„Sind ja nur 230 Volt, kein Starkstrom.“ Solche Aussagen hört man immer wieder. Doch auch die normale Netzspannung einer Steckdose kann eine lebensgefährliche Körperdurchströmung verursachen. Wie gefährlich ein Stromunfall tatsächlich ist, hängt dabei nicht allein von der Spannung ab. Entscheidend sind unter anderem Stromstärke, Einwirkdauer, Stromweg durch den Körper, Frequenz und der Widerstand des menschlichen Körpers.
Elektrischer Strom ist aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Gleichzeitig können Fehler an elektrischen Anlagen und Betriebsmitteln innerhalb kürzester Zeit schwere oder sogar tödliche Verletzungen verursachen. Besonders problematisch ist, dass eine elektrische Gefahr häufig nicht sichtbar ist. Deshalb müssen elektrische Anlagen und Betriebsmittel so aufgebaut und betrieben werden, dass gefährliche Körperdurchströmungen möglichst verhindert werden.
Warum ist elektrischer Strom für Menschen gefährlich?
Der menschliche Körper selbst nutzt elektrischen Strom für alle Vorgänge im Körper. Nerven funktionieren nur durch kleinste Ströme, die Signale durch den Körper schicken. Unser Herz schlägt nur, weil der Sinusknoten immer wieder kleine Ströme durch den Herzmuskel schickt und den Takt vorgibt.
Dadurch entsteht jedoch auch eine der Gefahren von elektrischem Strom auf den menschlichen Körper: Fließt ein äußerer elektrischer Strom durch den Körper, kann er diese Vorgänge beeinflussen.
Mögliche Folgen sind beispielsweise:
- Muskelkontraktionen
- Verkrampfungen
- Atemstörungen bishin zum Atemstillstand
- Herzrhythmusstörungen
- Herzkammerflimmern
- Herzstillstand
- Verbrennungen
- Nervenschäden
Wie schwer die Folgen sind, hängt allerdings von mehreren Faktoren gleichzeitig ab. Ein Strom von beispielsweise 50 mA, der nur sehr kurz durch einen bestimmten Bereich des Körpers fließt, kann eine andere Wirkung haben als derselbe Strom bei wesentlich längerer Einwirkdauer und einem Stromweg durch den Brustbereich.
Was ist eigentlich der Unterschied zwischen Spannung und Stromstärke?
Um die Gefahr richtig zu verstehen, muss zunächst zwischen elektrischer Spannung und elektrischem Strom unterschieden werden. Die elektrische Spannung wird in Volt (V) angegeben. Die Spannung ist vereinfacht gesagt die Ursache dafür, dass durch einen geschlossenen Stromkreis ein Strom fließen kann. Verglichen mit einer Wasserleitung ist die Spannung der Druck.
Der elektrische Strom wird in Ampere (A) angegeben. Diese Größe gibt an, welche Strommenge übertragen wird. Verglichen mit der Wasserleitung ist die Stromstärke die Menge an Wasser, die durch die Leitung fließt.
Berührt eine Person zwei Punkte mit unterschiedlichem elektrischem Potential, kann der menschliche Körper Teil eines Stromkreises werden. Wie groß der dabei fließende Körperstrom wird, hängt unter anderem von der anliegenden Spannung und dem Widerstand des Körpers und der Übergangswiderstände ab.
Vereinfacht lässt sich der Zusammenhang mit dem Ohmschen Gesetz darstellen:
I = U / R
Dabei steht:
I für den Strom,
U für die Spannung und
R für den Widerstand.
Beim menschlichen Körper ist die tatsächliche Situation allerdings komplizierter, da der Körperwiderstand beziehungsweise die Körperimpedanz kein fester Wert ist.
Der Körperwiderstand ist nicht immer gleich
Eine häufige Fehlannahme besteht darin, dem menschlichen Körper einfach einen festen Widerstandswert zuzuordnen. In Wirklichkeit hängt die Körperimpedanz von zahlreichen Faktoren ab. Dazu zählen der Zustand der Haut. Weiche und feuchte Haut leitet Strom deutlich besser als Hornhaut. Auch die Berührungsfläche, der Kontaktdruck oder die Körperzusammensetzung spielen eine Rolle.
Wer mit nassen Händen ein spannungsführendes Teil berührt und gleichzeitig großflächigen Kontakt zu Erde oder einem leitfähigen Gegenstand besitzt, kann wesentlich ungünstigere Bedingungen haben als eine Person mit trockener Haut und isolierendem Schuhwerk. Auch mit steigender Berührungsspannung verändert sich die Körperimpedanz. Man kann deshalb nicht einfach mit einem einzigen Widerstandswert rechnen und daraus für jeden Stromunfall den tatsächlichen Körperstrom bestimmen.
