Schutzleiter an der Lampe anschließen: warum Metallleuchten den PE brauchen

Über einer Werkbank hängt eine Metallleuchte. Wer sie montiert hat, hat Außenleiter und Neutralleiter angeklemmt, eingeschaltet, gesehen, dass die Lampe brennt, und Feierabend gemacht. Der Schalter funktioniert, nichts löst aus. Fertig?

Noch nicht. Dass die Lampe brennt, beweist nur, dass L und N bei ihr ankommen. Es sagt nichts darüber, was an dem Tag passiert, an dem eine Ader in der Leuchte an einer Blechkante durchscheuert oder sich eine Klemme löst und das Metallgehäuse berührt. Ob dieser Tag mit einem ausgelösten LS-Schalter endet oder mit einem Stromschlag, hängt an einer grün-gelben Ader: dem Schutzleiter PE.

Dieser Artikel erklärt, warum eine Metallleuchte den Schutzleiter braucht, was er im Fehlerfall tut, wie er angeschlossen und geprüft wird, und was zu tun ist, wenn in der Deckendose kein Schutzleiter ankommt. Er ist keine Anleitung zum Arbeiten an der eigenen Installation: Arbeiten an der festen Elektroinstallation gehören in die Hände einer Elektrofachkraft. Wer den Fehler ohne jedes Risiko sehen will: Die kostenlose Übung Eine Metallleuchte erden setzt ihn im Browser an eine Leuchte und lässt dich ihn beheben.

Schutzklasse I oder II: erst aufs Typenschild schauen

Jede Leuchte ist nach einer Schutzklasse gebaut, und die Schutzklasse sagt, ob der Schutzleiter nötig ist.

• Schutzklasse I: Der Schutz beruht auf zwei Dingen zusammen: der Basisisolierung der aktiven Teile und dem mit dem Schutzleiter verbundenen Metallgehäuse. Versagt die Isolierung, macht der PE den Fehler ungefährlich. Eine Leuchte der Schutzklasse I hat eine Schutzleiterklemme mit dem Erdungszeichen (ein senkrechter Strich über drei waagerechten, der kürzeste unten), oft direkt ans Blech geschraubt. Die meisten Metallleuchten sind Schutzklasse I.
• Schutzklasse II: schutzisoliert, mit doppelter oder verstärkter Isolierung, sodass kein einzelner Fehler ein berührbares Teil unter Spannung setzen kann. Erkennbar am Quadrat im Quadrat. Solche Leuchten haben keine PE-Klemme und brauchen keine.
• Schutzklasse III (Raute mit römischer III) arbeitet mit Schutzkleinspannung und braucht ebenfalls keinen PE.

Die Frage lautet also nicht „Metall oder Kunststoff“, sondern „ist an der Anschlussklemme ein Erdungszeichen“. Wenn ja, muss der PE angeschlossen werden.

Was bei einem Körperschluss ohne Schutzleiter passiert

Die Leuchte ist angeschlossen wie oben: Außenleiter über den Schalter zur Lampe, Neutralleiter zurück, PE-Klemme leer. Jetzt berührt der Außenleiter innen das Metallgehäuse.

Die Lampe brennt weiter. Der LS-Schalter löst nicht aus, denn es fließt kein zusätzlicher Strom: Der Außenleiter berührt ein Stück Metall, das nirgendwohin führt. Das Gehäuse liegt jetzt auf voller Außenleiterspannung, 230 V, und nichts verrät, dass etwas nicht stimmt.

Zum Strom wird der Fehler erst, wenn jemand die Leuchte anfasst, während er auf dem Estrich steht, sich an die Werkbank lehnt oder eine Alu-Leiter hält. Dann ist sein Körper der Weg zur Erde. Schon einige zehn Milliampere durch den Körper reichen für Muskelverkrampfung, und auf dem Weg Hand–Brust droht Herzkammerflimmern; auf feuchtem Boden kann es mehr sein. Ein B16 kann darauf nicht reagieren: Er schützt Leitungen vor Strömen, die tausendmal größer sind.

Ohne Schutzleiter: Der Außenleiter berührt das Metallgehäuse. Die Lampe brennt weiter, der B16 bleibt eingeschaltet, und WireWhy zeigt am Gehäuse 230 V: ein Stromschlag, der auf den Ersten wartet, der es anfasst.

