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| {{Menü_Schutz_gegen_elektrischen_Schlag}} | | {{Menü_Schutz_gegen_elektrischen_Schlag}} |
| == Schutz gegen thermische Auswirkungen (in Folge elektrisch verursachter Fehler) ==
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| Die European Fire Academy (http://www.europeanfireacademy.com/) schätzt, dass unter die 2.500.000 jährlich in Europa auftretenden Brände (Brandgesamtanzahl) mehr als 4.000 Todes- und 100.000 Verletzungsfälle zu rechnen sind. | | Die European Fire Academy (http://www.europeanfireacademy.com/) schätzt, dass unter die 2.500.000 jährlich in Europa auftretenden Brände (Brandgesamtanzahl) mehr als 4.000 Todes- und 100.000 Verletzungsfälle zu rechnen sind. |
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| Je nach Land, Untersuchungsmethoden und Nachweismitteln sind Brände auf Grund elektrischer Fehler wie folgt zu unterteilen (in Prozent): | | Je nach Land, Untersuchungsmethoden und Nachweismitteln sind Brände auf Grund elektrischer Fehler wie folgt zu unterteilen (in Prozent): |
| * 13 % in den Vereinigten Staaten (www.nfpa.org); | | * 13 % in den Vereinigten Staaten (https://nfpa.org); |
| * 25 % in Frankreich (www.developpement-durable.gouv.fr); | | * 25 % in Frankreich (https://developpement-durable.gouv.fr); |
| * 34 % in Deutschland(www.ifs-kiel.de/); | | * 34 % in Deutschland(https://ifs-kiel.de/); |
| * 40 % in Norwegen (www.sintef.no). | | * 40 % in Norwegen (https://sintef.no). |
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| == Ursachen von Bränden auf Grund elektrischer Fehler ==
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| Brände auf Grund elektrischer Fehler werden durch Überlasten, Kurzschlüsse und Erdschlussströme, aber auch durch elektrische Lichtbögen in Kabeln und Anschlüssen verursacht.
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| Bei einer Beschädigung des Kabels oder einer unsachgemäßen elektrischen Verbindung sind zwei Arten von Fehlern anzutreffen, die ein Feuer aufgrund eines entstehenden Lichtbogens auslösen können:
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| {{Gallery|F78|Strom des Fehlerlichtbogens (I<sub>FLB</sub>) für Parallele und Serielle Fehlerlichtbögen||
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| |DB422949a_DE.jpg|a|Serieller Fehlerlichtbogen
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| |DB422949b_DE.jpg|b|Paralleler Fehlerlichtbogen}}
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| === Serieller Fehlerlichtbogen ===
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| (siehe {{FigRef|F78a + F79}})
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| An einem beschädigten Leiter oder einer unsachgemäßen elektrischen Verbindung entsteht eine örtlich begrenzte Erhitzung, wodurch die Isoliermaterialien im Bereich des Leiters karbonisieren.
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| An einer karbonisierten Leitung oder Verbindung kann ein erhöhter Strom fließen.
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| An den karbonisierten Stellen kommt es durch den Stromfluss zu sporadisch auftretenden Fehlerlichtbögen. Sobald die Karbonisierung weiter voranschreitet, kann es zu einem stabilen Fehlerlichtbogen kommen und brennbare Materialien in der näheren Umgebung können sich entzünden.
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| {{FigImage|PB116752|jpg|F79|Beispiel eines karbonisierten Anschlusses}}
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| === Paralleler Fehlerlichtbogen ===
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| (siehe {{FigRef|F78b + F80}})
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| Bei einer Beschädigung der Isolierung zwischen zwei spannungsführenden Leitern kann zwischen den beiden Leitern ein erhöhter Strom fließen, der jedoch zu schwach ist, um von einem Leitungsschutzschalter als Kurzschluss erfasst zu werden (siehe {{FigRef|F81}}),und der zudem von Fehlerstromschutzeinrichtungen nicht erkannt werden kann, da der Strom nicht zum Erdpotential fließt .
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| Diese Kriechströme optimieren beim Durchfluss durch die Isolation ihren Weg, indem sie Lichtbögen erzeugen, die die Isolierung allmählich karbonisieren.
