Gefahren und vorbeugende Maßnahmen an elektrischen Anlagen

Die vielen Komponenten, aus denen Elektroinstallationen bestehen, weisen unterschiedliche Robustheit auf. Ungeachtet ihrer inhärenten Zerbrechlichkeit müssen sie jedoch alle unter strengen Bedingungen zuverlässig funktionieren. Leider unterliegen elektrische Geräte selbst unter den besten Umständen Ausfällen, die zu Personen- oder Sachschäden führen können.

Der sichere Betrieb elektrischer Anlagen ist das Ergebnis einer guten Anfangsplanung, nicht der bloßen Nachrüstung von Sicherheitssystemen. Dies ist eine Folge der Tatsache, dass, obwohl Strom mit Lichtgeschwindigkeit fließt, alle elektromechanischen und elektronischen Systeme Reaktionslatenzen aufweisen, die hauptsächlich durch thermische Trägheit, mechanische Trägheit und Wartungsbedingungen verursacht werden. Diese Latenzen, unabhängig von ihrem Ursprung, sind lang genug, um Menschen zu verletzen und Ausrüstung zu beschädigen (Lee, Capelli-Schellpfeffer und Kelly 1994; Lee, Cravalho und Burke 1992; Kane und Sternheim 1978).

Es ist wichtig, dass die Geräte von qualifiziertem Personal installiert und gewartet werden. Es sei betont, dass technische Maßnahmen sowohl zum sicheren Betrieb von Anlagen als auch zum Schutz von Mensch und Material erforderlich sind.

Einführung in elektrische Gefahren

Der ordnungsgemäße Betrieb elektrischer Anlagen erfordert, dass Maschinen, Geräte und elektrische Schaltkreise und Leitungen vor Gefahren geschützt werden, die sowohl durch interne (dh innerhalb der Installation entstehende) als auch durch externe Faktoren verursacht werden (Andreoni und Castagna 1983).

Interne Ursachen sind:

• Überspannungen

• Kurzschlüsse

• Modifikation der Wellenform des Stroms

• Induktion

• Einmischung

• Überströme

• Korrosion, was zu elektrischen Leckströmen zur Erde führt

• Erhitzen von leitenden und isolierenden Materialien, was zu Verbrennungen des Bedieners, Emissionen giftiger Gase, Bränden von Komponenten und in brennbaren Atmosphären zu Explosionen führen kann

• Lecks von Isolierflüssigkeiten, wie z. B. Öl

• Bildung von Wasserstoff oder anderen Gasen, die zur Bildung explosionsfähiger Gemische führen können.

Jede Gefahr-Ausrüstungs-Kombination erfordert spezifische Schutzmaßnahmen, die teilweise gesetzlich oder durch interne technische Vorschriften vorgeschrieben sind. Hersteller sind dafür verantwortlich, sich spezifischer technischer Strategien bewusst zu sein, die Risiken reduzieren können.

Äußere Ursachen sind:

• mechanische Faktoren (Stürze, Stöße, Vibrationen)

• physikalische und chemische Faktoren (natürliche oder künstliche Strahlung, extreme Temperaturen, Öle, ätzende Flüssigkeiten, Feuchtigkeit)

• Wind, Eis, Blitz

• Vegetation (Bäume und Wurzeln, sowohl trocken als auch nass)

• Tiere (sowohl in städtischen als auch in ländlichen Umgebungen); diese können die Isolierung der Stromleitung beschädigen und so Kurzschlüsse oder Fehlkontakte verursachen

Zuguterletzt,

• Erwachsene und Kinder, die sorglos oder leichtsinnig sind oder die Risiken und Betriebsverfahren nicht kennen.

Andere externe Ursachen sind elektromagnetische Interferenzen durch Quellen wie Hochspannungsleitungen, Funkempfänger, Schweißmaschinen (die transiente Überspannungen erzeugen können) und Solenoide.

Die häufigsten Ursachen für Probleme ergeben sich aus Fehlfunktionen oder Nicht-Standard:

• mechanische, thermische oder chemische Schutzausrüstung
• Lüftungssysteme, Maschinenkühlsysteme, Geräte, Leitungen oder Kreisläufe
• Koordination von Isolatoren, die in verschiedenen Anlagenteilen verwendet werden
• Koordination von Sicherungen und Sicherungsautomaten.

Eine einzelne Sicherung oder ein Sicherungsautomat kann keinen ausreichenden Schutz gegen Überstrom in zwei verschiedenen Stromkreisen bieten. Sicherungen oder Sicherungsautomaten können Schutz gegen Phase-Nullleiter-Ausfälle bieten, aber der Schutz gegen Phase-Erde-Ausfälle erfordert automatische Fehlerstromschutzschalter.

• Verwendung von Spannungsrelais und -entladern zur Koordinierung von Schutzsystemen
• Sensoren und mechanische oder elektrische Komponenten in den Schutzsystemen der Anlage
• Trennung von Stromkreisen mit unterschiedlichen Spannungen (ausreichende Luftabstände müssen zwischen den Leitern eingehalten werden; Verbindungen sollten isoliert sein; Transformatoren sollten mit geerdeten Abschirmungen und einem geeigneten Schutz gegen Überspannung ausgestattet sein und vollständig getrennte Primär- und Sekundärspulen haben)
• Farbcodes oder andere geeignete Vorkehrungen, um eine falsche Identifizierung von Drähten zu vermeiden
• Die Verwechslung der aktiven Phase mit einem Neutralleiter führt zur Elektrifizierung der externen metallischen Komponenten des Geräts
• Schutzausrüstung gegen elektromagnetische Störungen.

Diese sind besonders wichtig für Instrumentierung und Leitungen, die zur Datenübertragung oder zum Austausch von Schutz- und/oder Steuersignalen verwendet werden. Zwischen den Leitungen müssen ausreichende Abstände eingehalten oder Filter und Abschirmungen verwendet werden. Glasfaserkabel werden manchmal für die kritischsten Fälle verwendet.

