De risico’s van werken met elektriciteit

Print
Elektrische veiligheid
Werken met elektriciteit en de risico's hiervan
Wat zijn precies de risico's van elektriciteit? Elektriciteit hoor je niet, zie je niet en ruik je niet en het gevaar kan levensbedreigend zijn. Dit is deel 1 in een serie over werken met stroom. In een aantal artikelen gaat Gerard Drost in op onder meer de organisatorische aspecten, PBM's, gereedschappen, onder spanning of spanningsloos werken en bijzondere ruimtes.

Veel mensen hebben wel eens een schok bij het aanraken van elektriciteitsdraden meegemaakt. Het lijkt onschuldig, maar de directe en/of indirecte gevolgen kunnen zeer ernstig zijn.

Direct:

  • Bij aanraking: schok/stroom door het lichaam en elektrocutie
  • Door kortsluiting kan een vlamboog optreden die kan leiden tot verbranding
  • Elektromagnetische straling
  • Statische elektriciteit

Indirect:

  • Brand/explosie
  • Vrijkomen schadelijke stoffen
  • Ongevallen door de schrikreacties: vallen en stoten

Achtereenvolgens wordt in dit artikel ingegaan op

  • Schok/elektrocutie
  • Vlamboogverbranding
  • Elektromagnetische straling
  • Statische elektriciteit
  • Brand en explosie
  • Vrijkomen schadelijke stoffen
  • Ongevallen door schrikreacties

 

Schok / elektrocutie

 

NEN 1010 Elektrische installaties voor laagspanning geeft als definitie van elektrische schok het “fysiologisch effect als gevolg van een elektrische stroom die door het lichaam van een persoon of een dier loopt”.

Als de stroom maar hoog genoeg is, kan dit dodelijke gevolgen hebben (elektrocutie). Niet voor niets is elektrocutie een samenvoeging van elektro en executie en betekent dus: elektrische stroomdoorgang door het menselijk (dierlijk) lichaam met de dood tot gevolg.

Over een elektrische schok wordt vaak lacherig gedaan en is voer voor stoere verhalen in de kantine, maar de praktijk is dat degene die het echt overkomt het veelal niet kan navertellen. Elektriciteit hoor je niet, zie je niet en ruik je niet en het risico is levensgroot aanwezig bij:

  • Het werken in de nabijheid van spanningvoerende delen
  • Het uitvoeren van metingen
  • Defecte isolatie
  • Werken onder spanning

De directe gevolgen van een elektrische schok kunnen zijn:

  • Prikkelingen/tintelingen
  • Verkramping van de spieren: niet meer los kunnen laten van het aangeraakte deel
  • Verbranding op de plaats van stroomintreding en -uittreding
  • Hartfibrillatie
  • Hartstilstand

Om de toenemende ernst van de gevolgen te verklaren, kijken wij even wat er precies gebeurt bij het aanraken van spanningvoerende delen.

 

Fig. 1. Stroomweg bij gesloten stroomkring
 

Als je een spanningvoerend deel aanraakt, wordt je plotsklaps onderdeel van een stroomkring:

  • De fase (L)
  • Je hand – lichaam – voeten
  • Schoeisel
  • De grond (vaak beton met wapeningsijzer)
  • De aarding van de installatie
  • De transformator

 

Door de stroomkring te sluiten door de aanraking, gaat er een stroom (I) lopen. De grootte van deze stroom is belangrijk.

Deze stroom I kan berekend worden door gebruik te maken van de Wet van Ohm:
I = U / R 

Waarbij:

I = Stroom in Ampère (A)

U = Spanning in Volt (V)

R = Weerstand in Ohm (Ω)

Stel de spanning is 230 V (meest voorkomende situatie), dan moeten we alleen nog weerstand R bepalen. Deze weerstand is opgebouwd uit:

  • Weerstand van de leiding (fase)
  • Weerstand van je huid
  • Weerstand van je lichaam
  • Weerstand van je schoeisel en ondergrond (Samen Ressv)
  • Weerstand van de aarding van de installatie
  • Weerstand van de transformatie

In de praktijk is de weerstand van de leidingen, de aarding en van de transformator zo laag dat deze buiten beschouwing gelaten kunnen worden.

Factoren die de weerstand wel beïnvloeden zijn:

  • Gesteldheid (dikte van de huid, eelt, zweten, etc.)
  • Stroomweg (weg die de stroom door het lichaam aflegt)
  • Omgeving (vocht, vuil, etc.)
  • Schoeisel

 

Stroomweg en lichaamsweerstand

 

Voor het bepalen van de lichaamsweerstand wordt veelal gebruik gemaakt van onderstaande tabel, gebaseerd op de NEN-IEC 60479 “gevolgen van stroom voor mensen en levende have”.

 

Tabel 1. Lichaamsweerstand / stroomweg

 

Het valt op dat de weerstand van het menselijk lichaam niet constant is: hoe hoger de spanning, hoe lager de weerstand. En dus ook: hoe meer stroom er door het lichaam loopt!

