Brandschutzschalter - Kreishandwerkerschaft Oder-Spree

Brandschutzschalter 

Brandschutzschalter (AFDD) 

Die Innovation in der europäischen 

Elektroinstallation 

V1.0

Vorstellung 

Elektrotechniker-Meister 

Andreas Zwerschke 

Promotor Installationstechnik 

GER IC LMV OST S PRO PROM 

Nonnendammallee 101 

13629 Berlin 

Tel.: 030 386-23414 

Mobil: 015158039012 

Fax: 030 386-120123414 

E-Mail: andreas.zwerschke@siemens.com 

Seite 2 09.04.2013 Brandschutzschalter Andreas Zwerschke



Agenda 

Brandstatistik 

Fehlerquellen für elektrisch gezündete Brände 

Vorschriften zur Brandverhütung 

Elektrische Geräte zur Brandverhütung 

Entstehung eines elektrisch gezündeten Brandes 

Lichtbogenarten 

Geräte zu Erkennung von seriellen Lichtbögen (Brandschutzschalter) 

Funktionsweise Brandschutzschalter (AFDD) 

Normenvorschau 

Zusammenfassung 


Agenda 







Gerät zu Erkennung von seriellen Lichtbögen (Brandschutzschalter) 





Statistik Brandursachen – Deutschland 

Statistischer Hintergrund in Deutschland 

1% 

Brandursachen (2010) 

3% 

9% 

22% 

18% 

0% 

3% 

8% 

34% 

Ursachen für elektrisch verursachte Feuer 

28 %: Ursache in der Elektroinstallation 

49 %: Ursache in elektrischen Verbrauchern 

23 %: Sonstige / unbekannt 

2% 

Blitzschlag 

Elektrizität 

Explosion 

Brandstiftung 

Feuergefährliche Arbeiten 

Menschliches Fehlverhalten 

Offenes Feuer 

Selbstentzündung 

Überhitzung 

Sonstiges / unbekannt 

Vorbeugbare Brandursachen (2010) 

Seite 6 09.04.2013 Brandschutzschalter Andreas Zwerschke 

40% 

30% 

20% 

10% 

0% 

2% 

34% 

5% 

4% 

3% 

0% 

52% 

Blitzschlag 

Elektrizität 

Explosion 

Feuergefährliche Arbeiten 

Offenes Feuer 

Selbstentzündung 

Sonstiges / unbekannt 

Elektrisch verursachte Feuer 

2000 2001 2002 2003 2004 2005




Jährliche Brandschäden in Deutschland 

Anzahl der Feuerschäden: ca. 515.000 1 

Schadenshöhe: ca. 6 Milliarden 2 

Tote 2 : 600 (davon 75% in Privatwohnungen) 

Verletzte 3 : ca. 60.000; Schwerverletzte 3 : ca. 6.000 

1 Quelle:GDV(Gesamtverband der deutschen Versicherungswirtschaft e.V.): 

www.gdv.de/Downloads/Schwerpunkte/GDV_Adventsbraende_in_Zahlen_2008-2009.pdf 

2 Quelle: vfdb Technisch-Wissenschaftlicher Beirat (Arbeitsgruppe Brandschutzforschung) (www.sachsenanhalt.de/fileadmin/Elementbibliothek/Bibliothek_Feuerwehr/idf_dokumente/Kontexmen%c3%bc/Denkschrift_BS- 

Forschung.pdf) 

3 Quelle: GDV: 

www.gdv.de/Presse/Archiv_der_Presseveranstaltungen/Presseveranstaltungen_2001/Presseforum_Schaden_und_Unfall_2001/inhaltss 

eite12184.html 


Statistik Brandursachen – Andere Länder Europas 

Dänemark: Grundlage Brandstatistik 2005 

Absolute Anzahl: 16.551 Brände 

Beschädigungen und 

Feuchtigkeit 

Isolationsfehler 

Materialfehler 

Finnland: Grundlage Brandstatistik 2006 


Anwendungsfehler 

Lose 

Verbindungen 

Alterung 

Nagetierfraß 

Sonstiges Lichtbogen 

Montagefehler 

Überlast 

Lose 

Verbindungen 

Kurzschluss / 

Erdfehler 

Norwegen: Grundlage Brandstatistik 2002 - 2006 


Sonstiges 


Kriechstrom 

Erdfehler / 

Kurzschluss

Agenda 












Fehlerquellen elektrisch gezündeter Brände 














Agenda 













Haben wir nicht die 

notwendigen Vorschriften? 



