Elektrische Gefährdungen Gefährdungsbeurteilung & Schutz

Elektrischer Strom führt zu elektrischen Gefährdungen durch Stromschlag oder durch Störlichtbogeneinwirkung. Er ist dabei eine allgegenwärtige Energieform, deren Bedeutung im Zuge der Automatisierung und Informatisierung zugenommen hat. Technologiewechsel – Stichwort z.B. Elektromobilität – führen dazu, dass sich immer neue Branchen mit dem Thema auseinandersetzen müssen, denn der Umgang mit Strom ist auch mit – im schlimmsten Fall tödlichen – Gefahren verbunden.

Daher müssen Sie im Unternehmen elektrische Gefährdungen in jeder Gefährdungsbeurteilung im Rahmen des betrieblichen Arbeitsschutzes berücksichtigen. Zudem müssen Sie entsprechende Schutzmaßnahmen festlegen. Jeder Beschäftige muss wissen, dass er elektrische Geräte und Anlagen vor der Benutzung auf erkennbare Schäden kontrollieren muss, die Geräte nur an den dafür vorgesehenen Schaltern und Stelleinrichtungen bedienen darf und bei Störungen sofort die Spannung abschalten und den Stecker ziehen muss. Sie/er muss wissen, wem er Störungen melden muss und sicherstellen, dass auch andere das Gerät nicht verwenden.

Was sind elektrische Gefährdungen?

Wie eingangs erwähnt, führt elektrischer Strom zu Gefährdungen durch Stromschlag (der menschliche Körper wird in einen Stromkreis einbezogen, es fließt Strom durch den Körper) oder durch Störlichtbogeneinwirkung, die zu Kontakt mit thermischer Strahlung oder heißen Stoffen führen kann. Lichtbögen entstehen bei hoher elektrischer Spannung, die Gase ionisieren kann, wobei sichtbares Licht entsteht. Entsteht ein Lichtbogen unerwünscht, z.B. bei Annäherung an Bereiche, die unter Hochspannung stehen, spricht man von einem Störlichtbogen. Gefährdungen durch Stromschlag oder Störlichtbogeneinwirkung können einzeln, aber auch gemeinsam auftreten. Das wird im Wesentlichen durch die Spannung bestimmt. Bei Spannungen unter 1.000 V Wechselstrom (AC) herrscht die Gefährdung durch Stromschlag vor. Bei Spannungen über 1.000 V AC die Gefährdung durch Störlichtbogeneinwirkung.

Daneben ist auch eine elektrische Gefährdung ohne Stromquelle, nämlich durch statische Elektrizität möglich. Diese kann durch Reibung zwischen zwei Gegenständen entstehen. Bei der Entladung kann es zu Stromschlägen kommen. Die Wirkung von Stromschlägen hängt vor allem von der Dauer der Durchströmung, der Stromstärke, der Frequenz und dem Durchströmungsweg ab. Zum einen ist der Widerstand (und damit bei gegebener Spannung entsprechend dem Ohmschen Gesetz der Stromfluss) vom Durchströmungsweg abhängig. Zum anderen sind die verschiedenen Gewebe des Körpers unterschiedlich empfindlich.

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Strom-Arten

Wechselstrom (AC) ist gefährlicher als Gleichstrom (DC), da das Herz versucht, den Impulsen von außen zu folgen, wodurch Herzrhythmusstörungen und Herzkammerflimmern möglich sind. Hierbei besteht die Gefahr eines Herz- und Kreislaufstillstands, der zu Gehirnschädigungen in Folge von Sauerstoffmangel und zum Tod führen kann. Von einer Gefährdung ist bei Niederspannung oberhalb der Kleinspannung (50 - 1.000 V AC bzw. 120 - 1.500 V DC) und Hochspannung (Spannung oberhalb der Niederspannung) auszugehen. Kleinspannung, also Spannung bis 50 V AC und 120 V DC (aber im Wasser nur 12 V AC und 25 V DC), gilt – nur! – bei sicherer Trennung vom Stromnetz z.B. durch
Trenntransformatoren und normalen Anwendungsfällen als nicht mehr gefährlich. Bei besonderen Anwendungsfällen ist ggf. Sicherheitskleinspannung erforderlich (dann darf kein aktiver Leiter mit Schutzleiter oder Erde verbunden sein).

