Körperdurchströmung, Lichtbogeneinwirkung sowie. Sekundärwirkung. Unfälle verursachen. Die Körperdurchströmung

Transkript

1 Schwerpunktthema Februar 2002 Spannung unerwünscht Gefahren des elektrischen Stroms Der elektrische Strom als Energiequelle ist aus unserem privaten und beruflichen Leben nicht mehr wegzudenken. Dennoch ist der Umgang mit der Elektrizität nach wie vor nicht ohne Gefahren. Deshalb wurden mit zunehmendem Einsatz des elektrischen Stroms in der Arbeitswelt zahlreiche Schutzmaßnahmen entwickelt. Der existierenden Sicherheits- und Unfallverhütungsvorschriften zum Trotz ereignen sich Elektrounfälle aber immer wieder oft mit tödlichem Ausgang. Kreativ aber deshalb noch lange nicht sicher: selbst gebastelte Arbeitsplatzbeleuchtung. Die Auswertung der Ursachen von Elektrounfällen zeigt, dass ein enger Zusammenhang zwischen technischen und organisatorischen Mängeln besteht. Auffallend sind hier neben fehlerhaften Schutzeinrichtungen insbesondere das Fehlverhalten von Personen sowie der Umgang mit schadhaften elektrischen Betriebsmitteln. Dabei kann der elektrische Strom durch Körperdurchströmung, Lichtbogeneinwirkung sowie Sekundärwirkung Unfälle verursachen. Die Körperdurchströmung Den physikalischen Gesetzen folgend fließt der elektrische Strom nur in einem geschlossenen Stromkreis. Wird der Mensch Teil davon, so kommt es zu einer Körperdurchströmung. Dabei sind die Faktoren Stromstärke, Einwirkzeit, Stromweg, Frequenz, Stromform und Spannung maßgeblich. Mit steigender Stromstärke kommt es bei Wechselstrom zu Muskelkontraktio- nen, die dazu führen können, dass beispielsweise die Verkrampfung der Handmuskulatur so stark wird, dass der umfasste metallische Leiter gerade noch losgelassen werden kann (Loslassschwelle). Bei Überschreitung dieser Schwelle ist ein selbstständiges Lösen nicht mehr möglich, was wiederum die Einwirkdauer erhöht. Bei weiter ansteigender Stromstärke sind größere Muskelgruppen betroffen. Die häufigste Todesursache bei Wechselstrom ist das Auftreten von Herzkammerflimmern. Aber auch irreversibler Herzstillstand oder Atemstillstand können den Tod herbeiführen. Vom Weg des Stromes im menschlichen Körper hängt auch der Anteil des Stromes entscheidend ab, der durch die Atemmuskulatur oder das Herz fließt. Dessen Größe und die Stromeinwirkungsdauer sind ausschlaggebend für die Reaktion von Atmung und Herzfunktion. Zwischen der Größe des für den menschlichen Körper noch ungefährlichen Stromes und der Dauer seiner Einwirkung besteht eine Beziehung, die nicht geradlinig verläuft: Bei kurzen Ein- GESUND + SICHER 2/

2 wirkzeiten haben vergleichsweise größere Stromstärken eine geringere schädliche Auswirkung als schwächere Stromstärken bei längerer Einwirkdauer. Jedoch können Stromstärken über 500 ma auch bei kurzen Einwirkzeiten tödlich sein. Die Wärmeentwicklung bei einer Körperdurchströmung führt zu inneren und äußeren Verbrennungen aller Schweregrade in Abhängigkeit von der Stromstärke. Große Stromstärken bewirken das Auskochen der Gewebeflüssigkeit und Zerstörung des Zell-Eiweißes mit häufig tödlicher Wirkung nach einigen Tagen. Der Stromweg kann sowohl wichtige Hinweise bezüglich der Folgen eines elektrischen Schlages als auch Aufschlüsse über das Unfallgeschehen geben. Er hinterlässt oft auch Strommarken (punktartige Verbrennungen, hervorgerufen von Stromdurchschlägen durch die Haut). Diese reichen von unscheinbaren