Das mit elektrischen Installationen verbundene Risiko nimmt zu, wenn die Geräte erschwerten Betriebsbedingungen ausgesetzt sind, am häufigsten als Folge elektrischer Gefahren in feuchten oder nassen Umgebungen.

Die dünnen flüssigen leitfähigen Schichten, die sich in feuchten oder nassen Umgebungen auf metallischen und isolierenden Oberflächen bilden, schaffen neue, unregelmäßige und gefährliche Strompfade. Das Eindringen von Wasser verringert die Effizienz der Isolierung, und wenn Wasser in die Isolierung eindringt, kann es zu Kriechströmen und Kurzschlüssen kommen. Diese Effekte beschädigen nicht nur elektrische Anlagen, sondern erhöhen auch die Risiken für Menschen erheblich. Diese Tatsache rechtfertigt die Notwendigkeit besonderer Standards für Arbeiten in rauen Umgebungen wie Freigelände, landwirtschaftlichen Anlagen, Baustellen, Badezimmern, Bergwerken und Kellern und einigen Industrieumgebungen.

Ausrüstung zum Schutz vor Regen, seitlichen Spritzern oder vollständigem Eintauchen ist erhältlich. Idealerweise sollte die Ausrüstung eingehaust, isoliert und korrosionsbeständig sein. Metallgehäuse müssen geerdet werden. Der Mechanismus des Versagens in diesen feuchten Umgebungen ist derselbe wie der in feuchten Atmosphären beobachtete, aber die Auswirkungen können schwerwiegender sein.

Elektrische Gefahren in staubigen Atmosphären

Feine Stäube, die in Maschinen und elektrische Geräte gelangen, verursachen Abrieb, insbesondere an beweglichen Teilen. Leitende Stäube können ebenfalls Kurzschlüsse verursachen, während isolierende Stäube den Stromfluss unterbrechen und den Kontaktwiderstand erhöhen können. Ansammlungen von feinen oder groben Stäuben um Gerätegehäuse herum sind potenzielle Feuchtigkeits- und Wasserspeicher. Trockener Staub ist ein Wärmeisolator, der die Wärmeableitung verringert und die lokale Temperatur erhöht; Dies kann elektrische Schaltkreise beschädigen und Brände oder Explosionen verursachen.

An industriellen oder landwirtschaftlichen Standorten, an denen staubige Prozesse durchgeführt werden, müssen wasser- und explosionsgeschützte Systeme installiert werden.

Elektrische Gefahren in explosionsgefährdeten Atmosphären oder an Orten mit explosiven Materialien

Explosionen, einschließlich Explosionen in Atmosphären, die explosive Gase und Stäube enthalten, können durch Öffnen und Schließen unter Spannung stehender Stromkreise oder durch jeden anderen transienten Prozess ausgelöst werden, der Funken mit ausreichender Energie erzeugen kann.

Diese Gefahr besteht an Standorten wie:

• Bergwerke und unterirdische Standorte, an denen sich Gase, insbesondere Methan, ansammeln können
• chemische Industrie
• Lagerräume für Bleibatterien, in denen sich Wasserstoff ansammeln kann
• die Lebensmittelindustrie, wo natürliche organische Pulver erzeugt werden können
• der Kunststoffindustrie
• Metallurgie, insbesondere die mit Aluminium und Magnesium.

Wo diese Gefahr besteht, sollte die Anzahl der Stromkreise und Geräte minimiert werden, indem beispielsweise Elektromotoren und Transformatoren entfernt oder durch pneumatische Geräte ersetzt werden. Elektrische Geräte, die nicht entfernt werden können, müssen umschlossen sein, um jeglichen Kontakt von brennbaren Gasen und Stäuben mit Funken zu vermeiden, und innerhalb des Gehäuses muss eine Inertgasatmosphäre mit Überdruck aufrechterhalten werden. Wo Explosionsgefahr besteht, müssen explosionsgeschützte Gehäuse und feuerfeste Elektrokabel verwendet werden. Für einige Hochrisikoindustrien (z. B. die Öl- und Chemieindustrie) wurde eine vollständige Palette explosionsgeschützter Geräte entwickelt.

Aufgrund der hohen Kosten für explosionsgeschützte Ausrüstung werden Anlagen üblicherweise in elektrische Gefahrenzonen eingeteilt. Bei diesem Ansatz wird in Hochrisikozonen Spezialausrüstung eingesetzt, während in anderen ein gewisses Risiko in Kauf genommen wird. Verschiedene branchenspezifische Kriterien und technische Lösungen wurden entwickelt; Diese umfassen normalerweise eine Kombination aus Erdung, Komponententrennung und der Installation von Zonenbarrieren.

Potentialausgleich

Wenn alle gleichzeitig berührbaren Leiter einschließlich der Erde auf dem gleichen Potential liegen würden, bestünde keine Gefahr für den Menschen. Potentialausgleichssysteme sind ein Versuch, diesen Idealzustand zu erreichen (Andreoni und Castagna 1983; Lee, Cravalho und Burke 1992).

Beim Potentialausgleich werden alle freiliegenden Leiter von nicht zur Übertragung bestimmten elektrischen Betriebsmitteln und alle berührbaren Fremdleiter am selben Standort mit einem Schutzleiter verbunden. Es sollte daran erinnert werden, dass die Leiter von Nicht-Übertragungsgeräten während des normalen Betriebs stromlos sind, nach einem Isolationsfehler jedoch unter Spannung stehen können. Durch die Verringerung der Berührungsspannung verhindert der Potentialausgleich, dass metallische Bauteile für Personen und Geräte gefährliche Spannungen erreichen.

