Kriechstrom ist ein unerwünschter elektrischer Strom, der entlang der Oberfläche eines Isolators fließt, statt im vorgesehenen Leiter. Er entsteht vor allem, wenn Feuchtigkeit und Verschmutzung die Isolationsoberfläche leitfähig machen. Die Folgen reichen von erhöhtem Energieverlust über auslösende FI-Schutzschalter bis zur Brandgefahr. Diese Seite erklärt, wie sich Kriechstrom im Haus erkennen und messen lässt, worin er sich vom Leckstrom unterscheidet und wie Konstrukteure ihn über Kriechstrecken und kriechstromfeste Isolierstoffe (CTI-Wert) von vornherein verhindern.
GOBA fertigt Stanz- und Biegeteile mit optimierten Kriechstromwegen sowie kriechstromfeste Isoliermaterialien für anspruchsvolle Motor- und Transformator-Anwendungen.
Was ist der Unterschied zwischen Kriechstrom und Leckstrom?
Definition und Entstehung von Kriechstrom
Kriechstrom bezeichnet unerwünschte elektrische Ströme, die entlang der Oberfläche eines Isolators fließen, anstatt innerhalb eines Leiters transportiert zu werden. Dieser Effekt tritt insbesondere bei Feuchtigkeit, Verschmutzungen oder Ablagerungen auf, die die elektrische Leitfähigkeit der Isolationsoberfläche erhöhen. Der Weg, den der Strom dabei nimmt, heißt Kriechweg.
Charakteristiken und Ursachen von Leckstrom
Leckstrom hingegen beschreibt elektrische Ströme, die durch die Isolation selbst hindurchfließen, also nicht entlang der Oberfläche, sondern durch das Material. Dies kann durch Alterung, mechanische Belastung oder Materialermüdung hervorgerufen werden. Leckströme sind insbesondere in Niederspannungsanlagen kritisch, da sie eine latente Brandgefahr darstellen können.
Auswirkungen auf elektrische Systeme und Sicherheit
Beide Stromarten sind potenziell gefährlich, da sie:
- Funktionsstörungen in elektrischen Geräten verursachen
- die Lebensdauer von Isolierstoffen reduzieren
- Brandrisiken in elektrischen Anlagen erhöhen
- Stromschläge für Menschen verursachen können
Kriechstrom im Haus erkennen und messen
Typische Anzeichen für Kriechstrom in der Wohnung
- Der FI-Schutzschalter löst wiederholt aus, ohne dass ein defektes Gerät erkennbar ist
- Steckdosen, Schalter oder Kabel erwärmen sich ungewöhnlich
- Lichter flackern oder es knistert an elektrischen Bauteilen
- Leichtes Kribbeln beim Berühren von Geräten mit Metallgehäuse
- Der Stromverbrauch steigt ohne erkennbaren Grund
Der FI-Schutzschalter (RCD) ist dabei das wichtigste Sicherheitsnetz: Er vergleicht den hin- und zurückfließenden Strom und trennt den Stromkreis, sobald mehr als 30 mA über einen unerwünschten Pfad abfließen, also auch über einen Kriechpfad.
Kriechstrom messen: so gehen Fachleute vor
- Stromkreis freischalten und betroffene Geräte abstecken.
- Mit dem Isolationsmessgerät den Isolationswiderstand zwischen Leitern und Schutzleiter messen, in Wohnungsinstallationen mit 500 V Gleichspannung.
- Werte unter 1 MΩ deuten auf einen Isolationsfehler oder Kriechpfad hin, der Stromkreis gehört dann in die Hand einer Elektrofachkraft.
- Zur Eingrenzung Stromkreise und Geräte einzeln zuschalten, bis der fehlerhafte Abschnitt gefunden ist.
Wichtig: Messungen an der festen Elektroinstallation sind Sache einer Elektrofachkraft. Als Bewohner können Sie aber die Vorarbeit leisten und beobachten, bei welchem Gerät oder Stromkreis der FI-Schalter auslöst.
