elektrischer Fehler
Englisch: electrical fault
Ein Mangel, der durch einen Fehlerstrom entsteht.
Elektrischer Fehler: unbeabsichtigter Stromleiter, der die Schaltung unterbricht
Ein elektrischer Fehler ist jeder unbeabsichtigte Stromleiter, der Strom dort fließen lässt, wo er nicht sein sollte. Das geschieht, wenn die Isolation ausfällt, Leiter versehentlich berühren oder Feuchtigkeit eine Verbindung zwischen Spannungsführer und Erde oder Neutral schafft. Das Ergebnis ist ein plötzlicher Stromanstieg, der Geräte beschädigen, Schutzeinrichtungen auslösen oder Brand- und Stromschlaggefahr erzeugen kann. Fehler unterscheiden sich von Überlasten, die auftreten, wenn normale Stromkreise mehr Strom ziehen, als ihre Kapazität erlaubt.
Die häufigsten Arten sind Phasenfehler zur Erde, bei denen ein Spannungsleiter Erde oder eine geerdete Fläche berührt; Phasenfehler zwischen Phasen, bei denen zwei Spannungsleiter sich direkt berühren; und Phasenfehler zur Null in Systemen, wo Neutral zugänglich ist. Ein Bolzenfehler, der schlimmste Fall, tritt auf, wenn zwei Leiter einen festen metallischen Kontakt mit nahezu Nullwiderstand bilden, was den Fehlerstrom auf sein theoretisches Maximum treibt. Ein hochohmiger Fehler dagegen kann partiellen Kontakt durch Feuchtigkeit, Kohleverfolgung oder Korrosion einbeziehen, was die Erkennung erschwert, da der Strom niedriger bleibt.
Warum Fehler in der Praxis wichtig sind
Fehlerströme erzeugen intensive Hitze in der Kontaktzone. Bei 5000 Ampere oder mehr in einer Verteilertafel kann ein Lichtbogen 3000 Grad Celsius übersteigen und Kupfer schmelzen sowie nahegelegene Materialien verdampfen. Diese Hitze löst Schutzeinrichtungen aus: Sicherungen schmelzen, Schutzschalter fallen aus oder Relais schalten Schaltgeräte, um den fehlerhaften Bereich zu isolieren. Die Geschwindigkeit der Reaktion ist kritisch. Ein privater Fehler kann in Millisekunden behoben werden; ein industrieller muss in Mikrosekunden behoben werden, um Geräteschäden und Personenverletzungen zu vermeiden.
Die Erkennung basiert auf dem Erfassen plötzlicher Stromspitzen oder Asymmetrie in Dreiphasensystemen. Fehlerstromschutzschalter (RCD) erkennen Ableitungen bereits ab 30 Milliampere zur Erde. Differenzialrelais messen eingehenden gegen ausgehenden Strom; jedes Ungleichgewicht signalisiert einen Fehler. Ältere Systeme verwendeten Sicherungen, die für den maximal möglichen Fehlerstrom des Geräts bemessen waren, die sogenannte Fehlerleistung. Moderne Systeme nutzen Lichtbogenblitzanalyse, um die freigesetzte Energie bei einem Fehler zu bestimmen und so die Wahl der persönlichen Schutzausrüstung zu informieren.
Fehler entstehen aus mehreren Gründen: alternde Isolation, die reißt oder austrocknet; Wassereintritt an feuchten Stellen; physische Beschädigungen an Kabeln; Nagerschäden oder Korrosion an Klemmen. Vorbeugende Instandhaltung, richtige Kabelauswahl für die Umgebung und regelmäßige Infrarot-Thermografie können Probleme erkennen, bevor ein Fehler auftritt. Nach dem Beheben muss die Fehlerquelle gefunden und repariert werden, sonst tritt der Fehler erneut auf.