In der Praxis kann es erforderlich sein, dieselbe Maschine an mehreren Stellen an das Potentialausgleichsnetz anzuschließen. Bereiche mit schlechtem Kontakt, beispielsweise aufgrund von Isolatoren wie Schmiermittel und Farbe, sollten sorgfältig identifiziert werden. Ebenso hat es sich bewährt, alle lokalen und externen Versorgungsleitungen (z. B. Wasser, Gas und Heizung) an das Potentialausgleichsnetz anzuschließen.

Erdung

In den meisten Fällen ist es notwendig, den Spannungsabfall zwischen den Leitern der Installation und der Erde zu minimieren. Dies wird erreicht, indem die Leiter mit einem geerdeten Schutzleiter verbunden werden.

Es gibt zwei Arten von Masseverbindungen:

• Funktionserde – zum Beispiel Erdung des Neutralleiters eines Dreiphasensystems oder des Mittelpunkts der Sekundärspule eines Transformators
• Schutzerdung – zum Beispiel Erdung aller Leiter an einem Gerät. Das Ziel dieser Art der Erdung besteht darin, die Leiterspannungen zu minimieren, indem ein bevorzugter Pfad für Fehlerströme geschaffen wird, insbesondere für solche Ströme, die wahrscheinlich Menschen betreffen.

Unter normalen Betriebsbedingungen fließt kein Strom durch Masseverbindungen. Bei einer versehentlichen Aktivierung des Stromkreises ist jedoch der Stromfluss durch die niederohmige Masseverbindung hoch genug, um die Sicherung oder die nicht geerdeten Leiter zu schmelzen.

Die von den meisten Normen zugelassene maximale Fehlerspannung in Äquipotentialnetzen beträgt 50 V für trockene Umgebungen, 25 V für nasse oder feuchte Umgebungen und 12 V für medizinische Labors und andere Umgebungen mit hohem Risiko. Obwohl diese Werte nur Richtlinien sind, sollte die Notwendigkeit einer angemessenen Erdung am Arbeitsplatz, in öffentlichen Räumen und insbesondere in Wohnungen betont werden.

Die Wirksamkeit der Erdung hängt in erster Linie vom Vorhandensein hoher und stabiler Erdableitströme ab, aber auch von einer ausreichenden galvanischen Kopplung des Äquipotentialnetzes und dem Durchmesser der zum Netz führenden Leiter. Aufgrund der Bedeutung des Erdschlusses muss dieser mit großer Genauigkeit bewertet werden.

Erdverbindungen müssen so zuverlässig sein wie Äquipotentialnetze, und ihre ordnungsgemäße Funktion muss regelmäßig überprüft werden.

Wenn der Erdungswiderstand zunimmt, nähert sich das Potential sowohl des Erdungsleiters als auch der Erde um den Leiter dem des Stromkreises an; im Fall der Erde um den Leiter herum ist das erzeugte Potential umgekehrt proportional zum Abstand vom Leiter. Um gefährliche Schrittspannungen zu vermeiden, müssen Erdungsleiter ordnungsgemäß abgeschirmt und in ausreichender Tiefe im Boden verlegt werden.

Als Alternative zur Geräteerdung erlauben Normen die Verwendung von doppelt isolierten Geräten. Dieses Gerät, das für den Einsatz in Wohnumgebungen empfohlen wird, minimiert die Wahrscheinlichkeit eines Isolationsversagens, indem es zwei separate Isolationssysteme bereitstellt. Auf doppelt isolierte Geräte kann man sich nicht verlassen, um angemessen vor Schnittstellenfehlern zu schützen, wie sie beispielsweise mit losen, aber stromführenden Steckern verbunden sind, da die Stecker- und Steckdosenstandards einiger Länder die Verwendung solcher Stecker nicht berücksichtigen.

Leistungsschalter

Die sicherste Methode, elektrische Gefahren für Menschen und Geräte zu reduzieren, besteht darin, die Dauer des Fehlerstrom- und Spannungsanstiegs zu minimieren, idealerweise bevor die elektrische Energie überhaupt ansteigt. Schutzsysteme in elektrischen Betriebsmitteln enthalten normalerweise drei Relais: ein Fehlerstromrelais zum Schutz gegen Fehler gegen Erde, ein magnetisches Relais und ein thermisches Relais zum Schutz vor Überlast und Kurzschluss.

Bei Fehlerstromschutzschaltern werden die Leiter des Stromkreises um einen Ring gewickelt, der die Vektorsumme der in das zu schützende Gerät ein- und austretenden Ströme erfasst. Die Vektorsumme ist im Normalbetrieb gleich Null, im Fehlerfall aber gleich dem Ableitstrom. Wenn der Leckstrom den Schwellenwert des Unterbrechers erreicht, wird der Unterbrecher ausgelöst. Fehlerstromschutzschalter können schon ab 30 mA mit Latenzen bis 30 ms auslösen.

Der maximale Strom, der von einem Leiter sicher geführt werden kann, ist eine Funktion seines Querschnitts, seiner Isolierung und seiner Installation. Eine Überhitzung tritt auf, wenn die maximale sichere Belastung überschritten wird oder wenn die Wärmeableitung begrenzt ist. Überstromschutzeinrichtungen wie Sicherungen und magnetothermische Schutzschalter unterbrechen automatisch den Stromkreis, wenn übermäßiger Stromfluss, Erdschluss, Überlastung oder Kurzschluss auftreten. Überstromschutzeinrichtungen sollen den Stromfluss unterbrechen, wenn er die Kapazität des Leiters überschreitet.

Die Auswahl einer Schutzausrüstung, die sowohl Personen als auch Geräte schützen kann, ist eine der wichtigsten Fragen bei der Verwaltung elektrischer Anlagen und muss nicht nur die Strombelastbarkeit der Leiter, sondern auch die Eigenschaften der Stromkreise und der angeschlossenen Geräte berücksichtigen Sie.

Bei Stromkreisen mit sehr hohen Strombelastungen müssen spezielle Hochleistungssicherungen oder Leistungsschalter verwendet werden.