Strom-Stärke

Bereits ab einer Stromstärke von ca. 5 mA AC können bei längerer Einwirkungszeit Muskeln verkrampfen. Die Stromquelle kann dann nicht mehr selbstständig losgelassen werden („Klebenbleiben“). Dadurch erhöht sich die Dauer der Durchströmung und damit die Gefahr weiterer Schäden; daneben kann es durch die Verkrampfung auch
zu Zerrungen, Muskel- und Sehnenabrissen kommen. Besonders gefährlich ist der Stromfluss durch den Brustbereich, da der Stromdurchfluss die Atmung und die Tätigkeit des Herzens beeinträchtigen kann. Schon Stromstärken unterhalb von 50 mA können lebensgefährlich sein, wenn der Strom durch das Herz fließt! Dagegen verblassen dann fast die thermischen Wirkungen. Bei großer Stromstärke kann es an der Ein- und Austrittstelle zu Verbrennungen kommen (den sog. „Strommarken“).

Bei längerer Einwirkung kann elektrischer Strom zudem Blut zersetzen. Hierdurch kann es zu schweren Vergiftungen kommen, die mitunter erst Tage nach dem Unfall auftreten. Durch den Schreck bei einem Stromschlag kann es auch zu Sekundärschäden durch Fehlhandlungen und Sekundärunfällen (etwa dem Sturz von einer Leiter) kommen. Typische Wirkungen von Störlichtbögen sind Verbrennungen (bis hin zum Verkohlen ganzer Körperteile) durch die bis zu 4.000 °C hohen Temperaturen sowie Verblitzen der Augen durch die starke UV-Strahlung, die mit einem Störlichtbogen verbunden ist. Durch den Knall kann es zu einem Knalltrauma kommen, durch entstehende Gase und Stäube (z.B. Ozon) zu Vergiftungen.

Elektrostatische Entladungen sind für Personen in der Regel ungefährlich, durch Schreckreaktionen können sie aber Sekundärunfälle auslösen. Zu berücksichtigen sind zudem elektrische, elektromagnetische und magnetische Felder, die in der Umgebung elektrisch geladener Körper und stromdurchflossener Leiter auftreten können. Niederfrequente (bis 30 kHz) elektrische und magnetische Felder können Ströme im Körper induzieren, die Nerven und Muskeln reizen; hochfrequente (30 kHz – 300 GHz) elektromagnetische Felder werden vom Körper absorbiert, wodurch Wärme entsteht, die z.B. im Auge die Entstehung von Grauem Star auslösen kann. Bei starken elektrischen Feldern kann es zudem zu einem Stromschlag kommen.

Stichworte: Schutzleiter und Erdung

Der Schutz vor elektrischen Gefährdungen besteht nach DIN VDE 0100-410 aus zwei sich ergänzenden Prinzipien. Erstens dem „Basisschutz“, der dafür sorgt, dass im Normalfall keine gefährliche Spannung berührt werden kann (z.B. Isolierung zwischen gefährlicher Spannung und berührbaren leitfähigen Gehäuseteilen). Zweitens dem „Fehlerschutz“, der bei Versagen des Basisschutzes greift. Dieser besteht darin, dass im Fehlerfall die Stromversorgung automatisch abgeschaltet wird – und bis dahin muss die Berührungsspannung möglichst gering bleiben. Dafür sorgt der Schutzleiter. Kommt es zu einer Verbindung zwischen einem aktiven Leiter mit einem berührbaren leitfähigen Teil, leitet der Schutzleiter (Abk. PE, von engl. protective earth) den Strom zur Erde ab und verringert damit den Stromfluss zwischen Mensch und Erde. (Typischerweise wird der Stromkreis über die Erde geschlossen, da die üblichen Stromverteilungssysteme eine geerdete Stromquelle haben. Auch bei nicht geerdeten Anlagen kann es durch Isolationsfehler zu einem Erdschluss kommen.

