09.02.2018

Umsetzung der fünf Sicherheitsregeln in der Praxis

Für Arbeiten an elektrischen Anlagen im spannungsfreien Zustand ist die Einhaltung der fünf Sicherheitsregeln für das Freischalten – natürlich in der richtigen Reihenfolge – Voraussetzung für sicheres Arbeiten. Doch wie setzt man die fünf Sicherheitsregeln in der Praxis um?

Sicherheitsregeln

Arbeiten im spannungsfreien Zustand

Die fünf Sicherheitsregeln

  • Freischalten
  • gegen Wiedereinschalten sichern
  • Spannungsfreiheit feststellen
  • Erden und Kurzschließen
  • benachbarte, unter Spannung stehende Teile abdecken oder abschranken

Die Reihenfolge dieser fünf Sicherheitsregeln ist wesentlich und daher grundsätzlich einzuhalten.

Praktische Durchführung der fünf Sicherheitsregeln

Der Anlagenverantwortliche, der vom Anlagenbetreiber eingesetzt wird, veranlasst die Freischaltung der für die sichere Arbeitsdurchführung erforderlichen Anlagenteile oder führt die Schalthandlungen selbst durch. Danach erteilt er die Durchführungserlaubnis, die geplanten Arbeiten auszuführen, an den Arbeitsverantwortlichen. Alle an der Arbeit beteiligten Personen beginnen erst nach Freigabe der Arbeitsstelle durch den Arbeitsverantwortlichen mit den Tätigkeiten. Der Arbeitsverantwortliche muss alle an der Arbeit beteiligte Personen über mögliche Gefahren und deren Vermeidung vor Beginn der Arbeiten unterrichten.

Freigabeschein

Zur Vermeidung von Missverständnissen sind für Arbeiten, speziell in Hochspannungsanlagen, Einzelheiten über Freischaltungen und weitere Maßnahmen in der Regel schriftlich festzulegen, in Form eines sog. „Freigabe- oder Erlaubnisscheins“.

Die Durchführung der fünf Sicherheitsregeln kann erfolgen

  • durch den Anlagenverantwortlichen allein, sowohl in der Anlage als auch an der Arbeitsstelle oder
  • in Zusammenarbeit zwischen Anlagenverantwortlichem (für die Anlage) und Arbeitsverantwortlichem (für die Arbeitsstelle).

Teilung der fünf Sicherheitsregeln

Eine Teilung der Durchführung dieser fünf Sicherheitsregeln ist also durchaus möglich; dies bedarf jedoch einer sauberen schriftlichen, d.h. vertraglichen Festlegung.

Zum Beispiel kann die Freischaltung des zum Arbeiten freigegebenen Schaltfelds von der Fernsteuerwarte aus durch den Anlagenverantwortlichen erfolgen (1. Sicherheitsregel), ebenso das Sichern gegen Wiedereinschalten durch Absperren der Antriebsenergie (2. Sicherheitsregel), die Kontrolle der Spannungsfreiheit durch fest eingebaute Messgeräte (3. Sicherheitsregel) und das Einschalten der Erdungsschalter/das Schließen der Erdungstrenner an den Schaltstellen (4. Sicherheitsregel). Die Durchführung der 3. bis 5. Sicherheitsregel kann auch durch den Arbeitsverantwortlichen an der Arbeitsstelle erfolgen, ebenso die Freigabe zur Arbeit. Dazu ist immer die Rückmeldung an den Anlagenverantwortlichen erforderlich.

Nun zur praktischen Umsetzung der fünf Sicherheitsregeln.

Freischalten

Anlagen bis 1.000 V

Das Freischalten erfolgt in der Regel in Anlagen bis 1.000 V durch Ausschalten von Leitungsschutzschaltern, Fehlerstromschutzeinrichtungen, Sicherungslasttrennschaltern, Leistungsschaltern oder durch Herausnehmen von Sicherungseinsätzen oder Trennlaschen mittels NH-Sicherungsaufsteckgriff nach DIN EN 61243-3, mit Stulpe, dazu Gesichtsschutzschirm und Schutzhelm.

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Bild 1: NH-Sicherungsaufsteckgriff mit Stulpe, dazu Gesichtsschutzschirm und Schutzhelm

Schütze sind zum Freischalten nicht geeignet.

In Niederspannungsanlagen sind alle Außenleiter auszuschalten. Muss ein vorhandener PEN-Leiter in besonderen Fällen aufgetrennt werden, so ist darauf zu achten, dass seine Schutzwirkung für die noch unter Spannung stehenden Anlagenteile nicht aufgehoben wird.

Anlagen über 1 kV

In Anlagen über 1 kV erfolgt das Freischalten durch Ausschalten der Leistungsschalter und der zugehörigen Trennschalter in Schaltanlagen bzw. durch Ausschalten der Lasttrennschalter in Netzstationen.

Ausziehbare Schalteinrichtungen, Trennschalter, Lasttrennschalter, Leistungsschalter, Sicherungstrennschalter, Sicherungsunterteile müssen den Bedingungen für Trennstrecken nach DIN VDE 0670 entsprechen. Zu beachten ist, dass Sicherungstrennschalter mit herausgenommenen HH-Sicherungen diese Forderung nur im ausgeschalteten Zustand erfüllen.

