Stromunfall

Klassifikation nach ICD-10
T75.4 Schäden durch elektrischen Strom
W85 Exposition gegenüber elektrischen Leitungsanlagen
W86 Exposition gegenüber sonstigem näher bezeichnetem elektrischem Strom
W87 Exposition gegenüber nicht näher bezeichnetem elektrischem Strom
ICD-10 online (WHO-Version 2019)

Als Stromunfall, Elektrounfall, auch elektrischer Schlag oder Stromschlag wird eine Verletzung durch die Einwirkung elektrischen Stromes auf den Menschen oder auf Tiere bezeichnet. Das Ausmaß der Schädigung wird dabei durch mehrere Faktoren bestimmt. Die häufigsten Folgen bei Stromunfällen sind chemische und thermische Auswirkungen (Verbrennungen), neurologische Effekte, Muskelreizungen (z.B. Muskelverkrampfungen, tetanische Muskelkontraktionen) oder Muskellähmungen.[A 1] Letztere wiederum können unter anderem zu lebensbedrohlichen Herzrhythmusstörungen wie etwa Herzkammerflimmern sowie Herzstillstand und Kreislaufstillstand oder Atemlähmung mit tödlichem Ausgang führen. Nicht zu unterschätzen sind auch indirekt verursachte Unfälle wie Stürze mit erheblichen Folgen. Maßgeblich für die Auswirkungen eines Stromunfalls sind:

Warnzeichen W012 nach ISO 7010: Warnung vor elektrischer Spannung

Grundlagen

Damit elektrischer Strom fließen kann, wird stets ein geschlossener Stromkreis benötigt. Bei Niederspannung ist dazu der direkte Kontakt mit beiden Polen der Spannungsquelle erforderlich. Wenn ein Verbraucher (wie etwa ein Elektromotor) nur an einen Draht und somit nur an einen einzigen elektrischen Pol angeschlossen ist, ist der Stromkreis nicht geschlossen und der Verbraucher arbeitet nicht, denn es kann zu keinem Stromfluss kommen.

Berührt eine Person beide Leitungen einer Spannungsquelle gleichzeitig, schließt sich der Stromkreis, wodurch über den Betroffenen Strom fließt. Beim Sonderfall eines IT-Systemes kann eine einzelne Leitung berührt werden, ohne dass ein Stromfluss erfolgt. Weitaus häufiger allerdings ist bei Stromnetzen ein Leiter geerdet, wodurch schon im Niederspannungsbereich bereits der Kontakt mit einem einzelnen Leiter, je nach den Erdungsverhältnissen, zum Stromschlag führen kann. Abhängig vom jeweiligen Erdungssystem des Haushaltsstromes (wie etwa TT-System bzw. TN-System) dürfen bei korrekter Installation der Neutralleiter und der Schutzleiter gefahrlos berührt werden, die gegen Erde Spannung führenden Außenleiter (Phase) jedoch nicht. Kommt es dennoch zu einem alleinigen Kontakt mit der Phase, also ohne Beteiligung des Schutzleiters oder Neutralleiters, fließt entweder ein gefährlicher Strom über den menschlichen Körper über die Erde bzw. geerdete Gegenstände oder bei isoliertem Standort fließt ein geringerer Strom, der aber auch gefährlich sein kann, über den Körper.

Im Hochspannungsbereich besteht hingegen besondere Gefahr, da Lichtbögen bereits bei der Annäherung, also ohne direkte Berührung eines Leiters, zünden können und somit der unbeabsichtigte Stromfluss viel schneller zustande kommt, als dies bei Niederspannung der Fall wäre. Hierbei ist die Distanz, unterhalb der der Durchschlag geschieht, von der Höhe der Spannung sowie von den Umgebungsbedingungen abhängig. In der Luft sind diese Bedingungen unter anderem Luftdruck und -feuchtigkeit.

Bei elektrostatischen Entladungen kommt es wegen oft großen Potentialdifferenzen zu einem Ladungsausgleich unterschiedlich geladener Objekte. Kleinere, im Haushalt auftretenden elektrostatischen Entladungen sind für den gesunden Menschen gewöhnlich harmlos, ausgeprägtere Erscheinungen wie etwa Blitze können aber Menschen verletzen oder töten. Da auch hier Hochspannung entsteht, genügt ebenfalls eine Annäherung für die Bildung von Funken.

Unterteilung

Je nach Eintrittsort des Stromes lassen sich zwei Unterkategorien unterscheiden:

Makroschock

Diese Art bezeichnet den am häufigsten vorkommenden Stromunfall im eigentlichen Sinne. Hierbei fließt der Strom über die Körperoberfläche durch die intakte Haut. Da der Hautwiderstand den größten Teil des Körperwiderstandes ausmacht, fließen bei gleicher einwirkender Spannung viel geringere Ströme als bei einem sogenannten Mikroschock.

