DGUV Information 203-077 - Thermische Gefährdung durch Störlichtbögen Hilfe bei der Auswahl der persönlichen Schutzausrüstung

Persönliche Schutzausrüstung gegen die thermischen Auswirkungen eines Störlichtbogens PSAgS

Als Persönliche Schutzausrüstung gegen die thermischen Auswirkungen eines Störlichtbogens (PSAgS) gilt jedes Mittel, das dazu bestimmt ist, von einer Person getragen oder gehalten zu werden und das diese Person gegen die thermischen Gefahren eines Störlichtbogens schützen soll.

Arbeiten

Jede Form elektrotechnischer oder nichtelektrotechnischer Tätigkeit, bei der die Möglichkeit einer elektrischen Gefährdung besteht.

Arbeiten unter Spannung AuS

Jede Arbeit, bei der eine Person bewusst mit Körperteilen oder Werkzeugen, Ausrüstungen oder Vorrichtungen unter Spannung stehende Teile berührt oder in die Gefahrenzone nach VDE 0105-100 gelangt.

Arbeiten in der Nähe unter Spannung stehender Teile

Alle Arbeiten, bei denen eine Person mit Körperteilen, Werkzeug oder anderen Gegenständen in die Annäherungszone nach VDE 0105-100 gelangt, ohne die Gefahrenzone nach VDE 0105-100 zu erreichen.

Arbeitsabstand a

Abstand zwischen Störlichtbogen und dem Körper der Person (Oberkörper), der bei Arbeitshandlungen im betrachteten Arbeitsumfeld wirksam wird.

Anmerkung 1 zum Begriff:

Der Arbeitsabstand wird in mm angegeben.

Äquivalente Lichtbogenenergie

Schutzpegel der PSAgS W_LBS, der sich bei konkretem Arbeitsabstand a und Transmissionsfaktor k_T aus dem Prüfpegel W_LBP ergibt.

Anmerkung 1 zum Begriff:

Die äquivalente Lichtbogenenergie wird in kJ oder kWs angegeben.

Anmerkung 2 zum Begriff:

Die äquivalente Lichtbogenenergie wurde in der Ausgabe 2012 dieser DGUV Information mit W_LBäbezeichnet.

Bezogene Lichtbogenleistung k_P

Verhältnis der Lichtbogenleistung zur Kurzschlussleistung des elektrischen Netzes am Fehlerort. k_P berücksichtigt die physikalischen Größen "Lichtbogenspannung" und "Lichtbogenstrom".

Dauerkurzschlussstrom I_kDC

stationärer Wert des Kurzschlussgleichstroms bei metallischem Kurzschluss an der Fehlerstelle.

Anmerkung 1 zum Begriff:

Der Dauerkurzschlussstrom wird in kA angegeben.

Direkte Einwirkenergie E_i0

Je Flächeneinheit einwirkende Wärmeenergie, die vom Störlichtbogen direkt ausgeht.

Anmerkung 1 zum Begriff:

Die direkte Einwirkenergie wird in kJ/m² oder kWs/m²(cal/cm²) angegeben. 1

Durchgangsenergie E_it

Einwirkenergie, die bei der Lichtbogeneinwirkung die PSAgS durchdringt; Anteil der direkten Einwirkenergie.

Anmerkung 1 zum Begriff:

Die direkte Einwirkenergie wird in kJ/m² oder kWs/m²(cal/cm²) angegeben. 1

Einwirkenergie E_i

Wärmeenergie (Gesamtwärmemenge), die durch einen elektrischen Lichtbogen in einem Wirkabstand auf einer exponierten Oberfläche wirksam wird.

Anmerkung 1 zum Begriff:

Die direkte Einwirkenergie wird in kJ/m² oder kWs/m²(cal/cm²) angegeben. 1

Elektrische Anlage

Gesamtheit der elektrischen Betriebsmittel zur Erzeugung, Übertragung, Umwandlung, Verteilung und Anwendung elektrischer Energie.

Elektrodenabstand d

Abstand zwischen den Lichtbogenelektroden.

Anmerkung 1 zum Begriff:

Der Elektrodenabstand wird in mm angegeben.

Kurzschlussdauer t_k

Zeitdauer des Kurzschlusses.

Anmerkung 1 zum Begriff:

Die Kurzschlussdauer wird in s angegeben.

Kurzschlussleistung P_k (DC-Bereich) bzw. S"_k (AC-Bereich)

Fiktive Größe, berechnet als Produkt aus prospektivem Kurzschlussstrom an einer Stelle des Netzes und der Nennspannung (bzw. vereinbarten Versorgungsspannung) des Netzes. Für Drehstromsysteme ist ein Faktor √3 zu berücksichtigen; der Kurzschlussstrom entspricht dem dreipoligen Anfangs-Kurzschlusswechselstrom I"_k (VDE 0102 [8]).

