Ziele des Seminars. Messen und Prüfen - Systeme Qualifizierung eup und EFKffT Aufbau- und Ablauforganisation, Praxiserfahrungen.

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1 Ziele des Seminars Wirkungen des el. Stroms, Unfälle - Schäden Rechtsgrundlagen und Stand der Normung Verantwortung und Personaleinsatz Prüfung elektrischer Betriebsmittel Messen und Prüfen - Systeme Qualifizierung eup und EFKffT Aufbau- und Ablauforganisation, Praxiserfahrungen Seite 1

2 Der erste Elektro-Unfall Im Jahre 1879 berichtete die Zeitschrift fuer angewandte Elektrizitaetslehre: Im Reichstagsgebauede zu Berlin fand am 4. November abends die Probe der neu eingerichteten elektrischen Erleuchtung statt. Es waren im ganzen acht Flammen in Thaetigkeit gesetzt. Folgende Geschichte in Zusammenhang mit diesem Ereignis ging in die Chronik ein: Ein bemerkenswerter Vorgang trug sich im Reichstagsgebauede zu, kurz nachdem die Anlage in Betrieb gesetzt war. Ein Angestellter wollte einigen Herren erklaeren, wie die Lampen arbeiten. Zu diesem Zweck hatte er eine von den Laternen heruntergelassen, die an Aufziehvorrichtungen hingen. Dabei war er unvorsichtig, beruehrte bei geoeffnetem Stromkeise beide Pole und fiel infolge des Schlages zu Boden. Einer der umstehenden Herren machte den Vorschlag, den in den Koerper eingedrungenen Strom unschaedlich in die Erde abzuleiten. Der Verunglueckte wurde sofort in den Garten geschafft, wo beide Haende in den Erdboden gesteckt wurden. Dort lag der Elektrisierte, bis er sich erholt hatte. Das also war der erste Unfall durch Elektrizitaet und die wundersame Heilung. Seite 2

3 Einführung...heute hat man daraus gelernt,......was auch aus den Unfallstatistiken ersichtlich ist... Quelle: Internet Seite 3

4 Einführung 35 von 53 tödlichen Elektrounfällen gehen auf menschliches Versagen zurück menschliche Ursachen 26% technische Ursachen Suizide 8% 66% Quelle: Altmann, S.; Tödliche Elektrounfälle; Elektropraktiker; Berlin 52 (1998)2, S Seite 4

5 Einführung 44 von 53 tödlichen Elektrounfällen wurden von den Verunglückten selbst verursacht selbstverursachte Unfälle 13% 4% fremdverursachte Unfälle selbst- und fremdverursachte Unfälle 83% Quelle: Altmann, S.; Tödliche Elektrounfälle; Elektropraktiker; Berlin 52 (1998)2, S Seite 5

6 Einführung 10 von 53 tödlichen Elektrounfällen ereigneten sich im Gewerbe Haus Freizeit 19% Gewerbe 17% 64% Quelle: Altmann, S.; Tödliche Elektrounfälle; Elektropraktiker; Berlin 52 (1998)2, S Seite 6

7 Einführung 45 von 53 tödlich verunglückte Personen waren Elektrolaien Laien EUP 4% 11% EFK 85% Quelle: Altmann, S.; Tödliche Elektrounfälle; Elektropraktiker; Berlin 52 (1998)2, S Seite 7

8 Unfallstatistik Elektrolaien 1970 bis bis Verteilung Allgem. Verbrauchsm Energiefortl Messen/ Prüfen/Regeln Elektr. Ausrüst Erzeugung/ Umformung Kommunikation Sonstige Elektromed. Geräte bis bis 1994 Quelle: Internet ( Seite 8

9 Unfallstatistik Elektrofachkräfte 1970 bis bis Verteilung Allgem. Verbrauchsm Energiefortl Messen/ Prüfen/Regeln Elektr. Ausrüst Erzeugung/ Umformung Kommunikation Sonstige bis 1979 Elektromed. Geräte Quelle: Internet ( Seite 9

10 Einführung Es ist daher für alle im Elektrobereich tätigen Personen notwendig, die Gefahren durch elektrischen Strom sowie die anzuwendenden Schutzmaßnahmen genau zu kennen Seite 10

11 Gefährdungen durch elektrischen Strom Die Gefährdungen durch elektrischen Strom lassen sich wie folgt einteilen: - direkte Gefährdung des Menschen - Brandgefährdung - Explosionsgefährdung Seite 11

