Was passiert, wenn es einen elektrischen Schlag in einem Neutralleiter gibt?

Grundsätze des elektrischen Schlags

In einem normalen Drehstrom-Vierleiter-Netz mit Erdung des Neutralleiters (PEN-Leiter oder N-Leiter) ist theoretisch das Potential des Neutralleiters gleich dem der Erde. Wenn die Drehstrom-Last ausgewogen ist, fließt fast kein Strom durch den Neutralleiter. Allerdings kann bei Berührung des Neutralleiters und bei einem Defekt im Neutralleiter ein elektrischer Unfall eintreten.

Ein elektrischer Schlag tritt hauptsächlich auf, wenn Strom durch den menschlichen Körper fließt. Der Schweregrad der Verletzungen, die durch einen elektrischen Schlag verursacht werden, hängt von Faktoren wie der Stärke und Dauer des durch den Körper fließenden Stroms und dem Strompfad ab. Allgemein wird angenommen, dass bei einem Netzfrequenz-Strom (50Hz oder 60Hz), der den menschlichen Körper in einer Stärke von mehr als 10mA durchfließt, es für eine Person unmöglich sein kann, sich selbstständig vom Stromversorgungsnetz zu lösen. Bei einem Strom von mehr als 30mA kann es zu schwerwiegenden Folgen wie Kammerflimmern kommen.

Neutralleiter-Fehlfunktionen, die zu einem elektrischen Schlag führen können

Unterbrechung des Neutralleiters

Wenn der Neutralleiter unterbrochen ist, verschiebt sich bei Drehstrom-Unausgewogenheit das Potential des Neutralleiters nach dem Bruchpunkt. Zum Beispiel, in einer Beleuchtungsschiene mit Drehstrom-Vierleiter-System, wenn der Neutralleiter an einer bestimmten Stelle unterbrochen ist, können die Lasten jeder Phase (wie Lampen) nicht vollständig identisch sein, sodass der Strom, der ursprünglich über den Neutralleiter zur Stromquelle zurückfließen sollte, nicht normal fließen kann. In diesem Fall, am Beispiel der Phase mit höherer Last, wird ein Teil des Stroms dieser Phase einen Kreislauf durch die Lasten und Neutralleiter anderer Phasen bilden, wodurch das Potential des Neutralleiters nicht länger null ist und möglicherweise auf eine höhere Spannung steigt. Wenn eine Person diesen lebendigen Neutralleiter berührt, fließt Strom durch den Körper und es kommt zu einem elektrischen Schlag.

Schlechter Kontakt des Neutralleiters

Ein schlechter Kontakt an der Verbindung des Neutralleiters mit der Ausrüstung oder an der Neutralleiter-Klemme im Verteilerkasten ist ebenfalls sehr häufig. Ein schlechter Kontakt führt dazu, dass der Widerstand an dieser Stelle zunimmt. Laut Ohmschem Gesetz U=IR entsteht bei Stromdurchgang an der Stelle des schlechten Kontakts ein Spannungsabfall. Wenn dieser Spannungsabfall groß genug ist, um das Potential des Neutralleiters vom Erdpotential abzuweichen, fließt bei Berührung durch eine Person Strom und es kommt zu einem elektrischen Schlag.

Kurzschluss zwischen Neutralleiter und Leitung und anschließender Erdung (eine komplexere Situation):

Diese Situation kann dazu führen, dass der Neutralleiter eine gefährliche Spannung hat. Zum Beispiel, innerhalb einer elektrischen Ausrüstung tritt ein Kurzschluss zwischen dem Neutralleiter und der Leitung auf. Der große Kurzschlussstrom kann dazu führen, dass das Schutzgerät reagiert. Allerdings, wenn der Fehler den Stromkreis nicht vollständig trennt, oder aufgrund eines unvollständigen Erdungssystems, fließt ein Teil des Kurzschlussstroms durch das Erdungssystem in die Erde. In diesem Fall kann der Neutralleiter ein Restspannung haben. Wenn eine Person den Neutralleiter berührt, kommt es zu einem elektrischen Schlag.

Auswirkungen des elektrischen Schlags

Elektrische Verletzung

Wenn Strom durch den menschlichen Körper fließt, verursacht er direkte elektrische Verletzungen an wichtigen Organen wie dem Nervensystem und dem Herzen. Der menschliche Körper spürt ein Kribbeln. Je stärker der Strom, desto intensiver wird dieses Gefühl, und es können Muskelkrämpfe auftreten. Wenn der Strom lange andauert oder stark ist, kann es zu Atemlähmung und Herzstillstand kommen. Zum Beispiel, wenn der durch den menschlichen Körper fließende Strom mehrere Zehntel Ampere erreicht, kann es zu Ventrikelflimmern kommen, was eine sehr gefährliche Arrhythmie ist, die das Herz daran hindert, effektiv Blut zu pumpen und das Leben zu gefährden.

Elektrobrand

Gleichzeitig mit dem elektrischen Schlag, wenn beim Kontakt einen Bogen entsteht oder der Strom Wärme im menschlichen Körper erzeugt, tritt ein Elektrobrand auf. Der Schweregrad des Elektrobrands hängt von Faktoren wie der Stärke des Stroms, der Kontaktzeit und dem Widerstand des menschlichen Körpers ab. Im Allgemeinen sind elektrische Schläge mit hoher Spannung und starkem Strom eher dazu geeignet, schwere Elektrobrände zu verursachen. Elektrobrände beschädigen nicht nur die Haut, sondern können auch tiefgehende Verletzungen an Unterhautgewebe, Muskeln und Knochen verursachen. Zum Beispiel, wenn eine Person einen Neutralleiter mit relativ hoher Spannung berührt, kann der Kontaktbereich verkohlt und kohlenstoffhaltig erscheinen, und die umliegenden Gewebe können aufgrund thermischer Schäden Rötungen und Blasen aufweisen.