Alles über Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs)

In der Elektrotechnik gibt es Normen, um Menschen und Tiere vor Elektroschock zu schützen.

Dies wird durch eine Kombination aus Folgendem erreicht:

• Basisschutz als Vorkehrung gegen direktes Berühren aktiver Teile mittels Basisisolierung im fehlerfreien Zustand,
• Fehlerschutz bei indirektem Berühren berührbarer Teile, zum Beispiel dem metallischen Gehäuse eines elektrischen Geräts, das im Fehlerfall zu einem gefährlichen aktiven Teil werden kann.

Der Einsatz von Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen dient als zusätzlicher Schutz für verbesserten Schutz vor Elektroschock, verbesserten Fehlerschutz und verbesserten Brandschutz.

Ein RCD begrenzt nicht die Stromstärke des fließenden Fehlerstroms, sondern begrenzt dessen Dauer.

Zusatzschutz bezieht sich auf eine Maßnahme unter bestimmten Bedingungen. Dazu gehört die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD) mit ihrer Schutzwirkung im Falle eines gleichzeitigen Ausfalls von Basisschutz und Fehlerschutz. Das bedeutet, dass in der elektrischen Anlage oder dem elektrischen Gerät ein doppelter oder sogar mehrfacher Fehler auftritt. Der RCD verhindert keinen Elektroschock und reduziert nicht die Stärke des Fehlerstroms durch den menschlichen Körper. Abhängig von der Stärke muss jedoch die Dauer des Stromflusses durch den Körper so begrenzt werden, dass das Risiko von Kammerflimmern als unmittelbar lebensbedrohliche Herzrhythmusstörung auf ein Minimum reduziert wird. Der maximal zulässige Bemessungsfehlerstrom IΔn für den Personenschutz beträgt 30 mA. Der Einsatz des RCD als einziger Schutz gegen Elektroschock, d. h. ohne Basis- und Fehlerschutz, ist nicht zulässig.

Ein RCD mit einem Bemessungsfehlerstrom von höchstens 30 mA muss vorgesehen werden für:

• Steckdosen mit einem Bemessungsstrom von höchstens 32 A, die für die Benutzung durch Laien und für den allgemeinen Gebrauch bestimmt sind
• Endstromkreise für ortsveränderliche Betriebsmittel, die im Freien verwendet werden, mit einem Bemessungsstrom von höchstens 32 A
• Für Beleuchtungsstromkreise (nur in Wohngebäuden)

Ein RCD kann in folgenden Fällen Zusatzschutz bieten:

• Unsachgemäße Handhabung oder missbräuchliche Verwendung elektrischer Betriebsmittel
• Manipulation an elektrischen Anlagen, z. B. durch Kinder (Nagel in der Steckdose)
• Beschädigung der elektrischen Anlage durch äußere Einflüsse (z. B. Feuchtigkeit, unterbrochener Schutzleiter, beschädigte Isolierung)
• Stromfluss durch den Körper gegen Erde aufgrund der Nichtbeachtung der fünf Sicherheitsregeln durch Elektrofachkräfte
• Handhabung offener elektrischer Geräte zu Ausbildungszwecken
• Fehler in einer elektrischen Anlage oder einem elektrischen Gerät, die durch Laien oder unsachgemäße Arbeit durch Fachkräfte verursacht wurden.

Zum Fehlerschutz müssen Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) verwendet werden, wenn die Bedingung für das automatische Abschalten der Stromversorgung durch Überstrom-Schutzeinrichtungen im Falle eines Erdschlusses nicht erfüllt werden kann. Dies ist häufig der Fall, wenn aufgrund der Art der Erdung ein TT-System vorliegt. Aufgrund der fehlenden elektrischen Verbindung zwischen Anlagenerder und Betriebserder wird der Fehlerstrom hauptsächlich durch den Ausbreitungswiderstand des Anlagenerders RA begrenzt.

Für den Personenschutz gilt folgende Bedingung:

RA ≤ UT/IΔn mit

• RA als Ausbreitungswiderstand der Anlageerdung einschließlich des Schutzleiters
• UT als Berührungsspannung mit maximal 50 V AC ohne zeitliche Begrenzung
• IΔn als Bemessungsfehlerstrom des Fehlerstrom-Schutzschalters

Damit wäre ein maximaler Ausbreitungswiderstand möglich von:

RA = 50V/30 mA ≈ 1,67 kΩ

In folgenden Fällen dürfen RCDs mit einem Bemessungsfehlerstrom von mehr als 30 mA verwendet werden für:

• Verteilungsstromkreise
• Endstromkreise, sofern dies aus anderen Gründen als dem Schutz gegen Elektroschock erforderlich ist.

Unter der Bedingung des 4,6-fachen Bemessungsfehlerstroms wären je nach eingesetztem RCD folgende Ausbreitungswiderstände möglich:

Um elektrisch gezündete Brände zu verhindern, darf gemäß VdS-Vorschriften der Fehlerstrom zwischen Außenleiter und Schutzleiter bzw. Erde 420 mA nicht überschreiten. Hierfür können Fehlerstrom-Schutzschalter mit einem Bemessungsfehlerstrom von bis zu 300 mA eingesetzt werden. Abhängig vom Bemessungsfehlerstrom können an einer Fehlerstelle folgende Wärmeleistungen auftreten:

Diese Wärmeleistungen sind deutlich niedriger, als sie bei reinen Überstrom-Schutzeinrichtungen wären. Zusätzlich gibt es für den Brandschutz spezielle Brandschutzschalter, die ergänzend zum Fehlerstrom-Schutzschalter installiert werden müssen und Schutz vor Kabelbränden bieten, die bei Kabelbrüchen entstehen können.