Sicherungen

Es sind mehrere Arten von Sicherungen erhältlich, die jeweils für eine bestimmte Anwendung ausgelegt sind. Die Verwendung eines falschen Sicherungstyps oder einer Sicherung mit der falschen Kapazität kann zu Verletzungen und Schäden an der Ausrüstung führen. Eine Überhitzung führt häufig zu überhitzten Kabeln oder Geräten, was wiederum Brände verursachen kann.

Vor dem Ersetzen von Sicherungen den Stromkreis absperren, kennzeichnen und testen, um sicherzustellen, dass der Stromkreis stromlos ist. Testen kann Leben retten. Identifizieren Sie als nächstes die Ursache von Kurzschlüssen oder Überlastungen und ersetzen Sie durchgebrannte Sicherungen durch Sicherungen des gleichen Typs und der gleichen Kapazität. Setzen Sie niemals Sicherungen in einen Stromkreis ein.

Leistungsschalter

Obwohl Leistungsschalter seit langem in Hochspannungsschaltungen mit großen Stromkapazitäten verwendet werden, werden sie zunehmend in vielen anderen Arten von Schaltungen verwendet. Es sind viele Typen erhältlich, die eine Auswahl zwischen sofortigem und verzögertem Einsetzen und manuellem oder automatischem Betrieb bieten.

Leistungsschalter fallen in zwei allgemeine Kategorien: thermische und magnetische.

Thermische Schutzschalter reagieren ausschließlich auf Temperaturanstieg. Schwankungen der Umgebungstemperatur des Leistungsschalters wirken sich daher auf den Auslösepunkt des Leistungsschalters aus.

Magnetische Leistungsschalter hingegen reagieren ausschließlich auf die Stromstärke, die durch den Stromkreis fließt. Diese Art von Schalter ist vorzuziehen, wenn große Temperaturschwankungen eine Überdimensionierung des Leistungsschalters erfordern würden oder wenn der Schalter häufig ausgelöst wird.

Beim Kontakt mit hochstrombelasteten Leitungen können Schutzschaltungen Personen- oder Sachschäden nicht verhindern, da sie nur dazu dienen, Stromleitungen und Anlagen vor zu hohem Stromfluss durch Fehler zu schützen.

Aufgrund des Erdungswiderstands ist der Strom, der durch ein Objekt fließt, das gleichzeitig die Leitung und die Erde berührt, normalerweise kleiner als der Auslösestrom. Fehlerströme, die durch Menschen fließen, können durch den Körperwiderstand weiter reduziert werden, bis sie den Leistungsschalter nicht auslösen, und sind daher äußerst gefährlich. Es ist praktisch unmöglich, ein Stromversorgungssystem zu entwerfen, das Verletzungen oder Schäden an Objekten verhindert, die die Stromleitungen stören, und gleichzeitig ein nützliches Energieübertragungssystem bleibt, da die Auslöseschwellen für die relevanten Schaltkreisschutzgeräte weit über dem Gefahrenniveau für Menschen liegen.

Normen und Vorschriften

Der Rahmen internationaler Normen und Vorschriften ist in Abbildung 1 dargestellt (Winckler 1994). Die Zeilen entsprechen dem geografischen Anwendungsbereich der Standards, entweder weltweit (international), kontinental (regional) oder national, während die Spalten den Anwendungsbereichen der Standards entsprechen. Die IEC und die Internationale Organisation für Normung (ISO) teilen sich eine Dachstruktur, die Joint Presidents Coordinating Group (JPCG); das europäische Äquivalent ist die Joint Presidents Group (JPG).

Abbildung 1. Der Rahmen internationaler Standards und Vorschriften

Jedes Normungsgremium hält regelmäßige internationale Treffen ab. Die Zusammensetzung der verschiedenen Gremien spiegelt die Entwicklung der Normung wider.

Das Europäisches Komitee für die Normalisierung der Elektrotechnik (CENELEC) wurde von den Ausschüssen für Elektrotechnik der Länder gegründet, die 1957 die Römischen Verträge zur Gründung der Europäischen Wirtschaftsgemeinschaft unterzeichnet haben. Zu den sechs Gründungsmitgliedern kamen später die Mitglieder der Europäischen Freihandelsassoziation (EFTA), und CENELEC in seiner jetzigen Form geht auf den 13. Februar 1972 zurück.

Im Gegensatz zur Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) konzentriert sich CENELEC eher auf die Umsetzung internationaler Normen in den Mitgliedsländern als auf die Schaffung neuer Normen. Es ist besonders wichtig, daran zu erinnern, dass die Übernahme von IEC-Normen durch die Mitgliedsländer zwar freiwillig ist, die Übernahme von CENELEC-Normen und -Vorschriften in der Europäischen Union jedoch obligatorisch ist. Über 90 % der CENELEC-Normen sind von IEC-Normen abgeleitet, und über 70 % davon sind identisch. Der Einfluss von CENELEC hat auch das Interesse osteuropäischer Länder geweckt, von denen die meisten 1991 angeschlossene Mitglieder wurden.

Die International Association for Testing and Materials, der Vorläufer der ISO, wie sie heute bekannt ist, wurde 1886 gegründet und war bis zum Ersten Weltkrieg aktiv, danach hörte sie auf, als internationale Vereinigung zu fungieren. Einige nationale Organisationen, wie die American Society for Testing and Materials (ASTM), überlebten. 1926 wurde die International Standards Association (ISA) in New York gegründet und war bis zum Zweiten Weltkrieg aktiv. Die ISA wurde 1946 durch die ISO ersetzt, die für alle Bereiche außer Elektrotechnik und Telekommunikation zuständig ist. Das Europäisches Komitee für Normalisierung (CEN) ist das europäische Äquivalent der ISO und hat die gleiche Funktion wie CENELEC, obwohl nur 40 % der CEN-Normen von ISO-Normen abgeleitet sind.