Welche Stromstärke ist für Menschen gefährlich?
Wir können bereits relativ kleine Stromstärken zwischen 0,5 und 1mA körperlich wahrnehmen. In diesem Bereich fühlen wir bereits ein Kribbeln durch den elektrischen Strom.
Mit zunehmendem Strom können Muskelkontraktionen auftreten. Besonders gefährlich wird es, wenn die Muskulatur so stark verkrampft, dass die betroffene Person einen berührten Leiter nicht mehr selbstständig loslassen kann. Dadurch verlängert sich die Einwirkdauer des Stromes – und damit kann die Gefahr weiter steigen.
Bei noch ungünstigeren Bedingungen können Atemstörungen und gefährliche Auswirkungen auf das Herz auftreten. Besonders gefürchtet ist das Herzkammerflimmern. Dabei arbeitet der Herzmuskel nicht mehr koordiniert. Das Herz kann dadurch seine Pumpfunktion verlieren und der Kreislauf zusammenbrechen.
Wirkungen von Wechselstrom nach Stromstärke:
- Ab 0,5 bis 1 mA: Leichtes Kribbeln (Wahrnehmbarkeitsschwelle).
- Ab 5 mA: Deutliches Kribbeln, Muskeln fangen an zu zucken.
- 10 bis 15 mA (Loslassgrenze): Die Muskeln verkrampfen sich. Betroffene können die Stromquelle aus eigener Kraft oft nicht mehr loslassen.
- Ab 30 mA: Lebensgefahr. Atemmuskulatur kann verkrampfen, Herzrhythmusstörungen können auftreten.
- Ab 50 mA: Sehr hohes Risiko für Herzkammerflimmern, besonders wenn der Strom durch die Brustregion und das Herz fließt.
- Ab 80 bis 100 mA: Herzkammerflimmern tritt ein; führt ohne schnelle Hilfe zum Herzstillstand und die betroffene Person wird Reanimationspflichtig
- Über 1 Ampere (A): Schwere Verbrennungen und sofortiger Herzstillstand.Vereinfacht gilt:
Je höher der Körperstrom und je länger er einwirkt, desto größer wird die Gefahr schwerwiegender Folgen.
Warum ist die Einwirkdauer so wichtig?
Die Dauer der Körperdurchströmung spielt bei einem Stromunfall eine entscheidende Rolle. Ein sehr kurzer Stromimpuls kann eine andere Wirkung haben als ein Strom derselben Stärke, der mehrere Sekunden durch den Körper fließt. Genau deshalb ist die schnelle automatische Abschaltung bei elektrischen Schutzmaßnahmen so wichtig.
Ein Schutzorgan wie der Fehlerstromschutzschalter (RCD) begrenzt dabei nicht die Höhe des auftretenden Körperstroms. Aber er begrenzt die Einwirkdauerauf den menschlichen Körper, durch eine schnelle Abschaltung in der vorgegebenen Abschaltzeit.
Warum ist der Stromweg durch den Körper wichtig?
Nicht nur die Stromstärke und Einwirkdauer entscheiden über die Folgen eines elektrischen Schlags. Auch der Weg des Stromes durch den menschlichen Körper ist ein wichtiger Faktor. Besonders kritisch sind Stromwege, bei denen ein relevanter Anteil des Stromes durch den Brustbereich und damit in der Nähe des Herzens fließt.
Mögliche Stromwege sind beispielsweise:
Hand – Hand
Hand – Fuß
Kopf – Fuß
Berührt eine Person beispielsweise mit einer Hand einen Außenleiter und besitzt über die andere Hand oder die Füße eine leitfähige Verbindung zu Erde, kann ein Strom durch große Teile des Körpers fließen. Besonders gefährlich ist das festhalten an einem geerdeten Bauteil wie zum Beispiel einer Kabelpritsche und dem zeitgleichen Berühren einer spannungsführenden Quelle mit der anderen Hand (Hand-Hand). Hierbei fließt ein Strom direkt durch die Brust und potentiell das Herz.
Was passiert bei einem Stromschlag im Körper?
Die Auswirkungen einer Körperdurchströmung können sehr unterschiedlich sein und lassen sich nicht exakt vorhersehen. Mit zunehmender Einwirkdauer, zunehmender Spannung und höherem Strom werden jedoch auch die Folgen des Stromschlags schwerwiegender.
