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Der Blitzplaner - Blitzschutzanlagen und ...

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BLITZ<br />

www.dehn.de<br />

PLANER®


Vorwort<br />

Seit seiner Gründung im Jahr 1980 hat<br />

das IEC TC81 „Blitzschutz“ der Internationalen<br />

Elektrotechnischen Kommission<br />

(IEC) vielfältige Normen zum Blitzschutz<br />

von Gebäuden, zum Schutz<br />

elektronischer Systeme, zur Risikoanalyse<br />

<strong>und</strong> zur Simulation von Blitzeinwirkungen<br />

erstellt. Diese Normen wurden<br />

nach Bedarf nacheinander erarbeitet<br />

<strong>und</strong> unter unterschiedlichen Nummern<br />

ohne erkennbares System veröffentlicht.<br />

Das Normenwerk wurde auf diese<br />

Art für den Anwender zunehmend<br />

unübersichtlicher. Deshalb hatte sich<br />

das IEC TC81 im September 2000 entschlossen,<br />

eine neue, klar gegliederte<br />

Normen-Struktur für den Blitzschutz<br />

(Reihe: IEC 62305) einzuführen. In diese<br />

neue Struktur werden überarbeitete<br />

<strong>und</strong> neue Normen eingegliedert.<br />

Aufgr<strong>und</strong> des Beschlusses von IEC TC81<br />

zur Neugliederung der Blitzschutznormen<br />

wurde auch durch das für Deut-<br />

Luftbild des Unternehmens DEHN + SÖHNE – August 2003<br />

schland zuständige DKE-Komitee K251<br />

entschieden, die deutschen Blitzschutznormen<br />

neu zu ordnen. Dieses Vorhaben<br />

wurde mit der Veröffentlichung<br />

einer komplett neuen VDE-Vornormen-<br />

Reihe zum Blitzschutz unter gleichzeitiger<br />

Zurückziehung aller bisher veröffentlichten<br />

Blitzschutz-Normen, Vornormen<br />

<strong>und</strong> Normenentwürfe im Dezember<br />

2002 umgesetzt. Die Veröffentlichung<br />

der neuen Vornormen-Reihe<br />

erfolgte in enger Zusammenarbeit mit<br />

dem Ausschuss für Blitzschutz <strong>und</strong><br />

Blitzforschung (ABB im VDE) <strong>und</strong> dem<br />

Verband Deutscher Blitzschutzfirmen<br />

e. V. (VDB).<br />

Bei dem Abschluss neuer Verträge für<br />

die Planung <strong>und</strong> Errichtung von Blitzschutzsystemen<br />

wird sich der Auftragnehmer<br />

zukünftig an den Vornormen<br />

der Reihe VDE V 0185 orientieren müssen,<br />

um nach dem Stand der Technik zu<br />

arbeiten.<br />

Dazu ist es notwendig, dass sich Auftragnehmer<br />

mit dem Inhalt der neuen<br />

Blitzschutz-Vornormen vertraut machen.<br />

Mit dem vorliegenden, völlig überarbeiteten<br />

BLITZPLANER möchten wir<br />

Ihnen als Fachleuten auf diesem Gebiet,<br />

unabhängig davon ob planend<br />

oder ausführend tätig, Hilfestellung<br />

beim Vertrautmachen mit der neuen<br />

Vornormen-Reihe geben.<br />

DEHN + SÖHNE<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 1


Redaktioneller Stand: Mai 2004<br />

Änderungen in Form <strong>und</strong> Technik, bei<br />

Maßen, Gewichten <strong>und</strong> Werkstoffen<br />

behalten wir uns im Sinne des Fortschrittes<br />

der Technik vor.<br />

Die Abbildungen sind unverbindlich.<br />

Druckfehler, Änderungen <strong>und</strong> Irrtümer<br />

vorbehalten.<br />

Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit<br />

unserer Genehmigung.<br />

Druckschrift Nr. DS702/2004<br />

2 BLITZPLANER<br />

www.dehn.de


Inhaltsverzeichnis<br />

Vorwort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1<br />

Inhaltsverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3<br />

Zeichenerklärungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6<br />

1. Stand der Technik für die Errichtung von <strong>Blitzschutzanlagen</strong> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7<br />

1.1 Errichternormen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7<br />

1.2 Werkverträge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8<br />

1.3 Produktnormen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9<br />

2. Kennwerte des Blitzstromes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11<br />

2.1 Blitzentladung <strong>und</strong> Blitzstromverläufe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11<br />

2.2 Scheitelwert des Blitzstromes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13<br />

2.3 Steilheit des Blitzstromanstieges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15<br />

2.4 Ladung des Blitzstromes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15<br />

2.5 Spezifische Energie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17<br />

2.6 Zuordnung von Blitzstromparametern zu Gefährdungspegeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18<br />

3. Planung einer Blitzschutzanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19<br />

3.1 Notwendigkeit einer Blitzschutzanlage – rechtliche Bestimmungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19<br />

3.2 Abschätzung des Schadensrisikos <strong>und</strong> Auswahl von Schutzkomponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23<br />

3.2.1 Risiko-Management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23<br />

3.2.2 Gr<strong>und</strong>lagen der Risiko-Abschätzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25<br />

3.2.3 Häufigkeiten von Blitzeinschlägen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25<br />

3.2.4 Schadenswahrscheinlichkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27<br />

3.2.5 Schadensarten <strong>und</strong> Schadensursachen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28<br />

3.2.6 Schadensfaktor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28<br />

3.2.7 Relevante Risiko-Komponenten bei unterschiedlichen Blitzeinschlägen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30<br />

3.2.8 Akzeptierbares Schadensrisiko von Blitzschäden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31<br />

3.2.9 Auswahl von Blitzschutzmaßnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31<br />

3.2.10 Planungshilfen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32<br />

3.2.11 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32<br />

3.3 Prüfung <strong>und</strong> Wartung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32<br />

3.3.1 Arten der Prüfung <strong>und</strong> Qualifikation der Prüfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32<br />

3.3.2 Prüfungsmaßnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33<br />

3.3.3 Dokumentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33<br />

3.3.4 Wartung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34<br />

4. Blitzschutzsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35<br />

5. Äußerer Blitzschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37<br />

5.1 Fangeinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37<br />

5.1.1 Verfahren zur Auslegung <strong>und</strong> Arten von Fangeinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37<br />

5.1.2 Fangeinrichtungen für Gebäude mit Satteldach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44<br />

5.1.3 Fangeinrichtungen für Gebäude mit Flachdach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45<br />

5.1.4 Fangeinrichtungen auf Metalldächern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47<br />

5.1.5 Prinzip Fangeinrichtung für Gebäude mit weicher Bedachung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49<br />

5.1.6 Begehbare <strong>und</strong> befahrbare Dächer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50<br />

5.1.7 Fangeinrichtung für begrünte Dächer <strong>und</strong> Flachdächer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51<br />

5.1.8 Getrennte Fangeinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52<br />

5.1.9 Fangeinrichtung für Kirchtürme <strong>und</strong> Kirchen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54<br />

5.1.10 Fangeinrichtungen für Windenergieanlagen (WEA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .55<br />

5.1.11 Windlastbeanspruchungen von Blitzschutz-Fangstangen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .55<br />

5.2 Ableitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59<br />

5.2.1 Ermittlung der Anzahl der Ableitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59<br />

5.2.2 Ableitungen im Falle eines nicht getrennten Blitzschutzsystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60<br />

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5.2.2.1 Errichten von Ableitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60<br />

5.2.2.2 Natürliche Bestandteile der Ableitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61<br />

5.2.2.3 Messstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62<br />

5.2.2.4 Innere Ableitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62<br />

5.2.2.5 Innenhöfe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63<br />

5.2.3 Ableitungen eines getrennten Äußeren Blitzschutzes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63<br />

5.2.4 Hochspannungsfeste, isolierte Ableitung – HVI ® -Leitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63<br />

5.2.4.1 Aufbau der isolierten Ableitung HVI ® . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64<br />

5.2.4.2 Montagebeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65<br />

5.2.4.3 Projektbeispiel Schulungs- <strong>und</strong> Wohngebäude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66<br />

5.2.4.4 Trennungsabstand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67<br />

5.3 Werkstoffe <strong>und</strong> Mindestmaße für Fang- <strong>und</strong> Ableitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68<br />

5.4 Montagemaße für Fangeinrichtungen <strong>und</strong> Ableitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69<br />

5.4.1 Längenänderung von Metalldrähten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70<br />

5.4.2 Äußerer Blitzschutz für ein Wohnhaus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71<br />

5.4.3 Arbeitshinweise für die Montage von Dachleitungshaltern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73<br />

5.5 Erdungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75<br />

5.5.1 Erdungsanlagen nach DIN V VDE V 0185-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .81<br />

5.5.2 Erdungsanlagen, F<strong>und</strong>amenterder <strong>und</strong> F<strong>und</strong>amenterder bei besonderen baulichen Maßnahmen . . . . . . . . . . . . .82<br />

5.5.3 Ringerder – Erder Typ B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .86<br />

5.5.4 Tiefenerder – Erder Typ A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .86<br />

5.5.5 Erder bei felsigem Boden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .87<br />

5.5.6 Vermaschung von Erdungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .87<br />

5.5.7 Erderkorrosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .88<br />

5.5.7.1 Erdungsanlagen unter besonderer Berücksichtigung der Korrosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .88<br />

5.5.7.2 Bildung galvanischer Elemente, Korrosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .89<br />

5.5.7.3 Auswahl der Erderwerkstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .91<br />

5.5.7.4 Zusammenschluss von Erdern aus verschiedenen Werkstoffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .92<br />

5.5.7.5 Sonstige Korrosionsschutzmaßnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .92<br />

5.5.8 Werkstoffe <strong>und</strong> Mindestmaße für Erder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .93<br />

5.6 Elektrische Isolierung des Äußeren Blitzschutzes – Trennungsabstand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .93<br />

5.7 Schritt- <strong>und</strong> Berührungsspannung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .98<br />

6. Innerer Blitzschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .101<br />

6.1 Potentialausgleich für metallene Installationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .101<br />

6.2 Potentialausgleich für Niederspannungs-Verbraucheranlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .103<br />

6.3 Potentialausgleich für Anlagen der Informationstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .104<br />

7. Schutz von elektrischen <strong>und</strong> elektronischen Systemen gegen LEMP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107<br />

7.1 Blitz-Schutzzonen-Konzept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107<br />

7.2 LEMP-Schutz-Management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .108<br />

7.3 Berechnung der magnetischen Schirmdämpfung von Gebäude-/Raumschirmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .109<br />

7.3.1 Kabelschirmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .112<br />

7.4 Potentialausgleich-Netzwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .114<br />

7.5 Potentialausgleich an der Grenze von LPZ 0A <strong>und</strong> LPZ 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .116<br />

7.5.1 Potentialausgleich für metallene Installationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .116<br />

7.5.2 Potentialausgleich für Energieversorgungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .116<br />

7.5.3 Potentialausgleich für Anlagen der Informationstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .118<br />

7.6 Potentialausgleich an der Grenze von LPZ 0A <strong>und</strong> LPZ 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .119<br />

7.6.1 Potentialausgleich für metallene Installationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .119<br />

7.6.2 Potentialausgleich für Energieversorgungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .119<br />

7.6.3 Potentialausgleich für Anlagen der Informationstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .119<br />

7.7 Potentialausgleich an der Grenze von LPZ 1 <strong>und</strong> LPZ 2 <strong>und</strong> höher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .120<br />

7.7.1 Potentialausgleich für metallene Installationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .120<br />

4 BLITZPLANER<br />

www.dehn.de


7.7.2 Potentialausgleich für Energieversorgungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .120<br />

7.7.3 Potentialausgleich für Anlagen der Informationstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .121<br />

7.8 Koordination der Schutzmaßnahmen an unterschiedlichen LPZ-Grenzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .122<br />

7.8.1 Energieversorgungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .122<br />

7.8.2 Anlagen der Informationstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .122<br />

7.9 Prüfung <strong>und</strong> Wartung des LEMP-Schutzes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .123<br />

8. Auswahl, Installation <strong>und</strong> Montage von Überspannungs-Schutzgeräten (SPDs) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .125<br />

8.1 Energieversorgungsanlagen (im Rahmen des Blitz-Schutzzonen-Konzeptes nach DIN V VDE V 0185-4) . . . . . . . .125<br />

8.1.1 Charakteristische Merkmale für SPDs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .126<br />

8.1.2 Einsatz von SPDs in verschiedenen Systemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .127<br />

8.1.3 Einsatz von SPDs im TN-System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .129<br />

8.1.4 Einsatz von SPDs im TT-System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .134<br />

8.1.5 Einsatz von SPDs im IT-System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .138<br />

8.1.6 Bemessung der Anschlusslängen für SPDs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .140<br />

8.1.7 Bemessung der Anschlussquerschnitte <strong>und</strong> des Back-up-Schutzes von Überspannungs-Schutzgeräten . . . . . . . . .144<br />

8.2 Anlagen der Informationstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .147<br />

8.2.1 Mess-Steuer-Regelanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .154<br />

8.2.2 Gebäudemanagementtechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .154<br />

8.2.3 Anwendungsneutrale Systemverkabelung (EDV-Netzwerke, TK-Anlagen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .155<br />

8.2.4 Eigensichere Messkreise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .156<br />

8.2.5 Besonderheiten bei der Installation von SPDs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .159<br />

9. Schutzvorschläge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .163<br />

9.1 Überspannungsschutz für Frequenzumrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .163<br />

9.2 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz von Megawatt-Windenergieanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .165<br />

9.3 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz für PV-Anlagen <strong>und</strong> Solarkraftwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .169<br />

9.3.1 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz für PV-Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .169<br />

9.3.2 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz für Solarkraftwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .174<br />

9.4 Nachrüsten von Blitz- <strong>und</strong> Überspannungs-Schutzmaßnahmen für Kläranlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .177<br />

9.5 Äußerer <strong>und</strong> Innerer Blitzschutz für Kirchen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .181<br />

9.6 Schutzvorschlag Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz in der modernen Landwirtschaft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .185<br />

9.7 Überspannungsschutz für Videoüberwachungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .189<br />

9.8 Überspannungsschutz elektromechanischer Fahrzeugwaagen mit mikrocomputergesteuerter Auswerteelektronik 193<br />

9.9 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz für Brand- <strong>und</strong> Einbruchmeldeanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .195<br />

9.10 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz eines EIB-Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .199<br />

9.11 Überspannungsschutz für ETHERNET- <strong>und</strong> Fast Ethernet-Netzwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .201<br />

9.12 Überspannungsschutz für M-Bus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .203<br />

9.13 Überspannungsschutz für Sauter Cumulus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .207<br />

9.14 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz für das Gebäudemanagementsystem von Honeywell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .213<br />

9.15 Überspannungsschutz für PROFIBUS FMS, PROFIBUS DP <strong>und</strong> PROFIBUS PA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .219<br />

9.16 Überspannungsschutz des Telekommunikationsanschlusses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .223<br />

9.17 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz für eigensichere Messkreise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .227<br />

Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .231<br />

Sachwortverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .233<br />

Bild- <strong>und</strong> Tabellenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .235<br />

Antwortfax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .239<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 5


Zeichenerklärungen<br />

Symbol* Bezeichnung<br />

J<br />

Warenzeichen<br />

– "BLITZDUCTOR"<br />

– “BLITZPLANER”<br />

– "DEHNALU-DRAHT<br />

– "DEHNbloc"<br />

– "DEHNfix"<br />

– "DEHNgrip"<br />

– "DEHNguard"<br />

– "DEHNport"<br />

– "DEHNQUICK<br />

– "DEHNsnap"<br />

6 BLITZPLANER<br />

PEN-Leiter<br />

N-Leiter<br />

PE-Leiter<br />

bewegbarer Leiter,<br />

z. B. Dehnungsstück<br />

Dehnungsbogen<br />

(an Betonfugen)<br />

Widerstand<br />

veränderbar<br />

temperaturabhängiger<br />

Widerstand, veränderbar<br />

Buchse<br />

(von einer Steckdose<br />

oder Steckverbindung)<br />

Durchbruch-Diode,<br />

bidirektional<br />

Erde, allgemein<br />

Signallampe<br />

Symbol* Bezeichnung<br />

– "DEHNventil"<br />

– “HVI”<br />

– ...MIT SICHERHEIT DEHN.<br />

<strong>und</strong> unser Logo<br />

Halbleiter<br />

Sicherung, allgemein<br />

Gasentladungs-Ableiter<br />

(einfach)<br />

Widerstand,<br />

Entkopplungselement<br />

allgemein<br />

Transformator<br />

Z-Diode, unipolar<br />

Kondensator<br />

Induktivität<br />

Schnittstelle<br />

*) nach DIN V VDE V 0185-3 (VDE V 0185 Teil 3): 2002-11 <strong>und</strong> DIN EN 60617: 1997-08<br />

Klemme<br />

Äußerer Blitzschutz<br />

örtlicher<br />

Potentialausgleich<br />

Überspannungs-Ableiter<br />

sind eingetragene Warenzeichen der<br />

DEHN + SÖHNE GmbH + Co.KG.<br />

Symbol* Bezeichnung<br />

Blitzschutz-<br />

Potentialausgleich<br />

Blitzstrom-Ableiter<br />

Blitzschutz-<br />

Potentialausgleich<br />

Blitzstrom-Ableiter<br />

örtlicher<br />

Potentialausgleich<br />

Überspannungs-Ableiter<br />

Blitzschutz-<br />

Potentialausgleich<br />

Blitzstrom-Ableiter<br />

(SPD Typ 1)<br />

örtlicher<br />

Potentialausgleich<br />

Überspannungs-Ableiter<br />

(SPD Typ 2, SPD Typ 3)<br />

Trennfunkenstrecke<br />

Trennfunkenstrecke<br />

kombiniertes Überspannungs-<br />

Schutzgerät für energie<strong>und</strong><br />

informationstechnisches<br />

System<br />

Überspannungs-Ableiter<br />

für den Ex-Bereich<br />

Varistor<br />

Potentialausgleichsschiene<br />

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1. Stand der Technik für die Errichtung von <strong>Blitzschutzanlagen</strong><br />

1.1 Errichternormen<br />

Mit Wirkung vom 1.11.2002 wurde für<br />

die Errichtung von <strong>Blitzschutzanlagen</strong><br />

eine neue Vornormen-Reihe VDE V<br />

0185 mit den Teilen 1 bis 4 veröffentlicht.<br />

Gleichzeitig wurden alle veralteten<br />

Normen, Vornormen <strong>und</strong> die bisher<br />

veröffentlichten Entwürfe der Blitzschutz-Reihe<br />

VDE 0185 zurückgezogen<br />

(Tabelle 1.1.1). Die neue Vornormen-<br />

Reihe wird in der vorliegenden Form<br />

eine Gültigkeit bis mindestens Mitte<br />

2006 haben. Bis zu diesem Zeitpunkt<br />

soll die Arbeit an der Reihe internationaler<br />

Standards (IEC 62305) abgeschlossen<br />

sein, deren Inhalte mit den Vornormen<br />

übereinstimmen werden (Tabelle<br />

1.1.2). Diese Maßnahme war notwendig<br />

geworden, damit der Stand der<br />

Technik zum Blitzschutz nun wieder auf<br />

einer einheitlichen <strong>und</strong> aktuellen Basis<br />

wiedergegeben wird. Den eigentlichen<br />

Schutz-Vornormen (Teil 3 <strong>und</strong> Teil 4)<br />

sind zwei allgemein gültige Vornormen<br />

(Teil 1 <strong>und</strong> Teil 2) vorangestellt.<br />

Klassifizierung Titel<br />

DIN V VDE V 0185-1:<br />

Allgemeine Gr<strong>und</strong>sätze<br />

Dieser Teil enthält Informationen über<br />

die Gefährdung durch den Blitz, über<br />

Blitzkenndaten <strong>und</strong> über die daraus<br />

abgeleiteten Parameter zur Simulation<br />

von Blitzwirkungen. Weiterhin wird ein<br />

Gesamtüberblick über die Normenreihe<br />

DIN V VDE V 0185 gegeben. Vorgehensweise<br />

<strong>und</strong> Schutzprinzipien, die<br />

den nachfolgenden Teilen zugr<strong>und</strong>e<br />

liegen, werden erläutert.<br />

DIN V VDE V 0185-2:<br />

Risiko-Management<br />

Das Risikomanagement nach DIN VDE<br />

V 0185-2 verwendet eine Risikoanalyse<br />

um zuerst die Notwendigkeit des Blitzschutzes<br />

zu ermitteln. Danach wird die<br />

technisch <strong>und</strong> wirtschaftlich optimale<br />

Schutzmaßnahme festgelegt. Abschließend<br />

wird das verbleibende Restrisiko<br />

bestimmt. Ausgehend vom ungeschützten<br />

Zustand des Objektes wird<br />

DIN 57185-1 Blitzschutzanlage –<br />

(VDE 0185 Teil 1): 1982-11 Allgemeines für das Errichten<br />

DIN 57185-2 Blitzschutzanlage –<br />

(VDE 0185 Teil 2): 1982-11 Errichten besonderer Anlagen<br />

DIN IEC 81/122/CD Blitzschutz baulicher Anlagen –<br />

(VDE 0185 Teil 10): 1999-02 Teil 1: Allgemeine Gr<strong>und</strong>sätze<br />

DIN V ENV 61024-1 Blitzschutz baulicher Anlagen –<br />

(VDE V 0185 Teil 100): 1996-08 Teil 1: Allgemeine Gr<strong>und</strong>sätze<br />

DIN IEC 61662 Abschätzung des Schadensrisikos infolge Blitzschlag<br />

(VDE 0185 Teil 101): 1998-11<br />

das verbleibende Risiko so lange vermindert,<br />

bis es das akzeptierbare Risiko<br />

unterschreitet. Das Verfahren kann<br />

sowohl zur einfachen Bestimmung der<br />

Schutzklasse eines Blitzschutzsystems<br />

nach DIN V VDE V 0185-3 verwendet<br />

werden, als auch zur Festlegung eines<br />

komplexen Schutzsystems gegen den<br />

elektromagnetischen Blitzimpuls (LEMP)<br />

nach DIN V VDE V 0185-4 verwendet<br />

werden.<br />

DIN V VDE V 0185-3:<br />

Schutz von baulichen Anlagen <strong>und</strong> Personen<br />

Dieser Teil behandelt den Schutz von<br />

baulichen Anlagen <strong>und</strong> Personen vor<br />

materiellen Schäden <strong>und</strong> vor Lebensgefahr,<br />

die durch die Wirkung des Blitzstromes<br />

oder durch gefährliche Funkenbildung,<br />

insbesondere bei direkten<br />

Blitzeinschlägen, entstehen. Als Schutzmaßnahme<br />

dient ein Blitzschutzsystem,<br />

bestehend aus Äußeren Blitzschutz<br />

(Fangeinrichtung, Ableitungseinrich-<br />

DIN IEC 61024-1-2 Blitzschutz baulicher Anlagen –<br />

(VDE 0185 Teil 102): 1999-02 Teil 1-2: Allgemeine Gr<strong>und</strong>sätze;<br />

Anwendungsrichtlinie B: Entwurf, Errichtung, Instandhaltung <strong>und</strong><br />

Überprüfung von Blitzschutzsystemen<br />

DIN VDE 0185-103 Schutz gegen elektromagnetischen Blitzimpuls –<br />

(VDE 0185 Teil 103): 1997-09 Teil 1: Allgemeine Gr<strong>und</strong>sätze<br />

DIN IEC 81/105A/CDV Schutz gegen elektromagnetischen Blitzimpuls –<br />

(VDE 0185 Teil 104): 1998-09 Teil 2: Schirmung von baulichen Anlagen, Potentialausgleich innerhalb von<br />

baulichen Anlagen <strong>und</strong> Erdung<br />

DIN IEC 81/106/CDV Schutz gegen elektromagnetischen Blitzimpuls –<br />

(VDE 0185 Teil 105): 1998-04 Teil 4: Schutz für bestehende Gebäude<br />

DIN IEC 81/120/CDV Schutz gegen elektromagnetischen Blitzimpuls –<br />

(VDE 0185 Teil 106): 1999-04 Teil 3: Anforderungen an Störschutzgeräte (SPDs)<br />

DIN IEC 81/121/CD Schutz gegen elektromagnetischen Blitzimpuls –<br />

(VDE 0185 Teil 106/A1): 1999-04 Teil 3: Anforderungen an Störschutzgeräte;<br />

Änderung 1: Koordination von SPDs in bestehenden Gebäuden<br />

DIN IEC 81/114/CD Prüfparameter zur Simulation von Blitzwirkungen an Komponenten des<br />

(VDE 0185 Teil 107): 1999-01 Blitzschutzsystemes<br />

DIN V VDE V 0185-110 Blitzschutzsysteme –<br />

(VDE 0185 Teil 110): 1997-01 Leitfaden zur Prüfung von <strong>Blitzschutzanlagen</strong><br />

Tabelle 1.1.1 Mit Wirkung vom 1.11.2002 zurückgezogene Blitzschutz-Normen<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 7<br />

1


1<br />

Klassifizierung Titel<br />

DIN V VDE V 0185-1 Blitzschutz<br />

(VDE V 0185 Teil 1): 2002-11 Teil 1: Allgemeine Gr<strong>und</strong>sätze<br />

DIN V VDE V 0185-2 Blitzschutz<br />

(VDE V 0185 Teil 2): 2002-11 Teil 2: Risiko-Management: Abschätzung<br />

des Schadensrisikos für bauliche Anlagen<br />

DIN V VDE V 0185-3 Blitzschutz<br />

(VDE V 0185 Teil 3): 2002-11 Teil 3: Schutz von baulichen Anlagen<br />

<strong>und</strong> Personen<br />

DIN V ENV 61024-1 Blitzschutz<br />

(VDE V 0185 Teil 4): 2002-11 Teil 4: Elektrische <strong>und</strong> elektronische<br />

Systeme in baulichen Anlagen<br />

Tabelle 1.1.2 Blitzschutz-Vornormen gültig seit 1.11.2002<br />

tung <strong>und</strong> Erdungsanlage) <strong>und</strong> dem<br />

Inneren Blitzschutz (Blitzschutz-Potentialausgleich<br />

<strong>und</strong> Trennungsabstand).<br />

Das Blitzschutzsystem wird über seine<br />

Schutzklasse definiert, wobei die Wirksamkeit<br />

von Schutzklasse I zu Schutzklasse<br />

IV abnimmt. Die benötigte<br />

Schutzklasse wird mit Hilfe der Risikoanalyse<br />

nach DIN V VDE V 0185-2 ermittelt,<br />

soweit sie nicht durch Vorschriften<br />

(z. B. Bauordnungen) festgelegt<br />

ist.<br />

DIN V VDE V 0185-4:<br />

Schutz elektrischer <strong>und</strong> elektronischer<br />

Systeme in baulichen Anlagen<br />

Dieser Teil behandelt den Schutz von<br />

baulichen Anlagen mit elektrischen<br />

<strong>und</strong> elektronischen Systemen gegen<br />

die Wirkungen des elektromagnetischen<br />

Blitzimpulses. Aufbauend auf<br />

den Schutzmaßnahmen entsprechend<br />

DIN V VDE V 0185-3 werden durch diese<br />

Vornorm zusätzlich auch die Wirkungen<br />

von elektrischen <strong>und</strong> magnetischen<br />

Feldern <strong>und</strong> von induzierten<br />

Spannungen <strong>und</strong> Strömen berücksichtigt,<br />

die durch direkte <strong>und</strong> indirekte<br />

Blitzeinschläge hervorgerufen werden.<br />

Bedeutung <strong>und</strong> Notwendigkeit dieser<br />

Vornorm ergibt sich aus der zunehmenden<br />

Verwendung vielfältiger elektrischer<br />

<strong>und</strong> elektronischer Systeme, die<br />

unter dem Begriff Informationssysteme<br />

zusammengefaßt werden. Zum Schutz<br />

der Informationssysteme wird die bauliche<br />

Anlage in Blitzschutzzonen (LPZ)<br />

unterteilt. Somit können örtliche<br />

Unterschiede von Anzahl, Art <strong>und</strong> Empfindlichkeit<br />

der elektrischen <strong>und</strong><br />

elektronischen Geräte bei der Auswahl<br />

der Schutzmaßnahmen berücksichtigt<br />

werden. Für jede Blitzschutzzone werden<br />

mit Hilfe der Risikoanalyse nach<br />

DIN V VDE V 0185-2 diejenigen Schutzmaßnahmen<br />

ausgewählt, die einen<br />

8 BLITZPLANER<br />

optimalen Schutz bei minimalen Kosten<br />

bieten.<br />

Die VDE-Vornormen VDE V 0185 Teile 1<br />

bis 4 sind anwendbar für das Planen,<br />

Errichten, Prüfen <strong>und</strong> Warten von Blitzschutzsystemen<br />

für bauliche Anlagen,<br />

deren Installationen, ihren Inhalten<br />

<strong>und</strong> der sich darin befindlichen Personen.<br />

1.2 Werkverträge<br />

Gr<strong>und</strong>sätzlich haftet ein Werkunternehmer<br />

dafür, dass seine Werkleistung<br />

frei von Mängeln ist. Entscheidender<br />

Ansatzpunkt für die Mangelfreiheit<br />

einer Werkleistung ist die Einhaltung<br />

der anerkannten Regeln der Technik.<br />

Einschlägige VDE- <strong>und</strong> DIN-Normen<br />

werden dabei herangezogen, um das<br />

Tatbestandsmerkmal der „anerkannten<br />

Regeln der Technik“ mit Leben zu füllen.<br />

Werden die einschlägigen Normen<br />

eingehalten, gilt die Vermutung, dass<br />

die Werkleistung mangelfrei ist. Die<br />

praktische Bedeutung eines solchen<br />

Anscheinsbeweises liegt darin, dass die<br />

Erfolgsaussichten der Klage eines Auftraggebers,<br />

der eine mangelhafte Leistung<br />

durch den Werkunternehmer<br />

(beispielsweise bei der Errichtung einer<br />

Blitzschutzanlage) geltend macht,<br />

gr<strong>und</strong>sätzlich nicht hoch sind, wenn<br />

der Werkunternehmer darstellen kann,<br />

dass er die einschlägigen technischen<br />

Normen eingehalten hat. Hinsichtlich<br />

dieser Wirkung sind Normen <strong>und</strong> Vornormen<br />

gleichwertig. Die Vermutungswirkung<br />

technischer Normen wird<br />

allerdings dadurch beseitigt, wenn die<br />

Normen entweder zurückgezogen werden<br />

oder bewiesen wird, dass die konkreten<br />

Normen nicht mehr den Stand<br />

der Technik darstellen. VDE- oder DIN-<br />

Normen können nicht statisch den<br />

Stand der anerkannten Regeln der<br />

Technik festschreiben, da sich die technischen<br />

Voraussetzungen <strong>und</strong> Möglichkeiten<br />

fortlaufend ändern. Werden<br />

also Normen zurückgezogen <strong>und</strong> durch<br />

neue Normen oder Vornormen ersetzt,<br />

so sind es in erster Linie die neuen Normen,<br />

die dann dem Stand der Technik<br />

entsprechen.<br />

Unternehmer <strong>und</strong> der Besteller eines<br />

Werkes vereinbaren regelmäßig ohne<br />

besondere Erwähnung, dass das Werk<br />

dem allgemeinen Stand der Technik<br />

entsprechen muss. Weicht das Werk<br />

von diesem allgemeinen Stand der<br />

Technik negativ ab, ist es mangelhaft.<br />

Dies kann zur Folge haben, dass der<br />

Unternehmer nach den Regeln der<br />

Sachmängelhaftung in Anspruch genommen<br />

wird. Die Sachmängelhaftung<br />

wird jedoch nur ausgelöst, wenn das<br />

Werk bereits zum Zeitpunkt der Abnahme<br />

mit einem Mangel behaftet<br />

war! Nachträglich eintretende Umstände<br />

– wie etwa eine Weiterentwicklung<br />

des Standes der Technik – machen das<br />

bereits abgenommene, mangelfreie<br />

Werk nicht nachträglich mangelhaft!<br />

Für die Frage der Mangelhaftigkeit<br />

einer Werksleitung ist einzig der Stand<br />

der anerkannten Regeln der Technik<br />

zum Zeitpunkt der Abnahme entscheidend.<br />

Da zum Zeitpunkt der Fertigstellung<br />

<strong>und</strong> Abnahme von <strong>Blitzschutzanlagen</strong><br />

zukünftig einzig die neuen Blitzschutz-<br />

Vornormen maßgebend sind, sind die<br />

<strong>Blitzschutzanlagen</strong> nach diesen Vornormen<br />

zu errichten. Es ist nicht ausreichend,<br />

dass die Leistung im Zeitpunkt<br />

ihrer Erbringung den Regeln der Technik<br />

entsprochen hat, wenn sich zwischen<br />

Vertragsabschluss, Leistungserbringung<br />

<strong>und</strong> Abnahme der Bauleistung<br />

die technischen Erkenntnisse <strong>und</strong><br />

somit die Regeln der Technik geändert<br />

haben.<br />

Werke, die vorher nach den alten Normen<br />

erstellt <strong>und</strong> bereits abgenommen<br />

sind, werden daher nicht dadurch mangelhaft,<br />

dass durch die Normenaktualisierung<br />

ein „höherer technischer Standard“<br />

verlangt wird.<br />

<strong>Blitzschutzanlagen</strong> mit Ausnahme von<br />

<strong>Blitzschutzanlagen</strong> für kerntechnische<br />

Anlagen unterliegen dem Bestandsschutz,<br />

d. h. sie müssen nicht dem<br />

aktuellen Stand der Technik angepasst<br />

werden. Bestehende Anlagen werden<br />

im Rahmen von Wiederholungsprüfungen<br />

nach der Norm geprüft, nach der<br />

sie errichtet wurden.<br />

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1.3 Produktnormen<br />

Materialien, Komponenten <strong>und</strong> Bauteile<br />

für Blitzschutzsysteme müssen für<br />

die während der Anwendung zu erwartenden<br />

elektrischen, mechanischen<br />

<strong>und</strong> chemischen Beanspruchungen ausgelegt<br />

<strong>und</strong> geprüft sein. Dies betrifft<br />

sowohl die Komponenten des Äußeren<br />

Blitzschutzes als auch Bauteile des<br />

Inneren Blitzschutzes.<br />

DIN EN 50164-1 (VDE 0185 Teil 201):<br />

Anforderungen für Verbindungsbauteile<br />

Diese Norm beschreibt Prüfverfahren<br />

für metallene Verbindungsbauteile.<br />

Bauteile, die in den Geltungsbereich<br />

dieser Norm fallen, sind:<br />

⇒ Klemmen<br />

⇒ Verbinder<br />

⇒ Anschlussbauteile<br />

⇒ Überbrückungsbauteile<br />

⇒ Ausdehnungsstücke<br />

⇒ Messstellen<br />

Unsere Klemmen <strong>und</strong> Verbinder erfüllen<br />

die Anforderungen dieser Prüfnorm.<br />

DIN EN 50164-2 (VDE 0185 Teil 202):<br />

Anforderungen an Leitungen <strong>und</strong><br />

Erder<br />

Diese Norm spezifiziert die Anforderungen<br />

an Leitungen, Fangstangen,<br />

Erdeinführungen <strong>und</strong> Erder. Mit dieser<br />

Norm werden die entsprechenden Normen<br />

der Reihe DIN 488XX abgelöst.<br />

DIN EN 61643-11 (VDE 0675 Teil 6-11):<br />

Überspannungs-Schutzgeräte für den<br />

Einsatz in Niederspannungsanlagen<br />

Gr<strong>und</strong>lage für die Entwicklung, Herstellung<br />

<strong>und</strong> Prüfung von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

zum Einsatz in<br />

Niederspannungsanlagen bildeten bisher<br />

E DIN VDE 0675 Teil 6, E DIN VDE<br />

0675 Teil 6/A1 <strong>und</strong> E DIN VDE 0675 Teil<br />

6/A2. Diese Normen dürfen noch bis<br />

zum 01.10.2004 als Basis für Konformitätsnachweise<br />

von Überspannungs-<br />

Schutzgeräten verwendet werden.<br />

Überspannungs-Schutzgeräte entsprechend<br />

dieser Normenreihe werden in<br />

Ableiter der Anforderungsklassen A, B,<br />

C <strong>und</strong> D unterteilt.<br />

Seit dem 01.12.2002 gilt für die Anforderungen<br />

<strong>und</strong> Prüfungen von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

in Niederspannungsanlagen<br />

die DIN EN 61643-<br />

11 (VDE 0675 Teil 6-11). Diese Produktnorm<br />

ist das Resultat internationaler<br />

Standardisierung im Rahmen von IEC<br />

<strong>und</strong> CENELEC. Die darin beschriebenen<br />

Prüfverfahren entsprechen in vielen<br />

Fällen zwar den Anforderungen <strong>und</strong><br />

Prüfungen der bisherigen, ermächtigten<br />

Normenentwürfe E DIN VDE 0675<br />

Teil 6, E DIN VDE 0675 Teil 6/A1 <strong>und</strong> E<br />

DIN VDE 0675 Teil 6/A2, dennoch bringt<br />

die DIN EN 61643-11 (VDE 0675 Teil 6-<br />

11) auch für den Anwender einige Neuerungen.<br />

Für den Begriff „Überspannungsschutzgerät“<br />

wird auch im deutschen<br />

Sprachgebrauch künftig die<br />

Abkürzung „SPD“ (Surge Protective<br />

Device) benutzt. Das Klassifizierungsmerkmal<br />

für SPDs sind künftig Prüfklassen<br />

anstelle der bisher verwendeten<br />

Anforderungsklassen. Überspannungs-<br />

Schutzgeräte werden nun in SPD-Typ 1,<br />

SPD-Typ 2 <strong>und</strong> SPD-Typ 3 unterschieden.<br />

Die Zusammenhänge zwischen<br />

alter <strong>und</strong> neuer Klassifizierung entsprechend<br />

der Produktnormen für Überspannungs-Schutzgeräte<br />

zeigt Tabelle<br />

1.3.1.<br />

Bisher Künftig<br />

(Übergangsfrist bis 01.10.2004) (Gültigkeit ab 01.12.2002)<br />

E DIN VDE 0675-6 DIN EN 61643-11<br />

E DIN VDE 0675-6/A1 (VDE 0675 Teil 6-11)<br />

E DIN VDE 0675-6/A2<br />

Ableiter der Anforderungsklasse B SPD-Typ 1<br />

Ableiter der Anforderungsklasse C SPD-Typ 2<br />

Ableiter der Anforderungsklasse D SPD-Typ 3<br />

Tabelle 1.3.1 Klassifizierung von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