Welche Faktoren begünstigen die Entstehung von Kriechströmen?
Einfluss von Feuchtigkeit und Luftfeuchtigkeit
Hohe Luftfeuchtigkeit und Betauung begünstigen die Leitfähigkeit von Oberflächen. Feuchtigkeit setzt sich auf Isolatoren ab und bildet eine leitfähige Schicht, die Kriechströme erleichtert. Dies tritt besonders in ungeheizten oder schlecht belüfteten Bereichen auf, im Haushalt etwa in Kellern, Bädern und Außenbereichen.
Verunreinigungen und Ablagerungen
Staub, Ruß, Salze oder chemische Reaktionen auf Isolationsmaterialien können leitfähige Ablagerungen bilden. Besonders industrielle Umgebungen mit Schadstoffbelastung und Korrosion sind davon betroffen.
Bedeutung der Oberflächenbeschaffenheit von Isolatoren
Isolatoren mit einer rauen oder porösen Oberfläche neigen eher dazu, Verunreinigungen oder Feuchtigkeit aufzunehmen. Glattere Oberflächen reduzieren die Kriechstrombildung, während Materialien wie Silikon oder glasfaserverstärkter Kunststoff spezielle hydrophobe Eigenschaften besitzen, die Kriechströme verhindern.
Kriechstromfestigkeit und CTI-Wert: so werden Isolierstoffe klassifiziert
Wie gut ein Isolierstoff der Bildung leitfähiger Kriechspuren widersteht, beschreibt die Kriechstromfestigkeit. Gemessen wird sie nach DIN EN 60112 über den CTI-Wert (Comparative Tracking Index): Auf die Materialoberfläche tropft alle 30 Sekunden eine standardisierte Elektrolytlösung zwischen zwei Elektroden, der CTI gibt die höchste Spannung in Volt an, bei der das Material 50 Tropfen ohne Kriechspurbildung übersteht. Nach dem CTI teilt die IEC 60664-1 Isolierstoffe in vier Gruppen ein:
| Isolierstoffgruppe | CTI-Wert | Kriechstromfestigkeit |
|---|---|---|
| I | 600 und höher | sehr hoch |
| II | 400 bis unter 600 | hoch |
| IIIa | 175 bis unter 400 | mittel |
| IIIb | 100 bis unter 175 | niedrig |
Die Gruppe entscheidet direkt über die Konstruktion: Je höher der CTI-Wert, desto kürzer dürfen die Kriechstrecken nach IEC 60664-1 ausfallen, desto kompakter kann das Bauteil also werden. Bei der Auslegung von Isolierteilen wählen wir den Werkstoff deshalb nach Verschmutzungsgrad und geforderter Kriechstrecke aus: Für Standardanwendungen reichen Materialien der Gruppe IIIa, in feuchten oder verschmutzten Umgebungen zahlt sich ein Werkstoff der Gruppe I oder II aus, weil er kürzere Kriechstrecken und damit kleinere Bauteile erlaubt. Der CTI-Wert steht im Datenblatt des jeweiligen Materials, bei der Auswahl unterstützen wir Sie im Rahmen unserer Beratung.
Wie wirkt sich Materialermüdung auf die Entstehung von Kriech- und Leckströmen aus?
Alterungsprozesse in Isolierstoffen
Im Laufe der Zeit altern Isolierstoffe durch thermische und mechanische Belastung, was ihre elektrische Durchschlagsfestigkeit verringert. Besonders Kunststoffe verlieren durch Mikrorisse und Degradation ihre isolierende Wirkung.
Einfluss von UV-Licht und Ozon auf Isolationsmaterialien
Langfristige UV-Bestrahlung und Ozon können Isoliermaterialien spröde und rissig machen. Vor allem Freileitungsisolatoren sind diesen Bedingungen stark ausgesetzt und bedürfen spezieller Schutzmaßnahmen.