Einsatz von Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen nach DIN VDE 0664 in den 

Errichtungsbestimmungen DIN VDE 0100 

Bestimmung 

(DIN VDE … 

oder BGI …) 

Anwendungsbereich Geforderter 

I n 

(mA) 

0100-410 Schutz gegen 

elektrischen Schlag 

Steckdosen bis 20 A, 

Anlagen im Freien 

0100-482 

0100-551 

Brandschutz bei 

besonderen Risiken 

oder Gefahren 

Niederspannungs- 

Stromerzeugungsanlagen 

Empfohlene Siemens- 

FI-Schutzeinrichtung 

5SM3 

5SM.. SIQUENCE 5SM...-KK12 

(Typ A) (Typ B) SIGRES 

30 ... 500 + + + 

10 ... 30 + 

30 und 300 + + 

10 ... 30 + 





Bestimmung 

(DIN VDE … 

oder BGI …) 


I n 

(mA) 

0100-701 Räume mit Badewanne 

oder Dusche, 

Steckdosen im Bereich 

3 

0100-702 Becken von 

Schwimmbädern 

und andere Becken 

0100-703 Räume und Kabinen 

mit Saunaheizungen 

10 ... 30 + 



5SM3 



10 ... 30 + + 

10 ... 30 + + 





Bestimmung 

(DIN VDE … 

oder BGI …) 


I n 

(mA) 

0100-704 Baustellen, 

Steckdosenstrom- 

und kreise bis 32 A und 

für handgehaltene 

Betriebsmittel, 

BGI 698 Steckvorrichtungen 

I n > 32 A 

0100-705 Landwirtschaftliche 

und gartenbauliche 

Anwesen allgemein, 



5SM3 



30 mA + + + 

500 mA + + + 

300 + + 

Steckdosenstromkreise 10 ... 30 + + 



VdS 2015 : 2004-04 (05) Elektrische Geräte und Anlagen 

Merkblatt zur Schadensverhütung 





Richtlinien zur Schadensverhütung 

Vds 2033 : 2007-09 (06) 

Elektrische Anlagen in 

feuergefährdeten Betriebsstätten 

und diesen ... 


Vorschriften zur Brandverhütung (Richtlinien) 

VdS 2033 : 2033-09(06) 

Elektrische Anlagen in feuergefährdeten Betriebsstätten (Tab.1) und 

diesen gleichzustellenden Risiken (Tab. 2) 

Aufbereitung (Recycling, Entsorgung, Versorgung)..... 

Bearbeitung, Herstellung, Verabeitung (Schmirgeln, Bürsten, Bürsten, 

Scheren Spanabhebend, kleben, reinigen... 

Einkaufszentrale (f. Einzelhändler, Großhändler, Warenhaus, 

Shoppingcenter) für Bekleidung. 

Landwirtschaftliche Betriebsstätte 

Lager (Silo ) 

Saunabetrieb sowie Wartungs- und Reparaturbetriebe f. Fahrzeuge 



VdS 2033 : 2033-09(06) 

Elektrische Anlagen in feuergefährdeten Betriebsstätten und diesen 

gleichzustellenden Risiken ( Tab 2) 

Unwiederbringliche Kulturgüter ( Ausstellungen, Bibliotheken, 

Burgen, Kunsthallen, Museen, Schlösser ) 

Erhöhte Sachwertgefährdung oder/und Betriebsunterbrechungsrisiko 

(Archivraum, Großbahnhof, EDV Zentrale, Großflughäfen, Kühlhäuser, 

Lager, Leitwarten, Steril- und Reinsträume, Versandhäuser 



5.2. Schutz durch Meldung und Abschaltung von Isolationsfehlern 

5.2.1. Einrichtungen zum Fehlerstromschutz 

Zur Erfassung sehr kleiner Ströme, muss ein RCD mit einem Bemessungsfehlerstrom 

300mA eingesetzt werden. 