Zum Herausnehmen von HH-Sicherungen sind einschenklige Sicherungszangen nach DIN VDE 0681-3 zu verwenden, als persönliche Schutzausrüstung dienen Gesichtsschutzschirm und Schutzhelm.

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Bild 2: Einschenklige Sicherungszange, dazu Gesichtschutzschirm und Schutzhelm

Freigeschaltet ist nur, wenn allseitig, d.h. von allen möglichen Einspeiserichtungen, ausgeschaltet wurde. Darauf ist besonders zu achten, wenn mit Rückspannung zu rechnen ist oder in Anlagenteile oder Anschlussräume von verschiedenen Quellen eingespeist wird. Mit Rückspannung ist z.B. zu rechnen, wenn Transformatoren, Spannungswandler, Ersatzstromversorgungsanlagen oder Einspeisungen von erneuerbaren Energien installiert sind. Deshalb sind z.B. Transformatoren ober- und unterspannungsseitig freizuschalten.

Besonders bei ausgefahrenem Schaltwagen mit Spannungswandlern ist darauf zu achten, dass der Hilfsleitungsstecker nicht gesteckt ist, z.B. bei Inbetriebsetzungstätigkeiten oder Störungsklärung, da andernfalls evtl. über Synchronisierschleifenleitungen die Spannungswandler auf der 100-V-Seite eingespeist werden und damit die blanken aktiven Teile des Schaltwagens Hochspannung führen können.

Kondensatoren, Kabel und Wicklungen sind zu entladen, wobei die Entladevorrichtungen der Nennspannung und der Ladungsenergie angepasst sein müssen. Bei Nennspannungen über 1 kV sind Entladevorrichtungen mithilfe einer Isolierstange entsprechend DIN VDE 0681-1 (jedoch Arbeitskopf nicht überbrückungssicher) heranzuführen.

In Anlagen über 1 kV muss auch ein im Sternpunktleiter vorhandener Schalter ausgeschaltet werden, ausgenommen in unmittelbar (starr) geerdeten Netzen.

Es ist unzulässig, Zeiten für Beginn und Ende des Freischaltens zu vereinbaren.

Gegen Wiedereinschalten sichern

Alle Schaltgeräte, mit denen die Arbeitsstelle freigeschaltet worden ist, müssen gegen Wiedereinschalten gesichert werden.

Das Freischalten durch Herausnehmen von Sicherungseinsätzen oder einschraubbaren Leitungsschutzschaltern erfolgt vorzugsweise in Niederspannungsanlagen. Diese Einsätze dürfen nicht nur gelockert werden, sondern sie sind vollständig herauszunehmen. Damit ein unbefugtes Wiedereinschalten verhindert wird, ist die sichere Verwahrung der herausgenommenen Teile vorgeschrieben. Das offene Ablegen, unmittelbar am Einbauort, gilt nicht als sicheres Verwahren. Auch sind Ersatzsicherungseinsätze, die z.B. in Niederspannungsverteilungen bereitgehalten werden, für die Zeit der Arbeit zu entfernen. Vorteilhaft ist es, anstelle der herausgenommenen Elemente Blindeinsätze oder Schraubkappen einzusetzen, die nur mit besonderem Werkzeug entfernt werden können. In diesem Fall ist das Werkzeug sicher zu verwahren. Fest eingebaute Leitungsschutzschalter müssen im ausgeschalteten Zustand gegen Wiedereinschalten gesichert werden, z.B. durch Sperrstifte, Aufsteckkappen, Klebefolien.

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Bild: 3: Möglichkeiten für das Sichern gegen Wiedereinschalten

Bei Handantrieben sind abschließbare Sperren zweckmäßig, z.B. Vorhängeschlösser. Bei Schaltgeräten ist der Betätigungsmechanismus zu sperren und Hilfsenergien sind unwirksam zu machen. Bei Handantrieben mit Federkraft ist an geeigneter Stelle ein Bolzen oder Riegel einzuschieben, der die Betätigung des Schalters verhindert. Bei Druckluftantrieben ist die Zuleitung abzusperren und – wegen evtl. undichter Ventile – der Antrieb zu entlüften (z.B. Entfernen der Kappe des Druckluftnotanschlussstutzens). Bei elektrischen Antrieben ist der Betätigungsstromkreis auszuschalten.

Isolierende Schutzplatten sind kein Schutz gegen Wiedereinschalten

Zwischen den offenen Schaltstücken von Trennschaltern eingebrachte isolierende Schutzplatten dienen nicht der Sicherung gegen Wiedereinschalten, sondern nur zum Abdecken benachbarter unter Spannung stehender Teile (5. Sicherheitsregel).

