Startseite » Fachbeiträge » Archiv SI » Wirkung von Gleich­strom auf den Menschen

Sicherheit in Gleichstromanwendungen Teil 2

Wirkung von Gleich­strom auf den Menschen

Anzeige
Die Nutzung und Anwen­dungs­fälle von Gleich­span­nung werden in den kommen­den Jahren stark stei­gen. Sind die vorhan­de­nen Normen dem noch gewach­sen? Ist das bishe­rige Niveau sicher? In Teil 2 dieser Serie infor­mie­ren wir Sie über die Ergeb­nisse zweier Work­shops.

Wie in Teil 1 (s. Sicher­heits­in­ge­nieur 8/14) bereits berich­tet, führen das Forschungs- und Trans­fer­zen­trum Leip­zig e.V., der VDE-Ausschuss Sicherheits- und Unfall­for­schung sowie die DKE Deut­sche Kommis­sion Elek­tro­tech­nik Elek­tro­nik Infor­ma­ti­ons­tech­nik im DIN und VDE die vom Bundes­mi­nis­te­rium für Wirt­schaft und Ener­gie geför­derte Unter­su­chung „Auswir­kun­gen von Gleich­strom (DC) auf den mensch­li­chen Körper im Rahmen der Elek­tro­mo­bi­li­tät und versor­gen­der DC-Infrastruktur – DCSich“ durch. Sie soll bis Ende 2014 klären, ob die derzei­ti­gen Sicher­heits­an­for­de­run­gen, Schutz­kon­zepte und Grenz­werte auch für die neuen Anwen­dun­gen ausrei­chend oder aber zusätz­li­che Anfor­de­run­gen oder modi­fi­zierte Schutz­kon­zepte und Grenz­werte erfor­der­lich sind.
Die DKE führte hierzu im Dezem­ber 2013 einen natio­na­len und im April 2014 einen inter­na­tio­na­len Work­shop durch.1) Insge­samt 150 Exper­ten aus sechs Ländern (AT, DE, FR, IT, NL und SE) disku­tier­ten die vorge­stell­ten Erkennt­nisse und Konzepte. Wich­tige Ergeb­nisse der Work­shops sind im Folgen­den wieder­ge­ge­ben.

Auswir­kun­gen

Laut DGUV (Deut­sche Gesetz­li­che Unfall­ver­si­che­rung) bewirkt ein elek­tri­scher Gleich­strom über 300 mA und 50 s Dauer unter ande­rem das Plat­zen der roten Blut­kör­per­chen mit Austritt von Hämo­glo­bin und der Gefahr des Nieren­ver­sa­gens. Throm­bo­sen können auch einige Zeit nach der Durch­strö­mung schä­di­gende Wirkun­gen entfal­ten. Konven­tio­nelle Zeit/Stromstärke-Bereiche mit Wirkun­gen von Gleich­strö­men auf Perso­nen bei Längs­durch­strö­mung sind in Bild 22 der DIN IEC/TS 60479–1 (VDE V 0140–479–1) von Mai 2007 auf der folgen­den Seite darge­stellt.
Im Bereich DC‑1 tritt eine leicht stechende Empfin­dung beim Ein- und Ausschal­ten oder bei schnel­ler Ände­rung der Strom­stärke auf. Im Bereich DC‑2 sind unwill­kür­li­che Muskel­kon­trak­tio­nen wahr­schein­lich, beson­ders beim Ein- und Ausschal­ten oder bei schnel­ler Ände­rung des Stroms; es treten aber übli­cher­weise keine schäd­li­chen physio­lo­gi­schen Wirkun­gen auf. Im Bereich DC‑3 kommt es zuneh­mend mit Strom­stärke und Durch­strö­mungs­dauer zu star­ken unwill­kür­li­chen Muskel­kon­trak­tio­nen und rever­si­blen Störun­gen der Reiz­bil­dung und Reiz­lei­tung im Herzen; im Allge­mei­nen ist jedoch kein orga­ni­scher Scha­den zu erwar­ten. Im Bereich DC‑4 können patho­phy­sio­lo­gi­sche Wirkun­gen wie Herz­still­stand, Atem­still­stand und Verbren­nun­gen oder andere Zell­schä­den auftre­ten; die Wahr­schein­lich­keit von Herz­kam­mer­flim­mern steigt mit Strom­stärke und Durch­strö­mungs­dauer an.
Bei Durch­strö­mungs­dau­ern unter 200 ms tritt Herz­kam­mer­flim­mern nur auf, wenn die entspre­chen­den Schwel­len­werte in der vulnera­blen Peri­ode über­schrit­ten werden. Hinsicht­lich des Herz­kam­mer­flim­merns bezieht sich das Bild auf die Wirkun­gen des Stroms beim Strom­weg von der linken Hand zu den Füßen. Bei ande­ren Strom­we­gen muss der Herz­strom­fak­tor berück­sich­tigt werden.
Zum Auftre­ten von Herz­kam­mer­flim­mern (Flim­mer­schwelle) aufgrund der Einwir­kung von gleich­ge­rich­te­ten elek­tri­schen Strö­men wurden in den frühen 1970er Jahren expe­ri­men­telle Unter­su­chun­gen an Schwei­nen durch­ge­führt (veröf­fent­licht 1975 durch Jacob­sen, Bunten­köt­ter und Rein­hard in „Biome­di­zi­ni­sche Tech­nik / Biome­di­cal Engi­nee­ring“ 20 (3), Seiten 99–107). Aufgrund der vergleich­ba­ren Physio­lo­gie war die Über­tra­gung der Ergeb­nisse auf den Menschen möglich.
Die in DIN IEC/TS 60479–1 (VDE V 0140–479–1) von Mai 2007 enthal­te­nen weite­ren Anga­ben zur Wirkung von Gleich­strom auf den mensch­li­chen Körper werden im Rahmen des DCSich-Projekts über­prüft. Soll­ten sich Ände­run­gen erge­ben, werden diese inter­na­tio­nal einge­bracht und in einer Neuaus­gabe der Vornorm berück­sich­tigt werden. Die beiden Work­shops zeig­ten jedoch, dass die derzei­ti­gen Konzepte und Grenz­werte für gesunde Menschen voraus­sicht­lich bestä­tigt werden können.