Die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD) löst spätestens beim Erreichen des Bemessungsfehlerstroms aus und schaltet den betroffenen Stromkreis allpolig vom vorgelagerten Netz ab, einschließlich des Neutralleiters bei vierpoligen Schaltern. Die interne Prüfschaltung wird ebenfalls abgeschaltet, da ihr Strombegrenzungswiderstand nicht für den Dauerbetrieb ausgelegt ist (Fehlbedienung). Der Schutzleiter ist nicht Teil der Fehlerstrom-Schutzeinrichtung und wird nicht abgeschaltet.

Fehlerströme entstehen, wenn ein Teil des Stroms über einen unerwünschten Strompfad zur Stromquelle zurückfließt. Dieser Strompfad kann der Schutzleiter, das Gehäuse eines elektrischen Betriebsmittels, die Erde einschließlich aller metallischen Konstruktionen in elektrischem Kontakt mit der Erde sowie der Körper eines Menschen oder Tieres sein. Die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung bildet die arithmetische Summe aller Augenblickswerte der Ströme in den Außenleitern und dem Neutralleiter. In einer Anlage ohne Erdschluss ist die Summe immer null.

Die Summierung erfolgt durch einen Summenstromwandler. Je nach Polzahl werden zwei, drei oder vier Primärwicklungen durch ihn hindurchgeführt. Sie sind so konstruiert, dass sich ihre Induktionswirkungen im fehlerfreien Zustand gegenseitig aufheben. Im Transformatorkern wird kein magnetischer Fluss erzeugt und somit keine Spannung in der Sekundärwicklung induziert. Fließt ein Fehlerstrom über einen solchen unerwünschten Strompfad zur Stromquelle zurück, ist die Summe aller Ströme durch den Summenstromwandler nicht mehr null. Dies führt zu einem magnetischen Fluss im Transformatorkern, der eine Spannung in der Sekundärwicklung induziert. Der Sekundärstrom löst über den Haftmagneten den Schalter aus und schaltet den Stromkreis allpolig ab.

Der Summenstromwandler arbeitet wie ein Transformator und ist zudem frequenzabhängig. Daher kann er nur wechselnde Fehlerströme oder pulsierende Gleichfehlerströme erkennen. Bei glatten Gleichfehlerströmen erfolgt keine Übertragung und somit keine Induktion in der Sekundärwicklung – der Fehlerstrom wird nicht erkannt. Bei einer Mischform (glatter Gleichfehlerstrom überlagert mit Wechsel-Fehlerstrom) kann der Wechsel-Fehlerstrom nur abgeschwächt oder gar nicht übertragen werden, da der Eisenkern durch den glatten Gleichfehlerstrom teilweise oder vollständig gesättigt wird.

Allstromsensitive RCDs (z. B. Typ B) verfügen teilweise über einen zweiten Transformatorkern zur zusätzlichen Erkennung von glatten Gleichfehlerströmen, der mit einem Hall-Sensor zur direkten Magnetfelderkennung ausgestattet sein kann, und/oder über zusätzliche Elektronik, um Frequenzgänge und deren Stromabhängigkeiten besser zu erkennen (oder zu unterdrücken) und so verschiedene Typen für den entsprechenden Einsatzzweck anzubieten.

Komponenten eines zweipoligen Fehlerstrom-Schutzschalters:

1. Schaltmechanismus
2. Sekundärwicklung
3. Summenstromwandler-Ringkern
4. Prüftaste

Der Summenstromwandler enthält einen Ringkern, der aus kristallinem oder nanokristallinem weichmagnetischem Band gewickelt ist. Ferritkerne sind aufgrund ihrer geringen Permeabilität und Sättigungsinduktion nicht geeignet. Um die notwendige Kraft zur Auslösung des Fehlerstrom-Schutzschalters zu erreichen, sind Bandringkerne einer gewissen Größe und Masse erforderlich, die typischerweise etwa 40 g wiegen. Die Kerne werden oft mit einer Isolierung vergossen, wobei durch ein mögliches Schrumpfen der Harze keine Kraft auf die Kerne ausgeübt werden darf, da dies die magnetischen Eigenschaften verändern würde. Auch Kunststoffgehäuse, in die die Kerne lose eingelegt werden, sind gebräuchlich. Um den Kern sind zwei bis vier Arbeitsstromwicklungen aus dickem Kupferdraht sowie die Sekundärwicklung und eventuell eine Testwicklung, beide aus dünnem Draht, gewickelt.

Die Schaltklinke ist der Mechanismus, der die manuelle Betätigung (Hebel oder Drucktaste) und den Auslöser des Summenstromwandlers mit den Schaltkontakten verbindet. Innerhalb der Schaltklinke befindet sich die Auslösefeder, die beim Einschalten (manuell) vorgespannt wird und die notwendige Kraft und Geschwindigkeit für eine sichere Abschaltung sicherstellt. Zudem ist hier der Mechanismus für die Auslösung untergebracht. Die vorgespannte Schaltklinke kann mit minimaler Kraft ausgelöst werden und lässt sich von außen nicht blockieren.

Der Summenstromwandler wirkt auf die Schaltklinke, beispielsweise über einen Haftmagnet-Auslöser. Dieser ist mit der Sekundärwicklung des Summenstromwandlers verbunden. Ein Haftmagnet-Auslöser besteht aus einem Permanentmagneten, zwei Schenkeln mit magnetischem Nebenschluss, einem Anker aus weichmagnetischem Material und einer Erregerwicklung. Der magnetische Fluss des Permanentmagneten durchfließt beide Schenkel und den Anker. Dadurch wird der Anker gegen die Kraft der Feder, die in Richtung des Schaltklinken-Auslösers gerichtet ist, festgehalten. Fließt ein Strom durch die Erregerwicklung, wird ein zweiter magnetischer Fluss erzeugt. In der einen Halbwelle wird der Gesamtfluss verstärkt, in der anderen Halbwelle geschwächt, sodass die Feder den Anker von den Polflächen der beiden Schenkel wegzieht. Dies führt zur Auslösung der Schaltklinke und zur Abschaltung der betroffenen Stromkreise.

