform, die man als IT-Netz bezeichnet, ist besonders sicher, da ein einzelner Fehler nie zu einer gefährlichen Situation führt. Allerdings kann er auch unbemerkt bleiben, und mit der Zeit anfallende Mehrfachfehler können theoretisch zu Gefährdungen führen. Das ist normalerweise kein Problem, da eventuell verwendete Verlängerungskabel und Mehrfachsteckdosen sichtbar sind, und Beschädigungen daher auffallen. Ausserdem werden die Elektrogeräte auch gelegentlich an Landstrom verwendet, sodass die sehr seltenen internen Isolationsfehler auffallen würden. Die Verwendung der üblichen steckbaren Elektrogeräte ist damit sicher und unproblematisch.

Wenn man eine komplexe Stromversorgung aufbaut, die zum Beispiel über eine Netzvorrangschaltung die im Womo vorhandenen Steckdosen versorgt, betätigt man sich als Elektroinstallateur. Die elektrotechnischen Normen sind im privaten Bereich zwar nicht verbindlich, aber soweit sie die elektrische Sicherheit erhöhen, sollte man zumindest die Optionen kennen. Zur normgerechten Ausführung eines IT-Netzes gibt es folgende Möglichkeiten:

  • Betrieb eines einzelnen Gerätes an beliebig vielen Steckdosen oder
  • Betrieb mehrerer Geräte, die alle Schutzklasse II erfüllen, oder
  • Absicherung aller Geräte oder Steckdosen einzeln mit je einem RCD an der Steckdose (ein Gerät kann analog zum "Einzelgerätebetrieb" auch ohne RCD verbleiben) oder
  • Installation einer Isolationsüberwachung

Diese Möglichkeiten sind Alternativen. Bei Betrieb eines einzelnen Gerätes geht es um Geräte, die man gleichzeitig anfassen kann. Sehr viele Geräte haben aber heutzutage sowieso Schutzklasse II, erkennbar am fehlenden Schutzkontakt des Steckers, und sind damit problemlos sicher zu verwenden. 

Wenn man gelegentlich die elektrische Anlage prüft, erhöht man natürlich auch die Sicherheit, analog zur Gasprüfung.

Aufhebung der Schutztrennung: die "PEN-Brücke"

Leider wird im selben Internet, in dem auch Mobildomizil residiert, eine gefährliche Schaltung empfohlen. Sie basiert auf einer Aufhebung der Schutztrennung, damit ein einzelner RCD "funktioniert". In der Praxis soll dazu ein Aussenleiter mit dem Schutzleiter (PE) gebrückt werden, dies soll eine "Erdung" simulieren. Es gibt keine seriöse Quelle für diese Schaltung, aber zahlreiche Forenbeiträge und Videos, in denen Männer mittleren Alters ihre elektrotechnische Kompetenz betonen. Diese bezieht sich aber ausschliesslich auf Hausinstallationen und die dort übliche Drehstromumgebung, die Normen für IT-Netze, RCD, Fahrzeuge oder die Anforderungen an eine Erdung werden ignoriert. Die "PEN-Brücke" ist nichts anderes als ein Isolationsfehler, bei dem ein 230V-Anschluss an der Karosserie und dem 12V-Netz (minus) anliegt. Dies ist unzulässig, da der einfache Fehlerschutz nicht mehr gewährleistet ist. Der andere Aussenleiter führt Netzspannung gegen die Karosserie, und ein einzelner Isolationsfehler ist damit unmittelbar gefährlich. Von Elektrounfällen habe ich in diesem Zusammenhang aber noch nicht gehört, was zeigt, das selbst einzelne Isolationsfehler bei modernen Elektrogeräten so gut wie nie vorkommen.

Es gibt neben Wechselrichtern mit Schutztrennung, bei der beide Aussenleiter isoliert sind, auch Geräte, die ab Werk schon mit einer "Erdungsbrücke" ausgestattet sind. Diese haben normalerweise eine integrierte NVS, die Brücke wird über ein Relais geschaltet. Ein sicherer Betrieb ist nur mit korrekter Erdung möglich und damit in Fahrzeugen nicht realisierbar. Zur Illustration ist hier der Betrieb jeweils mit und ohne RCD vereinfacht dargestellt sind:

Grafik A zeigt einen schutzgetrennten WR im Womo. Der Betrieb ist sicher, da bei einem Isolationsfehler einer der beiden Aussenleiter keine gefährliche Berührungsspannung entsteht. Der Schutzleiter verbindet als Potentialausgleich (PA) alle Metallgehäuse und das Chassis, sodass selbst bei zwei Isolationsfehlern innerhalb von Gehäusen der Fehlerschutz gewährleistet ist. Dies ist eine sehr sichere und einfache Installation, die ich auch in dieser Form empfehle. 

Grafik B zeigt dieselbe Situation mit RCD-Schutzschalter. Dieser wird aber bei einem einfachen Isolationsfehler nicht auslösen, da aufgrund der Schutztrennung kein Fehlerstrom fliesst. Betreibt man aber mehrere Geräte, und sichert alle einzeln über einen RCD ab - wobei ein Gerät sogar unabgesichert bleiben darf - ist man gegen Mehrfachfehler geschützt. Dies ist eine Alternative zur Isolationsüberwachung und auch normgerecht (Abschnitt ZC.3.2.2 der DIN VDE 0100-551:2017-02).

Grafik C zeigt einen Wechselrichter mit "Erdungsbrücke" zu Masse, Potentialausgleich (PA) und Chassis. Dadurch wird der andere Aussenleiter zur "Phase". Dieser führt Spannung gegen alle Metallgehäuse und das Chassis, sodass bereits ein einzelner Isolationsfehler zu einer gefährlichen Situation führt. Neben dem fehlenden Fehlerschutz führt diese Schaltung noch zu weiteren Problemen, wie der Verbindung zu den 12V-Netzen des Aufbaus und des Fahrzeugs, die eine sichere oder normgerechte Verwendung dieser Geräte im Womo unmöglich machen. 

Grafik D zeigt dieselbe Situation mit RCD, was aber nur einen Teil der Probleme entschärft: um die gesamte Leitung abzusichern, muss der RCD in den WR eingebaut sein. Selbst dann wird er zwar auslösen, wenn durch einen Isolationsfehler ein Fehlerstrom entsteht. Dieser Fehlerstrom kann aber potentiell tödlich sein, da RCD die Zeit begrenzen und nicht den Strom. RCDs sind daher zum Fehlerschutz weder geeignet noch zugelassen, sie werden nur als Zusatzschutz verwendet. Da es weitere Fehlermöglichkeiten gibt, wie Unterbrechungen oder lose Kabel, vor denen der RCD nicht schützt, und andere Probleme wie die Verbindung zum Batterie-Minuspol bestehen bleiben, ist die Schaltung weder sicher noch normgerecht.

Zuverlässigkeit und Typen von RCD

Alle RCD sollen regelmässig geprüft werden, meistens monatlich oder vierteljährlich. Der Hersteller schreibt das vor, aber es überprüft natürlich niemand. Jeder hat die Wahl zwischen Wartungsaufwand und Zuverlässigkeit.

Es gibt verschiedene Typen von Fehlerstromschutzschaltern. Neben den üblichen günstigen RCD vom Typ A gibt es noch allstromsensitive RCD (Typ B), die auch in Fällen auslösen, wo Gleichstromanteile einen RCD blockieren können. Je nach Art der Betriebsmittel ist also die Auswahl des richtigen Typs wichtig, wobei im Womo ein Typ A in den allermeisten Fällen ausreichen dürfte.