DIN VDE 0100–410: Ände­run­gen?!

In DIN VDE 0100–410 (VDE 0100–410) von Juni 2007 ist die Grund­re­gel des Schut­zes gegen elek­tri­schen Schlag formu­liert. Sie lautet, dass gefähr­li­che aktive Teile nicht berühr­bar sein dürfen und berühr­bare leit­fä­hige Teile weder unter norma­len Bedin­gun­gen noch unter Einzel­feh­ler­be­din­gun­gen zu gefähr­li­chen akti­ven Teilen werden dürfen. DIN VDE 0100 gilt zwar nur für das Errich­ten von Nieder­span­nungs­an­la­gen, der formu­lierte Grund­satz ist aber auf alle Anwen­dun­gen, die mit elek­tri­schen Span­nun­gen arbei­ten, anwend­bar.
Im inter­na­tio­na­len Work­shop wurde eine Verrin­ge­rung der in der DIN VDE 0100–410 (VDE 0100–410) zugrunde liegen­den IEC 60364–4–41 spezi­fi­zier­ten maxi­mal zuläs­si­gen Abschalt­zei­ten für Gleich­strom vorge­schla­gen. Deren Begrün­dung ist im Rahmen des Projekts zu unter­su­chen. Sollte sich die Notwen­dig­keit der Ände­rung bestä­ti­gen, sollte ein entspre­chen­der Norm-Entwurf zur Ände­rung der DIN VDE 0100–410 (VDE 0100–410) möglichst zeit­nah veröf­fent­licht werden. Gleich­zei­tig muss der Ände­rungs­vor­schlag zur IEC 60364–4–41 inter­na­tio­nal einge­bracht und dort vertre­ten werden. So wird er anschlie­ßend in einer Neuaus­gabe der DIN VDE 0100–410 (VDE 0100–410) ihren Nieder­schlag finden.