Das Verbotsschild P 10 nach der DGUV Vorschrift für Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit „Sicherheits- und Gesundheitsschutzkennzeichnung am Arbeitsplatz“ (DGUV Vorschrift 9) ist nicht nur an den Ausschaltstellen anzubringen, an denen die Freischaltung erfolgte, sondern auch an den Betätigungselementen aller Schaltgeräte, mit denen ein Wiedereinschalten möglich wäre. Für Schaltgeräte kleiner Abmessungen können auch Steckkappen, Magnetschilder oder entsprechende Aufkleber verwendet werden.

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Bild 4: Verbotschild – Nicht schalten –

Grundsätzlich müssen Schaltgeräte, mit denen freigeschaltet worden ist, am Einbauort gegen Wiedereinschalten gesichert werden. Ferngesteuerte Schaltgeräte in abgeschlossenen elektrischen Betriebsstätten können auch durch folgende gleichzeitig realisierte Maßnahmen gesichert sein:

  • Bei speicherprogrammierbaren Steuerungen und rechnergestützten Schalthandlungen muss die Software so gestaltet sein, dass ein unbeabsichtigtes Wiedereinschalten sicher verhindert wird.
  • Die Stellungsanzeige des Schalters wird zuverlässig in die Fernsteuerstelle übertragen, z.B. Meldung über zwei getrennte Kanäle mit gegenseitiger Überprüfung, wobei bei Störungen die Schaltung immer zur sicheren Seite wirken muss.
  • In der Fernsteuerstelle weist ein Verbotsschild „Nicht schalten“ auf die Gefahr beim Betätigen des betreffenden Steuerschalters hin. Eine unbeabsichtigte Betätigung ist z.B. durch Abdeckkappen mit Verbotszeichen verhindert.
  • In der ferngesteuerten Anlage ist an auffälliger Stelle eine Anweisung mit folgendem Wortlaut ausgehängt: „Schalthandlungen an dieser Anlage dürfen nur durchgeführt werden auf Anweisung oder mit Zustimmung der Fernsteuerstelle …“. Die nähere Bezeichnung der Fernsteuerstelle ist jeweils eingesetzt.
  • Durch Betriebsanweisung ist diese eingeschränkte Schaltbefugnis dem zuständigen Personal bekannt zu geben.

Spannungsfreiheit feststellen

Die Spannungsfreiheit muss direkt an der Arbeitsstelle festgestellt werden. Diese Maßnahme deckt auf, wenn:

  • beim Freischalten Schalter verwechselt wurden;
  • weitere mögliche Einspeisungen übersehen wurden, z.B. Rückspannung, Ersatzstromversorgung;
  • der Arbeitende seine Arbeitsstelle verwechselt hat;
  • Spannungsverschleppung, z.B. in Verbindung mit unterbrochenem PEN-Leiter, vorliegt.

Die Spannungsfreiheit darf nur durch eine Elektrofachkraft oder durch eine elektrotechnisch unterwiesene Person festgestellt werden.

Die Spannungsfreiheit der freigeschalteten Anlagenteile ist festzustellen

  • mit Spannungsprüfern oder
  • mit fest eingebauten Messgeräten, Signallampen oder anderen geeigneten Vorrichtungen, wenn beim Ausschalten der Spannung die Veränderung der Anzeige beobachtet wird, oder
  • durch Einlegen fest eingebauter Erdungseinrichtungen, z.B. einschaltfeste Erdungsschalter, oder durch Einfahren von Erdungswagen, wobei deren Leistungsschalter dann bei „Erdungswagen in Betriebsstellung“ eingeschaltet wird.

Die Verwendung von Vielfachmessgeräten zum Feststellen der Spannungsfreiheit hat in energiereichen Anlagenteilen zu hohem Unfallgeschehen geführt, deshalb sind sie nicht zugelassen. Sonstige ortsveränderliche Messgeräte sind zum Feststellen der Spannungsfreiheit geeignet, wenn sie auch den Bestimmungen für Spannungsprüfer entsprechen.

Spannungsprüfer und ortsveränderliche Messgeräte sind mindestens unmittelbar vor Gebrauch und nach Möglichkeit auch nach Gebrauch zu überprüfen, entweder an unter Spannung stehenden Anlagenteilen oder durch eine im Spannungsprüfer eingebaute Eigenprüfeinrichtung.

Spannungsprüfer für Niederspannung

Für Niederspannungsanlagen gibt es nach der Norm zweipolige Spannungsprüfer.

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Bild 5: Zweipoliger Spannungsprüfer bis 1.000 V nach DIN EN 61243-3

Spannungsprüfer für Hochspannung

Bei Hochspannungsprüfern sind drei Bauformen für unterschiedliche Einsatzbedingungen zu beachten:

  • Spannungsprüfer „Nur in Innenanlagen zu verwenden!“, verwendbar in Innenanlagen mit Beleuchtungsstärken bis 1.000 lx
  • Spannungsprüfer „Bei Niederschlägen nicht verwenden!“, verwendbar in Innenanlagen und im Freien, jedoch nicht bei Niederschlägen
  • Spannungsprüfer „Auch bei Niederschlägen verwendbar!“, verwendbar in Innenanlagen und auch im Freien bei allen Witterungseinflüssen, durch die der Spannungsprüfer befeuchtet wird.
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Bild 6: Einpoliger Spannungsprüfer für Hochspannung

In Anlagen kompakter Bauweise, also z.B. typgeprüften Schaltanlagen, dürfen nur Spannungsprüfer eingesetzt werden, die dafür durch den Schaltanlagenhersteller besonders zugelassen sind. Stehen solche Kompaktstationen im Freien, also z.B. Netzstationen, so muss man wissen, dass es sich hierbei um typgeprüfte Innenraumanlagen Spannungsprüfer dürfen deshalb nur in trockenem Zustand in die Anlage eingeführt werden. Dies gilt auch, wenn sie der Bauart „Auch bei Niederschlägen verwendbar!“ entsprechen.