Mikroschock

Bei dieser Art findet der Stromfluss direkt im Körperinneren statt. Diese Situation tritt etwa dann auf, wenn Krankenhauspatienten implantierte Elektroden unterhalb der Haut haben. Durch den deutlich geringeren Widerstand können bereits sehr kleine Spannungen zu gefährlichen Stromstärken führen. Außerdem kann durch die Inhomogenitäten des elektrischen Widerstandes im Körper eine Bündelung des Stromes zum Beispiel entlang der niederohmigen Blutgefäße auftreten und damit das Herz oder andere empfindliche Teile des Körpers besonders hohen Stromdichten ausgesetzt werden, was leicht zu tödlichen Folgen wie Herzkammerflimmern führen kann.

Einflussfaktoren

Weg, Stromart und -stärke

Entscheidend für die Auswirkungen des elektrischen Stromes ist vor allem gemeinsam mit der Einwirkdauer die Stromdichte, also Stromstärke pro Fläche, durch den Körper bzw. einzelner Gewebe und Organe sowie die dadurch entstehende Wärmeentwicklung. Je kleiner die durchströmte Fläche, desto geringer muss die Stromstärke oder kürzer die Einwirkdauer sein, damit keine Schäden auftreten. Diese Umstände sind auch für das Maß und Auftreten von Verbrennungen wesentlich, die die Joule’sche Wärme verursachen kann. So besteht die Möglichkeit, dass nach einem tödlichen Stromunfall bei großer Kontaktfläche und geringem Hautwiderstand, vor allem bei Niederspannungsunfällen, keine (äußerlichen) Strommarken an der Körperoberfläche sichtbar sind.

Sämtliche und folgende Angaben über die Höhe der Stromstärken sind nur dann gültig, wenn sich der Strom über die Hand und Haut im Körper verteilt. Wenn etwa Elektroden unterhalb der Haut implantiert sind, sinkt der Widerstand massiv ab, wodurch empfindliche Organe bereits durch viel geringere Stromstärken geschädigt werden können und schon Kriechströme eine erhebliche Gefahr darstellen. Ist der Herzmuskel direkt vom Stromfluss betroffen, genügen bereits 0,02 mA oder sogar 0,01 mA (bei einer Kontaktfläche von 1,2 bis 3,1 mm²) für Herzkammerflimmern. Auch nasse bzw. feuchte Haut senkt den Widerstand, wodurch mehr Strom ins Körperinnere gelangt als bei trockener. Für Frauen und Kinder gelten teilweise noch niedrigere Stromstärken. Träger von medizinischen Implantaten bzw. Schrittmachern sind noch mehr gefährdet. Zusätzlich variieren die Werte stark je nach Einwirkdauer, Weg des Stromes, Frequenz, durchströmter Fläche, Körperwiderstand, Gesundheitszustand bzw. Alter, Studie und Literatur. Ein kürzerer Weg des Stromes, eine größere Fläche (kleinerer Widerstand → mehr Strom) oder kleinere Fläche (höherer Widerstand → höhere Stromdichte und dadurch stärkere Erwärmung und Nervenreizung/Schmerzen) oder ein geringerer Gesamt-Körperwiderstand kann geringere Stromstärken als die angegebenen lebensgefährlich machen.

Der Wert für die Stromstärke, die in den Körper gelangt, ergibt sich hauptsächlich aus Spannung und (Körper-)Widerstand.

Wechselstrom

Wechselstrom ist deutlich gefährlicher als Gleichstrom, je nach Literatur um das Vier- bis Fünffache.

Die Wahrnehmungsschwelle für elektrischen Strom ist individuell sehr unterschiedlich und liegt bei einer Kontaktfläche von 3 cm² und einer Frequenz von 50 Hz zwischen 10 Mikroampere und 4 Milliampere, wobei Frauen und Kinder unter 12 Jahren empfindlicher sind als Männer.