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| Die so karbonisierte Isolierung verstärkt dann den Kriechstrom zwischen den beiden Leitern. Somit entsteht eine neue Kettenreaktion, welche die Höhe des Lichtbogenstroms
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| und und die Karbonisierung so lange verstärkt, bis der Lichtbogen eine Flamme an der karbonisierten Stelle verursacht.
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| {{FigImage|PB116753|jpg|F80|Darstellung eines parallelen Fehlerlichtbogens}}
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| In beiden genannten Fehlern wird durch den Fehlerlichtbogen die karbonisierte Stelle entzündet. Durch das Erkennen dieser Fehlerlichtbögen mittels einer Fehlerlichtbogen-
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| Schutzeinrichtung (AFDD) kann ein größerer Schaden verhindert werden, indem diese den betroffenen Stromkreis abschaltet.
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| === Auslösekennlinie Leitungsschutzschalter ===
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| (siehe {{FigRef|F81}})
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| {{FigImage|DB422950_DE|jpg|F81|Auslösekennlinie}}
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| Diese gefährlichen elektrischen Fehlerlichtbögen werden weder von Fehlerstromschutzeinrichtungen noch von Leitungsschutzschaltern oder Sicherungen erkannt.
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| === Fehlerursachen ===
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| Diese Art von Fehlern können in folgenden Situationen entstehen (siehe {{FigRef|F82}}):
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| {{Gallery|F82|Situationen, die das Brandrisiko erhöhen||
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| |DB422266a.svg||Beschädigung durch äußere Einwirkungen (Druckstellen durch Möbel, Einklemmen im Türrahmen, ...)
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| |DB422266b.svg||Unsachgemäße Handhabung von Anschlusskabeln und Steckern
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| |DB422266c.svg||Beschädigte Kabel an Verbindungsstellen
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| |DB422266d.svg||Versehentliche Beschädigung eines Kabels
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| |DB422266e.svg||Nicht formschlüssige Kontaktstellen
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| |DB422266f.svg||Falscher Biege-Radius und Alterung der Isolierung
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| |DB422266g.svg||Lose Anschlussklemmen oder Verbindungsstellen
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| |DB422266h.svg||Beschädigung des Kabels durch Umwelteinflüsse (UV-Strahlung), Feuchtigkeit, Nagetiere.}}
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| == Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtungen > Brandschutzschalter (AFDD) ==
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| Mit Hilfe der Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtung iARC (siehe {{FigRef|F83}}) können gefährliche Fehlerlichtbögen erkannt und der betroffene Stromkreis abgeschaltet werden. Der iARC hat nur die Funktion des AFDD und nicht eines integrierten Leitungsschutzschalter.
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| Wenn diese Kombination gefordert ist, dann kann man den iDPN N Arc einbauen der gleichzeitig als Kurzschluss- und Überlastschutz funktioniert + AFDD.
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| {{FigImage|PB116754|jpg|F83|Beispiel einer Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtung (AFDD) }}
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| Solche Schutzgeräte wurden seit den frühen 2000ern erfolgreich in den Vereinigten Staaten entwickelt und ihr Einbau durch den National Electric Code gefordert.
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| Seit 2013 sind in der internationalen Norm IEC 62606 Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtungen (Arc Fault Detection Devices, AFDD) festgelegt, die das Auftreten von
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| gefährlichen elektrischen Lichtbögen erkennen und den nachfolgenden Stromkreis unterbrechen, um das Entstehen einer Flamme zu verhindern.
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| Eine Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtung überwacht in Echtzeit eine Anzahl verschiedener elektrischer Parameter des von ihm geschützten Stromkreises, um Messwerte zu erhalten, die kennzeichnend für das Vorliegen von gefährlichen elektrischen Fehlerlichtbögen sind.
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| Beispielsweise ist eine Verzerrung des Stromsignals (sinusförmig) zum Zeitpunkt des Nulldurchgangs kennzeichnend, eine Abflachung der Amplituden-Höhe und eine Veränderung der Flankenbildung. (siehe {{FigRef|F84}}).