Ausnahme bei Flächenheizungselementen (Entzündungsgefahr kleiner 

100 mA möglich) deshalb RCD 30 mA 

Bei Gewährleistung , das der Fehler kurzfristig behoben werden kann, 

reicht es aus brandgefährliche Fehlerströme zu signalisieren und nicht 

abzuschalten (RCM 300mA Differenzstrommessgerät)) 

zugelassen sind TypA und Typ B RCD, RCM, MRCD sowie CBR 

Quelle: VdS 2033 : 2033-09(06) 

Elektrische Anlagen in feuergefährdeten Betriebsstätten (Tab.1) und diesen gleichzustellenden Risiken 



VdS 3501 : 2008-10 (02) 

Isolationsfehlerschutz in 

elektrischen Anlagen mit 

elektronischen Betriebsmittel 

RCD und FU 



VdS 2067 : 2008-01 (05) 


der Landwirtschaft 



VdS 2023 : 2001-08 (03) 


baulichen 

Anlagen mit vorwiegend 

brennbaren Baustoffen 








Rauchmeldervorschriften 


Agenda 













Haben wir nicht die 

entsprechenden Geräte? 




Überstromschutz/Störlichtbogen 

Bei Störlichtbögen in Reihe zum Verbraucher verläuft die Strom-Zeit 

Kennlinie im Bereich von einer Sekunde bis in Bereich von 100 ms 

und liegt damit unter der Auslösegrenze von Leitungsschutzschaltern. 

Bei parallelen Störlichtbögen ergibt sich aus der Strom-Zeit Kennlinie, 

dass die in Kombination eingesetzten Leitungsschutzschalter 

aufgrund der hohen Fehlerströme bereits vor der Detektion des 

parallelen Lichtbogens auslösen. 



Schutz durch Leitungsschutzschalter Schutz durch Schmelzsicherung 

Die herkömmlichen Überstromschutzgeräte sind nur wirksam, 

wenn die Strom/Zeit-Charakteristik des Fehlers oberhalb der 

Auslösekennlinie des Schutzorgans liegt. 

Der Elektroplaner muss sicherstellen, dass die Auslösecharakteristik 

des Schutzgerätes für den Stromkreis geeignet 

ist. 


Agenda 













Gequetschte Leitung 

Nagel oder Schraube 

Zu feste Klammer 

Hohe Temperatur 

des Lichtbogens 

entzündbares 

Material 

+ 

Sauerstoff 

Steckdose mit 

geringem Kontaktdruck 

lockerer Klemme 

durch Kralle verletzter Leiter 



Schutzeinrichtungen 

max. möglicher 

Dauerstrom 

PISO 

bei 

Un = ~ 230 V 

IISO 

Sicherung 10 A 15 A 3.450 W 

MCB B/C/D 16A 18 A 4.160 W 

RCCB In = 0,5 A 0,5 A 115 W 

RCCB In = 0,3 A 0,3 A 69 W 

RCCB In = 30 mA 0,03 A 6,9 W 

Für einen Brand erforderliche 

Mindestleistung P 70 - 100 W 

L1 

N 

PE 


I ISO 

R ISO 


R ISO 

N 

L1 

L2 

L3 

RCCB 1 3 5 N 

2 4 6 N 

T 

Last



Last



Nur FI schaltet 

rechtzeitig ab 


L 

N 


Last 


Agenda 













Fehlerfall Schutz 

nach IEC-Standard 

Seriell 

Parallel 

Phase-Neutral/ 

Phase-Phase 

Parallel 

Phase-Schutzleiter 

² Arc Fault Circuit Interruptor 

³ Arc Fault Detection Device (Gerät zur 

Erkennung von Störlichtbögen) 

L 

N 

L 

N 

L 

N 

LAST 

LAST 

LAST 

AFDD³Brandschutzschalter 

MCB Leitungsschutzschalter 

RCD Fehlerstrom- 

Schutzeinrichtung 

Schutz 

nach UL-Standard 

AFCI ²Kombination 

Leitungsschutzschalter/ 


MCBLeitungsschutzschalter 

RCD Fehlerstrom- 

Schutzeinrichtung 


AFDD 

MCB 

RCD 

AFDD 

AFDD 

AFCI 

MCB 

RCD 

AFCI 

AFCI

Lichtbogen/Störlichtbogen 

Rein physikalisch betrachtet sind Lichtbögen ein Plasma. 