12 Direkte Gefährdung des Menschen Abhängig von Stromstärke, Einwirkungsdauer, Stromweg durch den Körper, Stromart und Frequenz, usw.. können folgende Auswirkungen auf den Menschen auftreten: - Erschrecken (=> Fall von der Leiter,...) - Muskelverkrampfungen (=> Am stromdurchflossenen Teil kleben bleiben,, erschwerte Atmung bis zum Ersticken,...) - Blutdruckanstieg (=> Benommenheit, Hirnblutungen (!),...) - Chemische Wirkungen (=> Zersetzung der Zellflüssigkeit, Tod durch Vergiftung,...) - Lichtbogenwirkungen (=>Verbrennungen, Verblitzen, Knalltrauma,...) - Flüssigkeitsverlust (=> Schädigung der Nieren) - Herzkammerflimmern (=> Blutdruckabfall, Herzstillstand,...) - Wärmewirkung (=> Gerinnung des Bluteiweißes, Platzen der roten Blutkörperchen, Verkochen und Verschmoren von Knochen und Gewebe, Strommarken an den Ein- und Austrittsstellen des Körpers...) Seite 12

13 Strom/Zeit-Diagramm (2) Ein Fehlerstrom-Schutzschalter von 30mA muss innerhalb von 0,2s abschalten. Durch Alterung (Verharzen der Schmierfette) kann diese Zeit überschritten werden. Dies passiert besonders leicht, wenn der Fehlerstromschutzschalter nicht regelmäßig durch Betätigen der Test-Taste ausge-löst wird. Hieraus erklärt sich die Forderung der UVV nach regelmäßiger Betätigung der Test-Taste Seite 13

14 Körperdurchströmung Seite 14

15 Herzkammerflimmern Um die Vorgänge beim Herzkammerflimmern zu erklären, sei zunächst die normale Funktion des Herzens erläutert. Das Herz ist ein aus vier Kammern (zwei Vor- und zwei Hauptkammern) bestehender Hohlmuskel. Wie alle Muskeln zieht sich auch das Herz bei Anregung durch elektrische Ströme zusammen. Der Verlauf des Stroms bei einem gesunden Herzen ist nebenstehend unten dargestellt. Seite 15

16 Herzkammerflimmern P PQ QRS ST QT T Im Zeitraum P beginnen sich die Vorkammern zusammenzuziehen. Seite 16

17 Herzkammerflimmern P PQ QRS ST QT T Im Zeitraum PQ sind die Vorkammern vollständig erregt. Seite 17

18 Herzkammerflimmern P PQ QRS ST QT T Im Zeitraum QRS wird der Reiz von den Vorkammern auf die Hauptkammern übergeleitet. Die Vorkammern beginnen sich zu entspannen, während die Hauptkammern beginnen, sich zusammen zu ziehen. Seite 18

19 Herzkammerflimmern P PQ QRS ST QT T Im Zeitraum ST sind die Hauptkammern vollständig erregt. Seite 19

20 Herzkammerflimmern P PQ QRS ST QT T Im Zeitraum T beginnen sich die Hauptkammern wieder zu entspannen. Seite 20

21 Herzkammerflimmern P PQ QRS ST QT T Fließt in dem Zeitraum, in dem die T-Flanke ansteigt ( vulnerable Phase ), ein von außen einwirkender Strom ausreichender Stärke über das Herz, so wird der regelmäßige Herzrhythmus gestört Seite 21

22 Herzkammerflimmern In der vulnerablen Phase kann ein von außen einwirkender Strom den regelmäßigen Rhythmus des Herzens durcheinander bringen. Da das Herz nun völlig unkontrolliert schlägt, bricht der Blutdruck zusammen Der Mensch stirbt an der Unterversorgung mit frischem Blut, sofern das Flimmern nicht durch einen Gegenschock unterbrochen wird und das Herz so zu seinem normalen Rhythmus zurückfindet. Seite 22

23 Von welchen Faktoren hängt eine gefährliche Körperdurchströmung ab? Die Folgen bzw. die Schwere einer elektrischen Körperdurchströmung hängen im Wesentlichen von folgenden Faktoren ab: - Spannungshöhe (über 50 V ~ bzw. 120 V =) - Widerstand an der Eintrittsstelle des Körpers (trockene / nasse Haut, Schwielen / dünne Haut, Berührungsfläche, isolierende Handschuhe,...) - Widerstand des Körpers (langer / kurzer Stromweg, Rumpf / Extremitäten, Stromverzweigung, Wasserhaushalt im Körper,...) - Widerstand an der Austrittsstelle des Körpers (trockene / nasse Haut, Schwielen / dünne Haut, Berührungsfläche, isolierende Schuhe, Standortwiderstand) - Zeitdauer der Durchströmung - Stromweg (Herz?) - Körperliche Verfassung der verunglückten Person, Alter, Geschlecht,... - Art des Stroms (Gleich- oder Wechsel (Frequenz!)) bestimmende Größen für die Stromstärke Seite 23

