Ein vollständiger Leitfaden zur Sicherheit bei Störlichtbögen in der Versorgungswirtschaft, zur einwirkenden Energie, zu PSA-Anforderungen, Gefahren in Umspannwerken, Schaltvorgängen und zum Schutz von Elektrofachkräften
Störlichtbogenvorfälle gehören zu den schwerwiegendsten Gefahren, denen Beschäftigte in der Versorgungswirtschaft ausgesetzt sind. Unabhängig davon, ob sie in Umspannwerken, Schaltstationen, Übertragungssystemen, Verteilnetzen, unterirdischen Kabelschächten, Anlagen für erneuerbare Energien oder Batteriespeichersystemen arbeiten, können Beschäftigte elektrischen Fehlerereignissen ausgesetzt sein, die innerhalb von Sekundenbruchteilen extreme Hitze, intensives Licht, geschmolzenes Metall, explosive Druckwellen und lebensbedrohliche Verletzungen verursachen können.
Im Gegensatz zum Stromschlag, bei dem Strom durch den Körper fließen muss, können Verletzungen durch Störlichtbögen ohne direkten Kontakt mit spannungsführenden Leitern auftreten. Beschäftigte, die mehrere Meter von einem elektrischen Fehler entfernt stehen, können dennoch schwere Verbrennungen, Gehörschäden, Augenverletzungen und tödliche Traumata erleiden.
Das Verständnis der Gefahren durch Störlichtbögen ist für Beschäftigte in der Versorgungswirtschaft, Vorgesetzte, Ingenieure, Sicherheitsmanager und Auftragnehmer, die für den Betrieb und die Instandhaltung elektrischer Infrastruktur verantwortlich sind, von entscheidender Bedeutung.
Dieser Leitfaden erläutert, wie Störlichtbögen entstehen, wo Beschäftigte in der Versorgungswirtschaft am stärksten gefährdet sind, wie die einwirkende Energie bewertet wird, welche PSA erforderlich sein kann und welche bewährten Verfahren zur Risikominderung in Versorgungsumgebungen eingesetzt werden.
Faktoren für die Schwere eines Störlichtbogens
| Faktor | Auswirkung auf den Störlichtbogen |
|---|---|
| Verfügbarer Fehlerstrom | Ein höherer Strom erhöht die potenzielle einwirkende Energie. |
| Dauer des Störlichtbogens | Länger andauernde Fehler führen zu einer höheren thermischen Belastung. |
| Arbeitsabstand | Ein größerer Abstand verringert die Exposition gegenüber der einwirkenden Energie. |
| Geräteauslegung | Die Schaltanlagenkonfiguration beeinflusst das Verhalten des Lichtbogens. |
| Abschaltzeit der Schutzeinrichtung | Eine schnellere Abschaltung verringert die Schwere des Störlichtbogens. |
| Zustand der Ausrüstung | Mangelhafte Wartung erhöht das Fehlerrisiko. |
Was ist ein Störlichtbogen?
Ein Störlichtbogen ist die schnelle Freisetzung elektrischer Energie durch die Luft zwischen Leitern oder von einem Leiter zur Erde.
Der elektrische Lichtbogen erzeugt einen Plasmakanal, der innerhalb von Millisekunden enorme Energiemengen freisetzen kann.
Mögliche Folgen sind:
- Extreme Hitze
- Geschmolzenes Metall
- Intensives Licht
- Herumfliegende Trümmer
- Giftige Gase
- Druckwellen
- Feuer
Störlichtbogenereignisse können unerwartet und oft ohne Vorwarnung auftreten.
Wie heiß ist ein Störlichtbogen?
Die Temperaturen eines Störlichtbogens können folgende Werte überschreiten:
Das ist mehrere Male heißer als die Oberfläche der Sonne.
Bei diesen Temperaturen:
- Kupfer verdampft.
- Stahl schmilzt.
- Kleidung entzündet sich.
- Schwere Verbrennungen entstehen nahezu sofort.