Die Schutzfunktion eines Fehlerstrom-Schutzschalters tritt in folgenden Fällen nicht ein:

• Eine Person berührt aktive Teile unterschiedlichen Potenzials. Dies sind zwei oder mehr Außenleiter mit unterschiedlicher Phasenlage oder ein Außenleiter und der Neutralleiter. Die Person befindet sich an einem elektrisch relativ gut gegen Erde isolierten Ort und hat keinen Kontakt zu geerdeten Objekten oder dem Schutzleiter.
• Wenn ein Transformator (wie ein Trenntransformator) den Stromkreis trennt und eine Person gleichzeitig beide Pole auf der Sekundärseite berührt.
• Im Falle eines Überstroms als Überlast oder Kurzschluss kann der Schutz nur durch automatisches Abschalten der Stromversorgung durch eine Überstrom-Schutzeinrichtung gewährleistet werden.
• Ein Leiterfehler wird nicht erkannt, da kein Fehlerstrom gegen Erde fließt.
• Je nach Art des Fehlerstroms besteht die Gefahr, dass ein Fehlerstrom-Schutzschalter nicht auslöst. Er besitzt nicht die Fähigkeit, alle Stromarten (insbesondere Gleichstrom) zu erkennen.
• Ein Fehlerstrom-Schutzschalter vom Typ B+ für erweiterten Brandschutz erkennt Fehlerströme mit Frequenzen bis zu 20 kHz nur gegen Erde. Zur Erkennung eines solchen Fehlerstroms zwischen zwei aktiven Leitern wäre ein zusätzlicher Brandschutzschalter erforderlich.

Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen werden basierend auf der Art der Fehlerströme, die sie erkennen können, in Typen eingeteilt. In aufsteigender Empfindlichkeit sind die Typen als Typ AC, Typ A, Typ F, Typ B und Typ B+ klassifiziert.

Hier ist die Einteilung der jeweiligen Typen:

1. Typ AC: Dieser Typ ist für die Erkennung rein sinusförmiger Wechsel-Fehlerströme ausgelegt, die plötzlich auftreten oder langsam ansteigen können. Er funktioniert ordnungsgemäß, solange ein glatter Gleichfehlerstrom 6 mA nicht überschreitet. (In Deutschland nicht mehr zulässig.)
2. Typ A: Zusätzlich zur Funktionalität des Typs AC erkennt dieser Typ auch pulsierende Gleichfehlerströme. Typ A ist der am häufigsten verwendete RCD-Typ für Standardanwendungen.
3. Typ F: Zusätzlich zur Funktionalität des Typs A kann dieser Typ ein Gemisch aus Fehlerströmen mit unterschiedlichen Frequenzen bis zu 1 kHz erkennen. Solche Fehlerströme können beispielsweise bei einphasigen elektrischen Geräten mit Frequenzumrichtern auftreten. Er funktioniert ordnungsgemäß, solange ein glatter Gleichfehlerstrom 10 mA nicht überschreitet.
4. Typ B: Zusätzlich zur Funktionalität des Typs F kann dieser Typ glatte Gleichfehlerströme erkennen. Er kann verschiedene Fehlerstromverläufe unabhängig von Phasenwinkel, Polarität und davon, ob sie plötzlich auftreten oder langsam ansteigen, erkennen. Typ B wird auch als allstromsensitiv bezeichnet.
5. Typ B+: Zusätzlich zur Funktionalität des Typs B kann dieser Typ sinusförmige Wechsel-Fehlerströme bis zu einer Frequenz von 20 kHz erkennen. Typ B+ wird primär für erweiterte Brandschutzmaßnahmen verwendet.

Diese Einteilung nach Fehlerstromform ermöglicht die Auswahl des geeigneten RCD-Typs für spezifische Anforderungen und Geräte in einer elektrischen Anlage. Es ist wichtig, die Vorschriften und Normen des jeweiligen Landes zu beachten, da die Zulässigkeit bestimmter Typen variieren kann.

Es gibt auch kombinierte RCDs mit Leitungsschutzschalter (LS) (z. B. 30 mA RCD und 13 A Leitungsschutzschalter), die als RCBO (umgangssprachlich als „FI/LS“ bezeichnet) bezeichnet werden. Ein RCBO mit einer Polzahl von 1P + N hat typischerweise die gleiche Baubreite (bzw. die gleiche Anzahl an Teilungseinheiten, Abkürzung TE) wie ein zweipoliger Leitungsschutzschalter oder ein zweipoliger RCD (zwei TE).

FI-Steckdosen (SRCD) (umgangssprachlich als „GFCI-Steckdosen“ bezeichnet) überwachen angeschlossene Verbraucher auf Erdschlussströme (zusätzliche Sicherheit). Sie werden dort eingesetzt, wo beispielsweise in Bestandinstallationen mit Bestandsschutz keine RCDs installiert sind, aber dennoch eine erhöhte Sicherheit gewünscht wird. Sie ersetzen keinen RCD nach DIN EN 61008-1 (VDE 0664-10), sofern ein solcher gefordert ist.

Befinden sich die einzelnen Einheiten eines RCD, wie die Differenzstrom-Erfassungsschaltung, die Auswertung des Differenzstroms und der Lastschalter, in räumlich getrennten Gehäusen, nennt man diese Einheit ein modulares Fehlerstrom-Schutzgerät (MRCD).