Die aktuelle Welle der internationalen wirtschaftlichen Konsolidierung erzeugt einen Bedarf an gemeinsamen technischen Datenbanken im Bereich der Normung. Dieser Prozess ist derzeit in mehreren Teilen der Welt im Gange, und es ist wahrscheinlich, dass außerhalb Europas neue Normungsgremien entstehen werden. CANENA ist eine regionale Normungsorganisation, die von den Ländern des nordamerikanischen Freihandelsabkommens (NAFTA) (Kanada, Mexiko und die Vereinigten Staaten) gegründet wurde. Die Verkabelung von Räumlichkeiten in den USA unterliegt dem National Electrical Code, ANSI/NFPA 70-1996. Dieser Kodex wird auch in mehreren anderen Ländern in Nord- und Südamerika verwendet. Sie enthält Installationsanforderungen für Gebäudeverkabelungsinstallationen über den Anschlusspunkt an das elektrische Versorgungssystem hinaus. Es umfasst die Installation von elektrischen Leitern und Geräten in oder an öffentlichen und privaten Gebäuden, einschließlich Wohnmobilen, Freizeitfahrzeugen und schwimmenden Gebäuden, Viehhöfen, Jahrmärkten, Parkplätzen und anderen Grundstücken sowie industriellen Umspannwerken. Sie deckt keine Installationen in Schiffen oder Wasserfahrzeugen mit Ausnahme von schwimmenden Gebäuden ab – Eisenbahnrollstopps, Flugzeuge oder Kraftfahrzeuge. Der National Electric Code gilt auch nicht für andere Bereiche, die normalerweise durch den National Electrical Safety Code geregelt werden, wie z. B. Installationen von Kommunikationsversorgungsgeräten und Stromversorgungsinstallationen.

Europäische und amerikanische Normen für den Betrieb elektrischer Anlagen

Die Europäische Norm EN 50110-1, Betrieb von Elektroinstallationen (1994a), erstellt von der CENELEC Task Force 63-3, ist das grundlegende Dokument, das für den Betrieb und die Arbeiten an, mit oder in der Nähe von elektrischen Anlagen gilt. Die Norm legt die Mindestanforderungen für alle CENELEC-Länder fest; weitere nationale Normen sind in separaten Unterteilen der Norm (EN 50110-2) beschrieben.

Die Norm gilt für Anlagen, die für die Erzeugung, Übertragung, Umwandlung, Verteilung und Nutzung elektrischer Energie ausgelegt sind und mit allgemein vorkommenden Spannungspegeln betrieben werden. Obwohl typische Installationen mit Niederspannung betrieben werden, gilt die Norm auch für Klein- und Hochspannungsinstallationen. Die Installationen können entweder dauerhaft und ortsfest (z. B. Verteilungsinstallationen in Fabriken oder Bürokomplexen) oder mobil sein.

Sichere Betriebs- und Wartungsverfahren für Arbeiten an oder in der Nähe von elektrischen Anlagen sind in der Norm festgelegt. Zu den anwendbaren Arbeitstätigkeiten gehören neben allen Arten von Elektroarbeiten auch nicht elektrische Arbeiten wie Bauarbeiten in der Nähe von Freileitungen oder Erdkabeln. Bestimmte Elektroinstallationen, beispielsweise an Bord von Flugzeugen und Schiffen, fallen nicht unter die Norm.

Der entsprechende Standard in den Vereinigten Staaten ist der National Electrical Safety Code (NESC), American National Standards Institute (1990). Der NESC gilt für Versorgungseinrichtungen und -funktionen vom Erzeugungsort von Elektrizität und Kommunikationssignalen über das Übertragungsnetz bis zum Lieferort an den Einrichtungen eines Kunden. Bestimmte Anlagen, darunter solche in Bergwerken und Schiffen, unterliegen nicht dem NESC. Die NESC-Richtlinien sollen die Sicherheit von Arbeitern gewährleisten, die mit der Installation, dem Betrieb oder der Wartung von elektrischen Versorgungs- und Kommunikationsleitungen und zugehörigen Geräten beschäftigt sind. Diese Richtlinien stellen den akzeptablen Mindeststandard für die Arbeitssicherheit und die öffentliche Sicherheit unter den angegebenen Bedingungen dar. Der Code ist nicht als Designspezifikation oder Bedienungsanleitung gedacht. Formal muss der NESC als nationaler Sicherheitskodex angesehen werden, der für die Vereinigten Staaten gilt.

Die umfangreichen Regeln sowohl der europäischen als auch der amerikanischen Normen sorgen für die sichere Durchführung von Arbeiten an elektrischen Anlagen.

Die Europäische Norm (1994a)

Definitionen

Die Norm enthält nur Definitionen für die gebräuchlichsten Begriffe; weitere Informationen finden sich in der International Electrotechnical Commission (1979). Elektroinstallation im Sinne dieser Norm bezieht sich auf alle Geräte, die an der Erzeugung, Übertragung, Umwandlung, Verteilung und Nutzung elektrischer Energie beteiligt sind. Dazu gehören alle Energiequellen, einschließlich Batterien und Kondensatoren (ENEL 1994; EDF-GDF 1991).

Grundprinzipien

Sichere Operation: Das Grundprinzip für sicheres Arbeiten an, mit oder in der Nähe einer elektrischen Anlage ist die Notwendigkeit, das elektrische Risiko vor Beginn der Arbeiten zu bewerten.

Personal: Die besten Regeln und Verfahren für Arbeiten an, mit oder in der Nähe von elektrischen Anlagen sind wertlos, wenn die Arbeiter nicht gründlich damit vertraut sind und sich nicht strikt daran halten. Alle Personen, die an Arbeiten an, mit oder in der Nähe einer elektrischen Anlage beteiligt sind, müssen über die für ihre Arbeit geltenden Sicherheitsanforderungen, Sicherheitsregeln und Unternehmensrichtlinien unterrichtet werden. Bei langen oder komplexen Arbeiten ist diese Unterweisung zu wiederholen. Arbeitnehmer müssen diese Anforderungen, Regeln und Anweisungen einhalten.

