Lichtbogenenergieberechnungen: Was ist das und wann ist es verpflichtend?
Ein Lichtbogen ist eine der gefährlichsten Situationen in der Elektrotechnik und kann zu schweren Verbrennungen, bleibenden Verletzungen oder sogar tödlichen Unfällen führen. In diesem Blogbeitrag erklären wir, was Lichtbogenenergie ist, wie Sie die richtige PSA auswählen und ob diese Berechnungen obligatorisch sind.
Mit einer Lichtbogenenergieberechnung bestimmen Sie im Wesentlichen, wie viel Energie bei einem Lichtbogen (Arc-Flash) freigesetzt werden kann, was entscheidend ist, um die richtige Klasse von persönlicher Schutzausrüstung (PSA) zu wählen. Diese PSA gibt es nämlich in verschiedenen Klassen und Kategorien und schützt Sie bis zu einer bestimmten Energiemenge. Sie müssen also die maximale Energiemenge kennen, die freigesetzt werden kann, um die richtige Kategorie von PSA auswählen zu können. Und in einigen Fällen ist die Energie so groß, dass keine PSA hilft.
Was ist Lichtbogenenergie?
Ein Lichtbogen (Arc Flash) ist eine explosive Entladung elektrischer Energie durch die Luft, wenn die Isolation oder Trennung zwischen spannungsführenden Leitern versagt. Dies kann passieren bei:
- Kurzschluss zwischen Phasen oder Phase und Erde
- Falscher Verwendung von Werkzeugen in einem Schaltschrank
- Staub oder Feuchtigkeit in elektrischen Schalttafeln
- Veralteter oder beschädigter Ausrüstung
- Menschlichen Fehlern während der Wartung
Die bei einem Lichtbogen freigesetzte Energie kann extrem hohe Temperaturen erreichen und die Folgen können katastrophal sein, zusätzlich gibt es weitere Folgen wie:
- Thermische Energie: Schwere Verbrennungen innerhalb von Millisekunden
- Druckwelle: Kann Personen wegschleudern und Gehörschäden verursachen
- Lichtblitz: Kann bleibende Augenschäden verursachen
- Geschmolzene Metallpartikel: Spritzen in alle Richtungen
-
Giftige Gase: Entstehen durch Verdampfung/Verbrennung von Materialien
PSA Kategorien
- Kategorie 0: < 1,2 cal/cm² - Nicht schmelzende Kleidung
- Kategorie 1: 1,2 - 4 cal/cm² - Lichtbogenfeste Kleidung 4 cal/cm²
- Kategorie 2: 4 - 8 cal/cm² - Lichtbogenfeste Kleidung 8 cal/cm²
- Kategorie 3: 8 - 25 cal/cm² - Lichtbogenfeste Kleidung 25 cal/cm²
- Kategorie 4: 25 - 40 cal/cm² - Lichtbogenfeste Kleidung 40 cal/cm²
- Kategorie 4+: > 40 cal/cm² - Arbeiten unter Spannung nicht erlaubt
Isolierende Handschuhe
- Klasse 00: Max 500V AC
- Klasse 0: Max 1.000V AC
- Klasse 1: Max 7.500V AC
- Klasse 2: Max 17.000V AC
- Klasse 3: Max 26.500V AC
- Klasse 4: Max 36.000V AC
NEN 3140 - Tabelle 106
Für Niederspannungsanlagen, die also unter die NEN 3140 fallen, ist angegeben, dass solche Berechnungen notwendig sind, wenn Anlagenteile mit Automaten größer als 80A oder mit Schmelzsicherungen größer als 630A geschützt sind. Dies kann der Tabelle 106 dieser Norm entnommen werden. Beachten Sie, dass die NEN 3140 sich auf Niederspannungsanlagen bezieht.
Ist die Absicherung mit einem Automaten bis 80A oder bis 630A Messersicherungen ausgeführt, so kann die PSA auf Basis des Anhangs G der NEN 3140 gewählt werden. Dieser Anhang behandelt einerseits den Abstand zu berührbaren unter Spannung stehenden Teilen und die Höhe der Absicherung. Auf Basis dieses Anhangs können Sie feststellen, welche Klasse von PSA Sie in welchen Fällen verwenden müssen. Diese sind normalerweise in Klasse 0 (bis 1000VAC) ausgeführt.
Risikoanalyse
Aus einer Risikoanalyse muss hervorgehen, ob eine Lichtbogenenergieberechnung durchgeführt werden muss. Sie bestimmen die PSA-Klasse schließlich auf Basis der Energiemenge, die freigesetzt werden kann, und dann muss die PSA dafür geeignet sein. Formal müssen Sie also zuerst die Menge der freigesetzten Energie klar haben und erst dann können Sie die richtige Klasse/Kategorie der PSA bestimmen. Eine gesetzliche Verpflichtung für solche Berechnungen konnten wir jedoch in Gesetzen und Normen nicht finden, daher muss die Risikoanalyse Abhilfe schaffen; auch kann die Versicherung dies natürlich verlangen.
Richard Winter