24 Brandgefährdung Quelle: Seite 24

25 Wie kommt es zu Bränden? Gleichzeitiges Zusammentreffen von: - brennbarem Stoff (Flüssigkeiten, Gase, Stäube, feste Stoffe) - Zündquelle (offenes Feuer, heiße Oberflächen, Lichtbögen,...) - Sauerstoff in ausreichender Konzentration Das gleichzeitige Zusammentreffen dieser Elemente bildet das Branddreieck: Der Brand wird gelöscht, wenn eines der Elemente aus dem Dreieck entfernt oder isoliert wird. Seite 25

26 Schutzsystematik DIN VDE schreibt ein dreistufiges Schutzsystem für Anlagen und Geräte vor. Anlagenschutz Geräteschutz 1. Stufe Basisschutz Schutz gegen direktes Berühren aktiver Teile Schutzart 2. Stufe Fehlerschutz Schutz gegen indirektes Berühren aktiver Teile Schutzklasse 3. Stufe Zusatzschutz zusätzliche Maßnahmen, z.b: Fehlerstromschutzschalter Seite 37

27 Basisschutz Basisschutz: Schutz gegen direktes Berühren Schutz gegen direktes Berühren durch......isolierung der aktiven Teile...Abdeckungen oder Umhüllungen...Hindernisse...Abstand...zusätzliche Schutzmaßnahmen Beispiele Vollständige Isolierung von Kabeln und Leitungen, die den mechanischen, thermischen, chemischen und elektrischen Beanspruchungen standhält mind. IP 2X, bei horizontaler. Anordnung IP 4X Abdeckungen oder Umhüllungen dürfen nur mit Werkzeugen zu entfernen sein Schutzleisten, Abdeckungen oder Schutzgitter (Zuverlässige Befestigung und mechanische Festigkeit muss gegeben sein) Geländer, Abschrankungen oder Gitter müssen so angebracht werden, dass sich innerhalb des doppelten Handbereiches (2,5m) keine gleichzeitig berührbaren Teile unterschiedlichen Potentials befinden Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen können zu allen vorstehenden Maßnahmen als zusätzlicher Schutz angewendet werden, dürfen diese aber nicht ersetzen Nach DIN VDE 0100 Teil 410 und Teil 430 Seite 39

28 Fehlerschutz Fehlerschutz: Schutz gegen indirektes Berühren Als indirektes Berühren bezeichnet man den Kontakt mit unter Spannung stehenden Teilen über Teile, die betriebsmäßig normalerweise nicht unter Spannung stehen, z.b. Schutz gegen indirektes Berühren durch......abschaltung oder Meldung...Schutzisolierung...nichtleitende Räume...Schutztrennung...erdfreien, örtlichen Potentialausgleich Beispiele Abschaltung z.b. durch Überstromauslöser (Sicherungen), Fehlerstromauslöser (FI) usw.. Meldung z.b. bei Isolationsüberwachung mind. IP 2X, bei horizontaler. Anordnung IP 4X Abdeckungen oder Umhüllungen dürfen nur mit Werkzeugen zu entfernen sein Vollständiges Fehlen metallischer Teile unterschiedlichen Potentials (z.b. Gas- und Wasserrohre) oder sonstiger leitfähiger Materialien Betriebsmittel werden an einer Spannungsquelle betrieben, die nicht in die Erdung der in der Umgebung befindlichen Metallteile einbezogen ist (z.b. Trenntransformator, Generator, Batterien..) Verbindung aller im Raum befindlichen leitfähigen Teile untereinander, jedoch nicht mit dem Erdpotential Seite 40

29 Schutzart Die Schutzart eines Gerätes (Schutz gegen Fremdkörper und Feuchtigkeit) wird durch zwei Ziffern mit vorangehender Kennzeichnung IP (International Protection = Internationaler Schutz) angegeben. Die erste Ziffer gibt dabei den Schutzgrad gegen Fremdkörper, die zweite Ziffer den Schutzgrad gegen Feuchtigkeit an. Nachgestellte zusätzliche Buchstaben können auf den Schutz gegen direktes Berühren sowie die Verwendbarkeit des Gerätes hinweisen IP 54 International Protection Schutzgrad gegen Feuchtigkeit Schutzgrad gegen Fremdkörper Seite 41