Der wichtigste Kennwert ist der Bemessungsfehlerstrom IΔn, bei dem ein Fehlerstrom-Schutzschalter spätestens auslösen muss. Werte für IΔn sind 10 mA, 30 mA, 100 mA, 300 mA, 500 mA und 1 A. In der Praxis erfolgt die Auslösung bei einem rein sinusförmigen Wechsel-Fehlerstrom typischerweise zwischen 0,6 · IΔn und 0,8 · IΔn.

Der Nichtauslösefehlerstrom IΔn0 entspricht 0,5 · IΔn bei einem rein sinusförmigen Wechsel-Fehlerstrom. Ein Fehlerstrom-Schutzschalter sollte unterhalb der Hälfte des Bemessungsfehlerstroms nicht auslösen.

Für verschiedene Fehlerstromverläufe sind folgende Auslösebereiche definiert:

• 0,5 · IΔn bis 1 · IΔn für rein sinusförmige Wechsel-Fehlerströme
• 0,35 · IΔn bis 1,4 · IΔn für pulsierende Gleichfehlerströme
• 0,25 · IΔn bis 1,4 · IΔn für halbwellengleichgerichtete Ströme mit einem Phasenanschnittwinkel von 90°
• 0,11 · IΔn bis 1,4 · IΔn für halbwellengleichgerichtete Ströme mit einem Phasenanschnittwinkel von 135°
• Bis 1,4 · IΔn für pulsierende Gleichströme, die mit einem glatten Gleichfehlerstrom von maximal 6 mA überlagert sind
• 0,5 · IΔn bis 1,4 · IΔn für mischfrequente Fehlerströme
• 0,5 · IΔn bis 2 · IΔn für glatte Gleichfehlerströme

Der Bemessungsstrom In ist ein vorgegebener Wert, den ein Fehlerstrom-Schutzschalter auf jedem Außenleiter dauerhaft führen kann. Vorzugswerte für In sind 10 A, 13 A, 16 A, 20 A, 25 A, 32 A, 40 A, 63 A, 80 A, 100 A und 125 A.

Gemäß DIN EN 61008-1 (VDE 0664-10):2013-08 (Herstellerangaben) gelten für Fehlerstrom-Schutzschalter ohne Zeitverzögerung als maximal zulässige Auslösezeiten 0,3 Sekunden bei einem Strom von IΔn, 0,15 Sekunden bei 2 · IΔn und 0,04 Sekunden bei 5 · IΔn. Damit ist das Auftreten von (tödlichem) Kammerflimmern sehr unwahrscheinlich, kann aber nicht gänzlich ausgeschlossen werden, unter anderem weil die physiologische Wirkung eines Stromimpulses davon abhängt, in welche Phase des Herzschlags er fällt.

Für selektive Fehlerstrom-Schutzschalter – also solche mit Zeitverzögerung – gelten als maximal zulässige Auslösezeiten 0,5 Sekunden bei einem Strom von IΔn, 0,2 Sekunden bei 2 · IΔn und 0,15 Sekunden bei 5 · IΔn.

Nichtauslösezeiten sind nur für selektive Fehlerstrom-Schutzschalter definiert. Die kürzesten Nichtauslösezeiten betragen 0,13 Sekunden bei einem Strom von IΔn, 0,06 Sekunden bei 2 · IΔn und 0,05 s bei 5 · IΔn.

Um Selektivität zu erreichen, können Fehlerstrom-Schutzschalter in Reihe geschaltet werden. In dieser Konfiguration sollte nur der Fehlerstrom-Schutzschalter ohne Zeitverzögerung auslösen, der unmittelbar dem fehlerhaften Stromkreis zugeordnet ist. Ein Fehlerstrom-Schutzschalter mit Zeitverzögerung wird als zusätzliche Schutzeinrichtung vorgeschaltet und ist mit einem S-Symbol für Selektivität gekennzeichnet. Selektivität ist erreicht, wenn:

• Die kürzeste Nichtauslösezeit des vorgeschalteten Fehlerstrom-Schutzschalters mit Zeitverzögerung größer ist als die höchste Auslösezeit des nachgeschalteten Fehlerstrom-Schutzschalters ohne Zeitverzögerung.
• Der Bemessungsfehlerstrom des vorgeschalteten Fehlerstrom-Schutzschalters mit Zeitverzögerung mindestens das Dreifache des Werts des nachgeschalteten Fehlerstrom-Schutzschalters ohne Zeitverzögerung beträgt (Gesamtselektivität).

Fehlerstrom-Schutzschalter mit Zeitverzögerung werden oft als selektive oder zeitverzögerte Fehlerstrom-Schutzschalter bezeichnet. Wie bei Überstrom-Schutzeinrichtungen ist das Ziel, durch Selektivität eine höhere Verfügbarkeit der elektrischen Anlage zu erreichen. Zusätzlich sind folgende Punkte zu beachten:

• Fehlerstrom-Schutzschalter mit Zeitverzögerung können nicht für zusätzliche Schutzmaßnahmen eingesetzt werden, da ihr Bemessungsfehlerstrom mindestens 100 mA beträgt. In diesem Fall liegt die Strom-Zeit-Kennlinie für die höchste Auslösezeit immer in einem Bereich, in dem ein erhöhtes Risiko für Kammerflimmern besteht.
• Der nachgeschaltete Fehlerstrom-Schutzschalter darf keine höhere Empfindlichkeit (Erkennung nach Fehlerstromform) im Vergleich zum vorgeschalteten Fehlerstrom-Schutzschalter haben. Zum Beispiel sollte kein Fehlerstrom-Schutzschalter vom Typ B hinter einem Fehlerstrom-Schutzschalter vom Typ A installiert werden.

Um Fehlauslösungen zu vermeiden, werden Fehlerstrom-Schutzschalter mit kurzer Zeitverzögerung eingesetzt. Ursachen für Fehlauslösungen können sein:

• Spannungsspitzen durch Schaltvorgänge und atmosphärische Einflüsse.
• Ausgleichsvorgänge nach dem Anschluss oder Lastwechsel kapazitiver oder induktiver Geräte.