Das durchschnittliche Kind kann die Stromquelle noch zwischen 3 und 5 Milliampere loslassen, der durchschnittliche Erwachsene noch zwischen 6 und 9 Milliampere, wobei bei Frauen 6 Milliampere, bei Männern 9 Milliampere angesetzt werden. An der Skelettmuskulatur werden durch niederfrequenten Wechselstrom schon ab einer Stärke von 10 Milliampere, manchmal sogar bereits ab 8 Milliampere (sog. Loslassschwelle, Gefährlichkeitsbereich AC3 beginnt) Kontraktionen ausgelöst, die aufgrund der stärkeren Ausbildung der Beugemuskeln (Flexoren) gegenüber den Streckmuskeln zu einem „Festhalten“ an den unter Spannung stehenden Teilen und damit zu einer längeren Einwirkzeit führen können. Bereits diese Stromstärke kann für Kinder tödlich sein. Herzrhythmusstörungen sind bereits bei Stromstärken von 25 Milliampere möglich. Ab 30–50 Milliampere kann im Bereich des Brustkorbs eine Kontraktur, das heißt Anspannung der Atemmuskulatur und des Zwerchfells, auftreten und damit ein Atemstillstand für die Dauer des Stromflusses. Dieser kann auch erfolgen, wenn der Stromfluss das Atemzentrum im Hirnstamm in Mitleidenschaft zieht (z.B. typisch bei einem Blitzunfall mit Kopfdurchströmung).
Wechselstrom mit 50 Hz kann, abhängig vom Wirkungsbereich, bei einer Stromstärke ab ca. 50 mA und bei einer Einwirkdauer länger als einer Sekunde zu Herzkammerflimmern führen. Dabei ist der Stromweg maßgeblich mitentscheidend: fließt Strom im Bereich Brust-Rücken oder Brust-linke Hand, ist Herzkammerflimmern bereits bei 27 mA möglich. Wird Hand Richtung Fuß durchströmt, kann ab 40 mA mit Herzkammerflimmern gerechnet werden.

Im Bereich von 50 bis 80 Milliampere kann Bewusstlosigkeit und Kreislaufstillstand auftreten, bei über 80 Milliampere Bewusstlosigkeit und Atemstillstand. Ab 100 Milliampere können deutliche Verbrennungen auftreten. Noch höhere Stromstärken ab etwa 10 Ampere führen zur Asystolie und noch stärkeren Verbrennungen.

Gleichstrom

Die Wahrnehmbarkeitsschwelle bei Gleichstrom liegt bei etwa 2 mA.

Je nach Studie und Einwirkdauer sind Stromstärken ab etwa 20 bis 25 mA gefährlich.

Stromstärken, die 40 mA überschreiten, können bereits die Erregungsausbreitung des Herzens negativ beeinträchtigen.

Bei Unfällen mit Gleichstrom sind Stromstärken ab 130 mA nötig, um tödliche Verletzungsfolgen wie Herzkammerflimmern herbeizuführen.

Ab 300 mA ist mit Bewusstlosigkeit zu rechnen.

Eine besondere Gefahr von Gleichstrom stellt der Transport von Ladungsträgern dar, da die elektrolytische Wirkung besonders stark ist.

Frequenz

Wechselstrom und pulsierender Gleichstrom (auch Mischstrom genannt) besitzen eine Frequenz. Je höher die Frequenz, desto höher der Stromfluss. Meistens bezieht sich die Angabe jedoch auf Wechselstrom.

Zusätzlich liegen haushaltsübliche Netzfrequenzen in jenem Bereich, die Stimulationsreize auf Herz und Nerven ausüben.

Besonders leicht zu erregen und somit gefährlich für Nerven sind Wechselspannungen mit Frequenzen zwischen 10 Hz und 500 Hz, für den Herzmuskel 30 Hz bis 150 Hz.

Bei der in Europa üblichen Frequenz von 50 Hertz wirkt der Wechselstrom 100-mal pro Sekunde auf den Herzmuskel ein, wobei hier die etwa 15 bis 20 % der Gesamtperiode eines Herzschlages andauernde „vulnerable Phase“ als kritisch gilt.

Skelettmuskeln, die schnell kontrahieren (weiße Faser), reagieren auf Frequenzen im Bereich von 50 bis 70 Hz, langsamer kontrahierende Muskeln (rote Fasern) besser auf Frequenzen von 30 Hz. Im Bereich von 10 bis 20 Hz werden Einzelkontraktionen noch wahrgenommen, darüber erfolgt eine Dauerkontraktion. Beträgt die Frequenz über 100 Hz, lässt diese langsam nach.

Je nach Nerventyp gibt es unterschiedliche Schwellen für die Reizung. Bei markhaltigen motorischen Nerven tritt die erregende Wirkung am besten bei 50-100 Hz auf, bei marklosen C-Fasern bei 1–10 Hz.

Bei niedrigen Frequenzen bis ungefähr 5 kHz leitet hauptsächlich das extrazelluläre Volumen der betroffenen Gewebe, da die Zellmembranen elektrophysiologisch betrachtet Kondensatoren mit hohem Widerstand sind. Mit steigender Frequenz sinkt der Widerstand, wodurch bei hohen Frequenzen über 1 MHz das gesamte Volumen als Leiter dient.

Hochfrequenz ab etwa 100 kHz führt nur noch zu geringer, solche ab etwa 300 kHz führt zu keiner Nervenreizung mehr, da die in jenen herrschende Ionenleitung den schnellen Polaritätswechseln nicht zu folgen vermag. Die von der Spannung-Stromstärke Beziehung abhängigen thermischen Schädigungen können dennoch auftreten und sind bei HF-Chirurgie erwünscht, um Blutungen zu stoppen.