30 Schutzart (Fremdkörperschutz) Schutzgrad Schutz gegen... Anwendung Bildzeichen IP 0X IP 1X IP 2X kein Schutz...Fremdkörper > 50mm...Fremdkörper > 12,5mm Geschlossene, staubfreie Räume ohne Personenverkehr (Trafostationen) Staubfreie Innenräume, in denen Elektrofachkräfte arbeiten (Schalträume) Staubfreie Außen- und Innenräume mit nur groben Fremdkörpern (Motoren, die innerhalb von Maschinen eingebaut sind) IP 3X...Fremdkörper > 2,5mm Staubfreie Außen- und Innenräume mit nur kleinen Fremdkörpern IP 4X IP 5X...Fremdkörper > 1mm...Staubablagerung Außen- und Innenräume ohne Feinstaub (mechanische Werkstätten, Landwirtschaft) Klemmkästen bei leitenden Stäuben in Räumen mit nichtbrennbarem Staub (metallverarb. Werkstätten) IP 6X...Staubeintritt völlig staubdichte Betriebsmittel in Räumen mit brennbarem Staub (holzverarbeitende Werkstätten) Seite 42

31 Schutzart (Feuchtigkeitsschutz) Schutzgrad Schutz gegen... Anwendung Bildzeichen IP X0 kein Schutz Trockene Räume ohne Kondenswasserbildung...senkrecht tropfendes Wasser IP X1 Räume mit nur senkrecht tropfendem Wasser IP X2 IP X3 IP X4...bis zu 15 gegen die Senkrechte schräg tropfendes Wasser...Sprühwasser...Spritzwasser Räume, in denen die Betriebsmittel keinem vom Boden aufspritzendem Wasser ausgesetzt sind Geschützte Aufstellung im Freien ohne direkte Witterungseinflüsse Aufstellung im Freien bei geringen Witterungseinflüssen oder bei dauernd feuchter Umgebung IP X5 IP X6...Strahlwasser...Überfluten Ungeschützte Aufstellung oder Tropenklima mit dauernd 80% rel. Luftfeuchte Betriebsmittel, die kurzzeitig Schwallwasser ausgesetzt werden IP X7...Eintauchen Betriebsmittel für kurzzeitigen Tauchbetrieb IP X8...Untertauchen Betriebsmittel für dauernden Tauchbetrieb m Seite 43

32 Schutzklassen Schutzklasse Bezeichnung: Symbol Anwendungsbeispiele: I II III Schutzmaßnahme mit Schutzleiter Schutzisolierung Schutzkleinspannung Toaster, Kaffeemaschinen Elektrowerkzeuge, HiFi-Geräte Spielzeuge, med. Geräte Seite 45

33 Schutzklassen Schutzklasse I Bezeichnung: Anwendungsbeispiele: Schutzmaßnahme mit Schutzleiter Symbol Toaster, Kaffeemaschinen Seite 46

34 Schutzklassen Schutzklasse II Bezeichnung: Anwendungsbeispiele: Schutzmaßnahme ohne Schutzleiter Symbol Elektrowerkzeuge, HiFi-Geräte Seite 47

35 Schutzklassen Schutzklasse III Bezeichnung: Anwendungsbeispiele: Schutzmaßnahme ohne Schutzleiter 230 V 12 V Symbol Elektrowerkzeuge, HiFi-Geräte Seite 48

36 Zusatzschutz (Fehlerstromschutzschalter) In einem geschlossenen Stromkreis muss der <in den Stromkreis fließende Strom genauso groß sein wie der herausfließende<< Fließt als Folge eines Fehlers ein Strom über das Gerätegehäuse ab, sind herein- und herausfließender Strom verschieden groß Dadurch entsteht in einer Spule ein Magnetfeld, was einen angekoppelten Schalter auslösen lässt Der Fehlerstromschutzschalter wirkt also bildlich wie eine Waage, die den hereinund herausfließenden Strom vergleicht und bei geringen Ungleichmäßigkeiten sofort auslöst. Seite 49

37 Sicherheitsgerechtes Verhalten Unfälle lassen sich durch technische Maßnahmen allein nicht vermeiden! 35 von 53 tödlichen Elektrounfällen gehen auf menschliches Versagen zurück 26% menschliche Ursachen technische Ursachen Suizide 8% 66% Quelle: Altmann, S.; Tödliche Elektrounfälle; Elektropraktiker; Berlin 52 (1998) 2, S Seite 50