DIN EN 61643-21 (VDE 0845 Teil 3-1):<br />

Überspannungs-Schutzgeräte für den<br />

Einsatz in Telekommunikations- <strong>und</strong><br />

signalverarbeitenden Netzwerken<br />

Diese Norm beschreibt die Leistungsanforderungen<br />

<strong>und</strong> Prüfverfahren für<br />

Überspannungs-Schutzgeräte, die zum<br />

Schutz von Telekommunikations- <strong>und</strong><br />

signalverarbeitenden Netzwerken wie<br />

z. B.<br />

⇒ Datennetze,<br />

⇒ Sprachübertragungsnetze,<br />

⇒ Gefahrenmeldeanlagen,<br />

⇒ Automatisierungssystemen<br />

verwendet werden.<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 9<br />

1


1<br />

10 BLITZPLANER<br />

www.dehn.de


2. Kennwerte des Blitzstromes<br />

2.1 Blitzentladung <strong>und</strong> Blitzstromverläufe<br />

Jährlich entladen sich über dem Gebiet<br />

der B<strong>und</strong>esrepublik Deutschland durchschnittlich<br />

etwa eine Million Blitze. Bei<br />

einer Fläche von 357042 km 2 entspricht<br />

dies einer mittleren Blitzdichte von 2,8<br />

Blitzentladungen pro Quadratkilometer<br />

<strong>und</strong> Jahr. Die tatsächliche Blitzdichte<br />

ist jedoch weitgehend von geographischen<br />

Gegebenheiten abhängig<br />

<strong>und</strong> kann zur ersten Orientierung der<br />

Blitzdichtekarte in DIN V VDE V 0185-2<br />

entnommen werden. Je feiner die Rasterung<br />

der Blitzdichtekarten vorgenommen<br />

wird, desto genauer kann sie<br />

Aufschluss über die tatsächliche Blitzhäufigkeit<br />

im betrachteten Gebiet<br />

geben.<br />

Eine Blitzortung bis zu 200 m Messgenauigkeit<br />

ist heute in der B<strong>und</strong>esrepublik<br />

Deutschland mit dem Blitzortungssystem<br />

BLIDS möglich. Dazu sind zwölf<br />

Messstationen über dem Gebiet der<br />

B<strong>und</strong>esrepublik verteilt. Sie werden<br />

über das hochgenaue Zeitsignal des<br />

Global-Positioning-Systems (GPS) miteinander<br />

synchronisiert. Die Messstationen<br />

registrieren den Zeitpunkt des<br />

Eintreffens der elektromagnetischen<br />

Welle der Blitzentladung am Empfänger.<br />

Aus der Differenz der in den verschiedenen<br />

Empfängern aufgezeichneten<br />

Zeiten des Eintreffens der elektromagnetischen<br />

Welle <strong>und</strong> den damit<br />

verb<strong>und</strong>enen Laufzeitunterschieden<br />

der elektromagnetischen Welle vom<br />

Ort der Blitzentladung zu den Empfängern<br />

wird der Einschlagsort berechnet.<br />

Die so ermittelten Daten werden zentral<br />

archiviert <strong>und</strong> dem Anwender in<br />

verschiedenen Leistungspaketen zur<br />

Verfügung gestellt. Weitere Informationen<br />

zu dieser Dienstleistung sind im<br />

Internet unter www.blids.de abrufbar.<br />

Voraussetzung für die Entstehung von<br />

Gewittern ist der Transport warmer<br />

Luftmassen mit genügend hoher<br />

Feuchtigkeit in große Höhen. Dieser<br />

Transport kann auf unterschiedliche<br />

Weise erfolgen. Bei Wärmegewittern<br />

wird der Erdboden lokal durch intensive<br />

Sonneneinstrahlung erhitzt. Die<br />

bodennahen Luftschichten erwärmen<br />

sich <strong>und</strong> steigen auf. Bei Frontgewittern<br />

schiebt sich als Folge eines Kaltfronteinbruchs<br />

kühlere Luft unter die<br />

warme <strong>und</strong> zwingt diese zum Aufstieg.<br />

Bei orographischen Gewittern wird<br />

warme bodennahe Luft durch Überströmen<br />

ansteigenden Geländes angehoben.<br />

Durch weitere physikalische<br />

Effekte wird der vertikale Auftrieb der<br />

Luftmassen noch verstärkt. Es bilden<br />

sich Aufwindschläuche mit Vertikalgeschwindigkeiten<br />

bis zu 100 km/h, die<br />

mächtig aufgetürmte Quellwolken von<br />

typisch 5 – 12 km Höhe <strong>und</strong> 5 – 10 km<br />

Durchmesser erzeugen. Durch elektrostatische<br />

Ladungstrennungsprozesse,<br />

z. B. Reibung <strong>und</strong> Zersprühen, werden<br />

Wassertröpfchen <strong>und</strong> Eispartikel in der<br />

Wolke aufgeladen.<br />

Im oberen Teil der Gewitterwolke werden<br />

Partikel mit positiver Ladung <strong>und</strong><br />

im unteren Teil mit negativer Ladung<br />

angehäuft. Zusätzlich dazu befindet<br />

sich am Fuß der Wolke nochmals ein<br />

kleines, positives Ladungszentrum. Dies<br />

hat seinen Ursprung in der Koronaentladung,<br />

die von Spitzen unter der Gewitterwolke<br />

am Boden (z. B. Pflanzen)<br />

abgesprüht <strong>und</strong> durch den Wind hoch<br />

transportiert wird.<br />

Werden in einer Gewitterzelle aufgr<strong>und</strong><br />

der zufällig vorhandenen Raumladungsdichten<br />

lokale Feldstärken von<br />

mehreren 100 kV/m erreicht, entstehen<br />

Leader-Entladungen (Leitblitze) die<br />

eine Blitzentladung einleiten. Wolke-<br />

Wolke-Blitze führen einen Ladungsausgleich<br />

zwischen positiven <strong>und</strong> negativen<br />

Wolkenladungszentren herbei <strong>und</strong><br />

treffen dabei keine Objekte auf der<br />

Erdoberfläche direkt. Für die Gefährdung<br />

von elektrischen <strong>und</strong> elektronischen<br />

Systeme sind sie aufgr<strong>und</strong> ihrer<br />

abgestrahlten elektromagnetischen<br />

Impulsfelder (LEMP) dennoch zu berücksichtigen.<br />

Wolke-Erde-Blitz<br />

(negativer Abwärtsblitz)<br />

Bild 2.1.1 Abwärtsblitz (Wolke-Erde-Blitz)<br />

Erdblitze führen einen Ladungsausgleich<br />

zwischen den Wolkenladungen<br />

<strong>und</strong> den auf der Erdoberfläche influenzierten<br />

Ladungen durch. Dabei lassen<br />

sich zwei Arten von Erdblitzen<br />

unterscheiden:<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 11<br />

Leader<br />

Bild 2.1.2 Entladungsmechanismus eines negativen<br />

Abwärtsblitzes (Wolke-Erde-Blitz)<br />

Wolke-Erde-Blitz<br />

(positiver Abwärtsblitz)<br />

Leader<br />

Bild 2.1.3 Entladungsmachanismus eines positiven<br />

Abwärtsblitzes (Wolke-Erde-Blitz)<br />

2


2<br />

Bild 2.1.4 Aufwärtsblitze (Erde-Wolke Blitz)<br />

⇒ Abwärtsblitze (Wolke-Erde-Blitze)<br />

⇒ Aufwärtsblitze (Erde-Wolke-Blitze)<br />

Bei Abwärtsblitzen wird die Blitzentladung<br />

durch abwärtsgerichtete Leader-<br />

Entladungen von der Wolke zur Erde<br />

eingeleitet. Sie treten meist im flachen<br />

Gelände <strong>und</strong> bei niedrigen baulichen<br />

Anlagen auf. Erkennbar sind Wolke-<br />

Erde-Blitze durch die zur Erde gerichteten<br />

Verästelungen (Bild 2.1.1). Am häufigsten<br />

treten negative Abwärtsblitze<br />

auf, bei denen sich von der Gewitter-<br />

12 BLITZPLANER<br />

Leader<br />

Erde-Wolke-Blitz<br />

(negativer Aufwärtsblitz)<br />

Bild 2.1.5 Entladungsmechanismus eines negativen<br />

Aufwärtsblitzes (Erde-Wolke-Blitz)<br />

wolke ein mit negativer Wolkenladung<br />

gefüllter Ladungsschlauch (Leader) zur<br />

Erde vorschiebt (Bild 2.1.2). Dieser Leader<br />

wächst mit einer Geschwindigkeit<br />

von etwa 300 km/h in Abschnitten von<br />

einigen 10 m ruckweise vor. Die Pause<br />

zwischen den Ruckstufen beträgt einige<br />

10 µs. Hat sich der Leader der Erde<br />

genähert (einige 100 m bis einige<br />

10 m), so erhöht sich an nahe dem Leader<br />

gelegenen Teilen auf der Erdoberfläche<br />

(z. B. Bäume, Gebäudegiebel)<br />

die elektrische Feldstärke. Sie erhöht so<br />

Leader<br />

Erde-Wolke-Blitz<br />

(positiver Aufwärtsblitz)<br />

Bild 2.1.6 Entladungsmechanismus eines positiven<br />

Aufwärtsblitzes (Erde-Wolke-Blitz)<br />

stark, dass die elektrische Festigkeit der<br />

Luft überschritten wird <strong>und</strong> dem Leader<br />

von dort aus eine Fangentladung<br />

entgegenwächst, die dann mit ihm<br />

zusammentrifft <strong>und</strong> die Hauptentladung<br />

einleitet.<br />

Positive Abwärtsblitze können aus dem<br />

unteren positiven Ladungsbereich<br />

einer Gewitterwolke entstehen (Bild<br />

2.1.3). <strong>Der</strong> Anteil der Polaritäten beträgt<br />

etwa 90 % negative Blitze zu<br />

10 % positiven Blitzen. Diese Aufteilung<br />

ist abhängig von der geographischen<br />

Lage.<br />

An sehr hohen, exponierten Objekten<br />

(z. B. Funkmaste, Fernmeldetürme,<br />

Kirchtürme) oder auf Bergspitzen können<br />

Aufwärtsblitze (Erde-Wolke-Blitze)<br />

entstehen. Sie sind an den aufwärts<br />

gerichteten Verästelungen der Blitzentladung<br />

zu erkennen (Bild 2.1.4). Bei<br />

einem Aufwärtsblitz wird die zur Auslösung<br />

eines Leaders notwendige hohe<br />

elektrische Feldstärke nicht in der Wolke,<br />

sondern durch die Verzerrung des<br />

elektrischen Feldes am exponierten<br />

Objekt <strong>und</strong> der damit verb<strong>und</strong>enen<br />

hohen elektrischen Feldstärke erreicht.<br />

Ausgehend von diesem Ort schiebt sich<br />

der Leader mit seiner Ladungshülle zur<br />

Wolke vor. Aufwärtsblitze treten sowohl<br />

mit negativer Polarität (Bild 2.1.5)<br />

als auch mit positiver Polarität (Bild<br />

2.1.6) auf. Da bei Aufwärtsblitzen die<br />

Leader vom exponierten Objekt an der<br />

Erdoberfläche zur Wolke vorwachsen,<br />

können hohe Objekte während eines<br />

Gewitters mehrere Male von einer<br />

Blitzentladung getroffen werden.<br />

Für die vom Blitz getroffenen Objekte<br />

stellen Abwärtsblitze (Wolke-Erde-Blitze)<br />

eine härtere Beanspruchung als<br />

Aufwärtsblitze (Erde-Wolke-Blitze) dar.<br />

Die Parameter von Abwärtsblitzen werden<br />

deshalb bei der Bemessung von<br />

Blitzschutzmaßnahmen zugr<strong>und</strong>e gelegt.<br />

In Abhängigkeit vom Blitztyp besteht<br />

jede Blitzentladung aus einem oder<br />

mehreren Teilblitzen. Es werden Stoßströme<br />

mit weniger als 2 ms Dauer <strong>und</strong><br />

Langzeitströme mit mehr als 2 ms Dauer<br />

unterschieden. Weitere Unterscheidungsmerkmale<br />

der Teilblitze sind<br />

deren Polarität (negativ oder positiv)<br />

sowie deren zeitliche Lage in der Blitzentladung<br />

(erster, folgender oder überlagerter<br />

Teilblitz). Die möglichen Kombinationen<br />

der Teilblitze zeigen Bild<br />

2.1.7 für Abwärtsblitze <strong>und</strong> Bild 2.1.8<br />

für Aufwärtsblitze.<br />

Die aus Stoßströmen <strong>und</strong> auch aus<br />

Langzeitströmen bestehenden Blitzströme<br />

sind eingeprägte Ströme, d. h.<br />

die getroffenen Objekte üben keine<br />

www.dehn.de


Rückwirkung auf die Blitzströme aus.<br />

Aus den in den Bildern 2.1.7 <strong>und</strong> 2.1.8<br />

gezeigten Blitzstromverläufen lassen<br />

sich vier für die Blitzschutztechnik<br />

bedeutsame Wirkungsparameter entnehmen:<br />

⇒ <strong>Der</strong> Scheitelwert des Blitzstromes I<br />

⇒ Die Ladung des Blitzstromes QBlitz ,<br />

bestehend aus der Ladung des<br />

±I<br />

-I<br />

Erster Stoßstrom<br />

Positiv oder negativ t<br />

Folgestoßströme<br />

Negativ t<br />

Bild 2.1.7 Mögliche Komponenten eines Aufwärtsblitzes<br />

±I<br />

-I<br />

±I<br />

Überlagerte<br />

Stoßströme<br />

Stoßstrom<br />

Erster<br />

Langzeitstrom<br />

Positiv oder negativ t<br />

Folgestoßströme<br />

Negativ t<br />

Einfacher<br />

Langzeitstrom<br />

Positiv oder negativ t<br />

Bild 2.1.8 Mögliche Komponenten eines Aufwärtsblitzes<br />

±I<br />

-I<br />

±I<br />

-I<br />

Stoßstromes Qstoß <strong>und</strong> der Ladung<br />

des Langzeitstromes Qlang ⇒ Die spezifische Energie W/R des<br />

Blitzstromes<br />

⇒ Die Steilheit di/dt des Blitzstromanstieges.<br />

In den nachfolgenden Kapiteln wird<br />

aufgezeigt, für welche Wirkungen die<br />

einzelnen Wirkungsparameter verant-<br />

Langzeitstrom<br />

Positiv oder negativ t<br />

Negativ t<br />

Langzeitstrom<br />

Positiv oder negativ t<br />

Negativ t<br />

wortlich sind <strong>und</strong> wie sie die Dimensionierung<br />

von <strong>Blitzschutzanlagen</strong> beeinflussen.<br />

2.2 Scheitelwert des Blitzstromes<br />

Blitzströme sind eingeprägte Ströme,<br />

d.h. eine Blitzentladung kann als eine<br />

nahezu ideale Stromquelle aufgefasst<br />

werden. Durchfließt ein eingeprägter<br />

elektrischer Strom leitfähige Teile, so<br />

stellt sich anhand der Amplitude des<br />

Stromes <strong>und</strong> der Impedanz des durchflossenen<br />

leitfähigen Teiles der Spannungsfall<br />

über dem durchflossenen Teil<br />

ein. Im einfachsten Fall lässt sich dieser<br />

Zusammenhang mit dem Ohmschen<br />

Gesetz<br />

U = I • R<br />

beschreiben. Tritt ein Strom an einem<br />

einzigen Punkt in eine homogen leitende<br />

Fläche ein, so entsteht der bekannte<br />

Potentialtrichter. Dieser Effekt tritt<br />

auch bei einem Blitzeinschlag in homogenes<br />

Erdreich auf (Bild 2.2.1). Befinden<br />

sich Lebewesen (Personen oder Tiere)<br />

innerhalb dieses Potentialtrichters,<br />

so kommt es zu einer Schrittspannung,<br />

die eine gefährliche Körperdurchströmung<br />

zur Folge haben kann (Bild<br />

2.2.2). Je höher die Leitfähigkeit des<br />

Erdreiches ist, umso flacher fällt der<br />

Potentialtrichter aus. Das Risiko gefährlicher<br />

Schrittspannungen wird damit<br />

ebenso verringert.<br />

r<br />

j Potential gegenüber Bezugspunkt<br />

r Abstand vom Einschlagpunkt<br />

Bild 2.2.1 Potentialverteilung bei Blitzeinschlag in<br />

homogenes Erdreich<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 13<br />

j<br />

2


2<br />

Bild 2.2.2 Tod von Tieren infolge gefährlicher Durchströmung<br />

durch Schrittspannung<br />

Trifft ein Blitzschlag ein Gebäude, das<br />

bereits mit einer Blitzschutzanlage versehen<br />

ist, so bewirkt der über die<br />

Erdungsanlage des Gebäudes abfließende<br />

Blitzstrom einen Spannungsfall<br />

am Erdungswiderstand R E der Erdungsanlage<br />

des Gebäudes (Bild 2.2.3).<br />

Solange alle berührbaren, leitfähigen<br />

Teile innerhalb des Gebäudes auf das<br />

gleiche hohe Potential angehoben<br />

werden, besteht keine Gefährdungsmöglichkeit<br />

für Personen innerhalb des<br />

Gebäudes. Deshalb besteht die Notwendigkeit<br />

des Potentialausgleichs für<br />

alle berührbaren, leitfähigen Teile<br />

innerhalb des Gebäudes <strong>und</strong> für alle in<br />

das Gebäude eingeführten, fremden<br />

leitfähigen Teile. Wird dies vernachlässigt,<br />

so besteht die Gefahr gefährlicher<br />

Berührungsspannungen bei Blitzeinschlag.<br />

Die Potentialanhebung der Erdungsanlage<br />

durch den Blitzstrom bewirkt auch<br />

die Gefährdung elektrischer Anlagen<br />

(Bild 2.2.4). In dem gezeigten Beispiel<br />

befindet sich die Betriebserde des<br />

Niederspannungs-Versorgungsnetzes<br />

außerhalb des durch den Blitzstrom<br />

verursachten Potentialtrichters. Damit<br />

ist das Potential der Betriebserde R B im<br />

Falle des Blitzeinschlages in das Gebäude<br />

nicht identisch mit dem Erdpotential<br />

der Verbraucheranlage innerhalb des<br />

Gebäudes. Im vorliegenden Beispiel<br />

beträgt der Unterschied 1000 kV. Damit<br />

tritt eine Isolationsgefährdung der<br />

elektrischen Anlage <strong>und</strong> der an ihr<br />

angeschlossenen Geräte auf.<br />

14 BLITZPLANER<br />

Ableitungsanlage<br />

Fanganlage<br />

Î<br />

Strom<br />

Û<br />

Î<br />

Blitzstoßstrom<br />

Zeit<br />

Erdungsanlage mit<br />

Erdungswiderstand R E<br />

ferne<br />

Erde<br />

Bild 2.2.3 Potentialanhebung der Erdungsanlage eines Gebäudes gegenüber der fernen Erde durch den Scheitelwert<br />

des Blitzstromes<br />

Entfernung r<br />

Ortsnetzstation<br />

R B<br />

L1<br />

L2<br />

L3<br />

PEN<br />

1000 kV<br />

Bild 2.2.4 Gefährdung elektrischer Anlagen durch Potentialanhebung der Erdungsanlage<br />

I = 100 kA<br />

R E = 10W U E<br />

www.dehn.de<br />

U E


2.3 Steilheit des Blitzstromanstieges<br />

Die Steilheit des Blitzstromanstieges<br />

∆i/∆t, die während des Intervalls ∆t<br />

wirksam ist, bestimmt die Höhe der<br />

elektromagnetisch induzierten Spannungen.<br />

Diese Spannungen werden in<br />

alle offenen oder geschlossenen Leiterschleifen<br />

induziert, die sich in der<br />

Umgebung von blitzstromdurchflossenen<br />

Leitern befinden. Bild 2.3.1 zeigt<br />

mögliche Konfigurationen von Leiterschleifen,<br />

in die Spannungen durch<br />

Blitzströme induziert werden können.<br />

Die während des Intervalls ∆t induzierte<br />

Rechteckspannung U in einer Leiterschleife<br />

ist:<br />

U = M • ∆ i / ∆ t<br />

M Gegeninduktivität der Schleife<br />

∆i/∆t Steilheit des Blitzstromanstieges<br />

Wie bereits beschrieben, setzen sich<br />

Blitzentladungen aus einer Anzahl von<br />

Teilblitzen zusammen. Hinsichtlich der<br />

zeitlichen Lage wird zwischen Erst- <strong>und</strong><br />

Folgestoßströmen innerhalb einer Blitzentladung<br />

unterschieden. <strong>Der</strong> Hauptunterschied<br />

zwischen beiden Arten von<br />

Stoßströmen besteht darin, dass aufgr<strong>und</strong><br />

des notwendigen Aufbaus des<br />

Blitzkanals beim Erstblitz eine geringere<br />

Steilheit des Blitzstromanstiegs zu<br />

verzeichnen ist als beim Folgeblitz, der<br />

einen bereits vollständig leitfähigen<br />

Blitzkanal vorfindet. Zur Abschätzung<br />

der höchsten induzierte Spannung in<br />

Leiterschleifen wird deshalb die Steilheit<br />

des Blitzstromanstieges des Folgeblitzesblitzes<br />

verwendet.<br />

Ein Beispiel zur Abschätzung der induzierten<br />

Spannung in eine Leiterschleife<br />

ist in Bild 2.3.2 dargestellt.<br />

2.4 Ladung des Blitzstromes<br />

Die Ladung Q Blitz des Blitzstromes setzt<br />

sich zusammen aus der Stoßladung<br />

Q Stoß des Stoßstromes <strong>und</strong> der Langzeitladung<br />

Q lang des Langzeitstromes.<br />

Die Ladung<br />

Q = ∫ idt<br />

des Blitzstromes ist bestimmend für<br />

den Energieumsatz unmittelbar am<br />

Einschlagpunkt des Blitzes <strong>und</strong> an allen<br />

Stellen, an denen sich der Blitzstrom in<br />

Form eines Lichtbogens über eine Isolierstrecke<br />

hinweg fortsetzt. Die am<br />

µH<br />

M 2<br />

10<br />

1<br />

0,1<br />

0,01<br />

0,001<br />

0,1 · 10 -3<br />

Gebäude<br />

s 3<br />

1 Eigenschleife der Ableitung mit möglicher Überschlagsstrecke<br />

s 1<br />

2 Schleife aus Ableitung <strong>und</strong> Installationsleitung mit<br />

möglicher Überschlagsstrecke s 2<br />

3 Installationsschleife mit möglicher<br />

Überschlagstrecke s 3<br />

0,01 · 10-3 0,1 0,3 1 3 10 30<br />

a = 0,01m<br />

s m<br />

10 m<br />

3<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 15<br />

2<br />

Installationsschleife<br />

einer Alarmanlage hohe Anforderung:<br />

U<br />

10 m<br />

s 1<br />

s 2<br />

Bild 2.3.1 Induzierte Rechteckspannung in Schleifen durch die Stromsteilheit ∆i/∆t des Blitzstromes<br />

1 m<br />

D i<br />

D t<br />

= 150<br />

kA<br />

µs<br />

U<br />

a<br />

a<br />

Aus dem nebenstehendem<br />

Bild ergibt sich:<br />

M 2 » 4,8 µH<br />

U = 4,8 · 150 = 720 kV<br />

Bild 2.3.2 Berechnungsbeispiel für induzierte Rechteckspannungen in quadratischen Schleifen<br />

Î / T 1<br />

1<br />

Ableitung<br />

Strom<br />

10%<br />

Spannung<br />

90%<br />

T 1<br />

U<br />

Î<br />

100% Blitzstrom<br />

Zeit<br />

Stirnzeit T1 Induzierte<br />

Rechteckspannung<br />

Zeit<br />

s<br />

D i<br />

D t<br />

2


2<br />

Lichtbogenfußpunkt umgesetzte Energie<br />

W ergibt sich als das Produkt aus<br />

der Ladung Q <strong>und</strong> dem im Mikrometerbereich<br />

auftretenden Anoden-/Kathodenfall<br />

U A,K (Bild 2.4.1). <strong>Der</strong> Wert von<br />

U A,K beträgt im Mittel einige 10 V <strong>und</strong><br />

ist von Einflüssen wie Stromhöhe <strong>und</strong><br />

Stromform abhängig:<br />

W = Q • U A,K<br />

Q Ladung des Blitzstromes<br />

UA,K Anoden-/Kathodenfall<br />

ausgeschmolzenes<br />

Metall<br />

Strom Strom<br />

Q s = òidt<br />

Q e = òidt<br />

Damit bewirkt die Ladung des Blitzstromes<br />

Ausschmelzungen an Komponenten<br />

des Blitzschutzsystems, die direkt<br />

vom Blitz getroffen werden. Aber auch<br />

für die Beanspruchung von Trenn- <strong>und</strong><br />

Schutzfunkenstrecken <strong>und</strong> von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

auf Funkenstreckenbasis<br />

ist die Ladung maßgebend.<br />

Neuere Untersuchungen haben gezeigt,<br />

dass vor allem die Langzeitladung<br />

Q lang des Langzeitstromes aufgr<strong>und</strong><br />

der längeren Einwirkdauer des<br />

Lichtbogens in der Lage ist, große<br />

Materialvolumina zu schmelzen oder<br />

zu verdampfen. Einen Vergleich der<br />

Wirkungen der Stoßladung Q stoß <strong>und</strong><br />

der Langzeitladung Q lang zeigen die Bilder<br />

2.4.2 <strong>und</strong> 2.4.3.<br />

16 BLITZPLANER<br />

Q<br />

Blitzstoßstrom<br />

Zeit<br />

Blitz-Langzeitstrom<br />

Zeit<br />

U A,K<br />

Blitzableiterspitze<br />

Bild 2.4.1 Energieumsatz am Einschlagpunkt durch<br />

die Ladung des Blitzstromes<br />

100 kA (10/350 µs) verzinkter Stahl 100 kA (10/350 µs) Kupfer<br />

Bild 2.4.2 Wirkung eines Stoßstrom-Lichtbogens auf eine metallene Oberfläche<br />

Aluminium: d = 0,5 mm; 200 A, 350 ms<br />

Edelstahl: d = 0,5 mm; 200 A, 90 ms<br />

verzinkter Stahl: d = 0,5 mm; 200 A, 100 ms<br />

Kupfer: d = 0,5 mm; 200 A, 180 ms<br />

Stahl: d = 0,5 mm; 200 A, 100 ms<br />

Bild 2.4.3 Perforation von Blechen durch die Einwirkung von Langzeitstrom-Lichtbögen<br />

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2.5 Spezifische Energie<br />

Die spezifische Energie W/R eines Stoßstromes<br />

ist die Energie, die der Stoßstrom<br />

in einem Widerstand von 1 Ω<br />

umsetzt. Dieser Energieumsatz ist das<br />

Integral des Quadrates des Stoßstromes<br />

über der Zeit für die Dauer des Stoßstromes:<br />

W/R = ∫ i 2 dt<br />

Die spezifische Energie wird deshalb<br />

oftmals als Stromquadrat-Impuls bezeichnet.<br />

Sie ist maßgebend für die<br />

Erwärmung vom Blitzstoßstrom durchflossener<br />

Leiter sowie für die Kraftwirkung<br />

auf vom Blitzstoßstrom durchflossene<br />

Leiter untereinander (Bild 2.5.1).<br />

W/R<br />

Kraftimpuls<br />

auf parallele<br />

Leiter<br />

W/R = òi²dt<br />

Zeit<br />

Erwärmung<br />

Blitzstrom<br />

Bild 2.5.1 Erwärmung <strong>und</strong> Kraftwirkung durch die<br />

spezifische Energie des Blitzstromes<br />

Für die in einem Leiter mit dem Widerstand<br />

R umgesetzte Energie W gilt:<br />

W = R • ∫ i 2 dt = R • W/R<br />

R (temperaturabhängiger) Gleichstromwiderstand<br />

des Leiters<br />

W/R spezifische Energie<br />

Die Berechnung der Erwärmung von<br />

blitzstoßstromdurchflossenen Leitern<br />

kann notwendig werden, wenn bei Planung<br />

<strong>und</strong> Errichtung von Blitzschutzsystemen<br />

Risiken hinsichtlich Personenschutz,<br />

Feuer- <strong>und</strong> Explosionsgefahr zu<br />

beachten sind. Bei der Berechnung<br />

wird davon ausgegangen, dass die<br />

gesamte thermische Energie durch den<br />

ohmschen Widerstand der Komponenten<br />

des Blitzschutzsystems erzeugt<br />

wird. Ferner wird davon ausgegangen,<br />

dass aufgr<strong>und</strong> der Kürze des Vorganges<br />

kein merklicher Wärmeaustausch mit<br />

der Umgebung stattfindet. In Tabelle<br />

2.5.1 sind die Temperaturanstiege<br />

unterschiedlicher im Blitzschutz verwendeter<br />

Materialien <strong>und</strong> deren Querschnitte<br />

in Abhängigkeit von der spezifischen<br />

Energie zusammengestellt.<br />

Die durch einen Strom i verursachten<br />

elektrodynamischen Kräfte F in einer<br />

F<br />

i i<br />

Bild 2.5.2 Elektrodynamische Kraftwirkung zwischen parallelen Leitern<br />

Werkstoff<br />

Leitung mit einem langen, parallelen<br />

Abschnitt der Länge l <strong>und</strong> einem<br />

Abstand d (Bild 2.5.2) lassen sich näherungsweise<br />

mit folgender Gleichung<br />

berechnen:<br />

µ 0 F(t) =<br />

l<br />

⎯⎯ • i 2 (t) • ⎯<br />

2π d<br />

F(t) Elektrodynamische Kraft<br />

i Strom<br />

µ 0 Magnetische Feldkonstante in Luft<br />

(4π • 10-7H/m) l Leitungslänge<br />

d Abstand zwischen den parallel verlaufenden<br />

Leitungen<br />

Die Kraftwirkung auf die beiden Leiter<br />

ist bei gleicher Stromrichtung anziehend<br />

<strong>und</strong> bei entgegengesetzter<br />

Stromrichtung abstoßend. Sie ist proportional<br />

dem Produkt der Ströme in<br />

den Leitungen <strong>und</strong> umgekehrt proportional<br />

zum Abstand der Leitungen<br />

untereinander. Aber auch im Falle einer<br />

einzigen, gebogenen Leitung tritt eine<br />

Kraftwirkung auf die Leitung auf.<br />

Dabei ist die Kraft proportional dem<br />

Quadrat des Stromes in der gebogenen<br />

Leitung.<br />

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d<br />

I<br />

i i<br />

Quer- Aluminium Eisen Kupfer nicht rostender Stahl<br />

schnitt W/R [MJ/Ω] W/R [MJ/Ω] W/R [MJ/Ω] W/R [MJ/Ω]<br />

[mm2 ] 2,5 5,6 10 2,5 5,6 10 2,5 5,6 10 2,5 5,6 10<br />

4 ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯<br />

10 564 ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ 169 542 ⎯ ⎯ ⎯ ⎯<br />

16 146 454 ⎯ 1120 ⎯ ⎯ 56 143 309 ⎯ ⎯ ⎯<br />

25 52 132 283 211 913 ⎯ 22 51 98 940 ⎯ ⎯<br />

50 12 28 52 37 96 211 5 12 22 190 460 940<br />

100 3 7 12 9 20 37 1 3 5 45 100 190<br />

Tabelle 2.5.1 Temperaturerhöhung ∆T in K verschiedener Leitermaterialien<br />

F<br />

2


2<br />

Die spezifische Energie des Stoßstromes<br />

bestimmt damit die Belastung, die<br />

eine reversible oder irreversible Verformung<br />

von Komponenten <strong>und</strong> Anordnungen<br />

eines Blitzschutzsystems verursacht.<br />

Diese Wirkungen sind in den<br />

Prüfaufbauten der Produktnormen<br />

über die Anforderungen an Verbindungsbauteile<br />

für Blitzschutzsysteme<br />

berücksichtigt.<br />

18 BLITZPLANER<br />

2.6 Zuordnung von Blitzstromparametern<br />

zu<br />

Gefährdungspegeln<br />

Um den Blitz als Störgröße zu definieren,<br />

werden Gefährdungspegel I bis IV<br />

festgelegt. Für jeden Gefährdungspegel<br />

ist ein Satz von<br />

⇒ Maximalwerten (Dimensionierungskriterien<br />

die verwendet werden,<br />

um Blitzschutzkomponenten so<br />

auszulegen, dass sie den zu erwartenden<br />

Ansprüchen gewachsen<br />

sind) <strong>und</strong><br />

Maximalwerte Minimalwerte<br />

(Dimensionierungskriterien) (Auffangkriterien)<br />

⇒ Minimalwerten (Auffangkriterien<br />

die notwendig sind, um die Bereiche<br />

bestimmen zu können, die mit<br />

hinreichender Sicherheit vor direkten<br />

Blitzeinschlägen geschützt sind<br />

(Blitzkugelradius))<br />

notwendig. Die Tabelle 2.6.1 zeigt die<br />

Zuordnung der Gefährdungspegel zu<br />

Maximal- <strong>und</strong> Minimalwerten der Blitzstromparameter.<br />

Gefährdungs- Maximaler Wahrschein- Kleinster Wahrschein- Radius<br />

pegel Scheitelwert lichkeit, Scheitelwert lichkeit, der<br />

des dass der des dass der Blitzkugel<br />

Blitzstromes tatsächlich Blitzstromes tatsächlich<br />

auftretende auftretende<br />

Blitzstrom Blitzstrom<br />

kleiner ist als größer ist als<br />

der maximale der kleinste<br />

Scheitelwert des Scheitelwert des<br />

Blitzstromes Blitzstromes<br />

I 200kA 99% 2,9 kA 99 % 20 m<br />

II 150 kA 98 % 5,4kA 97% 30m<br />

III 100 kA 97% 10,1kA 91% 45m<br />

IV 100 kA 97 % 15,7kA 84% 60m<br />

Tabelle 2.6.1 Grenzwerte von Blitzstromparametern <strong>und</strong> ihre Wahrscheinlichkeiten<br />

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3. Planung einer Blitzschutzanlage<br />