DIN 1326 

Ein Plasma ist in der Physik ein makroskopisches Vielteilchen, das insgesamt 

elektrisch neutral ist, aber so viele freie elektrische Ladungen enthält, 

das deren elektromagnetische Wechselwirkungen untereinander oder mit 

äußeren elektromagnetischen Feldern die Systemeigenschaften wesentlich 

bestimmt. 

Ein Plasma ist daher immer ein elektrischer Leiter. 



Phase 2: 

Engpass in Leitung 

und Isolierung werden 

heiß 

bis ca. 1.250 °C bis ca. 6.000 °C 

Phase 3: 

Heißes Kupfer oxidiert 

zu Kupferoxid , 

Isolierung karbonisiert 

Phase 1: 

Strom fließt durch beschädigte 

Leitung 

Phase 4: 

Kupfer schmilzt und 

vergast kurzzeitig 

(bei Sinusscheitel) 

=> Luftspalt 

=> Sporadische 

Störlichtbögen über 

Isolierung 


ca. 6.000 °C 

Phase 5: 

Stabiler Störlichtbogen 

über karbonisierter 

Isolierung


Es gibt eine Schutzlücke, 

serieller Störlichtbogen! 

Brandursache Nr.1 

bei elektrisch gezündeten Bränden 



Serieller Störlichtbogen 


L 

N 


Last 



Störlichtbogengefährdete Anlagen 





Kabelbrände durch Lichtbogen 



Phasenschluss im Motor 


Agenda 







Geräte zu Erkennung von seriellen Lichtbögen 






Europa 

Brandschutzschalter / AFDD 

USA 

AFCI 

Arc Fault Detection Device 

(Gerät zur Erkennung von Störlichtbögen) 

Arc Fault Circuit Interruptor (Kombination 

aus AFDD + LS in einem Gerät) 





Ausführungen 

5SM6 011-1 

Für 1 TE Leitungsschutzschalter – 

1+N (5SY60) – (max. 16 A) 


Gerät zu Erkennung von seriellen Lichtbögen 

(Brandschutzschalter) 

5SM6 021-1 

Für 2 TE Schutzschalter – 

FI/LS-Schalter 1+N (5SU1) 

oder LS-Schalter 1+N (5SY), 

jeweils max. 16 A 


Geräte zu Erkennung von seriellen Lichtbögen) 

Besonderheiten 

Regelmäßiger Funktionsselbsttest 

Überspannungsschutz: Abschaltung bei Spannungen über 275 V 

zwischen Außenleiter und N-Leiter 

Identisches Zubehör wie LS-Schalter 5SY (AS, FC, UR, ST) 

Markteinführung 

September 2012 



Die Schutzlücke, 

ist geschlossen! 


Agenda 












Funktionsweise des Brandschutzschalter (AFDD) 

Zur Ermittlung ob ein Störlichtbogen vorliegt wird vom AFDD sowohl 

der Spannungsverlauf als auch der Stromverlauf über die Zeit 

gemessen und mittels digitale Signalverarbeitung bewertet. 

Insbesondere der Stromverlauf weist bei Störlichtbögen 

charakteristische, hochfrequente Komponenten auf. 

Dabei muss bei der Auswertung beachtet werden, dass auch reguläre 

Schwankungen im Stromverlauf, aber auch im normalen Betrieb 

auftretende Oberschwingungen und transiente Stromverläufe beim 

Einschaltvorgang von Verbrauchern nicht zur einer fehlerhaften 

Auslösung führen dürfen. 