Die Gefahr ist daher umso größer, je leitender die Verbindung zur Erde ist – etwa im Freien oder in nassen Räumen. Aber auch z.B. Fußböden aus Stahlbeton können eine leitende Verbindung zur Erde bilden.) Alternativ zum Abschalten im Fehlerfall sind andere Maßnahmen zum Fehlerschutz möglich: Schutzisolierung (selten bei Gesamtanlagen, aber verbreitet bei Betriebsmitteln) – eine zweite Isolierung übernimmt den Fehlerschutz, die Geräte können auf einen Schutzleiter verzichten. Kleinspannung – siehe Haupttext oben. Bei Sicherheitskleinspannung ist die Spannung so gering, dass auch ohne Schutzleiter keine Gefahr besteht. Dieser ist sogar verboten, um eine vollständige Trennung vom Stromnetz sicherzustellen.

Wann treten elektrische Gefährdungen auf?

Elektrische Gefährdungen treten insbesondere beim Berühren von Teilen auf, die betriebsmäßig unter Spannung stehen (aktive Teile), sowie beim Berühren von Teilen, die durch Isolationsfehler unter Spannung stehen. Zudem entstehen elektrische Gefährdungen bei der Unterschreitung des Schutzabstandes bei Arbeiten in der Nähe von unter Spannung stehenden Anlagen (durch „Überspringen“ des Stroms, der zu einem Stromschlag führt, und/oder durch Entstehen von Störlichtbögen), durch starke elektrische Felder und durch Blitzeinschläge.

Video: Stromunfälle Beispiele und Arten zur Elektrosicherheit

Video: Was sind die 5 Sicherheitsregeln in der Elektrotechnik?

Leitfragen bei der Gefährdungsbeurteilung elektrischer Gefährdungen

Werden elektrische Anlagen und Betriebsmittel durch eine Elektrofachkraft oder unter Leitung einer Elektrofachkraft errichtet, geändert und instandgehalten?
Elektrofachkraft ist nach DGUV-Vorschrift 3, wer aufgrund seiner fachlichen Ausbildung, Kenntnisse und Erfahrungen sowie Kenntnis der einschlägigen Bestimmungen … mögliche Gefahren erkennen kann. Dies wird regulär durch eine Ausbildung, z.B. als Elektroingenieur oder Elektrotechniker nachgewiesen. Die Kenntnis der einschlägigen Bestimmungen muss z.B. durch Schulungen aufrechterhalten werden (siehe auch DIN VDE 1000-10 „Anforderungen an die im Bereich der Elektrotechnik tätigen Personen“).
Sind aktive Teile elektrischer Anlagen und Betriebsmittel (z.B. durch Isolierung, Lage, Anordnung, festangebrachte Einrichtungen) gegen direktes Berühren geschützt?
Werden elektrische Anlagen und Betriebsmittel vor der ersten Inbetriebnahme, nach Änderungen oder Instandsetzung und in festen Zeitabständen entsprechend den Vorgaben der DGUV Vorschrift 3 geprüft?
Ist sichergestellt, dass defekte elektrische Betriebsmittel (Elektrowerkzeuge, Leitungen, Steckvorrichtungen) sofort außer Betrieb genommen werden?
Ist sichergestellt, dass Arbeiten an elektrischen Anlagen nur von Elektrofachkräften oder elektrotechnisch unterwiesenen Personen durchgeführt werden und dabei – sofern nicht auch zwingenden Gründen unter Spannung gearbeitet werden muss – die „fünf Sicherheitsregeln“ (siehe Schutzmaßnahmen) eingehalten werden?
Gibt es eine Regelung vom Arbeitgeber, welche Arbeiten unter Spannung durchgeführt werden dürfen?
Wenn Arbeiten unter Spannung von eigenem Personal durchgeführt werden: Sind Grundsätze für das Arbeiten unter Spannung schriftlich festgelegt, gibt es Arbeitsanweisungen für diese Arbeiten und ist festgelegt, welche Beschäftigten (i.d.R. Elektrofachkräfte mit Spezialausbildung für die auszuführenden Arbeiten, siehe DGUV Information 103-011) diese durchführen dürfen? Stehen die in der Arbeitsanweisung festgelegte PSA, Werkzeuge, Ausrüstung, Schutz und Hilfsmittel zur Verfügung und benutzen Mitarbeiter diese bei der Arbeit auch tatsächlich?
Ist bei elektrotechnischen Arbeiten in der Nähe unter Spannung stehender Anlagen die Sicherheit durch Abdeckungen, Kapselungen, Isolierungen nach DIN VDE 0105-100, 6.4.2 oder durch Abstand und Aufsichtsführung nach DIN VDE 0105-100, 6.4.3 gewährleistet? Der einzuhaltende Abstand bei elektrotechnischen Arbeiten entspricht der Gefahrzone (siehe Abb.), bei bestimmten Arbeiten (Bewegen von Leitern oder sperrigen Gegenständen, …) sind aber größere Abstände einzuhalten (Tab. 3 DA zu DGUV Vorschrift 3).
Kennen Beschäftigte, die nicht elektrotechnische Arbeiten in der Nähe unter Spannung stehender Anlagen durchführen (Bauarbeiten, Gerüstbau, Arbeiten mit Hebezeugen und Fördermitteln, Montagearbeiten, Transportarbeiten, …) die erforderlichen Schutzabstände (siehe Abb.)?

