Lebens­ge­fahr:
Stör­licht­bogen

Was ist ein Stör­licht­bogen, wie kann er entstehen und welche Gefahren ergeben sich?

Explosion in einer Schaltanlage nach Auftreten eines Störlichtbogens

Bei einem Licht­bogen handelt es sich um eine elek­tri­sche Gasent­la­dung zwischen zwei Elek­troden. Tritt dieser Licht­bogen nicht betriebs­mäßig, sondern durch eine Störung auf, spricht man von einem Stör­licht­bogen. Bei diesem bildet sich dann zwischen den aktiven Leitern oder einem aktiven und einem passiven Leiter ein elek­trisch leit­fä­higes Plasma, dessen Tempe­ratur bei bis zu 20.000 °C liegen kann. Der Stör­licht­bogen kann eine Strom­stärke von über 1000 Ampere aufweisen.


  • Ursa­chen:

    Ursa­chen können Monta­ge­fehler wie z. B. Arbeiten an strom­füh­renden Teilen, verges­senes Werk­zeug oder das Nicht­ein­halten von Wartungen und Inspek­tionen sein. Weiter können es betriebs­be­dingte Fehler (z. B. Isola­ti­ons­fehler, schlechte Kontak­tie­rung, Kondens­wasser), Über­span­nung, unzu­rei­chende Dimen­sio­nie­rung oder hohe Packungs­dichte sein. Zual­ler­letzt sind auch Tiere eine mögliche Gefahr, bspw. ein Nage­tier­ver­biss.

  • Auswir­kungen:

    Ein Stör­licht­bogen kann sowohl zum Brand als auch zur voll­stän­digen Zerstö­rung einer Schalt­an­lage führen. Der Brand kann sich auf das Gebäude und angren­zende Gebäu­de­teile ausweiten. Wie das in der Realität aussehen kann, zeigen die nach­fol­genden drei Bilder. Dabei ist zu sehen, wie sich inner­halb von Milli­se­kunden die Explo­sion ausbreitet (20 ms, 60 ms, 300 ms).

    Explosion in einer Schaltanlage nach Auftreten eines Störlichtbogens
    Explosion in einer Schaltanlage nach Auftreten eines Störlichtbogens
    Explosion in einer Schaltanlage nach Auftreten eines Störlichtbogens
  • Folgen:

    Die Folgen können somit schwer­wie­gend sein. Nicht nur, dass eine neue Schalt­an­lage errichtet werden muss, sondern hinzu kommt der Still­stand der Produk­tion. Sind Personen betroffen, genauer gesagt Über­le­bende, so bedürfen diese meist inten­siver ärzt­li­cher Behand­lung und Therapie.


    Direkte Wirkung auf den Menschen:

    Ther­misch hohe Tempe­ratur und heiße Partikel
    Strah­lung Licht­blitz und elek­tro­ma­gne­ti­sche Strah­lung
    Physisch Druck­welle, Schall und mecha­ni­sche Kräfte
    Toxisch Pyro­lyse, giftige Gase und Metall­dämpfe 

     

    Deshalb sollte es das oberste Schutz­ziel sein, einen Stör­licht­bogen zu verhin­dern und so nicht nur den Menschen zu schützen, sondern auch einen Produk­ti­ons­aus­fall zu verhin­dern und hohe Ausfall­kosten zu vermeiden.


Stör­licht­bo­gen­schutz­system

Arbeiten an unter Span­nung stehenden Teilen in elek­tri­schen Anlagen ist leider notwendig. Hierbei besteht die Gefahr, dass durch Kurz­schluss, tech­ni­sche Defekte oder Fehl­hand­lungen ein Stör­licht­bogen entstehen kann. Im Film sehen Sie eindrucks­voll, was bei einem Kurz­schluss im Stand­ver­teiler passiert.


