Arbeiten unter Spannung

Anwendungskriterien der Arbeitsmethode an Batterieanlagen

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Die Beurteilungskriterien für Arbeiten unter Spannung werden in Seminaren und auch in betrieblichen Arbeitskreisen häufig diskutiert und angefragt. Besonders interessant ist die Fragestellung, wenn es sich um Arbeiten an Gleichspannungsanlagen wie z. B. an Batterieanlagen handelt. Dieser Fachbeitrag soll Aufklärung und Verständnis für die Einstufung und die daraus resultierenden Maßnahmen für Arbeiten unter Spannung, insbesondere an Batterieanlagen verdeutlichen. 

Die Einstufung erfolgt in vier Beurteilungsschritten:

  1. Beurteilung der Gefährlichkeit der elektrischen Energie

  2. Auswahl der Arbeitsmethode

  3. Festlegung der Arbeitsverfahren und der zugehörigen Schutzmaßnahmen

  4. Beurteilung der Notwendigkeit von besonderen technischen und organisatorischen Schutzmaßnahmen hinsichtlich der Arbeitsmethode Arbeiten unter Spannung.

Schritt 1: Beurteilung der 
Gefährlichkeit

Bevor man über die Einstufung und Schutzmaßnahmen bei Arbeiten an elektrischen Anlagen und Betriebsmitteln nachdenkt, ist es zweckmäßig, die anstehende elektrische Energie hinsichtlich ihrer Gefährlichkeit zu beurteilen.

In Bezug auf die elektrische Körperdurchströmung sind folgende elektrische Größen als ungefährlich einzustufen:

  • Spannungen bis DC 120 V (oder AC 50 V);

  • maximale Ströme bis DC 12 mA (oder AC 3 mA), maßgebend für Spannungen über DC 120 V (oder AC 50 V);

  • maximale Ladungs-Energiewerte bis 350 mJ (und maximale Ladungswerte von 50 µC), maßgebend für Spannungen über DC 120 V (oder AC 50 V).

Hinsichtlich der Lichtbogenbildung ist eine separate Einstufung der freiwerdenden Lichtbogenenergie auf Basis der DGUV Information 203-077 [1] durchzuführen. Die Einstufung kann unterstützend durch den Fachbeitrag in ep 09/2016 [2] erfolgen. Als Richtwerte hinsichtlich einer ungefährlichen freiwerdenden Lichtbogenenergie können folgende Größen zugrunde gelegt werden:

  • Spannungswerte unter DC 15 V;

  • Ladungswerte unterhalb von 50 Ah bis DC 24 V;

  • Stromkreise mit Spannungen bis DC 120 V, welche unterhalb von 50 A mit schnell auslösenden Sicherungen abgesichert sind.

Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass die vorgenannten Werte nur Richtwerte darstellen und die freiwerdende Lichtbogenenergie auf Basis einer fachkundigen Berechnung gemäß der vorgenannten Regeln zu ermitteln und zu bewerten ist. Entgegen der Ausbreitung eines gefährlichen Lichtbogens kann unterhalb der genannten Werte bei hohen Kurzschlussströmen eine akute Brandgefährdung vorhanden sein. Hierzu müssen gleichermaßen Schutzmaßnahmen anhand einer Gefährdungsbeurteilung getroffen werden.

Ist die Gefährlichkeit der elektrischen Energie in Bezug auf die elektrische Körperdurchströmung und der Lichtbogenenergie nicht gegeben, so sind keine bzw. nur minimale Schutzmaßnahmen notwendig. Als Schutzmaßnahmen können z. B. die grundsätzliche Anwendung von Hitze-Schutzhandschuhen und das Benutzen einer Schutzbrille angewandt werden.

Die Arbeiten an Anlagen mit ungefährlichen Energien können auch von elektrotechnischen Laien ausgeführt werden. Da im gewerblichen und industriellen Bereich eine Unterweisung auf Basis der Gefährdungsbeurteilung grundsätzlich notwendig ist, kann man davon ausgehen, dass bei Einhaltung des Vorschriftenwerks auch für diesen Anwendungsbereich stets unterwiesene und somit elektrotechnisch unterwiesene Personen eingesetzt werden.

Schritt 2: Auswahl der 
Arbeitsmethode

Bei Vorliegen einer elektrischen Gefährdung sind die Arbeiten in folgende Arbeitsmethoden einzustufen:

  1. Arbeiten in der Nähe unter Spannung stehender Teile;

  2. Arbeiten unter Spannung;

  3. Arbeiten unter Spannung mit besonderen technischen und organisatorischen Maßnahmen.

Arbeiten unter Spannung ist jede Arbeit, bei der eine Person bewusst mit Körperteilen, Ausrüstungen, Werkzeugen oder Vorrichtungen unter Spannung stehende Teile berührt.