Spannung

Obwohl die Auswirkungen eines Stromunfalls, wie erwähnt, von der Stromstärke pro Körperfläche sowie der Einwirkdauer abhängig sind, wird vor allem aufgrund des Ohm’schen Gesetzes meistens die Spannung als Hinweis auf mögliche Gefahren verwendet. Außerdem kann Hochspannung bereits bei der kontaktlosen Annäherung an nicht isolierte Leitungen zum Spannungsüberschlag mit der Bildung von Lichtbögen oder bei nicht ausreichender oder beschädigter Isolation bei Stromkabel zum Spannungsdurchschlag führen. Somit dient die Angabe über die Höhe der Spannung auch dazu, die bei Hochspannung erforderlichen Sicherheitsabstände zu Freileitungen einzuhalten, die sich mit steigender Spannung vergrößern.

Der konkrete Wert des den Körper durchfließenden elektrischen Stromes ergibt sich demnach aus der Spannung und dem Körperwiderstand (bei Wechselspannung zusätzlich noch der Frequenz), den der menschliche bzw. tierische Körper bildet. Dieser ist nicht konstant und von verschiedenen Parametern abhängig. In der Praxis handelt es sich bei den Gefahrenquellen meist um Spannungsquellen. Je höher die Spannung (und Frequenz) oder je geringer der Widerstand ist, desto mehr Strom fließt durch den Körper. Üblicherweise wird deshalb die Höhe der elektrischen Spannung als Kriterium für die Klassifizierung der Gefährlichkeit benutzt, da der Körperwiderstand sich in bestimmten bekannten Bereichen bewegt.

So würden beispielsweise bei einer Spannung von 230 Volt bei einem Körperwiderstand von 1000 Ohm 230 Milliampere in den Körper gelangen. Diese Berechnung setzt allerdings voraus, dass die Spannungsquelle bei nahezu gleichbleibender Ausgangsspannung auch ausreichend viel Strom liefert und somit zeitlich unbegrenzt die benötigte elektrische Leistung bereitstellen kann. Wenn die Stromstärke begrenzt ist – etwa durch den Innenwiderstand der Spannungsquelle –, könnte auch bei höherer oder hoher Spannung, selbst bei extrem niedrigem Lastwiderstand (langfristig) kein Strom von 230 Milliampere fließen, da die Ausgangsspannung der Spannungsquelle zusammenbricht. Viele kleine elektrostatische Generatoren, die oft für Demonstrationszwecke verwendet werden, können zum Beispiel hohe Leerlaufspannungen (200 kV) erzeugen, aber (je nach Bauart) nur einen geringen Strom von maximal 3 μA in die Last abgeben und sind somit, auch bei geringem (Haut-)Widerstand, für gesunde und nicht mit medizinischen Implantaten versehene Personen harmlos.

Aus der Spannungsangabe alleine ist daher noch keine Aussage über die Gefährlichkeit möglich, wenn andere Parameter unbekannt sind. Allerdings werden bei Stromleitungen, die zur Energieübertragung dienen, aufgrund der kontinuierlich hohen Leistung zusätzlich zu höheren Spannungen fast immer auch hohe Ströme zur Übertragung verwendet, was somit eine lebensbedrohliche Kombination für einen Stromunfall darstellt.

Folgende Angaben bezüglich der Gefährlichkeit der Spannung gelten daher nur, wenn die Spannungsquelle den sich durch den Widerstand gegebenen Strom auch kontinuierlich liefern kann und zusätzlich der Strom über den Hautwiderstand bzw. Körperwiderstand fließt. Sind andere Teile des Körpers in Berührung, wie etwa die Zunge, gelten die Angaben über die Höhe der Spannung nicht. Dabei vergrößert sich das Ausmaß der Auswirkungen mit steigender Spannung (bei gleichem Körperwiderstand), da dadurch ein höherer Strom durch den Körper fließt.

Zulässige Berührungsspannung

In Deutschland darf die maximale Berührungsspannung laut Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik 50 V Wechselspannung oder 120 Volt Gleichspannung nicht übersteigen. In Österreich darf die maximale Berührungsspannung laut Österreichischem Verband für Elektrotechnik 65 V Wechselspannung oder 120 Volt Gleichspannung nicht übersteigen.

Für elektrische Anlagen von landwirtschaftlichen und gartenbaulichen Betriebsstätten (z.B. Räumen für Nutztiere), im Bereich von Räumen mit Badewanne oder Dusche und in der Medizintechnik ist die Berührungsspannung auf maximal 25 V Wechselspannung oder 60 V Gleichspannung festgelegt. Im Bereich 0 von Räumen mit Badewanne oder Dusche darf die Berührungsspannung maximal 12 V Wechselspannung oder 30 V Gleichspannung betragen. Bei Kinderspielzeug darf die Nennspannung höchstens 24 V Gleichspannung oder die entsprechende Wechselspannung betragen und der Transformator für die Schutzkleinspannung darf keinen Bestandteil des Spielzeugs bilden.