Die maximal zulässigen Auslösezeiten sind gleich denen für Fehlerstrom-Schutzschalter ohne Zeitverzögerung. Hersteller verwenden eigene spezifische Kennzeichnungen, wie etwa:

• ABB kennzeichnet mit AP-R und verwendet den Begriff „kurzzeitverzögert“.
• Siemens verwendet ein K-Symbol und Begriffe wie „stoßstromfest“ oder „kurzzeitverzögert“.
• Doepke verwendet die Symbole G oder KV und den Begriff „kurzzeitverzögert“.

Der Einsatz von Fehlerstrom-Schutzschaltern mit Zeitverzögerung (Selektivität) ist auch dann möglich, wenn auf die zusätzliche Schutzmaßnahme verzichtet werden kann.

In deutschen Normen wurden früher folgende Begriffe verwendet:

• Fehlerstrom-Schutzschalter (FI) für netzspannungsunabhängige Geräte (ohne Hilfsenergiequelle),
• Differenzstrom-Schutzschalter (DI) für netzspannungsabhängige Geräte (mit Hilfsenergiequelle).

Im Handel finden sich zudem:

• Personenschutzgerät ist ein Marketingname und nicht technisch definiert.
• Personenschutzschalter ist eine Bezeichnung für Fehlerstrom-Schutzschalter in Zuleitungen und Verlängerungen sowie Zwischensteckern, ist aber sonst nicht genau definiert. Die BGI608 enthält Spezifikationen für solche ortsveränderlichen Schutzschalter bei Verwendung als Stromquelle für sogenannte kleine Baustellen.

Für mit Leitungsschutzschalter kombinierte Fehlerstrom-Schutzschalter wurden folgende Bezeichnungen verwendet:

• FI/LS-Schalter, wenn sie netzspannungsunabhängig waren,
• DI/LS-Schalter, wenn sie netzspannungsabhängig waren.

Die Unterscheidung zwischen netzspannungsunabhängigen und netzspannungsabhängigen Schutzeinrichtungen wird in englischsprachigen Normen nicht getroffen und findet auch in IEC- und EN-Normen keine Anwendung. In internationalen Gerätenormen werden folgende Bezeichnungen verwendet:

In den Installationsvorschriften für elektrische Anlagen werden Fehlerstrom-Schutzschalter einheitlich mit dem Oberbegriff RCD bezeichnet. Eine Differenzierung zwischen FI, DI oder Sonderbauformen wird in den Installationsvorschriften für elektrische Anlagen nicht mehr vorgenommen. Das Schutzziel ist hierbei ausschlaggebend. Dies muss je nach Einsatzort mit unterschiedlichen Bauformen realisiert werden.

Der Einsatz von Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen ist in vielen Ländern bei Neuinstallationen oder Änderungen im Wohn- und Industriebereich für zumindest Steckdosen (bis 20 A oder 32 A) zwingend vorgeschrieben (wie DIN VDE oder ÖVE), zusätzlich zu den installierten Überstrom-Schutzeinrichtungen. Eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung mit einer Auslösedifferenz von 300 mA wird von manchen Energieversorgungsunternehmen als Brandschutzmaßnahme für die gesamte elektrische Anlage gefordert, wenn die Hauseinspeisung nicht über Erdkabel, sondern über Freileitungen erfolgt.

In Europa sind, außer in Großbritannien, Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) vorgeschrieben, die nicht netzspannungsabhängig sind. Die zugrunde liegende Sicherheitsphilosophie hinterfragt die Zuverlässigkeit elektronischer Verstärkerschaltungen, die in den einfacheren und kleineren elektronischen Differenzstromschaltern (DI-Schalter) des englischsprachigen Raums zum Einsatz kommen.

In Deutschland sind Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) seit Mai 1984 für Räume mit Badewanne oder Dusche nach DIN VDE 0100-701 vorgeschrieben (einzige Ausnahme: fest angeschlossene Warmwasserbereiter).

Seit Juni 2007 müssen zudem alle Steckdosenstromkreise, die für die Benutzung durch Laien und für den allgemeinen Gebrauch bestimmt sind, in neuen Gebäuden mit einer Fehlerstrom-Schutzeinrichtung mit einem Bemessungsfehlerstrom von höchstens 30 mA ausgestattet werden. Dies gilt für Endstromkreise mit einem Bemessungsstrom bis 20 A in Innenräumen und bis 32 A im Außenbereich (DIN VDE 0100-410:2007-06, Abschnitt 411.3.3, Übergangsfrist bis Januar 2009).

Seit Oktober 2018 gelten diese Anforderungen auch in Innenräumen für Steckdosenstromkreise bis 32 A sowie für Beleuchtungsstromkreise in Wohngebäuden (DIN VDE 0100-410:2018-10, Abschnitt 411.3.3, Übergangsfrist bis Juli 2020).

Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen sind auch für Schwimmbäder, Außenbecken sowie Räume und Kabinen mit Saunaheizgeräten erforderlich. Der oft missverstandene Begriff „Feuchtraum“ bezieht sich nicht auf Badezimmer oder Toiletten in Wohnbereichen. Nach der Definition in DIN 68800 gilt ein Raum als Feuchtraum, wenn die Luftfeuchtigkeit über einen längeren Zeitraum über 70 % liegt. Küchen in Wohnungen sowie Badezimmerbereiche in Wohnungen und Hotels sind gemäß DIN VDE 0100-200:2008-06 Abschnitt NC.3.3 explizit als trockene Räume bezüglich der Installation eingestuft (da in diesen Räumen nur gelegentlich Feuchtigkeit auftritt).