Prüfung vor Inbetriebnahme

Die Prüfung vor Inbetriebnahme kann entfallen, wenn der Hersteller oder Errichter bestätigt, dass die Anlage/das Betriebsmittel die Anforderungen der DGUV Vorschrift 3 entspricht. Die wiederkehrenden Prüfungen umfassen nach DA DGUV Vorschrift 3 u.a. die Prüfung elektrischer Anlagen und ortsfester Betriebsmittel alle 4 Jahre auf ordnungsgemäßen Zustand, die Prüfung ortsveränderlicher elektrischer Betriebsmittel und von Anschlussleitungen alle 6 Monate (auf Baustellen alle 3 Monate), wobei die Frist bei einer Fehlerquote < 2 % auf 1 Jahr auf Baustellen, Fertigungs- und Werkstätten o.ä. und auf 2 Jahre in Büros o.ä. verlängert werden kann. Die Prüfung ortsveränderlicher elektrischer Geräte und von Anschlussleitungen kann auch von einer elektrotechnisch unterwiesenen Person durchgeführt werden. Eine elektrotechnisch unterwiesene Person wurde durch eine Elektrofachkraft über die ihr übertragenen Aufgaben und möglichen Gefahren bei unsachgemäßem Verhalten unterrichtet und erforderlichenfalls angelernt sowie über die notwendigen Schutzeinrichtungen und Schutzmaßnahmen belehrt.

Welche Schutzmaßnahmen gibt es für elektrische Gefährdungen ?

Die Schutzmaßnahmen bestehen in erster Linie darin, eventuell bei der Bewertung des aktuellen Zustands, festgestellte Mängel abzustellen. Demnach müssen Sie im Betrieb sicherstellen, dass elektrische Anlagen und Betriebsmittel durch eine Elektrofachkraft oder unter Leitung einer Elektrofachkraft errichtet, geändert und instandgehalten werden. Zudem müssen elektrische Anlagen und Betriebsmittel (wie alle Arbeitsmittel) den geltenden Rechtschriften über Sicherheit und Gesundheit entsprechen. Die Maßnahmen zum Schutz vor elektrischem Schlag bei der Errichtung von Niederspannungsanlagen sind in der Sicherheitsgrundnorm DIN VDE 0100-410 „Errichten von Niederspannungsanlagen, Teil 4-41 Schutzmaßnahmen – Schutz vor elektrischem Schlag“ beschrieben. Dazu gehört u.a., dass aktive Teile elektrischer Anlagen und Betriebsmittel (z.B. durch Isolierung, Lage, Anordnung, festangebrachte Einrichtungen) gegen direktes Berühren geschützt sind.