Hautveränderungen bis zu schwersten Verbrennungen. Bei großflächiger Berührung und geringem Hautwiderstand können Strommarken auch fehlen. Lichtbogeneinwirkung Lichtbögen entstehen zum Beispiel bei Kurzschlüssen. Aber auch bei Berührung oder Annäherung in Hochspannungsanlagen kann dieser Überschlag auftreten. Dieser ist stromführend und durch sehr hohe Temperaturen (bis zu Grad Celsius, abhängig von der Energie) charakterisiert. Dabei verdampfen Metallteile in Sekundenbruchteilen und werden durch die Blaswirkung des entstehenden elektromagnetischen Feldes herausgeschleudert. Bei den Unfallfolgen ist zwischen den äußeren Verbrennungen durch die Hitzeeinwirkung eines Lichtbogens und den Verbrennungen und Verkochungen zu unterscheiden. Die schweren und tiefgreifenden Gewebezerstörungen führen zu einer Überflutung des Organismus mit Verbrennungsprodukten, so dass schwere toxische Schäden auftreten. Es besteht Schockgefahr und kommt zur Übersäuerung der Muskulatur. Spättodesfolgen durch Nierenversagen treten dann meist zwischen dem dritten und achten Tag nach dem Unfall auf. Die Helligkeit des Lichtbogens kann Augenschäden nach sich ziehen, das Verblitzen der Augen durch starke UV- Strahlung ist ebenfalls möglich. Der bei der Entladung des energiereichen Lichtbogens entstehende Lärm kann außerdem Gehörschäden verursachen. Möglich sind Gesundheitsschäden auch durch Gefahrstoffe, die sich auf Grund verdampfender Metallteilchen entwikkeln. Schon Stromstärken unterhalb der Loslassgrenze können Schreckreaktionen mit unkontrollierten Bewegungen oder Gleichgewichtsverlusten auslösen, die wiederum Arbeitsunfälle möglich machen. Der Absturzunfall in Folge eines elektrischen Schlages bildet mit seiner großen Bandbreite an Unfallfolgen ein nicht zu unterschätzendes Gefahrenpotential und sollte bei jedem hoch gelegenen Arbeitsplatz als mögliche Gefahr berücksichtigt werden. Schutz vor Elektrounfällen Der Schutz vor einem Elektrounfall lässt sich einfach mit folgender Faustformel zusammenfassen: Richtiges Verhalten und Verwendung geeigneter, ordnungsgemäßer Arbeits- und Betriebsmittel. Die Nichteinhaltung nur einer dieser Forderungen macht das Auftreten eines Elektrounfalles sehr wahrscheinlich. Grundlage des Elektroschutzes ist zunächst ein dreistufiges Konzept. Stufe 1 Basisschutz: Elektrische Betriebsmittel müssen zum Schutz gegen direktes Berühren von unter Spannung stehenden Teilen durch Maßnahmen wie Isolation, Umhüllung oder Abdeckung von der Ausführung her geschützt sein. Stufe 2 Fehlerschutz: Wenn der Basisschutz versagt, müssen weitere Maßnahmen zur Vermeidung der gefährlichen Körperdurchströmung greifen. Für den Fehlerfall muss also eine Schutzmaßnahme bei indirektem Berühren vorhanden sein. Diese soll beim Auftreten einer gefährlichen Berührungsspannung eine frühzeitige Abschaltung bewirken, beispielsweise durch einen Ansprechstrom, der über den Schutzleiter PE fließt. Auch kann eine zusätzliche oder verstärkte Isolierung bei einem Defekt der Betriebsoder Basisisolation den Fehlerschutz sicherstellen. Anwendung findet dies bei Betriebsmitteln der Schutzklasse II. Stufe 3 Zusatzschutz: In besonderen Fällen muss ein zusätzlicher Schutz bestehen, wenn aktive Teile unter Umge- 44 GESUND + SICHER 2/2002