Auswirkungen von Betriebstemperatur und thermischer Belastung
Erhöhte Betriebstemperaturen beschleunigen die Alterung von Isolierstoffen. Dies führt zu einer erhöhten Oxidation und Zersetzung, wodurch die Isolation beeinträchtigt oder zerstört wird. Die Isolierstoffklasse legt fest, welche Dauertemperatur ein Material verträgt.
Welche Präventionsmaßnahmen gibt es gegen Kriech- und Leckströme?
Auswahl geeigneter Isolierstoffe und Werkstoffe
Beständige Materialien mit hoher Feuchtigkeitsresistenz und hohem CTI-Wert (z. B. Polyesterfolien, glasfaserverstärkter Kunststoff oder Silikon) minimieren die Gefahr von Kriechströmen.
Regelmäßige Wartung und Reinigung elektrischer Komponenten
Elektrische Anlagen sollten regelmäßig gereinigt und inspiziert werden, um Ablagerungen und Verschmutzungen zu entfernen.
Optimierung von Kriechstrecken und Luftstrecken
Durch verlängerte Kriechstrecken und größere Luftstrecken wird die Gefahr von Teilentladungen und Kriechströmen reduziert. Rippen, Nuten und Stege in Isolierteilen verlängern den Kriechweg, ohne das Bauteil zu vergrößern. Besonders bei Hochspannungsleitungen werden Kriechwegverlängerungen durch isolierte Abdeckungen oder spezielle Isolatoren eingesetzt.
Wie können Kriech- und Leckströme in der Praxis gemessen und überwacht werden?
Messmethoden und Instrumente zur Erfassung von Kriechströmen
Die Messung von Kriechströmen erfolgt meist durch spezielle Messgeräte für Isolationswiderstand. Eine Daumenregel lautet: Je niedriger der Isolationswiderstand, desto höher das Risiko für Kriechströme.
Überwachungssysteme für Leckströme in Niederspannungsanlagen
Moderne Leckstrom-Überwachungssysteme erkennen bereits geringe Fehlerströme und können Alarme auslösen, um größere Schäden zu verhindern.
Welche Gefahren bergen Kriech- und Leckströme für Mensch und Technik?
Risiko von Stromschlägen und elektrischen Unfällen
Ein zu hoher Kriechstrom kann dazu führen, dass Berührungsflächen elektrifiziert werden, was für Menschen ein erhebliches Stromschlagrisiko bedeutet.
Potenzielle Schäden an elektrischen und elektronischen Geräten
Leckströme können dazu führen, dass empfindliche elektronische Bauteile beschädigt oder komplette Systeme ausfallen.
Brandgefahr durch Kriech- und Leckströme
Die größte Gefahr von Kriechströmen liegt in der potenziellen Brandentstehung, da sich durch lokale Überhitzung oder Funkenbildung ein Kurzschluss oder eine Entzündung der Isoliermaterialien ergeben kann.
GOBA Fazit: Der CTI-Wert bestimmt, wie kompakt das Bauteil werden darf
Die Kriechstromfestigkeit eines Isolierstoffs steht als CTI-Wert im Datenblatt, gemessen nach DIN EN 60112. Aus dem CTI folgt die Isolierstoffgruppe nach IEC 60664-1, aus der Gruppe folgt die Kriechstrecke, die Ihre Konstruktion einhalten muss. Daraus ergibt sich ein Hebel für den Bauraum: Ein Werkstoff der Gruppe I mit einem CTI ab 600 V erlaubt kürzere Kriechstrecken als der verbreitete Standard der Gruppe IIIa mit 175 bis unter 400 V, das Bauteil darf damit kompakter ausfallen. Prüfen Sie den CTI vor der Materialfreigabe, solange die Geometrie noch offen ist. Werkstoffe mit dokumentierter Kriechstromfestigkeit führen wir im Materialsortiment.