Elektrische Betriebsmittel zur Verwendung von 50 bis 1.000 V AC bzw. 75 bis 1.500 V DC fallen unter die EU-Niederspannungsrichtlinie (RL 2014/35/EU, die mit der Verordnung über elektrische Betriebsmittel (1. Verordnung zum Produktsicherheitsgesetz [ProdSG]) in deutsches Recht umgesetzt wurde. Analog zu anderen Maschinen und Anlagen, die der 9. Verordnung zum ProdSG (9. ProdSV) unterliegen, muss der Hersteller mittels einer Konformitätsbewertung prüfen, ob das Betriebsmittel den geltenden Anforderungen genügt und dies mittels einer Konformitätserklärung nachweisen sowie ein CE-Kennzeichen anbringen. Zusätzliche Sicherheit können Prüfzeichen geben, die von einer unabhängigen Prüfstelle vergeben werden, wie das VDE oder GS-Zeichen.

Als weitere Schutzmaßnahmen müssen fachkundige Personen elektrische Anlagen und Betriebsmittel vor der ersten Inbetriebnahme, nach Änderungen oder Instandsetzung sowie in festen Zeitabständen entsprechend den Vorgaben der DGUV Vorschrift 3 prüfen. Außerdem müssen die Beschäftigten elektrische Betriebsmittel vor Verwendung auf äußerlich erkennbare Schäden, z.B. beschädigte Isolierungen, überprüfen. Defekte elektrische Betriebsmittel dürfen sie nicht verwenden. Arbeiten an elektrischen Anlagen und Reparaturen an elektrischen Betriebsmitteln dürfen dann nur Elektrofachkräfte oder Personen unter Leitung einer Elektrofachkraft oder elektrotechnisch unterwiesenen Personen durchführen.

Einsatzzweck & Umgebung

Sie müssen immer sicherstellen, dass elektrische Betriebsmittel für den vorgesehenen Einsatzzweck geeignet sind. Alle im Unternehmen verwendeten ortsveränderlichen elektrischen Betriebsmittel müssen mindestens der Schutzart IP 43 (handgeführte Elektrowerkzeuge IP2X) genügen. Ihre Leitungen müssen der Bauart H05RN-F oder H05BQ-F entsprechen. Bei „rauem Betrieb“ (hohe mechanische, physikalische oder chemische Einwirkungen) müssen sie mindestens der Schutzart IP 54 (außer handgeführte Elektrowerkzeuge – IP 2X, Steckvorrichtungen – IP X4, Hand- und Bodenleuchten – IP 55) bzw. – wenn Wasserdichtigkeit erforderlich ist – IP X7 genügen, ihre Leitungen der Bauart H07RN-F oder H07BQ-F genügen. (Netzanschlussleitungen für handgeführte Elektrowerkzeuge bis max. 4 m und für handgeführte Handleuchten bis max. 5 m auch H05RN-F oder H05BQ-F. Leitungsroller müssen schutzisoliert aufgebaut sein; Steckvorrichtungen für erschwerte Bedingungen geeignet sein. Empfohlen wird, die Betriebsmittel mit K1 (für normale Bedingungen) und K2 (für „rauhen Betrieb“) zu kennzeichnen. Somit erleichtern Sie die Auswahl, siehe DGUV Information 203-005.)

Besondere Anforderungen bestehen z.B. aufgrund der Umgebungsbedingungen auf Baustellen. Das beginnt schon damit, dass elektrische Betriebsmittel auf Baustellen von besonderen Anschlusspunkten aus versorgt werden müssen, die mit Fehlerstrom-Schutzschaltern (RCDs) abgesichert seine müssen (Anforderungen siehe z.B. DGUV
Information 203-006), Leitungen müssen (ggf. mit Ausnahme von Geräteanschlussleitungen, siehe 6.5 und 6.6 DGUV Information 203-006) der Bauart „H07RN-F“ (nach DIN EN 50525-2-21) oder gleichwertig entsprechen. Bei den eigentlichen Betriebsmitteln sind ggf. die Einsatzbedingungen zu betrachten (siehe oben), auf Baustellen kann
insb. ein Schutz gegen mechanische Einwirkungen, gegen Fremdkörper und Staub oder gegen Nässe erforderlich sein.

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Was sind die fünf Sicherheitsregeln für Arbeiten unter Spannung?