Überbrückungssicherheit

Spannungsprüfer für Hochspannungsanlagen, also Geräte nach DIN VDE 0681-4, haben volle Überbrückungssicherheit, d.h. das Überbrücken von zwei elektrischen Leitern unterschiedlichen Potenzials mit der Betätigungsstange führt zu keiner Einleitung eines Störlichtbogens. Die Geräte erlauben Durch- und Übergreifen von der Prüfelektrode bis hin zum roten Ring sowie das Auflegen des Geräts auf geerdete Anlagenteile auch im Bereich seines Isolierteils (zwischen rotem Ring und Begrenzungsscheibe).

Nicht zugelassen ist …

… das „Vorsichtige Heranführen einer Erdungs- und Kurzschließvorrichtung zum Feststellen der Spannungsfreiheit“.

Ausnahmen

Bei Kabeln und isolierten Leitungen darf, nachdem an den Ausschaltstellen die Spannungsfreiheit festgestellt worden ist, vom Feststellen der Spannungsfreiheit an der Arbeitsstelle abgesehen werden, wenn

  • das Kabel oder die isolierte Leitung von der Ausschaltstelle bis zur Arbeitsstelle eindeutig verfolgt werden kann oder
  • das Kabel oder die isolierte Leitung eindeutig ermittelt ist, z.B. durch Kabelpläne, Bezeichnungen, Kabelsuchgeräte, Kabelauslesegeräte.

Treffen diese Voraussetzungen nicht zu, so kann die Spannungsfreiheit an der Arbeitsstelle, z.B. im Muffenloch, auch durch Kabelschneidgeräte oder durch Kabelbeschussgeräte festgestellt werden.

Die Anwendung eines Kabelschneidgeräts stellt nicht in jedem Falle die Spannungsfreiheit in allen Leitern sicher. Im Hochspannungsnetz sind deshalb Rückfragen bei der netzführenden Stelle notwendig. Im Niederspannungsnetz ist in den benachbarten Stationen festzustellen, ob Sicherungseinsätze durchgeschmolzen sind. Für den Einsatz von Kabelschneidgeräten müssen spezielle Betriebsanweisungen vorliegen.

Erden und Kurzschließen

Zentraler Punkt der fünf Sicherheitsregeln ist das Erden und Kurzschließen an der Arbeitsstelle. Diese Maßnahme stellt den spannungsfreien Zustand für die Dauer der Arbeiten sicher, auch im Hinblick auf Beeinflussungsspannungen, atmosphärische Überspannungen oder irrtümliches Wiedereinschalten.

Der Begriff „Arbeitsstelle“ darf in vielen Fällen nicht zu eng ausgelegt werden. Zum Beispiel müsste in einer Schaltanlage, die gereinigt wird, die Erdung und Kurzschließung für jeden Beschäftigten mit dem Fortschreiten der Arbeit wandern. Dies wäre jedoch praxisfremd. Als Arbeitsstelle wird deshalb vielfach z.B. eine ganze Sammelschiene oder eine Gruppe von nebeneinander liegenden Schaltfeldern, in denen gearbeitet wird, bezeichnet.

Die Erdungs- und Kurzschließvorrichtungen müssen nach Möglichkeit von der Arbeitsstelle aus sichtbar sein. Andernfalls sind sie so nahe, wie möglich, bei der Arbeitsstelle anzubringen.

Müssen während der Arbeit Leiter unterbrochen oder verbunden werden, dann sind zuvor an der Arbeitsstelle geeignete Maßnahmen zu ergreifen, wie z.B. Überbrückung, Erdung. Dies trifft u.a. beim Lösen und Verbinden von Leiterschlaufen an Abspannmasten zu.

Einrichtungen zum Erden und Kurzschließen

Das Erden und Kurzschließen erfolgt durch

  • fest eingebaute Erdungsschaltgeräte nach DIN VDE 0670-2 oder
  • zwangsgeführte Staberdungs- und Kurzschließgeräte nach DIN EN 61219 (DIN VDE 0683-200) oder
  • frei geführte ortsveränderliche Erdungs- und Kurzschließgeräte nach DIN EN 61230 (DIN VDE 0683-100).

Ortsveränderliche Geräte zum Erden und Kurzschließen dürfen nur benutzt werden, wenn unmittelbar vorher an der Einbaustelle die Spannungsfreiheit festgestellt wurde.