Was der Schutzleiter tut

Verbinde die PE-Klemme der Leuchte mit dem Schutzleiter des Stromkreises, und derselbe Fehler verläuft völlig anders. Das Gehäuse hat jetzt einen niederohmigen, metallischen Weg zurück zur Quelle: über den PE zur PE-Schiene im Verteiler und im TN-C-S-System über den PEN des Netzes zum Transformator. Berührt der Außenleiter das Gehäuse, fließt der Strom durch diese Schleife: Außenleiter, Fehlerstelle, PE, Quelle.

Die Schleife ist aus Kupfer, also ist der Strom groß, oft Hunderte Ampere. Der elektromagnetische Auslöser eines B16 spricht innerhalb von Millisekunden an, sobald der Strom das Fünffache des Bemessungsstroms übersteigt, also 80 A. Der Fehler ist abgeschaltet, bevor jemand die Leuchte berühren kann. DIN VDE 0100-410 verlangt im TN-System für Endstromkreise bis 32 A bei 230 V eine Abschaltung innerhalb von 0,4 s; ein richtig angeschlossener Lichtstromkreis schaltet viel schneller ab.

Das nennt sich Schutz durch automatische Abschaltung der Stromversorgung: Der PE macht das Metall nicht von selbst sicher, er gibt dem Fehlerstrom einen Weg, der groß genug ist, damit die Schutzeinrichtung abschaltet.

Mit angeschlossenem PE: derselbe Fehler. Der Strom fließt über den Schutzleiter zurück, Hunderte Ampere, und der B16 schaltet in Millisekunden ab.

Und der FI?

Im TT-System, in dem das Haus einen eigenen Anlagenerder hat, fließt der Fehlerstrom durchs Erdreich zurück und beträgt nur wenige Ampere, zu wenig für den LS-Schalter. Dort schaltet ein 30-mA-FI ab, und auch er braucht den PE: Ohne ihn merkt er nichts, bis ein Mensch den Weg bildet. Die Einzelheiten stehen in Netzsysteme TN-C-S, TN-S und TT einfach erklärt.

Im TN-System ist der 30-mA-FI zusätzlicher Schutz: Er schaltet auch dann ab, wenn der PE versagt und jemand ein spannungsführendes Gehäuse berührt, weil der Strom durch den Menschen ein Fehlerstrom ist. Für Endstromkreise mit Beleuchtung in Wohnungen fordert DIN VDE 0100-410 seit der Ausgabe 2018 einen solchen FI. Er ist eine zweite Schicht, kein Ersatz für den PE: Er wirkt erst, wenn der Strom schon durch einen Körper fließt, und begrenzt, wie lange der Schlag dauert, nicht ob er passiert. Wie der FI rechnet, erklärt Warum fliegt der FI raus?

Den Schutzleiter anschließen, Schritt für Schritt

So ist die Musterlösung der Übung verdrahtet, und so wird eine Leuchte der Schutzklasse I an einer Deckendose mit NYM-J 3×1,5 angeschlossen:

1. Die fünf Sicherheitsregeln. Freischalten (LS-Schalter aus), gegen Wiedereinschalten sichern, Spannungsfreiheit feststellen (mit einem zweipoligen Spannungsprüfer, vorher und nachher an einer bekannten Spannungsquelle geprüft), und wo nötig erden und kurzschließen sowie benachbarte, unter Spannung stehende Teile abdecken. Ein ausgeschalteter Lichtschalter ist kein Freischalten: Er trennt nur den Außenleiter zur Lampe, in einer falsch verdrahteten Anlage womöglich den Neutralleiter.
2. Die Adern zuordnen. Geschalteter Außenleiter (braun, schwarz oder gekennzeichnet), Neutralleiter (blau), Schutzleiter (grün-gelb).
3. L und N an die Klemmen L und N der Leuchte.
4. Grün-gelb an die Klemme mit dem Erdungszeichen, und nirgendwo sonst hin. Werden in der Dose mehrere Schutzleiter in einer Verbindungsklemme zusammengeführt, kommt der PE der Leuchte in dieselbe Klemme.
5. Den PE etwas länger lassen als L und N, damit er bei Zug an der Leitung als letzter aus der Klemme rutscht.
6. Die Schutzleiterverbindungen in der Leuchte prüfen. Manche Leuchten haben separate Metallteile (Baldachin, Reflektor), die über eine kurze grün-gelbe Brücke mit dem Gehäuse verbunden sind; sie muss vorhanden und fest sein.
7. Montieren, einschalten, prüfen.

In WireWhy ist dieselbe Korrektur eine einzige Leitung: von der PE-Klemme der Einspeisung zur PE-Klemme der Leuchte.