Eine Pflicht zur Nachrüstung alter Anlagen besteht in Deutschland nicht. Das bedeutet, eine Anlage darf weiter betrieben und repariert werden, wenn sie zum Zeitpunkt ihrer Errichtung den geltenden Normen und Richtlinien entsprach und dies heute noch tut (Bestandsschutz).

Allerdings ist in Deutschland die Nachrüstung eines RCD unter folgenden Umständen unumgänglich:

• bei Nutzungsänderungen
• bei Erweiterungen der Nutzung, Baumaßnahmen oder Renovierungen, bei denen in die Substanz eingegriffen wird (nicht nur Instandsetzung/Restaurierung)
• wenn neue gesetzliche Regelungen in Kraft treten, die eine Nachrüstung fordern (TAB beachten)
• nach Ablauf von Übergangsfristen
• bei unmittelbaren Gefahren für Personen und Sachen

Auch in der Landwirtschaft müssen Fehlerstrom-Schutzschalter eingesetzt werden, insbesondere in der Tierhaltung. Die Absenkung der dauerhaft zulässigen Berührungsspannung auf 25 V AC-Spannung und 60 V DC-Spannung ist nach DIN VDE 0100-705:2007-10 entfallen.

Nach DIN VDE 0100-530:2018-06 müssen RCDs zum Zusatzschutz in AC-Systemen entsprechen:

• DIN EN 61008-1 (VDE 0664-10) und DIN EN 61008-2-1 (VDE 0664-11) für Fehlerstrom-Schutzschalter ohne eingebauten Überstromschutz (RCCBs); oder
• DIN EN 61009-1 (VDE 0664-20) und DIN EN 61009-2-1 (VDE 0664-21) für Fehlerstrom-Schutzschalter mit eingebautem Überstromschutz (RCBOs); oder
• DIN EN 62423 (VDE 0664-40) für Fehlerstrom-Schutzschalter mit und ohne eingebauten Überstromschutz (RCBOs und RCCBs).

Im Gegensatz dazu bieten PRCD und SRCD (nach DIN VDE 0662) keinen Zusatzschutz im Sinne der DIN VDE 0100-410, sondern dienen nur zur lokalen Erhöhung des Sicherheitsniveaus.

In Österreich ist eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung seit 1980 gesetzlich vorgeschrieben. Nach ÖVE E8001-1/A1:2013-11-01 sind für alle Stromkreise, die Steckdosen enthalten und deren Bemessungsstrom 20 A nicht übersteigt, Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen mit einem Bemessungsfehlerstrom von maximal 30 mA erforderlich.

Die Verwendung des Typs AC ist nicht generell verboten. In den meisten Fällen (Drohung von Sachschäden bei Stromausfall) muss ein Typ-G-Fehlerstrom-Schutzschalter verwendet werden, der kurzzeitverzögert und stoßstromfest ist. Eine Absicherung mit dem Bemessungsstrom des Fehlerstrom-Schutzschalters ist nur zulässig, wenn dies vom Hersteller explizit angegeben ist; andernfalls muss beispielsweise ein 40-A-Fehlerstrom-Schutzschalter mit maximal 25 A abgesichert werden. Aufgrund dieser Besonderheiten verkaufen mehrere Hersteller Österreich-spezifische (und deutlich teurere) Varianten ihrer Produkte, die beispielsweise als kurzzeitverzögert, Typ G, absicherbar oder sicherungsgeschützt bezeichnet werden.

Auf Baustellen ist für alle Steckdosenstromkreise mit einem Bemessungsstrom von bis zu 32 A und in landwirtschaftlichen und gartenbaulichen Betrieben (nicht in den angrenzenden Wohngebäuden), in Saunabereichen, in Schwimmbädern, in Freibadanlagen, bei Versuchsaufbauten in Unterrichtsräumen, in medizinisch genutzten Räumen, in Badezimmern, auf Campingplätzen, an Bootsanlegestellen sowie bei handgeführten Wandleuchten in Umkleideräumen unabhängig von deren Bemessungsstrom ein Zusatzschutz vorzusehen.

In der Schweiz waren bis 2009 gemäß Niederspannungs-Installationsnorm (NIN) 2005 4.7.2.3.1-8 für Badezimmer, Steckdosen im Freien, feuchte und nasse Räume, korrosive Umgebungen, explosionsgefährdete Atmosphären, Baustellen, Messegelände, Marktplätze und elektrische Versuchsanordnungen maximal 30 mA gefordert (alle Steckdosen ≤ 32 A).

Für Installationen in korrosiven Umgebungen, explosions- und brandgefährdeten Räumen sowie in landwirtschaftlichen Betrieben sind 300 mA für die gesamte Anlage gefordert, wobei alle Steckdosen in der Landwirtschaft mit 30-mA-Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen ausgestattet sind.

Ab dem 1. Januar 2010 trat die neue NIN 2010 in Kraft. Von nun an muss jede frei zugängliche Steckdose ≤ 32 A durch eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD) mit maximal 30 mA geschützt sein. Ausgenommen sind Steckdosen in IT-Systemen, bei denen die Betriebssicherheit wichtiger ist und der Raum nur von einem instruierten Personenkreis betreten werden kann.

Im Wohnungsbau wird generell Typ A für alle Anwendungen verwendet.

Für die Prüfung der zulässigen Abschaltzeit in der Installation gelten 0,4 s für Stromkreise ≤ 32 A. Die Prüfung mit dem halben und vollen Differenzstrom mit einer Auslösezeit von < 0,3 s ist eine reine Geräteprüfung und hat keine Bedeutung für den Sicherheitsnachweis elektrischer Installationen (SiNa).

