Elektrosicherheit – wichtige Grundlagen
Teil 1: Wirkungen des elektrischen Stroms
„Sicherheit“ – wo dieses Wort auftaucht, ist es in der Regel mit hohem Anspruch verbunden. Geprüfte Elektrosicherheit signalisiert, dass wir uns vor einem „elektrischen Schlag“ sicher fühlen können. Wichtige Ausgangsparameter für eine definierte Sicherheitstechnik sind lebensbestimmende Abläufe bei Mensch und Tier, wie regelmäßiger Herzschlag, Blutdruck und Schmerzfreiheit [24, 25].
Selbst bei einem Fehler müssen Abschaltstrom und Abschaltzeit so dimensioniert werden, dass Leben nicht in Gefahr gerät. In vier aufeinander folgenden Beiträgen sollen daher jene Kriterien zusammenfassend dargestellt und gewichtet werden, die einer Gefährdungsbeurteilung beim Umgang mit Elektroenergie zugrunde liegen. Die Reizwirkung des elektrischen Stroms wird dabei unter Einbeziehung von Wahrscheinlichkeitsbetrachtungen eine wichtige Rolle spielen.
1 Unfallstatistik
Es ist schwer, über alle Bevölkerungsschichten, unterschiedliche Berufsgruppen und Anwendungen von elektrisch betriebenen Anlagen und Geräten eine Statistik für die Kategorie „Elektrounfall“ aufzustellen: Nicht immer besteht Meldepflicht; obwohl für die Prävention wichtig, werden Durchströmungen, die ohne lebensbedrohliche Folgen bleiben, nicht mitgeteilt (Beispiel Prüffelder [20]). Verglichen mit anderen Unfällen gehören tödliche Elektrounfälle eher zu den seltenen Ereignissen. Eine zentrale Statistik für Elektrounfälle existiert daher nicht. Die Berufsgenossenschaften werten Arbeitsunfälle im gewerblichen Umfeld aus, wobei nur die gemeldeten und meldepflichtigen Unfälle berücksichtigt werden. Tödliche Elektrounfälle werden durch die Statistischen Landesämter bzw. durch das statistische Bundesamt erfasst. Aus diesen Daten lassen sich bedingt Aussagen für die Elektrosicherheit ableiten.
2 Physiologische Grundlagen
2.1 Reiz- und Wärmewirkung des elektrischen Stromes
Leben bedeutet Elektrizität – ein großer Teil des Informationsaustausches im Körper erfolgt über elektrische Signale, gekoppelt an chemische Austauschprozesse.
Ein Beispiel: Will man den Arm hochheben, werden über den Willen gesteuerte elektrische Signale vom Gehirn über Nerven zu Muskeln geleitet. Die angesprochene Muskelgruppe reagiert, der Arm wird nach oben bewegt.
Die körpereigenen „Aktionspotentiale“ können jedoch durch körperfremde, d. h. von außen einwirkende, gleichartige Spannungen/Ströme überlagert werden – der innere Informationsaustausch zwischen Nerven und Muskeln kann dann durcheinander geraten. Der Elektrounfall ist dafür ein bekanntes praktisches Beispiel, wobei der Reizwirkung auf das Herz besonderes Augenmerk zukommt.
Hohe Ströme erzeugen im Körpergewebe nach dem Jouleschen Gesetz aber auch Wärme – vor allem Strommarken auf der Haut sowie tiefe innere und äußere Verbrennungen können entstehen. Maßgeblich für die thermische Wärmewirkung ist die Stromdichte, die vom Querschnitt und der Leitfähigkeitsverteilung im Körper abhängt.
So tritt eine hohe Erwärmung insbesondere an Körperteilen mit geringem Querschnitt (Hand- und Fußgelenke) auf. Aufgrund dieser Unterschiede wird seit Jahrzehnten grob eingeteilt in
- Reizwirkung und
- Wärmewirkung des elektrischen Stromes.