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Bild 7: Dreipolige Erdungs- und Kurzschließvorrichtung

Beim Anschließen der Erdungs- und Kurzschließvorrichtung muss immer zuerst das Erdungsseil mit der Erdungsanlage verbunden werden, damit etwa vorhandene Rest- oder Beeinflussungsspannungen, die vom Spannungsprüfer nicht angezeigt werden dürfen, abgeleitet werden.

Kenngrößen von Erdungs- und Kurzschließvorrichtungen

Kenngrößen von frei geführten ortsveränderlichen Erdungs- und Kurzschließgeräten sind der höchstzulässige Kurzschlussstrom (Bemessungsstrom), bezogen auf eine bestimmte Zeitdauer (Bemessungszeit) und der Querschnitt der Erdungs- und Kurzschließseile. Diese örtliche Kurzschlussbeanspruchung ist in der Regel nur dem Anlagenbetreiber (Anlagenverantwortlichen) bekannt. Demzufolge werden in der Praxis die Erdungs- und Kurzschließgeräte meist den Schaltanlagen fest zugeordnet.

In nicht starr geerdeten (gelöschten) Netzen dürfen Erdungsseile einen geringeren Querschnitt haben als die Kurzschließseile, da sie nicht dem vollen Kurzschlussstrom ausgesetzt sind.

Wenn ein frei geführtes ortsveränderliches Erdungs- und Kurzschließgerät einer Kurzschlussbeanspruchung ausgesetzt war, ist es vor seiner Wiederverwendung auf bleibende mechanische oder thermische Schäden zu überprüfen und bei positivem Befund der Benutzung zu entziehen.

Bei der Verwendung von Stahlgerüsten zur Erdung ist der Materialquerschnitt der Masten und Konstruktionsteile und damit die Leitfähigkeit solcher Bauteile meist größer als die Werte der Kupferseile von Erdungs- und Kurzschließvorrichtungen. Durch geschweißte Verbindungsstellen dieser Konstruktionsteile ergeben sich niederohmige Übergänge, bei geschraubten, genieteten oder geklemmten Verbindungsstellen ist dies nachzuprüfen. Bei der Verwendung von einpoligen Erdungs- und Kurzschließgeräten haben sich „Kurzschließbrücken“ (Erdungsanschlussplatten) bewährt.

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Bild 8: Kurzschließbrücke (Erdanschlussplatte) für drei einpolige Erdungs- und Kurzschließvorrichtungen

Seillänge

Die Seillänge von Erdungs- und Kurzschließvorrichtungen darf zwischen zwei Anschließstellen das 1,2fache des Abstands der Anschließstellen nicht unterschreiten, um zu große mechanische Kräfte auf die Anschließstellen zu vermeiden.

Parallelschalten von Erdungs- und Kurzschließseilen

Beim Parallelschalten von Erdungs- und Kurzschließgeräten mit Seilen sind folgende Bedingungen zu erfüllen:

  • gleiche Seillänge
  • gleiche Seilquerschnitte
  • gleiche Anschließteile und Anschließstellen
  • Einbau der Geräte dicht nebeneinander mit Parallelführung der Seile
  • Belastung der Seile nur mit maximal 75 % der zulässigen Strombelastbarkeit.

Festlegungen für Kleinspannungs- und Niederspannungsanlagen

Auf das Erden und Kurzschließen kann in Anlagen mit Nennspannungen bis 1.000 V verzichtet werden, weil nicht mit gefährlichen Beeinflussungsspannungen gerechnet werden muss. Häufig können Erdungs- und Kurzschließgeräte aus Platzmangel gar nicht oder nur unter Bedingungen eingebaut werden, die die Arbeiten behindern würden. Erden und Kurzschließen, insbesondere an der Arbeitsstelle, erhöht aber auch in Niederspannungsanlagen die Sicherheit, besonders dann, wenn mit Rückspannungen aus Verbraucheranlagen zu rechnen ist.

Das Erden und Kurzschließen setzt sich auch in Niederspannungsanlagen immer mehr durch, z.B. im Einspeisefeld von Niederspannungshauptverteilungen mittels Erdungs- und Kurzschließschiene oder in Kabelverteilerschränken mittels Erdungs-und Kurzschließpatronen.

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Bild 9: Erdungs- und Kurzschließset für Kabelverteilerschränke im Stahlblechkoffer

Die Regelungen in den Normen für das Erden und Kurzschließen von Niederspannungsfreileitungen und Kabeln sind in Tabelle 1 zusammengefasst.

Festlegungen für Hochspannungsanlagen

In Hochspannungsanlagen sind Erdungs- und Kurzschließvorrichtungen immer mittels einer Erdungsstange an die Leiter anzubringen. Dies ist unabdingbar, da hier mit Rest- und Beeinflussungsspannungen gerechnet werden muss, die vom Spannungsprüfer nicht angezeigt werden dürfen.

Bei Arbeiten an Kabeln und isolierten Leitungen mit Nennspannungen über 1 kV, die über Stichkabel oder isolierte Stichleitungen angeschlossen sind, z.B. Motoren, darf vom Erden und Kurzschließen an der Arbeitsstelle abgesehen werden, jedoch muss an allen Ausschaltstellen geerdet und kurzgeschlossen werden.