Beschäftigte können schwer verletzt werden, selbst wenn sie nicht direkt am Fehler beteiligt sind.
Störlichtbogen vs. Störlichtbogenexplosion
Obwohl sie häufig gemeinsam behandelt werden, sind Störlichtbogen und Störlichtbogenexplosion unterschiedliche Gefahren.
Störlichtbogen
Die während eines elektrischen Fehlers entstehende thermische Energie und Lichtstrahlung.
Mögliche Verletzungen sind:
- Verbrennungen
- Augenverletzungen
- Hautschäden
- Entzündung der Kleidung
Störlichtbogenexplosion
Die Druckwelle, die durch das Fehlerereignis entsteht.
Mögliche Verletzungen sind:
- Gehörschäden
- Lungenverletzungen
- Verletzungen durch umherfliegende Trümmer
- Stürze
- Strukturelle Schäden
Beide Gefahren sollten bei der Risikobewertung berücksichtigt werden.
Warum Beschäftigte in der Versorgungswirtschaft besonderen Störlichtbogenrisiken ausgesetzt sind
Versorgungssysteme enthalten häufig:
- Hoher Fehlerstrom
- Große Transformatoren
- Umfangreiche Schaltanlagen
- Umspannwerke mit hoher Energie
- Komplexe Verteilungssysteme
Mit zunehmendem verfügbarem Fehlerstrom steigt häufig auch der potenzielle Schweregrad eines Störlichtbogens.
Beschäftigte in Versorgungsunternehmen führen häufig Tätigkeiten aus, bei denen sie diesen Gefahren ausgesetzt sein können.
Häufige Orte für Störlichtbögen in Versorgungsnetzen
Umspannwerke
Umspannwerke gehören zu den häufigsten Orten für eine Gefährdung durch Störlichtbögen.
Mögliche Gefahren sind:
- Leistungsschalter
- Trennschalter
- Sammelschienensysteme
- Leistungstransformatoren
- Schutzrelais
Schalthandlungen und Wartungsarbeiten können ein erhöhtes Risiko verursachen.
Verteilungsschaltanlagen
Verteilungsanlagen können einen ausreichenden Fehlerstrom führen, um schwere Störlichtbogenereignisse zu verursachen.
Beschäftigte sollten Systeme mit niedrigerer Spannung niemals unterschätzen.
Unterirdische Schaltanlagen
Unterirdische elektrische Schaltanlagen enthalten häufig:
- Begrenzter Arbeitsraum
- Anlagen mit hoher Energie
- Eingeschränkte Fluchtwege
Störlichtbogenereignisse in beengten Bereichen können besonders gefährlich sein.
Übertragungsanlagen
Übertragungssysteme können Folgendes umfassen:
- Hohe Spannungen
- Hohe Fehlerströme
- Komplexe Schaltverfahren
Eine ordnungsgemäße Planung und persönliche Schutzausrüstung sind unerlässlich.
Batterie-Energiespeichersysteme (BESS)
Batteriespeicheranlagen bringen zusätzliche Aspekte mit sich:
- Hohe Gleichspannung
- Gespeicherte Energie
- Potenzial für Störlichtbögen
- Gefahren durch thermisches Durchgehen
Beschäftigte sollten eine spezielle Schulung erhalten.
Häufige Ursachen von Störlichtbogenereignissen
Die meisten Störlichtbogenereignisse sind auf vermeidbare Bedingungen zurückzuführen.
Menschliches Versagen
Beispiele sind:
- Unsachgemäße Verfahren
- Falsche Schalthandlungen
- Versäumnis, die Bedingungen zu überprüfen
- Unzureichende Planung
Werkzeugkontakt
Heruntergefallene oder unsachgemäß verwendete Werkzeuge können unter Spannung stehende Leiter überbrücken.
Dies ist ein Grund, warum isolierte Werkzeuge so wichtig sind.
Geräteausfall
Mögliche Ursachen sind:
- Alternde Geräte
- Isolationsversagen
- Lose Verbindungen
- Mechanische Ausfälle
Verunreinigungen
Zu den Verunreinigungen können gehören:
- Staub
- Feuchtigkeit
- Korrosion
- Eindringen von Tieren
Verunreinigungen können unbeabsichtigte leitfähige Pfade erzeugen.