3 hung der Basisschutzmaßnahme direkt berührt werden (Berühren einer spannungsführenden Litze eines defekten Betriebsmittels) oder falls Schutzmaßnahmen aufgrund von Fehlern nicht wirksam sein können (Unterbrechung des Schutzleiters). Beim direkten Berühren eines spannungsführenden Anlagen- oder Geräteteiles fließt Strom durch den Körper. Dieser wird von einem vorgeschalteten Fehlerstrom-Schutzschalter mit 30 ma Nennfehlerstrom als Differenzstrom erkannt und muss innerhalb einer Zeit von 300 ms abgeschaltet werden. In der Regel schalten Fehlerstromschutzeinrichtungen jedoch erheblich schneller ab (20 30 ms). Schutzeinrichtungen Als zusätzlicher Schutz gegen die oben genannte Stromgefährdung empfehlen die VDE-Bestimmungen (DIN VDE ) seit einigen Jahren die Anwendung von RCD s (Kunstwort aus dem Englischen: Residual Current Protective Device) mit einem Bemessungsdifferenzstrom < 30 ma (früher Nennfehlerstrom) empfohlen. Die RCD ist der heutige Normbegriff für die Fehlerstromschutzeinrichtung. In einigen Betriebsstätten, Räumen und Anlagen besonderer Art wird der zusätzliche Schutz durch RCD s konkret gefordert, zum Beispiel in Räumen mit Badewannen oder Duschen oder auf Baustellen. Beispielsweise müssen an den auf Baustellen überwiegend als Speisepunkte verwendeten Stromverteilern die Steckdosen (16 A bzw. 32 A), über die in der Regel auch die ortsveränderlichen Betriebsmittel versorgt werden, mit einer (RCD) mit IN = < 30 ma geschützt sein. Aufgrund fehlender Prüfung auf Wirksamkeit der Schutzmaßnahme an Steckvorrichtungen ortsfester Anlagen, also auch an den Haussteckdosen, ist nicht auszuschließen, dass Fehler in den unbekannten Netzen vorhanden sind. Dies kann zum Beispiel eine Schutzleiterunterbrechung oder eine Fremdspannung auf dem Schutzleiter (PE) sein. Aus diesem Grunde müssen diese Schutzeinrichtungen in unterschiedlichem Umfang die Fehler erkennen und deren Fortleitung verhindern. Ortsveränderliche Fehlerstromschutzeinrichtungen bezeichnet man als PRCD (Portable RCD). Dabei handelt es sich um Schutzschalter, die über eine genormte Steckvorrichtung zwischen ein Betriebsmittel und eine festinstallierte Steckvorrichtung geschaltet werden können. Sie müssen mindestens der DIN VDE 0661 entsprechen und dürfen höchstens eine Schutzkontakt-Steckvorrichtung (AC 230 V/16 A) aufweisen. Diese ortsveränderlichen Differenzstrom-/ Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen mit erweitertem Schutzumfang und Sicherstellung der bestimmungsgemäßen Nutzbarkeit des Schutzleiters werden auch als PRCD-S (Portable Residual Current Protective Device-Safety) bezeichnet. Prüfungen Ziel einer Betriebsmittel- und Anlagenprüfung ist die Feststellung, ob die in elektrotechnischen Regeln festgelegten Grenzwerte eingehalten werden. Dies soll helfen, mögliche Abweichungen zu erkennen und Personen vor Sicherheitsmängeln und deren Folgen zu schützen. Konsequent durchgeführte regelmäßige Prüfungen helfen nachweislich, Unfälle zu vermeiden. Verantwortlich für die konsequente Umsetzung und Durchführung ist der Unfallverhütungsvorschrift BGV A 2 Elektrische Anlagen und Betriebsmittel entsprechend der Betreiber einer elektrischen Anlage oder eines elektrischen Betriebsmittels. Die maßgebliche Frage zur Wahrung dieser Verantwortung lautet: Was ist wann und wie zu prüfen? Die Antworten darauf sind an dieser Stelle auf ortsveränderliche elektrische Betriebsmittel konzentriert. 1. Die Prüfung vor der ersten Inbetriebnahme: Diese führt in der Regel der Hersteller oder Lieferant des elektrischen Betriebsmittels durch. Bis auf eine Sichtprüfung kann für die erste Inbetriebnahme eines neuen ortsveränderlichen Betriebsmittels auf weitere Prüfungen verzichtet werden. Eine bereits durchgeführte Erstprüfung ist in der Regel an den Prüfkennzeichen wie VDE-geprüft, GS-geprüft oder an der CE -Kennzeichnung erkennbar. Darüber hinaus sind für Einzelanfertigungen von ortsveränderlichen elektrischen Betriebsmitteln Prüfbestätigungen über die durchgeführten Erstprüfungen vom Hersteller auszustellen. Wenn eine Erstprüfung nicht GESUND + SICHER 2/