RCDs und Weite­res

In beiden Work­shops wurde konkret gefor­dert, dass Fehler­strom­schutz­ein­rich­tun­gen (RCDs) für Gleich­strom­sys­teme entwi­ckelt werden müssen, die die Strom­ver­sor­gung bei einem Differenz-Gleichstrom von höchs­tens 150 mA inner­halb von höchs­tens 40 ms zuver­läs­sig abschal­ten.
In den Work­shops noch nicht ange­spro­chene weitere Aufga­ben­stel­lun­gen sind:
  • Die VDE-AR‑E 2100–712 von Mai 2013 enthält Empfeh­lun­gen zur Verrin­ge­rung der Wahr­schein­lich­keit eines elek­tri­schen Schlags für Einsatz­kräfte im Brand­fall, die daraus erwächst, dass Photovoltaik-Module unter Licht­ein­wir­kung Span­nung produ­zie­ren können, auch wenn die Wech­sel­span­nungs­seite vom Netz getrennt ist. Sie gilt für die Lade-Infrastruktur von Elek­tro­fahr­zeu­gen daher nur in den Fällen, dass diese von Photovoltaik-Anlagen gespeist werden.
  • Für Elek­tro­fahr­zeuge selbst inter­es­san­ter ist da schon die künf­tige DIN EN ISO 16230–1 (zurzeit Entwurf von Februar 2014). Sie gilt zwar für die Sicher­heit von elek­tri­schen und elek­tro­ni­schen Bautei­len und Syste­men mit höhe­rer Span­nung von Land­ma­schi­nen und Trak­to­ren, die Konzepte und Anfor­de­run­gen soll­ten aber auf alle elek­trisch ange­trie­be­nen Fahr­zeuge über­trag­bar sein. Auch dies ist im Rahmen des Projekts zu über­prü­fen.
Über die weite­ren Ergeb­nisse des DCSich-Projekts zur Elek­tro­mo­bi­li­tät und versor­gen­der DC-Infrastruktur werden wir an dieser Stelle berich­ten.
1) Refe­ren­ten des ersten (natio­na­len) Work­shops waren:
  • Dipl.-Ing. Dirk Bart­hel, DKE Deut­sche Kommis­sion Elek­tro­tech­nik Elek­tro­nik Infor­ma­ti­ons­tech­nik im DIN und VDE, Frank­furt am Main,
  • Prof. Dr. med. Eduard David, Zentrum für Elek­tro­pa­tho­lo­gie und Umwelt­me­di­zin, Witten,
  • Dipl.-Ing. Rein­hard Hirt­ler, Gemein­nüt­zige Privat­stif­tung Elek­tro­schutz, Wien,
  • Dr. Chris­tian Rückerl, Forschungs- und Trans­fer­zen­trum Leip­zig e.V.,
  • Dipl.-Ing. Claus-Dieter Ziebell, Siemens AG, Regens­burg.
Refe­ren­ten des zwei­ten (inter­na­tio­na­len) Work­shops waren:
  • Ulrich Boeke, Phil­ips Rese­arch Labo­ra­to­ries, Aachen,
  • Prof. Dr. med. Eduard David, Zentrum für Elek­tro­pa­tho­lo­gie und Umwelt­me­di­zin, Witten,
  • Dr. rer. nat. Klaus Haver­kamp, Physio­lo­gi­sches Insti­tut der Univer­si­tät Frei­burg i. Br.,
  • Dipl.-Ing. Rein­hard Hirt­ler, Gemein­nüt­zige Privat­stif­tung Elek­tro­schutz, Wien,
  • Dr. Chris­tian Rückerl, Forschungs- und Trans­fer­zen­trum Leip­zig e.V.,
  • Dipl.-Ing. Claus-Dieter Ziebell, Siemens AG, Regens­burg.
Autoren
Georg Vogel Stan­dar­di­sie­rung + Inno­va­tio­nen VDE e.V. / DKE Deut­sche Kommis­sion Elek­tro­tech­nik Elek­tro­nik Infor­ma­ti­ons­tech­nik im DIN und VDE georg.vogel@vde.com
Henri­ette Boos Stan­dar­di­sie­rung + Inno­va­tio­nen VDE e.V. / DKE Deut­sche Kommis­sion Elek­tro­tech­nik Elek­tro­nik Infor­ma­ti­ons­tech­nik im DIN und VDE henriette.boos@vde.com

Lesen Sie auch:
Anzeige

News­let­ter

Jetzt unse­ren News­let­ter abon­nie­ren

Meistgelesen

Jobs

Sicher­heits­be­auf­trag­ter

Titelbild Sicherheitsbeauftragter 10
Ausgabe
10.2019
ABO

Sicher­heits­in­ge­nieur

Titelbild Sicherheitsingenieur 10
Ausgabe
10.2019
ABO
Anzeige
Anzeige

Industrie.de Infoservice

Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de