Niederspannung

Bei Niederspannung führt Wechselstrom zu stärker ausgeprägten Schäden als Gleichstrom, bei Hochspannung ist dies umgekehrt. Die Grenze zwischen Hoch- und Niederspannung liegt in der Elektrotechnik bei 1000 Volt Wechselspannung oder 1500 Volt Gleichspannung, für den klinischen Alltag wird aus praktischen Gründen jedoch oft ein Grenzwert von 500 Volt herangezogen. Damit zählen Elektrounfälle, zum Beispiel im U-Bahn-Bereich (dortige Nennspannung im Allgemeinen 750 V), zu den Hochspannungsunfällen, da sich diese klinisch von den Unfallfolgen durch Haushaltsstrom unterscheiden. Dabei wird allerdings oft vorausgesetzt, dass die Stromeinwirkung einige 100 ms lang dauert.

Hochspannung

Ein Unfall mit Hochspannung bewirkt hauptsächlich eine thermische Schädigung des Gewebes, also eine Verbrennung. Die wirkenden Stromstärken liegen meist sehr viel höher als bei Niederspannungsunfällen und zugleich treten sehr heiße Störlichtbögen auf, die unter Umständen den menschlichen Körper überbrücken können. Beispielsweise führt eine Annäherung an eine Hochspannungsleitung mit 30 Kilovolt, wie sie im Bereich von Mittelspannungsnetzen üblich sind, zu einem Lichtbogen und bei einem angenommenen Körperwiderstand von 5 kΩ fließt kurzzeitig ein Strom von etwa 6 Ampere durch den Körper. Dabei tritt eine thermische Leistung von rund 180 Kilowatt auf. Durch diese hohe Leistung kommt es zu einer fast schlagartigen Verdampfung von wasserhaltigem Gewebe im Bereich des Stromeintritts- bzw. Stromaustrittspunktes. Dabei treten an den Ein- und Austrittstellen sogenannte Strommarken im Gewebe auf.

Bei hochspannungsführenden Leitern bildet sich bereits bei Annäherung, d.h. noch vor der direkten Berührung, ein Störlichtbogen, so dass es oft nicht zum krampfbedingten Festhalten am Leiter kommt. Der Störlichtbogen kann von einer starken Lichtwirkung (Blitz) und lautem Knall durch die thermische Expansion der Luft im Blitzkanal begleitet sein. Zur Unfallvermeidung sind bei Arbeiten in der Umgebung von hochspannungsführenden Teilen die vorgesehenen Sicherheitsabstände einzuhalten und die Sicherheitsregeln zum „Arbeiten unter Spannung“ zu beachten.

Wenn die betroffene Person durch den elektrischen Schlag niederstürzt, wird der Strom durch den Körper oft unterbrochen. Bei Hochspannungen der Energieversorgungsnetze ab etwa 100 Kilovolt ist der Stromfluss bei Annäherung so hoch, dass ein elektrischer Kurzschluss entsteht und möglicherweise der Netzschutz anspricht. Dabei besteht bei Freileitungen die Besonderheit, dass im Rahmen der üblichen automatischen Wiedereinschaltung nach einigen Sekunden die Leitung wieder unter Spannung gesetzt wird.

Trotz teilweise kürzerer Einwirkzeiten besteht bei Hochspannungsunfällen für Unfallopfer eine geringere Wahrscheinlichkeit zu überleben als bei Niederspannungsunfällen.

Widerstand>

Für den Körper-Gesamtwiderstand sind der Übergangswiderstand (elektrischer Widerstand) an der Stromeintrittstelle der Haut, die Haut selbst, der Körperwiderstand (der Widerstand, den die einzelnen Körpergewebe für sich und in ihrer Gesamtheit dem Stromfluss entgegensetzen) und der Übergangswiderstand an der Austrittsstelle entscheidend. Letzterer wird oft maßgeblich durch die Beschaffenheit der Standfläche (Bodenverhältnisse) und das getragene Schuhwerk bestimmt.