Schalthandlungen
Schalthandlungen gehören weiterhin zu den Tätigkeiten in Versorgungsnetzen mit dem höchsten Risiko.
Unsachgemäßes Schalten kann Störlichtbogenereignisse auslösen.
Die Einwirkenergie verstehen
Gefahren durch Störlichtbögen werden üblicherweise bewertet anhand von:
Einwirkenergie
Die Einwirkenergie bezeichnet die thermische Energie, die eine beschäftigte Person in einem bestimmten Abstand von einer Störlichtbogenquelle erreicht.
Sie wird typischerweise gemessen in:
Eine höhere Einwirkenergie erfordert im Allgemeinen ein höheres Schutzniveau.
Faktoren, die den Schweregrad eines Störlichtbogens beeinflussen
Mehrere Variablen beeinflussen die Einwirkenergiewerte.
Verfügbarer Fehlerstrom
Ein höherer Fehlerstrom kann die Energiefreisetzung deutlich erhöhen.
Dauer des Störlichtbogens
Eine längere Fehlerdauer führt im Allgemeinen zu einer höheren Energieeinwirkung.
Arbeitsabstand
Ein größerer Abstand verringert häufig die Energieeinwirkung.
Geräteauslegung
Die Gerätekonfiguration beeinflusst das Verhalten des Störlichtbogens und die Gefährdung der Beschäftigten.
Auslösung von Schutzeinrichtungen
Kürzere Abschaltzeiten verringern in der Regel die Einwirkenergie.
Risikobewertungen zu Störlichtbögen in Versorgungsnetzen
Störlichtbogenanalysen helfen Organisationen bei der Bewertung von:
- Mögliche Expositionsniveaus
- Gefahren durch die Ausrüstung
- Anforderungen an die persönliche Schutzausrüstung
- Sichere Arbeitsverfahren
Risikobewertungen sollten regelmäßig und nach wesentlichen Änderungen am System aktualisiert werden.
Kennzeichnungen zu Störlichtbögen
Viele Einrichtungen von Versorgungsunternehmen verwenden Warnkennzeichnungen für Störlichtbögen.
Kennzeichnungen können beispielsweise folgende Informationen enthalten:
- Energie des Störlichtbogens
- Arbeitsabstand
- Identifikation der Ausrüstung
- Gefahrenhinweise
Mitarbeitende sollten vor Arbeitsbeginn die Kennzeichnungen prüfen.
Persönliche Schutzausrüstung (PSA)
Die persönliche Schutzausrüstung dient als letzte Schutzschicht, wenn eine Gefährdung nicht beseitigt werden kann.
Kleidung mit Störlichtbogenschutz
Kleidung mit Störlichtbogenschutz ist so konzipiert, dass sie einer Entzündung widersteht und Verbrennungen reduziert.
Zur üblichen persönlichen Schutzausrüstung gehören:
- Hemden mit Störlichtbogenschutz
- Hosen mit Störlichtbogenschutz
- Schutzanzüge
- Störlichtbogenschutzanzüge
Gesichtsschutzschilde gegen Störlichtbögen
Gesichtsschutzschilde schützen vor:
- Thermische Einwirkung
- Geschmolzenes Metall
- Herumfliegende Trümmer
Störlichtbogenschutzhauben
In Umgebungen mit höherer Energie können vollständige Schutzhaubensysteme erforderlich sein.
Diese bieten Schutz für:
- Kopf
- Gesicht
- Hals
- Ohren
Spannungsgeprüfte Handschuhe
Elektrische Handschuhe schützen vor Stromschlaggefahren, die mit einer Einwirkung von Störlichtbögen einhergehen können.