4 betriebswirtschaftliche Betrachtung zeigt, dass eine Betriebsmittelprüfung nicht Kosten verursacht, sondern spart. Persönliche Schutzausrüstung nach einem Lichtbogenunfall. Die Elektrofachkraft blieb nahezu unverletzt. erfolgt ist, muss diese vom Betreiber veranlasst werden. 2. Die Prüfung nach Änderung oder Instandsetzung: Nach jeder Änderung oder Instandsetzung ist diese Prüfung vor der Wiederinbetriebnahme von einer Elektrofachkraft durchzuführen. Die Prüfpflicht gilt nicht für Arbeiten, die in der Bedienungsanleitung zur Instandhaltung und Erledigung durch den Benutzer aufgeführt sind (wie das Wechseln eines Sägeblattes, einer vorgefertigten steckbaren Anschlussleitung). Das Erneuern eines Schalters oder das Anschließen einer neuen Netz-Anschlussleitung durch Schrauben/Klemmen in Verbindung mit dem Öffnen des Gerätes sind hierbei als typische Instandsetzungsarbeiten zu bezeichnen, die durch eine Elektrofachkraft zu prüfen sind. 3. Die regelmäßige Wiederholungsprüfung: Ortsveränderliche elektrische Betriebsmittel sind der BGV A 2 (VBG 4) entsprechend in bestimmten Zeitabständen einer regelmäßigen Wiederholungsprüfung zu unterziehen. Grundsätzlich sind die Prüffristen dabei so zu bemessen, dass entstehende Mängel, mit denen gerechnet werden muss, rechtzeitig festzustellen sind. Die verwendeten Betriebsmittel, die Umgebungsbedingungen und äußeren Einflüsse sowie die Art der jeweiligen Nutzung sind in den spezifischen Einsatzfällen als Ganzes zu betrachten und entsprechend zu bewerten, damit ein angemessener Zeitraum für die Prüfung festgelegt werden kann. Häufig unterbleiben notwendige Betriebsmittelprüfungen aus Zeit- oder Kostengründen; menschliche Folgen und auch die Kosten eines Unfalles bleiben dabei aber unberücksichtigt. Die rein Die Betriebsmittelprüfung deckt eine Vielzahl an Mängeln auf, die zu frühzeitigem Ausfall der Geräte und Maschinen führen würden. Die damit einhergehenden Unterbrechungen im betrieblichen Ablauf sind ebenfalls nicht zum Nulltarif erhältlich. Insbesondere bei Arbeiten auf Bau- und Montagestellen ist der Ausfall von Elektrowerkzeugen ärgerlich, zeitraubend und verursacht Kosten. Die Wiederholungsprüfung richtet sich nach den Festlegungen der elektrotechnischen Regel DIN VDE 0702 Teil 1 und besteht aus den Prüfschritten: Besichtigen Messen Erproben / Funktionsprobe 46 GESUND + SICHER 2/2002

5 Das Besichtigen nimmt zeitlich den größten Raum ein und ist immer der erste Prüfschritt. Sorgfältig vorgenommen können dabei bereits über 80 Prozent der Mängel aufgedeckt werden. Typisch sind: beschädigte und/oder ungeeignete Leitungen, fehlender Knickschutz, defekte Steckvorrichtungen und beschädigte Gehäuse. Darüber hinaus sind auch die vor mechanischen Gefahren schützenden Einrichtungen, wie fehlende Abdeckhauben an Winkelschleifern, mit zu berücksichtigen. Unterschiedliche Messungen Die Prüfungen und Messungen an den Betriebsmitteln fallen je