Die aktuelle (18.) Ausgabe der IEE Electrical Wiring Regulations schreibt vor, dass alle Steckdosen in den meisten Installationen über einen RCD-Schutz verfügen müssen, wobei es Ausnahmen gibt. Nicht gepanzerte Kabel, die in Wänden verlegt sind, müssen ebenfalls RCD-geschützt sein (auch hier mit einigen spezifischen Ausnahmen). Die Bereitstellung von RCD-Schutz für Stromkreise in Badezimmern und Duschräumen reduziert die Anforderung an zusätzliche Potenzialausgleiche an diesen Orten. Es können zwei RCDs verwendet werden, um die Installation abzudecken, wobei Beleuchtungs- und Stromkreise im Ober- und Untergeschoss auf beide RCDs verteilt werden. Wenn ein RCD auslöst, bleibt die Stromversorgung für mindestens einen Beleuchtungs- und Stromkreis erhalten. Andere Vorkehrungen, wie die Verwendung von RCBOs, können eingesetzt werden, um die Vorschriften zu erfüllen. Die neuen Anforderungen an RCDs betreffen die meisten bestehenden Installationen nicht, es sei denn, sie werden neu verkabelt, die Verteilung wird geändert, ein neuer Stromkreis installiert oder Änderungen wie zusätzliche Steckdosen oder neue Kabel in Wänden vorgenommen.

RCDs, die für den Schutz vor Elektroschock verwendet werden, müssen vom Typ mit „sofortiger“ Auslösung (nicht zeitverzögert) sein und müssen eine Fehlerstrom-Empfindlichkeit von nicht mehr als 30 mA aufweisen.

Wenn eine fehlerhafte Auslösung ein größeres Problem verursachen würde als das Risiko des elektrischen Unfalls, den der RCD verhindern soll (Beispiele könnten eine Versorgung für einen kritischen Fabrikprozess oder lebenserhaltende Geräte sein), können RCDs weggelassen werden, vorausgesetzt, die betroffenen Stromkreise sind klar gekennzeichnet und das Risikoverhältnis wurde abgewogen; dies kann die Bereitstellung alternativer Sicherheitsmaßnahmen beinhalten.

Die vorherige Ausgabe der Vorschriften erforderte den Einsatz von RCDs für Steckdosen, die wahrscheinlich für Außenanlagen verwendet werden. Die normale Praxis in Wohninstallationen bestand darin, einen einzelnen RCD zu verwenden, um alle Stromkreise abzudecken, die einen RCD-Schutz erforderten (typischerweise Steckdosen und Duschen), aber einige Stromkreise (typischerweise Beleuchtung) nicht RCD-geschützt zu lassen. Dies sollte einen potenziell gefährlichen Verlust der Beleuchtung verhindern, falls der RCD auslöst. Schutzmaßnahmen für andere Stromkreise variierten. Um diese Anordnung zu implementieren, war es üblich, eine Verbrauchereinheit zu installieren, die einen RCD in einer sogenannten Split-Load-Konfiguration enthält, bei der eine Gruppe von Leitungsschutzschaltern direkt vom Hauptschalter (oder einem zeitverzögerten RCD im Falle einer TT-Erdung) gespeist wird und eine zweite Gruppe von Stromkreisen über den RCD gespeist wird. Diese Anordnung hatte die bekannten Probleme, dass kumulative Erdableitströme aus dem Normalbetrieb vieler Geräte eine fehlerhafte Auslösung des RCD verursachen könnten und dass ein Auslösen des RCD die Stromversorgung von allen geschützten Stromkreisen unterbrechen würde.

In Nordamerika sind GFCIs (Ground Fault Circuit Interrupters) für Steckdosen in Bereichen mit einfachem Erdungsweg, wie Nassbereichen und Räumen mit unbedeckten Betonböden, erforderlich, um vor Elektroschock zu schützen.

Sowohl in Kanada als auch in den USA können ältere zweiadrige, nicht geerdete NEMA-1-Anschlüsse durch NEMA-5-Anschlüsse ersetzt werden, die durch einen GFCI (integriert in den Anschluss oder mit dem entsprechenden Leitungsschutzschalter) geschützt sind, anstatt den gesamten Stromkreis mit einem Schutzleiter neu zu verkabeln. GFCI-Anschlüsse haben rechteckige Fronten und akzeptieren Decora-Abdeckungen und können mit normalen Steckdosen oder Schaltern in einer Mehrfachdose mit Standard-Abdeckungen gemischt werden. In solchen Fällen müssen die Anschlüsse mit „no equipment ground“ (keine Schutzerdung) und „GFCI protected“ (GFCI-geschützt) gekennzeichnet sein.

Der US National Electrical Code schreibt seit den 1960er Jahren vor, dass Geräte an bestimmten Orten durch GFCIs geschützt sein müssen. GFCIs sind üblicherweise als integraler Bestandteil eines Anschlusses oder als Leitungsschutzschalter im Verteilergehäuse erhältlich. Aufeinanderfolgende Ausgaben des Codes haben die Bereiche, in denen GFCIs erforderlich sind, ausgeweitet, darunter Baustellen (1974), Badezimmer und Außenbereiche (1975), Garagen (1978), Bereiche in der Nähe von Whirlpools oder Spas (1981), Hotelbadezimmer (1984), Küchenarbeitsplatten-Anschlüsse (1987), Kriechkeller und unfertige Keller (1990), in der Nähe von Nassbars (1993), in der Nähe von Waschbecken (2005) und in Waschräumen (2014).