Muskelverkrampfungen
Unsere Nervenbahnen transportieren Signale ebenfalls in Form von elektrischen Strömen und kleinsten Spannungen. Daher kann elektrischer Strom die Muskulatur unwillkürlich anregen. Dadurch kann es zu starken Muskelkontraktionen kommen.
Verkrampft dabei die Handmuskulatur, kann es passieren, dass die betroffene Person die spannungsführende Quelle nicht mehr alleine Loslassen kann (Losslassschwelle). Die Einwirkzeit wird dabei so lange verlängert, bis eine außenstehende Person die betroffene Person vom Strom entfernt. Entweder durch Abschalten der Stromversorgung oder durch wegschlagen von der Spannungsquelle z.b. mit einem Besen oder Holzstab.
Muskelkontraktionen können dabei so heftig werden, dass diese alleine schon zu Verletzungen führen können. Beispielsweise durch Verletzungen der Muskulatur selbst, aber auch Knochenbrüche durch die starken Muskelkrämpfe sind möglich.
Auswirkungen auf das Herz
Das Herz reagiert besonders empfindlich auf elektrische Einwirkungen. Eine Körperdurchströmung kann die elektrische Reizbildung und Reizweiterleitung des Herzens stören. Mögliche Folgen sind unter anderem Herzrhythmusstörungen und unter ungünstigen Bedingungen Herzkammerflimmern.
Beim Herzkammerflimmern ziehen sich die Herzmuskelzellen nicht mehr koordiniert zusammen. Dadurch kann kein ausreichender Blutkreislauf mehr aufrechterhalten werden. Ohne schnelle Hilfe endet dieser Zustand innerhalb weniger Minuten mit dem Tod.
Atemstörungen
Auch die Atemmuskulatur kann durch elektrischen Strom beeinträchtigt werden. Starke Muskelkontraktionen können die Atemmuskulatur verkrampfen und damit die Atmung erschweren. führen. Bei entsprechend schwerer Körperdurchströmung ist auch ein Atemstillstand möglich.
Verbrennungen
Elektrische Unfälle können außerdem Verbrennungen verursachen. Dabei können äußerlich sichtbare Verletzungen teilweise kleiner erscheinen, als es die tatsächliche Schädigung vermuten lässt. Bei größeren Strömen kann Wärme im Körper entstehen und Gewebe geschädigt werden.
Zusätzlich können an Kontaktstellen lokale Verbrennungen auftreten, sogenannte Ein- und Austrittsmarken. Bei Hochspannungs- und Lichtbogenunfällen können besonders schwere thermische Verletzungen entstehen.
Insbesondere im Bereich von Gleichspannung, sind Verbrennungen ein sehr gefährliches Thema.
Nervenschäden
Da Nerven selbst mit elektrischen Signalen arbeiten, können sie ebenfalls durch eine Körperdurchströmung geschädigt werden. Mögliche neurologische Beschwerden nach einem Stromunfall müssen deshalb medizinisch abgeklärt werden. Auch die thermische Wirkung des Stroms, kann Nervenbahnen verbrennen und beschädigen.
Sekundärunfälle
Häufiger als die direkten Folgen der Körperdurchströmung, sind sogenannte Sekundärunfälle. Ein vergleichsweise kurzer elektrischer Schlag kann beispielsweise eine heftige Schreck- oder Muskelreaktion auslösen. Steht die betroffene Person dabei auf einer Leiter, kann sie abstürzen.
Es ist daher nicht immer der Strom selbst, der zu Verletzungen führt. Insbesondere das Abstürzen von Leitern und Gerüsten stellt eine besondere Gefahr dar. Auch Kopfverletzungen durch ruckartige Bewegungen sind möglich, ebenso wie Verletzungen an Händen und ähnlichem.
Sind 230 Volt lebensgefährlich?
Ja. Die in deutschen Niederspannungsnetzen übliche Spannung von 230 V zwischen Außenleiter und Neutralleiter kann unter ungünstigen Bedingungen einen lebensgefährlichen Körperstrom verursachen.
Gefahr durch Störlichtbogen
Elektrischer Strom kann Menschen auch verletzen, ohne dass es überhaupt zu einer klassischen Körperdurchströmung kommt. Eine häufig unterschätzte Gefahr ist der Störlichtbogen. Ein Lichtbogen kann beispielsweise bei einem Kurzschluss oder beim Schalten beziehungsweise Trennen hoher elektrischer Ströme entstehen. Dabei können extrem hohe Temperaturen auftreten.