nach Schutzklasse unterschiedlich aus. Die im ersten Teil der DIN VDE 0702 ausführlich beschriebenen Techniken dafür lassen sich wie folgt zusammenfassen: 1. Bei Geräten der Schutzklasse I (Gerät mit Schutzleiteranschluss) ist grundsätzlich die niederohmige Verbindung des Schutzleiters festzustellen. Die Messung wird zwischen dem Schutzleiterkontakt am Stecker und dem Gehäuse durchgeführt. Während der Betriebsmittel Ortsveränderliche elektrische Betriebsmittel (soweit benutzt) Verlängerungs- und Funktionieren des Gerätes sind im Be- Geräteanschlussleitungen mit Steckvorrichtungen Anschlussleitungen mit Stecker Bewegliche Leitungen mit Stekker und Festanschluss Prüffrist Richt- u. Maximalwerte Richtwert: 6 Monate, Messung ist die Leitung auf der gesamten Länge, insbesondere an den Leitungseinführungen zu bewegen, um Unterbrechungen im Schutzleiter festzustellen. 2. Bei Geräten der Schutzklasse I, Schutzklasse II (Schutzisolierung) und Schutzklasse III (Schutzkleinspannung) ist grundsätzlich eine Isolationswiderstandsmessung durchzuführen. Diese soll sicher stellen, dass betriebsmäßig unter Spannung stehende Teile im Inneren des Gerätes keine Verbindung zu leitfähigen berührbaren Gehäuseteilen haben. Solche Verbindungen können durch Feuchtigkeit, starke Verschmutzung, zum Beispiel leitfähiger metallener Schleifstaub bei elektrischen Schleifgeräten oder auch Beschädigungen der Isolation durch Hinunterfallen zustande kommen. 3. In der DIN VDE 0702 sind alternativ und / oder ergänzend zur Isolationswiderstandsmessung weitere Verfahren beschrieben. Dies sind: auf Baustellen 3 Monate [BGI 600 (ZH 1/ 271) beachten]. Wird bei den Prüfungen eine Fehlerquote < 2 % erreicht, kann Maximalwerte: Auf Baustellen, in Fertigungsstätten und Werkstätten oder unter ähnlichen Bedingungen 2 Jahr, in Büros oder unter ähnlichen Bedingungen 2 Jahre. Weitere Abweichungen siehe BGI 594 (ZH 1/228). Art der Prüfung Auf Prüfer Elektrofachkraft die Prüffrist entsprechend verlängert werden. ordnungsgemäßen geeigneter Mess- bei Verwendung Zustand und Prüfgeräte auch elektrotechnisch unterwiesene Person Prüffristen für die Betriebsmittel-Wiederholungsprüfung (Aus Tabelle 1 B der BGV A 2 5 DA). Messung des Ersatzableitstroms Messung des Schutzleiterstroms Messung des Berührungsstroms. Diese müssen jedoch nicht grundsätzlich durchgeführt werden, sondern nur dann, wenn die Isolationsmessung nicht erfolgreich oder am Prüfling nicht durchführbar war. Der Geräteart und Schutzklasse entsprechend ist eine der vorgenannten Strommessungen anzuwenden. Die unter den Punkten 1 bis 3 aufgeführten Messungen mögen zunächst aufwendig und Defekte und geflickte Anschlussleitung eines ortsveränderlichen Betriebsmittels. kompliziert erscheinen. Die Praxis zeigt jedoch, dass diese mit handelsüblichen Betriebsmittel-Prüfgeräten auf einfache Weise durchführbar sind. Der überwiegende Teil von ortsveränderlichen Betriebsmitteln besteht aus kleinen und mittelschweren Geräten wie Handbohrmaschinen, Winkelschleifern, Poliermaschinen oder Stichsägen. Diese entsprechen typischerweise der Schutzklasse II. Das bedeutet, dass bei der Messung in der Regel nur eine Isolationswiderstandsmessung anfällt. An Verlängerungsleitungen ist nur eine Schutzleitermessung erforderlich; bei einfachen Leitungsrollern ist eine Schutzleiter- und eine Isolationsmessung durchzuführen. Bei der Probe auf das einwandfreie GESUND + SICHER 2/

