Schutz gegen elektrischen Schlag

Elektrische Anlagen sind als Energie- und Nervensysteme von Gebäuden zu verstehen. Ihr vielseitiger Nutzen ist unübersehbar. Gleichzeitig bergen elektrische Geräte und Anlagen Gefahren und müssen deshalb so gebaut werden, dass sie weder im normalen Betrieb noch im voraussehbaren Störungsfall für Personen, Tiere oder Sachen eine Gefahr darstellen.

Da bereits kleine Ströme und kurze Einwirkzeiten gravierende Schäden in Organismen verursachen können, ist das Bestreben, Menschen und Tiere vor den Wirkungen eines Stromschlags zu schützen, von zentraler Bedeutung. Dies wird auch in den Bezeichnungen der Technischen Komitees sichtbar, die für die Normierung elektrischer Anlagen zuständig sind: «Elektrische Installationen und Schutz gegen elektrischen Schlag» bzw. «Electrical Installations and Protection Against Electric Shock» sind die offiziellen Namen von TK 64 bzw. TC 64, den Dokumenten der IEC 60364-Serie für Elektrische Niederspannungsinstallationen und der daraus resultierenden Niederspannungs-Installationsnorm NIN.

Basisschutz

Der Basisschutz gilt als erste Schutzebene gegen elektrischen Schlag. Er verhindert das Berühren aktiver spannungsführender Teile durch eine Basisisolierung, Abdeckungen oder Umhüllungen. Bei Anlagen, zu denen ausschliesslich Elektrofachkräfte oder elektrotechnisch unterwiesene Personen Zugang haben, kann der Basisschutz durch eine Anordnung ausserhalb des Handbereichs erreicht werden (Abstand) oder durch die Platzierung von Hindernissen im Zugangsbereich.

Direktes und indirektes Berühren

Der Basisschutz allein bietet jedoch keine ausreichende Sicherheit. Denn materialbedingte Alterungsprozesse oder mechanische, thermische und chemische Beanspruchungen können zum Versagen des Basisschutzes führen. Zudem können Beschädigungen der äusseren Isolierungen oder Abdeckungen das direkte Berühren aktiver Teile ermöglichen. Es können aber auch Fehler in der Basisisolierung im Innern von Geräten und Bauteilen dazu führen, dass leitfähige Körper gefährliche Spannungen annehmen, wodurch die Gefahr des indirekten Berührens entsteht.

Von aussen direkt berührbare aktive Teile wie blanke Klemmen oder Leitungen stellen eine Gefahr dar und erfordern eine unverzügliche Instandstellung, um die Sicherheit wieder herzustellen. Bei einer fehlerhaften Basisisolierung im Innern eines Geräts mit leitfähigem Gehäuse (Körper) oder nach einem Durchschlag oder einer Kriechwegbildung innerhalb eines Geräts ist der Fehler nicht sichtbar. Diesem Umstand ist besonders Rechnung zu tragen.

Fehlerschutz und Schutz bei indirektem Berühren

Das Auftreten eines Defekts in einer Installation oder einem Gerät ist nie völlig auszuschliessen und wird dementsprechend als sogenannter «Voraussehbarer Störungsfall» eingestuft.

Trotzdem lauten die grundsätzliche Vorgabe und das Qualitätsversprechen für elektrische Anlagen und Geräte, dass es weder im normalen Betrieb noch in voraussehbaren Störungsfällen zu einer Personengefährdung kommen darf. Ein solcher Fehlerfall muss deshalb zwingend zu einer automatischen Abschaltung der Stromversorgung führen.

Hierfür werden die berührbaren leitfähigen Gehäuse an den Schutzleiter angeschlossen, der über den Erdungsleiter mit dem Erder und dem Erdreich verbunden ist. Eine Überstrom-Schutzeinrichtung sorgt im Fehlerfall aufgrund des Stromanstiegs im betreffenden Stromkreis für dessen automatische Abschaltung. Diese Aufgabe kann alternativ auch von einem Fehlerstrom-Schutzschalter (RCD) übernommen werden.

Die Verbindung mit dem Schutzleiter oder ggf. mit dem Schutz-Potenzialausgleichsleiter hat einen besonderen Vorteil: Die Berührungsspannung und der Körperstrom werden reduziert, wodurch sich die Personengefährdung deutlich verringert. Mögliche Varianten lassen sich mit dem Online-Tool Belvoto in der Electrosuisse-Toolbox schnell und leicht verständlich simulieren.

Weitere Massnahmen sind eine doppelte oder verstärkte Isolierung, die Schutztrennung oder der Schutz durch Kleinspannung SELV oder PELV. Bei letzteren wird der Schutz vor direktem und indirektem Berühren durch die geringe Spannung sowie durch die sichere Trennung erreicht. Diese Massnahmen folgen einer eigenen Systematik und werden vor allem in Erzeugnissen (Haushaltsgeräte, Werkzeugmaschinen etc.) angewendet.

In Niederspannungsinstallationen besteht die Schutzkaskade vorwiegend aus dem Basisschutz durch Isolierung oder Abdeckung, dem Fehlerschutz durch automatische Abschaltung und dem Zusatzschutz durch RCD.