Ener­gie­ver­tei­lungs­system
unimes H

Deshalb gibt es Ener­gie­ver­tei­lungs­sys­teme wie z. B. unimes H von Hager. Dieses erfüllt höchste Sicher­heits­an­for­de­rungen nach DIN EN 61439-1-2, durch klare Raum­auf­tei­lung der Anlage, passiven Stör­licht­bo­gen­schutz durch innere Barrieren in Bauform 2-4, hohe Kurz­schluss­fes­tig­keiten bis 100 kA. unimes H wurde natür­lich der Stör­licht­prü­fung nach DIN VDE 0660, Teil 500, Beiblatt 2 unter­zogen. Hier werden die Auswir­kungen eines poten­zi­ellen Stör­licht­bo­gens in geschlos­sener Bauform geprüft und ausge­wertet. Die Stör­licht­bo­gen­prü­fung dient als Nach­weis des Personen- und Anla­gen­schutzes und macht unimes H zur sicheren Wahl bei der Vertei­lung hoher Betriebs­ströme.

Frontalansicht eines Ausschnitts einer Niederspannungshauptverteilung mit dem Hager unimes Schranksystem


Erwei­tertes
Schutz­system

Ein erwei­tertes Schutz­system ist ein aktives Stör­licht­bo­gen­schutz­system. Das gewähr­leistet die notwen­dige extrem kurze Abschalt­zeit einer Schalt­an­lage, um die verhee­renden Auswir­kungen eines Stör­licht­bo­gens stark zu redu­zieren oder ganz zu vermeiden. Oberstes Schutz­ziel bei allen Maßnahmen ist hierbei die Perso­nen­si­cher­heit und die Begren­zung der Auswir­kungen auf die Funk­ti­ons­ein­heiten und damit der Anla­gen­schutz.

Durch eine äußerst kurze Detek­tions- und darauf folgende Reak­ti­ons­zeit des Systems beim Auftreten eines Stör­licht­bo­gens werden Personen sicher vor den Auswir­kungen geschützt. Anla­ge­schäden sowie deren fatale Folgen durch Ausfall und die daraus folgenden Kosten werden vermieden.

Die Anfor­de­rungen an das System stellt die IEC/TR 61641 und IEC/EN 61439-1, -2. Dabei gilt die Zusam­men­füh­rung von konstruk­tiven Schutz­maß­nahmen und Schutz­maß­nahmen mit Stör­licht­bo­gen­schutz­system.

 

Anfor­de­rungen nach IEC/TR 61641, Edition 3

1. Stör­licht­bo­gen­klassen, die die Schutz­grade zum Schutz gegen Stör­licht­bogen regeln:

  • Perso­nen­schutz
  • Beschä­di­gung begrenzt auf einen Teil der Schalt­ge­rä­te­kom­bi­na­tion
  • Schalt­ge­rä­te­kom­bi­na­tion geeignet für einge­schränkten Betrieb

 

2. Zwei Niveaus für den Perso­nen­schutz:

  • Schalt­ge­rä­te­kom­bi­na­tion in Berei­chen, in denen der Zugang auf Fach­kräfte begrenzt ist
  • Schalt­ge­rä­te­kom­bi­na­tion in Berei­chen, in denen der Zugang für Laien vorge­sehen ist

3. Option der Isolie­rung aller aktiven Leiter, um die komplette Schalt­ge­rä­te­kom­bi­na­tion zu einer stör­licht­bo­gen­zün­dungs­freien Zone zu machen.

 

4. Stör­licht­bo­gen­schutz von Front, Rück­seite und Seite als Grund­an­for­de­rung.

 

5. Mini­mal­an­for­de­rungen an stör­licht­bo­gen­zün­dungs­freien Zonen. 



Aktives Stör­licht­bo­gen­schutz­system
in der Praxis

Das aktive Stör­licht­bo­gen­schutz­system von Hager reagiert über Licht­sen­soren sowie eine Strom­über­wa­chung und ist in der Lage, Stör­licht­bögen in weniger als 5 ms zu löschen.

Arbeit­geber sind nach dem Arbeits­schutz­ge­setz und der Betriebs­ver­ord­nung dazu verpflichtet, den Schutz vor Stör­licht­bogen bei der Gefähr­dungs­be­ur­tei­lung zu berück­sich­tigen.


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