Schutzhelme
Schützen Sie Mitarbeitende vor:
- Verletzungsgefahren durch Aufprall
- Herumfliegende Trümmer
- Sekundärverletzungen
Gehörschutz
Störlichtbogen-Druckwellen können folgende Werte überschreiten:
Gehörschutz sollte Bestandteil eines umfassenden Programms für persönliche Schutzausrüstung gegen Störlichtbögen sein.
Warum isolierte Werkzeuge wichtig sind
Isolierte Werkzeuge tragen dazu bei, die Wahrscheinlichkeit des Auslösens eines Störlichtbogenereignisses zu verringern.
Zu den üblichen isolierten Werkzeugen in Versorgungsunternehmen gehören:
- Zangen
- Schraubendreher
- Schneidwerkzeuge
- Ratschen
- Steckschlüssel
- Drehmomentwerkzeuge
Viele Organisationen verlangen Werkzeuge gemäß folgenden Normen:
- IEC 60900
- ASTM F1505
Normen.
Gefahren durch Störlichtbögen bei Schalthandlungen
Schalthandlungen gehören zu den häufigsten Aufgaben in Versorgungsunternehmen, die mit Störlichtbogenereignissen verbunden sind.
Zu den möglichen Risiken gehören:
- Ausfall der Ausrüstung
- Falsche Schaltfolgen
- Mechanische Fehlfunktion
- Unerwartete Fehlerbedingungen
Mitarbeitende sollten genehmigte Schaltaufträge und -verfahren befolgen.
Bewährte Verfahren zur Vermeidung von Störlichtbögen
Wenn möglich spannungsfrei schalten
Der wirksamste Schutz besteht darin, die Gefahr zu beseitigen.
Festgelegte Verfahren befolgen
Verfahrensdisziplin verringert das Risiko.
Arbeitsbesprechungen durchführen
Besprechen:
- Gefahren
- Anforderungen an die persönliche Schutzausrüstung
- Arbeitsumfang
- Notfallverfahren
Ausrüstung warten
Regelmäßige Wartung trägt dazu bei, Ausfallraten zu senken.
Geeignete persönliche Schutzausrüstung verwenden
Die persönliche Schutzausrüstung sollte den ermittelten Gefahren entsprechen.
Isolierte Werkzeuge verwenden
Geeignete Werkzeuge tragen dazu bei, das versehentliche Auslösen von Fehlern zu vermeiden.
Annäherungsgrenzen einhalten
Abstand bleibt eine wirksame Sicherheitsmaßnahme.
Gefahren durch Störlichtbögen bei der Wiederherstellung nach Unwettern
Bei der Wiederherstellung nach Unwettern findet man häufig:
- Beschädigte Ausrüstung
- Unbekannte elektrische Bedingungen
- Vorübergehende Systemkonfigurationen
Das Risiko von Störlichtbögen kann während der Wiederherstellung der Stromversorgung steigen.
Mitarbeitende sollten besonders vorsichtig sein.
Störlichtbogensicherheit in Anlagen für erneuerbare Energien
Versorgungsunternehmen betreiben zunehmend:
- Solarparks
- Windkraftanlagen
- Batteriespeichersysteme
Diese Systeme können Folgendes umfassen:
- Hohe Gleichspannungen
- Spezifische Fehlerbedingungen
- Anforderungen an spezielle persönliche Schutzausrüstung
Die Schulung sollte sich gezielt mit diesen Technologien befassen.
Häufige Fehler bei der Sicherheit gegen Störlichtbögen
Die Annahme, Niederspannung bedeute geringes Risiko
Auch Niederspannungssysteme können gefährliche Störlichtbogenereignisse verursachen.
Überspringen von Gefährdungsbeurteilungen
Gefährdungsbeurteilungen sollten den Arbeitsaktivitäten vorausgehen.
Verwendung beschädigter PSA
PSA sollte vor der Verwendung überprüft werden.
Vernachlässigung des Anlagenzustands
Mangelhaft gewartete Anlagen erhöhen das Risiko.
Verwendung von Standardwerkzeugen in der Nähe unter Spannung stehender Anlagen
Isolierte Werkzeuge bieten zusätzlichen Schutz.