3.1 Notwendigkeit einer<br />

Blitzschutzanlage – rechtliche<br />

Bestimmungen<br />

Eine Blitzschutzanlage hat die Aufgabe,<br />

Gebäude vor direkten Blitzeinschlägen<br />

<strong>und</strong> eventuellem Brand oder vor<br />

den Auswirkungen des eingeprägten<br />

Blitzstromes (nicht zündender Blitz) zu<br />

schützen.<br />

Wenn nationale Vorschriften, wie z. B.<br />

Landesbauordnungen (LBO) der jeweiligen<br />

B<strong>und</strong>esländer, Sonderverordnungen<br />

oder Sonderrichtlinien Blitzschutzmaßnahmen<br />

fordern, müssen solche<br />

installiert werden.<br />

Soweit diese Vorschriften keine Spezifikation<br />

der Blitzschutzmaßnahmen enthalten,<br />

wird mindestens ein Blitzschutzsystem<br />

der Schutzklasse III der<br />

DIN V VDE V 0185-3 (VDE V 0185 Teil 3)<br />

empfohlen.<br />

Anderenfalls sollten die Notwendigkeit<br />

des Schutzes <strong>und</strong> die Auswahl entsprechender<br />

Schutzmaßnahmen durch<br />

Anwendung eines Risiko-Managements<br />

bestimmt werden.<br />

Das Risiko-Management wird in DIN V<br />

VDE V 0185-2 (VDE V 0185 Teil 2)<br />

beschrieben [2] (siehe Pkt. 3.2.1).<br />

Zur Orientierung für die Bestimmung<br />

der Schutzklasse für allgemeine bauliche<br />

Anlagen kann auch die<br />

⇒ VdS-Richtlinie 2010 “Risikoorientierter<br />

Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz,<br />

Richtlinien zur Schadenverhütung”<br />

herangezogen werden.<br />

Die Landesbauordnung z. B. von Hamburg<br />

(HbauO) gebietet unter § 17, Abs.<br />

3, eine Blitzschutzanlage herzustellen,<br />

wenn ein Blitzschlag bei einer Anlage<br />

auf Gr<strong>und</strong>:<br />

⇒ ihrer Länge,<br />

⇒ der Höhe oder<br />

⇒ Nutzung leicht eintreten kann<br />

oder wenn<br />

⇒ im Falle eines Blitzschlages schwere<br />

Folgen zu erwarten sind.<br />

Das bedeutet:<br />

„Eine Blitzschutzanlage ist herzustellen,<br />

wenn auch nur eine der Voraussetzungen<br />

gegeben ist.“<br />

Durch die Lage, Bauart oder Nutzung<br />

von baulichen Anlagen kann es dazu<br />

führen, dass ein Blitzschlag besonders<br />

schwere Folgen hat.<br />

Ein Kindergarten z. B. gehört zu den<br />

Anlagen, bei denen wegen ihrer Nutzung<br />

ein Blitzschlag zu schweren Folgen<br />

führen kann.<br />

Wie diese Aussage zu interpretieren ist,<br />

wird bei dem nachfolgenden Gerichtsurteil<br />

verdeutlicht:<br />

Auszug aus Bayerischer VGH, Beschluss<br />

vom 4. Juli 1984 – Nr. 2 B 84 A.624-.<br />

1. Ein Kindergarten unterliegt der<br />

Anforderung, wirksame Blitz-<br />

2.<br />

schutzanlagen zu errichten.<br />

Die bauordnungsrechtlichen Anforderungen<br />

von mindestens feuerhemmenden<br />

Türen bei der Ausbildung<br />

von Treppenräumen <strong>und</strong><br />

Ausgängen gelten auch für ein<br />

Wohngebäude, in dem ein Kindergarten<br />

untergebracht ist.<br />

Aus den Gründen:<br />

Nach Art. 17 Abs. BayBO sind bauliche<br />

Anlagen, bei denen nach Lage, Bauart<br />

oder Nutzung Blitzeinschlag leicht eintreten<br />

oder zu schweren Folgen führen<br />

kann, mit dauernd wirksamen <strong>Blitzschutzanlagen</strong><br />

zu versehen. Damit werden<br />

für zwei Arten von Fällen wirksame<br />

Schutzeinrichtungen vorgeschrieben.<br />

Bei der einen Fallgruppe sind die<br />

baulichen Anlagen einem Blitzschlag<br />

besonders ausgesetzt (z. B. wegen ihrer<br />

Höhe oder Lage); bei der anderen kann<br />

ein etwaiger Blitzeinschlag (z. B. wegen<br />

der Bauart oder der Nutzung) zu<br />

besonders schweren Folgen führen.<br />

Das Gebäude des Klägers gehört<br />

wegen seiner nunmehrigen Nutzung<br />

als Kindergarten zur letzteren Fallgruppe.<br />

Ein Kindergarten gehört zu den<br />

Anlagen, bei denen wegen ihrer Nutzung<br />

ein Blitzeinschlag zu schweren<br />

Folgen führen kann. Dass Kindergärten<br />

in der beispielhaften Aufzählung<br />

besonders gefährdeter baulicher Anlagen<br />

in den Kommentaren zur BayBO<br />

neben den Versammlungsstätten nicht<br />

ausdrücklich angeführt sind (vgl.<br />

Simon, Komm. zur BayBO, Rdnr. 26 zu<br />

Art. 17,Koch/ Molodovsky, Komm. zur<br />

BayBO, Erl. 7.1 zu Art. 17), ändert daran<br />

nichts. Bei Kindergärten ergibt sich die<br />

Gefahr schwerer Folgen bei einem<br />

Blitzeinschlag daraus, dass tagsüber<br />

gleichzeitig eine größere Zahl noch<br />

nicht schulpflichtiger Kleinkinder<br />

anwesend ist.<br />

Dabei kann es – entgegen dem Vorbringen<br />

des Klägers – nicht entscheidend<br />

darauf ankommen, dass sich die Aufenthaltsräume<br />

für die Kinder im Erdgeschoss<br />

befinden <strong>und</strong> die Kinder durch<br />

mehrere Fenster ins Freie gelangen<br />

könnten. Bei Kindern diesen Alters<br />

erscheint es nicht gewährleistet, dass<br />

sie in einem Brandfall vernünftig reagieren<br />

<strong>und</strong> das Gebäude erforderlichenfalls<br />

durch die Fenster verlassen<br />

können. Die Errichtung ausreichender<br />

Blitzschutzeinrichtungen ist für den<br />

Betreiber eines Kindergartens auch<br />

nicht unzumutbar. Art. 34 Abs. 8 BayBO<br />

verlangt, dass in Treppenräumen u.a.<br />

Öffnungen zum Kellergeschoss selbstschließende<br />

<strong>und</strong> mindestens feuerhemmende<br />

Türen erhalten müssen. Die<br />

Anforderung gilt nicht für Wohngebäude<br />

mit bis zu zwei Wohnungen<br />

(Art. 34 Abs. 10 BayBO). Sie wurde<br />

daher von der Beklagten erst gestellt,<br />

als der Kläger das bisherige Wohngebäude<br />

durch die genehmigte Nutzungsänderung<br />

auch zu einem Kindergarten<br />

machte. Die Ausnahmevorschrift<br />

das Art. 34 Abs. 10 BayBO kann<br />

nicht auf Gebäude angewendet werden,<br />

die zwar als Wohngebäude mit bis<br />

zu zwei Wohnungen errichtet worden<br />

sind, nunmehr aber (auch) einem darüber<br />

hinausgehenden Zweck dienen, der<br />

die Anwendung der Sicherheitsanforderungen<br />

in Art. 34 Abs. 1 bis 9 BayBO<br />

rechtfertigt. Das ist hier der Fall.<br />

VGH, B.4.7.84, 597 = BRS 42, 290)<br />

[Aus Kommentar zur BayBO Stand 1.<br />

August 1994 zu Art. 16 Brandschutz]<br />

Schwere Folgen (Panik) können auch<br />

bei Blitzeinschlag in Versammlungsstätten,<br />

Schulen, Krankenhäusern entstehen.<br />

Aus diesen Gründen ist es erforderlich,<br />

alle derart gefährdeten Bauanlagen<br />

mit dauernd wirksamen <strong>Blitzschutzanlagen</strong><br />

zu versehen.<br />

[Niedersächsische Bauordnung, Kommentar<br />

zu F. <strong>Blitzschutzanlagen</strong><br />

(Abs. 3)]<br />

<strong>Blitzschutzanlagen</strong> stets erforderlich<br />

Bauliche Anlagen, bei denen stets eine<br />

Blitzschutzanlage vorzusehen ist, da<br />

bei ihnen von Gesetzes wegen die Notwendigkeit<br />

bejaht wird, sind nach der<br />

Verordnung über die Überwachung<br />

haustechnischer Anlagen folgende:<br />

1. Versammlungsstätten mit Bühnen<br />

oder überdachten Szenenflächen<br />

<strong>und</strong> Versammlungsstätten für Filmvorführungen,<br />

wenn die zugehörigen<br />

Versammlungsräume jeweils<br />

einzeln oder zusammen mehr als<br />

100 Besucher fassen;<br />

2. Versammlungsstätten mit Versammlungsräumen,<br />

die einzeln<br />

oder zusammen mehr als 200 Besucher<br />

fassen; bei Schulen, Museen<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 19<br />

3


3<br />

3.<br />

<strong>und</strong> ähnlichen Gebäuden gilt diese<br />

Verordnung nur für die Prüfung<br />

haustechnischer Anlagen in Versammlungsräumen,<br />

die einzeln<br />

mehr als 200 Besucher fassen, <strong>und</strong><br />

ihre Rettungswege;<br />

Verkaufsstätten, deren Verkaufsräume<br />

eine Nutzfläche von mehr<br />

als 2000 m2 haben;<br />

4. Ladenstraßenbereiche mit mehreren<br />

Verkaufsstätten, die unmittelbar<br />

oder über Rettungswege miteinander<br />

in Verbindung stehen<br />

<strong>und</strong> deren Verkaufsräume einzeln<br />

eine Nutzfläche von weniger als<br />

2000 m2 , jedoch zusammen eine<br />

Nutzfläche von mehr als 2000 m2 haben;<br />

5. Ausstellungsstätten, deren Ausstellungsräume<br />

einzeln oder zusammen<br />

eine Nutzfläche von mehr als<br />

2000 m2 haben;<br />

6. Gaststätten mit mehr als 400 Gastplätzen<br />

oder mit mehr als 60 Gastbetten;<br />

7. Hochhäuser im Sinne von § 2 Abs. 2<br />

HbauO;<br />

8. Krankenhäuser <strong>und</strong> andere baulichen<br />

Anlagen mit entsprechender<br />

Zweckbestimmung;<br />

9. Mittel- <strong>und</strong> Großgaragen im Sinne<br />

von § 1 Abs. 5 der Garagenverordnung<br />

vom 17. April 1990<br />

Hamburgisches Gesetz- <strong>und</strong> Verordnungsblatt,<br />

Seite 75);<br />

10. Bauliche Anlagen,<br />

10.1 mit Explosivstoffen, wie Munitionsfabriken,<br />

Munitions- <strong>und</strong><br />

Sprengstofflager,<br />

10.2 mit explosionsgefährdeten Betriebsstätten,<br />

wie Lack- <strong>und</strong> Farbenfabriken,<br />

chemische Betriebe,<br />

größere Lager brennbarer Flüssigkeiten<br />

<strong>und</strong> größere Gasbehälter,<br />

10.3 mit besonderer Brandgefährdung,<br />

wie<br />

– größere Holzbearbeitungsbetriebe,<br />

– Gebäude mit weicher Bedachung,<br />

sowie<br />

– Lager- <strong>und</strong> Fabrikationsstätten<br />

mit großer Brandlast,<br />

10.4 für eine größere Anzahl von Personen<br />

wie<br />

– Schulen,<br />

– Alters- <strong>und</strong> Kinderheime,<br />

– Kasernen,<br />

– Justizvollzugsanstalten<br />

– <strong>und</strong> Bahnhöfe,<br />

10.5 mit Kulturgütern, wie Tabelle 3.1.1 Baurechtliche Vorgaben der B<strong>und</strong>esländer zum Blitzschutz (Teil 1)<br />

20 BLITZPLANER<br />

B<strong>und</strong>es- Baurechtliche Vorgaben zum Blitzschutz<br />

land<br />

Bau-<br />

Sonderbauverordnungen <strong>und</strong> -richtlinien<br />

Prüfverordnung<br />

Hochhaus Kranken- Schule Versamm- Verkaufs- ordnung<br />

haus lungs- stätte PV2) stätte<br />

Alle Bun- Ausgabe (12/97) (12/87) (12/76) (06/90) Entwurf (09/95)<br />

desländer (9/01)<br />

(Mustervor- F<strong>und</strong>stelle §17 Abs. 5 Pkt. 4.9.5 §26 3.20 §14 Abs. 4 §19<br />

schriften)<br />

Prüfung 5.4.3/ §38/ 5.4/ PV<br />

3 Jahre 5 Jahre 5 Jahre<br />

Baden- Ausgabe (12/97) (09/90) (02/82) (02/97)<br />

Württemberg<br />

F<strong>und</strong>stelle §15 Abs. 2 5.2 §19<br />

Prüfung §127/<br />

BW 1 Jahr<br />

Bayern Ausgabe (08/97) (11/97) (01/02)<br />

Bay F<strong>und</strong>stelle Art. 15.(7) §19 §2 (4)<br />

Prüfung<br />

Berlin Ausgabe (06/98) (01/98)<br />

Bln F<strong>und</strong>stelle §19<br />

Prüfung §124/<br />

1 Jahr<br />

Branden- Ausgabe (03/98) (10/90) (10/90) (10/90) (07/98)<br />

burg<br />

F<strong>und</strong>stelle §17 Abs. 5 §13 Abs. 6 §26 §6 §19<br />

Bra Prüfung 3 Jahre §38 A4/ §62/<br />

5 Jahre 3 Jahre<br />

Bremen Ausgabe (03/95) (08/79)<br />

HB F<strong>und</strong>stelle §17 Abs. 7 Pkt. 4.9.5<br />

Prüfung 5.4.3/<br />

3 Jahre<br />

Hamburg Ausgabe (06/97)<br />

Hbg F<strong>und</strong>stelle §17 Abs. 3<br />

Prüfung<br />

Hessen Ausgabe (02/98) (12/97) (08/91)<br />

HE F<strong>und</strong>stelle §17 Abs. 5 Pkt. 4.9.5<br />

Prüfung 5.4.3/ PV < 3 Jahre<br />

3 Jahre<br />

Mecklen- Ausgabe (05/98) (10/90) (10/90) (05/95) (10/90) (09/98)<br />

burg-Vorpommern<br />

F<strong>und</strong>stelle §14 Abs. 5 §13 Abs. 6 §26 3.20 §6 §19<br />

Prüfung 3 Jahre §38 A4/ 5.1.c/ §62/<br />

MV 5 Jahre 5 Jahre 3 Jahre<br />

Nieder Ausgabe (10/97) (07/78) (01/03) (01/97)<br />

Sachsen<br />

F<strong>und</strong>stelle §20 Abs. 3 3.20 §19<br />

Nds Prüfung 5.1d/ §128/<br />

5 Jahre 5 Jahre<br />

Nordrhein- Ausgabe (03/00) (12/95) (12/95) (11/76) (12/95) (03/00) (12/95)<br />

Westfalen<br />

F<strong>und</strong>stelle §17 Abs. 4 §13 Abs. 6 §26 3.20 §17 1)<br />

NW Prüfung PV PV PV PV PV 3 Jahre<br />

www.dehn.de


B<strong>und</strong>es- Baurechtliche Vorgaben zum Blitzschutz<br />

land<br />

Bauord-<br />

Sonderbauverordnungen <strong>und</strong> -richtlinien<br />

Prüfvernung<br />

Hochhaus Kranken- Schule Versamm- Verkaufs- ordnung<br />

haus lungs- stätte PV2) stätte<br />

Rheinland- Ausgabe (11/98) (01/89) (09/82) (07/98) (04/91)<br />

Pfalz<br />

F<strong>und</strong>stelle §15 Abs. 5 10. §19<br />

RP Prüfung 11.3/ §124/ 5 Jahre<br />

5 Jahre 1Jahr<br />

Saarland Ausgabe (07/98) (10/90) (10/90) (01/00) (01/79) (09/77)<br />

Srl F<strong>und</strong>stelle §18 Abs. 4 §13 Abs. 6 §26 6. §23<br />

Prüfung 3 Jahre §38 A4/ §123/ §34/<br />

5 Jahre 5 Jahre 3 Jahre<br />

Sachsen Ausgabe (03/96) (10/90) (10/90) (11/99) (10/90) (10/92) (02/00)<br />

Sa F<strong>und</strong>stelle §17 Abs. 5 §13 Abs. 6 §26 Pkt. 2.4 §6 §23 §2 (2) 1.<br />

Prüfung 3 Jahre §38 A4/ PV §62/ §34/ 5 Jahre<br />

5 Jahre 3 Jahre 3 Jahre<br />

Sachsen- Ausgabe (02/01) (09/95) (09/95) (09/95) (09/95)<br />

Anhalt<br />

F<strong>und</strong>stelle §17 Abs. 5 13.6 §25 6. §19<br />

LSA Prüfung < 3 Jahre 37.4/ §62/<br />

5 Jahre 3 Jahre<br />

Schleswig- Ausgabe (02/96) (09/84) (01/76) (07/84) (12/97)<br />

Holstein<br />

F<strong>und</strong>stelle §19 Abs. 5 Pkt. 4.9.5 3.20 §19<br />

SH Prüfung 5.4.3/ 5.4/ §124/<br />

3 Jahre 5 Jahre 3 Jahre<br />

Thüringen Ausgabe (06/94) (10/90) (10/90) (08/99) (10/90) (06/97) (04/93)<br />

Th F<strong>und</strong>stelle §17 Abs. 5 §13 Abs. 6 §26 6. §6 §19<br />

Prüfung 3 Jahre §38 A4/ 3 Jahre §62/ PV 3 Jahre<br />

5 Jahre 3Jahre<br />

Stand 07/02<br />

1) Geschäftshausverordnung<br />

2) In einzelnen B<strong>und</strong>esländern sind Prüffristen in speziellen Prüfverordnungen (PV) angegeben<br />

PV in He = Hausprüfverordnung nur für Verkaufsstätten<br />

PV in HH, RP, Sa, Th = Landesverordnung über die Prüfung „Haustechnische Anlagen <strong>und</strong> Einrichtungen ...“<br />

PV in NW = Technische Prüfverordnung<br />

PV in Bay = Verordnung über Prüfungen von sicherheitstechnischen Anlagen <strong>und</strong> Einrichtungen<br />

(Sicherheitsanlagen-Prüfverordnung – SPrüfV)<br />

Anmerkung 1: VDI 3819 Teil 1 „Brandschutz für Gebäudetechnik“ enthält alle Verordnungstitel<br />

mit Ausgabedatum<br />

Anmerkung 2: Werden in der Tabelle keine Angaben gemacht, existieren entweder keine<br />

baurechtlichen Vorgaben oder es werden keine konkreten Angaben zum<br />

Blitzschutz <strong>und</strong> zu dessen Prüfung gemacht.<br />

Tabelle 3.1.1 Baurechtliche Vorgaben der B<strong>und</strong>esländer zum Blitzschutz (Teil 2)<br />

– historisch bedeutsame Gebäude,<br />

– Museen <strong>und</strong> Archive,<br />

10.6 welche die Umgebung wesentlich<br />

überragen, wie<br />

– hohe Schornsteine,<br />

– Türme <strong>und</strong><br />

– hohe Gebäude.<br />

[Kommentar zur HbauO, Stand<br />

Juni 1999 zu § 17 RNr. 23]<br />

In Tabelle 3.1.1 sind die Quellen der<br />

jeweiligen Formulierungen in den Landesbauordnungen<br />

der Länder enthalten.<br />

Nachfolgende Aufstellung gibt einen<br />

Überblick über die einschlägigen "Allgemeinen<br />

Bestimmungen" in der B<strong>und</strong>esrepublik<br />

Deutschland, die sich mit<br />

Fragen der Notwendigkeit, der Ausführung<br />

<strong>und</strong> Prüfung von <strong>Blitzschutzanlagen</strong><br />

befassen.<br />

Allgemeine Bestimmungen:<br />

DIN 18384: 2000-12<br />

VOB Verdingungsordnung für Bauleistungen<br />

Teil C: Allgemeine Technische Vertragsbedingungen<br />

für Bauleistungen (ATV)<br />

<strong>Blitzschutzanlagen</strong><br />

Standardleistungsbuch für das Bauwesen<br />

(StLB)<br />

Leistungsbereich 050, Blitzschutz- <strong>und</strong><br />

Erdungsanlagen<br />

Zweck dieses Standardleistungsbuches<br />

ist es, dass in den Leistungsbeschreibungen<br />

einheitliche Texte verwendet<br />

werden <strong>und</strong> dass Datenverarbeitung<br />

möglich ist.<br />

Diese Texte werden von allen Baubehörden,<br />

von B<strong>und</strong>, Ländern <strong>und</strong><br />

Gemeinden bei öffentlichen Ausschreibungen<br />

angewandt.<br />

DIN 48830: 1985-03<br />

Beschreibung der Blitzschutzanlage<br />

Diese Norm gilt für das Anfertigen der<br />

Beschreibung einer Blitzschutzanlage,<br />

die als Bestandteil der Planungsunterlage<br />

gefordert wird.<br />

DIN V VDE V 0185-1<br />

(VDE V 0185 Teil 3): 2002-11<br />

Teil 1: Allgemeine Gr<strong>und</strong>sätze<br />

Enthalten sind allgemeine Gr<strong>und</strong>sätze<br />

für den Blitzschutz von baulichen Anlagen<br />

mit deren Installationen/ Inhalt,<br />

von Personen <strong>und</strong> aller Versorgungsleitungen<br />

DIN V VDE V 0185-2<br />

(VDE V 0185 Teil 2): 2002-11<br />

Teil 2: Risiko-Management<br />

Abschätzung des Schadensrisikos für<br />

bauliche Anlagen<br />

Anwendbar zur Abschätzung des Schadensrisikos<br />

durch Wolke-Erde-Blitze für<br />

Gebäude<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 21<br />

3


3<br />

DIN V VDE V 0185-3<br />

(VDE V 0185 Teil 3): 2002-11<br />

Teil 3: Schutz von baulichen Anlagen<br />

<strong>und</strong> Personen<br />

Die Basis für das Planen, Errichten,<br />

Überprüfen <strong>und</strong> Warten von Blitzschutzsystemen<br />

für allgemeine bauliche<br />

Anlagen<br />

DIN V VDE V 0185-4<br />

(VDE V 0185 Teil 4): 2002-11<br />

Teil 4: Elektrische <strong>und</strong> elektronische<br />

Systeme in baulichen Anlagen<br />

Enthalten sind Informationen über die<br />

Planung, Installation, Inspektion, Instandhaltung<br />

<strong>und</strong> Prüfung von Schutzsystemen<br />

gegen LEMP-Wirkungen für<br />

bauliche Anlagen mit elektrischen <strong>und</strong><br />

insbesondere empfindlichen elektronischen<br />

Systemen (Blitz-Schutzzonen-<br />

Konzept)<br />

DIN 48801 ... 48852<br />

Bauteile für Äußerer Blitzschutz<br />

Diese Normenreihe spezifizierte Abmessungen<br />

<strong>und</strong> Materialstärken.<br />

Sie wird Zug um Zug von der nachfolgenden<br />

Norm abgelöst.<br />

DIN EN 50164-1<br />

(VDE 0185 Teil 201): 2000-02<br />

Blitzschutzbauteile<br />

Teil 1: Anforderungen für Verbindungsbauteile<br />

Darin werden Anforderungen an<br />

metallene Verbindungsbauteile, wie<br />

Verbinder, Anschluss- <strong>und</strong> Überbrückungsbauteile,<br />

Ausdehnungsstücke<br />

sowie Messstellen für Blitzschutzsysteme<br />

festgelegt.<br />

DIN EN 50164-2<br />

(VDE 0185 Teil 202): 2003-05 Teil 2:<br />

Anforderungen an Leitungen <strong>und</strong><br />

Erder<br />

Beschrieben werden in dieser Norm z.B.<br />

Abmessungen <strong>und</strong> Toleranzen für<br />

metallene Leiter <strong>und</strong> Erder, sowie Prüfanforderungen<br />

an elektrische <strong>und</strong><br />

mechanische Werte der Materialien.<br />

Spezielle Normen für Erdungsanlagen:<br />

DIN 18014: 1994-02<br />

F<strong>und</strong>amenterder<br />

Diese Richtlinie gibt Hinweise für die<br />

Anordnung <strong>und</strong> den Einbau von F<strong>und</strong>amenterdern<br />

mit praktischen Anwendungsbeispielen.<br />

DIN VDE 0151: 1986-06<br />

Werkstoffe <strong>und</strong> Mindestmaße von<br />

Erdern bezüglich der Korrosion<br />

Diese VDE-Leitlinie gilt für den Korrosionsschutz<br />

beim Errichten <strong>und</strong> Erweitern<br />

von Erdern <strong>und</strong> Erdungsanlagen.<br />

Sie gibt Hinweise zur Vermeidung bzw.<br />

Verringerung der Korrosionsgefahr an<br />

22 BLITZPLANER<br />

Erdern <strong>und</strong> mit Erdern anderer verlegter<br />

Anlagen. Sie gibt weiterhin Hinweise<br />

zur richtigen Auswahl der Erderwerkstoffe,<br />

sowie auf besondere Korrosionsschutzmaßnahmen.<br />

DIN VDE 0150: 1983-04<br />

Schutz gegen Korrosion durch Streuströme<br />

aus Gleichstromanlagen<br />

Abschnitt 4.1.4.2 fordert, dass bei erdverlegten<br />

Lagerbehältern, die durch<br />

den Einbau von Isolierstücken von<br />

Hausinstallationen elektrisch getrennt<br />

sind, die Verbindung des Behälters mit<br />

der Blitzschutzanlage über eine Trennfunkenstrecke<br />

zu erfolgen hat.<br />

DIN VDE 0101: 2000-01<br />

Errichten von Starkstromanlagen mit<br />

Nennspannungen über 1kV<br />

Die Abschnitte 5.2.5 <strong>und</strong> 7.5 befassen<br />

sich mit dem Überspannungsschutz<br />

<strong>und</strong> Blitzschutz.<br />

DIN VDE 0141: 2000-01<br />

Erdungen für Starkstromanlagen mit<br />

Nennspannungen über 1 kV<br />

Im Abschnitt 6 "Erdungen gegen Blitzeinwirkungen"<br />

finden speziell die Erfordernisse<br />

des Blitzschutzes Berücksichtigung.<br />

Es wird auf die Gefahr der rückwärtigen<br />

Überschläge verwiesen <strong>und</strong> eine<br />

Beziehung zwischen dem Stoßerdungswiderstand<br />

der Mast- bzw. Gerüsterdung,<br />

der Stehstoßspannung der Isolierung<br />

sowie dem Scheitelwert des Blitzstromes<br />

aufgestellt.<br />

Abschnitt 6.3 weist darauf hin, dass es<br />

wirksamer ist, mehrere einzelne Erder<br />

(Maschenerder, Strahlenerder) als einen<br />

einzigen sehr langen Tiefen- oder<br />

Oberflächenerder zu verlegen.<br />

Spezielle Normen für den Inneren Blitz<strong>und</strong><br />

Überspannungsschutz, Potentialausgleich<br />

In der Normenreihe VDE 0100 sind folgende<br />

Teile zu berücksichtigen:<br />

DIN VDE 0100 Teil 410: 1997-01<br />

Errichten von Starkstromanlagen mit<br />

Nennspannung bis 1000 V –<br />

Teil 4: Schutzmaßnahmen<br />

Beschreibt in den Abschnitten 413.1.2<br />

<strong>und</strong> 413.1.6 Maßnahmen zum Schutz<br />

bei indirektem Berühren (Potentialausgleich).<br />

DIN VDE 0100 Teil 540: 1991-11<br />

Errichten von Starkstromanlagen mit<br />

Nennspannungen bis 1000 V<br />

Auswahl <strong>und</strong> Errichtung elektrischer<br />

Betriebsmittel<br />

Erdung, Schutzleiter, Potentialausgleichsleiter<br />

Darin sind die Bestimmungen für die<br />

Errichtung von Erdungsanlagen sowie<br />

die Maßnahmen für den Potentialausgleich<br />

(Hauptpotentialausgleich, zusätzlicher<br />

Potentialausgleich) enthalten.<br />

DIN V VDE 0100 Teil 534: 1999-04<br />

Elektrische Anlagen von Gebäuden -<br />

Teil 534: Auswahl <strong>und</strong> Errichtung von<br />

Betriebsmitteln Überspannungs-Schutzeinrichtungen<br />

In dieser Norm wird der Einsatz von<br />

Überspannungs-Schutzgeräten vom<br />

Typ I, II <strong>und</strong> III in Niederspannungs-Verbraucheranlagen<br />

im Einvernehmen mit<br />

dem Schutz bei indirektem Berühren<br />

behandelt.<br />

DIN V VDE 0100 Teil 443: 2001-02<br />

Errichten von Niederspannungsanlagen<br />

– Schutzmaßnahmen – Schutz bei<br />

Überspannungen infolge atmosphärischer<br />

Einflüsse oder von Schaltvorgängen<br />

DIN VDE 0110: 1997-04<br />

Isolationskoordination für elektrische<br />

Betriebsmittel in Niederspannungsanlagen<br />

Teil 1: Gr<strong>und</strong>sätze, Anforderungen <strong>und</strong><br />

Prüfungen<br />

In dieser Norm werden die Mindestisolationsstrecken,<br />

deren Auswahl sowie<br />

die Bemessungs-Stoßspannungen für<br />

die Überspannungskategorien I bis IV<br />

festgelegt. Diese Werte sind Gr<strong>und</strong>lage<br />

für den Einsatz von Überspannungs-<br />

Schutzgeräten nach E DIN VDE 0675<br />

Teil 6: 1989-11.<br />

VDEW Richtlinie: 1998-01<br />

Überspannungs-Schutzeinrichtungen<br />

der Anforderungsklasse B<br />

Richtlinien für den Einsatz in Hauptstromversorgungssystemen<br />

Darin wird der Einsatz <strong>und</strong> die Installation<br />

von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

vom Typ I im Vorzählerbereich<br />

beschrieben<br />

Speziell für elektronische Systemen<br />

wie Fernsehen, R<strong>und</strong>funk, Datentechnik<br />

(Fernmeldeanlagen)<br />

DIN VDE 0800 Teil 1: 1989-05<br />

Allgemeine Begriffe, Anforderungen<br />

<strong>und</strong> Prüfungen für die Sicherheit der<br />

Anlagen <strong>und</strong> Geräte<br />

DIN VDE 0800 Teil 2: 1985-07<br />

Erdung <strong>und</strong> Potentialausgleich<br />

Im Teil 2 werden alle Anforderungen<br />

an die Funktion einer Fernmeldeanlage<br />

hinsichtlich Erdung <strong>und</strong> Potentialausgleich<br />

zusammengefasst.<br />

DIN VDE 0800 Teil 10: 1991-03<br />

Übergangsfestlegungen für Errichtung<br />

<strong>und</strong> Betrieb der Anlagen sowie ihre<br />

Stromversorgung<br />

www.dehn.de


<strong>Der</strong> Teil 10 beinhaltet Anforderungen<br />

für Errichten, Erweitern, Ändern <strong>und</strong><br />

Betreiben von Fernmeldeanlagen. In<br />

Abschnitt 6 dieses Teiles werden Überspannungsschutzmaßnahmengefordert.<br />

DIN VDE 0845 Teil 3-1: 2002-03<br />

Überspannungs-Schutzgeräte für den<br />

Einsatz in Telekommunikations- <strong>und</strong><br />

signalverarbeitenden Netzwerken –<br />

Leistungsanforderungen <strong>und</strong> Prüfverfahren<br />

DIN VDE 0855 Teil 1: 1994-03<br />

Kabelverteilersysteme für Ton- <strong>und</strong><br />

Fernsehr<strong>und</strong>funk-Signale, Sicherheitsanforderungen<br />

In Abschnitt 10 von Teil 1 werden Maßnahmen<br />

zum Schutz gegen atmosphärische<br />

Entladungen (Erdung des Antennenträgers,<br />

Potentialausgleich) gefordert.<br />

VDE 0855 Teil 300: 2002-07<br />

Kleine Sende-/Empfangs-Antennenanlagen,<br />

Sicherheitsanforderungen<br />

Im Abschnitt 12 von Teil 300 wird der<br />

Blitz-/Überspannungsschutz <strong>und</strong> die<br />

Erdung von Antennenanlagen beschrieben.<br />

DIN EN 61663-1 (VDE 0845 Teil 4-1):<br />

2000-07<br />

Telekommunikationsleitungen, Teil 1:<br />

Lichtwellenleiteranlagen<br />

Die Norm beschreibt hierzu ein Verfahren<br />

zur Berechnung der möglichen<br />

Schadensanzahl, zur Auswahl der anwendbaren<br />

Schutzmaßnahmen <strong>und</strong><br />

gibt die zulässige Schadenshäufigkeit<br />

an. Es werden jedoch nur Primärfehler<br />

(Betriebsunterbrechung) <strong>und</strong> keine<br />

Sek<strong>und</strong>ärfehler (Beschädigung des<br />

Kabelmantels (Lochbildung)) betrachtet<br />

DIN EN 61663-2 (VDE 0845 Teil 4-2):<br />

2002-07<br />

Telekommunikationsleitungen, Teil 2:<br />

Telekommunikationsleitungen mit metallischen<br />

Leitern.<br />

Die Anwendung dieser Norm gilt nur<br />

für den Blitzschutz von Telekommunikatios-<br />

<strong>und</strong> Signalleitungen mit metallischen<br />

Leitern, die sich außerhalb von<br />

Gebäuden befinden (z. B. Zugangsnetze<br />

der Festnetzanbieter, Leitungen zwischen<br />

Gebäuden).<br />

Prüfung von Blitzschutzsystemen<br />

DIN V VDE V 0185-3 (VDE V 0185 Teil 3):<br />

2002-11<br />

Schutz von baulichen Anlagen <strong>und</strong> Personen<br />

Hauptabschnitt 3: Prüfung <strong>und</strong> Wartung<br />

von Blitzschutzsystemen<br />

Darin wird die Vorgehensweise bei Prüfungen<br />

<strong>und</strong> Wartungen beschrieben.<br />

Diese Norm gilt für Neu- <strong>und</strong> Altanlagen,<br />

die sinngemäß betrachtet werden.<br />

Besondere Anlagen<br />

DIN EN 1127-1: 1997-10<br />

Explosionsschutz Teil 1: Gr<strong>und</strong>lagen<br />

<strong>und</strong> Methodik<br />

Diese Norm ist ein Leitfaden für das<br />

Verhüten von Explosionen <strong>und</strong> für den<br />

Schutz von Explosionsauswirkungen<br />

durch Maßnahmen beim Entwurf <strong>und</strong><br />

bei der Ausführung von Geräten,<br />

Schutzsystemen <strong>und</strong> Komponenten.<br />

Im Abschnitt 5.3.8 <strong>und</strong> 6.4.8 wird<br />

gr<strong>und</strong>sätzlich ein Schutz gegen die<br />

Auswirkungen durch einen Blitzeinschlag<br />

gefordert, wenn die Anlagen<br />

gefährdet sind.<br />

DIN EN 60079-14/VDE 0165 Teil 1:<br />

1998-08<br />

Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete<br />

Bereiche<br />

Im Abschnitt 6.5 wird darauf hingewiesen,<br />

dass die Auswirkungen von Blitzeinschlägen<br />

berücksichtigt werden<br />

müssen.<br />

Im Abschnitt 12.3 werden Detailfestlegungen<br />

zu Anlagen für die Ex-Zone 0<br />

beschrieben.<br />

Ein sehr umfassender Potentialausgleich<br />

ist in allen Ex-Zonen gefordert.<br />

DIN 50281-1-2 VDE 0165 Teil 2: 1999-11<br />

Elektrische Betriebsmittel zur Verwendung<br />

in Bereichen mit brennbaren<br />

Staub<br />

Elektrische Betriebsmittel mit Schutz<br />

durch Gehäuse – Auswahl, Errichten<br />

<strong>und</strong> Instandhaltung<br />

VDE Schriftenreihe 65: „Elektrischer<br />

Explosionsschutz nach DIN VDE 0165“;<br />

VDE Verlag Berlin, Anhang 9: „PTB-<br />

Merkblatt für den Blitzschutz an eigensicheren<br />

Stromkreisen, die in Behälter<br />

mit brennbaren Flüssigkeiten eingeführt<br />

sind“<br />

Normen können über folgende Adresse<br />

bezogen werden:<br />

VDE VERLAG GMBH<br />

Bismarckstr. 33<br />

10625 Berlin<br />

Telefon: (030) 34 80 01-0<br />

Fax: (030) 341 70 93<br />

eMail: vertrieb@vde-verlag.de<br />

Internet: www.vde-verlag.de<br />

oder<br />

Beuth-Verlag GmbH<br />

Burggrafenstraße 4-10<br />

10787 Berlin<br />

Telefon: (030) 2601-2240<br />

Fax: (030) 2601-1724<br />

Internet: www.din.de/beuth<br />

3.2 Abschätzung des Schadensrisikos<br />

<strong>und</strong> Auswahl<br />

von Schutzkomponenten<br />

3.2.1 Risiko-Management<br />

Ein vorausschauendes Risikomanagement<br />

beinhaltet, Risiken für das Unternehmen<br />

zu kalkulieren. Es liefert Entscheidungsgr<strong>und</strong>lagen,<br />

um diese Risiken<br />

zu begrenzen <strong>und</strong> es macht transparent,<br />

welche Risiken über Versicherungen<br />

abgedeckt werden sollten.<br />

Beim Versicherungsmanagement ist<br />

jedoch zu bedenken, dass zur Erreichung<br />

bestimmter Ziele Versicherungen<br />

nicht immer geeignet sind (z. B.<br />

Erhaltung der Lieferfähigkeit). Eintrittswahrscheinlichkeiten<br />

bestimmter<br />

Risiken lassen sich durch Versicherungen<br />

nicht verändern.<br />

Bei Unternehmen, die mit umfangreichen<br />

elektronischen Einrichtungen produzieren<br />

oder Dienstleistungen erbringen<br />

(<strong>und</strong> das sind heutzutage wohl die<br />

meisten), muss auch das Risiko durch<br />

Blitzeinwirkungen besondere Berücksichtigung<br />

finden. Dabei ist zu beachten,<br />

dass der Schaden, aufgr<strong>und</strong> der<br />

3<br />

Nicht-Verfügbarkeit von elektronischen<br />

Einrichtungen, Produktion <strong>und</strong><br />

Dienstleistungen <strong>und</strong> auch der Verlust<br />

von Daten, den Hardware-Schaden an<br />

der betroffenen Anlage oft bei weitem<br />

übersteigt.<br />

Im Blitzschutz gewinnt innovatives<br />

Denken in Schadensrisiken langsam an<br />

Bedeutung. Risikoanalysen haben die<br />

Objektivierung <strong>und</strong> Quantifizierung<br />

der Gefährdung von baulichen Anlagen<br />

<strong>und</strong> ihrer Inhalte durch direkte<br />

<strong>und</strong> indirekte Blitzeinschläge zum Ziel.<br />

Seinen Niederschlag hat dieses neue<br />

Denken in der neuen deutschen Vornorm<br />

DIN V VDE V 0185-2 gef<strong>und</strong>en.<br />

Die hier vorgegebene Risikoanalyse<br />

gewährleistet, dass ein für alle Beteiligten<br />

nachvollziehbares Blitzschutz-Konzept<br />

erstellt werden kann, das technisch<br />

<strong>und</strong> wirtschaftlich optimiert ist,<br />

d. h. bei möglichst geringem Aufwand<br />

den notwendigen Schutz gewährleisten<br />

kann. Die sich aus der Risikoanalyse<br />

ergebenden Schutzmaßnahmen sind<br />

dann in den weiteren Normenteilen<br />

der neuen Reihe DIN V VDE V 0185<br />

detailliert beschrieben.<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 23


