GFCI-Grundlagen
Ein GFCI ist nur so gut wie seine Installation und Inspektion.
Ein Fehlerstromschutzschalter (GFCI) ist das einzige Schutzgerät, das Menschen vor Stromschlägen durch ein elektrisches System schützen soll. Aus diesem Grund müssen wir verstehen, was ein FI-Schutzschalter ist, wie er funktioniert und wo seine Grenzen liegen.
Für die Definition eines FI-Schutzschalters brauchen wir nur im NEC nachzusehen. Der NEC definiert ihn als „ein Gerät zum Schutz von Personen, das einen Stromkreis oder einen Teil davon innerhalb einer festgelegten Zeitspanne stromlos schaltet, wenn der Strom zur Erde einen vorgegebenen Wert überschreitet, der geringer ist als der, der für den Betrieb der Überstromschutzvorrichtung des Versorgungsstromkreises erforderlich ist.“
Ein GFCI-Schutzgerät arbeitet nach dem Prinzip der Überwachung des Stromungleichgewichts zwischen dem ungeerdeten (heißen) und dem geerdeten (neutralen) Leiter des Stromkreises. Er überwacht nicht den Erdungsleiter und funktioniert daher auch in einem Stromkreis ohne Erdung.
In einem typischen 2-Draht-Stromkreis ist der Strom, der in die Stromversorgung zurückfließt, gleich dem Strom, der die Stromversorgung verlässt (abgesehen von einigen kleinen Leckagen). Wenn die Differenz zwischen dem durch den Stromwandler des GFCI-Schutzgeräts fließenden und dem zurückfließenden Strom 5 mA (51 mA) übersteigt, öffnet der Halbleiterschaltkreis die Schaltkontakte und schaltet den Stromkreis ab (siehe Abbildung oben). Dies geschieht immer, solange der FI-Schutzschalter funktionstüchtig ist. GFCIs fallen jedoch häufiger aus, als die meisten Leute denken. Und sie geben kein äußeres Zeichen dafür, dass sie ihren Schutz nicht mehr bieten.
Typischerweise bleiben die Schaltkontakte geschlossen, wenn ein FI-Schutzschalter ausfällt, und das Gerät liefert weiterhin Strom – aber keinen Schutz.
Nach einer Studie der American Society of Home Inspectors (veröffentlicht in den IAEI News, November/Dezember 1999), boten 21% der getesteten FI-Schutzschalter und 19% der getesteten FI-Steckdosen keinen FI-Schutz. Dennoch stand der Stromkreis weiterhin unter Spannung! In den untersuchten Fällen waren die Ausfälle der GFCI-Schaltkreise meist auf eine Beschädigung des internen Überspannungsschutzes (Metall-Oxid-Varistoren) zurückzuführen, der den GFCI-Schaltkreis schützt. Diese Schäden sind auf Überspannungen durch Blitze und andere Transienten zurückzuführen. In Gebieten mit hoher Blitzaktivität, wie z.B. im Südwesten Floridas, betrug die Ausfallrate von GFCI-Schutzschaltern mehr als 57%.
Ein Hersteller stellt eine 15A 125V GFCI-Steckdose her, die nicht zurückgesetzt werden kann, wenn der GFCI-Schaltkreis keinen Erdschlussschutz mehr bietet. Zusätzlich hat diese spezielle GFCI-Steckdose eine eingebaute Netzlastumkehrfunktion, die verhindert, dass der GFCI zurückgesetzt wird, wenn der Installateur versehentlich die Last- und Netzanschlüsse vertauscht.
Ein letzter Gedanke zum GFCI-Schutz: Drücken Sie die Testfunktion des GFCI-Schutzgeräts, um sicherzustellen, dass es funktioniert. Dies sind ausgezeichnete Geräte, wenn sie richtig verdrahtet sind. Gehen Sie jedoch nie davon aus, dass ein FI-Schutzschalter funktioniert, bevor Sie ihn nicht getestet haben!
Sidebar: Warnung
Ein schwerer elektrischer Schlag oder Tod kann eintreten, wenn eine Person den heißen und den neutralen Leiter gleichzeitig berührt – selbst wenn der Stromkreis durch einen FI-Schutzschalter geschützt ist. Das liegt daran, dass der Stromwandler im GFCI-Schutzgerät ein Ungleichgewicht zwischen abfließendem und zurückfließendem Strom nicht erkennt, und die Schaltkontakte bleiben geschlossen.