Waar praten we nu eigenlijk over?

Stel we raken de fase met één hand en de stroom door het lichaam via onze voeten bij 230 Volt.

In de tabel is af te lezen dat de lichaamsweerstand (Rlichaam) bij 200 Volt 1388 Ω is en bij 300 Volt 780 Ω. Bij 230 Volt zal de waarde dan ca. 1200 Ω zijn.

De weerstand  van schoeisel en ondergrond (Ressv) is, met twee voeten op de grond) ca. 600 Ω te zijn.

De totale waarde van de stroom door het lichaam (Ilichaam) is dan:

Ilichaam = U/ (Rlichaam + Ressv) = 230 / (1200 + 600) = 0,128 A = 128mA

 

Maar wat zegt deze waarde?

Mensen die een elektrische schok hebben gevoeld, denken veelal dat ze al diverse ampères door het lichaam hebben gehad. In de praktijk ligt dat anders, zie onderstaande tabel:

Tabel 2. Effecten stroom door het lichaam

 

In ons voorbeeld kwamen we uit op 128mA. Je ziet dus dat dit bij voldoende tijdsduur (halve seconde!) onder andere al hartfibrillage gevolgen kan hebben!

 

Hartfibrillatie

 

De spieren van je hart worden aangestuurd door een zenuwknoop, ook wel sinusknoop genoemd. De sinusknoop is als het ware de pacemaker van het hart. Door een elektrische schok kan de sinusknoop willekeurige signalen af gaan geven, waardoor het hart niet meer ritmisch samentrekt maar gaat fladderen (fibrilleren). Gevolg is dat de bloedcirculatie wordt verstoord.

 

Gevolgen van hartfibrillatie of hartstilstand

Bij een hartfibrillatie of hartstilstand is de bloedcirculatie ernstig verstoord. De hersenen lopen door zuurstoftekort al snel (minuten) blijvend letsel op. Steeds meer lichaamsfuncties vallen uit en na korte tijd overlijdt het slachtoffer.

Deze situatie kan het slachtoffer niet zelf opheffen en is afhankelijk van hulpverlening. Hartfibrillatie kan, mits er snel gehandeld wordt, ongedaan gemaakt worden door inzetten van een AED (zie art. “BHV-er redt levens met AED”). Bij een hartstilstand moet er worden gereanimeerd. In alle gevallen is de factor tijd zeer bepalend voor het succes.

 

Controle

Door een elektrische schok kan de sinusknoop worden beschadigd. Ook in gevallen dat er geen sprake is van hartfibrillatie of hartstilstand is het verstandig om een cardiogram te laten maken.   

 

Vlamboog-verbranding

 

Een vlamboog (arc flash) kan onder meer optreden bij het sluiten van een stroomkring (bijvoorbeeld door kortsluiting), maar ook door het onderbreken ervan (bijvoorbeeld trekken van zekeringen). Gevolg is een explosie waarbij de volgende effecten kunnen optreden:

  • Vrijkomen van enorme hoeveelheid energie
  • Enorme warmteontwikkeling (tot wel 20.000 ℃!)
  • Smelten/verdampen van metalen delen (koper/staal)
  • Enorme lichtontwikkeling (ultraviolet/infrarood)
  • Brand

De enorme hitte en energie die vrijkomt leidt veelal tot ernstige, soms dodelijke, brandwonden.

Andere mogelijke gevolgen voor direct betrokkenen:

  • Ademhalingsproblemen/longschade door inademing hete en giftige gassen (gesmolten/verdampte metaaldeeltjes)
  • Beschadigingen van de huid door gesmolten metaaldeeltjes
  • Gehoorschade
  • Oogbeschadiging
  • Blindheid (al dan niet tijdelijk)
  • Geestelijke problemen

Naast de, veelal dramatische, menselijke aspecten heeft een vlamboog natuurlijk ook vrijwel altijd directe gevolgen voor een bedrijf in de vorm van materiële schade, productieverlies, etc.

 

Elektromagnetische straling

 

Bij het gebruik van elektriciteit ontstaan elektrische en/of elektromagnetische velden. Dit laatste is eigenlijk een verzamelnaam van diverse soorten straling en velden. Sommigen kun je zien (bijv. licht en warmte), anderen niet (bijv. radiogolven van je GSM en microgolven in de magnetron).

Elektromagnetische golven met een lage frequentie bezitten weinig energie (meten we in in Hertz / HZ) en noemen we velden. Elektromagnetische golven met veel energie noemen we straling.

Elektromagnetische golven met een lage frequentie zijn onder te verdelen in velden met een extreem lage frequentie (ELF) en radiofrequente velden (RF).

