Lichtbogenblitz

Ein Lichtbogen-Kurzschluss ist eine plötzliche Freisetzung von elektrischer Energie über einen Luftspalt, die einen extrem heißen Plasmakanal erzeugt, der über sehr kurze Zeit Licht und Wärme abstrahlt, typischerweise 100 bis 200 Millisekunden. Er tritt auf, wenn Strom zwischen Leitern oder von einem Leiter zur Erde springt, ohne dem vorgesehenen Stromkreis zu folgen. Die Temperatur im Lichtbogenkern kann 4000 Grad Celsius übersteigen und ist damit heißer als die Sonnenoberfläche. Das ist nicht dasselbe wie ein stabiler elektrischer Lichtbogen beim Schweißen; ein Lichtbogen-Kurzschluss ist ein unkontrolliertes und potenziell katastrophales Ereignis in Stromverteilsystemen.

Lichtbogen-Kurzschlüsse treten am häufigsten bei Wartungsarbeiten an stromführenden Anlagen über 50 Volt auf. Sie entstehen, wenn ein Werkzeug abrutscht, wenn eine Isolation durchschlägt oder wenn Arbeiter unbeabsichtigt stromführende Leiter überbrücken. Schaltanlagen, Verteilerboards, Transformatoren und Sammelschienen sind häufige Einsatzorte. Das Risiko steigt stark mit Spannung und verfügbarem Fehlerstrom; ein 480-Volt-System mit hohem verfügbarem Strom kann einen Lichtbogen-Kurzschluss erzeugen, der in mehreren Metern Entfernung Verbrennungen dritten Grades verursacht. Auch niedrigere Spannungssysteme können gefährlich sein, besonders in industriellen Umgebungen mit hohem Fehlerstrom.

Die Gefährdung hat drei Hauptkomponenten: Wärmestrahlung, die Haut verbrennt und Kleidung entzündet; Druckwelle, die eine Person umwerfen oder innere Verletzungen verursachen kann; und geschmolzene Metalltropfen, die mit hoher Geschwindigkeit ausgeworfen werden. Die Druckwelle eines großen Lichtbogen-Kurzschlusses kann 1000 Pound pro Quadratfuß erreichen, vergleichbar mit der Wucht einer Explosion. Hörverluste durch den akustischen Stoß sind häufig. Arbeiter, die Lichtbogen-Kurzschlüssen ausgesetzt sind, benötigen spezielle persönliche Schutzausrüstung, die für das berechnete Energieniveau bewertet wird und in Kalorien pro Quadratzentimeter gemessen wird.

Lichtbogen-Kurzschluss-Analyse und Kennzeichnung

Da die Schwere stark von der Systemkonfiguration, Spannung und dem Fehlerstrom abhängt, verlangen Elektrostandards eine Gefährdungsanalyse für Lichtbogen-Kurzschlüsse in industriellen und gewerblichen Systemen. Dies umfasst die Berechnung der maximalen Einstrahlungsenergie an jedem Punkt, an dem Arbeiten anfallen können, mit den in IEEE 1584 definierten Verfahren. Geräte müssen mit der Gefahrenkategorie, dem erforderlichen PSA-Niveau und dem Einstrahlungsenergiewert in cal/cm² gekennzeichnet werden. Diese Kennzeichnungen informieren Arbeiter und Auftragnehmer vor dem Umgang mit stromführenden Teilen über die Gefahr. Die Analyse muss die Geräteschutzeinstellungen und Betriebsbedingungen berücksichtigen.

Der Begriff "Lichtbogen-Kurzschluss" wurde in den 1990er Jahren nach mehreren spektakulären Unfällen prominent, die zeigten, dass Elektrofachkräfte einer ernsthaften unterschätzten Gefährdung ausgesetzt waren. Vor formalen Lichtbogen-Kurzschluss-Standards trugen Arbeiter leichte PSA und erlitten schwere Brandverletzungen, die hätten vermieden werden können. Heute bilden ordnungsgemäße Analyse, Kennzeichnung und Einhaltung von Standards wie OSHA 1910.147 und NFPA 70E den Kern der Elektrosicherheitskultur in industriellen Anlagen.