Schutz gegen elektrischen Schlag

Schutz gegen elektrischen Schlag - Allgemeines

Fließt ein Berührungsstrom von über 30 mA durch den menschlichen Körper, stellt dies eine ernste Gefahr für den Menschen dar, wenn der Strom nicht in kürzester Zeit unterbrochen wird. Der Schutz von Personen gegen elektrischen Schlag in NS-Anlagen muss nach den entsprechenden nationalen Normen, gesetzlichen Vorschriften, Unfallverhütungsvorschriften usw. gewährleistet sein.

Entsprechende IEC-Normen/VDE-Bestimmungen sind u.a.:

• IEC 60364 (VDE 0100),
• IEC 60479 (VDE V 0140-479),
• IEC 61008 (VDE 0664-10),
• IEC 61009 (VDE 0664-20) und
• IEC 60947-2 (VDE 0660-101).

Ein elektrischer Schlag ist die physiologische Wirkung, hervorgerufen von einem elektrischem Strom durch den Körper eines Menschen oder Tieres.

Fließt ein Strom durch den menschlichen Körper, werden hauptsächlich die Muskel-, Kreislauf- und Atmungsfunktionen beeinträchtigt und es kann zu schweren Verbrennungen kommen. Die Gefahr für den Menschen hängt von der Stromstärke, den Körperteilen, durch die der Strom fließt und der Einwirkdauer ab.

Die Norm IEC 60479-1 (VDE V 0140-479-1) definiert vier Bereiche der Stromstärke in Bezug auf die Stromdurchflussdauer, für die jeweils die pathophysiologischen Auswirkungen beschrieben werden (siehe Abb. F1). Jede Person, die stromführende Teile berührt, ist dem Risiko eines elektrischen Schlages ausgesetzt.

Bereich AC 4.1 zeigt, dass das Fließen eines Stromes von über 30 mA durch den menschlichen Körper (z.B. von einer Hand zur anderen Hand) voraussichtlich zum Tod führt, wenn der Strom nicht in sehr kurzer Zeit unterbrochen wird.

Der Schnittpunkt 500 ms/100 mA nahe der Kennlinie C1 entspricht einer Herzkammerflimmern-Wahrscheinlichkeit von ca. 0,14 %.

Der Schutz von Personen gegen elektrischen Schlag in NS-Anlagen muss nach den entsprechenden nationalen Normen, gesetzlichen Vorschriften, Unfallverhütungsvorschriften usw. gewährleistet sein. Entsprechende IEC-Normen/VDE-Bestimmungen sind u.a.:

• IEC 60364 (VDE 0100), IEC 60479 (VDE V 0140-479),
• IEC 61008 (VDE 0664-10), IEC 61009 (VDE 0664-20) und
• IEC 60947-2 (VDE 0660-101).

AC-1: Wahrnehmung möglich, aber im allgemeinen keine Schreckreaktion
AC-2: Wahrnehmung und unwillkürliche Muskelkontraktion, aber im Allgemeinen keine schädlichen physiologischen Effekte
AC-3: Starke unwillkürliche Muskelkontraktion. Schwierigkeiten beim Atmen, Reversible Störungen der Herzfunktion. Muskelverkrampfung kann auftreten. Im Allgemeinen ist kein organischer Schaden zu erwarten.
AC-4: Zunehmend mit Stromstärke und Einwirkdauer können gefährliche, pathophysiologische Effekte, wie z.B. Herzstillstand, Atemstillstand und Verbrennungen oder andere Zellschäden auftreten.
AC-4-1: Herzkammerflimmer-Wahrscheinlichkeit steigt auf etwa 5 %.
AC-4-2: Herzkammerflimmer-Wahrscheinlichkeit bis etwa 50 %.
AC-4-3: Herzkammerflimmer-Wahrscheinlichkeit über 50 %
Linie A: Wahrnehmbarkeitsschwelle
Linie B: Schwellwert für Muskelreaktionen
Kurve C₁: Wahrscheinlichkeit von Herzkammerflimmern liegt bei 0 %.
Kurve C₂: Wahrscheinlichkeit von Herzkammerflimmern bis etwa 5 %.
Oberhalb von
Kurve C₃: Wahrscheinlichkeit von Herzkammerflimmern über 50 %.

Abb. F1 – Konventionelle Zeit-Stromstärke-Bereiche mit Wirkungen von Wechselströmen (15 Hz bis 100 Hz) auf Personen bei einem Stromfluss von der linken Hand zu den Füßen

Schutz gegen elektrischen Schlag - Grundnorm

Die grundsätzlichen Anforderungen für den Schutz gegen elektrischen Schlag sind in der Norm IEC 61140 (VDE 0140-1) enthalten, die sowohl für elektrische Anlagen als auch elektrische Betriebsmittel anzuwenden ist.

Gefährliche aktive Teile dürfen nicht berührbar sein und berührbare leitfähige Teile dürfen nicht gefährlich aktiv sein.

Diese Anforderung muss erfüllt sein:

• unter normalen Bedingungen und
• unter Einzelfehler-Bedingungen.

Als normale Bedingung betrachtet man den Schutz gegen direktes Berühren (Basisschutz) in Kombination mit einer Schutzeinrichtung gegen indirekte Berührung (Fehlerschutz).

Eine verstärkte Schutzvorkehrung bewirkt den Schutz unter beiden Bedingungen.

Direktes und indirektes Berühren

Es sind immer zwei Schutzmaßnahmen gegen gefährliches direktes Berühren erforderlich, da die erste Maßnahme in der Praxis nicht immer zu 100 % ausfallsicher ist.

Berühren aktiver Teile durch Menschen oder Tiere (siehe Abb. F2).

In der Norm IEC 61140 (VDE 0140-1) wurde der Ausdruck „Schutz gegen direktes Berühren” durch den Begriff „Basisschutz” ersetzt. Der frühere Ausdruck wird zu Informationszwecken beibehalten.

Abb. F2 – Direktes Berühren

Indirektes Berühren

In den Normen wird unterschieden zwischen:

• direktem und
• indirektem Berühren.

Entsprechend unterschiedlich sind auch die notwendigen Maßnahmen.

Elektrischer Kontakt von Menschen und Tieren mit Körpern elektrischer Betriebsmittel, die infolge eines Fehlzustandes unter Spannung stehen.

Durch den Fehler führt der Körper eines elektrischen Betriebsmittels u.U. eine gefährliche Spannung, die einen Berührungsstrom durch eine Person, die diesen Körper berührt, verursacht (siehe Abb. F3).

Abb. F3 – Indirektes Berühren

In IEC 61140 (VDE 0140-1) wurde der Ausdruck „Schutz bei indirektem Berühren” durch den Begriff „Fehlerschutz” ersetzt. Der frühere Ausdruck wird zu Informations- zwecken beibehalten.