ELF-velden

  • Frequentie van 50 Hz (elektriciteitsnet) tot 300 Hz.
  • Ontstaan onder andere bij hoogspanningslijnen, trein- en tramlijnen, apparatuur thuis
  • Schade aan de gezondheid niet aantoonbaar
  • Wel is er een overheidsadvies voor minimale afstand tussen leidingen en woningen uit voorzorg

RF-velden

  • Frequentie van 300 Hz tot 300 GHz
  • Alle draadloze communicatie
  • Velden blijven onder gezondheidslimieten, behalve direct bij de zendmasten (zie voor uitgebreide informatie artikel “Veilig werken in de buurt van antennes”)
  • Onderzoeken naar lange termijn effecten gebruik mobiele telefoons lopen

Elektromagnetisch golven met een frequentie boven de 300 GHz noemen we straling en is onder te verdelen in infraroodstraling, ultraviolet(UV)-straling, ioniserende straling en lasers. De golflengte wordt weergegeven in meters (m) of nanometers (nm, 1 nm = 10-9 m). Hieronder staan de highlights.

Voor uitgebreide informatie zie artikel Brochure optische straling met RI&E methodiek

 

Infrarood straling

  • Golflengte 400 nm tot 1 mm
  • Ontstaan onder andere zon, gloei- en gasontladingslampen (TL), hete voorwerpen, lassen
  • Schade mogelijk aan huid en ogen (netvlies)

 

UV-straling

  • Golflengte 100 tot 400 nm
  • Ontstaan o.a. zon, gloei- en gasontladingslampen (TL), lassen
  • Acute schade aan ogen en/of huid bij hoge dosis
  • Langdurige blootstelling kan leiden tot huidkanker

 

Lasers

  • Golflengte van 100 – 100.000 nm
  • Grote gevaar zit hem in de geconcentreerde bundel
  • Vooral gevaar voor ogen

 

Statische elektriciteit

 

Iedereen kent het knetteren van een trui als je die uittrekt of een schok als je iets aanraakt wat elektrisch is geladen: statische elektriciteit. Op zich is statische elektriciteit niet erg, maar wel als dit plaatsvindt in een explosieve atmosfeer of brandgevaarlijke omgeving.

Om dit te voorkomen, moeten preventieve maatregelen worden genomen zoals het voorkomen van oplading door statische elektriciteit dan wel door het voorkomen van ontlading.

 

Brand en explosie

 

Brand en explosie kunnen het gevolg zijn van:

  • Overbelasting/kortsluiting
  • Overgangsweerstand
  • Fouten in de isolatie

 

Overbelasting/kortsluiting

 

Van overbelasting kan sprake zijn indien de stroom sterker is dan de toelaatbare stroom waarop de installatie is berekend. er kan brand ontstaan, zonder dat er een defect in de installatie is. Oorzaken kunnen zijn:

  • Vastlopen van een motor
  • Meer toestellen zijn aangesloten op een leiding / groep dan waarop deze is berekend

Van kortsluiting is sprake als er een defect in de installatie ontstaat. Veelal zal de beveiliging in de installatie (bijv. installatieautomaat, smeltveiligheden) zorgen voor afschakeling zodat er geen brand ontstaat. Indien de installatie niet in orde is, kan er wel brand ontstaan. Dit kan ook bij installaties met grote vermogens. De snelheid waarmee door kortsluiting een vlamboog ontstaat is zo hoog dat de veiligheden niet snel genoeg kunnen aanspreken. De grote hoeveelheid energie kan ervoor zorgen dat brandbare stoffen, explosief, worden ontstoken.

 

Overgangsweerstand

 

Overgangsweerstanden kunnen onder andere ontstaan door slechte verbindingen. Er ontstaat hierdoor een lokale warmteontwikkeling die brandbare materialen in de omgeving in brand kunnen worden gestoken.

Doordat de stroom beperkt wordt, zal veelal de beveiligingen in de installatie niet aanspreken waardoor de warmteontwikkeling blijft bestaan.

 

Fouten in de isolatie

 

Lokale fouten in leidingen kunnen leiden tot overmatige warmteontwikkeling. Hetgeen hiervoor beschreven is bij overgangsweerstand geldt ook hier: brand mogelijk en beveiligingen worden niet aangesproken.

 

Vrijkomen schadelijke stoffen

De hierboven beschreven branden leiden over het algemeen tot het vrijkomen van gevaarlijke stoffen. Denk hierbij aan:

  • PVC (Polivinylchloride) als isolatiemateriaal van kabels en leidingen
  • PCB (polychloorbifenyl) als isolatiemiddel in oude condensatoren en transformatoren. Toepassing is inmiddels verboden, maar kan nog in oude installaties worden aangetroffen.

 

Ongevallen door schrikreacties

Ook al is de stroomsterkte bij aanraking niet direct schadelijk, wanneer men op een trap of steiger staat kan men door de schrik gemakkelijk vallen. Hierdoor kan (zwaar) letsel ontstaan.

 

 

Zoekwoorden: 
Elektriciteit
Spanning
Stroom
Elektrische schok
Gevaarlijke stoffen
Hartfibrillatie
Stroomweg