Beispiel: Spektrum im Haushalt 



Brandschutzschalter: Detektion 



Detektion serieller Störlichtbögen 

Received Signal Strength Indication 

HF-Leistung des Stroms (hochfrequentes Rauschen des Stroms) 



Detektion paralleler Störlichtbögen 

Received Signal Strength Indication 

HF-Leistung des Stroms (hochfrequentes Rauschen des Stroms) 


Lichtbogenerkennung – Unterscheidung 

der Störquellen 

Lichtbogenerkennung 

Mikroprozessor und/oder ASIC 

5 Hauptkriterien für die Unterscheidung zw. Störlichtbogen und Störquellen 

Verschiedene Filter und Hysteresen, um die Fehlauslösungsfestigkeit zu erhöhen 

Auslösezeit



Betriebsbedingter Lichtbogen 



Störquellen 



Ziel: 

Betriebsmäßige Störquellen – 

Vermeiden unerwünschter Auslösung 

Unterscheidung zwischen betriebsmäßig vorhandenen Störquellen 

und unerwünschten oder fehlerhaften Bedingungen 

Betriebsmäßige Störquellen 

Einschaltstrom 

Leuchtstofflampen und Kondensatoren 

Normaler Lichtbogen 

Elektromotor, Thermostat-Kontakte, Lichtschalter, 

Gerätestecker 

Nicht sinusförmige Schwingungen 

Elektronische Lampendimmer, Schaltnetzteile, 

Leuchtstofflampen 


Übersprechen 

Bohrmaschine 

Staubsauger 

Schaltnetzteil 

Dimmer


Lichtbogenerkennung durch Analyse des HF-Rauschens 

Netzspannung 

Laststrom 

Unterbrechungen bei Nulldurchgang und 

steilen Flanken 

Bogenspannung 

HF-Rauschen des Lichtbogens 


Schaltplan Brandschutzschalter 

max. Querschnitt ein-mehrdrähtig 0,75 – 16mm² 

feindrähtig mit Aderendhülse max. 10mm² 



Anzeige des Funktionszustandes 

AFD unit einsatzbereit, in Funktion 

Auslösung: Serieller Störlichtbogen 

Auslösung: Paralleler Störlichtbogen 

Auslösung: Überspannung > 275 V 

AFD unit nicht einsatzbereit 

Keine Spannungsversorgung 


FAQ zum Brandschutzschalter 

Gerät prüft sich aller 13 h 

selbst um die Analogelektronik 

und die Detektion – Algorithmen 

zu testen. 

Zur Vervollständigung des 

Testkonzeptes wurde noch ein 

externer Watch-Dog 

implementiert,der alle 20 ms den 

Ablauf des Programms und 

die Integrität der Firmenware 

überprüft 



LED Anzeige AFDD 



Fehleranzeige bleibt beim einfachen Einschalten durch 

den Kunden erhalten. 

Fehlerrücksetzung nur durch den Installateur wie in 

folgender Beschreibung. 


Agenda 













Die Einrichtungen sind dafür vorgesehen, die Risiken 

eines Brandes in Verbraucherstromkreisen einer 

ortsfesten Anlage aufgrund von Fehlerlichtbogenströmen 

zu begrenzen, die unter bestimmten Bedingungen bei 

fortdauerndem Lichtbogen das Risiko einer 

Brandentzündung darstellen. 



IEC 23E/742/CDV (Entwurf) 

Dokumentart: Norm-Entwurf 

Ausgabedatum: 2012-02 

Erscheinungsdatum: 2012-02-20 

Der vorliegende Norm-Entwurf gilt für Fehlerlichtbogen- 

Schutzeinrichtungen (AFDD) zum Einsatz in 

Wechselstromkreisen in Hausinstallationen und ähnlichen 

Anwendungen. Eine AFDD ist vom Hersteller ausgelegt entweder 

als einzelne Einrichtung mit Ausschaltvorrichtungen, die den zu 

schützenden Stromkreis unter festgelegten Bedingungen 

ausschalten kann, oder als eine einzelne Einrichtung, die eine 

Schutzeinrichtung enthält, oder als eine gesonderte Einheit, die 

nach Anhang D vor Ort mit einer angegebenen 

Schutzeinrichtung zusammengebaut wird. 



Normentwurf IEC 62606 – Auslösezeiten serieller Störlichtbogen 



Normentwurf IEC 62606 – Auslösezeiten paralleler Störlichtbogen 







Das Schutzkonzept ist vollständig, 

die Brandursache Nr.1, bei 

elektrisch gezündeten Bränden, 

serieller Störlichtbogen, 

kann jetzt erkannt und 

verhindert werden 04_lnk_InterakiverSchulungskoffer_DE_3008.zip 


Brandschutz 

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

Brandschutzschalter - Kreishandwerkerschaft Oder-Spree

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