Hastiges Durchführen von Schalthandlungen
Die meisten Schaltfehler entstehen, wenn Verfahren hastig durchgeführt werden.
Checkliste für die Sicherheit bei Störlichtbögen
Vor Beginn der Arbeiten:
✓ Arbeitsbesprechung durchgeführt
Störlichtbogengefahren identifiziert
✓ PSA-Anforderungen überprüft
✓ Zustand der Anlage überprüft
✓ Isolierte Werkzeuge verfügbar
✓ Notfallverfahren überprüft
✓ Schaltverfahren überprüft
✓ Kommunikation hergestellt
✓ Gefährdungsbeurteilung abgeschlossen
✓ Arbeitsfreigaben, sofern erforderlich, erteilt
Häufig gestellte Fragen
Kann ein Störlichtbogen entstehen, ohne dass ein Leiter berührt wird?
Ja. Ein Störlichtbogen kann entstehen, wenn elektrischer Strom durch die Luft fließt.
Was ist Vorfallenergie?
Die Vorfallenergie beschreibt die thermische Energieeinwirkung, der eine beschäftigte Person während eines Störlichtbogenereignisses ausgesetzt sein kann.
Warum sind Umspannwerke Umgebungen mit hohem Störlichtbogenrisiko?
Umspannwerke enthalten häufig hohe verfügbare Kurzschlussströme und energiereiche Anlagen.
Reichen isolierte Werkzeuge aus, um Störlichtbögen zu verhindern?
Nein. Isolierte Werkzeuge verringern das Risiko, müssen jedoch zusammen mit geeigneten Verfahren, PSA und Schulungen eingesetzt werden.
Was ist der wirksamste Schutz vor Störlichtbögen?
Das Spannungsfreischalten von Anlagen bleibt, wann immer möglich, die wirksamste Schutzstrategie.
Wichtige Erkenntnisse
Störlichtbögen gehören zu den schwerwiegendsten Gefahren im Betrieb von Energieversorgungsunternehmen.
Die Temperaturen eines Störlichtbogens können 35.000 °F überschreiten.
✓ Umspannwerke, Schaltanlagen, Kabelschächte und Übertragungseinrichtungen von Energieversorgungsunternehmen weisen ein erhöhtes Risiko auf.
✓ Studien zur Vorfallenergie helfen bei der Festlegung der PSA-Anforderungen.
✓ Störlichtbogengeprüfte Kleidung und Gesichtsschutz spielen eine entscheidende Rolle für die Sicherheit der Beschäftigten.
✓ Isolierte Werkzeuge tragen dazu bei, die Wahrscheinlichkeit einer unbeabsichtigten Fehlerauslösung zu verringern.
✓ Klare Verfahren, Schulungen und Planung sind für die Vermeidung von Störlichtbögen unerlässlich.
Fazit
Störlichtbogengefahren sind im Betrieb von Energieversorgungsunternehmen eine unvermeidbare Realität. Schwere Unfälle lassen sich jedoch durch sorgfältige Planung, Schulungen, Wartung, die Auswahl geeigneter PSA, die Verwendung isolierter Werkzeuge und diszipliniertes Arbeiten weitgehend verhindern.
Indem Organisationen verstehen, wie Störlichtbogenereignisse entstehen, risikoreiche Tätigkeiten erkennen, gründliche Gefährdungsbeurteilungen durchführen und etablierte Sicherheitsverfahren von Energieversorgungsunternehmen befolgen, können sie die Gefährdung der Beschäftigten deutlich reduzieren und gleichzeitig eine zuverlässige Stromversorgung aufrechterhalten.
Die erfolgreichsten Programme zur Sicherheit in Energieversorgungsunternehmen erkennen, dass der Schutz vor Störlichtbögen nicht aus einer einzelnen PSA oder einem einzelnen Verfahren besteht, sondern ein umfassendes Konzept ist, das Technik, Schulungen, Ausrüstung und Sicherheitskultur verbindet, um Beschäftigte vor einer der stärksten Gefahren in der Elektrobranche zu schützen.