3<br />

Bild 3.2.3.1 Raster 50 km x 50 km für die Blitzdichten nach Tabelle 3.2.3.1<br />

(Bezirke nach Kraftfahrzeug-Kennzeichen – Bearbeitung: Dr.-Ing. E.U. Landers)<br />

24 BLITZPLANER<br />

www.dehn.de


3.2.2 Gr<strong>und</strong>lagen der Risiko-<br />

Abschätzung<br />

Das Risiko R für einen Blitzschaden<br />

ergibt sich allgemein nach DIN V VDE V<br />

0185-2 aus der Beziehung:<br />

R = N • P • δ<br />

mit:<br />

N Häufigkeit eines Blitzeinschlags in<br />

die jeweilig zu betrachtende Fläche<br />

(Wie viele Blitzeinschläge treten<br />

pro Jahr in der zu betrachtenden<br />

Fläche auf ?);<br />

P Schadenswahrscheinlichkeit (Mit<br />

welcher Wahrscheinlichkeit richtet<br />

ein Blitzeinschlag einen ganz bestimmten<br />

Schaden an ?);<br />

δ Schadensfaktor zur quantitativen<br />

Bewertung der Schäden (Welche<br />

Auswirkungen, Schadenshöhe, Ausmaß,<br />

Konsequenzen hat ein ganz<br />

bestimmter Schaden ?).<br />

Die Aufgabe der Risikoabschätzung<br />

umfasst also die Bestimmung der drei<br />

Parameter N, P <strong>und</strong> δ für alle relevanten<br />

Risiko-Komponenten. Dabei sind<br />

viele Einzelparameter zu ermitteln <strong>und</strong><br />

festzulegen. Über einen Vergleich des<br />

so ermittelten Risikos R mit einem<br />

Die Tabellenwerte sind jeweils mit dem Faktor 10 –6 in 1/(m 2 · Jahr) umzurechnen.<br />

A B C D E F G H I J K L M N<br />

1 0,38<br />

2 0,75 0,38 0,38 0,75 0,75<br />

3 0,75 0,75 0,75 0,75 1,13 0,75 1,13 1,13<br />

4 0,75 0,75 1,13 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,13 1,13<br />

5 1,13 1,13 1,13 1,5 1,88 1,88 1,5 1,88 1,5 1,13 1,13<br />

6 1,13 1,5 1,5 1,13 1,88 1,88 1,5 1,5 1,13 1,13 1,13<br />

7 1,5 1,5 1,5 1,88 1,88 1,88 1,88 1,5 1,5 1,13 1,5 1,13<br />

8 1,13 1,88 1,5 1,88 2,25 2,25 2,25 1,88 2,25 1,88 1,5 1,5 1,5<br />

9 1,13 1,88 1,88 2,25 3,00 2,25 2,63 2,25 2,63 2,63 1,88 1,88 2,25 1,13<br />

10 1,13 1,88 2,25 2,63 3,00 2,63 2,63 2,25 2,63 2,63 2,25 1,88 1,5 1,13<br />

11 1,13 2,25 2,63 3,00 3,38 4,13 3,38 2,63 2,25 2,25 2,25 2,25<br />

12 2,25 2,63 3,38 4,50 4,13 3,75 2,63 2,25 1,5 2,25<br />

13 2,63 3,38 4,13 4,50 3,75 3,38 3,00 2,63 1,88 1,5<br />

14 3,00 3,00 3,38 4,13 3,75 3,00 3,00 2,25 2,25 1,88 1,5<br />

15 3,00 4,13 4,50 3,75 2,63 2,25 1,88 1,88 1,5 1,13<br />

16 3,00 3,38 3,75 3,38 2,63 2,25 1,88 1,88 1,5 1,5<br />

17 2,25 2,63 2,63 2,25 2,25 2,25 1,88 1,5 1,5<br />

18 1,88 1,88 2,25 2,25 2,63 2,63 2,63 2,25<br />

Tabelle 3.2.3.1 Erdblitzdichte Ng je km 2 <strong>und</strong> Jahr in Deutschland: Blitzstatistik von BLIDS für die Jahre 1992 bis 2000 im Raster 50 km x 50 km.<br />

Wiedergabe mit der fre<strong>und</strong>lichen Erlaubnis von BLIDS (www.blids.de)<br />

akzeptierbaren Risiko Ra können dann<br />

Aussagen über die Erfordernisse <strong>und</strong><br />

die Dimensionierung von Blitzschutzmaßnahmen<br />

getroffen werden.<br />

3.2.3 Häufigkeiten von Blitzeinschlägen<br />

Man unterscheidet folgende Häufigkeiten<br />

von Blitzeinschlägen, die relevant<br />

für eine bauliche Anlage sein können:<br />

ND Häufigkeit von direkten Blitzeinschlägen<br />

in die bauliche Anlage;<br />

NM Häufigkeit naher Blitzeinschläge<br />

mit magnetischen Wirkungen;<br />

NL Häufigkeit von direkten Blitzeinschlägen<br />

in eingeführte Versorgungsleitungen;<br />

NI Häufigkeit von Blitzeinschlägen<br />

neben eingeführten Versorgungsleitungen.<br />

Die Berechnung der Häufigkeiten von<br />

Blitzeinschlägen ist detailliert im Anhang<br />

A der DIN V VDE V 0185-2 dargestellt.<br />

Man geht zunächst von der jährlichen<br />

Dichte der Erdblitze Ng für das<br />

betreffende Gebiet (Bild 3.2.3.1, in Verbindung<br />

mit Tabelle 3.2.3.1, entnommen<br />

aus Anhang E der DIN V VDE V<br />

0185-2) aus. Die lokalen Werte der<br />

Blitzdichten bei feinerem Raster können<br />

noch deutlich von diesen Mittelwerten<br />

abweiche. Wegen des relativ<br />

kurzen Aufzeichnungszeitraums von<br />

neun Jahren <strong>und</strong> wegen der anfangs<br />

noch eingeschränkten Ortungseffizienz<br />

der Blitzortungssysteme (aktuell etwa<br />

95 % in der Mitte <strong>und</strong> 90 % an den<br />

Randbereichen des Ortungsgebietes)<br />

wird die Anwendung eines Sicherheitszuschlags<br />

von 25 % auf die in Tabelle<br />

3.2.3.1 angegebenen Werte empfohlen.<br />

Dann gilt für die Häufigkeit direkter<br />

Blitzeinschläge N D in die bauliche Anlage:<br />

N D = N g • A d • C d<br />

A d ist die äquivalente Fangfläche der<br />

freistehenden baulichen Anlage (Bild<br />

3.2.3.2), C d ein Umgebungskoeffizient,<br />

mit dem der Einfluss der Umgebung<br />

(Bebauung, Gelände, Bäume, etc.)<br />

berücksichtigt werden kann (Tabelle<br />

3.2.3.2). Die Berechnung von N D entspricht<br />

damit dem bereits aus der VDE<br />

V 0185 Teil 100 bekannten Verfahren.<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 25<br />

3


3<br />

H<br />

In ähnlicher Weise lässt sich die Häufigkeit<br />

naher Blitzeinschläge N M berechnen:<br />

N M = N g • A m<br />

Am ergibt sich, wenn um die bauliche<br />

Anlage herum eine Linie im Abstand<br />

von 500 m gezogen wird (Bild 3.2.3.3).<br />

Von der damit eingeschlossenen Fläche<br />

wird die mit dem Umgebungskoeffizienten<br />

bewertete äquivalente Fangfläche<br />

der baulichen Anlage Ad Cd abgezogen. Blitzeinschläge in die Fläche<br />

Am führen ausschließlich zu magnetisch<br />

induzierten Überspannungen in<br />

Installationsschleifen im Inneren der<br />

baulichen Anlage.<br />

HC Höhe (m) der Leitung über Erdboden;<br />

ρ spezifischer Widerstand (Ωm) des<br />

Erdbodens, in oder auf dem die Leitung<br />

verlegt ist, bis zu einem maximalen<br />

Wert von ρ = 500 Ωm;<br />

LC Länge (m) der Leitung, gemessen<br />

von der baulichen Anlage bis zum<br />

ersten Verteilungsknoten bzw. zur<br />

ersten Stelle, an der Überspannungs-Schutzgeräte<br />

installiert sind,<br />

bis zu einer maximalen Länge von<br />

1000 m;<br />

H Höhe (m) der baulichen Anlage;<br />

Ha Höhe (m) der benachbarten baulichen<br />

Anlage, die über die Leitung<br />

verb<strong>und</strong>en ist.<br />

Die Häufigkeit von direkten Blitzeinschlägen<br />

in eine eingeführte Versorgungsleitung<br />

N L ergibt sich zu:<br />

N L = N g • (A l • C s + A a • C d ) • C t<br />

26 BLITZPLANER<br />

L<br />

3H<br />

1:3<br />

W<br />

Bild 3.2.3.2 Äquivalente Einfangfläche A d für direkte<br />

Blitzeinschläge in eine freistehende bauliche<br />

Anlage<br />

Relative Lage der baulichen Anlage Cd Bauliche Anlage in einem großen Gebiet mit Gebäuden<br />

oder Objekten gleicher oder größerer Höhe (Türme, Wald, …)<br />

0,25<br />

Bauliche Anlage umgeben von kleineren Gebäuden 0,5<br />

Freistehende bauliche Anlage, keine weiteren Gebäude 1<br />

oder Objekte innerhalb einer Entfernung von 3H von der Anlage<br />

Freistehende bauliche Anlage auf einer Bergspitze oder einer Kuppe 2<br />

Tabelle 3.2.3.2 Umgebungsfaktor C d<br />

L<br />

500 m<br />

A d<br />

Die Fläche A l (Bild 3.2.3.3) ist abhängig<br />

vom Leitungstyp (Freileitung, Kabel),<br />

von der Länge L C der Leitung, bei<br />

Kabeln vom spezifischen Erdbodenwiderstand<br />

ρ <strong>und</strong> bei Freileitungen von<br />

der Höhe H C der Leitung über Gr<strong>und</strong><br />

(Tabelle 3.2.3.3). Ist die Länge der Leitung<br />

nicht bekannt oder nur sehr aufwändig<br />

zu ermitteln, so kann als worstcase<br />

ein Wert von L C = 1000 m gesetzt<br />

werden. <strong>Der</strong> Wert für A l ist ggf. noch zu<br />

vergrößern um den Wert der äquivalenten<br />

Fangfläche A a der benachbarten<br />

baulichen Anlage, die über die betrachtete<br />

Leitung verb<strong>und</strong>en wird.<br />

Befindet sich innerhalb der Fläche A l<br />

keine Nieder-, sondern eine Mittelspannungsleitung,<br />

so wird durch den dann<br />

erforderlichen Transformator die Höhe<br />

der Überspannungen am Eintritt in die<br />

bauliche Anlage reduziert. Dies wird in<br />

solchen Fällen über den Korrekturfaktor<br />

C t = 0,25 berücksichtigt. <strong>Der</strong> Korrekturfaktor<br />

C s schließlich ist abhängig<br />

von der Bebauungsdichte. In städtischen<br />

Gebieten (C s = 0,2) ist die Exposition<br />

von in bauliche Anlagen eingeführten<br />

Versorgungsleitungen bezüg-<br />

H<br />

W<br />

A m<br />

3H<br />

W<br />

Bild 3.2.3.3 Äquivalente Einfangflächen A m ,A l ,A i für indirekte Blitzeinschläge bezüglich der baulichen Anlage<br />

3H a<br />

Freileitung Erdverlegtes Kabel<br />

A l [L C – 3 • (H + H a )] • 6 • H C [L C – 3 • (H + H a )] • 0,4 • √ — ρ<br />

A i L C • 100 • √ — ρ L C • 50 • √ — ρ<br />

Tabelle 3.2.3.3 Äquivalente Fangflächen A l <strong>und</strong> A i in m 2<br />

A l<br />

L c<br />

W a<br />

lich Blitzeinwirkungen geringer als in<br />

ländlichen Gebieten (C s = 1).<br />

Die Häufigkeit N L ist für jede Versorgungsleitung,<br />

die in die bauliche Anlage<br />

eingeführt wird, einzeln zu ermitteln.<br />

Blitzeinschläge innerhalb der Fläche<br />

(A l +A a ) führen in der betrachteten<br />

baulichen Anlage zu einer in der Regel<br />

energiereichen Entladung, die ein Feuer,<br />

eine Explosion, eine mechanische<br />

oder chemische Wirkung erzeugen<br />

kann. Die Häufigkeit N L beinhaltet also<br />

nicht reine Überspannungen mit der<br />

Folge von Fehlern oder Schäden an den<br />

elektrischen <strong>und</strong> elektronischen Systemen,<br />

sondern mechanische <strong>und</strong> thermische<br />

Effekte bei Blitzeinwirkung.<br />

Überspannungen an eingeführten Versorgungsleitungen<br />

werden durch die<br />

Häufigkeit von Blitzeinschlägen neben<br />

einer eingeführten Versorgungsleitung<br />

N I beschrieben:<br />

A i<br />

A a<br />

H a<br />

N I = N g • (A i – A l ) • C t • C s<br />

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L a


Die Fläche A i (Bild 3.2.3.3) ist wieder<br />

abhängig vom Leitungstyp (Freileitung,<br />

Kabel), von der Länge L C der Leitung,<br />

bei Kabeln vom spezifischen Erdbodenwiderstand<br />

ρ <strong>und</strong> bei Freileitungen von<br />

der Höhe H C der Leitung über Gr<strong>und</strong><br />

(Tabelle 3.2.3.3). Es gelten die gleichen<br />

worst-case Annahmen. Die Fläche A i ist<br />

üblicherweise wesentlich größer als A l .<br />

Damit wird dem Umstand Rechnung<br />

getragen, dass Überspannungen mit<br />

der Folge von Fehlern oder Schäden an<br />

den elektrischen <strong>und</strong> elektronischen<br />

Systemen auch noch durch weiter von<br />

der Leitung entfernte Blitzeinschläge<br />

verursacht werden können.<br />

Die Korrekturfaktoren C t <strong>und</strong> C s entsprechen<br />

den bereits oben genannten.<br />

Die Häufigkeit N l ist dann ebenfalls für<br />

jede Versorgungsleitung, die in die<br />

bauliche Anlage eingeführt wird, einzeln<br />

zu ermitteln.<br />

3.2.4 Schadenswahrscheinlichkeiten<br />

<strong>Der</strong> Parameter Schadenswahrscheinlichkeit<br />

gibt an, mit welcher Wahrscheinlichkeit<br />

ein angenommener Blitzeinschlag<br />

einen ganz bestimmten Schaden<br />

verursacht. <strong>Der</strong> Blitzeinschlag in<br />

die relevante Fläche wird also vorausgesetzt;<br />

der Wert der Schadenswahrscheinlichkeit<br />

darf dann maximal 1<br />

betragen. Unterschieden werden die<br />

folgenden acht Schadenswahrscheinlichkeiten:<br />

PA Elektrischer Schock von Lebewesen<br />

durch einen direkten Blitzeinschlag<br />

in die bauliche Anlage;<br />

PB Feuer, Explosion, mechanische <strong>und</strong><br />

chemische Wirkung durch einen<br />

direkten Blitzeinschlag in die bauliche<br />

Anlage;<br />

PC Störungen an elektrischen/elektronischen<br />

Systemen durch einen<br />

direkten Blitzeinschlag in die bauliche<br />

Anlage;<br />

PM Störungen an elektrischen/elektronischen<br />

Systemen durch einen<br />

Blitzeinschlag in den Erdboden<br />

neben der baulichen Anlage;<br />

PU Elektrischer Schock von Lebewesen<br />

durch einen direkten Blitzeinschlag<br />

in eine eingeführte Versorgungsleitung;<br />

PV Feuer, Explosion, mechanische <strong>und</strong><br />

chemische Wirkung durch einen<br />

direkten Blitzeinschlag in eine eingeführte<br />

Versorgungsleitung;<br />

PW Störungen an elektrischen/elektronischen<br />

Systemen durch einen<br />

direkten Blitzeinschlag in eine eingeführte<br />

Versorgungsleitung;<br />

PZ Störungen an elektrischen/elektronischen<br />

Systemen durch einen<br />

Blitzeinschlag in den Erdboden<br />

neben einer eingeführten Versorgungsleitung.<br />

Die Schadenswahrscheinlichkeiten ergeben<br />

sich aus unterschiedlichen Kombinationen<br />

von einfachen (Basis-)<br />

Wahrscheinlichkeiten p x <strong>und</strong> Reduktionsfaktoren<br />

r x . Die Gleichungen <strong>und</strong><br />

die benötigten Parameterwerte sind<br />

detailliert in Anhang B der DIN V VDE V<br />

0185-2 dargestellt. Eine Übersicht gibt<br />

Tabelle 3.2.4.1.<br />

Die einfachen Wahrscheinlichkeiten<br />

werden durch blitzschutz-technisch<br />

relevante Charakteristika in, an <strong>und</strong><br />

außerhalb der baulichen Anlage bestimmt,<br />

die aber noch keine Schutzmaßnahmen<br />

im eigentlichen Sinne darstellen.<br />

Folgende einfache Wahrscheinlichkeiten<br />

werden angesetzt:<br />

pa für Berührungs- <strong>und</strong> Schrittspannungen<br />

außerhalb der baulichen<br />

Anlage (Oberflächenbeschaffenheit);<br />

pu für Berührungs- <strong>und</strong> Schrittspannungen<br />

innerhalb der baulichen<br />

Anlage (Bodenbeschaffenheit);<br />

ps zur Berücksichtigung der Schirmungseigenschaften<br />

der baulichen<br />

Anlage (Holz, Ziegel, Beton, Stahlkonstruktion,<br />

Dachaufbauten,<br />

etc.);<br />

pi zur Berücksichtigung der Eigenschaften<br />

der internen Leitungen<br />

<strong>und</strong> Installationen (ungeschirmte<br />

Leitungen, geschirmte Leitungen,<br />

Kabelkanäle, Lichtwellenleiter);<br />

pe zur Berücksichtigung der Eigenschaften<br />

der von außen eingeführten<br />

Versorgungsleitungen (ungeschirmte<br />

Leitungen, geschirmte<br />

Leitungen, Kabelkanäle, Lichtwellenleiter);<br />

pf für die Wahrscheinlichkeit, dass<br />

eine gefährliche Entladung ein<br />

Feuer bzw. eine andere physikalische<br />

Wirkung (Explosion, mechani-<br />

Schadensquelle<br />

Blitzeinschlag (bezogen auf die bauliche Anlage)<br />

Direkt Indirekt<br />

S1 S2 S3 S4<br />

Direkter Blitz- Blitzeinschlag direkter Blitz- Blitzeinschlag<br />

einschlag in in den Erdboden einschlag in ein- in den Erdboden<br />

bauliche Anlage neben baulicher geführte Ver- neben eingeführter<br />

Schadens- Anlage sorgungsleitung Versorgungsursache<br />

leitung<br />

C1<br />

Elektrischer Schock P A = p a • r a • p s • r s P U = p u • p e • r e<br />

von Lebewesen<br />

C2<br />

Feuer, Explosion, P B = p f • r f • [1 – (1 – p s • r s ) P V = p e • r e • p f • r f<br />

mechanische <strong>und</strong> • (1-p e • r e )]<br />

chemische Wirkungen<br />

C3<br />

Störungen an P C = 1 – (1 – p i • p s • r s • p w • r w ) P M = p i • p s • r s • p w • r w P W = p e • r e • p w • r w P Z = p e • r e • p w • r w<br />

elektrischen <strong>und</strong> • (1 – p e • r e • p w • r w )<br />

elektronischen<br />

Systemen<br />

Tabelle 3.2.4.1 Berechnung der Schadenswahrscheinlichkeiten P y aus den einfachen Wahrscheinlichkeiten p x <strong>und</strong> den Reduktionsfaktoren r x<br />

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3


3<br />

sche oder chemische Wirkung)<br />

innerhalb der baulichen Anlage<br />

hervorruft;<br />

pw zur Berücksichtigung der Spannungsfestigkeit<br />

der Einrichtungen<br />

innerhalb der baulichen Anlage.<br />

Konkrete Schutzmaßnahmen reduzieren<br />

die genannten einfachen Wahrscheinlichkeiten<br />

(Reduktionsfaktoren).<br />

Bewertet werden:<br />

rs ein Blitzschutzsystem nach DIN V<br />

VDE V 0185-3;<br />

re Überspannungsschutz (Überspannungs-Schutzgeräte,Isoliertransformatoren)<br />

am Eingang der eingeführten<br />

Versorgungsleitungen in<br />

die bauliche Anlage;<br />

rw Überspannungsschutz (Überspannungs-Schutzgeräte,Isoliertransformatoren)<br />

an den internen Einrichtungen;<br />

ra Maßnahmen gegen Berührungs<strong>und</strong><br />

Schrittspannungen;<br />

rf Maßnahmen zur Eindämmung der<br />

Auswirkungen eines Feuers.<br />

Um das Zusammenspiel der einfachen<br />

Wahrscheinlichkeiten <strong>und</strong> Reduktionsfaktoren<br />

zu erläutern, sei beispielhaft<br />

die Schadenswahrscheinlichkeit P B für<br />

Feuer, Explosion, mechanische <strong>und</strong> chemische<br />

Wirkung durch einen direkten<br />

Blitzeinschlag in die bauliche Anlage<br />

analysiert:<br />

P B = p f • r f • [1 – (1 – p s • r s )<br />

• (1 – p e • r e )]<br />

Bei einem direkten Blitzeinschlag können<br />

gefährliche Entladungen überall<br />

innerhalb der baulichen Anlage (ps rs )<br />

<strong>und</strong> an den Eingängen der eingeführten<br />

Versorgungsleitungen (pe re ) auftreten.<br />

⇒ Die Wahrscheinlichkeit einer gefährlichen<br />

Entladung im Inneren<br />

der baulichen Anlage wird zunächst<br />

bestimmt durch deren Bauform<br />

(Parameter ps ). Reduziert<br />

werden kann dieser Wert durch die<br />

Schutzmaßnahme „Blitzschutzsystem“<br />

(Parameter rs ).<br />

⇒ Das (äußere) Blitzschutzsystem hat<br />

allerdings keinen Einfluss auf die<br />

Funkenbildung an den Eingängen<br />

der eingeführten Versorgungsleitungen<br />

in die bauliche Anlage<br />

(wohlgemerkt: es wird stets der<br />

direkte Blitzeinschlag in die bauliche<br />

Anlage selbst vorausgesetzt).<br />

Diese Funkenbildung hängt ab von<br />

28 BLITZPLANER<br />

der Charakteristik der eingeführten<br />

Versorgungsleitungen (Parameter<br />

p e ) <strong>und</strong> wird durch die<br />

Schutzmaßnahme „Überspannungsschutz“<br />

(Parameter r e ) reduziert.<br />

Die beiden einzelnen Wahrscheinlichkeiten<br />

p s r s <strong>und</strong> p e r e sind voneinander<br />

unabhängig; es reicht aber die Existenz<br />

nur einer gefährlichen Entladung aus,<br />

so dass sie superpositioniert werden<br />

müssen (ODER-Verknüpfung). Allerdings<br />

können sie dabei nicht einfach<br />

addiert werden, sondern es muss die<br />

nach der Wahrscheinlichkeitsrechnung<br />

korrekte Beziehung [1 – (1 – p s r s ) (1 – p e<br />

r e )] genommen werden.<br />

Bis hierhin wurde die Wahrscheinlichkeit<br />

berechnet, dass eine gefährliche<br />

Entladung in der baulichen Anlage auftritt.<br />

Nicht jede dieser gefährlichen Entladungen<br />

führt zu Feuer, Explosion,<br />

mechanischer oder chemischer Wirkung.<br />

Dies wird nun dargestellt durch<br />

die exakt so definierte einfache Wahrscheinlichkeit<br />

p f <strong>und</strong> die entsprechenden<br />

Schutzmaßnahmen zur Eindämmung<br />

eines Feuers (Parameter r f ). Das<br />

Produkt p f r f geht nun allerdings streng<br />

multiplikativ in die Schadenswahrscheinlichkeit<br />

P B ein, da die beiden<br />

Ereignisse „Auftreten einer gefährlichen<br />

Entladung“ <strong>und</strong> „Feuer, etc.<br />

durch eine gefährliche Entladung“<br />

zwar wieder voneinander unabhängig<br />

sind, aber beide gleichzeitig erfüllt sein<br />

müssen, damit der Schaden eintritt<br />

(UND-Verknüpfung).<br />

3.2.5 Schadensarten <strong>und</strong> Schadensursachen<br />

Je nach Bauart, Nutzung <strong>und</strong> Wesen<br />

der baulichen Anlage können die Schadensarten,<br />

die relevant sind, sehr<br />

unterschiedlich sein. Die DIN V VDE V<br />

0185-2 kennt die folgenden vier Schadensarten:<br />

D1 Verlust von Menschenleben (Verletzung<br />

oder Tod von Personen);<br />

D2 Verlust von Dienstleistungen für<br />

die Öffentlichkeit;<br />

D3 Verlust von unersetzlichem Kulturgut;<br />

D4 Wirtschaftliche Verluste.<br />

Die genannten Schadensarten können<br />

durch folgende Schadensursachen hervorgerufen<br />

werden:<br />

C1 Elektrischer Schock von Mensch<br />

oder Tier, verursacht durch Berührungs-<br />

<strong>und</strong> Schrittspannungen;<br />

C2 Physikalische Schäden (Feuer, Explosion,<br />

mechanische oder chemische<br />

Wirkung), durch die Einwirkung<br />

des Blitzstroms einschließlich<br />

der Funkenbildung;<br />

C3 Störungen von elektrischen <strong>und</strong><br />

elektronischen Systemen durch<br />

Überspannungen.<br />

Die Schadensursachen stellen damit in<br />

einer Kausalbeziehung die „Ursache“<br />

im eigentlichen Sinne dar, die Schadensarten<br />

die „Wirkung“ (Tabelle<br />

3.2.5.1). Die möglichen Schadensursachen<br />

für eine Schadensart können sehr<br />

vielfältig sein. Es müssen daher zunächst<br />

die relevanten Schadensarten<br />

für eine bauliche Anlage definiert werden.<br />

Daran anschließend lassen sich die<br />

zu bestimmenden Schadensursachen<br />

festlegen.<br />

3.2.6 Schadensfaktor<br />

Ist ein bestimmter Schaden in einer<br />

baulichen Anlage eingetreten, so ist<br />

die Auswirkung dieses Schadens zu<br />

bewerten. So kann z. B. ein Fehler oder<br />

Schaden an einer DV-Anlage (Schadensart<br />

D4: wirtschaftliche Verluste)<br />

sehr unterschiedliche Konsequenzen<br />

nach sich ziehen. Sofern keine geschäftsrelevanten<br />

Daten verloren<br />

gehen, ist ggf. lediglich der Hardware-<br />

Schaden in Höhe von wenigen Tausend<br />

Euro zu beklagen. Hängt allerdings das<br />

gesamte Geschäft einer Unternehmung<br />

von einer ständigen Verfügbarkeit der<br />

DV-Anlage ab (Call-Center, Bank, Automatisierungstechnik),<br />

so addiert sich<br />

zum Hardware-Schaden ein ungleich<br />

höherer Folgeschaden durch K<strong>und</strong>enunzufriedenheit,K<strong>und</strong>enabwanderung,<br />

Entgang von Geschäftsvorgängen,<br />

Produktionsausfall, etc.).<br />

Zur Bewertung der Schadensauswirkung<br />

dient der Schadensfaktor δ. Je<br />

nach relevanter Schadensart werden<br />

damit das Ausmaß eines Schadens, die<br />

Schadenshöhe oder die Konsequenzen<br />

bewertet. In Anhang C der DIN V VDE V<br />

0185-2 sind die Berechnungsgr<strong>und</strong>lagen<br />

für die Schadensfaktoren der vier<br />

Schadensarten angegeben. Häufig ist<br />

eine Anwendung der Gleichungen<br />

allerdings äußerst aufwändig. Für übliche<br />

Fälle werden deshalb im genannten<br />

Anhang C auch typische Werte für<br />

den Schadensfaktor δ, abhängig von<br />

der zugr<strong>und</strong>e liegenden Schadensursache,<br />

vorgeschlagen.<br />

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Einschlagstelle Beispiel Schadens- Schadens- Schadensquelle<br />

ursache art<br />

Bauliche Anlage S1 C1 D1, D4b C2 D1, D2, D3, D4<br />

C3 D1a , D2, D4<br />

Erdboden neben<br />

baulicher Anlage S2 C3 D1 a , D2 , D4<br />

Eingeführte<br />

Versorgungsleitung S3 C1 D1<br />

C2 D1, D2, D3, D4<br />

C3 D1 a , D2, D4<br />

Erdboden neben<br />

eingeführter S4 C3 D1 a , D2, D4<br />

Versorgungsleitung<br />

a Im Falle von Krankenhäusern <strong>und</strong> explosionsgefährdeten baulichen Anlagen.<br />

b Im Falle von landwirtschaftlichen Anwesen (Verluste von Tieren).<br />

Tabelle 3.2.5.1 Schadensursachen <strong>und</strong> Schadensarten in Abhängigkeit von der Einschlagstelle.<br />

Erläuterungen zu Tabelle 3.2.5.1:<br />

Schadensquelle in Bezug auf die<br />

Einschlagstelle<br />

S1 direkter Blitzeinschlag in die bauliche<br />

Anlage;<br />

S2 Blitzeinschlag in den Erdboden<br />

neben der baulichen Anlage;<br />

S3 direkter Blitzeinschlag in die eingeführte<br />

Versorgungsleitung;<br />

S4 Blitzeinschlag in den Erdboden<br />

neben der eingeführten Versorgungsleitung.<br />

Schadensursache<br />

C1 elektrischer Schock von Lebewesen<br />

durch Berührungs- <strong>und</strong> Schrittspannungen;<br />

C2 Feuer, Explosion, mechanische <strong>und</strong><br />

chemische Wirkungen durch physikalische<br />

Auswirkungen der Blitzentladung;<br />

C3 Störungen von elektrischen <strong>und</strong><br />

elektronischen Systemen durch<br />

Überspannungen.<br />

Schadensart<br />

D1 Verletzung oder Tod von Personen;<br />

D2 Verlust von Dienstleistungen für<br />

die Öffentlichkeit;<br />

D3 Verlust von unersetzlichem Kulturgut;<br />

D4 wirtschaftliche Verluste.<br />

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3


3<br />

Schadensquelle<br />

Blitzeinschlag (bezogen auf die bauliche Anlage)<br />

Direkt Indirekt<br />

S1 S2 S3 S4<br />

direkter Blitz- Blitzeinschlag direkter Blitz- Blitzeinschlag<br />

einschlag in in den Erdboden einschlag in in den Erdboden<br />

bauliche Anlage neben baulicher eingeführte neben einge-<br />

Schadens- Anlage Versorgungs- führter Verursache<br />

leitung sorgungsleitung<br />

C1<br />

Elektrischer R A = N D • P A • δ a R U = N L • P U • δ u R s = R A + R U<br />

Schock von<br />

Lebewesen<br />

C2<br />

Feuer, Explosion, R B = N D • P B • h • δ f R V = N L • P V • h • δ f R f = R B + R V<br />

mechanische <strong>und</strong><br />

chemische<br />

Wirkungen<br />

C3<br />

Störungen an R C = N D • P C • δ o R M = N M • P M • δ o R W = N L • P W • δ o R Z = N I • P Z • δ o R o = R C + R M<br />

elektrischen <strong>und</strong> + R W + R Z<br />

elektronischen<br />

Systemen<br />

3.2.7 Relevante Risiko-Komponenten<br />

bei unterschiedlichen<br />

Blitzeinschlägen<br />

Zwischen Schadensursache, Schadensart<br />

<strong>und</strong> sich daraus ergebenden relevanten<br />

Risiko-Komponenten besteht<br />

ein enger Zusammenhang. Zunächst<br />

soll dabei die Abhängigkeit von der<br />

Einschlagstelle der Blitzentladung <strong>und</strong><br />

den daraus abzuleitenden Risiko-Komponenten<br />

dargestellt werden.<br />

Schlägt der Blitz direkt in die bauliche<br />

Anlage ein, so entstehen folgende Risiko-Komponenten<br />

(Tabelle 3.2.7.1):<br />

RA Risiko-Komponente für elektrischen<br />

Schock von Lebewesen bei<br />

direkten Blitzeinschlägen;<br />

RB Risiko-Komponente für physikalische<br />

Schäden bei direkten Blitzeinschlägen;<br />

RC Risiko für Störungen an elektrischen<br />

<strong>und</strong> elektronischen Systemen<br />

durch Überspannungen bei direkten<br />

Blitzeinschlägen.<br />

Schlägt der Blitz nahe der baulichen<br />

Anlage in den Erdboden bzw. die<br />

benachbarte Bebauung ein, so entsteht<br />

die Risiko-Komponente:<br />

RM Risiko für Störungen an elektrischen<br />

<strong>und</strong> elektronischen Systemen<br />

durch Überspannungen bei Blitz-<br />

30 BLITZPLANER<br />

R d = R A + R B + R C<br />

R i = R M + R U + R V + R W + R Z<br />

Tabelle 3.2.7.1 Risiko-Komponenten für verschiedene Einschlagstellen (Schadensquellen) <strong>und</strong> Schadensursachen.<br />

einschlägen in den Erdboden<br />

neben der baulichen Anlage.<br />

Schlägt der Blitz direkt in Versorgungsleitungen<br />

ein, die in die bauliche Anlage<br />

eingeführt werden, so entstehen die<br />

Risiko-Komponenten:<br />

RU Risiko-Komponente für elektrischen<br />

Schock von Lebewesen bei<br />

direkten Blitzeinschlägen in eingeführte<br />

Versorgungsleitungen;<br />

RV Risiko-Komponente für physikalische<br />

Schäden bei direkten Blitzeinschlägen<br />

in eingeführte Versorgungsleitungen;<br />

RW Risiko für Störungen an elektrischen<br />

<strong>und</strong> elektronischen Systemen<br />

durch Überspannungen bei direkten<br />

Blitzeinschlägen in eingeführte<br />

Versorgungsleitungen.<br />

Schlägt der Blitz schließlich in den Erdboden<br />

neben den Versorgungsleitungen<br />

ein, die in die bauliche Anlage eingeführt<br />

werden, so entsteht die Risiko-<br />

Komponente:<br />

RZ Risiko für Störungen an elektrischen<br />

<strong>und</strong> elektronischen Systemen<br />

durch Überspannungen bei Blitzeinschlägen<br />

in den Erdboden<br />

neben eingeführten Versorgungsleitungen.<br />

Die insgesamt acht Risiko-Komponenten<br />

(die gr<strong>und</strong>sätzlich für jede Schadensart<br />

gesondert ermittelt werden<br />

müssen) lassen sich nun nach zwei<br />

unterschiedlichen Kriterien zusammenfassen:<br />

der Blitzeinschlagstelle <strong>und</strong> der<br />

Schadensursache.<br />

Interessiert die Zusammenfassung nach<br />

der Blitzeinschlagstelle, so ergibt sich<br />

das Risiko:<br />

⇒ durch einen direkten Blitzeinschlag<br />

in die bauliche Anlage zu:<br />

R d = R A + R B + R C<br />

⇒ durch einen indirekten Blitzeinschlag<br />

neben die bauliche Anlage<br />

zu:<br />

R i = R M + R U + R V + R W + R Z<br />

Soll dagegen die Schadensursache<br />

untersucht werden, so lassen sich die<br />

Risiken wie folgt zusammenfassen:<br />

⇒ für elektrischen Schock von Mensch<br />

oder Tier, verursacht durch Berührungs-<br />

<strong>und</strong> Schrittspannungen:<br />

R s = R A + R U<br />

⇒ für Feuer, Explosion, mechanische<br />

<strong>und</strong> chemische Wirkung, verur-<br />

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sacht durch mechanische <strong>und</strong> thermische<br />

