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"Entstehung eines Störlichtbogens: Schutzklasse 1 und Klasse 2"


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Entstehung eines Störlichtbogens: Schutzklasse 1 und Klasse 2

© Scanrail – stock.adobe.com

Aufgrund ihres plötzlichen Auftretens und der extremen Hitze stellen elektrische Lichtbögen eine große Gefahr für Elektrofachkräfte dar. Zwar kommen sie nicht häufig vor, können aber zu erheblichen Personen- und Sachschäden führen. Durch angemessene Schutzkleidung (Klasse I und Klasse II) und regelkonformes Arbeiten kann die Unfall- und Verletzungsgefahr jedoch drastisch reduziert werden. Für verantwortliche Elektrofachkräfte empfiehlt es sich, folgende Informationen im Blick zu behalten.

Inhaltsverzeichnis

  1. Wann entsteht ein Störlichtbogen?
  2. Welche Gefahren gegen von Störlichtbögen aus?
  3. Lichtbogenschutz
  4. Fazit

Wann entsteht ein Störlichtbogen?

Entlädt sich in der Luft zwischen zwei Elektroden Stromspannung, kommt es zu sog. Störlichtbögen oder Fehlerstrombögen. Der Name kommt daher, dass sich eine Spannungsbrücke, bzw. -bogen in ultraviolettem Licht zwischen den beiden Polen bildet, wodurch es zur Entstehung extremer Hitze kommt.

Grundsätzlich können Strombögen überall dort entstehen, wo elektrischer Strom fließt. D.h. sie entstehen nicht nur beim Trennen stromführender Teile, sondern auch bei Hochspannung durch Überschlag bei unzulässiger Annäherung.

Ein Störlichtbogen kann aufgrund unterschiedlicher Ursachen entstehen. Zu den häufigsten gehören:

  • falsche Installation
  • fehlerhafte Reinigung
  • Korrosion und Oberflächenverschmutzung
  • Verschleiß
  • Fehlerhafte Bedienung
  • Arbeitsunfall

Vorsicht: Häufigste Ursache für elektrische Lichtbögen sind Geräte und Anlagen, die während der Wartung oder Reparatur nicht spannungsfrei gemacht wurden oder werden konnten.

Wie entsteht ein Spannungsüberschlag?

Zwischen zwei Potenzialen kann es dann zu einem ungewollten Spannungsüberschlag und Lichtbogen kommen, wenn nicht genügen Abstand oder Isolation der beiden elektrischen Pole besteht. 

Welche Gefahren gegen von Störlichtbögen aus?

Störlichtbogen ist nicht gleich Störlichtbogen: die Stromstärke und Dauer variieren teils stark. Das ist abhängig vom vorhandenen Stromkreis und der Anlage selbst. Im Unglücksfall ist die Entfernung der Person zum Störlichtbogen mitentscheidend, wie schwer die Verletzungen ausfallen. Anhand des "Leitfaden für die Ermittlung der Störlichtgefahren" (IEEE 1584), lässt sich eine umfassende Gefährdungsbeurteilung bezüglich elektrischer Lichtbögen ermitteln.

Nicht zuletzt die vielfältigen Gefahren im Zusammenhang mit Störlichtbögen machen diese derart gefährlich. Die häufigsten Folgen eines Lichtbogens sind:

  • Thermische Gefährdungen: Feuer und Verbrennungen (Hitzeentwicklung von über 15.000 Grad Celsius)
  • Explosionen mit Druck- und Schallwellen (akustische Belastung)
  • giftige Gase
  • blitzartige Lichtentwicklung und hohe elektromagnetische Strahlung

Neben Verbrennungen auf Haut und Körper, sind vor allem katapultierte Metallpartikel und Maschinenteile Hauptverletzungsquellen. Bei entstandenen Schallwellen hingegen kann es zur Trommelfellverletzungen, bei explosionsartiger Lichtentwicklung zu Augenverletzungen kommen.

Am meisten gefährdet sind Elektromonteure, die bei ihrer alltäglichen Arbeit stets der Gefahr eines elektrischen Lichtbogens ausgesetzt sind – um schwerere Verletzungen zu vermeiden, sollte stets auf angemessene Schutzbekleidung geachtet werden. 

Lichtbogenschutz

Nach Arbeitsschutzgesetz, EU PSA-Richtlinie 89/686/EWG, DGUV Information 203-077, DIN VDE 0105-100 und DIN IEC 61482-1-2 (Schutzkleidung gegen die thermischen Gefahren eines Lichtbogens) wird die benötigte Schutzbekleidung (Persönliche Schutzausrüstung gegen die thermische Gefährdung durch Störlichtbögen oder PSAgS) in zwei Kategorien unterteilt: Störlichtbogenschutz Klasse 1 und Klasse 2. Dadurch wird versucht, auf o.g. Gefahrenfälle vorbereitet und ausreichend vor ihnen geschützt zu sein. 