Diese Definition ist sowohl in der DGUV Regel 103-011 (BGR A3) [3] als auch in der DIN VDE 0105-100 (VDE 0105-100)[4] sowie im weiteren Regelwerk vorzufinden. Alle anderen Tätigkeiten sind als Arbeiten in der Nähe an unter Spannung stehender Teile einzuordnen (Bild 1), sobald Anlagenteile nicht freigeschaltet werden können.

Für Arbeiten an Batterieanlagen sind nachfolgend genannte Tätigkeiten als Arbeiten unter Spannung einzustufen:

  • Heranführen von Mess- und Prüfspitzen;

  • Anschließen und Lösen von Schraubverbindung mit Werkzeugen an Batteriepolen;

  • Crimpen von Steckverbindern (unter der Vorrausetzung, dass aus zwingenden Gründen die Anschlussleitung nicht von den unter Spannung stehenden Batteriepolen getrennt werden kann);

Folgende Tätigkeiten können als Arbeiten in der Nähe unter Spannung stehender Teile bewertet werden:

  • Ziehen und Stecken von isolierten Steckverbindern

  • Montage-, Wartungs- und Kontrolltätigkeiten, bei denen ein bewusstes Berühren unter Spannung stehender Teile nicht vorgesehen ist.

Ein wesentliches Kriterium für die Entscheidung, ob es sich bei den Arbeiten um Arbeiten unter Spannung handelt, ist das bewusste Berühren der aktiven unter Spannung stehenden Teile mit Körpergliedmaßen oder mit Hilfsmitteln (Bild 2).

Die Anwendung eines Batterietesters kann ebenfalls als Arbeiten unter Spannung eingestuft werden. Montagearbeiten mit Werkzeugen bzw. isolierten Werkzeugen an Batterieanlagen sind somit eindeutig Arbeiten unter Spannung.

Schritt 3: Arbeitsverfahren
und Schutzmaßnahmen

Die DIN VDE 0105-100 (VDE 0105-100)[4] beschreibt für die jeweiligen Arbeitsmethoden grundlegende Arbeitsverfahren und zugehörige Schutzmaßnahmen. Sowohl die theoretisch möglichen Arbeitsverfahren als auch die Qualifikation des einzusetzenden Personals sind im Bild 3 dargestellt.

Hinsichtlich des Schutzes vor Körperdurchströmung besteht grundsätzlich die Notwendigkeit, zu beurteilen, in welcher Art und Weise Batteriepole berührt oder überbrückt werden können. Der Berührungsschutz kann durch in Augenscheinnahme erfolgen und muss sicher gegen das Berühren mit Fingern sein. Weist der Analgenhersteller einen Berührungsschutz im Inneren der Anlage von IP2x, IPxxB oder höher aus, so ist der fingersichere Berührungsschutz konstruktionsbedingt gegeben. Trotzdem sollte nach dem Öffnen von Gehäusen die Anlage zusätzlich augenscheinlich geprüft werden. Oftmals sind Teilbereiche nicht ausreichend geschützt. Ist dies der Fall, so sind bei Vorliegen von Spannungen über DC 120 V folgende Schutzmaßnahmen auf Basis des elektrotechnischen Regelwerks für das Arbeiten unter Spannung und auch für das Arbeiten in der Nähe unter Spannung stehender Teile anzuwenden.

Maßnahmen zum Schutz vor Körperdurchströmung:

  • Schutz durch Schutzmittel wie z. B. Abdeckungen und Abdecktücher (hierdurch soll ein ausreichender fingersicherer Berührungsschutz für das arbeitende Personal erreicht werden);

  • Benutzung von Isolierhandschuhen (in Kombination mit einer Standortisolierung);

  • Benutzung von isolierten oder isolierenden Werkzeugen;

  • Auftrennen der Batteriestrings, sodass berührbare Spannungen unter dem Wert von DC 120 V liegen.

(Hinweis: Die Liste der Schutzmaßnahmen ist nicht abschließend.)

Maßnahmen zum Schutz vor elektrischen Störlichtbögen sind bis auf die Auswahl von Schutzkleidung und persönlicher Schutzausrüstung (PSA) nicht konkret in den elektrotechnischen Regeln benannt und ergebenen sich überwiegend aus der Gefährdungsbeurteilung.

