Arbeiten unter Spannung – Mindestarbeitsabstände

Wesentliche Begriffe dieser Norm

Die Kernbegriffe dieser Norm befassen sich mit  folgenden Themen:

• höchste Betriebsspannung eines Netzes U_s
• transiente Überspannung
• Nenn-Netzspannung
• bezogene statistische Leiter-Erde-Überspannung u_e2
• bezogene statistische Leiter-Leiter-Überspannung u_p2
• statistische Überspannung U₂
• Mindest-Arbeitsabstand  D_A
• elektrischer Abstand D_U
• ergonomischer Abstand D_E.

Mindest-Arbeitsabstand D_A und Überspannungen

An dieser Stelle greifen wir uns einige wichtige Begriffe aus der Norm heraus. Zunächst betrachten wir den Mindest-Arbeitsabstand D_A, welcher bestimmt wird durch die Gleichung D_A= D_U+ D_E. Dabei ist D_U der erforderliche elektrische Mindestabstand und D_E der erforderliche ergonomische Abstand, der von den Arbeitsabläufen, dem Ausbildungsstand, der Qualifikation der Arbeiter, der Bauart und nicht vorhersehbaren Ereignissen wie versehentlichen Bewegungen sowie Fehlern bei der Abschätzung von Abständen abhängt. Einzelheiten zu diesen Abhängigkeiten sind im  Anhang B beschrieben. Der Mindestarbeitsabstand D_A ist die zentrale Größe dieser Norm. Daher geht die Norm auch ausführlich auf die Faktoren ein, die den Mindestarbeitsabstand beeinflussen.

Der informative Anhang A befasst sich mit dem Thema Überspannungen. In Bezug auf die Festlegung des Mindest-Arbeitsabstands werden fünf verschiedene Arten von elektrischen Spannungen als Randbedingung berücksichtigt. Jede Art der Beanspruchung hat ihren eigenen Einfluss. Möglicherweise sind nicht alle Einflüsse gleichzeitig vorhanden. Diese Randbedingungen sind:

• Nennwert der Netzspannung
• höchste Betriebsspannung eines Netzes U_s
• zeitweilige Überspannung
• transiente Überspannungen durch Schalthandlungen oder Blitzschlag
• induzierte Spannungen betriebsfrequent elektrisch (kapazitiv) bzw. betriebsfrequent magnetisch (induktiv) oder transient.

Prüfung von Systemüberspannungen

Einer der Faktoren, die den Mindestarbeitsabstand beeinflussen, sind die so genannten Systemüberspannungen. Die maximale Amplitude der Überspannungen im Arbeitsbereich kann durch die übliche Praxis, die Leistungsschalter-Wiedereinschaltgeräte außer Betrieb zu setzen oder durch die Verwendung von Schutzfunkenstrecken oder Überspannungsableitern reduziert werden.

Statistische Überspannung

Einen weiteren Faktor stellt die sogenannte statische Überspannung dar. Die elektrische Beanspruchung im Arbeitsbereich muss bekannt sein. Die elektrische Beanspruchung wird durch die statistische Überspannung beschrieben, die an der Arbeitsstelle auftreten kann. In einem dreiphasigen Wechselspannungsnetz ist diese statistische Überspannung U_e2 zwischen Leiter und Erde, für die in der Norm eine Formel zur Berechnung angegeben ist.

Zu berücksichtigen sind auch transiente Überspannungen, die durch Systemfehler und Schaltvorgänge verursacht werden, unabhängig davon, ob sie auf den Leitungen, an denen gearbeitet wird, oder auf benachbarten Leitungen oder zugehörigen Geräten auftreten. Die Werte der statistischen Überspannungen müssen diejenigen sein, die durch Transienten-Netzwerkanalysatoren (TNA) oder digitale Computerstudien gemessen oder bestimmt wurden. Liefern solche Studien nicht die statistischen Überspannungen (2-%-Werte), sondern nur die »Abbruchwerte« ohne die statistische Verteilung, so kann die Umwandlung der Abbruchwerte in 2-%-Werte erfolgen. Anwendung und typische Werte statistischer Überspannungen sind in Anhang A zur Verwendung aufgeführt, wenn keine anderen Werte verfügbar sind.