Der Richtwert für den Hautwiderstand ist sehr variabel und hängt sowohl vom Stromweg als auch von der Beschaffenheit ab, dieser liegt im Bereich von unter 100 Ω bis weit über 1000 Ω. Der Körperwiderstand sowie jener der Muskulatur beträgt etwa 1000 Ω. Für einen Erwachsenen und einen Stromweg zum Beispiel von der rechten Hand zum linken oder rechten Fuß werden Werte zwischen 500 Ω bis 3 kΩ gemessen. Bei großflächiger Berührung, bei dünner Haut (beispielsweise bei Säuglingen) und bei kürzeren Wegen kann dieser Wert geringer ausfallen. Vor allem feuchte bzw. nasse Haut (zum Beispiel durch Seifenwasser oder Schweiß) bewirkt einen massiven Abfall des Hautwiderstandes. Wird der Gesamtkörperwiderstand mit einem Multimeter und bei kleiner Messspannung gemessen, werden sehr hohe Werte von oft über 1 MΩ angezeigt. Dieser ist allerdings stark abhängig von der angelegten Spannung, der Frequenz sowie der Feuchtigkeit und kann daher als Varistor betrachtet werden. Bei der Berührung mit hohen Spannungen kommt es zum Durchschlag durch die Haut, sodass nur noch der Körperwiderstand alleine gilt. Zusätzlich bewirkt ein höherer Widerstand der Haut sowie eine längere Kontaktzeit gemäß dem Stromwärmegesetz unterschiedlich starke Verbrennungen der Haut. In einschlägiger Literatur geht man von einem Körperwiderstand von 1 kΩ bis 2,4 kΩ aus. Im Defibrillator, der eingesetzt wird, um Leben zu erhalten, beträgt die Spannung bis 750 Volt und liegt zwischen 1 und 20 ms an. Der Übergangswiderstand von den Elektroden zum Körper wird absichtlich besonders klein gemacht. Die Stromstärke erreicht dann bei einem angenommenen durchschnittlichen Körperwiderstand von 500 Ω bis zu etwa 1,5 A.

Einwirkdauer

Stromschläge führen zu Schäden, die von ihrer Dauer abhängen. So führen elektrostatische Entladungen (Spannungen bis über 15 Kilovolt) trotz ihrer hohen Stromstärke von einigen Ampere in der Regel nur zu Schreckreaktionen oder Folgeunfällen, da deren Entladungsdauer nur unterhalb einer Mikrosekunde liegt. Beim Weidezaungerät (Impulse von einigen Kilovolt) nutzt man dies aus, um Tiere fernzuhalten, ohne ihnen Schaden zuzufügen. In beiden Fällen kommt es bereits zu Muskelkontraktionen, die jedoch noch nicht zu dramatischen unkoordinierten Bewegungen führen. Schreckreaktionen können dabei jedoch zu Folgeunfällen führen.

Übersteigt die Einwirkdauer etwa 100 Millisekunden, sinkt die Grenzstromstärke zum Herzkammerflimmern (Todesgefahr), die von 20 ms bis dahin knapp 500 mA beträgt, stark ab, bis sie ab etwa 1 s Einwirkdauer etwa 40 mA beträgt. Dementsprechend lösen die zur Vermeidung von Stromschlägen eingesetzten Fehlerstrom-Schutzschalter bei einem Fehlerstrom von 30 mA innerhalb von 100 ms aus. Bei größeren Fehlerströmen ist die Auslösezeit geringer und beträgt minimal etwa 20 ms – ein Wert, der auch beim Berühren eines Netzspannung führenden Leiters durch eine mit der Erde verbundene Person noch Schutz bietet. Fehlerstrom-Schutzschalter bieten nur Schutz bei Ableitströmen gegen Erde.

Häufigkeit

Verbrennungen durch Stromunfall

In Deutschland sterben jährlich zwischen 36 und 100 Personen (Beobachtungszeitraum 2000–2015) an den Folgen von Elektrounfällen, wobei ca. 90 % durch Niederspannung und 10 % durch Hochspannung verursacht werden. Etwa 30 % der Hoch- und 3 % der Niederspannungsunfälle führen zum Tod.

Das Institut zur Erforschung elektrischer Unfälle (BG ETF) bei der Berufsgenossenschaft Energie Textil Elektro Medienerzeugnisse (BG ETEM) in Köln sammelt seit Jahrzehnten statistische Daten zu Elektrounfällen in Deutschland, die aufgrund der großen Datenmengen auch Aussagen über die Todeshäufigkeit zulassen.

Stromweg Unfälle
gesamt
davon
tödlich
rel. Verteilung Letalität
insgesamt tödlich
Hand-Hand 2891 82 77,3 % 48,5 % 2,84 %
Hand-Fuß 349 19 9,2 % 11,2 % 5,44 %
Hand-Füße, Hände-Fuß 294 18 7,7 % 10,7 % 6,12 %
Hände-Füße 106 20 2,8 % 11,8 % 18,67 %
verkürzte Stromwege Oberkörper
(wie Hand-Brust, oder Brust-Rücken)
108 30 3,0 % 17,8 % 27,78 %
insgesamt 3748 169 100 % 100 % 4,51 %

Basis für die Auswertung waren die am Institut zur Erforschung elektrischer Unfälle der BGFE (ab 2008: BG ETF) in den Jahren 1969 bis 1996 gemeldeten Arbeitsunfälle durch elektrischen Strom. Die Daten in der Tabelle umfassen nur Stromunfälle im Niederspannungsbereich von 130 Volt bis 400 Volt mit 50 Hertz Wechselspannung, bei denen von einer minimalen Durchströmungsdauer von 300 Millisekunden ausgegangen werden kann.

