Kapitel 13 Regeln der Technik Personenschutz

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1 TD TECHNISCHE DOKUMENTATION Kapitel 13 Regeln der Technik 13.2 Personenschutz Verfasser: Hans-Rudolf Niederberger Elektroingenieur FH/HTL Vordergut 1, 8772 Nidfurn Ausgabe: September 2009

2 TD TECHNISCHE DOKUMENTATION Seite 2 Inhaltsverzeichnis 13.2 Personenschutz Wirkung des elektrischen Stromes Forderungen an den Personenschutz Massnahmen für die Einhaltung des Personneschutzes Gefährliche Berührungsströme Schutz vor Fehlerspannung Auslösekennlinien von Leitungsschutzschaltern Auslösekennlinien von Schmelzsicherungen Funktionsprinzip eines Fehlerstromschutzschalters Auslösestromwerte von Überstromunterbrechern

3 TD TECHNISCHE DOKUMENTATION Seite 3 13 Regeln der Technik 13.2 Personenschutz Wirkung des elektrischen Stromes Der Schweregrad der Auswirkungen ist von der Stromstärke und der Einwirkungsdauer abhängig. Ausserdem spielt die Hautfeuchtigkeit und die Berührungsfläche eine Rolle. Die Untersuchungen des IEC ergeben die folgende Tabelle. Die Werte sind als Mittelwerte aufzufassen. In der nachfolgenden Grafik sind die Auslösebereiche von: - einen Fehlerstromschutzschalter von einem Auslösestrom von 30 ma und - einem Überstromunterbrecher, welcher nach NIN auslösst, einzutragen. Welche Körperreaktionen sind zu erwarten. Bereich Körperreaktion

4 TD TECHNISCHE DOKUMENTATION Seite 4 Im menschlichen Körper werden die Muskelreizungen durch einen elektrochemischen Prozess ausgelöst. Bei einem genügend starken Strom treten Muskelverkrampfungen auf. Beim Berühren blanker elektrischer Leitungen kann durch den Körper ein gefährlicher Strom fliessen. Neben der schädlichen Wirkung hat der Strom bei entsprechender Dosierung in der Medizin auch eine heilende Wirkung. Dabei wird mit geringen Stromstärken von einigen µa gearbeitet. Physiologische Auswirkungen bei Wechselstrom von bis 100 Hz Wahrnehmbarkeitsschwelle Wahrnehmbarkeit mit der Zunge Elektrisieren Ameisenlaufen an den Stromdurchflossenen Körperteilen. Mit den Händen umfasste elektrische Leiter können noch losgelassen werden. Loslassgrenze und Krampfschwelle Mit den Händen umfasste Leiter können nicht mehr losgelassen werden. Blutdrucksteigerungen und Atemverkrampfungen können, je nach Konstitution nach 3-4 Minuten zum Erstickungstod führen. Gefahrenschwelle Bei Stromfluss über das Herz entsteht bei einer Einwirkungszeit >0,5s das gefürchtete Herzkammerflimmern oder sogar Herzstillstand Todesschwelle Das tödliche Herzkammerflimmern lässt sich nur vermeiden, wenn der Fehlerstromkreis innerhalb <0,3s ausgeschaltet wird. Dauert der Stromfluss länger als 1s, so ist eine tödliche Wirkung wahrscheinlich.

5 TD TECHNISCHE DOKUMENTATION Seite Forderungen an den Personenschutz UN >50V Nein OK Ja Nein Zufälliges Berühren möglich Nein Oder Ub <50V Nein taus <0,4s <5,0s Ja Ib <0,5mA Ja Ja Ja OK OK OK Basisschutz Fehlerschutz Bild

6 TD TECHNISCHE DOKUMENTATION Seite Massnahmen für die Einhaltung des Personneschutzes Als Massnahme für den Personenschutz kommen in Betracht: 1. Die Sonderisolation oder der isolierte Standort, um den Berührungsstrom I B genügend klein zu halten. 2. Die Nullung, um die Fehlerspannung U F genügend klein zu halten. 3. Die Nullung und die Fehlerstromschutzschaltung, um die Dauer unzulässiger Fehlerspannungen U F oder Fehlerströme zu begrenzen. 4. Die Schutztrennung, um den Berührungsstrom I B an einzelnen Anlageteilen genügend klein zu halten. 5. Der Potentialausgleich, um die Fehlerspannung U F bzw. Berührungsspannung U B auf zulässige Werte zu begrenzen. Wirkung Schutzmassnahmen U F wird gesenkt t Zeit wird begrenzt I B wird begrenzt Sonderisolation Nullung Fehlerstromschztzeinrichtung Schutztrennung Potentialausgleich Die Netzbetreiberin entscheidet, welche Schutzmassnahme in ihrem Versorgungsgebiet grundsätzlich anzuwenden ist. Davon ausgenommen sind besondere Fälle, wenn die NIN eine bestimmte Schutzmassnahme vorschreiben.

7 TD TECHNISCHE DOKUMENTATION Seite Gefährliche Berührungsströme

8 TD TECHNISCHE DOKUMENTATION Seite Schutz vor Fehlerspannung

9 TD TECHNISCHE DOKUMENTATION Seite 9 Die Kurven zeigen den Auslösebereich von drei LS-Typen (B, C, D). Nachfolgend sind die Auslösebereiche und Anwendungen zu den Leitungsschutzschaltern aufgeführt. Eine Stunde Belastung entspricht Dauer-betrieb! Auslösekennlinien von Leitungsschutzschaltern Typ Auslösung Zeit Bereich xi N B thermisch 1h elektromagnetisch 1s C thermisch 1h elektromagnetisch 1s D thermisch 1h elektromagnetisch 1s Anwendung Beispiele Übung: Bestimmen Sie für die nachfolgenden Typen von Leitungsschutzschaltern die Stromwerte für Dauerlast- und Kurzschlussauslösung: Stromstärke üblicher LS für Auslösung [A] Nennwert Dauerlast Kurzschluss- Auslösung

10 TD TECHNISCHE DOKUMENTATION Seite Auslösekennlinien von Schmelzsicherungen Träge Sicherungen Nennstrom [A] Belastung [A] Abschaltzeit [s]

11 TD TECHNISCHE DOKUMENTATION Seite Funktionsprinzip eines Fehlerstromschutzschalters NIN Bei einem Isolationsfehler oder einem defekten Gerät schützt der RCD eine Person vor einem gefährlichen elektrischen Schlag. In alle Steckdosenstromkreise ist der Fehlerstromschutzschalter als zusätzlicher Personenschutz vorgesehen. a) Bezeichnen Sie die Elemente des Fehlerstrom-Schutzschalters b) Welche Auslöseströme kennen Sie für FI? Beschreiben Sie die Funktion des Fehlerstromschutzschalters:

12 TD TECHNISCHE DOKUMENTATION Seite Auslösestromwerte von Überstromunterbrechern Auslösewerte von Überstromunterbrecher Nennstrom DIAZED NH gg gl LS L/B 0,4 s LS V/C LS D/Z / Auslösewerte von Überstromunterbrecher Nennstrom DIAZED träge NH gg gl LS L/B 1) 5,0 s LS V/C 1) LS D/Z 1) / ) Tabelle ABB- CMC