Effekte bei Blitzeinwirkung:<br />

R f = R B + R V<br />

⇒ für Störungen von elektrischen <strong>und</strong><br />

elektronischen Systemen, verursacht<br />

durch Überspannungen:<br />

R o = R C + R M + R W + R Z<br />

3.2.8 Akzeptierbares Schadensrisiko<br />

von Blitzschäden<br />

Bei der Entscheidung über die Auswahl<br />

von Blitzschutzmaßnahmen ist zu prüfen,<br />

ob das für die jeweils relevanten<br />

Schadensarten ermittelte Schadensrisiko<br />

R einen akzeptierbaren (also noch<br />

tolerierbaren) Wert Ra überschreitet<br />

oder nicht. Für eine gegen Blitzeinwirkungen<br />

ausreichend geschützte bauliche<br />

Anlage muss gelten:<br />

R ≤ R a<br />

R stellt dabei die Summe über alle für<br />

die jeweilige Schadensart relevanten<br />

Risiko-Komponenten dar:<br />

R = ∑ R v<br />

Die DIN V VDE V 0185-2 unterscheidet<br />

dabei zwischen Ereignissen, die Verluste<br />

von öffentlichem Interesse nach sich<br />

ziehen können (Verletzung oder Tod<br />

von Personen, Verlust von Dienstleistungen,<br />

Verlust kultureller Werte –<br />

Schadensarten D1, D2, D3) <strong>und</strong> Ereignissen,<br />

bei denen nur privates bzw.<br />

geschäftliches Eigentum beschädigt<br />

wird (Schadensart D4). Im ersten Fall<br />

sind akzeptierbare Maximalwerte R a<br />

von nationalen Behörden oder Organisationen<br />

festzulegen; DIN V VDE V<br />

0185-2 gibt dafür typische Werte an. Im<br />

zweiten Fall ist die Festlegung von R a<br />

Angelegenheit von Eigentümer bzw.<br />

Betreiber der baulichen Anlage in<br />

Zusammenarbeit mit dem Planer des<br />

Blitzschutzsystems.<br />

3.2.9 Auswahl von Blitzschutzmaßnahmen<br />

Die Maßnahmen des Blitzschutzes sollen<br />

dazu führen, dass das Schadensrisiko<br />

R auf Werte begrenzt wird, die<br />

unter dem akzeptierbaren Schadensrisiko<br />

Ra liegen. Durch die detaillierte<br />

Berechnung der Schadensrisiken für die<br />

für eine konkrete bauliche Anlage<br />

jeweils relevanten Schadensarten, d. h.<br />

durch die Aufteilung in die einzelnen<br />

Risiko-Komponenten RA , RB , RC , RM , RU ,<br />

RV , RW <strong>und</strong> RZ , kann die Auswahl von<br />

Blitzschutzmaßnahmen äußerst gezielt<br />

vorgenommen werden.<br />

Das Vorgehen zeigt das Flussdiagramm<br />

aus DIN V VDE V 0185-2 (Bild 3.2.9.1).<br />

Insbesondere wird dabei zunächst<br />

untersucht, ob das Risiko durch einen<br />

direkten Blitzeinschlag in die bauliche<br />

Anlage Rd das akzeptierbare Schadensrisiko<br />

Ra überschreitet. Ist dies der Fall,<br />

Identifiziere die zu schützende bauliche Anlage<br />

Identifiziere die relevanten Schadensarten<br />

Für jede relevante Schadensart:<br />

- Identifiziere das akzeptierbare Schadensrisiko R a<br />

- Identifiziere <strong>und</strong> berechne die Risiko-Komponenten<br />

R A, R B, R C, R M, R U, R V, R W, R Z<br />

Berechne R d <strong>und</strong> R i<br />

Berechne R = R d + R i<br />

Bild 3.2.9.1 Flussdiagramm für die Auswahl von Schutzmaßnahmen<br />

muss ein komplettes Blitzschutzsystem<br />

mit einem geeigneten Äußeren <strong>und</strong><br />

Inneren Blitzschutz errichtet werden.<br />

Wenn R d ausreichend klein ist, wird in<br />

einem zweiten Schritt überprüft, ob<br />

das Risiko durch einen indirekten Blitzeinschlag<br />

R i das akzeptierbare Schadensrisiko<br />

R a (noch) überschreitet. In<br />

diesem Fall sind dann (weitere) Schutzmaßnahmen<br />

(insbesondere Überspannungs-Schutzeinrichtungen)<br />

zur Verringerung<br />

von R i zu installieren.<br />

Es können damit also jene Schutzmaßnahmen<br />

ausgewählt werden, die zu<br />

einer Verringerung solcher Risiko-Komponenten<br />

führen, die jeweils relativ<br />

hohe Werte aufweisen, d. h. Schutzmaßnahmen,<br />

deren Wirksamkeiten im 3<br />

untersuchten Fall vergleichsweise hoch<br />

sind.<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 31<br />

R > R a<br />

Ja<br />

R d > R a<br />

Ja<br />

Nein<br />

Bauliche Anlage für<br />

diese Schadensart<br />

ausreichend geschützt<br />

Nein<br />

Installiere ein Blitzschutzsystem mit<br />

ausreichender Schutzklasse oder andere<br />

Schutzmaßnahmen zur Reduktion von R A, R B, R C<br />

Installiere Überspannungs-Schutzgeräte am Eintritt<br />

in eine Blitzschutzzone <strong>und</strong> ggf. andere Schutzmaßnahmen<br />

zur Reduzierung von R M, R U, R V, R W, R Z<br />

R i > R a<br />

Ja<br />

Nein<br />

Installiere<br />

besondere<br />

Schutzmaßnahmen


3<br />

3.2.10 Planungshilfen<br />

Die aufwändige <strong>und</strong> nicht immer einfache<br />

Anwendung des Verfahrens zur<br />

Abschätzung des Schadensrisikos für<br />

bauliche Anlagen kann für die Praxis<br />

durch eine PC-gestützte Lösung deutlich<br />

verbessert werden. Die Verfahren<br />

<strong>und</strong> Daten aus DIN V VDE V 0185-2<br />

wurden in einer Software der Firma<br />

AIXTHOR (www.aixthor.com) anwenderfre<strong>und</strong>lich<br />

umgesetzt.<br />

Auch kann eine erste sehr vereinfachte<br />

Abschätzung mittels der VDS-Richtlinie<br />

2010:2002-07„Risikoorientierter Blitz<strong>und</strong><br />

Überspannungsschutz“ vorgenommen<br />

werden.<br />

3.2.11 Zusammenfassung<br />

Die DIN V VDE V 0185-2 enthält Verfahren<br />

<strong>und</strong> Daten zur Berechnung des<br />

Schadensrisikos bei Blitzeinschlägen in<br />

bauliche Anlagen <strong>und</strong> zur Auswahl von<br />

Blitzschutzmaßnahmen. Die Anwendung<br />

der angegebenen Verfahren <strong>und</strong><br />

Daten in der Praxis ist aufwändig <strong>und</strong><br />

nicht immer einfach. Dies sollte allerdings<br />

die Experten auf dem Gebiete<br />

des Blitzschutzes, <strong>und</strong> dabei insbesondere<br />

die Praktiker, nicht davon abhalten,<br />

sich mit dieser Materie zu befassen.<br />

Die quantitative Bewertung des<br />

Blitzschaden-Risikos für eine bauliche<br />

Anlage ist eine wesentliche Verbesserung<br />

gegenüber dem bisher häufig<br />

anzutreffenden Zustand, bei dem Entscheidungen<br />

für oder gegen Blitzschutzmaßnahmen<br />

häufig allein aus<br />

subjektiven <strong>und</strong> nicht immer für alle<br />

Beteiligten nachvollziehbaren Überlegungen<br />

heraus getroffen werden.<br />

Eine solche quantitative Bewertung ist<br />

also eine wesentliche Voraussetzung<br />

für die Entscheidung ob, in welchem<br />

Umfang <strong>und</strong> welche Blitzschutzmaßnahmen<br />

für eine bauliche Anlage vorzusehen<br />

sind. Damit wird langfristig<br />

auch ein Beitrag zur Akzeptanz des<br />

Blitzschutzes <strong>und</strong> zur Schadensverhütung<br />

geleistet.<br />

Autor von Kapitel 3.2:<br />

Prof. Dr.-Ing. Alexander Kern<br />

Fachhochschule Aachen, Abt. Jülich<br />

Ginsterweg 1<br />

D-52428 Jülich<br />

Tel. 02461/99-3042<br />

Fax 02461/99-3262<br />

a.kern@fh-aachen.de<br />

32 BLITZPLANER<br />

3.3 Prüfung <strong>und</strong> Wartung<br />

3.3.1 Arten der Prüfung <strong>und</strong> Qualifikation<br />

der Prüfer<br />

Zur Sicherstellung eines dauerhaften<br />

Schutzes der baulichen Anlage, der<br />

darin befindlichen Personen sowie der<br />

elektrischen <strong>und</strong> elektronischen Systeme<br />

müssen die mechanischen <strong>und</strong> elektrischen<br />

Kennwerte eines Blitzschutzsystems<br />

über dessen Lebensdauer vollständig<br />

erhalten bleiben. Dazu dient<br />

ein abgestimmtes Programm von Prüfung<br />

<strong>und</strong> Wartung des Blitzschutzsystems,<br />

das von einer Behörde, dem Planer<br />

des Blitzschutzsystems oder dem<br />

Errichter des Blitzschutzsystems mit<br />

dem Eigentümer der baulichen Anlage<br />

festgelegt werden soll. Werden bei der<br />

Prüfung eines Blitzschutzsystems Mängel<br />

festgestellt, so trägt der Betreiber/Eigentümer<br />

der baulichen Anlage<br />

die Verantwortung für die umgehende<br />

Beseitigung der Mängel. Die Prüfung<br />

des Blitzschutzsystems muss von einer<br />

Blitzschutz-Fachkraft durchgeführt werden.<br />

Da der Begriff „Blitzschutz-Fachkraft“<br />

nicht eindeutig definiert ist, sollte<br />

bei der Frage nach der Qualifikation<br />

des Prüfers zunächst die Frage geklärt<br />

werden, ob in den einschlägigen Bestimmungen<br />

zum Prüfobjekt ein Sachk<strong>und</strong>iger<br />

oder Sachverständiger gefordert<br />

ist.<br />

Ein Sachk<strong>und</strong>iger besitzt aufgr<strong>und</strong> seiner<br />

Ausbildung <strong>und</strong> Erfahrung ausreichende<br />

Kenntnisse auf dem Gebiet von<br />

prüfbedürftigen technischen Arbeitsmitteln.<br />

Er ist mit den einschlägigen<br />

Arbeitsschutzvorschriften, Richtlinien<br />

<strong>und</strong> Normen so vertraut, dass er den<br />

arbeitssicheren Zustand von technischen<br />

Arbeitsmitteln beurteilen kann.<br />

Als Sachverständige kommen z. B. K<strong>und</strong>endienstmonteure<br />

in Frage. Eine<br />

Weiterbildungsmaßnahme mit der Anerkennung<br />

als Sachk<strong>und</strong>iger für Blitz<strong>und</strong><br />

Überspannungsschutz sowie EMVgerechte<br />

elektrische Anlagen (EMV-<br />

Sachk<strong>und</strong>iger) bietet der VdS Schadenverhütung<br />

im Rahmen des Gesamtverbandes<br />

der Deutschen Versicherungswirtschaft<br />

e. V. (GDV) in Zusammenarbeit<br />

mit dem Ausschuss für Blitzschutz<br />

<strong>und</strong> Blitzforschung des VDE (ABB) an.<br />

Achtung: Ein Sachk<strong>und</strong>iger ist kein<br />

Sachverständiger!<br />

Ein Sachverständiger besitzt aufgr<strong>und</strong><br />

seiner Ausbildung <strong>und</strong> Erfahrung<br />

besondere Kenntnisse auf dem Gebiet<br />

von prüfbedürftigen technischen Arbeitsmitteln.<br />

Er ist mit den Arbeitsschutzvorschriften,<br />

Richtlinien <strong>und</strong> Normen<br />

so vertraut, dass er den arbeitssicheren<br />

Zustand von komplexen techni-<br />

schen Arbeitsmitteln beurteilen kann.<br />

Er soll technische Arbeitsmittel prüfen<br />

<strong>und</strong> gutachterlich beurteilen können.<br />

Ein Sachverständiger ist ein besonders<br />

ausgebildeter, amtlich anerkannter<br />

Sachk<strong>und</strong>iger. Als Sachverständige können<br />

z. B. Ingenieure der Technischen<br />

Überwachungsvereine oder andere<br />

Fachingenieure tätig werden. Überwachungspflichtige<br />

Anlagen erfordern<br />

generell die Prüfung durch Sachverständige.<br />

Unabhängig von der erforderlichen<br />

Qualifikation des Prüfers soll durch die<br />

Prüfungen die Schutzfunktion des<br />

Blitzschutzsystems gegenüber direkten<br />

<strong>und</strong> indirekten Blitzeinwirkungen für<br />

Leben, Inventar, technische Ausrüstung<br />

der baulichen Anlage, Betriebstechnik,<br />

Sicherheitstechnik <strong>und</strong> der baulichen<br />

Anlage in Verbindung mit eventuell<br />

erforderlichen Wartungs- <strong>und</strong> Instandhaltungsmaßnahmen<br />

sichergestellt werden.<br />

Dem Prüfer soll deshalb ein Entwurfsbericht<br />

des Blitzschutzsystems zur<br />

Verfügung stehen, der Entwurfskriterien,<br />

Entwurfsbeschreibung <strong>und</strong> technische<br />

Zeichnungen enthält. Durchzuführende<br />

Prüfungen werden wie<br />

folgt unterschieden:<br />

Prüfung der Planung<br />

Die Prüfung der Planung soll sicherstellen,<br />

dass das Blitzschutzsystem mit seinen<br />

Komponenten in jeder Hinsicht<br />

den zum Zeitpunkt der Planung gültigen<br />

Stand der Technik entspricht. Sie ist<br />

vor der Ausführung der Leistungen<br />

durchzuführen.<br />

Baubegleitende Prüfung<br />

Teile des Blitzschutzsystems, die nach<br />

Beendigung von Bauleistungen nicht<br />

mehr zugänglich sind, müssen geprüft<br />

werden, solange dies möglich ist. Dazu<br />

zählen:<br />

⇒ F<strong>und</strong>amenterder<br />

⇒ Erdungsanlagen<br />

⇒ Bewehrungsanschlüsse<br />

⇒ Betonbewehrungen, die als Raumschirmung<br />

verwendet werden<br />

⇒ Ableitungen <strong>und</strong> deren Verbindungen,<br />

die Beton verlegt werden<br />

Die Prüfung umfasst die Kontrolle der<br />

technischen Unterlagen sowie das Besichtigen<br />

mit der Beurteilung der handwerklichen<br />

Ausführung.<br />

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Abnahmeprüfung<br />

Die Abnahmeprüfung erfolgt nach der<br />

Fertigstellung des Blitzschutzsystems.<br />

Vollständig zu prüfen sind dabei:<br />

⇒ Die Einhaltung der normgerechten<br />

Schutzkonzeption (Planung),<br />

⇒ die handwerkliche Ausführung<br />

(fachtechnische Richtigkeit)<br />

unter Berücksichtigung<br />

⇒ der Nutzungsart,<br />

⇒ der technischen Ausrüstung der<br />

baulichen Anlage <strong>und</strong><br />

⇒ der Standortbedingungen.<br />

Wiederholungsprüfung<br />

Regelmäßige Wiederholungsprüfungen<br />

sind die Voraussetzung für die dauernde<br />

Wirksamkeit eines Blitzschutzsystems.<br />

Sie sollen alle 2 bis 6 Jahre durchgeführt<br />

werden. Tabelle 3.3.1.1 enthält<br />

Empfehlungen für die Intervalle zwischen<br />

den vollständigen Prüfungen<br />

eines Blitzschutzsystems unter durchschnittlichenUmgebungsbedingungen.<br />

Bestehen behördliche Auflagen<br />

oder Verordnungen mit Prüffristen, so<br />

gelten deren Fristen als Mindestanforderungen.<br />

Sind durch behördliche Auflagen<br />

regelmäßige Prüfungen der elektrischen<br />

Anlage der baulichen Anlage<br />

vorgeschrieben, so soll im Rahmen dieser<br />

Prüfung die Funktionsfähigkeit der<br />

Maßnahmen des Inneren Blitzschutzes<br />

mitgeprüft werden.<br />

Sichtprüfung<br />

Blitschutzsysteme von baulichen Anlagen<br />

mit Schutzklasse I oder II sowie kritische<br />

Bereiche von Blitzschutzsystemen<br />

(z. B. bei wesentlicher Beeinflussung<br />

durch aggressive Umgebungsbedingungen)<br />

müssen zwischen Wiederholungsprüfungen<br />

einer Sichtprüfung<br />

unterzogen werden. Diese sollen in<br />

Abständen von 1 bis 3 Jahren durchgeführt<br />

werden (Tabelle 3.3.1.1).<br />

Zusatzprüfung<br />

Zusätzlich zu den Wiederholungsprüfungen<br />

ist ein Blitzschutzsystem zu prüfen,<br />

wenn<br />

⇒ wesentliche Nutzungsänderungen,<br />

⇒ Änderungen der baulichen Anlage,<br />

⇒ Ergänzungen,<br />

⇒ Erweiterungen oder<br />

⇒ Reparaturen<br />

an einer geschützten baulichen Anlage<br />

durchgeführt wurden.<br />

Diese Prüfungen sollen auch durchgeführt<br />

werden, wenn ein Blitzeinschlag<br />

in das Blitzschutzsystem bekannt geworden<br />

ist.<br />

3.3.2 Prüfungsmaßnahmen<br />

Die Prüfung umfasst die Kontrolle der<br />

technischen Unterlagen, das Besichtigen<br />

<strong>und</strong> das Messen.<br />

Kontrolle der technischen Unterlagen<br />

Die technischen Unterlagen sind auf<br />

⇒ Vollständigkeit <strong>und</strong><br />

⇒ Übereinstimmung mit den Normen<br />

zu prüfen.<br />

Besichtigen<br />

Durch Besichtigen ist zu prüfen, ob<br />

⇒ das Gesamtsystem mit den technischen<br />

Unterlagen übereinstimmt,<br />

⇒ sich das Gesamtsystem des Äußeren<br />

<strong>und</strong> Inneren Blitzschutzes in<br />

einem ordnungsgemäßen Zustand<br />

befindet,<br />

⇒ lose Verbindungen <strong>und</strong> Unterbrechungen<br />

der Leitungen des Blitzschutzsystems<br />

vorhanden sind,<br />

⇒ alle Erdungsanschlüsse (soweit<br />

⇒<br />

sichtbar) in Ordnung sind,<br />

alle Leitungen <strong>und</strong> Systembauteile<br />

ordnungsgemäß befestigt sind <strong>und</strong><br />

Teile, die eine mechanische Schutzfunktion<br />

haben, funktionstüchtig<br />

sind,<br />

⇒ Änderungen an der geschützten<br />

baulichen Anlage vorgenommen<br />

wurden, die zusätzliche Schutzmaßnahmen<br />

erfordern,<br />

⇒ die in Starkstromanlagen <strong>und</strong><br />

Informationssystemen eingebauten<br />

Überspannungs-Schutzgeräte<br />

richtig eingebaut sind,<br />

⇒ Beschädigungen oder Auslösungen<br />

von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

vorliegen,<br />

⇒ vorgeschaltete Überstrom-Schutzeinrichtungen<br />

von Überspannungs-<br />

Schutzgeräten ausgelöst haben<br />

⇒ für neue Versorgungsanschlüsse<br />

oder Ergänzungen, die im Inneren<br />

der baulichen Anlage seit der letzten<br />

Prüfung eingebaut wurden,<br />

der Blitzschutz-Potentialausgleich<br />

ausgeführt wurde,<br />

⇒ Potentialausgleichsverbindungen<br />

innerhalb der baulichen Anlage<br />

vorhanden <strong>und</strong> intakt sind,<br />

⇒ die erforderlichen Maßnahmen bei<br />

Näherungen des Blitzschutzsystems<br />

zu Installationen durchgeführt<br />

wurden.<br />

Hinweis: Bei bestehenden Erdungsanlagen,<br />

die älter als 10 Jahre sind, können<br />

Zustand <strong>und</strong> Beschaffenheit der<br />

Erdleitung <strong>und</strong> deren Verbindungen<br />

nur durch punktuelle Freilegung beurteilt<br />

werden.<br />

Messen<br />

Durch Messen sind die Durchgängigkeit<br />

der Verbindungen <strong>und</strong> der Zustand<br />

der Erdungsanlage zu prüfen.<br />

⇒ Durchgängigkeit der Verbindungen<br />

Es ist zu messen, ob alle Verbindungen<br />

<strong>und</strong> Anschlüsse von Fangeinrichtungen,<br />

Ableitungen, Potentialausgleichsleitungen,Schirmungsmaßnahmen<br />

usw., einen niederohmigen<br />

Durchgang haben. <strong>Der</strong><br />

Richtwert ist < 1 Ω.<br />

⇒ Zustand der Erdungsanlage<br />

<strong>Der</strong> Übergangswiderstand zur Erdungsanlage<br />

an allen Messstellen<br />

ist zur Feststellung der Durchgängigkeit<br />

der Leitungen <strong>und</strong> Verbindungen<br />

zu messen (Richtwert<br />


3<br />

Dem Prüfer müssen für die Beurteilung<br />

des Blitzschutzsystems z. B. folgende<br />

technische Unterlagen zur Verfügung<br />

stehen:<br />

⇒ Entwurfskriterien<br />

⇒ Planungsbeschreibungen<br />

⇒ technische Zeichnungen zum<br />

⇒<br />

Äußeren <strong>und</strong> Inneren Blitzschutz<br />

Berichte vorausgegangener Wartungen<br />

<strong>und</strong> Prüfungen<br />

Nach DIN V VDE V 0185-3 muss ein Prüfbericht<br />

folgende Angaben enthalten:<br />

⇒ Allgemeines<br />

a) Eigentümer, Anschrift<br />

b) Hersteller des Blitzschutzsystems,<br />

Anschrift<br />

c) Baujahr<br />

⇒ Angaben zur baulichen Anlage<br />

a) Standort<br />

b) Nutzung<br />

c) Bauart<br />

d) Art der Dacheindeckung<br />

e) Schutzklasse<br />

⇒ Angaben zum Blitzschutzsystem<br />

a) Werkstoff <strong>und</strong> Querschnitt der Leitungen<br />

b) Anzahl der Ableitungen, z. B.<br />

c)<br />

Trennstellen (Bezeichnung entsprechend<br />

den Angaben in der Zeichnung)<br />

Art der Erdungsanlage (z. B. Ringerder,<br />

Tiefenerder, F<strong>und</strong>amenterder)<br />

d) Ausführung des Blitzschutz-Potentialausgleichs<br />

zu metallenen Installationen,<br />

zu elektrischen Anlagen<br />

<strong>und</strong> zu vorhandenen Potentialausgleichsschienen<br />

⇒ Gr<strong>und</strong>lagen der Prüfung<br />

a) Beschreibung <strong>und</strong> Zeichnungen<br />

des Blitzschutzsystems<br />

b) Blitzschutznormen <strong>und</strong> – bestimmungen<br />

zum Zeitpunkt der Errichtung<br />

c) weitere Prüfgr<strong>und</strong>lagen ( z. B. Verordnungen,<br />

Auflagen) zum Zeitpunkt<br />

der Errichtung<br />

⇒ Art der Prüfung<br />

a) Prüfung der Planung<br />

b) baubegleitende Prüfung<br />

c) Abnahmeprüfung<br />

d) Wiederholungsprüfung<br />

e) Zusatzprüfung<br />

f) Sichtprüfung<br />

34 BLITZPLANER<br />

⇒ Prüfergebnis<br />

a) festgestellte Änderungen der baulichen<br />

Anlage <strong>und</strong>/oder des Blitzschutzsystems<br />

b) Abweichungen von den zutreffenden<br />

Normen, Verordnungen, Auflagen<br />

<strong>und</strong> Anwendungsrichtlinien<br />

zum Zeitpunkt der Errichtung<br />

c) festgestellte Mängel<br />

d) Erdungswiderstand oder Schleifenwiderstand<br />

an den einzelnen<br />

Trennstellen mit Angabe des Messverfahrens<br />

<strong>und</strong> des Messgerätetyps<br />

e) Gesamt-Erdungswiderstand (Messung<br />

ohne oder mit Schutzleiter<br />

<strong>und</strong> metallener Gebäudeinstallation)<br />

⇒ Prüfer<br />

a) Name des Prüfers<br />

b) Firma / Organisation de Prüfers<br />

c) Name der Begleitperson<br />

d) Anzahl der Seiten des Prüfberichtes<br />

e) Datum der Prüfung<br />

f) Unterschrift der Firma/Organisation<br />

des Prüfers<br />

Einen Musterprüfbericht entsprechend<br />

den Forderungen der DIN V VDE V<br />

0185-3 finden Sie im Anhang des <strong>Blitzplaner</strong>s.<br />

3.3.4 Wartung<br />

Die Wartung <strong>und</strong> Prüfung von Blitzschutzsystemen<br />

ist aufeinander abzustimmen.<br />

So sollten für alle Blitzschutzsysteme<br />

neben den Prüfungen auch regelmäßige<br />

Wartungsroutinen festgelegt werden.<br />

Die Häufigkeit der Durchführung<br />

von Wartungsarbeiten ist von folgenden<br />

Faktoren abhängig:<br />

⇒ Witterungs- <strong>und</strong> umgebungsbezogenem<br />

Qualitätsverlust<br />

⇒ Einwirkung von direkten Blitzeinschlägen<br />

<strong>und</strong> daraus entstandene<br />

mögliche Schäden<br />

⇒ Schutzklasse der betrachteten baulichen<br />

Anlage<br />

Die Maßnahmen der Wartung sollten<br />

differenziert für jedes Blitzschutzsystem<br />

festgelegt <strong>und</strong> fester Bestandteil<br />

des Gesamtwartungsprogrammes der<br />

baulichen Anlage werden.<br />

Es sollte eine Wartungsroutine erstellt<br />

werden. Diese ermöglicht dann einen<br />

Vergleich von momentan aufgenommenen<br />

Ergebnissen mit denen einer<br />

früheren Wartung. Auch können diese<br />

Werte zum Vergleich für eine spätere<br />

Prüfung herangezogen werden.<br />

Nachstehende Maßnahmen sollte eine<br />

Wartungsroutine enthalten:<br />

⇒ prüfen aller Leiter <strong>und</strong> Bauteile des<br />

Blitzschutzsystems<br />

⇒ messen des elektrischen Durchganges<br />

von Installationen des Blitzschutzsystems<br />

⇒ messen des Erdungswiderstandes<br />

der Erdungsanlage<br />

⇒ Sichtprüfung aller Überspannungs-<br />

Schutzgeräte (bezieht sich auf<br />

Überspannungs-Schutzgeräte an<br />

den eingeführten Leitungen der<br />

Starkstromanlage <strong>und</strong> des Informationssystems)<br />

ob Beschädigungen<br />

oder Auslösungen vorliegen<br />

⇒ Wiederbefestigung von Bauteilen<br />

<strong>und</strong> Leitern<br />

⇒ Prüfung der unveränderten Wirksamkeit<br />

des Blitzschutzsystems<br />

nach zusätzlichen Einbauten oder<br />

Änderungen an der baulichen Anlage<br />

Von allen Wartungsarbeiten sollten<br />

vollständige Aufzeichnungen erstellt<br />

werden. Sie sollten durchgeführte oder<br />

vorzunehmende Änderungsmaßnahmen<br />

enthalten.<br />

Diese Aufzeichnungen sind Hilfsmittel<br />

für die Bewertung der Bauteile <strong>und</strong><br />

Installationen des Blitzschutzsystems.<br />

Anhand dessen kann eine Wartungsroutine<br />

überprüft <strong>und</strong> aktualisiert werden.<br />

Die Wartungsprotokolle sollten<br />

zusammen mit dem Entwurf <strong>und</strong> den<br />

Prüfberichten des Blitzschutzsystems<br />

aufbewahrt werden.<br />

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4. Blitzschutzsystem<br />

Blitzschutzsysteme sollen bauliche<br />

Anlagen vor Brand oder mechanischer<br />

Zerstörung schützen <strong>und</strong> Personen in<br />

den Gebäuden vor Verletzung oder gar<br />

Tod bewahren.<br />

Ein Blitzschutzsystem besteht aus dem<br />

Äußeren <strong>und</strong> dem Inneren Blitzschutz<br />

(Bild 4.1).<br />

Die Funktionen des Äußeren Blitzschutzes<br />

sind:<br />

⇒ Auffangen von Direkteinschlägen<br />

mit einer Fangeinrichtung<br />

⇒ sicheres Ableiten des Blitzstromes<br />

zur Erde mit einer Ableitungseinrichtung<br />

⇒ Verteilen des Blitzstromes in der<br />

Erde über eine Erdungsanlage<br />

Die Funktion des Inneren Blitzschutzes<br />

ist<br />

⇒ das Verhindern gefährlicher Funkenbildung<br />

innerhalb der baulichen<br />

Anlage.<br />

Dies wird durch den Potentialausgleich<br />

oder einer Trennstrecke zwischen<br />

den Bauteilen des Blitzschutzsystems<br />

<strong>und</strong> anderen elektrisch<br />

leitenden Elementen innerhalb<br />

der baulichen Anlage erreicht.<br />

<strong>Der</strong> Blitzschutz-Potentialausgleich reduziert<br />

die durch den Blitzstrom verursachten<br />

Potentialunterschiede. Dies<br />

wird durch die Verbindung aller<br />

getrennten, leitenden Anlagenteile<br />

direkt durch Leitungen oder durch<br />

Blitzschutz-<br />

Potentialausgleich<br />

Hausanschlusskasten<br />

Blitzstrom-<br />

Ableiter für<br />

230/400 V,<br />

50 Hz<br />

Fanganordnung<br />

Blitzstrom-<br />

Ableiter für<br />

Telefonleitung<br />

F<strong>und</strong>amenterder<br />

Bild 4.2 Blitzschutzsystem (LPS – Lightning Protection System)<br />

Fangeinrichtung<br />

Bild 4.1 Bestandteile eines Blitzschutzsystems<br />

Überspannungs-Schutzgeräte (SPDs)<br />

erreicht (Bild 4.2).<br />

Es sind die vier Schutzklassen I, II, III <strong>und</strong><br />

IV von Blitzschutzsystemen (LPS)<br />

anhand eines Satzes von Konstruktionsregeln<br />

festgelegt, die auf dem<br />

entsprechenden Gefährdungspegel<br />

beruhen. Jeder Satz umfasst klassenabhängige<br />

(z. B. Radius der Blitzkugel,<br />

Maschenweite) <strong>und</strong> klassenunabhängige<br />

(z. B. Querschnitte, Werkstoffe) Konstruktionsregeln.<br />

Potentialausgleich<br />

für Heizung, Klima, Sanitär<br />

Blitzschutzsystem (LPS)<br />

Zum Sicherstellen kontinuierlicher Verfügbarkeit<br />

komplexer informations- 4<br />

technischer Systeme auch im Falle<br />

direkter Blitzeinwirkung sind, aufbauend<br />

auf einem Blitzschutzsystem,<br />

weiterführende Maßnahmen zum<br />

Überspannungsschutz elektronischer<br />

Systeme notwendig. Dieser umfassende<br />

Maßnahmenkatalog ist als Blitz-<br />

Schutzzonen-Konzept in Kapitel 7<br />

beschrieben.<br />

Ableitungsanordnung<br />

Erdungsanlage<br />

Trennungsabstand<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 35<br />

Ableitungseinrichtung<br />

nach DIN V VDE V 0185<br />

Erdungsanlage<br />

Trennungsabstände<br />

Blitzschutz-Potentialausgleich


4<br />