Weitere Faktoren

Es gibt auch noch weitere Faktoren, die den Mindestarbeitsabstand beeinflussen. Einer dieser Faktoren wird laut dieser Norm auch als vernachlässigbar angegeben (s. u.). Es handelt sich um folgende Faktoren:

• Leitfähiges schwebendes Objekt (Zwischenelektrode)
• Isolatoren
• metallische Kappen
• Stifte von Hängeisolatoren (vernachlässigbar).
• elektrischer Mindestabstand D_U
• Berechnung und Tabellen

Die Norm enthält im Abschnitt 6 ein Beispiel für die Berechnung zur Bestimmung des minimalen elektrischen Leiter-Erde-Abstands D_U, für ein 20-kV-Netz. Zur zielgerichteten Handhabung des Berechnungsverfahrens gibt die Norm drei Tabellen an, aus denen die notwendigen Werte entnommen werden können. Die Tabellen stellen folgende Inhalte dar:

• Tabelle 1 – Abstand für den Stab-Stab-Spalt aus IEEE 516-2009
• Tabelle 2 – Elektrischer Leiter-Erde-Abstand für Systemspannungen von 1 kV bis einschließlich 72,5 kV, u_e2 = 3,5       
• Tabelle 3 – Elektrische Leiter-Leiter-Abstände für Systemspannungen von 1 kV bis einschließlich 72,5 kV, u_p2 = 5,2.

Ergonomische Betrachtungen

Der Anhang B dieser Norm befasst sich mit einer ergonomischen Betrachtung, also mit den Bedingungen, die sich in diesem Zusammenhang aus der Ergonomie des Menschen beim Arbeiten an Wechselspannungsnetzen >1,0 kV bis 72,5 kV ergeben. Zwei Maßnahmen oder eine Mischung aus beiden können für die Festlegung des ergonomischen Abstands angewendet werden:

• Beschränken auf die Festlegung des geringsten Mindest-Arbeitsabstands und dabei der Elektrofachkraft die Entscheidung über den erforderlichen Zusatzabstand für die besondere auszuführende Arbeit überlassen
• Festlegen eines größeren Mindest-Arbeitsabstands, der einen ausreichenden Sicherheitsspielraum enthält, um alle möglichen Umstände abzudecken.

Vor der Festlegung des Mindest-Arbeitsabstands oder der Aufnahme der Arbeit nahe einem unter Spannung stehenden Leiter sollte eine Anzahl von Faktoren berücksichtigt werden.

Training, Kenntnisse und Ausbildung

Der Anhang B.2 verweist darauf, dass die Basis des Arbeitens unter Spannung die Kenntnis der Gefahren und der Mittel des Personenschutzes wie Mindest-Arbeitsabstände und anderer Verfahren darstellt. Die Mitarbeiter werden gründlich in der Arbeit unter Spannung und im Beruf geschult, bevor mit der Arbeit unter Spannung auf engstem Raum begonnen wird. Während der Tätigkeit wird auf die Arbeit und die Einhaltung des minimalen Mindest-Arbeitsabstands geachtet. Ausreichende Übungen und praktische Erfahrungen in der Ausführung des Arbeitsverfahrens verringern die Wahrscheinlichkeit, dass die Aufmerksamkeit in unerwarteten Situationen von der Einhaltung des Mindest- Arbeitsabstands abgelenkt wird.

Gemäß Anhang B.5 sind die richtigen Arbeitsverfahren zu beachten. Unterschiedliche Arbeitspositionen und -verfahren erfordern unterschiedliche Zugaben für unbeabsichtigte Bewegungen, z. B. ist das Arbeiten unter einem unter Spannung stehenden Leiter weniger gefährlich als das Arbeiten neben ihm. Die Stabilität der Arbeitsposition kann sich auch von Aufgabe zu Aufgabe ändern, z. B. Arbeiten über dem Boden im Vergleich zu Arbeiten am Boden. Bei komplexen oder anstrengenden Arbeitsaufgaben besteht ebenfalls eine höhere Wahrscheinlichkeit, dass die Aufmerksamkeit des Ausführenden von der Einhaltung des Mindest-Arbeitsabstands abgelenkt wird. Aufgrund dieser Faktoren könnte die Verwendung eines unterschiedlichen Mindest-Arbeitsabstands für verschiedene Arbeitssituationen oder -verfahren in Betracht gezogen werden. Die strikte Einhaltung sicherer Arbeitsverfahren ist besonders wichtig, wenn mit dem kleinsten Mindest- Arbeitsabstand gearbeitet wird.

Personeneigenschaften der Ausführenden

Der physische, geistige und emotionale Zustand eines Ausführenden kann ebenfalls Ursache für eine unbeabsichtigte Bewegung sein (Anhang B.6). Diese Eigenschaften werden wiederum z. B. von der Dauer und der Schwere der Arbeitsaufgabe beeinflusst.

Arbeiten unter Spannung erfordert andauernde Aufmerksamkeit sowohl für den Verfahrensablauf wie auch den Mindest-Arbeitsabstand, die durch persönliche Faktoren leicht gestört werden kann. Einem Arbeiter, der in irgendeiner Weise beeinträchtigt ist, sollte es nicht gestattet sein, mit dem kleinsten Mindest-Arbeitsabstand zu arbeiten.

Ausführende sollten keine Kleidung mit losen Teilen tragen, die herunterfallen, sich aufblasen oder nahe an die Spannung führenden Leiter schwingen könnten.