Bei Kabelarbeiten kann nicht immer oder nicht während der ganzen Dauer der Arbeiten an der Arbeitsstelle geerdet und kurzgeschlossen werden. Deshalb muss umso mehr auf die Erdung und Kurzschließung an allen Ausschaltstellen geachtet werden. Wenn die Erdung und Kurzschließung die Tätigkeiten an der Arbeitsstelle nicht behindert, ist dies auch bei Kabeln ein anzustrebender Schutz. Die Erdung und Kurzschließung beim Übergang vom Kabel zur Freileitung ist immer möglich. Sie leitet gleichzeitig eine auf der Freileitung auftretende, durch Beeinflussung entstehende Spannung oder atmosphärische Überspannung ab.

Bedingungen für das Erden und Kurzschließen bei Arbeiten an Kabeln und Freileitungen in Abhängigkeit von der Nennspannung zeigt die Tabelle 1.

Tab 1: Bedingungen für das Erden und Kurzschließen bei Arbeiten an Freileitungen und Kabeln abhängig von der Spannungshöhe

Freileitung Kabel
bis 1.000 V bis 30 kV über 30 kV bis 1.000 kV bis 30 kV über 30 kV
nicht schutzisoliert schutzisoliert
Ausschaltstelle 1 möglichst erden und kurzschließen erden und kurzschließen erden und kurzschließen möglichst erden und kurzschließen erden und kurzschließen erden und kurzschließen
Ausschaltstelle 2 möglichst erden und kurzschließen möglichst erden und kurzschließen erden und kurzschließen möglichst erden und kurzschließen erden und kurzschließen erden und kurzschließen
Arbeitsstelle mindestens kurzschließen, möglichst auch erden möglichst erden und kurzschließen erden und kurzschließen erden und kurzschließen möglichst erden und kurzschließen möglichst erden und kurzschließen möglichst erden und kurzschließen

Wenn alle Ausschaltstellen von elektrischen Anlagen und Freileitungen mit Nennspannungen über 1 kV, d.h. alle Leitungen, die in den Arbeitsbereich hineinführen, kurzschlussfest geerdet und kurzgeschlossen sind, so genügt an der Arbeitsstelle, oder von dort aus sichtbar, ein Querschnitt der Erdungs- und Kurzschließseile von 25 mm2

In Hochspannungsschaltanlagen und -freileitungen mit großen Kurzschlussleistungen sind Kurzschließseile erforderlich, die den großen Strömen bis zum Ausschalten standhalten; sie müssen also einen entsprechend großen Querschnitt haben. Die Gewichte solcher Seile erschweren deren Anwendung, besonders auf Masten, oder machen sie gar unmöglich. Damit kann der Schutz nicht mehr vollständig an der Arbeitsstelle durchgeführt werden, er wird tlw. an die Ausschaltstellen verlegt, die dann alle kurzschlussfest geerdet und kurzgeschlossen sein müssen. An der Arbeitsstelle kann unter dieser Voraussetzung, dass nämlich an allen Ausschaltstellen geerdet und kurzgeschlossen ist, aus Gründen der leichteren Handhabung der Querschnitt der Erdungs- und Kurzschließseile auf 25 mm2 Cu beschränkt werden. Es sind hier nur noch Beeinflussungsströme, z.B. durch andere parallel geführte Leitungen, abzuleiten. Bei besonders rauhem Einsatz empfiehlt sich ein Mindestquerschnitt von 35 mm2

In 110-kV-Anlagen werden oft anstelle von Seilquerschnitten von 95 mm2 Cu und größer parallele Seile mit z.B. 70 mm2 Cu verwendet, wegen der leichteren Handhabbarkeit durch ihr geringeres Gewicht und dem zielsicheren Heranführen an die Leiteranschließstellen mittels Erdungsstange bei diesen doch relativ großen Höhen.

Zwangsgeführte Staberdungsgeräte

Dies ist auch der Grund, dass in Freiluftschaltanlagen mit Nennspannungen von 230 kV und 400 kV, also Anlagen mit noch größeren Höhen, vorwiegend zwangsgeführte Staberdungs- und Kurzschließgeräte zum Einsatz kommen. Diese haben gegenüber Erdungsschaltgeräten kein Einschaltvermögen und dürfen deswegen nur verwendet werden, wenn an den betreffenden Anlagenteilen vorher die Spannungsfreiheit absolut zuverlässig festgestellt wurde. Während in Anlagen mit Nennspannungen von 110 kV und darüber, einpolige zwangsgeführte Staberdungs- und Kurzschließgeräte verwendet werden, kommen im Nennspannungsbereich bis 36 kV wegen der relativ hohen Kurzschlussbeanspruchung fast ausschließlich dreipolige Staberdungs- und Kurzschließgeräte zum Einsatz.