Anmerkung 1 zum Begriff:

Die Kurzschlussleistung wird in kVA (AC) , kW (DC) angegeben.

Lichtbogendauer t_LB

Zeitdauer des Störlichtbogens.

Anmerkung 1 zum Begriff:

Die Lichtbogendauer wird in s angegeben.

Lichtbogenenergie W_LB

Elektrische Energie, die dem Lichtbogen zugeführt und im Lichtbogen umgesetzt wird.

Anmerkung 1 zum Begriff:

Die Lichtbogenenergie wird berechnet als die Summe (Integral) über das Produkt aus Momentanwert der Lichtbogenspannung, Momentanwert des Lichtbogenstroms und Zeitdifferential, gebildet über die Lichtbogendauer. Der Lichtbogen ist in Drehstromsystemen im Allgemeinen ein mehrpoliger (meist dreipoliger) Fehler; die Lichtbogenenergie ist hier die Gesamtenergie aller beteiligten Lichtbögen.

Anmerkung 2 zum Begriff:

Die Lichtbogenenergie wird in kJ oder kWs angegeben.

Lichtbogenkurzschlussstrom I_kLB

Strom, der während der Lichtbogendauer an der Fehlerstelle tatsachlich (durch den Lichtbogen) fließt.

Anmerkung 1 zum Begriff:

Der Lichtbogenkurzschlussstrom wird als mittlerer Effektivwert über die Kurzschlussdauer (AC) bzw. Mittelwert über die quasistationäre Kurzschlussphase (DC) bestimmt.

Anmerkung 2 zum Begriff:

Der Lichtbogenkurzschlussstrom wird in kA angegeben.

Lichtbogenleistung P_LB

Wirkleistung, die im Lichtbogen umgesetzt wird; Produkt aus Lichtbogenstrom und Lichtbogenspannung.

Anmerkung 1 zum Begriff:

Die Lichtbogenleistung wird in kW angegeben.

Material

Textilien oder andere Materialien, aus denen die PSAgS hergestellt ist, welche aus einer Lage oder mehreren Lagen bestehen können.

Prospektiver Kurzschlussstrom

Zu erwartender Strom, der fließt, wenn die Fehlerstelle durch einen Leiter mit vernachlässigbarer Impedanz kurzgeschlossen ist (metallischer Kurzschluss der Stromversorgung).

Anmerkung 1 zum Begriff:

Der Prospektive Kurzschlussstrom wird in kA angegeben. Anmerkung 2 zum Begriff:

Es gibt generell einen Unterschied zwischen dem tatsächlichen Lichtbogenkurzschlussstrom und dem prospektiven Kurzschlussstrom. Der tatsächliche Lichtbogenkurzschlussstrom, der während der Lichtbogendauer fließt, ist geringer und schwankt infolge der nichtlinearen Lichtbogenimpedanz, die sich zeitlich unbestimmt ändert.

Prüfpegel W_LBP

Elektrische Lichtbogenenergie, die bei einer Prüfung im Box-Test (VDE 0682-306-1-2 [11]) in einer der beiden Störlichtbogenprüfklassen eingestellt ist und zu einer direkten Einwirkenergie E_i0P führt.

Anmerkung 1 zum Begriff:

Der Prüfpegel wird in kJ oder kWs angegeben.

Prüfstrom I_APC

Prospektiver Kurzschlussstrom des elektrischen Prüfstromkreises (zu erwartender Strom), der zum Einstellen einer Prüfklasse im Box-Test-Verfahren verwendet wird; Effektivwert (symmetrische Wechselstromkomponente).

Anmerkung 1 zum Begriff:

Der Prüfstrom wird in kA angegeben.

Restrisiko

Verbleibendes Risiko einer Personenverletzung durch Störlichtbogeneinwirkung - nach Anwendung der jeweils getroffenen Maßnahmen gegen das Auftreten oder die Auswirkungen von Störlichtbögen.

Das Restrisiko ergibt sich aus der Kombination von

• erwarteter Schwere einer Verletzung und der

• Eintrittswahrscheinlichkeit dieser Verletzung

jeweils nach Berücksichtigung der getroffenen Maßnahmen.

R/X-Verhältnis

Verhältnis des ohmschen Widerstands zum induktiven Blindwiderstand des elektrischen Kurzschlussstromkreises.

