Elektrische Gefährdungen – Risiken und Schutzmaßnahmen

Elektrische Gefährdungen sind potenzielle Risiken, die durch elektrischen Strom in technischen Anlagen entstehen können. Sie betreffen sowohl den direkten Kontakt mit spannungsführenden Teilen als auch indirekte Auswirkungen wie Überspannungen oder elektromagnetische Felder.
Besonders in Photovoltaikanlagen, die mit hohen Gleichspannungen arbeiten, spielen elektrische Gefahren eine zentrale Rolle. In diesem Beitrag erfährst du, welche Arten von elektrischen Gefährdungen es gibt, welche Risiken sie mit sich bringen und welche Schutzmaßnahmen zur Prävention notwendig sind.

Was sind elektrische Gefährdungen?

Elektrische Gefährdungen umfassen alle Gefahren, die durch elektrische Energie entstehen und Menschen, Tiere oder Sachwerte gefährden können. Sie treten vor allem in Arbeitsumgebungen mit elektrischen Anlagen auf, können aber auch im privaten Bereich oder bei PV-Anlagen auf Dächern eine Rolle spielen.

Definition und Bedeutung

Elektrische Gefährdungen entstehen, wenn elektrischer Strom unbeabsichtigt durch den menschlichen Körper fließt oder Komponenten von elektrischen Anlagen fehlerhaft arbeiten. Solche Gefahren können zu Stromunfällen, Sachschäden oder Bränden führen. Besonders gefährlich sind hohe Spannungen und Ströme, die direkt durch den Körper fließen oder thermische Effekte auslösen.

Gesetzliche Grundlagen und Normen

Verschiedene Normen und Vorschriften regeln den sicheren Umgang mit elektrischer Energie und
die Vermeidung elektrischer Gefährdungen:

DIN VDE 0100-410: Schutz gegen elektrischen Schlag.
DIN VDE 0105-100: Betrieb elektrischer Anlagen – Anforderungen an Schutzmaßnahmen und sicheres Arbeiten.
DGUV Vorschrift 3: Unfallverhütungsvorschrift für den sicheren Umgang mit elektrischen Anlagen und Betriebsmitteln.

Arten elektrischer Gefährdungen

Elektrische Gefährdungen lassen sich in mehrere Kategorien unterteilen, abhängig von ihrer Ursache und Wirkung.

1. Körperdurchströmung – Direkte Gefährdung durch elektrischen Strom

Eine der gefährlichsten elektrischen Gefährdungen ist die Körperdurchströmung, also das ungewollte Fließen von elektrischem Strom durch den menschlichen Körper.

Typische Ursachen:

Direkter Kontakt mit spannungsführenden Leitern
Fehlerhafte oder beschädigte Isolation
Defekte elektrische Betriebsmittel

Auswirkungen auf den menschlichen Körper:

Muskelkrämpfe: Stromfluss kann zu unkontrollierten Muskelkontraktionen führen.
Herzrhythmusstörungen: Schon geringe Ströme von 30 mA können lebensgefährliche Kammerflimmern auslösen
Verbrennungen: Hohe Stromstärken erzeugen Hitze, die Haut und innere Organe schädigen kann.
Atemlähmung: Ströme über 50 mA können die Atemmuskulatur blockieren.

2. Lichtbogenbildung – Gefahr durch hohe Temperaturen

Ein Lichtbogen entsteht, wenn Strom über einen isolierenden Luftspalt überspringt. Dies kann durch fehlerhafte Kontakte, schlechte Verbindungen oder Kurzschlüsse verursacht werden.

Gefahren durch Lichtbögen:

Extreme Hitzeentwicklung bis zu 20.000 °C – kann zu schweren Verbrennungen führen.
Druckwelle und Explosionseffekte – können mechanische Verletzungen und Schäden an Betriebsmitteln verursachen.
Blendgefahr – intensive Lichtemission kann Netzhautverbrennungen verursachen.