Organisation: Jede Elektroinstallation muss der Verantwortung der benannten Person unterstellt werden, die die Kontrolle über die Elektroinstallation hat. Bei Unternehmen, an denen mehr als eine Anlage beteiligt ist, ist es unerlässlich, dass die benannten Personen, die die Kontrolle über jede Anlage haben, zusammenarbeiten.

Jede Arbeitstätigkeit liegt in der Verantwortung der benannten Person, die die Leitung der Arbeit hat. Wenn die Arbeit Teilaufgaben umfasst, werden für die Sicherheit jeder Teilaufgabe verantwortliche Personen bestimmt, die jeweils dem Koordinator unterstellt sind. Dieselbe Person kann als benannte Person für die Leitung der Arbeiten und als benannte Person für die Leitung der Elektroinstallation fungieren.

Kommunikation: Dazu gehören alle Mittel der Informationsübertragung zwischen Personen, dh gesprochenes Wort (einschließlich Telefon, Funk und Sprache), Schrift (einschließlich Fax) und visuelle Mittel (einschließlich Instrumententafeln, Video, Signale und Lichter).

Alle Informationen, die für den sicheren Betrieb der elektrischen Anlage erforderlich sind, z. B. Netzanordnungen, Schaltanlagenzustand und die Position von Sicherheitseinrichtungen, müssen förmlich mitgeteilt werden.

Baustelle: An elektrischen Anlagen, an denen, mit oder in der Nähe von Arbeiten gearbeitet werden soll, müssen ausreichend Arbeitsraum, Zugang und Beleuchtung vorhanden sein.

Werkzeuge, Ausrüstung und Verfahren: Werkzeuge, Ausrüstung und Verfahren müssen den Anforderungen einschlägiger europäischer, nationaler und internationaler Normen entsprechen, sofern vorhanden.

Zeichnungen und Berichte: Die Zeichnungen und Berichte der Installation müssen aktuell und leicht verfügbar sein.

Beschilderung: Während des Betriebs der Anlage und während aller Arbeiten sind bei Bedarf angemessene Beschilderungen anzubringen, die auf besondere Gefahren hinweisen.

Standardablauf

Betriebliche Tätigkeiten: Bedienhandlungen dienen dazu, den elektrischen Zustand einer elektrischen Anlage zu verändern. Es gibt zwei Arten:

• Handlungen, die darauf abzielen, den elektrischen Zustand einer elektrischen Anlage zu verändern, zB um Betriebsmittel zu verwenden, eine Anlage oder einen Teil einer Anlage anzuschließen, zu trennen, zu starten oder zu stoppen, um Arbeiten auszuführen. Diese Aktivitäten können lokal oder ferngesteuert durchgeführt werden.
• Trennen vor oder Wiederanschließen nach dem Betrieb im stromlosen Zustand, muss von qualifiziertem oder geschultem Personal durchgeführt werden.

Funktionsprüfungen: Dazu gehören Mess-, Prüf- und Inspektionsverfahren.

Unter Messen versteht man die Gesamtheit der Tätigkeiten zur Erhebung physikalischer Daten in elektrischen Anlagen. Die Messung muss von qualifizierten Fachleuten durchgeführt werden.

Die Prüfung umfasst alle Tätigkeiten, die dazu bestimmt sind, den Betrieb oder den elektrischen, mechanischen oder thermischen Zustand einer elektrischen Anlage zu überprüfen. Die Prüfung ist von qualifiziertem Personal durchzuführen.

Die Inspektion ist die Überprüfung, dass eine elektrische Installation den anwendbaren technischen Vorschriften und Sicherheitsvorschriften entspricht.

Arbeitsabläufe

Allgemein: Die benannte Person, die die Elektroinstallation leitet, und die benannte Person, die die Arbeiten leitet, müssen beide sicherstellen, dass die Arbeitnehmer vor Beginn und nach Abschluss der Arbeiten spezifische und detaillierte Anweisungen erhalten.

Vor Beginn der Arbeiten hat der für die Arbeiten Beauftragte den Beauftragten für die Elektroinstallation über Art, Ort und Auswirkungen der beabsichtigten Arbeiten auf die Elektroinstallation zu informieren. Diese Mitteilung hat, insbesondere bei komplexen Arbeiten, vorzugsweise schriftlich zu erfolgen.

Arbeitstätigkeiten lassen sich in drei Kategorien einteilen: Arbeiten unter Spannung, Arbeiten unter Spannung und Arbeiten in der Nähe von unter Spannung stehenden Anlagen. Für jede Art von Arbeit wurden Maßnahmen zum Schutz vor Stromschlägen, Kurzschlüssen und Lichtbögen entwickelt.

Induktion: Bei Arbeiten an elektrischen Leitungen mit Induktionsstrom sind folgende Vorsichtsmaßnahmen zu treffen:

• Erdung in angemessenen Abständen; Dadurch wird das Potential zwischen Leitern und Erde auf ein sicheres Niveau reduziert
• Potentialausgleich der Baustelle; dies verhindert, dass Arbeiter sich in die Induktionsschleife einführen.

Wetterverhältnisse: Wenn Blitze gesehen oder Donner gehört werden, dürfen Arbeiten an Außenanlagen oder Innenanlagen, die direkt an Freileitungen angeschlossen sind, nicht begonnen oder fortgesetzt werden.

Tot arbeitend

Die folgenden grundlegenden Arbeitspraktiken stellen sicher, dass die elektrischen Installationen auf der Baustelle für die Dauer der Arbeiten stromlos bleiben. Sofern keine klaren Kontraindikationen vorliegen, sollten die Praktiken in der angegebenen Reihenfolge angewendet werden.