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Bild 10: Einpoliges zwangsgeführtes Staberdungs- und Kurzschließgerät

Erden und Kurzschließen am Trafo

Neu ist in DIN VDE 0105-100 die Forderung, dass bei Arbeiten an Transformatoren die Ober- und Unterspannungsseite zu erden und kurzzuschließen sind, auch wenn die Unterspannungsseite eine Spannung bis 1.000 V aufweist. Dies gilt sinngemäß auch bei Transformatoren mit mehreren Wicklungen für alle herausgeführten Wicklungen.

Die Forderung des Erdens und Kurzschließens auch auf der Trafo-Niederspannungsseite hat zu Diskussionen in der Praxis geführt, da bei den auf der Trafo-Niederspannungsseite möglichen Kurzschlussströmen und den dadurch entstehenden mechanischen Beanspruchungen dies doch einen beachtlichen Aufwand bedeutet.

Die Forderung lässt sich sicher bei Neuanlagen vernünftig realisieren; ein Anpassen bestehender Anordnungen ist nicht verlangt.

Wenn das Erden und Kurzschließen auf der Trafo-Niederspannungsseite aus Gründen zu erwartender hoher Kurzschlussbeanspruchung und damit erforderlicher  großer Seilquerschnitte und fehlender Anschließstellen (z.B. Kugelbolzen) nicht möglich ist, kann die kurzschlussfeste Erdung und Kurzschließung auch an der nächstgelegenen Ausschaltstelle erfolgen. An der Arbeitsstelle des Transformators bzw. von dort aus sichtbar muss dann ein Seilquerschnitt von mindestens 25 mm2 Cu verwendet werden („Arbeitserde“).

Bei Arbeiten in Anlagen mit angeflanschten Endverschlüssen oder berührungssicheren Steckgarnituren darf an der dem Transformator nächstgelegenen Schaltstelle auf der Ober- und Unterspannungsseite geerdet und kurzgeschlossen werden. Das Erden und Kurzschließen der getrennten Steckverbindungen ist mit zugehörigen anlagenspezifischen Einrichtungen und Hilfsmitteln durchzuführen.

Benachbarte, unter Spannung stehende Teile abdecken oder abschranken

Können Anlagenteile in der Nähe der Arbeitsstelle nicht freigeschaltet werden, müssen vor Arbeitsbeginn zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen wie beim Arbeiten in der Nähe unter Spannung stehender Teile getroffen werden, wobei benachbarte Teile im Sinne der 5. Sicherheitsregel Teile sind, die sich in der Annäherungszone befinden.

Tab. 2a:Gefahrenzone

Netz-Nennspannung Un Bemessungsspannung U m Äußere Grenze der Gefahrenzone D L
kV kV Innenraumanlage mm Freiluftanlage mm
<1 kein Berühren
3 3,6 60 120
6 7,2 90 120
10 12 120 150
20 24 220
30 36 320
45 52 480
60 72,5 630
110 123 1.100
150 170 1.500
220 245 2.100
380 420 2.900/3.400

Tab. 2b:Schutzabstände

Netz-Nennspannung Un in kV Schutzabstand in m
bis 1 0,5
über 1 bis 30 1,5
über 30 bis 110 2
über 110 bis 220 3
über 220 bis 380 4

Tab. 2c:Annäherungszone

Netz-Nennspannung Un in kV Äußere Grenze der Annäherungszone Dv in m
bis 1 1
über 1 bis 110 3
über 110 bis 220 4
über 220 bis 380 5

Anmerkung zu den Tabellen: „Nennspannung“ eines elektrischen Netzes ist ein Wert, z.B. 10 kV, der der Bezeichnung dieses Netzes dient. Eine Spannung, die etwa 20 % über der Nennspannung liegt – hier 12 kV – ist Grundlage für die Bemessung bestimmter Betriebsmittel im Netz. Dieser Wert ist die „Bemessungsspannung“.

Grundsätzlich ist dem Schutz durch technische Maßnahmen der Vorzug gegenüber organisatorischen Maßnahmen zu geben. Die geforderten Sicherheitsmaßnahmen

  • Schutz durch Schutzvorrichtung, Abdeckung, Kapselung, isolierende Umhüllung oder
  • Schutz durch Abstand und Aufsichtführung

sind zwingend für das Arbeiten in der Nähe unter Spannung stehender Teile. Beide Sicherheitsmaßnahmen können je nach der Art der Arbeit sowie der verwendeten Werkzeuge und Materialien auch kombiniert werden.

Tab. 3: Maßnahmen bei Arbeiten in der Nähe unter Spannung stehender Teile

Schutz durch Schutzvorrichtung, Abdeckung, Kapselung, isolierende Umhüllung Schutz durch Abstand und Aufsichtführung
Bis 1.000 V

  • Matten zur Standortisolierung
  • Abdecktücher
  • Umhüllungen
  • Faltabdeckungen
  • Formstücke
Schutzabstände nach Tabelle 102 von DIN VDE 0105-100  bei elektrotechnischen Arbeiten durch Elektrofachkräfte oder elektrotechnisch unterwiesene, wie z.B.

  • Bewegen von Leitern und sperrigen Gegenständen
  • Arbeiten auf Freileitungen

In allen Fällen mit Aufsichtführung.