Sofern Arbeiten unter Spannung unvermeidbar sind, müssen „fünf Sicherheitsregeln“ eingehalten werden, um elektrische Gefährdungen zu minimieren. I.d.R. führen Sie diese in der angegebenen Reihenfolge durch, aber Abweichungen sind z.B. bei verriegelten Anlagen möglich.

Freischalten: alle Leitungen, die an den Arbeitsort heranführen, müssen vor Beginn der Arbeiten spannungsfrei (abgeschaltet) werden. Bei Beleuchtungsanlagen schaltet der Schalter nur einen Leiter ab; eine Lampe auszuschalten ist also keine Freischaltung.
Gegen Wiedereinschalten sichern: da irrtümliches Wiedereinschalten zu Unfällen führen kann, müssen alle Schalter, Sicherungen, Leitungsschutzschalter etc., die Spannung an den Arbeitsort bringen können, möglichst zuverlässig gegen Wiedereinschalten (z.B. durch ein Vorhängeschloss) gesichert werden. Zusätzlich muss ein Schild auf die Arbeiten hinweisen.
Spannungsfreiheit feststellen: Oftmals passieren Unfälle, weil Sicherungen oder Schaltfelder verwechselt oder Überbrückungen übersehen werden. Daher muss vor Beginn der Arbeiten die Spannungsfreiheit durch eine Elektrofachkraft oder eine elektrotechnisch unterwiesene Person sichergestellt werden.
Erden und Kurzschließen: Schützt vor einem Stromschlag z.B. beim versehentlichen Wiedereinschalten. Wenn Erdung und Kurzschließung nicht gleichzeitig – z.B. durch einen Erdungsschalter – durchgeführt werden, muss erst mit der Erdungsanlage und dann mit dem zu erdenden Anlagenteil verbunden werden. Bei Anlagen bis 1000 V sind Erden und Kurzschließen nur bei Freileitungen zwingend erforderlich, bieten aber auch hier größere Sicherheit.
Benachbarte, unter Spannung stehende Teile abdecken oder abschranken: Gilt für alle Anlagenteile, die die Arbeitenden auch mittelbar (z.B. durch Werkzeuge, Leitern, Gerüstteile, …) gefährden. Zu berücksichtigen sind die Mindestabstände für „Arbeiten in der Nähe unter Spannung stehender Teile“, siehe Tab. 2 und 3 DA DGUV Vorschrift 3. Abdeckungen müssen ausreichend isoliert sein und den zu erwartenden mechanischen Beanspruchungen standhalten können. Bei Arbeiten bis 1.000 V können Gummimatten oder isolierende Formstücke nach DIN VDE 0680 verwendet werden.

Welche Arbeiten finden unter Spannung statt?

Der Arbeitgeber muss festlegen, welche Arbeiten unter Spannung durchgeführt werden dürfen. Wenn die Arbeiten von eigenem Personal durchgeführt werden, müssen Grundsätze für das Arbeiten unter Spannung schriftlich festgelegt werden. Zudem muss der Arbeitgeber Arbeitsanweisungen für diese Arbeiten erstellen. Es muss auch festgelegt werden, welche Beschäftigten die Arbeiten durchführen dürfen. Die Arbeiten dürfen erst beginnen, wenn der Arbeitsverantwortliche (der immer zu bestimmen ist, wenn mehrere Personen die Arbeit gemeinsam ausführen) die Arbeitsstelle (nach Umsetzung der „fünf Sicherheitsregeln“) freigibt. Bei der Arbeit müssen die Beschäftigten die festgelegte persönliche Schutzausrüstung (PSA) verwenden. Nach Abschluss der Arbeiten können Sie die Sicherheitsmaßnahmen wieder aufheben:

1. Schritt: Werkzeuge, Leitern, Hilfsmittel, … aus dem Arbeitsbereich entfernen; Personen müssen den Arbeitsbereich verlassen.
2. Schritt: Sicherheitsmaßnahmen zuerst an den Arbeitsstellen, dann an den Schaltstellen aufheben. Erst Kurzschließung, dann Erdung (diese erst an den Anlagenteilen, dann an der Erdungsanlage) beseitigen.
3. Schritt: Erst nach Freimeldung der Anlagen und Einschaltbereitschaft der Schaltstellen Anlage einschalten.