Vollständige Trennung: Der Anlagenteil, in dem die Arbeiten durchgeführt werden, ist spannungsfrei zu schalten und gegen Wiedereinschalten zu sichern.

Sicherung gegen Wiedereinschalten: Alle zum Freischalten der elektrischen Anlage für die Arbeiten verwendeten Trennvorrichtungen müssen verriegelt sein, vorzugsweise durch Verriegeln des Betätigungsmechanismus.

Überprüfung, ob die Installation tot ist: Die Stromfreiheit muss an allen Polen der elektrischen Installation auf der Baustelle oder so nahe wie möglich an der Baustelle überprüft werden.

Erden und Kurzschließen: An allen Hochspannungs- und einigen Niederspannungsarbeitsplätzen müssen alle zu bearbeitenden Teile geerdet und nach dem Abschalten kurzgeschlossen werden. Erdungs- und Kurzschließsysteme müssen zuerst geerdet werden; Die zu erdenden Komponenten dürfen erst im geerdeten Zustand an das System angeschlossen werden. Soweit praktikabel, müssen die Erdungs- und Kurzschließsysteme von der Baustelle aus sichtbar sein. Nieder- und Hochspannungsinstallationen haben ihre eigenen spezifischen Anforderungen. Bei diesen Installationsarten müssen alle Seiten der Baustelle und alle in die Baustelle eingeführten Leiter geerdet und kurzgeschlossen werden.

Schutz vor benachbarten spannungsführenden Teilen: Können Teile einer elektrischen Anlage in der Nähe der Baustelle nicht stromlos gemacht werden, sind zusätzliche Schutzmaßnahmen erforderlich. Arbeitnehmer dürfen mit der Arbeit nicht beginnen, bevor sie die Erlaubnis dazu von der für die Arbeit zuständigen Person erhalten haben, die ihrerseits die Genehmigung von der für die Leitung der Elektroinstallation bestimmten Person erhalten muss. Nach Abschluss der Arbeiten müssen die Arbeiter die Baustelle verlassen, Werkzeuge und Ausrüstung gelagert und Erdungs- und Kurzschlusssysteme entfernt werden. Die für die Arbeiten zuständige Person muss dann die für die Elektroinstallation zuständige Person benachrichtigen, dass die Installation wieder angeschlossen werden kann.

Live-Arbeiten

Allgemein: Arbeiten unter Spannung sind Arbeiten, die innerhalb einer Zone ausgeführt werden, in der Strom fließt. Leitlinien für die Abmessungen des Arbeitsbereichs unter Spannung finden sich in der Norm EN 50179. Es müssen Schutzmaßnahmen zur Verhinderung von Stromschlägen, Lichtbögen und Kurzschlüssen getroffen werden.

Ausbildung und Qualifikation: Es müssen spezielle Schulungsprogramme eingerichtet werden, um die Fähigkeit qualifizierter oder geschulter Arbeitnehmer zur Durchführung von Arbeiten unter Spannung zu entwickeln und aufrechtzuerhalten. Nach Abschluss des Programms erhalten die Arbeiter eine Qualifikationseinstufung und die Berechtigung, bestimmte Arbeiten unter Spannung an bestimmten Spannungen durchzuführen.

Aufrechterhaltung der Qualifikation: Die Fähigkeit, unter Spannung zu arbeiten, muss entweder durch Übung oder neue Ausbildung aufrechterhalten werden.

Arbeitstechniken: Derzeit gibt es drei anerkannte Techniken, die sich durch ihre Anwendbarkeit auf verschiedene Arten von stromführenden Teilen und die erforderliche Ausrüstung zur Verhinderung von Stromschlägen, Lichtbögen und Kurzschlüssen unterscheiden:

• Hotstick funktioniert
• Isolierhandschuh arbeiten
• Arbeiten mit bloßen Händen.

Jede Technik erfordert unterschiedliche Vorbereitung, Ausrüstung und Werkzeuge, und die Auswahl der am besten geeigneten Technik hängt von den Eigenschaften der betreffenden Arbeit ab.

Werkzeuge und Ausrüstung: Die Eigenschaften, Lagerung, Wartung, Transport und Inspektion von Werkzeugen, Geräten und Systemen sind festzulegen.

Wetterverhältnisse: Für das Arbeiten unter Spannung bei widrigen Wetterbedingungen gelten Einschränkungen, da die Isoliereigenschaften, die Sicht und die Mobilität der Arbeiter eingeschränkt sind.

Arbeitsorganisation: Die Arbeit ist angemessen vorzubereiten; Bei komplexen Arbeiten ist eine schriftliche Ausarbeitung vorab einzureichen. Die Anlage im Allgemeinen und der Bereich, in dem die Arbeiten ausgeführt werden sollen, im Besonderen, muss in einem Zustand gehalten werden, der der erforderlichen Vorbereitung entspricht. Die benannte Person für die Leitung der Arbeiten muss die benannte Person für die Leitung der Elektroinstallation über die Art der Arbeiten, den Ort in der Anlage, an dem die Arbeiten ausgeführt werden, und die voraussichtliche Dauer der Arbeiten informieren. Vor Beginn der Arbeiten müssen sich die Arbeitnehmer die Art der Arbeit, die einschlägigen Sicherheitsmaßnahmen, die Rolle jedes Arbeitnehmers und die zu verwendenden Werkzeuge und Ausrüstungen erklären lassen.

Für Kleinspannungs-, Niederspannungs- und Hochspannungsanlagen gibt es spezielle Praktiken.

Arbeiten Sie in der Nähe von spannungsführenden Teilen

Allgemein: Arbeiten in der Nähe von spannungsführenden Teilen mit Nennspannungen über 50 VAC oder 120 VDC dürfen nur durchgeführt werden, wenn Sicherheitsmaßnahmen ergriffen wurden, um sicherzustellen, dass spannungsführende Teile nicht berührt oder der spannungsführende Bereich nicht betreten werden kann. Hierzu können Abschirmungen, Absperrungen, Einhausungen oder isolierende Abdeckungen verwendet werden.