Störlichtbogenschutz Klasse 1

Basierend auf einem sog. Box-Test wird ermittelt, welche Schutzklasse für welche Stromspannungen etc. benötigt wird (APC: Arc Protection Class). Dabei benennt die DIN EN 61482-1-2 Mittelwerte für die jeweilige Klasse. Bei Klasse I sind dies:

Mittelwert der Lichtbogenenergie Mittelwert der Einwirkenergie Prospektiver Prüfstrom Lichtbogenzeit
168 kJ 146 kJ/m2 4 kA 500ms

Störlichtbogenschutz Klasse 2

Mittelwert der Lichtbogenenergie Mittelwert der Einwirkenergie Prospektiver Prüfstrom Lichtbogenzeit
320 kJ 427 kJ/m2 7 kA 500ms

Beiden Ansprüchen müssen die verwendete Textilien und Materialien gerecht werden. Dabei können Elektrofachkräfte ihre PSAgS ihren Aufgabengebieten entsprechend anpassen. Zur Grundausstattung in Sachen Störlichtbogenschutz gehören der Schutz von Gesicht, Körper und Händen.

Bestandteile der PSAgS sind u.a.:

  • Schutzhelm mit Visier
  • Sicherheitsschuhe
  • Elektrikerhandschuhe mit isolierten Ärmeln und Stulpe

Speziell im Bereich des Gesichtsschutzes wird zwischen Visierscheiben unterschieden, die Schutz durch Reflexion oder Absorption bieten. Problematisch ist bei den verwendeten Polycarbonat-Scheiben, die nicht zuletzt aufgrund ihrer farbigen Ausgestaltung Infrarot- und UV-Licht absorbiert, dass sie keine "klare" Sicht ermöglichen und nach einem gewissen Anwendungszeitraum ersetzt werden müssen.

Allgemeine Anforderungen: Die für Schutzkleidung verwendeten Textilien müssen feuerfest, nichtleitend und gleichzeitig Atmungsaktiv sein. Das lässt sich meistens durch ein doppellagiges Gewebe bewerkstelligen.

Um alle Teilaspekte des umfänglichen Sicherheitsschutzes zu garantieren, kann ein Blick in das „Sicherheitshandbuch Elektrosicherheit" sehr hilfreich, wenn nicht notwendig sein. Darin finden verantwortliche Elektrofachkräfte präzises Handlungsempfehlungen, Umsetzungshilfen und Dokumentationsvorlagen.

Störlichtbogenschutzsystem

Anhand eines aktiven Störlichtbogenschutzsystems kann im Störfall die entsprechende Anlage automatisch abgeschaltet werden. Das reduziert die Stärke der Überspannung und somit die Folgen eines Störlichtbogens. Die Anforderungen an ein derartiges System benennt die IEC TR 61641, indem sie Schutzziele und Anwendungsmöglichkeiten vorgibt:

Neben dem Personenschutz steht der Anlagenschutz im Mittelpunkt des Schutzsystems. D.h. es wird versucht, die Beschädigung auf einen geringstmöglichen Anlagenteil zu begrenzen. Durch eine Verbindung mit einer speziellen Schaltgerätekombination ist es sogar möglich, im Schadensfall den Betrieb der betroffenen Anlage fortzuführen. 

Grundregeln

Durch Abdecken oder Abschranken benachbarter spannungsbeladener Maschinenteile lässt sich das Risiko eines elektrischen Störlichtbogens deutlich reduzieren. Dies zu bewerkstelligen ist in der Praxis oft nicht einfach. Deshalb sollten sich verantwortliche Elektrofachkraft an folgende drei Grundsätze halten:

  1. Können Anlagenteile nicht freigeschaltet werden, müssen zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen ergriffen werden.
  2. Aktive Teile, die nicht spannungsfrei zu machen sind, müssen gegen Berührung abgedeckt werden.
  3. Eindeutige Kennzeichnung der Arbeitsstelle (z. B. durch Flaggen, Warnschilder, Ketten oder Absperrseile)

Fazit

Aufgrund der extrem hohen Temperaturen und einer Stromstärke von über 1000 Ampere sind die Folgen von Störlichtbögen meistens verheerend. 

Zwar treten elektrische Störlichtbögen eher selten auf, führen aber meist zu großen Personen- und Sachschäden. Da es generell bei allen Geräten und Teilen, die unter Spannung stehen, zu Lichtbögen kommen kann, sollten sich die verantwortlichen Elektrofachkräfte sich an die 5 Regeln der Elektrosicherheit halten, angemessene Schutzkleidung (Klasse I und Klasse 2) tragen, ihren Arbeitsplatz entsprechend sichern und die eigene Sorgfaltspflicht im Auge behalten.

Ein weiterer wichtiger Bestandteil hochwertiger Elektrosicherheit ist der Austausch unter Kollegen und die kontinuierliche Weiterbildung. Gezielt zu diesem Zweck wurde „DER FACHKUNDE-SERVICE FÜR (VERANTWORTLICHE) ELEKTROFACHKRÄFTE“ ins Leben gerufen. Neben allen gesetzlich vorgeschriebenen Weiterbildungen stehen vor allem Updates zu aktuellen Themen, Tipps für die Praxis und der bereits erwähnte Austausch mit Kollegen und Fachexperten im Fokus. 

 Quellen: "Sicherheitshandbuch Elektrosicherheit", DGUV Information 203-077

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