38 Sicherheitsgerechtes Verhalten 9 von 10 Elektrounfällen hätten durch sicherheitsgerechtes Verhalten (Einhaltung der 5 Sicherheitsregeln) vermieden werden können! Seite 51

39 Die fünf Sicherheitsregeln Sicherungsautomat ausschalten 1.Freischalten Sicherung ausschrauben Hauptschalter ausschalten Das Ausschalten des Lichtschalters zum Freischalten einer Lampe reicht nicht aus! Mögliche Rückspannungen beachten Seite 52

40 Die fünf Sicherheitsregeln 2. gegen Wiedereinschalten sichern Sicherungsautomat mit Aufkleber überkleben Sicherungseinsatz mitnehmen Hauptschalter abschließen Einem Kollegen Bescheid sagen reicht nicht aus! Mögliche Rückspannungen beachten Seite 53

41 Die fünf Sicherheitsregeln 3. Spannungsfreiheit feststellen Möglichst zweipoligen Spannungsprüfer benutzen Funktionstest des Spannungsprüfers vor der Messung Spannungsebenen beachten Ein einpoliger Spannungsprüfer reicht nicht aus! Allpolig messen! (Spannungsverschleppung) Seite 54

42 Die fünf Sicherheitsregeln 4. Erden und Kurzschließen unter 1000 V nicht nötig, wenn nicht wieder eingeschaltet werden kann Die EuK-Stelle muss vom Arbeitsort aus sichtbar sein Nur geeignete EuK-Garnituren benutzen Seite 55

43 Die fünf Sicherheitsregeln 5. Benachbarte, unter Spannung stehende Teile abschranken oder abddecken Abdeckung aller unter Spannung stehender Teile im Arbeitsbereich Isolierdecken und matten nur bis 1000 V benutzen Mindestabstände in den verschiedenen Spannungsebenen beachten Seite 56

44 Unfallverteilung bei Nichteinhaltung der fünf Sicherheitsregeln Verteilung der Unfälle auf die Sicherheitsregeln Blau: Zeitraum Violett: Zeitraum Seite 57

45 Typische Schadensfälle Seite 58

46 Typische Schadensfälle Bürogebäude, Brand in der Etagenküche Durch eine nicht ausgeschaltete Kaffeemaschine kam es zu einem Brand in der Küche. Brandschaden in einer Trafo Kompaktstation in einem Gewerbegebiet. Wahrscheinlich durch eine Ratte in der Anlage verursacht. Quelle: Internet Seite 59

47 Typische Schadensfälle Quelle: Internet Unterverteilung in einem öffentlichen Gebäude mit Parkhaus (24 Std.-Betrieb) Durch die Vielzahl der Steuerrelais im Dauerbetrieb war die Wärmeabluft in der Unterverteilung nicht berücksichtigt. Die zulässige Betriebstemperatur der elektrischen Bauteile wurde überschritten. So kam es hier zu einem Brand. Brandschaden in einem Einfamilienhaus, Brandursache: Elektrisches Heizgerät Seite 60

48 Typische Schadensfälle Quelle: Internet Arbeit an elektrischer Anlage: Zähler wurde freigeschaltet, Spannungsfreiheit festgestellt Beim Arbeiten an der spannungsfreien Anlage fiel eine Kombizange in das offenstehende ISO Gehäuse Der Elektromonteur hat gegen die 4. Sicherheitsregel (Benachbarte, unter Spannung stehende Teile abdecken oder abschranken) verstoßen. Hier hätte das Gehäuse mit dem vorhandenen ISO Deckel verschlossen werden müssen. Seite 61

49 Typische Schadensfälle Seite 62

50 Beinahexplosion in einer Kläranlage Seite 63

51 Typische Situationen Vagabundierende Ströme auf dem PE-Leiter in einem großen Verwaltungsgebäude (TN-C-Netz). Das Messgerät zeigt einen Wert von 15,35 Ampere. Quelle: Internet Resultierend aus der falschen Verlegung des Netzes (verpennte Netze) wurden Frequenzen von 150 Hz gemessen. Die Folgen hiervon waren Computerabstürze, Computerschäden etc. Bei der Erstellung des Bürokomplexes im Jahre 1998 hätte ein TN-S Netz (5 Leiternetz, mit Rücksicht auf die Computeranlagen) erstellt werden müssen. Seite 64

52 Typische Situationen Oberwellen im TN-C-Netz Quelle: Internet PE-Leiter führt einen Strom von 3,7 Ampere Seite 65

53 Typische Situationen Seite 66