über 1 kV

  • Platten aus Isolierstoff oder Holz
  • Isolierende Schutzplatten bis 36 kV
Schutzabstände nach Tabelle 103 von DIN VDE 0105-100

  • bei Bauarbeiten und sonstigen nicht elektrotechnischen Arbeiten durch elektrotechnische Laien, wie z.B.
  • Gerüstbau
  • Arbeiten mit Hebezeugen, Baumaschinen und Fördermitteln
  • Montagearbeiten
  • Transportarbeiten
  • Anstrich- und Ausbesserungsarbeiten

Bewegen von sonstigen Geräten und BauhilfsmittelnIn allen Fällen mit Aufsichtführung.

Aufsichtführung

Besonders ist noch zu erwähnen, dass unter der geforderte Aufsichtführung die ständige Überwachung der gebotenen Sicherheitsmaßnahmen bei der Durchführung der Arbeiten an der Arbeitsstelle zu verstehen ist. Der Aufsichtführende darf dabei nur Arbeiten ausführen, die ihn in der Aufsichtführung nicht beeinträchtigen.

Isolierende Schutzplatten

Isolierende Schutzplatten nach DIN VDE 0681-8 für Anlagen mit Bemessungsspannungen über 1 kV bis 36 kV, z.B. zum Einschieben in geöffnete Trennschalter, dürfen im eingeschalteten Zustand Spannung führende Teile nicht berühren. Sie dürfen keinesfalls als Vorrichtung zum Sichern gegen Wiedereinschalten verwendet werden.

Praxislösungen

In der Praxis haben sich für Anlagen bis 1.000 V tlw. sehr zweckmäßige Zusammenstellungen von Schutz- und Isoliermaterial bewährt, wie die Abbildungen 12 und 13 zeigen.

Sicherheitsregeln
Bild 11: Schutz- und Isoliermaterialkoffer, großes Sortiment
Sicherheitsregeln
Bild 12: Kleiner Schutz- und Isoliermaterialkoffer, z.B. bei Flugreisen

In Hochspannungsfreiluftanlagen werden die erforderlichen Geräte, Schutz- und Hilfsmittel zur Durchführung der fünf Sicherheitsregeln oft auf einem Wagen, als Standardausrüstung, zu dem betreffenden Schaltfeld zum Einsatz gebracht.

Spannungsprüfer, Erdungs- und Kurzschließvorrichtungen, Erdungsstangen, Absperrmaterial u.a.m. werden in der Regel in den Schaltanlagen in passenden Wandhalterungen ordentlich und übersichtlich aufbewahrt.

Die fünf Sicherheitsregeln und das Unfallgeschehen

Durch das Einhalten der fünf Sicherheitsregeln wird die Arbeitssicherheit unabhängig von der Art der elektrischen Anlage und unabhängig von der Größe ihrer Betriebsspannung garantiert.

Eine vom Institut zur Erforschung elektrischer Unfälle derBerufsgenossenschaft Energie Textil Elektro Medienerzeugnisse in Köln für den Erfassungszeitraum von 2012 bis 2016 durchgeführte Auswertung von Arbeitsunfällen durch elektrischen Strom zeigt jedoch, dass bei mehr als der Hälfte der Unfälle von Elektrofachkräften das Nichtbeachten der Sicherheitsvorschriften die Ursache für den Unfall war.

Tab. 4: Statistik der Stromunfälle

Unfallart 2012 2013 2014 2015 2016
meldepflichtige Stromunfälle 793 802 773 682 757
gemeldete Stromunfälle 2721 2954 3288 3361 3463
tödliche Stromunfälle 4 2 3 7 5
Daten aus dem Unfallregister der BG ETEM (Stand: 01.03.2017)

Die Statistiken der Berufsgenossenschaft belegen die große Anzahl von Stromunfällen im Bereich der Niederspannung: In diesem Spannungsbereich kommt es zu 90 % der Unfälle. Vor allem bei diesen Tätigkeiten:

Tab. 5: Elektrotechnische Tätigkeiten

47 % erweitern, ändern, abbauen
27 % messen, prüfen, Störungssuche
15 % Instandsetzen, beseitigen von Störungen
11 % Sonstiges

In Tabelle 6 ist angegeben, wie häufig jede einzelne der fünf Sicherheitsregeln dabei nicht beachtet wurde.

Tab. 6: Nichtbeachtung der fünf Sicherheitsregeln als Ursache von Unfällen der Elektrofachkräfte

Verstoß gegen Sicherheitsregel … %
Freischalten 25
Gegen Widereinschalten sichern 2
Spannungsfreiheit feststellen 17
Erden und kurzschließen 2
Benachbarte, unter Spannung stehende Teile abdecken oder abschranken 8

Fazit

Fazit (aus der Einleitung zur DIN VDE 0105-100):

„Die besten Vorschriften und Anweisungen sind wertlos, wenn nicht alle Personen, die an, mit oder in der Nähe von elektrischen Anlagen arbeiten, mit diesen Festlegungen vertraut sind und sie strikt einhalten“.

Autor: Jörg Adamus