3. Überspannungen – Schäden durch Spannungsspitzen

Überspannungen treten auf, wenn elektrische Spannung kurzzeitig über den zulässigen Grenzwert
steigt. Sie entstehen z. B. durch:

Blitzeinschläge (direkt oder indirekt in die Anlage)
Schaltvorgänge im Netz (z. B. durch Laständerungen in Hochspannungsnetzen)

Folgen für elektrische Anlagen:

Zerstörung von Wechselrichtern oder Modulen in Photovoltaikanlagen
Defekte an elektronischen Steuerungen und Sensoren
Reduzierung der Lebensdauer von Betriebsmitteln durch Materialermüdung

4. Indirekte Gefährdungen durch elektrische Felder

Elektromagnetische Felder entstehen überall dort, wo Strom fließt. In der Photovoltaik sind
insbesondere Wechselrichter und Leitungen betroffen.

Mögliche Gefahren:

Störungen in elektronischen Geräten durch starke elektromagnetische Felder
Beeinträchtigung von medizinischen Implantaten wie Herzschrittmachern
Langfristige gesundheitliche Auswirkungen (wissenschaftlich nicht eindeutig geklärt)

Schutzmaßnahmen zur Vermeidung elektrischer Gefährdungen

Elektrische Gefährdungen lassen sich durch geeignete Schutzmaßnahmen minimieren. Die DIN VDE 0105-100 gibt klare Vorgaben, um die Sicherheit beim Betrieb elektrischer Anlagen zu gewährleisten.

1. Schutzmaßnahmen gegen Körperdurchströmung

FI-Schutzschalter (RCDs): Fehlerstrom-Schutzschalter erkennen geringe Leckströme und schalten die Anlage innerhalb von 30 ms ab.
Berührungsschutz (IP-Schutzklassen): Isolierte Gehäuse und Verkleidungen verhindern den direkten Kontakt mit spannungsführenden Teilen.
Erdung und Potenzialausgleich: Alle leitfähigen Teile müssen mit der Erdung verbunden sein, um Spannungsunterschiede zu verhindern.

2. Schutz gegen Lichtbögen und Kurzschlüsse

Lichtbogen-Schutzschalter (AFDDs): Schalten bei Lichtbogenbildung automatisch ab.
Regelmäßige Wartung von Schaltanlagen: Lockere Verbindungen erhöhen die Gefahr von Lichtbögen.
Trennstellen in PV-Anlagen sicher ausführen: DC-Schalter müssen hohe Gleichspannungen sicher abschalten können.

3. Überspannungsschutz

Überspannungsschutzgeräte (SPD): Schützen Wechselrichter, Batteriespeicher und Netzeinspeisepunkte vor Spannungsspitzen.
Blitzschutzmaßnahmen für Photovoltaikanlagen: Direkte Ableitungen sorgen für sichere Entladung von Blitzen
Abschirmung empfindlicher Betriebsmittel: Vermeidung von Schäden an Steuergeräten und Sensoren.

4. Schutz gegen elektromagnetische Störungen

Kabel mit geschirmter Verlegung: Reduziert elektromagnetische Strahlung in Gebäuden.
Einhaltung von Mindestabständen zwischen Wechselrichtern und Wohnbereichen.
Einsatz von EMV-konformen Komponenten in der Photovoltaik-Technik.

Bedeutung elektrischer Gefährdungen für die Photovoltaik

In Photovoltaikanlagen entstehen durch hohe Gleichspannungen spezifische Gefährdungen:

Dauerhaft anliegende Spannung auch bei ausgeschaltetem Wechselrichter

Erhöhtes Risiko von Lichtbögen in DC-Stromkreisen

Blitz- und Überspannungsschäden durch exponierte Position von PV-Anlagen

Daher sind besonders hohe Sicherheitsanforderungen für Betriebsmittel, Schutzmaßnahmen und Prüfungen notwendig.

Warum ist der Schutz vor elektrischen Gefährdungen so wichtig?

Elektrische Gefährdungen stellen eine ernsthafte Gefahr für Menschen und elektrische Anlagen dar. Durch geeignete Schutzmaßnahmen, regelmäßige Prüfungen und die Einhaltung relevanter Normen lassen sich Risiken minimieren. Besonders in der Photovoltaik sind spezifische Maßnahmen erforderlich, um Sicherheit und Effizienz langfristig zu gewährleisten.

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