Vor Beginn der Arbeiten hat die für die Arbeiten zuständige Person die Arbeiter, insbesondere diejenigen, die mit der Arbeit in der Nähe von spannungsführenden Teilen nicht vertraut sind, über die auf der Baustelle einzuhaltenden Sicherheitsabstände, die wichtigsten Sicherheitsmaßnahmen und die zu unterweisen Notwendigkeit eines Verhaltens, das die Sicherheit der gesamten Arbeitsmannschaft gewährleistet. Arbeitsstättengrenzen sind genau festzulegen und zu kennzeichnen und auf ungewöhnliche Arbeitsbedingungen hinzuweisen. Diese Information ist bei Bedarf zu wiederholen, insbesondere nach Änderungen der Arbeitsbedingungen.

Arbeiter müssen sicherstellen, dass kein Teil ihres Körpers oder irgendein Gegenstand in die Live-Zone gelangt. Beim Umgang mit langen Gegenständen, z. B. Werkzeugen, Kabelenden, Rohren und Leitern, ist besondere Vorsicht geboten.

Schutz durch Abschirmungen, Barrieren, Gehäuse oder isolierende Abdeckungen: Die Auswahl und Installation dieser Schutzeinrichtungen muss einen ausreichenden Schutz gegen vorhersehbare elektrische und mechanische Belastungen gewährleisten. Die Ausrüstung ist während der Arbeiten angemessen zu warten und zu sichern.

Wartung

Allgemein: Zweck der Instandhaltung ist es, die elektrische Anlage im geforderten Zustand zu erhalten. Die Wartung kann vorbeugend (dh regelmäßig durchgeführt werden, um Ausfällen vorzubeugen und die Betriebsfähigkeit der Geräte aufrechtzuerhalten) oder korrigierend (dh zum Ersetzen defekter Teile durchgeführt) erfolgen.

Wartungsarbeiten können in zwei Risikokategorien eingeteilt werden:

• Arbeiten mit Stromschlaggefahr, bei denen die für Arbeiten unter Spannung und Arbeiten in der Nähe von spannungsführenden Teilen geltenden Vorschriften befolgt werden müssen
• Arbeiten, bei denen das Gerätedesign die Durchführung einiger Wartungsarbeiten ohne vollständige Arbeitsverfahren unter Spannung zulässt

Personal: Das Personal, das die Arbeiten ausführen soll, muss ausreichend qualifiziert oder geschult sein und mit geeigneten Mess- und Prüfwerkzeugen und -geräten ausgestattet sein.

Reparatur: Die Reparaturarbeiten bestehen aus folgenden Schritten: Fehlerortung; Fehlerbehebung und/oder Austausch von Komponenten; Wiederinbetriebnahme des reparierten Anlagenteils. Jeder dieser Schritte kann spezifische Verfahren erfordern.

Ersatzarbeiten: Im Allgemeinen muss der Sicherungswechsel in Hochspannungsanlagen als stromlose Arbeit durchgeführt werden. Der Sicherungswechsel muss von qualifiziertem Personal nach geeigneten Arbeitsverfahren durchgeführt werden. Der Austausch von Lampen und abnehmbaren Teilen wie Startern erfolgt als Eigenleistung. In Hochspannungsanlagen gelten die Reparaturverfahren auch für Ersatzarbeiten.

Schulung des Personals über elektrische Gefahren

Eine effektive Arbeitsorganisation und Sicherheitsschulung ist ein Schlüsselelement in jeder erfolgreichen Organisation, jedem Präventionsprogramm und Arbeitsschutzprogramm. Die Arbeitnehmer müssen über eine angemessene Ausbildung verfügen, um ihre Arbeit sicher und effizient erledigen zu können.

Die Verantwortung für die Durchführung von Mitarbeiterschulungen liegt beim Management. Das Management muss erkennen, dass die Mitarbeiter ein bestimmtes Leistungsniveau erreichen müssen, bevor die Organisation ihre Ziele erreichen kann. Um diese Niveaus zu erreichen, müssen Schulungsrichtlinien für Arbeitnehmer und im weiteren Sinne konkrete Schulungsprogramme eingerichtet werden. Programme sollten Ausbildungs- und Qualifizierungsphasen umfassen.

Live-Working-Programme sollten die folgenden Elemente enthalten:

Ausbildung: In einigen Ländern müssen Programme und Schulungseinrichtungen von einem Live-Arbeitsausschuss oder einem ähnlichen Gremium formell genehmigt werden. Die Programme basieren hauptsächlich auf praktischer Erfahrung, ergänzt durch technische Schulungen. Die Ausbildung erfolgt in Form von praktischer Arbeit an Modellanlagen im Innen- oder Außenbereich, ähnlich denen, an denen tatsächlich gearbeitet werden soll.

Qualifikationen: Arbeiten unter Spannung sind sehr anspruchsvoll, und es ist wichtig, die richtige Person am richtigen Ort einzusetzen. Dies ist am einfachsten zu erreichen, wenn qualifiziertes Personal unterschiedlicher Qualifikationsniveaus zur Verfügung steht. Die benannte Person, die die Arbeit leitet, sollte ein qualifizierter Arbeiter sein. Wo eine Beaufsichtigung erforderlich ist, sollte diese ebenfalls von einer qualifizierten Person durchgeführt werden. Arbeitnehmer sollten nur an Anlagen arbeiten, deren Spannung und Komplexität ihrem Qualifikations- oder Ausbildungsniveau entspricht. In einigen Ländern ist die Qualifikation durch nationale Standards geregelt.

Schließlich sollten die Arbeitnehmer in wesentlichen lebensrettenden Techniken unterwiesen und geschult werden. Für weitere Informationen wird der Leser auf das Kapitel Erste Hilfe verwiesen.

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