36 BLITZPLANER<br />

www.dehn.de


5. Äußerer Blitzschutz<br />

5.1 Fangeinrichtungen<br />

Die Fangeinrichtungen eines Blitzschutzsystems<br />

haben die Aufgabe das<br />

zu schützende Volumen vor direkten<br />

Einschlägen zu bewahren. Sie sind so<br />

auszulegen, dass unkontrollierte Einschläge<br />

in das zu schützende Gebäude /<br />

bauliche Anlage vermieden werden.<br />

Durch richtig dimensionierte Fangeinrichtungen<br />

werden die Auswirkungen<br />

eines Blitzschlages in eine bauliche<br />

Anlage kontrolliert verringert.<br />

Fangeinrichtungen können aus folgenden<br />

Bestandteilen zusammengefügt<br />

<strong>und</strong> beliebig untereinander kombiniert<br />

werden:<br />

⇒ Stangen<br />

⇒ gespannte Drähte <strong>und</strong> Seile<br />

⇒ vermaschte Leiter<br />

Bei der Bestimmung der Lage der Fangeinrichtungen<br />

des Blitzschutzsystems<br />

muss besondere Sorgfalt auf den<br />

Schutz von Ecken <strong>und</strong> Kanten der zu<br />

schützenden baulichen Anlage verwendet<br />

werden. Dies gilt besonders bei<br />

Fangeinrichtungen auf Dachflächen<br />

<strong>und</strong> den oberen Teilen von Fassaden.<br />

Fangeinrichtungen sind vor allem an<br />

Ecken <strong>und</strong> Kanten anzubringen.<br />

Bei der Festlegung der Anordnung <strong>und</strong><br />

der Lage von Fangeinrichtungen können<br />

drei Verfahren genutzt werden:<br />

⇒ Blitzkugelverfahren<br />

⇒ Maschenverfahren<br />

⇒ Schutzwinkelverfahren<br />

Bei seitlichen Außenflächen der baulichen Anlage in<br />

Höhen, die größer als der Radius der enstprechenden<br />

Blitzkugel (Tab. 5.1.1.3) sind, muss eine Fangeinrichtung,<br />

z.B. unter Berücksichtigung des Maschenverfahrens<br />

errichtet werden.<br />

Maschenweite u.<br />

Blitzkugelradius r<br />

entsp. der Blitzschutzklasse<br />

r<br />

Höhe entsp. der<br />

Blitzschutzklasse<br />

Fangeinrichtung<br />

a<br />

Schutzwinkel entsp.<br />

der Blitzschutzklasse<br />

Bild 5.1.1 Fangeinrichtung für hohe Gebäude<br />

(h ≥ 60 m) – Maschenverfahren<br />

Dabei ist das Blitzkugelverfahren die<br />

universelle Planungsmethode, die insbesondere<br />

für geometrisch komplizierte<br />

Anwendungsfälle empfohlen wird.<br />

Nachfolgend sind die drei verschiedenen<br />

Verfahren dargestellt.<br />

5.1.1 Verfahren zur Auslegung<br />

<strong>und</strong> Arten von Fangeinrichtungen<br />

Das Blitzkugelverfahren – "geometrisch-elektrisches<br />

Modell"<br />

Bei Wolke-Erde-Blitzen wächst ein Leitblitz<br />

schrittweise in Rückstufen von der<br />

Wolke in Richtung Erde voran. Hat sich<br />

der Leitblitz bis auf einige 10 bis einige<br />

100 Meter der Erde genähert, wird die<br />

elektrische Isolationsfähigkeit der bodennahen<br />

Luft überschritten. Es beginnt<br />

von der Erde eine weitere, dem<br />

Leitblitz ähnliche "Leader"-Entladung<br />

in Richtung Leitblitzkopf zu wachsen:<br />

die Fangentladung. Damit wird die Einschlagstelle<br />

des Blitzes festgelegt (Bild<br />

5.1.1.1).<br />

Den Startpunkt der Fangentladung<br />

<strong>und</strong> damit die spätere Einschlagstelle<br />

bestimmt vor allem der Leitblitzkopf.<br />

<strong>Der</strong> Leitblitzkopf kann sich nur bis zu<br />

einem bestimmten Abstand der Erde<br />

nähern. Dieser wird bestimmt durch die<br />

ständig mit anwachsende elektrische<br />

Bodenfeldstärke während des Annäherns<br />

des Leitblitzkopfs. <strong>Der</strong> kleinste<br />

Abstand zwischen Leitblitzkopf <strong>und</strong><br />

Startpunkt der Fangentladung wird<br />

Enddurchschlagstrecke hB genannt<br />

(entspricht dem Radius der Blitzkugel).<br />

Unmittelbar nach dem Überschreiten<br />

der elektrischen Isolationsfähigkeit an<br />

einer Stelle entsteht die Fangentladung,<br />

die zum Enddurchschlag führt<br />

<strong>und</strong> die Enddurchschlagstrecke über-<br />

vom Leitblitzkopf<br />

entfernter liegender<br />

Punkt<br />

windet. Basierend auf der Beobachtung<br />

der Schutzwirkung von Erdseilen<br />

<strong>und</strong> Hochspannungsmasten wurde das<br />

sog. "geometrisch-elektrische Modell"<br />

erstellt.<br />

Es gründet auf der Hypothese, dass sich<br />

der Leitblitzkopf den Objekten auf der<br />

Erde willkürlich <strong>und</strong> unbeeinflusst bis<br />

auf die Enddurchschlagstrecke annähert.<br />

Die Einschlagstelle wird dann von dem<br />

Objekt festgelegt, das die kürzeste Entfernung<br />

zum Leitblitzkopf aufweist.<br />

Die von dort startende Fangentladung<br />

"setzt sich durch" (Bild 5.1.1.2).<br />

Blitzkugel<br />

startende<br />

Fangentladung<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 37<br />

Enddurchschlagstrecke<br />

h B<br />

Bild 5.1.1.1 Startende Fangentladung, die den Einschlagpunkt festlegt<br />

Bild 5.1.1.2 Eine Blitzkugel kann, wie in dieser Modelluntersuchung<br />

gezeigt, nicht nur die<br />

Turmspitze, sondern auch das Kirchenschiff<br />

an mehreren Stellen berühren.<br />

An allen Berührungsstellen sind Einschläge<br />

möglich.<br />

Quelle: Prof. Dr. A. Kern, Aachen<br />

Leitblitz<br />

Leitblitzkopf<br />

startende<br />

Fangentladung<br />

dem Leitblitzkopf<br />

nächst gelegener<br />

Punkt<br />

5


5<br />

Schutzklasseneinteilung <strong>und</strong> Blitzkugelradius<br />

In erster Näherung besteht eine Proportionalität<br />

zwischen dem Scheitelwert<br />

des Blitzstroms <strong>und</strong> der im Leitblitz<br />

gespeicherten elektrischen Ladung.<br />

Weiterhin ist auch die elektrische<br />

Bodenfeldstärke bei heranwachsendem<br />

Leitblitz in erster Näherung von<br />

der im Leitblitz gespeicherten Ladung<br />

linear abhängig.<br />

Es existiert damit eine Proportionalität<br />

zwischen dem Scheitelwert I des Blitzstroms<br />

<strong>und</strong> der Enddurchschlagstrecke<br />

R/Radius der Blitzkugel:<br />

R in m<br />

I in kA<br />

R = 10 • I 0,65<br />

<strong>Der</strong> Blitzschutz von Gebäuden ist in der<br />

DIN V VDE V 0185-1 beschrieben. Diese<br />

Norm definiert u. a. die Einteilung in<br />

einzelne Schutzklassen <strong>und</strong> legt die<br />

daraus resultierenden Blitzschutz-Maßnahmen<br />

fest.<br />

Sie unterscheidet vier Schutzklassen.<br />

Dabei bietet die Schutzklasse I den<br />

höchsten <strong>und</strong> die Schutzklasse IV den<br />

im Vergleich geringsten Schutz. Mit der<br />

Schutzklasse einher geht die Einfangwirksamkeit<br />

E i der Fangeinrichtungen,<br />

d. h. welcher Anteil der zu erwartenden<br />

Blitzeinschläge durch die Fangeinrichtungen<br />

sicher beherrscht wird.<br />

Daraus ergibt sich die Enddurchschlagstrecke<br />

<strong>und</strong> damit der Radius der "Blitzkugel".<br />

Die Zusammenhänge zwischen<br />

Schutzklasse, Einfangwirksamkeit E i<br />

der Fangeinrichtungen, Enddurchschlagstrecke/Radius<br />

der "Blitzkugel"<br />

<strong>und</strong> Stromscheitelwert sind in Tabelle<br />

5.1.1.1 dargestellt.<br />

Basierend auf der Hypothese des "geometrisch-elektrischen<br />

Modells", dass<br />

sich der Leitblitzkopf den Objekten auf<br />

der Erde willkürlich <strong>und</strong> unbeeinflusst<br />

bis auf die Enddurchschlagstrecke<br />

annähert, lässt sich ein allgemeines<br />

Verfahren ableiten, das eine Überprüfung<br />

des Schutzraums beliebiger<br />

Anordnungen gestattet. Zur Durchführung<br />

dieses Blitzkugelverfahrens benötigt<br />

man von dem zu schützenden<br />

Objekt ein maßstäbliches Modell (z. B.<br />

im Maßstab 1:100), an dem die äußeren<br />

Konturen <strong>und</strong> ggf. Fangeinrichtungen<br />

nachgebildet sind. Je nach Standort des<br />

zu untersuchenden Objekts ist es ebenfalls<br />

notwendig, die umliegenden<br />

Gebäude <strong>und</strong> Objekte mit einzubeziehen,<br />

da diese als "natürliche Schutzmaßnahmen"<br />

für das zu untersuchende<br />

Objekt wirksam sein könnten.<br />

Des Weiteren benötigt man der jeweiligen<br />

Schutzklasse entsprechend eine<br />

maßstäbliche Kugel mit dem Radius,<br />

der der Enddurchschlagsstrecke entspricht<br />

(der Radius R der "Blitzkugel"<br />

muss je nach Schutzklasse maßstäblich<br />

den Radien 20, 30, 45 oder 60 m entsprechen).<br />

<strong>Der</strong> Mittelpunkt der verwendeten<br />

"Blitzkugel" entspricht dem<br />

Leitblitzkopf, zu dem sich die jeweiligen<br />

Fangentladungen ausbilden.<br />

Die "Blitzkugel" wird nun um das zu<br />

untersuchende Objekt gerollt, <strong>und</strong> die<br />

jeweiligen Berührungspunkte, die den<br />

möglichen Einschlagstellen des Blitzes<br />

entsprechen, werden markiert. Anschließend<br />

wird die "Blitzkugel" in<br />

allen Richtungen über das Objekt<br />

gerollt. Wieder werden alle Berührungspunkte<br />

markiert. Es bilden sich so<br />

auf dem Modell alle möglichen Blitzeinschlagstellen<br />

ab; man kann auch die<br />

Bereiche von Seiteneinschlägen feststellen.<br />

Die natürlichen Schutzräume,<br />

die sich aufgr<strong>und</strong> der Geometrie des zu<br />

schützenden Objekts <strong>und</strong> seiner Umgebung<br />

ergeben, werden ebenfalls deutlich.<br />

An diesen Stellen kann auf die<br />

Montage von Fangleitungen verzichtet<br />

werden (Bild 5.1.1.3).<br />

Zu beachten ist dabei allerdings, dass<br />

an Turmspitzen auch schon Blitzfußspuren<br />

an Stellen festgestellt wurden, die<br />

durch das Überrollen der "Blitzkugel"<br />

nicht direkt berührt wurden. Dies wird<br />

Gefährdungspegel Auffangkriterium Radius der Blitzkugel kleinster<br />

(Enddurchschlag- Scheitelwert<br />

strecke h B ) des Stromes<br />

E i R in m I in kA<br />

38 BLITZPLANER<br />

IV 0,84 60 15,7<br />

III 0,91 45 10,1<br />

II 0,97 30 5,4<br />

I 0,99 20 2,9<br />

Tabelle 5.1.1.1 Beziehungen zwischen Gefährdungspegel, Auffangkriterium E i , Enddurchschlagstrecke R <strong>und</strong><br />

kleinstem Scheitelwert des Stromes I<br />

Quelle: Tabelle 5 <strong>und</strong> 6 der DIN V VDE V 0185-1<br />

R<br />

R<br />

R<br />

R<br />

Gebäude<br />

u. a. darauf zurückgeführt, dass bei<br />

Mehrfachblitzen der Fußpunkt des Blitzes<br />

aufgr<strong>und</strong> der Windverhältnisse<br />

gewandert ist. Es kann demnach vorkommen,<br />

dass sich um die ermittelten<br />

Einschlagstellen herum ein Bereich in<br />

der Größenordnung von etwa einem<br />

Meter ausbildet, in dem ebenfalls Blitzeinschläge<br />

möglich sind.<br />

Beispiel 1: Neubau eines Verwaltungsgebäudes<br />

in München<br />

In der Planungsphase des Neubaus des<br />

Verwaltungsgebäudes entschied man<br />

sich, wegen der komplexen Geometrie<br />

das Blitzkugelverfahren anzuwenden,<br />

um die blitzeinschlag-gefährdeten<br />

Bereiche zu identifizieren.<br />

Möglich war dies, da ein Architekturmodell<br />

des Neubaus im Maßstab 1:100<br />

zur Verfügung stand.<br />

Als Anforderung an das Blitzschutzsystem<br />

wurde die Schutzklasse I festgelegt,<br />

d. h. der Blitzkugelradius im<br />

Modell betrug 20 cm (Bild 5.1.1.4).<br />

An den Stellen, an denen die "Blitzkugel"<br />

Gebäudeteile berührt, kann ein<br />

direkter Blitzeinschlag mit dem zugehörigen<br />

Mindest-Stromscheitelwert<br />

von 2,9 kA auftreten (Bild 5.1.1.5). Dort<br />

waren demzufolge adäquate Fangeinrichtungen<br />

erforderlich. Wurden darüber<br />

hinaus an diesen Stellen oder in<br />

unmittelbarer Nähe elektrische Einrichtungen<br />

lokalisiert (z. B. auf dem Gebäu-<br />

R<br />

www.dehn.de<br />

Blitzkugel<br />

Bild 5.1.1.3 Schematische Anwendung des “Blitzkugel”-Verfahrens<br />

an einem Gebäude mit<br />

stark gegliederter Oberfläche<br />

Bild 5.1.1.4 Neubau Verwaltungsgebäude:<br />

Modell mit “Blitzkugel” der Schutzklasse I<br />

Quelle: WBG Wiesinger<br />

R


dedach), so wurden dort erweiterte<br />

Fangeinrichtungs-Maßnahmen realisiert.<br />

Durch die Anwendung des Blitzkugelverfahrens<br />

wurde damit vermieden,<br />

Fangeinrichtungen dort zu installieren,<br />

wo sie aus schutztechnischer Sicht nicht<br />

erforderlich sind. Auf der anderen Seite<br />

konnte der Schutz vor direkten Einschlägen<br />

dort noch verbessert werden,<br />

wo es notwendig ist (Bild 5.1.1.5).<br />

Bild 5.1.1.5 Neubau DAS-Verwaltungsgebäude:<br />

Blitzeinschlag-gefährdete Bereiche für<br />

die Schutzklasse I in der Draufsicht (Ausschnitt)<br />

Quelle: WBG Wiesinger<br />

Beispiel 2: Aachener Dom<br />

<strong>Der</strong> Dom steht inmitten der Aachener<br />

Altstadt <strong>und</strong> ist von mehreren hohen<br />

Gebäuden umgeben.<br />

Direkt neben dem Dom befindet sich<br />

ein Modell im Maßstab 1:100, das den<br />

Besuchern die Geometrie des Bauwerks<br />

besser begreiflich machen soll.<br />

Die umgebenden Gebäude bieten dem<br />

Aachener Dom zum Teil einen natürlichen<br />

Schutz vor Blitzeinschlägen.<br />

Dazu <strong>und</strong> um die Wirksamkeit von<br />

Blitzschutzmaßnahmen aufzuzeigen<br />

wurden die umliegenden Gebäude in<br />

ihren wesentlichen Elementen im gleichen<br />

Modell-Maßstab (1:100) abgebildet<br />

(Bild 5.1.1.6).<br />

Bild 5.1.1.6 zeigt ferner "Blitzkugeln"<br />

der Schutzklassen II <strong>und</strong> III (d. h. mit<br />

Radien von 30 cm <strong>und</strong> 45 cm) am<br />

Modell.<br />

Bild 5.1.1.6 Aachener Dom: Modell mit Umgebung<br />

<strong>und</strong> “Blitzkugeln” der Schutzklassen II<br />

<strong>und</strong> III<br />

Quelle: Prof. Dr. A. Kern, Aachen<br />

Ziel war es hierbei, die steigenden<br />

Anforderungen an die Fangeinrichtungen<br />

bei abnehmendem Blitzkugelradius<br />

aufzuzeigen, d. h. welche Bereiche<br />

des Aachener Doms bei höherer<br />

Schutzklasse II zusätzlich als blitzeinschlaggefährdet<br />

anzusehen sind.<br />

Die "Blitzkugel" mit dem kleineren<br />

Radius (entsprechend höherer Schutzklasse)<br />

berührt natürlich das Modell<br />

auch an allen Stellen, an denen die<br />

"Blitzkugel" mit dem größeren Radius<br />

bereits berührt hat. Es ist damit nur<br />

noch notwendig, die zusätzlichen Berührungspunkte<br />

festzustellen.<br />

Bei der Dimensionierung der Fangeinrichtung<br />

für eine bauliche Anlage oder<br />

einen Dachaufbau ist, wie aufgezeigt,<br />

der Durchhang der Blitzkugel ausschlaggebend.<br />

Mit der nachfolgenden Formel kann<br />

die Eindringtiefe p der Blitzkugel<br />

errechnet werden, wenn die Blitzkugel<br />

z. B. auf „Schienen“ rollt. Dies ist z. B.<br />

bei zwei gespannten Drähten gegeben.<br />

p = R – √ R 2 – (d/ 2 ) 2<br />

R Radius der Blitzkugel<br />

d Abstand zwischen zwei Fangstangen<br />

oder zwei parallelen Fangleitungen<br />

Bild 5.1.1.7 veranschaulicht diese Betrachtungsweise.<br />

Eindringtiefe p<br />

Bild 5.1.1.7 Eindringtiefe p der Blitzkugel<br />

d<br />

R<br />

Sollen Dachfläche oder Dachaufbauten<br />

vor direktem Einschlag geschützt werden,<br />

wird dies häufig durch Fangstangen<br />

realisiert. Durch die quadratische<br />

Anordnung der Fangstangen, die in der<br />

Regel nicht überspannt werden, läuft<br />

die Kugel „nicht auf Schienen“, sondern<br />

„taucht tiefer ein“, dadurch wird<br />

die Eindringtiefe der Kugel größer (Bild<br />

5.1.1.8).<br />

Die Fangstangenhöhe ∆h sollte immer<br />

höher dimensioniert werden als der<br />

ermittelte Wert der Eindringtiefe p <strong>und</strong><br />

somit der Durchhang der Blitzkugel.<br />

Durch diese zusätzliche Höhe der Fangstange<br />

wird gewährleistet, dass die<br />

Blitzkugel das zu schützende Objekt<br />

nicht berührt.<br />

Eine andere Möglichkeit, die Höhe der<br />

Fangstangen zu ermitteln, ist mit Tabelle<br />

5.1.1.2 möglich. Maßgebend für die<br />

Eindringtiefe der Blitzkugel ist der<br />

größte Abstand der Fangstangen zueinander.<br />

Durch die weiteste Entfernung<br />

kann in der Tabelle die Eindringtiefe<br />

p (Durchhang) abgelesen werden.<br />

Die Fangstangen sind entsprechend der<br />

Höhe des Dachaufbaus (bezogen auf<br />

den Standort der Fangstange) <strong>und</strong><br />

zusätzlich der Eindringtiefe zu dimensionieren<br />

(Bild 5.1.1.9).<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 39<br />

h c<br />

Fangleitung<br />

p<br />

R<br />

Quaderförmiger Schutzraum<br />

zwischen vier Fangstangen<br />

Schutzklasse<br />

I II III IV<br />

R 20 30 45 60<br />

d<br />

∆h<br />

Bild 5.1.1.8 Fangeinrichtung für Dachaufbauten mit<br />

ihrem Schutzraum<br />

5


5<br />

Wird z. B. eine gesamte Fangstangenhöhe<br />

von 1,15 m rechnerisch oder aus<br />

der Tabelle ermittelt, wird in der Regel<br />

ein handelsübliches Maß der Fangstange<br />

1,5 m eingesetzt.<br />

40 BLITZPLANER<br />

d Durchhang der Blitzkugel [m] (aufger<strong>und</strong>et)<br />

Abstand<br />

zwischen<br />

Schutzklasse mit Blitzkugelradius in Metern<br />

Fangstangen [m] I (20 m) II (30 m) III (45 m) IV (60 m)<br />

2 0,03 0,02 0,01 0,01<br />

4 0,10 0,07 0,04 0,03<br />

6 0,23 0,15 0,10 0,08<br />

8 0,40 0,27 0,18 0,13<br />

10 0,64 0,42 0,28 0,21<br />

12 0,92 0,61 0,40 0,30<br />

14 1,27 0,83 0,55 0,41<br />

16 1,67 1,09 0,72 0,54<br />

18 2,14 1,38 0,91 0,68<br />

20 2,68 1,72 1,13 0,84<br />

23 3,64 2,29 1,49 1,11<br />

26 4,80 2,96 1,92 1,43<br />

29 6,23 3,74 2,40 1,78<br />

32 8,00 4,62 2,94 2,17<br />

35 10,32 5,63 3,54 2,61<br />

Tabelle 5.1.1.2 Durchgang der Blitzkugel bei zwei Fangstangen oder zwei parallelen Fangleitungen<br />

Dachaufbau<br />

Lichtkuppel<br />

d Diagonale<br />

Bild 5.1.1.9 Berechnung ∆h bei mehreren Fangstangen nach Blitzkugelverfahren<br />

Schutzklasse Maschenweite<br />

I 5 x 5 m<br />

II 10 x 10 m<br />

III 15 x 15 m<br />

IV 20 x 20 m<br />

Tabelle 5.1.1.3 Maschenweite<br />

D h<br />

Maschenverfahren<br />

Die Fangeinrichtung "Masche" kann<br />

universell <strong>und</strong> unabhängig von der<br />

Gebäudehöhe <strong>und</strong> Dachform angewandt<br />

werden. Auf der Dacheindeckung<br />

wird ein maschenförmiges<br />

Fangnetz mit einer der Schutzklasse<br />

entsprechenden Maschenweite angeordnet<br />

(Tabelle 5.1.1.3).<br />

<strong>Der</strong> Durchhang der Blitzkugel wird bei<br />

der Fangeinrichtung Masche vereinfacht<br />

zu Null angenommen.<br />

Die Lage der einzelnen Maschen ist<br />

unter Verwendung des Firstes <strong>und</strong> der<br />

Außenkanten des Gebäudes sowie den<br />

als Fangeinrichtung dienenden metallenen<br />

natürlichen Baukomponenten<br />

frei wählbar.<br />

Die Fangleitungen an den Außenkanten<br />

der baulichen Anlage müssen möglichst<br />

nahe an den Kanten verlegt werden.<br />

Eine metallene Attika kann als Fang<strong>und</strong>/oder<br />

Ableitung verwendet werden,<br />

wenn die geforderten Mindestmaße<br />

für natürliche Bestandteile der<br />

Fangeinrichtung erfüllt werden (Bild<br />

5.1.1.10).<br />

Schutzwinkelverfahren<br />

Das Schutzwinkelverfahren ist von dem<br />

elektrisch-geometrischen Blitzmodell<br />

abgeleitet. <strong>Der</strong> Schutzwinkel wird vom<br />

Radius der Blitzkugel bestimmt. <strong>Der</strong><br />

vergleichbare Schutzwinkel mit dem<br />

Radius der Blitzkugel ergibt sich, wenn<br />

eine Schräge die Blitzkugel so schneidet,<br />

dass die dadurch entstehenden<br />

Flächen inhaltlich gleich groß sind (Bild<br />

5.1.1.11).<br />

Dieses Verfahren ist bei den Gebäuden<br />

mit symmetrischen Abmessungen (z. B.<br />

Steildach) oder für Dachaufbauten<br />

(z. B. Antennen, Abluftrohre) anzuwenden.<br />

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z.B. Regenrinne<br />

Bild 5.1.1.10 Maschenförmige Fangeinrichtung


Fangstange<br />

R<br />

Blitzkugel<br />

gleiche Flächeninhalte<br />

Schutzwinkel<br />

Gr<strong>und</strong>fläche<br />

Bild 5.1.1.11 Schutzwinkel <strong>und</strong> vergleichbarer<br />

Radius der Blitzkugel<br />

<strong>Der</strong> Schutzwinkel ist abhängig von der<br />

Schutzklasse <strong>und</strong> der Höhe der Fangeinrichtung<br />

über der Bezugsebene<br />

(Bild 5.1.1.12).<br />

Fangleitungen, Fangstangen, Maste<br />

<strong>und</strong> Drähte sollten so angeordnet werden,<br />

dass alle Teile der zu schützenden<br />

baulichen Anlage innerhalb des Schutzvolumens<br />

der Fangeinrichtung liegen.<br />

<strong>Der</strong> Schutzbereich kann „kegelförmig“<br />

oder mit Überspannung z. B. eines Seiles<br />

„zeltförmig“ sein (Bilder 5.1.1.13 bis<br />

5.1.1.15).<br />

h t<br />

a° 80<br />

70<br />

60<br />

50<br />

40<br />

30<br />

20<br />

10<br />

a° a°<br />

Bild 5.1.1.13 Kegelförmiger Schutzbereich<br />

Schutzwinkelverfahren<br />

Sind Fangstangen zum Schutz von<br />

Dachaufbauten auf der Dachfläche<br />

aufgestellt, dann kann der Schutzwinkel<br />

α unterschiedlich sein. Im Bild<br />

5.1.1.16 ist die Bezugsebene für den<br />

Schutzwinkel α 1 die Dachfläche. <strong>Der</strong><br />

Schutzwinkel α 2 hat den Erdboden als<br />

Bezugsebene, <strong>und</strong> somit ist der Winkel<br />

α 2 nach Bild 5.1.1.12 <strong>und</strong> der Tabelle<br />

5.1.1.4 geringer als α 1.<br />

Winkel a<br />

Winkel a Winkel a<br />

I II III IV<br />

0 0 2 10 20 30 40 50 60<br />

h (m)<br />

Bild 5.1.1.12 Schutzwinkel α als Funktion der Höhe h in Abhängigkeit von der Schutzklasse<br />

Winkel a<br />

Bild 5.1.1.14 Beispiel für Fangeinrichtungen mit<br />

Schutzwinkel α<br />

h t<br />

Fangleitung<br />

α°<br />

<strong>Der</strong> Winkel α ist abhängig von der Schutzklasse<br />

<strong>und</strong> der Höhe der Fangleitung über dem Erdboden<br />

Bild 5.1.1.15 Durch eine Fangleitung geschützter<br />

Raum<br />

h 1: Physikalische Höhe der Fangstange<br />

Anmerkung:<br />

<strong>Der</strong> Schutzwinkel a 1 bezieht sich<br />

auf die Höhe der Fangeinrichtung<br />

h 1 über der zu schützenden Dachfläche<br />

(Bezugsebene);<br />

der Schutzwinkel a 2 bezieht sich auf<br />

die Höhe h 2 = h 1 + h, wobei die<br />

Erdoberfläche die Bezugsebene ist.<br />

In Tabelle 5.1.1.4 kann der entsprechende<br />

Schutzwinkel je nach Schutzklasse<br />

<strong>und</strong> der zugehörige Abstand<br />

(Schutzbereich) abgelesen werden.<br />

Schutzwinkelverfahren für getrennte<br />

Fangeinrichtungen von Dachaufbauten<br />

Besondere Probleme treten auf, wenn<br />

Dachaufbauten, die oft nachträglich<br />

eingebracht werden, aus Schutzbereichen<br />

z. B. der Masche herausragen.<br />

Besitzen diese Dachaufbauten zudem<br />

noch elektrische oder elektronische<br />

Einrichtungen, wie z. B. Dachlüfter,<br />

Antennen, Messsysteme oder Fernsehkameras,<br />

sind ergänzende Schutzmaßnahmen<br />

erforderlich.<br />

Bei direktem Anschluss solcher Einrichtungen<br />

an den Äußeren Blitzschutz<br />

werden im Falle eines Blitzeinschlags<br />

Teilströme in das Gebäude geführt, die<br />

zur Zerstörung überspannungsempfindlicher<br />

Einrichtungen führen können.<br />

Durch getrennte Fangeinrichtungen<br />

sind Direkteinschläge in diese<br />

dachüberragenden Aufbauten zu verhindern.<br />

Zum Schutz von kleineren Dachaufbauten<br />

(mit elektrischen Einrichtungen)<br />

eignen sich Fangstangen nach Bild<br />

5.1.1.17.<br />

Sie bilden einen „kegelförmigen“<br />

Schutzbereich <strong>und</strong> verhindern so einen<br />

Direkteinschlag in den Dachaufbau.<br />

<strong>Der</strong> Trennungsabstand s ist bei der<br />

Dimensionierung der Höhe der Fangstange<br />

zu berücksichtigen (siehe Kapitel<br />

5.6).<br />

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h 1<br />

a 1<br />

a 2<br />

h h1 h2 Bild 5.1.1.16 Äußerer Blitzschutz,<br />

durch eine senkrechte Fangstange<br />

geschütztes Volumen<br />

5


5<br />

Höhe der BSK I BSK II BSK III BSK IV<br />

Fangstange Winkel Abstand Winkel Abstand Winkel Abstand Winkel Abstand<br />

h in m α a in m α a in m α a in m α a in m<br />

1 67 2,36 71 2,90 74 3,49 78 4,70<br />

2 67 4,71 71 5,81 74 6,97 78 9,41<br />

3 67 7,07 71 8,71 74 10,46 78 14,11<br />

4 65 6,43 69 10,42 72 12,31 76 16,04<br />

5 59 6,66 65 10,72 70 13,74 73 16,35<br />

6 57 7,70 62 11,28 68 14,85 71 17,43<br />

7 54 8,26 60 12,12 66 15,72 69 18,24<br />

8 52 8,96 58 12,80 64 16,40 68 19,80<br />

9 49 9,20 56 13,34 62 16,93 66 20,21<br />

10 47 9,65 54 13,76 61 18,04 65 21,45<br />

11 45 10,00 52 14,08 59 18,31 64 22,55<br />

12 42 9,90 50 14,30 58 19,20 62 22,57<br />

13 40 10,07 49 14,95 57 20,02 61 23,45<br />

14 37 9,80 47 15,01 55 19,99 60 24,25<br />

15 35 9,80 45 15,00 54 20,65 59 24,96<br />

16 33 9,74 44 15,45 53 21,23 58 25,61<br />

17 30 9,24 42 15,31 52 21,76 57 26,18<br />

18 28 9,04 40 15,10 50 21,45 56 26,69<br />

19 25 8,39 39 15,39 49 21,86 55 27,13<br />

20 23 8,07 37 15,07 48 22,21 54 27,53<br />

21 36 15,26 47 22,52 53 27,87<br />

22 35 15,40 46 22,78 52 28,16<br />

23 33 14,94 45 23,00 51 28,40<br />

24 32 15,00 44 23,18 50 28,60<br />

25 30 14,43 43 23,31 49 28,76<br />

26 29 14,41 42 23,41 49 29,91<br />

27 27 13,76 40 22,66 48 29,99<br />

28 26 13,66 39 22,67 47 30,03<br />

29 25 13,52 38 22,66 46 30,03<br />

30 23 12,73 37 22,61 45 30,00<br />

31 36 22,52 44 29,94<br />

32 35 22,41 44 30,90<br />

33 35 23,11 43 30,77<br />

34 34 22,93 42 30,61<br />

35 33 22,73 41 30,43<br />

36 32 22,50 40 30,21<br />

37 31 22,23 40 31,05<br />

38 30 21,94 39 30,77<br />

39 29 21,62 38 30,47<br />

40 28 21,27 37 30,14<br />

41 27 20,89 37 30,90<br />

42 26 20,48 36 30,51<br />

43 25 20,05 35 30,11<br />

44 24 19,59 35 30,81<br />

45 Winkel α<br />

23 19,10 34 30,35<br />

46 33 29,87<br />

47 32 29,37<br />

48 32 29,99<br />

49 31 29,44<br />

50 30 28,87<br />

51 30 29,44<br />

52 29 28,82<br />

53 Höhe h 28 28,18<br />

54 der 27 27,51<br />

55 Fangstange 27 28,02<br />

56 26 27,31<br />

57 25 26,58<br />

58 25 27,05<br />

59 Abstand a 24 26,27<br />

60 23 25,47<br />

Tabelle 5.1.1.4 Schutzwinkel α in Abhängigkeit der Blitzschutzklassen<br />

42 BLITZPLANER<br />

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Bild 5.1.1.17 Schutz kleinerer Dachaufbauten vor Direkteinschlägen mit Fangstangen<br />