Aus Tierversuchen mit Schweinen wurden von einer Forschergruppe um J. Jacobson Wahrscheinlichkeiten des Eintretens von Herzkammerflimmern ermittelt. Ziel war die Ermittlung von Vergleichsfaktoren, um die gemessenen Daten auf den Menschen übertragen zu können. Folgende Versuchsbedingungen bestanden:

Flimmerwahrscheinlichkeit 1 % 5 % 50 % 95 %
Strom-Effektivwert in A 0,63 0,79 1,50 2,80

Zur Übertragung dieser Stromwerte auf die Verhältnisse beim Menschen (rechter Arm zum linken Fuß) wurde ein Korrekturfaktor von 2,8 ermittelt. Das heißt, die Effektivwerte für den Strom in der Tabelle müssen mit 2,8 multipliziert werden. Konservativ (mit einem Sicherheitsfaktor) wird dieser Korrekturfaktor nur mit 1,5 angenommen.

In der Schweiz ist der Stromschlag an Freileitungen für Störche, Uhus und andere große Vögel die häufigste nicht natürliche Todesursache.

Gefahrenquellen

Gefahrenquelle defektes Netzkabel: der Mantel ist beschädigt, die Schutzisolierung ist daher nicht mehr gegeben

Verbreitete Ursachen für einen elektrischen Schlag sind:

Maßnahmen

Maßnahmen am Unfallort

Generell ist das Schema der Rettungskette der Ersten Hilfe auch hier zu beachten und bei Hilfeleistungen unbedingt auf Eigenschutz zu achten und Außenstehende sind zu warnen, damit keine stromführenden Teile berührt werden bzw. bei Hochspannung ein ausreichender Sicherheitsabstand besteht (Absperrungen einrichten). Zusätzlich stellen überflutete Bereiche eine weitere Gefahr dar – dies sollte sowohl von den Hausbewohnern als auch von den Einsatzkräften vor Ort in jedem Fall berücksichtigt werden. Hierbei ist unter anderem wichtig:

Hochspannungsbereich

Im Unterschied zur Niederspannung, die einen direkten Kontakt mit den beteiligten Stromleitungen für den Stromfluss erfordert, sind bei nicht isolierten hochspannungsführenden Anlagenteilen wie Freileitungen oder Oberleitungen bei der kontaktlosen Annäherung Spannungsüberschläge mit der Bildung von lebensgefährlichen Lichtbögen möglich. Der Lichtbogen führt, durch die hohe Momentanleistung, neben der starken Lichtwirkung und lautem Knall zu einem schlagartigen Verdampfen von metallischem Kontaktmaterial, welches in der Umgebung zu Bränden und an ungeschützter Haut zu Verbrennungen führen kann. Auch an der Isolation beschädigte Hochspannungskabel stellen eine Gefahr dar, da Spannungsdurchschläge auftreten können. Aus diesem Grund ist bei allen Arbeiten im potentiellen Wirkungsbereich eines Lichtbogens entsprechende feuerfeste Schutzkleidung mit Gesichtsschutz wie einem Visier zu tragen.

Un bis … Abstand für elektrotechnisch
unterwiesene
Personen
Laien
1 kV 0,5 m 1 m
30 kV 1,5 m 3 m
110 kV 2 m 3 m
220 kV 3 m 4 m
380 kV 4 m 5 m
500 kV   8 m
750 kV   11 m
1000 kV   14 m

Zur Rettung ist zuerst die Spannungsfreiheit der Anlage sicherzustellen. Anlagen und Geräte müssen zunächst spannungsfrei geschaltet und anschließend zusätzlich mittels Erdungsstange geerdet bzw. mittels Kurzschließer kurzgeschlossen werden, um sowohl Teilspannungen abzuleiten als auch zu verhindern, dass ausgeschaltete Leitungen zum Beispiel durch induktive oder kapazitive Kopplung benachbarter in Betrieb befindlicher Drähte unter Spannung bleiben. Dabei ist zu beachten, dass manche energietechnische Anlagen mit automatischer Wiedereinschaltung nach kurzer Unterbrechung durch den Unfall automatisch wieder aktiviert werden. Hierbei ist in der Reihenfolge nach den Fünf-Sicherheitsregeln vorzugehen.

Bei Anlagen, deren Spannungsfreiheit nicht sicher feststeht, ist ein von der Spannungsebene abhängiger Sicherheitsabstand, der mit zunehmender Spannung steigt, einzuhalten. Zusätzlich müssen noch Umgebungsfaktoren, wie etwa Wetterbedingungen oder Ionisierung von Luft einkalkuliert werden. Übliche Sicherheitsabstände für Personen, welche von Feuerwehren eingehalten werden, sind in der nebenstehenden Tabelle angegeben.