6 sonderen die sicherheitsrelevanten Funktionen wie unter anderem der Ein/ Einrichtungen, Aus-Schalter, Verriegelungen, NOT-AUS- Isolationsüberwachungen, Melde- und Anzeigeeinrichtungen zu überprüfen. Elektrische Anlagen Neben den beschriebenen Gefahren durch schadhafte Betriebsmittel oder fehlerhafte Schutzeinrichtungen bergen Arbeiten in der Nähe spannungsführender Teile sowie an aktiven Teilen elektrischer Anlagen besondere Risiken. Verletzt wird hierbei in der Regel die Grundforderung der VBG 4 (BGA V A2), die das Arbeiten an unter Spannung stehenden aktiven Checkliste Teilen elektrischer Anlagen und Betriebsmittel grundsätzlich untersagt. Das Einhalten aller fünf Sicherheitsregeln ist bei Arbeiten an elektrischen Anlagen lebenswichtig. Spannung unerwünscht Gefahren des elektrischen Stroms 1. Wie werden die Mitarbeiter auf Gefahren des Stroms in ihrem Bereich hingewiesen? 2. Ist es den Mitarbeitern untersagt, selbst elektrische Geräte zu reparieren? 3. Werden die elektrischen Betriebsmittel vor ihrem Einsatz auf sichtbare Schäden überprüft? Voraussetzung für das Arbeiten im spannungsfreien Zustand ist die exakte Festlegung der betroffenen Anlagenteile. Eine Unterweisung der Beschäftigten in den zulässigen Arbeitsbereich, eine Kennzeichnung der Arbeitsstelle oder des Arbeitsbereiches sowie gegebenenfalls des Weges zur Arbeitsstelle innerhalb einer elektrischen Anlage sind unabdingbar. Oft reicht die Konzentration auf die betroffenen Anlagenteile aber nicht aus. Benachbarte Teile sind ebenso in die Vorsichtsmaßnahmen einzubeziehen. Hierzu ist auch die Spannungsfreiheit benachbarter aktiver Teile herzustellen, wenn diese nicht gegen direktes Berühren geschützt sind, nicht für die Dauer der Arbeiten durch Abdecken oder Abschranken gegen direktes Berühren geschützt sind oder beim Bedienen von elektrischen Betriebsmitteln nicht abgedeckt sind. Das Arbeiten an unter Spannung stehenden Teilen ist ein Ausnahmefall und nur bei Berücksichtigung folgender Bedingungen zulässig: Nur aus zwingenden Gründen Nur auf Anweisung einer verantwortlichen Person / Elektrofachkraft Nur durch Elektrofachkräfte, die für diese Arbeiten speziell ausgebildet wurden Nur unter Verwendung geeigneter, besonderer persönlicher Schutzausrüstungen, isolierter Arbeits- und Hilfsmittel. 4. Wird beachtet, dass keine nassen/feuchten elektrischen Geräte, z. B. Handmaschinen, eingesetzt werden dürfen? 5. Ist garantiert, dass Stecker von Geräten für Schutzkleinspannung nicht in Steckdosen für höhere Spannung passen? 6. Werden bewegliche Leitungen vor mechanischer Beschädigung, z. B. Überrollen durch Fahrzeuge, geschützt? 7. Werden regelmäßige Prüfungen durchgeführt und dokumentiert? 8. Für welche Geräte liegen Bedienungsanleitungen des Herstellers vor, und wo werden diese aufbewahrt? 9. Werden bei Arbeiten in der Nähe von Freileitungen diese spannungsfrei geschaltet, oder welche anderen Maßnahmen sind vorgesehen? 10. Werden elektrische Betriebsmittel auf Baustellen von Baustromverteilern aus versorgt? 11. Sind alle Elektrofachkräfte in Erste-Hilfe-Leistungen ausgebildet? 12. Ist geregelt, wer welche elektrotechnischen Arbeiten durchführen darf? 13. Werden die fünf Sicherheitsregeln beim Arbeiten an elektrischen Anlagen eingehalten? 14. Werden bei der Auswahl von Elektrohandwerkzeugen die Bedingungen am Einsatzort berücksichtigt? VEREINIGUNG DER METALL-BERUFSGENOSSENSCHAFTEN 2/ GESUND + SICHER 2/2002