Getrennte <strong>und</strong> nicht getrennte Fangeinrichtungen<br />

Bei der Ausführung des Äußeren Blitzschutzes<br />

an einem Gebäude werden<br />

zwei Arten der Fangeinrichtungen<br />

unterschieden:<br />

⇒ getrennt<br />

⇒ nicht getrennt<br />

Die beiden Ausführungen können miteinander<br />

kombiniert werden.<br />

Die Fangeinrichtungen eines nicht<br />

getrennten Äußeren Blitzschutzes zum<br />

Schutz einer baulichen Anlage können<br />

auf folgende Arten errichtet werden:<br />

Besteht das Dach aus nicht brennbarem<br />

Material, können die Leitungen der<br />

Fangeinrichtung auf der Oberfläche<br />

der baulichen Anlage verlegt werden<br />

(z. B. Sattel- oder Flachdach). In der<br />

Regel werden Baustoffe aus nicht<br />

brennbarem Material verwendet. Somit<br />

können die Komponenten des<br />

Äußeren Blitzschutzes direkt an die<br />

bauliche Anlage montiert werden (Bilder<br />

5.1.1.18 <strong>und</strong> 5.1.1.19).<br />

Bild 5.1.1.18 Satteldach mit Leitungshalter<br />

Bild 5.1.1.19 Flachdach mit Leitungshalter<br />

Besteht das Dach aus leicht entflammbarem<br />

Material (Baustoffklasse B 3, siehe<br />

Anhang E der DIN V VDE V 0185-3)<br />

wie z. B. bei Weichdächern, darf der<br />

Abstand zwischen den brennbaren Teilen<br />

des Daches <strong>und</strong> der Fangeinrichtung<br />

aus Fangstangen, Fangleitungen<br />

oder Fangmaschen nicht kleiner als<br />

0,4 m sein.<br />

Leicht entflammbare Teile der zu schützenden<br />

baulichen Anlage dürfen nicht<br />

in direktem Kontakt mit Teilen des<br />

Äußeren Blitzschutzes stehen. Sie dürfen<br />

sich auch nicht unter einer Dachdeckung<br />

befinden, die bei Blitzeinschlag<br />

durchlöchert werden kann (siehe auch<br />

Kapitel 5.1.5 Reetdächer).<br />

Bei getrennten Fangeinrichtungen<br />

wird die gesamte bauliche Anlage<br />

durch Fangstangen, Fangmaste oder<br />

mit Seil überspannten Masten vor<br />

direktem Einschlag geschützt. Die<br />

Fangeinrichtungen sind unter Beachtung<br />

des Trennungsabstandes s zum<br />

Gebäude zu errichten.<br />

Bilder 5.1.1.20 <strong>und</strong> 5.1.1.21 zeigen eine<br />

Art der von der baulichen Anlage getrennten<br />

Fangeinrichtungen<br />

s 4<br />

s<br />

<strong>Der</strong> Trennungsabstand s zwischen der<br />

Fangeinrichtung <strong>und</strong> der baulichen Anlage<br />

ist einzuhalten.<br />

Diese von der baulichen Anlage getrennten<br />

Fangeinrichtungen werden<br />

häufig bei brennbaren Materialien auf<br />

dem Dach z. B. Reet oder auch bei Ex-<br />

Anlagen z. B. Tankanlagen angewendet.<br />

Siehe auch Kapitel 5.1.5 “Fangeinrichtung<br />

für Gebäude mit weicher Bedachung”.<br />

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α<br />

2<br />

1 1<br />

1 Fangmast<br />

2 geschützte bauliche Anlage<br />

3 Bezugsebene<br />

4 s Trennungsabstand entsprechend 5.3 im<br />

Hauptabschnitt 1 der DIN V VDE V 0185-3<br />

α Schutzwinkel entsprechend Tab. 5.1.1.3<br />

Bild 5.1.1.20 Getrennter Äußerer Blitzschutz mit<br />

zwei getrennten Fangmasten nach<br />

dem Schutzwinkelverfahren:<br />

Projektion auf eine vertikale Fläche<br />

s 1<br />

1<br />

s 2<br />

1 Fangmast<br />

2 horizontale Fangleitung<br />

3<br />

geschützte bauliche Anlage<br />

s1, s2 Trennungsabstand entsprechend<br />

DIN V VDE V 0185-3<br />

Bild 5.1.1.21 Getrennter Äußerer Blitzschutz, bestehend<br />

aus zwei getrennten Fangmasten,<br />

verb<strong>und</strong>en durch eine horizontale<br />

Fangleitung: Projektion auf eine vertikale<br />

Fläche durch die zwei Masten<br />

(Aufriss)<br />

3<br />

2<br />

3<br />

s 2<br />

α<br />

1<br />

5


5<br />

Eine weitere Möglichkeit getrennte<br />

Fangeinrichtungen zu erstellen besteht<br />

darin, mit elektrisch isolierenden Werkstoffen<br />

wie z. B. GFK (Glasfaser verstärkter<br />

Kunststoff) die Fangeinrichtungen<br />

(Fangstangen, Leitungen oder Seile)<br />

am zu schützenden Objekt zu befestigen.<br />

Diese Form der Trennung kann örtlich<br />

begrenzt oder auch für gesamte Anlagenteile<br />

verwendet werden. Häufig<br />

angewendet wird es für Dachaufbauten<br />

wie Lüfter- oder Rückkühlanlagen,<br />

die eine elektrisch leitende Verbindung<br />

in das Gebäudeinnere aufweisen (Siehe<br />

auch Kapitel 5.1.8).<br />

Natürliche Bestandteile von Fangeinrichtungen<br />

Als natürliche Bestandteile einer Fangeinrichtung<br />

können metallene Konstruktionsteile<br />

wie z. B. Attiken, Regenrinnen,<br />

Geländer oder Verkleidungen<br />

verwendet werden.<br />

Bei einem Gebäude in Stahlskelettbauweise<br />

mit einem Metalldach <strong>und</strong> einer<br />

Fassade aus leitfähigem Material sind<br />

diese Teile unter bestimmten Voraussetzungen<br />

für den Äußeren Blitzschutz<br />

verwendbar.<br />

Verkleidungen aus Metallblech, an<br />

oder auf dem zu schützenden Gebäude,<br />

können verwendet werden, wenn<br />

die elektrische Verbindung zwischen<br />

den verschiedenen Teilen dauerhaft<br />

ausgeführt ist.<br />

Diese dauerhaften elektrischen Verbindungen<br />

können z. B. durch Hartlöten,<br />

Schweißen, Pressen, Schrauben oder<br />

Nieten erstellt werden.<br />

Ist die elektrische Verbindung nicht<br />

gegeben, müssen diese Elemente zusätzlich<br />

z. B. mit Überbrückungsbändern<br />

oder Überbrückungskabeln verb<strong>und</strong>en<br />

werden.<br />

Ist die Dicke des Metallbleches nicht<br />

kleiner als der Wert t' in Tabelle 5.1.1.5<br />

<strong>und</strong> ist es nicht erforderlich, ein Durchschmelzen<br />

der Bleche am Einschlagpunkt<br />

oder die Entzündung von brennbarem<br />

Material unter der Verkleidung<br />

zu berücksichtigen, können derartige<br />

Bleche als Fangeinrichtung verwendet<br />

werden.<br />

Werkstoff Dicke t‘<br />

44 BLITZPLANER<br />

Fe 0,5 mm<br />

Cu 0,5 mm<br />

Al/NIRO 0,7mm<br />

Tabelle 5.1.1.5 Mindestdicke von Metallblechen<br />

(wenn Durchschmelzungen erlaubt)<br />

Es erfolgt keine Unterscheidung der<br />

Materialdicken nach Schutzklassen.<br />

Ist es jedoch erforderlich, Vorkehrungen<br />

gegen Durchschmelzen oder unzulässige<br />

Erhitzung am Einschlagpunkt zu<br />

treffen, soll die Dicke des Metallbleches<br />

nicht kleiner als der Wert t in Tabelle<br />

5.1.1.6 sein<br />

Werkstoff Dicke t<br />

Fe 4 mm<br />

Cu 5 mm<br />

Al/NIRO 7mm<br />

Tabelle 5.1.1.6 Mindestdicke von Metallblechen<br />

(wenn Durchschmelzungen nicht<br />

erlaubt)<br />

Diese geforderten Dicken t der Werkstoffe<br />

können im Allgemeinen z. B. bei<br />

Metalldächern nicht eingehalten werden.<br />

Bei Rohren oder Behältern besteht<br />

jedoch die Möglichkeit, diese Mindestdicken<br />

(Wandstärken) zu erfüllen. Ist<br />

dennoch die Temperaturerhöhung (Erhitzung)<br />

an der Innenseite des Rohres<br />

oder des Tanks gefährlich für das sich<br />

darin befindliche Medium (Brand- oder<br />

Explosionsgefahr), sind diese nicht als<br />

Fangeinrichtung zu verwenden (siehe<br />

hierzu auch Kapitel 5.1.4).<br />

Werden die Anforderungen an die entsprechende<br />

Mindestdicke nicht erfüllt,<br />

sollen die Bauteile, z. B. Rohrleitungen<br />

oder Behälter, in einem vor direktem<br />

Einschlag geschützten Bereich untergebracht<br />

werden. Diese natürlichen Bestandteile<br />

können dennoch in der Lage<br />

sein, Blitzstrom zu führen <strong>und</strong> können<br />

somit als Verbindungs- oder Ableitung<br />

verwendet werden.<br />

Eine dünne Beschichtung mit Farbe,<br />

1 mm Bitumen oder 0,5 mm PVC ist bei<br />

einem direkten Blitzeinschlag nicht als<br />

Isolierung zu betrachten. Durch die<br />

hohe Energie, die bei einem direkten<br />

Blitzeinschlag umgesetzt wird, werden<br />

derartige Beschichtungen durchschlagen.<br />

Bei natürlichen Bestandteilen der Ableitungen<br />

dürfen keine Beschichtungen<br />

an den Verbindungsstellen vorhanden<br />

sein.<br />

Befinden sich leitende Teile auf der<br />

Dachfläche können diese als natürliche<br />

Fangeinrichtung verwendet werden,<br />

wenn keine leitfähige Verbindung in<br />

das Gebäudeinnere besteht.<br />

Durch die Verbindung von z. B. Rohren<br />

oder elektrischen Leitungen in das<br />

Gebäude können Blitzteilströme in das<br />

Innere der baulichen Anlage gelangen<br />

<strong>und</strong> empfindliche elektrische/elektronische<br />

Einrichtungen beeinflussen oder<br />

gar zerstören.<br />

Um diese Blitzteilströme zu verhindern,<br />

sind für die vorher genannten Dachaufbauten<br />

getrennte Fangeinrichtungen<br />

zu errichten.<br />

Die Auslegung der getrennten Fangeinrichtung<br />

kann nach dem Blitzkugeloder<br />

Schutzwinkelverfahren erfolgen.<br />

Eine Fangeinrichtung mit einer Maschenweite<br />

entsprechend der jeweiligen<br />

Schutzklasse kann errichtet werden,<br />

wenn die gesamte Anordnung um<br />

den geforderten Trennungsabstand s<br />

erhöht (isoliert) geführt wird.<br />

Ein universelles Bauteilesystem zur<br />

errichtung getrennter Fangeinrichtungen<br />

wird in Kapitel 5.1.8 beschrieben.<br />

5.1.2 Fangeinrichtungen für<br />

Gebäude mit Satteldach<br />

Unter Fangeinrichtungen auf Dächern<br />

versteht man die Gesamtheit der metallenen<br />

Bauteile z. B. Fangleitungen,<br />

Fangstangen, Fangspitzen.<br />

Vom Blitz bevorzugte Einschlagstellen,<br />

wie Giebelspitzen, Schornsteine, Firste<br />

<strong>und</strong> Grate, Giebel- <strong>und</strong> Traufenkanten,<br />

Brüstungen <strong>und</strong> Antennen <strong>und</strong> sonstige<br />

herausragende Dachaufbauten, sind<br />

mit Fangeinrichtungen zu versehen.<br />

Im Regelfall wird auf Satteldächern auf<br />

der Dachfläche ein maschenförmiges<br />

Fangnetz entsprechend der Maschenweite<br />

je nach Schutzklasse (z. B.<br />

15 m x 15 m für Schutzklasse III) errichtet<br />

(Bild 5.1.2.1).<br />

Bild 5.1.2.1 Fangeinrichtung auf Satteldach<br />

Die Lage der einzelnen Maschen ist unter<br />

Verwendung des Firstes <strong>und</strong> der Außenkanten<br />

<strong>und</strong> den als Fangeinrichtung dienenden<br />

metallenen Bauteilen wählbar.<br />

Die Fangleitungen an den Außenkanten<br />

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der Gebäude müssen möglichst direkt an<br />

den Kanten verlegt werden.<br />

Um die Fangeinrichtung „Masche“ auf<br />

der Dachfläche zu schließen, wird in<br />

der Regel die metallene Regenrinne<br />

verwendet. Unter der Voraussetzung,<br />

dass die Dachrinne selbst elektrisch leitfähig<br />

verb<strong>und</strong>en ist, wird am Kreuzungspunkt<br />

der Fangeinrichtung mit<br />

der Dachrinne eine Dachrinnenklemme<br />

montiert.<br />

Dachaufbauten aus elektrisch nicht leitendem<br />

Material (z. B. Entlüftungsrohre<br />

aus PVC) gelten als ausreichend<br />

geschützt, wenn sie nicht mehr als<br />

h=0,3 m aus der Maschenebene herausragen<br />

(Bild 5.1.2.2).<br />

Bild 5.1.2.2 Höhe Dachaufbau aus elektrisch nicht<br />

leitendem Material (z. B. PVC), h ≤ 0,3 m<br />

Ist das Maß h > 0,3 m, so ist der Aufbau<br />

mit einer Fangeinrichtung (z. B. Auffangspitze)<br />

zu versehen <strong>und</strong> mit der<br />

nächstgelegenen Fangleitung zu verbinden.<br />

Dabei kann auch z. B. ein Draht<br />

mit einem Durchmesser von 8 mm bis<br />

zu einer maximalen freien Länge von<br />

0,5 m verwendet werden, wie im Bild<br />

5.1.2.3 gezeigt.<br />

Bild 5.1.2.3 Zusätzliche Fangeinrichtung für Entlüftungsrohre<br />

Dachaufbauten aus Metall ohne leitfähige<br />

Verbindung in das Innere der baulichen<br />

Anlage brauchen nicht an die<br />

Fangeinrichtung angeschlossen werden,<br />

wenn alle nachfolgenden Voraussetzungen<br />

erfüllt sind:<br />

⇒ Dachaufbauten dürfen höchstens<br />

0,3 m aus der Maschenebene herausragen<br />

h<br />

⇒ Dachaufbauten dürfen höchstens<br />

eine eingeschlossene Fläche von<br />

1m2 aufweisen (z. B. Dachfenster)<br />

⇒ Dachaufbauten dürfen höchstens<br />

2m lang sein (z. B. Blecheindeckungen)<br />

Nur sofern alle drei Voraussetzungen eingehalten<br />

sind, kann auf einen Anschluss<br />

verzichtet werden.<br />

Weiterhin muss bei den oben genannten<br />

Bedingungen der Trennungsabstand zu<br />

Fang- <strong>und</strong> Ableitungen beachtet werden<br />

(Bild 5.1.2.4).<br />

Bild 5.1.2.4 Gebäude mit Photovoltaik-Anlage<br />

Quelle: Blitzschutz Wettingfeld, Krefeld<br />

Für Schornsteine sind Fangstangen so zu<br />

errichten, dass sich der gesamte Kamin im<br />

Schutzbereich befindet. Bei der Dimensionierung<br />

der Fangstangen wird das<br />

Schutzwinkelverfahren angewendet.<br />

Ist der Kamin gemauert oder mit Formsteinen<br />

errichtet, kann die Fangstange<br />

direkt an den Kamin montiert werden.<br />

Befindet sich ein leitfähiges Rohr im<br />

Inneren des Kamins z. B. bei der Altbausanierung,<br />

muss der Trennungsabstand<br />

zu diesem leitfähigen Teil eingehalten<br />

werden. Hier kommen getrennte Fangeinrichtungen<br />

zum Einsatz, wobei<br />

Fangstangen mit Distanzhaltern errichtet<br />

werden.<br />

<strong>Der</strong> Aufbau zum Schutz insbesondere<br />

von Parabolantennen erfolgt ähnlich<br />

wie der zum Schutz von Kaminen mit<br />

innenliegendem Edelstahlrohr.<br />

Bei einem direkten Blitzeinschlag in<br />

Antennen können über die Schirme der<br />

Koaxial-Leitungen Blitzteilströme in<br />

das Innere des zu schützenden Gebäudes<br />

gelangen <strong>und</strong> die bereits beschriebenen<br />

Beeinflussungen <strong>und</strong> Zerstörungen<br />

verursachen. Um dies zu vermeiden,<br />

werden Antennen mit getrennten<br />

Fangeinrichtungen (z. B. Fangstangen)<br />

versehen (Bild 5.1.2.5).<br />

Fangeinrichtungen auf dem First besitzen<br />

einen zeltförmigen Schutzbereich<br />

(nach dem Schutzwinkelverfahren).<br />

<strong>Der</strong> Winkel ist abhängig von der Höhe<br />

Bild 5.1.2.5 Antenne mit Fangstange<br />

Quelle: Oberösterreichischer Blitzschutz,<br />

Linz<br />

über der Bezugsebene (z. B. Erdoberfläche)<br />

<strong>und</strong> der gewählten Schutzklasse.<br />

5.1.3 Fangeinrichtungen für Gebäude<br />

mit Flachdach<br />

Auf Gebäuden mit Flachdächern (Bilder<br />

5.1.3.1 <strong>und</strong> 5.1.3.2) wird das Maschenverfahren<br />

zur Auslegung der Fangeinrichtung<br />

verwendet. Auf der Dacheindeckung<br />

wird ein maschenförmiges<br />

Fangnetz mit einer der Schutzklasse<br />

entsprechenden Maschenweite angeordnet<br />

(Tabelle 5.1.1.3).<br />

Bild 5.1.3.3 zeigt die praktische Anwendung<br />

der Fangeinrichtung Masche<br />

in Verbindung mit Fangstangen für den<br />

Schutz der Dachaufbauten, wie z. B.<br />

Lichtkuppeln, Photovoltaik-Module<br />

oder Lüfter. Wie diese Dachaufbauten<br />

zu behandeln sind, wird im Kapitel<br />

5.1.8 aufgezeigt.<br />

Dachleitungshalter auf Flachdächern<br />

werden im Abstand von ca. 1 m verlegt.<br />

Die Fangleitungen werden mit der Attika<br />

als natürlicher Bestandteil der Fangeinrichtung<br />

verb<strong>und</strong>en. Durch die temperaturbedingten<br />

Längenänderungen<br />

der verwendeten Materialien der Attika<br />

sind die einzelnen Segmente mit<br />

“Schiebeblechen” ausgestattet. Wird<br />

die Attika als Fangeinrichtung verwendet,<br />

müssen diese einzelnen Segmente<br />

untereinander dauerhaft elektrisch<br />

leitfähig verb<strong>und</strong>en werden, ohne dass<br />

die Fähigkeit zur Ausdehnung beeinträchtigt<br />

wird. Dies kann mit Überbrückungsbändern,<br />

Laschen oder Kabeln<br />

realisiert werden (Bild 5.1.3.4).<br />

Auch bei Fangleitungen <strong>und</strong> Ableitungen<br />

sind die temperaturbedingten Längenänderungen<br />

zu berücksichtigen,<br />

(siehe Kapitel 5.4).<br />

Bei einem Blitzeinschlag in die Attika<br />

kann es zu einem Durchschmelzen der<br />

verwendeten Materials kommen. Kann<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 45<br />

5


5<br />

Dachleitungshalter<br />

Typ FB2<br />

Art.-Nr. 253 050<br />

Dachleitungshalter<br />

Typ FB<br />

Art.-Nr. 253 015<br />

Bild 5.1.3.1 Blitz-Fangeinrichtung<br />

Bild 5.1.3.2 Fangeinrichtung auf einem Flachdach<br />

46 BLITZPLANER<br />

Dehnungsstück<br />

Bild 5.1.3.3 Anwendung Fangstangen Bild 5.1.3.4 Attika-Überbrückung<br />

Überbrückungsband<br />

Art.-Nr. 377 015<br />

flexibler Anschluss<br />

Abstand der<br />

Dachleitungshalter<br />

ca. 1m<br />

dies nicht akzeptiert werden, ist hier<br />

eine zusätzliche Fangeinrichtung z. B.<br />

mit Fangspitzen, positioniert nach der<br />

Blitzkugelmethode, erforderlich.<br />

Leitungshalter für Flachdächer<br />

homogen verschweißt<br />

Unter Windeinwirkung können sich<br />

Dachbahnen, soweit sie nur mechanisch<br />

befestigt/aufgelegt sind, horizontal<br />

zur Dachfläche bewegen. Damit Leitungshalter<br />

für Fangeinrichtungen auf<br />

der glatten Oberfläche nicht verschoben<br />

werden, ist eine spezielle Lagesicherung<br />

der Fangleitung erforderlich.<br />

Herkömmliche Dachleitungshalter können<br />

auf Dachbahnen nicht dauerhaft<br />

geklebt werden, da eine Verträglichkeit<br />

von Klebemitteln mit der Dachbahn<br />

meistens nicht besteht.<br />

Eine einfache <strong>und</strong> sichere Möglichkeit<br />

der Lagesicherung sind Dachleitungshalter<br />

Typ KF in Kombination mit<br />

Laschen (Streifen nach Maß schneiden)<br />

aus dem Material der Dachbahn. Die<br />

Lasche wird in den Kunststoffhalter<br />

geklemmt <strong>und</strong> beidseitig auf die Abdichtung<br />

geschweißt. Halter <strong>und</strong><br />

Lasche sollen unmittelbar neben einer<br />

Dachbahnnaht im Abstand von ca. 1 m<br />

positioniert werden. <strong>Der</strong> Folienstreifen<br />

wird nach Maßgabe des Dachbahnherstellers<br />

mit der Dachbahn verschweißt.<br />

Dadurch wird ein Verschieben in der<br />

Fangleitung auf Flachdächern verhindert.<br />

Bei einer Dachneigung größer 5° muss<br />

jeder Dachleitungshalter mit einer Lagefixierung<br />

versehen werden. Die Anordnung<br />

der Dachleitungshalter muss<br />

bei mechanisch befestigten Kunststoffdachbahnen<br />

im unmittelbaren Bereich<br />

der mechanischen Befestigung erfolgen.<br />

Bei diesen Arbeiten ist zu beachten,<br />

dass Schweiß- <strong>und</strong> Klebearbeiten auf<br />

der Abdichtung den Gewährleistungsbereich<br />

des Dachdeckers berühren.<br />

Die auszuführenden Arbeiten sind daher<br />

nur in Abstimmung mit dem jeweils<br />

verantwortlichen Dachdecker durchzuführen<br />

oder sind von diesem selbst auszuführen<br />

(Bild 5.1.3.5).<br />

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~90<br />

~ 300<br />

Dachleitungshalter<br />

Typ KF<br />

Art.-Nr. 253 030<br />

5.1.4 Fangeinrichtungen auf<br />

Metalldächern<br />

Moderne Zweckgebäude in Industrie<br />

<strong>und</strong> Handel haben oftmals Dächer <strong>und</strong><br />

Fassaden aus Metall. Die Metallbahnen<br />

<strong>und</strong> Platten der Dächer haben üblicherweise<br />

eine Dicke von 0,7 – 1,2 mm.<br />

Bild 5.1.4.1 zeigt exemplarisch die Bauart<br />

eines Metalldaches.<br />

Wenn der Blitz in diese direkt einschlägt,<br />

kann es ein Loch aufgr<strong>und</strong> der<br />

Ausschmelzung <strong>und</strong> Verdampfung am<br />

Punkt des Blitzeinschlages geben. Die<br />

Größe des Loches ist abhängig von der<br />

Energie des Blitzes, sowie den Materialeigenschaften<br />

(z. B. Dicke). Das größte<br />

Problem ist dabei der Folgeschaden,<br />

flexibler Anschluss<br />

Bild 5.1.3.5 Hochpolymere Flachdachbahnen – Dachleitungshalter Typ KF / KF2<br />

Bild 5.1.4.1 Ausführungen der Metalldächer,<br />

z. B. R<strong>und</strong>stehfalz-Dächer<br />

Abstand der Dachleitungshalter<br />

ca. 1m<br />

~70<br />

~300<br />

z. B. der Wassereintritt an dieser Stelle.<br />

Bis dieser Schaden bemerkt wird, können<br />

Tage <strong>und</strong> Wochen vergehen. Die<br />

Dachisolierung wird feucht <strong>und</strong>/oder<br />

die Decke nass.<br />

Die Regensicherheit ist nicht mehr gegeben.<br />

Ein Schadensbeispiel, welches mit dem<br />

BLitz-Informations Dienst von Siemens<br />

(BLIDS) bewertet wurde, zeigt diese<br />

Problematik (Bild 5.1.4.2). Ein Strom<br />

von ca. 20000 A schlug in die Blechabdeckung<br />

ein <strong>und</strong> verursachte ein Loch<br />

(Bild 5.1.4.2: Detail A). Da die Blechabdeckung<br />

nicht mit einer Ableitung geerdet<br />

war, entstanden im Bereich des<br />

Sims Überschläge zu natürlichen Metallteilen<br />

in der Wand (Bild 5.1.4.2:<br />

Auswertung: BLIDS – SIEMENS<br />

I = 20400 A<br />

Detail B<br />

Bild 5.1.4.2 Schadensbeispiel Blechabdeckung<br />

Detail B), welche ebenfalls ein Loch verursachten.<br />

Um derartige Schäden zu verhindern,<br />

muss auch auf einem “dünnen“ Metalldach<br />

ein ordnungsgemäßer Äußerer<br />

Blitzschutz mit stromtragfähigen Drähten<br />

<strong>und</strong> Klemmen installiert werden.<br />

Die Blitzschutznorm DIN V VDE V 0185-<br />

3, weist auf die Gefahr von Beschädigungen<br />

an Metalldächern eindeutig<br />

hin. Wenn ein Äußerer Blitzschutz gefordert<br />

ist, müssen die Metallbleche die<br />

in Tabelle 5.1.4.1 festgelegten Mindestwerte<br />

haben.<br />

Die Dicken t sind für Dacheindeckungen<br />

nicht relevant. Metallbleche mit<br />

der Dicke t’ können als natürliche Fangeinrichtung<br />

nur verwendet werden,<br />

wenn ein Durchlöchern, Überhitzung<br />

<strong>und</strong> Abschmelzen zulässig ist. Diese Art<br />

der Dachbeschädigung ist, da die Regensicherheit<br />

des Daches nicht mehr<br />

gegeben ist, mit dem Eigentümer der<br />

baulichen Anlage abzustimmen. Auch<br />

in den Regeln des Deutschen Dachdeckerhandwerks<br />

„Blitzschutz auf <strong>und</strong> an<br />

Dächern“ wird die Abstimmung mit<br />

dem Eigentümer gefordert.<br />

Akzeptiert der Eigentümer eine Dachbeschädigung<br />

im Falle eines Blitzeinschlages<br />

nicht, so muss auf einem<br />

Metalldach eine separate Fangeinrichtung<br />

installiert werden. Die Fangeinrichtung<br />

muss so installiert werden,<br />

dass die Blitzkugel (Radius R entsprechend<br />

der gewählten Schutzklasse) das<br />

Metalldach nicht berührt (Bild 5.1.4.3).<br />

Es empfiehlt sich, für die Montage der<br />

Fangeinrichtung ein sogenanntes<br />

„Igeldach“ mit Längsleitungen <strong>und</strong><br />

Fangspitzen zu installieren.<br />

In der Praxis haben sich, unabhängig<br />

von der Schutzklasse, Höhen der Fangspitzen<br />

entsprechend Tabelle 5.1.4.2<br />

bewährt.<br />

Für die Befestigung der Leitungen <strong>und</strong><br />

Fangspitzen darf das Metalldach nicht<br />

Wohnhaus<br />

Detail A<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 47<br />

5


5<br />

Verkleidungen aus Metallblech können als “natürliche” Bestandteile<br />

der Fangeinrichtung verwendet werden, wenn die Dicke t / t’<br />

des Metallbleches nicht kleiner ist als:<br />

Materialien Wenn das Durchschmelzen oder die Entzündung<br />

von benachbartem Material unter der Verkleidung<br />

nicht zulässig zulässig ist<br />

Dicke t Dicke t’<br />

Stahl verzinkt 4 mm 0,5 mm<br />

Kupfer 5 mm 0,5 mm<br />

Aluminium / NIRO 7 mm 0,7 mm<br />

Tabelle 5.1.4.1 Natürliche Bestandteile der Fangeinrichtung<br />

Bild 5.1.4.3 Fangeinrichtung Metalldach – Schutz gegen Durchlöcherung<br />

48 BLITZPLANER<br />

1<br />

Fangspitze<br />

Bild 5.1.4.4a Leitungshalter für Metalldach – R<strong>und</strong>stehfalz<br />

2<br />

3<br />

Blitzkugel mit Radius<br />

je nach Schutzklasse<br />

1<br />

2<br />

3<br />

Parallelverbinder<br />

St/tZn Art.-Nr. 307 000<br />

Dachleitungshalter für Metalldächer<br />

lose Leitungsführung,<br />

Leitungshalter DEHNgrip<br />

NIRO Art.-Nr. 223 011<br />

Al Art.-Nr. 223 041<br />

Dachleitungshalter für Metalldächer<br />

feste Leitungsführung mit Klemmbock<br />

NIRO Art.-Nr. 223 010<br />

Al Art.-Nr. 223 040<br />

Für alle Blitzschutzklassen geeignet<br />

Abstand der Höhe der<br />

Längsleitungen Fangspitze *)<br />

3 m 0,15 m<br />

4 m 0,25 m<br />

5 m 0,35 m<br />

6 m 0,45 m<br />

*) empfohlene Werte<br />

Tabelle 5.1.4.2 Blitzschutz für Metalldächer – Höhe<br />

der Fangspitzen<br />

angebohrt werden. Für die unterschiedlichen<br />

Varianten der Metalldächer<br />

(R<strong>und</strong>stehfalz, Stehfalz, Trapez)<br />

sind verschiedenartige Leitungshalter<br />

verfügbar. Im Bild 5.1.4.4a ist eine mögliche<br />

Ausführungsform für ein Metalldach<br />

mit R<strong>und</strong>stehfalz dargestellt.<br />

Zu beachten ist, dass im Leitungsverlauf<br />

der Leitungshalter, welcher sich an<br />

der höchsten Stelle des Daches befindet,<br />

mit einer festen Leitungsführung<br />

ausgeführt sein muss, während alle<br />

anderen Leitungshalter wegen dem<br />

temperaturbedingten Längenausgleich<br />

mit loser Leitungsführung ausgeführt<br />

sein müssen (Bild 5.1.4.4b).<br />

Fangspitze<br />

KS-Verbinder<br />

Überbrückungsband<br />

Überbrückungsseil<br />

Leitungshalter mit<br />

loser Leitungsführung<br />

Bild 5.1.4.4b Leitungshalter für Metalldach R<strong>und</strong>stehfalz<br />

<strong>Der</strong> Leitungshalter mit fester Leitungsführung<br />

ist in Bild 5.1.4.5 am Beispiel<br />

eines Trapezblech-Daches dargestellt.<br />

In Bild 5.1.4.5 ist neben dem Leitungshalter<br />

auch eine Fangspitze dargestellt.<br />

<strong>Der</strong> Leitungshalter muss oberhalb der<br />

Abdeckscheibe für das Bohrloch in die<br />

Befestigungsschraube eingehängt werden,<br />

um einen möglichen Wassereintritt<br />

sicher zu verhindern.<br />

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Dachanschluss


Bild 5.1.4.5 Musteraufbau Trapezblech-Dach,<br />

Leitungshalter mit Klemmbock<br />

Im Bild 5.1.4.6 ist die lose Leitungsführung<br />

am Beispiel eines Stehfalz-Daches<br />

dargestellt.<br />

Ebenfalls ist im Bild 5.1.4.6 der stromtragfähige<br />

Anschluss an das Stehfalz-<br />

Dach im Randbereich des Daches dargestellt.<br />

Bild 5.1.4.6 Musteraufbau Stehfalz-Dach<br />

Bild 5.1.4.7 Fangstange für Lichtkuppel auf R<strong>und</strong>stehfalz-Dach<br />

Ungeschützte, dachüberragende Einrichtungen,<br />

z. B. Lichtkuppeln <strong>und</strong><br />

Rauchabzugsklappen, sind exponierte<br />

Einschlagpunkte für eine Blitzentladung.<br />

Um den direkten Blitzeinschlag<br />

in diese Einrichtungen zu verhindern,<br />

müssen Fangstangen neben diesen<br />

dachüberragenden Einrichtungen installiert<br />

werden. Die Höhe der Fangstange<br />

ergibt sich aus dem Schutzwinkel<br />

α.<br />

5.1.5 Prinzip Fangeinrichtung für<br />

Gebäude mit weicher Bedachung<br />

Die Auslegung der Schutzklasse III erfüllt<br />

im Allgemeinen die Anforderungen<br />

für ein solches Gebäude. In besonderen<br />

Einzelfällen kann eine Risikoanalyse<br />

basierend auf der DIN V VDE V<br />

0185-2 durchgeführt werden.<br />

Die DIN V VDE V 0185-3 regelt für Gebäude<br />

mit weicher Bedachung (Weichdächer)<br />

im Abschnitt 3.1.2 eine besondere<br />

Verlegung der Fangeinrichtung.<br />

So müssen die Fangleitungen auf diesen<br />

Dächern (aus Reet, Stroh oder<br />

Schilf) auf isolierenden Stützen frei<br />

gespannt verlegt werden. Auch im<br />

Bereich der Traufe sind bestimmte<br />

Abstände einzuhalten.<br />

Bei der nachträglichen Montage eines<br />

Blitzschutzsystems auf einem Dach sind<br />

die Abstände entsprechend größer zu<br />

wählen, so dass nach einer Neueindeckung<br />

die erforderlichen Mindestabstände<br />

in jedem Fall eingehalten<br />

werden.<br />

<strong>Der</strong> typische Wert für den Abstand der<br />

Ableitungen ist bei der Schutzklasse III<br />

15 m.<br />

<strong>Der</strong> genaue Abstand der Ableitungen<br />

voneinander ergibt sich aufgr<strong>und</strong> der<br />

Berechnung des Trennungsabstandes s<br />

nach der DIN V VDE V 0185-3 Hauptabschnitt<br />

1 Abs. 5.3.<br />

A1<br />

A2 A3<br />

Wie der Trennungsabstand berechnet<br />

wird, kann dem Kapitel 5.6 entnommen<br />

werden.<br />

Bei Firstleitungen sind Spannweiten bis<br />

etwa 15 m, bei Ableitungen Spannweiten<br />

bis etwa 10 m ohne zusätzliche Abstützungen<br />

anzustreben.<br />

Spannpfähle müssen mit der Dachkonstruktion<br />

(Sparren <strong>und</strong> Querhölzer) mit<br />

Durchgangsbolzen <strong>und</strong> Unterlegscheiben<br />

fest verb<strong>und</strong>en werden.<br />

Oberhalb der Dachfläche befindliche<br />

metallene Teile (wie Windfahnen, Berieselungsanlagen,<br />

Leitern) müssen so<br />

befestigt werden, z. B. auf nicht leitenden<br />

Stützen, dass ein ausreichender<br />

Trennungsabstand s nach 5.3 in Hauptabschnitt<br />

1 eingehalten wird. Zuleitungen<br />

zu Berieselungsanlagen dürfen im<br />

Bereich der Durchführung durch die<br />

Dachhaut mindestens 0,6 m ober- <strong>und</strong><br />

unterhalb nur aus Kunststoff bestehen<br />

(Bilder 5.1.5.1 bis 5.1.5.3).<br />

Bei Weichdächern, die mit einem metallenen<br />

Drahtnetz überzogen sind, ist<br />

der vorher beschriebene Blitzschutz<br />

nicht wirksam. Das metallene Drahtgeflecht<br />

ist zu entfernen oder durch ein<br />

UV-beständiges Kunststoffnetz zu ersetzen.<br />

Ein wirksamer Blitzschutz ist<br />

ebenso wenig möglich, wenn Abdeckungen,<br />

Berieselungsanlagen, Entlüftungsrohre,<br />

Schornsteineinfassungen,<br />

Dachfenster, Oberlichter <strong>und</strong> dergleichen<br />

aus Metall vorhanden sind. In die-<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 49<br />

d<br />

A6 A5 A4<br />

A1 A2 A3<br />

Bild 5.1.5.1 Fangeinrichtung für Gebäude mit weicher Bedachung<br />

Zeichenerklärung<br />

Fangleitung<br />

Verbindungsleiste<br />

Trennstelle / Messstelle<br />

Erdleitung<br />

A Ableitung<br />

Wichtige Abstandsmaße (Mindestmaße)<br />

a 0,5 m Fangleitung / First<br />

b 0,4 m Fangleitung / Dachhaut<br />

c 0,15 m Traufe / Traufenstütze<br />

d 2,0 m Fangleitung / Zweige von<br />

Bäumen<br />

b<br />

a<br />

c<br />

5


5<br />

1<br />

2<br />

Pos Bennenung nach DIN Art.-Nr.<br />

1 Spannkappe m. Fangstange 48811 A 145 309<br />

2 Holzpfahl 48812 145 241<br />

3 Dachleitungsstütze - 240 000<br />

4 Traufenstütze 48827 239 000<br />

5 Abspannkloben 48827 B 241 002<br />

6 Fangleitung z. B. Al-Seil - 840 050<br />

1 2<br />

3<br />

5<br />

Bild 5.1.5.2 Bauteile für weiche Bedachung<br />

Bild 5.1.5.3 Reetdach<br />

50 BLITZPLANER<br />

6<br />

4<br />

6<br />

3<br />

5<br />

4<br />

sen Fällen ist ein wirksamer Blitzschutz<br />

nur durch einen getrennten Äußeren<br />

Blitzschutz mit Fangstangen neben<br />

dem Gebäude oder mit Fangleitungen<br />

oder Fangnetzen zwischen Masten<br />

neben dem Gebäude zu erreichen.<br />

Grenzt ein Weichdach an eine Dacheindeckung<br />

aus Metall <strong>und</strong> soll das Gebäude<br />

mit einem Äußeren Blitzschutz versehen<br />

werden, so muss zwischen dem<br />

Weichdach <strong>und</strong> dem übrigen Dach eine<br />

elektrisch nicht leitende Dacheindeckung<br />

von mindestens 1 m Breite, z. B.<br />

aus Kunststoff, eingefügt werden.<br />

Zweige von Bäumen sind in mindestens<br />

2m Abstand vom Weichdach zu halten.<br />

Wenn Bäume dicht an einem Gebäude<br />

stehen <strong>und</strong> es überragen, muss an dem<br />

den Bäumen zugewandten Dachrand<br />

(Traufenkante, Giebel) eine Fangleitung<br />

angebracht werden, die mit der<br />

Blitzschutzanlage zu verbinden ist. Die<br />

notwendigen Abstände sind dabei einzuhalten.<br />

Eine weitere Möglichkeit, Gebäude mit<br />

weicher Bedachung vor Blitzschlag zu<br />

schützen, ist die Errichtung von Fangmasten,<br />

die das gesamte Gebäude in<br />

den Schutzbereich stellen.<br />

Dies kann dem Kapitel 5.1.8 getrennte<br />

Fangeinrichtung (Stahl-Tele-Blitzschutzmaste)<br />

entnommen werden.<br />

5.1.6 Begehbare <strong>und</strong> befahrbare<br />

Dächer<br />

Auf befahrbaren Dächern können keine<br />

Fangleitungen (z. B. mit Betonsteinen)<br />

aufgebracht werden. Eine mögliche<br />

Lösung ist, die Fangleitungen entweder<br />

im Beton oder in den Fugen der<br />

Fahrbahntafeln zu verlegen. Wird die<br />

Fangpilz nach dem<br />

Asphaltieren<br />

Leitungen im Beton oder Fugen<br />

der Fahrbahntafeln verlegt<br />

Ableitung über<br />

Stahlbewehrung<br />

Bild 5.1.6.1 Blitzschutz von Parkdächern – Gebäudeschutz<br />

Fangleitung in diesen Fugen verlegt,<br />

werden an den Knotenpunkten der<br />

Maschen Fangpilze als definierter Einschlagspunkt<br />

installiert.<br />

Die Maschenweite darf den der Schutzklasse<br />

entsprechenden Wert nicht überschreiten<br />

(siehe Kapitel 5.1.1, Tabelle<br />

5.1.1.3).<br />

Ist gewährleistet, dass sich während<br />

eines Gewitters keine Personen auf dieser<br />

Fläche befinden, ist es ausreichend,<br />

die oben genannten Maßnahmen zu<br />

errichten.<br />

Personen die das Parkdeck betreten<br />

können, sind mittels Hinweisschild zu<br />

unterrichten, dass das Parkdeck bei<br />

Gewitter unverzüglich zu räumen ist,<br />

<strong>und</strong> nicht betreten werden darf (Bild<br />

5.1.6.1).<br />

Sollten sich auch während eines Gewitters<br />

Personen auf der Dachfläche<br />

befinden, ist die Fangeinrichtung so zu<br />

planen, dass diese Menschen mit einer<br />

angenommenen Höhe von 2,5 m (mit<br />

gestrecktem Arm) auch vor direktem<br />

Einschlag geschützt sind.<br />

Die Fangeinrichtung kann durch das<br />

Blitzkugel- oder durch das Schutzwinkelverfahren<br />

je nach Schutzklasse<br />

dimensioniert werden (Bild 5.1.6.2).<br />

Diese Fangeinrichtungen können aus<br />

gespannten Seilen oder Fangstangen<br />

ausgeführt werden. Diese Fangstangen<br />

werden z. B. an Konstruktionselementen<br />

wie Brüstungen o. ä. befestigt.<br />

Weiterhin können auch z. B. Beleuchtungsmaste<br />

als Fangstange für den Per-<br />

Fangpilz<br />

Art.-Nr. 108 001<br />

Warnhinweis:<br />

Betreten des Parkdecks<br />

bei Gewitter verboten!<br />

www.dehn.de


zusätzliches<br />

Fangseil<br />

h = 2,5 m + s<br />

sonenschutz fungieren. Bei dieser Ausführung<br />

sind jedoch die Blitzteilströme,<br />

die über die Energieleitungen in das<br />

Innere der baulichen Anlage geleitet<br />

werden können, zu beachten. <strong>Der</strong><br />

Blitzschutz-Potentialausgleich für diese<br />

Leitungen ist unbedingt erforderlich.<br />

5.1.7 Fangeinrichtung für begrünte<br />

Dächer <strong>und</strong> Flachdächer<br />

Aus ökonomischen <strong>und</strong> ökologischen<br />

Gesichtspunkten kann eine Dachbegrünung<br />

sinnvoll sein. Die Gründe dafür<br />

sind Schalldämmung, Schutz der Dachhaut,<br />

Staubbindung aus der Umgebungsluft,<br />

zusätzliche Wärmedämmung,<br />

Filterung <strong>und</strong> Rückhalt des Niederschlagswassers<br />

<strong>und</strong> natürliche Verbesserung<br />

des Wohn- <strong>und</strong> Arbeitsklimas.<br />

Hinzu kommt, dass eine Dachbegrünung<br />

in vielen Regionen öffentlich<br />

gefördert wird. Es wird unterschieden<br />

zwischen der sogenannten extensiven<br />

<strong>und</strong> der intensiven Begrünung. Die<br />

extensive Begrünung ist pflegeaufwandsarm<br />

im Gegensatz zu der intensiven<br />

Begrünung, die Pflegearbeiten wie<br />

Düngung, Bewässerung <strong>und</strong> Schnitt<br />

erforderlich macht. Für beide Dachbegrünungsarten<br />

müssen Erdsubstrat<br />

oder Granulat auf das Dach aufgebracht<br />

werden.<br />

Noch aufwendiger wird es, wenn das<br />

Granulat oder Substrat aufgr<strong>und</strong> eines<br />

direkten Blitzeinschlages abgetragen<br />

werden muss.<br />

Bei Nichtvorhandensein eines Äußeren<br />

Blitzschutzes kann eine Beschädigung<br />

Fangstangenhöhe dimensioniert entsprechend<br />

erforderlichem Schutzwinkel<br />

Bild 5.1.6.2 Blitzschutz von Parkdächern – Gebäude- <strong>und</strong> Personenschutz<br />

h<br />

der Dachabdichtung am Blitzeinschlagspunkt<br />

verursacht werden.<br />

Die Praxis zeigt, dass unabhängig von<br />

der Pflegeform die Fangeinrichtung<br />

eines Äußeren Blitzschutzes auch auf<br />

der Oberfläche eines begrünten Daches<br />

errichtet werden kann <strong>und</strong> sollte.<br />

Die Blitzschutznorm DIN V VDE V 0185-<br />

3 schreibt bei einer maschenförmigen<br />

Fangeinrichtung eine Maschenweite<br />

vor, die abhängig ist von der gewählten<br />

Schutzklasse (siehe Kapitel 5.1.1, Tabelle<br />

5.1.1.3). Eine innerhalb der Deckschicht<br />

verlegte Fangleitung ist nach<br />

einigen Jahren schwierig zu kontrollieren,<br />

da Fangspitzen oder Fangpilze<br />

durch Überwuchs nicht mehr erkennbar<br />

sind <strong>und</strong> bei Pflegearbeiten häufig<br />

beschädigt werden. Hinzu kommt die<br />

Korrosionsgefahr bei innerhalb der<br />

Deckschicht verlegten Fangleitungen.<br />

Die Leitungen von gleichmäßig oberhalb<br />

der Deckschicht verlegten Fangmaschen<br />

sind trotz Überwuchses leicht<br />

kontrollierbar <strong>und</strong> es ist jederzeit möglich,<br />

durch Fangspitzen <strong>und</strong> Stangen<br />

das Niveau der Auffangeinrichtung<br />

anzuheben <strong>und</strong> “mitwachsen” zu lassen.<br />

Für die Gestaltung von Fangeinrichtungen<br />

gibt es verschiedene Möglichkeiten.<br />

Üblicherweise wird unabhängig<br />

von der Höhe des Gebäudes auf<br />

der Dachfläche ein maschenförmiges<br />

Fangnetz mit einer Maschenweite von<br />

5 x 5 m (Schutzklasse I) bis zu einer max.<br />

Maschenweite von 15 x 15 m (Schutzklasse<br />

III) errichtet. Die Lage der<br />

Masche ist unter Bevorzugung der<br />

Dachaußenkanten <strong>und</strong> evtl. als Fangeinrichtung<br />

dienenden Metallkon-<br />

struktionen auf dem Dach zu installieren.<br />

Als Drahtwerkstoff für Fangeinrichtungen<br />

auf begrünten Dächern hat sich<br />

nichtrostender Stahl (NIRO) mit der<br />

Werkstoff-Nr. 1.4571 bewährt.<br />

Bei Leitungsverlegung in der Deckschicht<br />

(im Erdsubstrat oder Granulat)<br />

darf kein Aluminium-Draht verwendet<br />

werden (Bilder 5.1.7.1 bis 5.1.7.3).<br />

Bild 5.1.7.1 Begrüntes Dach<br />

Bild 5.1.7.2 Fangeinrichtung auf begrüntem Dach<br />

Bild 5.1.7.3 Leitungsführung oberhalb der Deckschicht<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 51<br />