Maßnahmen zum Schutz vor gefährlichen Störlichtbögen:

  • grundsätzliche Benutzung und Aufrechterhaltung der isolierten Polabdeckungen;

  • Verwendung von Schutzmitteln wie z. B. isolierende Abdeckungen und isolierenden Abdecktüchern;

  • Verwendung von isolierten oder isolierenden Werkzeugen, sodass eine Überbrückung von Polen ausgeschlossen werden kann;

  • ggf. und soweit möglich, Absicherung von Stromkreisen mit schnellauslösenden Sicherungen oder Schutzschaltern (ggf. nur während der Durchführung von Montagearbeiten und Inbetriebnahmen);

  • alle Pole der Spannungsquelle isoliert gegen Erdpotential führen;

  • Benutzung von PSA gegen Störlichtbogen je nach Gefährdungsbeurteilung gemäß der DGUV Information 203-077 [1] (Schutzhandschuhe, Jacke, Hose oder Mantel, Helm mit Visier, ggf. Schutzbrille für kleine Leistungen und Spannungen);

  • Trageverbot von Schmuck (Ringe, Armbänder, Ketten);

  • Einrichten und Erhalt eines ausreichenden freien Bewegungsraumes.

Bezüglich der Auswahl von Schutzhandschuhen, Schutzkleidung sowie weiterer PSA auf Basis der DGUV Information 203-077 [1] und des Fachbeitrags [2] empfiehlt es sich, die Fallunterscheidung anhand der Tabelle 1 von [5] (s. Seite 722) zu berücksichtigen.

Schritt 4: Notwendigkeit
von Schutzmaßnahmen

Abschließend bzw. zusätzlich ist zu bewerten, ob bei Arbeiten unter Spannung besondere technische und organisatorische Maßnahmen ergriffen werden müssen. Hierbei benennen die DIN VDE 0105-100 (VDE 0105-100) [4], Abschnitt 6.3 und DGUV-Information 103-011 [3] beispielhaft Tätigkeiten als Entscheidungshilfe.

Das Heranführen von Mess- und Prüfspitzen sowie das Anbringen von isolierenden Abdeckungen (ohne notwendiges Berühren der unter Spannung stehender Teile) sind Arbeiten ohne besondere technischen und organisatorischen Maßnahmen.

Montagetätigkeiten mit Werkzeugen bzw. das Berühren von nicht isolierten Steckverbindern mit Isolierhandschuhen sind als Arbeiten unter Spannung mit besonderen technischen und organisatorischen Maßnahmen einzustufen.

Für diese Anwendungsfälle werden zusätzliche organisatorische Maßnahmen in den Regelwerken benannt:

  • Ausführung der Arbeiten von Elektrofachkräften mit Spezialausbildung für Arbeiten unter Spannung (sowie regelmäßige Schulungen zum Erhalt der Qualifikation);

  • Erstellung einer detaillierten Arbeitsanweisung durch eine Elektrofachkraft.

Alle anderen Arbeiten, bei denen eine elektrische Gefährdung vorherrscht, sind durch elektrotechnisch unterwiesene Personen oder Elektrofachkräfte auszuführen. Elektrotechnisch unterwiesene Personen stehen hierbei prinzipiell unter Leitung und Aufsicht einer Elektrofachkraft.

Literatur

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Bilder:


(1) Berühren von isolierten Batteriepolen mit Werkzeugen (Quelle: BSW-Solar; Borrmann)

(2) Berühren unter Spannung stehender Anschlussklemme (DC 48 V) eines Solarspeichers mit isoloertem Werkzeug (Quelle: BGETEM)

(3) Arbeitsmethoden und Arbeitsverfahren in Anlehnung an die DIN (VDE 0105-100) (Quelle: Florschütz; ep)

Literatur:

[1] DGUV Information 203-077 (bisher BGI 5188) Thermische Gefährdung durch Störlichtbögen Hilfe bei der Auswahl der persönlichen Schutzausrüstung.
[2] Florschütz, F.: Beurteilung der Lichtbogengefahr in Batterieanlagen – Notwendige Schutzmaßnahmen und persönliche Schutzausrüstung, Elektropraktiker, Berlin 70 (2016) 9, S. 743-746.
[3] DGUV Regel 103-011 (bisher BGR A3) Arbeiten unter Spannung an elektrischen Anlagen und Betriebsmitteln, Ausgabe 2006.
[4] DIN VDE 0105-100 (VDE 0105-100):2015-10 Betrieb von elektrischen Anlagen – Teil 100: Allgemeine Festlegungen.
[5] Florschütz, F.: Leseranfragen, Arbeiten an Batterien eines Windparks, Elektropraktiker, Berlin 72 (2018) 9, S. 722-723.

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