Den Schutzleiter prüfen

Ein PE, der angeschlossen aussieht, ist noch kein Nachweis. Die Elektrofachkraft prüft ihn zweifach:

• Spannungsfrei: Durchgängigkeit des Schutzleiters. Bei freigeschaltetem Stromkreis misst ein Niederohmmessgerät (Installationstester messen mit mindestens 200 mA) von der PE-Schiene im Verteiler zum Metallgehäuse der Leuchte. Das Ergebnis sollte Bruchteile eines Ohms betragen und zu Länge und Querschnitt der Leitung passen.
• Unter Spannung: Schleifenimpedanz und FI. Ein Schleifenimpedanz-Messgerät misst genau den Weg, den der Fehlerstrom nehmen würde, und zeigt, ob die Schutzeinrichtung rechtzeitig abschaltet. Einen FI im Stromkreis prüft ein FI-Prüfgerät.

Mehr dazu in Messen in der Elektroinstallation.

Wenn an der Decke nur zwei Adern ankommen

In vielen Altbauten kommen am Lichtauslass nur zwei Adern an: Außenleiter und Neutralleiter, manchmal noch in alter Stegleitung oder NYM-O. Die Anlage wurde oft mit der „klassischen Nullung“ betrieben. Wer dort eine Metallleuchte aufhängen will, hat ein echtes Problem, und es gibt falsche und richtige Antworten darauf.

Niemals die PE-Klemme der Leuchte auf den Neutralleiter brücken. Das sieht nach einer cleveren Lösung aus und ist eine der gefährlichsten. Löst sich der Neutralleiter irgendwo davor, zieht der Strom durch die Lampe den Neutralleiter und mit ihm das Gehäuse auf Außenleiterspannung. Werden L und N irgendwann vertauscht (am Schalter, in der Dose, beim nächsten Umbau), liegt das Gehäuse direkt unter Spannung. Und in einem Stromkreis mit FI kann Strom, der über das Gehäuse statt über den N zurückfließt, ihn auslösen lassen. Eine neue Nullung herzustellen, ist nicht zulässig.

Was stattdessen geht:

• Eine schutzisolierte Leuchte wählen (Schutzklasse II, Quadrat im Quadrat), die keinen PE braucht.
• Einen Schutzleiter nachziehen lassen. Oft kann die Elektrofachkraft die Leitung gegen NYM-J tauschen; bei einer Renovierung ist das der richtige Moment, die ganze Anlage zu modernisieren.
• Einen 30-mA-FI nachrüsten als zusätzlichen Schutz, gerade wenn die alte Installation bleibt. Er senkt das Risiko, macht aber eine Leuchte der Schutzklasse I ohne PE nicht sicher.
• Die Elektrofachkraft fragen, bevor eine Leuchte der Schutzklasse I an einen solchen Stromkreis kommt. Eine Metallleuchte mit leerer PE-Klemme ist genau die Leuchte aus der Übung.

Typische Fehler

• PE nicht angeschlossen, wie in der Übung. Die Lampe brennt, also merkt es niemand, bis zum Fehler.
• PE auf N gebrückt, in der Dose oder in der Leuchte, siehe oben.
• Schutzleiterbrücke in der Leuchte fehlt oder ist lose: Die Klemme ist angeschlossen, Reflektor oder Baldachin aber nicht.
• Grün-gelbe Ader als Außenleiter oder Schaltdraht benutzt. Das ist nie zulässig, denn jede spätere Messung und jede spätere Arbeit am Stromkreis geht davon aus, dass sie der PE ist.

In WireWhy ausprobieren

Die kostenlose Übung Eine Metallleuchte erden öffnet genau diese Schaltung: Einspeisung, LS B16, Schalter und eine Metallleuchte, die brennt. Klicke beim Ziel „Das Metallgehäuse ist ungefährlich zu berühren, wenn der Außenleiter es berührt“ auf Ausprobieren: WireWhy legt den Außenleiter ans Gehäuse, zeigt die Berührungsspannung, und nichts löst aus. Schließe den PE an und versuche es noch einmal: Der B16 schaltet sofort ab. Klicke auf die Fehlermarke an der Leuchte, um den Fehler zu entfernen, schalte den B16 wieder ein und klicke auf Lösung prüfen. Baue danach dieselbe Schaltung auf einer leeren Fläche, stelle die Einspeisung auf TT und sieh, warum es dort ohne FI nicht geht.

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Mehr aus demselben Kurs: Lichtschalter anschließen; Steckdose anschließen; Treppenlichtzeitschalter anschließen.