GFCIs, die für den Schutz vor Elektroschock zugelassen sind, lösen bei 5 mA innerhalb von 25 ms aus, während ein Equipment Protective Device (EPD) bis zu 30 mA Strom zum Schutz von Geräten anstelle des Personenschutzes auslösen darf. Der American Boat and Yacht Council erfordert sowohl GFCIs für Anschlüsse als auch Equipment Leakage Circuit Interrupters (ELCI) für das gesamte Boot, wobei ELCIs bei 30 mA nach bis zu 100 ms auslösen, um Schutz zu bieten und gleichzeitig lästige Auslösungen zu minimieren. Hochstrom-RCDs mit Auslöseströmen von bis zu 500 mA werden manchmal in Umgebungen (wie Rechenzentren) eingesetzt, in denen ein niedrigerer Schwellenwert ein unannehmbares Risiko für versehentliche Auslösungen bergen würde, und dienen dort dem Geräte- und Brandschutz anstelle des Schutzes gegen die Risiken durch Elektroschock.

Gemäß Verordnung 36 der Electricity Regulations 1990

1. Für öffentliche Unterhaltungsstätten muss der Schutz gegen Erdableitströme durch eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung mit einer Empfindlichkeit von maximal 10 mA gewährleistet sein.
2. Für Orte, an denen der Boden wahrscheinlich nass ist oder an denen die Wand oder das Gehäuse einen niedrigen elektrischen Widerstand aufweist, muss der Schutz gegen Erdableitströme durch eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung mit einer Empfindlichkeit von maximal 10 mA gewährleistet sein.
3. Für eine Installation, bei der handgeführte Geräte, Apparate oder Betriebsmittel wahrscheinlich verwendet werden, muss der Schutz gegen Erdableitströme durch eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung mit einer Empfindlichkeit von maximal 30 mA gewährleistet sein.
4. Für andere Installationen als die in (1), (2) und (3) genannten muss der Schutz gegen Erdableitströme durch eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung mit einer Empfindlichkeit von maximal 100 mA gewährleistet sein.

Fehlerstrom-Schutzschalter (RCCBs) können in allen AC-Systemen (TN-, TT- und IT-Systemen) eingesetzt werden. In TN-Systemen werden sie vorrangig als Zusatzschutz verwendet, da der Fehlerschutz bereits durch Überstrom-Schutzeinrichtungen gewährleistet ist. In TT-Systemen bieten RCCBs oft den Fehlerschutz, da das Auslösen von Überstrom-Schutzeinrichtungen nicht garantiert ist. In IT-Systemen sollte ihr Einsatz die Ausnahme sein. Für jedes elektrische Gerät ist ein separater RCCB erforderlich.

Im Neubau spricht nichts dagegen, die gesamte Stromversorgung abzusichern. In einem Unterverteiler für Wohnungen sollten mindestens zwei RCCBs installiert werden, um sicherzustellen, dass nicht bei einem Fehler die gesamte Anlage abgeschaltet wird. Dies kann jedoch umständlich sein, daher empfiehlt es sich, die geschützten Stromkreise mittels RCCBs zu begrenzen. Die Auswahl sollte zudem Ableitströme elektronischer Lasten (z. B. elektronische Vorschaltgeräte) oder deren mögliche Fehlerstromart (z. B. eingebauter Frequenzumrichter in einer Waschmaschine) berücksichtigen.

RCCBs können auch durch externe Ereignisse ausgelöst werden, etwa durch Spannungsspitzen infolge von Blitzeinschlägen in Freileitungen. Dies kann oft zu unangenehmen Nebeneffekten führen, etwa dass Heiz- oder Kühlsysteme abgeschaltet werden, obwohl kein Fehler in der Anlage vorliegt. Aus diesem Grund wurden Schutzschalter entwickelt, die die Spannung kurz nach einer Auslösung automatisch zwei- bis dreimal wieder zuschalten. Nur wenn der Fehler weiterhin besteht, bleiben sie dauerhaft abgeschaltet. Diese Modelle sind besonders nützlich für ferngesteuerte Anlagen, bei denen kein Personal vor Ort ist, um den Schutzschalter wieder einzuschalten.

Der Fehlerstrom-Schutzschalter wurde 1903 von Schuckert unter dem Namen „Summenstromschaltung“ zur Erkennung von Erdschlüssen patentiert (DRP-Nr. 160.069). Kuhlmann beschrieb bei der AEG ein Verfahren zur Messung von Erdschlussströmen im Berliner Netz. Die Technik, auf der auch heutige Fehlerstrom-Schutzschalter basieren, wurde von Nicholsen (1908, US-Pat-Nr. 959.787) weiterentwickelt.

Anfang der 1950er Jahre wurde nach zahlreichen Vorschlägen und technischen Untersuchungen zur prinzipiellen Anwendbarkeit der Schaltung als Schutzvorrichtung erstmals ein ausgereifter Fehlerstrom-Schutzschalter für den breiten Einsatz bei Stromkunden vorgestellt. 1951 wurde von der Schutzapparate-Gesellschaft & Co. mbH. KG, Schalksmühle/Westf. (Schupa), ein Fehlerstrom-Schutzschalter mit dem Handelsnamen „Spinnennetz“ entwickelt, der in zwei-, drei- und vierpoliger Ausführung für einen Bemessungsstrom von 25 A und Spannungen bis 380 V mit einem Auslösefehlerstrom von 0,3 A konzipiert war. Eine niedrigere Auslöseschwelle wurde diskutiert, aber als wirtschaftlich nicht machbar verworfen. Die damals zulässigen Ableitströme für Heizgeräte hätten bei einer niedrigeren Auslöseschwelle zu häufigen Fehlauslösungen geführt.

1957 entwickelte Gottfried Biegelmeier bei Felten & Guilleaume in Österreich einen Fehlerstrom-Schutzschalter. In Österreich wurden diese 1980 in Privathaushalten gesetzlich vorgeschrieben, wobei der Auslösestrom schrittweise von ursprünglich 100 mA auf 70, 65 und 30 mA gesenkt wurde. Seit Anfang 1985 gilt dies mit der Einführung der Vorschrift SEV 1000-1.1985 auch in der Schweiz.