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| {{FigImage|DB422951_DE|jpg|F84|Typische Schwingungsform vor und während eines Fehlerlichtbogens}}
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| {{tb-start|id=TAB1170|num=F85|title=Testbogenstrom und maximale Unterbrechungszeit|cols=3}}
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| {| class="wikitable"
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| |-
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| ! colspan="2" |Fehlerlichtbogen Type
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| !Testbogenstrom (RMS Werte)
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| !Maximale Unterbrechungszeit
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| |-
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| | rowspan="6" |'''Serieller'''
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| | rowspan="6" |Grenzwerte für die Unterbrechungszeit für <BR>Un = 230 V AFDDs
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| |2,5A
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| |1s
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| |-
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| |5A
| |
| |0,5s
| |
| |-
| |
| |10A
| |
| |0,25s
| |
| |-
| |
| |16A
| |
| |0,15s
| |
| |-
| |
| |32A
| |
| |0,12s
| |
| |-
| |
| |63A
| |
| |0,12s
| |
| |-
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| | rowspan="6" |'''Paralleler'''
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| | rowspan="6" |Höchstzahl der erlaubte Halbzyklen innerhalb von 0,5 s für Un 230 V und Un = 120 V
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| |75A
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| |120ms
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| |-
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| |100A
| |
| |100ms
| |
| |-
| |
| |150A
| |
| |80ms
| |
| |-
| |
| |200A
| |
| |80ms
| |
| |-
| |
| |300A
| |
| |80ms
| |
| |-
| |
| |500A
| |
| |80ms
| |
| |}
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| == Einsatz von Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtungen (AFDDs)==
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| Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtungen (Arc Fault Detection Devices, AFDD) dienen dazu, das durch das Vorliegen von lichtbogenerzeugten Strömen verursachte Brandrisiko in den Endstromkreisen in der Installation einzuschränken.
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| Der Einsatz von Fehlerlichtbogen Schutzeinrichtungen AFDDs wird in der neuen IEC 60364-4-42 empfohlen, in einigen Ländern wie z.B. Deutschland wird in der harmonisierten DIN VDE 0100-420 2016-02, der Einsatz von AFDDs in eiphasigen Stromkreisen verschiedener Bereiche sogar gefordert.
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| === Bereiche, in denen der Einsatz von (AFDDs) national gefordert ist ===
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| * Schlaf- oder Aufenthaltsräume von Heimen oder Tageseinrichtungen für Kinder, behinderte oder alte Menschen (z.B. Kindertagesstätten, Seniorenheime, etc.)
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| * Schlaf- oder Aufenthaltsräume von barrierefreien Wohnungen nach DIN 18040-2.
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| * Räume oder Orte mit besonderem Brandrisiko - Feuergefährlichen Betriebsstätten (Absatz 422.3){{fn|1}} Feuergefahren, die sich durch Herstellung, Bearbeitung oder Lagerung von brennbaren Material einschl. vorhandensein von Staub ergeben. (z.B. Scheunen, Werkstätten zur Holzbearbeitung, Papierfabriken, etc)
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| * Räume und Orte mit brennbaren Baustoffen (Absatz 422.4){{fn|1}} Diese Anforderung gelten für Gebäude welche hauptsächlich aus brennbaren Baustoffen hergestellt sind, (z.B. Holzhäuser, etc.)
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| * Räume und Orte mit Gefährdungen für unersetzbare Güter (Absatz 422.6){{fn|1}} (z.B. Nationaldenkmäler, Museen und andere öffentliche Gebäude. Gebäude wie Bahnhöfe, Flughäfen und auch Laboratorien, Rechenzentren, etc.
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| Die Einstufung der oben genannten Bereiche liegt in der Verantwortung des Bauherren / Eigentümers der elektrischen Anlage ggf. unter Hinzuziehung einer nach Baurecht geeigneten Person, die für Ihre Aufgabe über die erforderliche Sachkunde und Erfahrung verfügt.
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| Die Einstufung ist im Rahmen der Planung und Errichtung schriftlich zu fixieren.
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| === Bereiche, in denen der Einsatz von (AFDDs) generell empfohlen wird ===
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| ''"Die VDE 0100-420, 2016-02 empfiehlt den Einsatz von AFDDs in folgenden Bereichen:''<br>
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| ''– Räume mit Schlafgegebenheiten: (z.B. Schlafzimmer, Kinderzimmer, etc.)''<br>
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| ''– Endstromkreise an deren Steckdosen Verbrauchsgeräte mit hohem Verbrauch angeschlossen sind. ( z.B. Waschmaschinen, Trockner, Geschirrspüler, etc.)''<br>
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| ''– Räume oder Orte mit Feuer verbreitenden Strukturen. Gebäude, bei denen die Form und Ausdehnung die Ausbreitung von Feuer erleichtert. (z.B. Kamineffekt bei Hochhäusern oder anlagentechnische Einrichtungen, z.B. Zwangsbelüftung, etc.)''
