Schutzmaßnahmen

Schutzmaßnahmen
Wie kommt es zu einem Stromschlag?
Abb.1 Weg des Stroms durch den
menschlichen Körper
Abb.2
Widerstände des menschlichen Körpers
Im Beispiel steht durch einen Isolationsfehler eines Gerätes das Gehäuse unter Spannung
(Fehlerspannung IF).
 Beim Berühren des Gehäuses kommt es zum Stromfluss (Fehlerstrom IF) über den
menschlichen Körper (Körperwiderstand RK).
 Die Höhe des Fehlerstromes IF ist dabei abhängig von den beteiligten (in Reihe
geschalteten) Widerständen und der am Körper abfallenden Berührungsspannung UB. (
Fehlerwiderstand der Isolation RF, Körperwiderstand RK, Übergangswiderstände
Fehlerquelle-Körper RÜ und Körper-Fussboden RX, Erdungswiderstand RE)
 IF = UB / RK
Physiologische Wirkungen des Stroms
 Wärmewirkung, z.B. Strommarken an den Ein- und Austrittsstellen, Gerinnung des
Bluteiweiß oder Platzen der roten Blutkörperchen
 chemische Wirkung
Zersetzung der Zellflüssigkeit oder späterer Tod durch Vergiftung
1. IK < 0,5mA - leichtes Kribbeln kann
auftreten
2. IK > 1mA – Muskelverkrampfungen
können auftreten
3. IK > 50mA – es kann zu
Herkammerflimmern
und
sogar
Herzstillstand kommen
Eine wichtige Rolle spielt die Einwirkzeit
des Stromes. Bei längerer Einwirkzeit
kann bereits ein kleinerer Strom für
Menschen gefährlich sein!
Ein Körperstrom von IK = 50mA führt bei
einer Einwirkzeit von 1s zum Tod durch
Herzstillstand!
Mögliche Fehler in einer elektrischen Anlage
Gehäuse
Leiter 1
Körperschluss
Leiter 2
Kurzschluss
Erde
Erdschluss
Leiterschluss
Maßnahmen zur Hilfe bei Stromunfällen
Spannung abschalten  Verunglückten aus Gefahrenbereich bringen  Arzt oder
Rettungsdienst rufen  Verletzung feststellen  Verunglückten in stabile Seitenlage bringen
 Bei Atem- oder Kreislaufstillstand Atemspende oder Herzmassage veranlassen  Bei
Schock Verunglückten in Schocklage bringen
Die 5 Sicherheitsregeln beim Arbeiten in elektrischen Anlagen
1. Freischalten (Allpoliges Abschalten)
2. Gegen Wiedereinschalten sichern
3. Spannungsfreiheit feststellen (durch Messung)
4. Erden und Kurzschließen (Außenleiter untereinander und mit Betriebserde verbinden)
5. Benachbarte, unter Spannung stehende Teile abdecken
 In Anlagen bis 1000V entfällt die 4. Regel!
Berührungsspannung und Schutzklassen
Die höchstzulässige Berührungsspannung beträgt beim Menschen AC 50V und DC 120V.
 IK = UB / RK = 50V / 1000 = 50mA
Elektrische Betriebsmittel müssen zum Schutz von Personen eine Schutzklasse aufweisen,
die durch ein Symbol entsprechend gekennzeichnet wird:
Übersicht der möglichen Schutzmaßnahmen
Körperströme könne lebensgefährliche Auswirkungen auf Menschen und Tiere haben.
Durch Schutzmaßnahmen muss versucht werden Körperströme im Fehlerfall zu
verhindern.
Schutz bei Berühren
 Ein Stromschlag soll durch kleine Spannungen ausgeschlossen werden.
 SELV (safety extra low voltage), d.h. eine Spannung kleiner als 50V
(Schutzkleinspannung) beträgt. SELV-Stromkreise werden ungeerdet betrieben. Die
nötige Spannung wird durch einen Sicherheitstransformator gewonnen.
 PELV (protective extra low voltage), d.h. eine Schutzkleinspannung. Die nötige
Spannung wird wie bei SELV durch einen Sicherheitstransformator gewonnen.
PELV-Stromkreise dürfen jedoch geerdet werden.
Schutz gegen direktes Berühren
 Das Berühren spannungsführender Teile soll verhindert werden.
 Vollständiger Schutz durch
o Isolierung aktiver Teile (z.B. Isolierung von Kabeln)
o Abdeckung oder Umhüllung (z.B. Abdeckungen bei Stromverteilern)
 Teilweiser Schutz durch
o Hindernisse (z.B. Geländer, Schranken, Gitter in Schaltanlagen)
o Abstand (aktive Teile außerhalb des Handbereichs)
 Zusätzlicher Schutz bei direktem Berühren
Erfolgt trotz Schutz eine Berührung aktiver Teile, z.B. durch defekte Isolierung, so
kann der entstehende Fehlerstrom von einem Fehlerstrom-Schutzschalter (RCD =
residual current protective device, früher FI) in kürzester Zeit (40-50ms) abgeschaltet
werden.
Schutz gegen indirektes Berühren
 Das Entstehen einer gefährlichen Berührungsspannung (z.B. bei Körperschluss) soll
ausgeschlossen werden.
 Schutzisolierung, d.h. zusätzliche Isolierung von Geräten, durch
o Vollisolierung (Gehäuse aus nichtleitendem Material, z.B. Kaffeemaschine)
o Isolierumkleidung (außen mit Kunststoff beschichtetes Metallgehäuse, z.B.
Bohrmaschine)
o Isolierauskleidung (innen mit Kunststoff beschichtetes Metallgehäuse, z.B.
Zählerschrank)
o Zwischenisolierung (nach außen ragende Metallteile sind durch Isolierstücke
unterbrochen)
 Nichtleitende Räume (z.B. isolierende Fußböden, nicht leitende Wände, usw.)
 Potenzialausgleich und Erdung, so dass zwischen leitenden Metallteilen (z.B.
Gehäuse) und Erde keine Berührungsspannung entstehen kann, da das Gehäuse
ebenfalls auf Erdpotenzial liegt.
 Schutztrennung durch Verwendung eines Trenntransformators, der den Stromkreis
elektrisch vom Netz trennt.
Schutz bei indirektem Berühren
 Das Bestehenbleiben einer gefährlichen Berührungsspannung soll verhindert werden,
falls der Schutz gegen indirektes Berühren versagen sollte.
 Durch eine automatische Abschaltung muss das Gerät bei Körperschluss vom Netz
getrennt
werden.
Dies
geschieht
durch
Schmelzsicherungen,
Leitungsschutzschalter und Fehlerstrom-Schutzschalter (RCD).