Für das Löschen von allfälligen Bränden bei spannungsführenden Anlagen gibt es eigene Sicherheitsabstände, die bei unter Spannung stehenden oder noch nicht kurzgeschlossenen Anlagen einzuhalten sind. Sie hängen ebenfalls von der Spannung, aber auch von dem verwendeten Löschmittel ab. Wird Wasser eingesetzt, so gelten bei Sprühstrahl obige Abstände, bei Vollstrahl vergrößert sich die Distanz auf 6 Meter bei bis zu 110 kV, 7 Meter bei bis zu 220 kV und 8 Meter bei bis zu 400 kV.

Eine weitere Gefahrenquelle für die Retter ist die Schrittspannung, die auftritt, wenn ein spannungsführendes Leiterseil den Boden berührt und Strom in das Erdreich fließt.

Niederspannungsbereich

Maßnahmen am Unfallort bei Niederspannungsunfällen

Zur Rettung sollten freiliegende, spannungsführende Leitungen mit Hilfe von trockenen und sauberen, nichtleitenden Gegenständen (z.B. langer und dicker Besenstiel aus Kunststoff) vom Verletzten entfernt werden, gegebenenfalls den Verletzten mit ausreichend elektrisch isolierenden Hilfsmittel wie Sicherheitshandschuhen für Elektriker aus dem Unfallbereich bringen oder wegziehen.

Auch im Niederspannungsbereich sind notwendige Sicherheitsabstände bei Löscharbeiten unter Spannung einzuhalten: Bei Sprühstrahl beträgt der Abstand einen Meter, bei Vollstrahl fünf Meter. Beim Löschen mit tragbaren Feuerlöschern muss bei Sprühstrahl ein Meter, bei Vollstrahl nur drei Meter Abstand gehalten werden.[71]

Bei bewusstlosen Patienten ist nach dem Abschalten der Stromversorgung und (je nach länderspezifischen Sicherheitsregeln) dem eventuell zusätzlichen Kurzschließen der Anlage, die Sicherstellung von Atmung und Herz-Kreislauffunktion vorrangig. Gegebenenfalls ist die sofortige Herz-Lungen-Wiederbelebung einzuleiten. Geschultes Rettungspersonal führt bei Kammerflimmern eine Defibrillation durch. Falls verfügbar, kommt ein öffentlich zugänglicher Laiendefibrillator zur Anwendung.

Bei ansprechbaren Patienten sind Brandverletzungen nur initial, unter Erhalt der Normothermie, zu kühlen und mit einer keimarmen, nicht flusenden Wundauflage abzudecken. Wird Wasser zur Kühlung allfälliger Verbrennungen eingesetzt, sollte dieses daher Raumtemperatur, aber keinesfalls eine Temperatur unter 15 °C haben oder gar eisförmig sein, da es dabei einerseits zu einer Unterkühlung, andererseits aber auch paradoxerweise zu Gewebeschäden kommen kann. Der Patient sollte auch bei völligem Wohlbefinden bis zum Ausschluss einer Herzschädigung nicht unbeaufsichtigt bleiben. Erforderlich ist hierzu immer ein 12-Kanal-Elektrokardiogramm. Daher erfolgt in der Regel durch den alarmierten Rettungsdienst ein Transport in die Notaufnahme eines Krankenhauses. Falls Veränderungen im Elektrokardiogramm nachweisbar sind, ein Hochspannungsunfall vorlag oder besondere Risikofaktoren bestehen, wird dort eine mehrstündige Beobachtung mit EKG-Monitoring durchgeführt.

Die weiteren Maßnahmen richten sich nach der Schwere der Verbrennungen. Durch die Wärmewirkung des elektrischen Stromes kommt es zum Flüssigkeitsverlust im Körper. Ebenso kann die Verkohlung des betroffenen Gewebes (Nekrose) zur Entstehung von Giftstoffen führen. Die Gefahr einer Sepsis mit Todesfolge droht durch bakterielle Infektion der geschädigten Organe. Um eine Schädigung der Nieren zu mindern, ist es notwendig, den Flüssigkeitsverlust durch intravenöse Volumengabe, zum Beispiel Natriumchlorid-Infusionslösung, auszugleichen.

Siehe auch

Literatur

Normen

Anmerkungen

  1. vorwiegend bei Stromunfällen im Niederspannungsbereich bis etwa 400 V bzw. 500 V (etwa 90 % der Stromunfälle). Für Unfälle mit Hochspannung siehe Einflussfaktoren, Spannung
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Datum der letzten Änderung: Jena, den: 23.12. 2021