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| ''In Wechselstromkreisen <= 16A erfüllt der Gebrauch von Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtungen (AFDD) nach IEC 62606 die oben aufgeführten Anforderungen und Empfehlungen"''
| | {{FigImage|IFS_Statistik_Elektrische Brände a)|jpg|F76|Statistik des IFS-Kiel zu Brandursachen (Quelle: IFS-Schadendatenbank, 2019)}} |
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| === Hinweise zu Prüf- und Wartungsarbeiten bei dem Einsatz von AFDDs. ===
| | {{FigImage|IFS_Statistik_Elektrische Brände b)|jpg|F77|Zahlen des IFS-Kiel zu elektrisch gezündeten Brände (Quelle: IFS-Schadendatenbank, 2019)}} |
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| '''Gibt es Messgeräte mit denen man einen AFDD regelmäßig prüfen kann?'''
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| :Nein, aktuell gibt es keine Messgeräte die einen AFDD auf seine Funktion hin testen können. Die einzige Möglichkeit, wie der AFDD getestet werden kann, ist mittels Testtaste an dem Gerät selber.
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| '''Wird es einen Gruppen-AFDD geben, so in der Art eines Gruppen RCD?'''
| | Elektrische Brände in Niederspannungsanlagen können verursacht werden durch |
| : Nein, den wird es so nie geben, weil hier die physikalischen und messtechnichen Grenzen erreicht werden. Es könnte ansonsten zu häufigen Fehlauslösungen kommen. | | * Überströme (Überlastungen und Kurzschlüsse): siehe Kapitel [[Schutz von Stromkreisen]] |
| | * Erdschlüsse: siehe [[Schutz vor Brand durch Erdschluss]], |
| | * Lichtbögen in Kabeln und Verbindungen: siehe [[Schutz gegen Störlichtbögen in Kabeln und Verbindungen (AFDD)]]. |
| | * oder Überspannungen (Blitzschlag ... ) siehe Kapitel [[Schutz bei Überspannungen und Stoßüberspannungen]], |
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| ''' Was muss man bei einer Isolationsmessung beachten? ''' | | '''Hinweis:''' Lichtbögen in Baugruppen werden im Kapitel [[Verteilsysteme in NS-Verteilnetzen]] beschrieben. |
| :Es müssen alle Zu und Abgangsleitungen vom AFDD getrennt werden, bevor eine Isolationsprüfung durchgeführt wird.
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| ''' Gibt es eine Wartungs- und Prüfempfehlung bzw. Vorgabe, vergleichbar mit dem RCD (FI-Schalter)?'''
| | {{Section-TOC}} |
| :Nach heutigem Stand gibt es keine Vorgaben aus Normen und Vorschriften, zu einer solchen Wartungs- und Prüfempfehlung
| |
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| {{footnotes}} | | {{Related-guides-intro}} |
| <references>
| | {{RelatedGuide |
| {{fn-detail|1|für die drei gekenzeichneten Absätze gilt eine zusätzliche DKE Verlautbarung vom 24.01.2017.}} | | |image=Electrical_Fire_Prevention_Guide_210x280.jpg |
| </references>
| | |title=Electrical Fire Prevention |
| | |text='''Wissen Sie, wie Sie das Brandrisiko in Geschäftsgebäuden minimieren können?'''<br> |
| | Dieser Leitfaden befasst sich mit der Brandgefahr, die von elektrischen Strömen ausgeht, die unter den Schwellenwert für den Überstromschutz fallen. Er bezieht sich auf die neuesten Lösungen zur Minderung solcher Gefahren in neuen und bestehenden Installationen in gewerblichen Gebäuden. |
| | |btn-text=Whitepaper herunterladen (.pdf) |
| | |link=https://go.schneider-electric.com/WW_201907_Electrical-Fire-Prevention-Guide-Content_EA-LP-EN.html?source=Content&sDetail=Electrical-Fire-Prevention-Guide_WW |
| | }} |
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| [[en:Arc Fault Detection Devices (AFDD)]] | | [[en:Protection against electrical fire risks]] |
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