Die DGUV nennt für einen Kurzschluss-Lichtbogen Temperaturen von über 4.000 °C. Kommt es beispielsweise durch einen Kurzschluss am Hausanschlusskasten zu einem Lichtbogen, können geschmolzene Metallteile innerhalb kürzester Zeit verdampfen oder als heiße Partikel weggeschleudert werden.
Mögliche Folgen eines Störlichtbogens sind unter anderem:
- schwere Verbrennungen
- Augenverletzungen (Verblitzungen)
- Verletzungen durch heiße Metallpartikel
- Druckwirkungen
- Gehörschäden
Deshalb kann beispielsweise beim Arbeiten an einer elektrischen Schaltanlage eine erhebliche Gefahr bestehen, obwohl die Person nicht direkt von einem Körperstrom durchflossen wird. Abhängig von der Gefährdungsbeurteilung kann deshalb spezielle persönliche Schutzausrüstung für Elektriker gegen die thermischen Auswirkungen eines Störlichtbogens notwendig sein.
Sicher arbeiten: Die fünf Sicherheitsregeln
Bei Arbeiten an elektrischen Anlagen gehören die fünf Sicherheitsregeln zu den wichtigsten Maßnahmen zur Vermeidung von Stromunfällen.
Sie lauten:
- Freischalten
- Gegen Wiedereinschalten sichern
- Spannungsfreiheit feststellen
- Erden und kurzschließen
- Benachbarte, unter Spannung stehende Teile abdecken oder abschranken
Die fünf Sicherheitsregeln sind vor jeder Arbeit an einer elektrischen Anlage abzuarbeiten!
Siehe auch: Die fünf Sicherheitsregeln
Was tun nach einem Stromunfall?
Bei einem Stromunfall steht zunächst der Eigenschutz an erster Stelle. Solange eine Person noch mit einer elektrischen Spannungsquelle verbunden ist, darf sie nicht einfach angefasst werden. Sonst kann auch der Helfer Teil des Stromkreises werden und zu Schaden kommen.
Bei Niederspannung sollte zunächst die Stromzufuhr unterbrochen werden, beispielsweise durch:
- Ausschalten
- Betätigen einer Not-Aus-Einrichtung
- Ziehen des Netzsteckers
- Abschalten der entsprechenden Sicherung
Ist ein Abschalten nicht möglich, sollte die Person von der Stromquelle entfernt werden. Wichtig ist, dass man diese dabei nicht anfasst. Man sollte sich dafür einen nicht leitenden Gegenstand suchen und die Person schnell von der Spannungsquelle wegschlagen. Beispielsweise mit einem Besen die Person wegziehen oder die hand von der Spannungsquelle schlagen.
Anschließend müssen Bewusstsein und Atmung kontrolliert und die notwendigen Erste-Hilfe-Maßnahmen eingeleitet werden. Ist keine normale Atmung vorhanden, muss unverzüglich mit der Herz-Lungen-Wiederbelebung begonnen und der Rettungsdienst verständigt werden.
Muss man nach einem Stromschlag zum Arzt?
Ein Stromunfall sollte nicht einfach ignoriert werden, nur weil unmittelbar danach keine Beschwerden vorhanden sind. Die DGUV empfiehlt nach einem Unfall mit Körperdurchströmung eine ärztliche Vorstellung auch dann, wenn zunächst keine oder nur geringe Folgen erkennbar sind.
Der Grund liegt insbesondere darin, dass mögliche Auswirkungen auf das Herz nicht immer unmittelbar bemerkt werden. Es kann auch noch 24 oder 48h nach einer Körperdurchströmnung zu lebensgefährlichen Herzrythmusstörungen kommen. Durch die Körperdurchströmung geht häufig Muskelgewebe unter. Das muss nicht schlimm sein und ist auch meist nicht spürbar. Dieser Vorgang erhöht im Körper jedoch bestimmte Blutwerte, wie die Creatinkinase (CK). Steigt dieser Wert zu hoch oder geraten Prozesse im Körper aus dem Gleichgewicht, kann es zu lebensgefährlichen Folgen kommen, auch wenn man sich vorher gut gefühlt hat.
Ein Stromschlag ist deshalb kein Ereignis, bei dem man allein anhand des eigenen Wohlbefindens unmittelbar danach zuverlässig beurteilen kann, ob tatsächlich keine Verletzung entstanden ist. Häufig wird daher empfohlen, dass man nach einem Stromschlag für 24 bzw. 48h in einem Krankenhaus am Monitor überwacht wird. So lassen sich EKG-Veränderungen aber auch Laborwerte überwachen.