Schutzpegel der PSAgS W_LBS

Lichtbogenenergiepegel, bis zu welchem die PSAgS Schutz vor den thermischen Wirkungen eines Störlichtbogens bietet; Kennwert der PSAgS bei gegebenem Transmissionsfaktor k_T und Arbeitsabstand a; entspricht der äquivalenten Lichtbogenenergie.

Anmerkung 1 zum Begriff:

Der Schutzpegel wird in kJ oder kWs angegeben.

Stoll-Kurve

Zusammenhang zwischen thermischer Einwirkenergie und Expositionszeit, der aus Daten für das Toleranzverhalten der menschlichen Haut bei Hitzeeinwirkung abgeleitet ist und die Grenzen für das Entstehen von Hautverbrennungen zweiten Grades angibt.

Strombegrenzungsfaktor k_B

Verhältnis zwischen tatsächlichem Lichtbogenkurzschlussstrom und prospektivem Kurzschlussstrom.

Störlichtbogen

Fehlerhafte Verbindung zwischen leitfähigen Teilen unterschiedlichen Potentials einer elektrischen Anlage in Form einer selbstständigen Gasentladung.

Anmerkung 1 zum Begriff:

In dieser DGUV Information wird der Störlichtbogen als unerwünschtes Fehlerereignis im Falle eines Kurzschlusses betrachtet.

Störlichtbogenschutzklasse APC

Kategorie der thermischen Schutzwirkung von PSAgS gegen die thermischen Wirkungen eines Störlichtbogens, die im Box-Test (nach VDE 0682-306-1-2 [11]) geprüft ist. Die Klassen (APC: Arc Protection Class) sind durch energetische Prüfpegel (W_LBP und E_i0P) charakterisiert.

TOP Prinzip

Das TOP-Prinzip bestimmt die Rangfolge der vom Unternehmer zu treffenden Maßnahmen zum Schutz vor Gefährdungen der Beschäftigten: erst technische, dann organisatorische und zuletzt persönliche Maßnahmen.

• Technische Maßnahmen

  Sicherheitsgerechte Einrichtung und Unterhaltung von Maschinen und Geräten, Betriebseinrichtungen, Arbeits- und Sozialräumen.

• Organisatorische Maßnahmen

  Regelungen, um Arbeitsvorgänge sicher zu gestalten, z. B. in Betriebsanweisungen und durch Informationen.

• Personenbezogene Maßnahmen

  z. B. Persönliche Schutzausrüstung, Qualifikation (z. B. Spezialausbildung, Unterweisungen).

Transmissionsfaktor k_T

Faktor, der die räumliche Ausbreitung der thermischen Auswirkungen des Lichtbogens im Arbeitsumfeld beschreibt. Er wird durch die Geometrieverhältnisse der Anlage am Arbeitsort bestimmt.

Transmissions- und Expositionsbedingungen

Gesamtheit der Einflüsse auf die Wärmeübertragung durch einen Störlichtbogen.

Anfangs-Kurzschlusswechselstrom I"_k

Effektivwert der Wechselstromkomponente des Kurzschlussstroms zu Beginn des Kurzschlusses in einem Wechselstrom- oder Drehstromsystem (AC-System) bei metallischem Kurzschluss.

Anmerkung 1 zum Begriff:

Der Anfangs-Kurzschlusswechselstrom wird in kA angegeben.

Anmerkung 2 zum Begriff:

In der standardisierten Kurzschlussstromberechnung wird ein maximaler Wert I"_{k max}und ein minimaler Wert I"_{k min}des Anfangs-Kurzschlusswechselstroms bestimmt.

Netznennspannung U_Nn

Spannung zwischen den Leitern, für die ein Netz bestimmt ist, durch die das Netz bezeichnet oder identifiziert wird und auf die sich bestimmte Betriebseigenschaften beziehen.

Anmerkung 1 zum Begriff:

Die Netznennspannung wird in V angegeben.

Lichtbogenspannung U_LB

Mittelwert der Spannung über einem Störlichtbogen, die sich zwischen den Elektroden (Leitern) einstellt.

Anmerkung 1 zum Begriff:

Die Lichtbogenspannung wird in V angegeben.

Zeitkonstante τ

Maß für die Reaktionszeit des Stromes bei Änderung der Spannung in Abhängigkeit von Verhältnis L/R des Stromkreises.

Anmerkung 1 zum Begriff:

Die Zeitkonstante wird in ms angegeben.

Grenzenergie W_{LB min}

Grenzwert der Lichtbogenenergie (50 kJ) bei dessen Überschreitung die Nutzung von PSAgS erforderlich ist.

Tabelle 2-1 Symbole und Einheiten