5


5<br />

5.1.8 Getrennte Fangeinrichtungen<br />

Dachaufbauten, wie Klimaanlagen <strong>und</strong><br />

Kühleinrichtungen z. B. für Großrechner,<br />

befinden sich heute meistens auf<br />

den Dächern großer Büro- <strong>und</strong> Industriebauten.<br />

Ähnlich sind Antennen,<br />

elektrisch betriebene Lichtkuppeln,<br />

Werbeschilder mit integrierter Beleuchtung<br />

<strong>und</strong> alle anderen überragenden<br />

Dachaufbauten zu behandeln, die eine<br />

leitfähige Verbindung z. B. über elektrische<br />

Leitungen oder Kanäle in das<br />

Innere des Gebäudes besitzen.<br />

Nach dem Stand der Blitzschutztechnik<br />

werden diese Dachaufbauten mit getrennt<br />

angebrachten Fangeinrichtungen<br />

gegen direkte Blitzeinschläge geschützt.<br />

Dadurch wird vermieden, dass<br />

Blitzteilströme in das Gebäudeinnere<br />

gelangen können, wo sie die empfindlichen<br />

elektrischen/elektronischen Einrichtungen<br />

beeinflussen oder gar zerstören<br />

würden.<br />

In der Vergangenheit wurden diese<br />

Dachaufbauten direkt angeschlossen.<br />

Durch diesen direkten Anschluss werden<br />

Teile des Blitzstromes ins Gebäudeinnere<br />

geleitet. Später wurde der „indirekte<br />

Anschluss“ über eine Funkenstrecke<br />

praktiziert. Dadurch konnten<br />

unmittelbare Einschläge in den Dachaufbau<br />

auch zum Teil über die „innere<br />

Leitung“ abfließen <strong>und</strong> bei einem entfernteren<br />

Einschlag in das Gebäude<br />

sollte die Funkenstrecke nicht die<br />

Ansprechspannung erreichen. Diese<br />

Spannung von ca. 4 kV wurden fast<br />

immer erreicht <strong>und</strong> somit auch ein<br />

Blitzteilstrom z. B. über die elektrische<br />

Leitung ins Gebäudeinnere ver-<br />

DACH<br />

OG<br />

EG<br />

KG<br />

52 BLITZPLANER<br />

Anschluss direkt<br />

Datenleitungen<br />

Bild 5.1.8.1 Anschluss von Dachaufbauten<br />

schleppt. Damit können elektrische<br />

oder elektronische Anlagen im Inneren<br />

des Gebäudes beeinflusst oder gar zerstört<br />

werden.<br />

Einzige Abhilfe, um diese eingekoppelten<br />

Ströme zu vermeiden, sind getrennte<br />

Fangeinrichtungen, die den<br />

Trennungsabstand, früher auch als<br />

Sicherheitsabstand bezeichnet, einhalten.<br />

Bild 5.1.8.1 zeigt das Eindringen eines<br />

Blitzteilstromes in das Innere der baulichen<br />

Anlage.<br />

Diese vielfältigen Dachaufbauten können<br />

durch verschiedene Ausführungsarten<br />

der getrennten Fangeinrichtungen<br />

geschützt werden.<br />

Fangstangen<br />

Für kleinere Dachaufbauten (z. B. kleine<br />

Lüfter) kann der Schutz durch einzelne<br />

oder durch die Kombination<br />

mehrerer Fangstangen erreicht werden.<br />

Fangstangen bis zu einer Höhe<br />

von 2,0 m können mit einem oder mit<br />

Bild 5.1.8.2 Getrennte Fangeinrichtung<br />

Schutz durch Fangstange<br />

Anschluss über<br />

Trennfunkenstrecke<br />

PAS<br />

zwei aufeinander gestapelten Betonsockeln<br />

(z. B. Art.-Nr. 102 010) freistehend<br />

befestigt werden (Bild 5.1.8.2).<br />

Ab einer Fangstangenhöhe von 2,5 m<br />

bis 3,0 m müssen die Fangstangen mit<br />

Distanzhaltern aus elektrisch isolierendem<br />

Material (z. B. DEHNiso-Distanzhalter)<br />

an dem zu schützenden Objekt<br />

befestigt werden (Bild 5.1.8.3).<br />

Bild 5.1.8.3 Fangstange mit Distanzhalter<br />

Sollen Fangstangen auch gegen seitliche<br />

Windbeeinflussungen befestigt<br />

werden, ist die Winkelabstützung eine<br />

praktikable Lösung (Bilder 5.1.8.4 <strong>und</strong><br />

5.1.8.5).<br />

Bild 5.1.8.4 Winkelabstützung der Fangstange<br />

Bild 5.1.8.5 Aufnahme der Fangstange<br />

Werden Fangstangen mit größerer<br />

Höhe benötigt, z. B. für größere Dachaufbauten,<br />

an denen selbst nichts befestigt<br />

werden kann, können diese<br />

Fangstangen mit speziellen Standvorrichtungen<br />

errichtet werden.<br />

Mit einem Dreibeinstativ können Fangstangen<br />

bis zu einer Höhe von 8,5 m<br />

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freistehend errichtet werden. Diese<br />

Gestelle werden mit üblichen Betonsockeln<br />

(aufeinander gestapelt) auf dem<br />

Boden fixiert. Ab einer freien Höhe von<br />

6m werden zusätzliche Seilabspannungen<br />

erforderlich, um den Windbeanspruchungen<br />

Stand zu halten.<br />

Diese freistehenden Fangstangen können<br />

bei den unterschiedlichsten Anwendungen<br />

(z. B. Antennen, PV-Anlagen)<br />

eingesetzt werden. Diese Art der<br />

Fangeinrichtung zeichnet sich durch<br />

eine kurze Montagezeit aus, da keine<br />

Löcher gebohrt oder viel geschraubt<br />

werden muss (Bilder 5.1.8.6 bis 5.1.8.7).<br />

Bild 5.1.8.6 Getrennte Fangeinrichtung für Photovoltaik-Anlage<br />

Bild 5.1.8.7 Getrennte Fangeinrichtung für terrestrische<br />

Antenne<br />

Sollen gesamte Gebäude oder Anlagen<br />

(z. B. PV-Anlagen, Munitionslager) mit<br />

Fangstangen geschützt werden, kommen<br />

Blitzschutzmaste zum Einsatz. Diese<br />

Maste werden im gewachsenen Boden<br />

oder im Betonf<strong>und</strong>ament errichtet.<br />

Mit diesen Masten können freie<br />

Höhen über Flur von 19 m oder auf<br />

Sonderanfertigung auch höher erreicht<br />

werden. Eine Seilüberspannung dieser<br />

Maste ist ebenfalls möglich, wenn diese<br />

speziell dafür ausgelegt sind. Die Standardlängen<br />

der Stahl-Tele-Blitzschutzmaste<br />

werden mit Teillängen von 2 m<br />

geliefert, die speziell für den Transport<br />

enorme Vorteile bieten.<br />

Nähere Informationen (z. B. Montage,<br />

Aufbau) zu diesen Stahl-Tele-Blitzschutzmasten<br />

können der Montageanleitung<br />

Nr. 1489 entnommen werden (Bilder<br />

5.1.8.8 <strong>und</strong> 5.1.8.9).<br />

Bild 5.1.8.8 Zusätzlicher Korrosionsschutz im Übergangsbereich<br />

durch Korrosionsschutzbinde<br />

für unterirdische Anwendung<br />

Bild 5.1.8.9 Aufstellen eines Stahl-Tele-Blitzschutzmastes<br />

Überspannt durch Seile oder Leitungen<br />

Nach DIN V VDE V 0185-3 können Fangleitungen<br />

über die zu schützende Anlage<br />

geführt werden.<br />

Die Fangleitungen erzeugen an den<br />

Seiten einen zeltförmigen <strong>und</strong> an den<br />

Enden einen kegelförmigen Schutzraum.<br />

<strong>Der</strong> Schutzwinkel α ist abhängig<br />

von der Schutzklasse <strong>und</strong> Höhe der<br />

Fangeinrichtungen über der Bezugsebene.<br />

Das Blitzkugelverfahren mit dem dazu<br />

gehörigen Radius (je nach Schutzklasse)<br />

kann auch für die Dimensionierung<br />

der Leitungen oder Seile angewendet<br />

werden.<br />

Die Fangeinrichtung “Masche“ kann,<br />

mit dem entsprechenden Trennungsabstand<br />

s, der zwischen den Anlagenteilen<br />

<strong>und</strong> der Fangeinrichtung eingehalten<br />

werden muss, ebenfalls verwendet<br />

werden. Hierbei werden z. B. isolierende<br />

Distanzhalter in Betonsockeln senkrecht<br />

errichtet <strong>und</strong> dadurch die „Masche“<br />

erhöht geführt (Bild 5.1.8.10).<br />

Bild 5.1.8.10 Aufgeständerte Fangeinrichtung<br />

Quelle: Blitzschutz Wettingfeld, Krefeld<br />

DEHNiso-Combi<br />

Eine anwenderfre<strong>und</strong>liche Möglichkeit,<br />

Leitungen oder Seile entsprechend<br />

den drei verschieden Planungsverfahren<br />

für Fangeinrichtungen (Blitzkugel,<br />

Schutzwinkel, Masche) zu errichten,<br />

bietet das Produktprogramm DEHNiso-Combi.<br />

Durch die Stützrohre aus Aluminium<br />

mit „Isolierstrecke“ (GFK – glasfaserverstärkter<br />

Kunststoff), die an dem zu<br />

schützenden Objekt befestigt werden,<br />

ergibt sich eine indirekte Führung der<br />

Seile. Mittels Distanzhalter aus GFK<br />

wird die weitere getrennte Führung zu<br />

den Ableitungen oder den weiteren<br />

Fangeinrichtungen (z. B. Masche) realisiert.<br />

Nähere Informationen zur Anwendung<br />

sind in den Druckschriften DS 123,<br />

DS 111 <strong>und</strong> in der Montageanleitung<br />

Nr. 1475 enthalten.<br />

Die beschriebenen Ausführungen können<br />

beliebig untereinander kombiniert<br />

werden, um die getrennte Fangeinrichtung<br />

den örtlichen Gegebenheiten<br />

anzupassen (Bild 5.1.8.11 bis 5.1.8.14).<br />

Bild 5.1.8.11 Dreibeinstativ für freistehende Stützrohre<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 53<br />

5


5<br />

Bild 5.1.8.12 Getrennte Fangeinrichtungen mit DEHNiso-Combi<br />

Bild 5.1.8.13 Detail zu DEHNiso-Combi<br />

54 BLITZPLANER<br />

Bild 5.1.8.14 Getrennte Fangeinrichtungen mit<br />

DEHNiso-Combi<br />

5.1.9 Fangeinrichtung für Kirchtürme<br />

<strong>und</strong> Kirchen<br />

Äußerer Blitzschutz<br />

Nach DIN V VDE V 0185-3, Abschnitt 7.1<br />

entspricht ein Blitzschutzsystem, das<br />

für Schutzklasse III ausgelegt ist, den<br />

normalen Anforderungen für Kirchen<br />

<strong>und</strong> Kirchtürmen. In besonderen Einzelfällen,<br />

wie zum Beispiel bei Bauwerken<br />

mit hohem kulturellen Wert, ist<br />

eine gesonderte Risikoanalyse nach<br />

DIN V VDE V 0185-2 durchzuführen.<br />

Kirchenschiff<br />

Nach DIN V VDE V 0185-3, Abschnitt 7.5<br />

muss das Kirchenschiff einen eigenen<br />

Blitzschutz erhalten, der bei angebautem<br />

Turm auf kürzestem Wege mit<br />

einer Ableitung des Turmes zu verbinden<br />

ist. Bei einem Kreuzschiff muss die<br />

Fangleitung längs des Querfirstes an<br />

jedem Ende eine Ableitung erhalten.<br />

Kirchturm<br />

Kirchtürme mit einer Höhe bis zu 20 m<br />

sind mit einer Ableitung zu versehen.<br />

Sind Kirchturm <strong>und</strong> Kirchenschiff zusammengebaut,<br />

so muss diese Ableitung<br />

auf dem kürzesten Weg mit dem<br />

Äußeren Blitzschutz des Kirchenschiffes<br />

verb<strong>und</strong>en werden (Bild 5.1.9.1). Fällt<br />

die Ableitung des Kirchturmes mit<br />

einer Ableitung des Kirchenschiffes<br />

zusammen, so kann hier eine gemeinsame<br />

Ableitung verwendet werden.<br />

Nach DIN V VDE V 0185-3, Abschnitt 7.3<br />

müssen Kirchtürme über 20 m Höhe<br />

mindestens mit zwei Ableitungen ausgerüstet<br />

sein. Mindestens eine dieser<br />

Ableitungen muss mit dem Äußeren<br />

Blitzschutz des Kirchenschiffes auf dem<br />

kürzesten Weg verb<strong>und</strong>en werden.<br />

Bild 5.1.9.1 Verlegung der Ableitung am Kirchturm<br />

www.dehn.de


Ableitungen an Kirchtürmen sind<br />

gr<strong>und</strong>sätzlich außen am Turm herabzuführen.<br />

Eine Verlegung im Inneren des<br />

Turms ist nicht zulässig (DIN V VDE V<br />

0185-3, Abschnitt 7.2). Auch muss der<br />

Trennungsabstand s zu Metallteilen<br />

<strong>und</strong> elektrischen Anlagen im Turm (z. B.<br />

Uhrenanlagen, Glockenstelle) <strong>und</strong><br />

unter dem Dach (z. B. Klima-, Lüftungs<strong>und</strong><br />

Heizungsanlagen) durch eine<br />

geeignete Anordnung des Äußeren<br />

Blitzschutzes eingehalten werden. <strong>Der</strong><br />

geforderte Trennungsabstand kann<br />

speziell an der Turmuhr zu einem Problem<br />

werden. In diesem Fall kann zur<br />

Vermeidung gefährlicher Funkenbildung<br />

in Teilen des Äußeren Blitzschutzes<br />

die leitfähige Verbindung in das<br />

Gebäudeinnere durch ein Isolierstück<br />

(z. B. GFK-Rohr) ersetzt werden.<br />

Bei Kirchen neuerer Bauart, die in<br />

Stahlbetonbauweise errichtet wurden,<br />

können die Bewehrungsstähle als Ableitungen<br />

verwendet werden, wenn<br />

ihre durchgehende leitende Verbindung<br />

sichergestellt wird. Finden Stahlbeton-Fertigteile<br />

Verwendung, so darf<br />

die Bewehrung als Ableitung verwendet<br />

werden, wenn an den Beton-Fertigteilen<br />

Anschlussstellen zum durchgehenden<br />

Verbinden der Bewehrung<br />

angebracht sind.<br />

5.1.10 Fangeinrichtungen für<br />

Windenergieanlagen<br />

(WEA)<br />

Forderung nach Blitzschutz<br />

Die E DIN VDE 0127-24 beschreibt Maßnahmen<br />

zum Blitzschutz von Windenergieanlagen.<br />

Hinsichtlich der Ausführung<br />

der Blitzschutzmaßnahmen<br />

wird auf die Normenreihe DIN V VDE V<br />

0185 Bezug genommen. <strong>Der</strong> VdS Schadenverhütung<br />

im Gesamtverband der<br />

Deutschen Versicherungswirtschaft<br />

e. V. (GDV) empfiehlt in seiner Richtlinie<br />

VdS 2010 „Risikoorientierter Blitz<strong>und</strong><br />

Überspannungsschutz“ für Windenergieanlagen<br />

ein Blitzschutzsystem<br />

nach Schutzklasse II auszuführen. Damit<br />

können Blitzeinschläge mit Stromstärken<br />

bis zu 150.000 A beherrscht<br />

werden. Diese Empfehlung resultiert<br />

aus der Abschätzung des Schadensrisikos<br />

durch Blitzeinschlag für bauliche<br />

Anlagen, wie in DIN V VDE V 0185-2<br />

beschrieben.<br />

Prinzip Äußerer Blitzschutz bei Windenergieanlagen<br />

<strong>Der</strong> Äußere Blitzschutz besteht aus<br />

Fangeinrichtungen, Ableitungen <strong>und</strong><br />

einer Erdungsanlage <strong>und</strong> schützt vor<br />

mechanischer Zerstörung <strong>und</strong> Brand.<br />

Blitzeinschläge in Windenergieanlagen<br />

finden bevorzugt in die Rotorblätter<br />

statt. Deshalb werden dort z. B. Rezeptoren<br />

integriert, die definierte Einschlagspunkte<br />

vorgeben (Bild 5.1.10.1).<br />

Um die eingekoppelten Blitzströme<br />

kontrolliert gegen Erde abfließen zu<br />

lassen, werden die Rezeptoren in den<br />

Flügeln mit einer metallenen Verbindungsleitung<br />

(oftmals Flachband St/tZn<br />

30 x 3,5 mm) mit der Nabe verb<strong>und</strong>en.<br />

Kohlefaserbürsten oder Luftfunkenstrecken<br />

überbrücken dann wiederum<br />

die Kugellager im Gondelkopf, um ein<br />

Verschweißen der drehbaren Konstruktionsteile<br />

zu vermeiden.<br />

Damit Gondelaufbauten, wie z. B. Anemometer,<br />

bei Blitzeinschlag geschützt<br />

sind, werden Fangstangen oder “Fangkäfige”<br />

montiert (Bild 5.1.10.2).<br />

Als Ableitung wird der metallene Turm<br />

oder bei Spannbetonausführung im Beton<br />

eingebettete Ableitungen (R<strong>und</strong>draht<br />

St/tZn Ø8...10 mm oder Flachband<br />

St/tZn 30 x 3,5 mm) genutzt. Die<br />

Erdung der Windenergieanlage wird in<br />

Form eines F<strong>und</strong>amenterders im Turmfuß<br />

<strong>und</strong> der maschenartigen Verbindung<br />

mit dem F<strong>und</strong>amenterder des<br />

Betriebsgebäudes realisiert. Dadurch<br />

wird eine "Äquipotentialfläche" geschaffen,<br />

die im Blitzeinschlagsfall Potentialunterschiede<br />

vermeidet.<br />

5.1.11 Windlastbeanspruchungen<br />

von Blitzschutz-Fangstangen<br />

Dächer werden immer mehr als technische<br />

Installationsebene genutzt. Insbesondere<br />

für Erweiterungen der technischen<br />

Gebäudeausrüstung werden umfangreiche<br />

Anlagen gerade auf Dachflächen<br />

großer Büro- <strong>und</strong> Industriebauten<br />

installiert. Es gilt dann Dachaufbauten,<br />

wie Klimaanlagen <strong>und</strong> Kühleinrichtungen,<br />

Antennen von Mobilfunkanlagen<br />

auf Gastgebäuden, Lampen,<br />

Rauchgas-Entlüftungen <strong>und</strong> andere<br />

Einrichtungen mit Anschlüssen an das<br />

elektrische Niederspannungssystem zu<br />

schützen (Bild 5.1.11.1).<br />

Entsprechend den geltenden Blitzschutznormen<br />

der Reihe DIN V VDE V<br />

0185 können diese Dachaufbauten mit<br />

isoliert angebrachten Fangeinrichtungen<br />

vor direkten Blitzeinschlägen geschützt<br />

werden. Dabei werden sowohl<br />

die Fangeinrichtungen wie Fangstangen,<br />

Fangspitzen oder -maschen als<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 55<br />

Rezeptor<br />

Drahtgeflecht<br />

Bild 5.1.10.1 WEA mit integrieten Rezeptoren in<br />

den Flügeln<br />

Bild 5.1.10.2 Blitzschutz für Windmessgeräte bei<br />

WEA<br />

Bild 5.1.11.1 Schutz vor direkten Blitzeinschlägen<br />

durch freistehende Fangstangen<br />

5


5<br />

auch die Ableitungen isoliert, d. h. mit<br />

einem ausreichenden Trennungsabstand<br />

zu den im Schutzbereich liegenden<br />

Dachaufbauten, installiert. Durch<br />

den Aufbau einer isolierten Blitzschutzanlage<br />

entsteht ein Schutzraum in dem<br />

direkte Blitzeinschläge ausgeschlossen<br />

sind. Ebenfalls wird das Eindringen von<br />

Blitzteilströmen in das Niederspannungssystem<br />

<strong>und</strong> damit in das Gebäudeinnere<br />

vermieden. Dies ist wichtig da<br />

durch die Verschleppung von Blitzteilströmen<br />

empfindliche elektrische/elektronische<br />

Einrichtungen beeinflusst<br />

oder zerstört werden können.<br />

Für ausgedehnte Dachaufbauten wird<br />

dazu ein System von isolierten Fangeinrichtungen<br />

aufgebaut. Diese sind sowohl<br />

untereinander als auch mit der<br />

Erdungsanlage verb<strong>und</strong>en. Die Größe<br />

des entstehenden Schutzraumes hängt<br />

u.a. von der Anzahl <strong>und</strong> der Höhe der<br />

installierten Fangeinrichtungen ab.<br />

Für kleinere Dachaufbauten wird dieser<br />

Schutz durch eine einzelne Fangstangen<br />

erreicht. Dabei wird das Blitzkugelverfahren<br />

nach DIN V VDE V<br />

0185-3 angewendet (Bild 5.1.11.2).<br />

Beim Blitzkugelverfahren wird eine<br />

Blitzkugel, deren Radius von der gewählten<br />

Schutzklasse abhängig ist, in<br />

alle möglichen Richtungen an <strong>und</strong> über<br />

die zu schützende Anlage gerollt. Dabei<br />

darf die Blitzkugel nur den Erdboden<br />

<strong>und</strong>/oder die Fangeinrichtung berühren.<br />

max. Gebäudehöhe<br />

Schutzklasse<br />

h 1<br />

Radius der<br />

Blitzkugel R<br />

I 20 m 5 x 5 m<br />

II 30 m 10 x 10 m<br />

III 45 m 15 x 15 m<br />

IV 60 m 20 x 20 m<br />

Schutzwinkel<br />

h 2 Fangstange<br />

56 BLITZPLANER<br />

Maschenweite M<br />

a 2<br />

Maschenweite M<br />

Fangleitung<br />

Mit diesem Verfahren ergibt sich ein<br />

geschütztes Volumen, innerhalb dessen<br />

direkte Blitzeinschläge ausgeschlossen<br />

sind.<br />

Um ein möglichst großes geschütztes<br />

Volumen zu erreichen oder auch um<br />

größere Dachaufbauten vor direkten<br />

Blitzeinschlägen schützen zu können<br />

ist es das Ziel, die einzelnen Fangstangen<br />

mit entsprechend großer Höhe<br />

aufzubauen. Dazu werden freistehende<br />

Fangstangen durch entsprechende<br />

Gestaltung des Fußes <strong>und</strong> durch zusätzliche<br />

Abspannungen gegen Kippen<br />

<strong>und</strong> Bruch gesichert (Bild 5.1.11.3).<br />

<strong>Der</strong> Forderung nach einer möglichst<br />

großen Bauhöhe für die freistehenden<br />

Fangstangen steht jedoch eine höhere<br />

Beanspruchung durch angreifende<br />

Windlasten gegenüber. So bedeutet<br />

z. B. eine 40%ige Erhöhung der Windgeschwindigkeit<br />

eine Verdopplung des<br />

angreifenden Kippmomentes. Gleichzeitig<br />

wird aus Sicht der Anwendung<br />

zur Erleichterung des Transports <strong>und</strong><br />

der Montage ein Leichtbau des Systems<br />

„Freistehende Fangstange“ gefordert.<br />

Für den sicheren Einsatz von Fangstangen<br />

auf Dächern muss deshalb ein<br />

Nachweis der Standfestigkeit erfolgen.<br />

Blitzkugel<br />

Ableitung<br />

Erdungsanlage<br />

Bild 5.1.11.2 Verfahren für die Auslegung von Fangeinrichtungen nach DIN V VDE V 0185-3<br />

R<br />

Fangstange<br />

mit Fangspitze<br />

Abspannung<br />

variables<br />

Dreibein<br />

Bild 5.1.11.3 Freistehende Fangstange mit variablem<br />

Dreibein<br />

Beanspruchung durch auftretende<br />

Windlasten<br />

Da der Einsatz von freistehenden Fangstangen<br />

an exponierten Stellen (z. B.<br />

auf Dächern) erfolgt, ergeben sich mechanische<br />

Belastungen, die wegen des<br />

vergleichbaren Einsatzortes <strong>und</strong> der<br />

vergleichbaren auftretenden Windgeschwindigkeiten<br />

den Beanspruchungen<br />

von Antennentragwerken entsprechen.<br />

Damit ergeben sich für freistehende<br />

Fangstangen bezüglich der<br />

mechanischen Festigkeit prinzipiell die<br />

gleichen Anforderungen, wie sie in DIN<br />

4131 an Antennentragwerke gestellt<br />

werden.<br />

Nach DIN 4131 ist Deutschland in 4<br />

Windzonen mit zonenabhängigen<br />

Windgeschwindigkeiten eingeteilt (Bild<br />

5.1.11.4).<br />

In die Berechung der tatsächlich zu<br />

erwartenden Windlastbeanspruchungen<br />

geht neben der zonenabhängigen<br />

Windlast auch die Gebäudehöhe <strong>und</strong><br />

die örtlichen Gegebenheit (Gebäude<br />

einzeln stehend im offenen Gelände<br />

oder eingebettet in andere Bebauung)<br />

mit ein. In Bild 5.1.11.4 ist zu erkennen,<br />

dass ca. 95% der Fläche Deutschlands<br />

durch die Windzonen I <strong>und</strong> II abgedeckt<br />

werden. Aus diesem Gr<strong>und</strong> erfolgt<br />

die Auslegung der Fangstangen<br />

generell für die Windzone II. Die Verwendung<br />

von freistehenden Fangstan-<br />

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Essen<br />

Köln<br />

Bonn<br />

Zone IV<br />

Düsseldorf<br />

Wiesbaden<br />

Dortm<strong>und</strong><br />

Saarbrücken Mannheim<br />

Freiburg<br />

Frankfurt<br />

Bremen<br />

Stuttgart<br />

Hannover<br />

Hamburg<br />

Würzburg<br />

Schwerin<br />

Magedburg<br />

Erfurt Chemnitz<br />

Nürnberg<br />

Augsburg<br />

Rostock<br />

Zone III Zone II<br />

Halle<br />

Regensburg<br />

München<br />

Potsdam<br />

Leipzig<br />

Bild 5.1.11.4 Einteilung Deutschlands in Windlastzonen <strong>und</strong> zugehörige Werte für Staudruck <strong>und</strong> maximale<br />

Windgeschwindigkeit<br />

Quelle: DIN 4131:1991-11: Antennentragwerke aus Stahl, Berlin: Beuth-Verlag, GmbH<br />

gen in Windzone III <strong>und</strong> Windzone IV<br />

muss entsprechend der auftretenden<br />

Belastungen separat überprüft werden.<br />

Nach DIN 4131 kann bei Bauwerkshöhen<br />

bis 50 m mit einem über die Bauwerkshöhe<br />

konstanten Staudruck gerechnet<br />

werden. Für die Berechnungen<br />

wurde als maximale Bauwerkshöhe<br />

40 m angenommen, so dass eine Gesamthöhe<br />

(Gebäudehöhe plus Fangstangenlänge)<br />

unterhalb der 50 m-<br />

Grenze eingehalten wird.<br />

Bei der Auslegung freistehender Fangstangen<br />

müssen aus Sicht der Windlastbeanspruchung<br />

folgende Anforderungen<br />

erfüllt werden:<br />

⇒ Sicherheit der Fangstangen gegen<br />

Kippen<br />

⇒ Sicherheit gegen Bruch der Stangen<br />

⇒ Einhalten des notwendigen Trennungsabstandes<br />

zum zu schützenden<br />

Objekt auch unter Windlast<br />

(Vermeidung unzulässiger Durchbiegungen)<br />

Bestimmung der Kippsicherheit<br />

Durch den auftretenden Staudruck<br />

(abhängig von der Windgeschwindigkeit),<br />

dem Widerstandsbeiwert c w <strong>und</strong><br />

der Windangriffsfläche an der Fang-<br />

Kiel<br />

Zone I<br />

Berlin<br />

Zone<br />

I<br />

II<br />

III<br />

IV<br />

Dresden<br />

Staudruck<br />

q [kN/m²]<br />

0,8<br />

1,05<br />

1,4<br />

1,7<br />

Windgeschwindigkeit<br />

v [km/h]<br />

126,7<br />

145,1<br />

161,5<br />

184,7<br />

Windstärke<br />

stange wird an der Oberfläche eine<br />

Streckenlast q‘ erzeugt, die an der freistehenden<br />

Fangstange ein entsprechendes<br />

Kippmoment MK erzeugt. Um<br />

einen sicheren Stand der freistehenden<br />

Fangstange zu gewährleisten, muss<br />

dem Kippmoment MK ein Gegenmoment<br />

MG entgegenwirken, das durch<br />

das Standbein erzeugt wird. Die Größe<br />

des Gegenmomentes MG hängt vom<br />

Standgewicht <strong>und</strong> dem Standbeinradius<br />

ab. Ist das Kippmoment größer als<br />

das Gegenmoment, fällt die Fangstange<br />

durch die Windlast um.<br />

<strong>Der</strong> Nachweis der Standsicherheit freistehender<br />

Fangstangen erfolgt durch<br />

statische Berechnungen. In die Berechnung<br />

fließen dazu neben den mechanischen<br />

Kennwerten der eingesetzten<br />

Materialien folgende Angaben ein:<br />

⇒ Windangriffsfläche der Fangstange:<br />

bestimmt durch Länge <strong>und</strong><br />

Durchmesser der einzelnen Fangstangen-Teilstücke.<br />

⇒ Windangriffsfläche der Abspannung:<br />

Freistehende Fangstangen<br />

großer Bauhöhe werden durch 3<br />

Seile, die gleichmäßig am Umfang<br />

angebracht sind, abgespannt. Die<br />

Windangriffsfläche dieser Seile<br />

entspricht der auf eine senkrecht<br />

zur Windrichtung stehende Ebene<br />

⇒<br />

projizierten Fläche dieser Seile,<br />

d. h. die Seillängen werden entsprechend<br />

verkürzt in die Berechnung<br />

eingesetzt.<br />

Gewicht der Fangstange <strong>und</strong> der<br />

Abspannseile: Das Eigengewicht<br />

der Fangstange <strong>und</strong> der Abspannseile<br />

wird bei der Berechnung des<br />

Gegenmomentes<br />

tigt.mitberücksich-<br />

⇒ Gewicht des Standbeines: Das<br />

⇒<br />

Standbein ist eine Dreibeinkonstruktion,<br />

die mit Betonsteinen<br />

beschwert wird. Das Gewicht dieses<br />

Standbeins setzt sich aus dem<br />

Eigengewicht des Dreibeins <strong>und</strong><br />

den Einzelmassen der aufgelegten<br />

Betonsteine zusammen.<br />

Kipphebel des Standbeines: <strong>Der</strong><br />

Kipphebel bezeichnet den kürzesten<br />

Abstand zwischen Mittelpunkt<br />

des Dreibeins <strong>und</strong> Linie bzw. Punkt<br />

um den das Gesamtsystem kippen<br />

würde.<br />

<strong>Der</strong> Nachweis der Standsicherheit ergibt<br />

sich aus dem Vergleich der folgenden<br />

Momente:<br />

⇒ Kippmoment gebildet aus der<br />

⇒<br />

windlastabhängigen Kraft auf die<br />

Fangstange bzw. die Abspannseile<br />

<strong>und</strong> dem Hebelarm der Fangstange.<br />

Gegenmoment gebildet aus dem<br />

Gewicht des Standbeins, dem Gewicht<br />

der Fangstange <strong>und</strong> den<br />

Abspannseilen <strong>und</strong> der Länge des<br />

Kipphebels durch das Dreibein.<br />

Die Standsicherheit ist erreicht, wenn<br />

das Verhältnis von Gegen- zu Kippmoment<br />

einen Wert >1 annimmt. Prinzipiell<br />

gilt: Je größer das Verhältnis von<br />

Gegen- zu Kippmoment, umso größer<br />

ist die Standsicherheit.<br />

Es bestehen folgende Möglichkeiten<br />

die geforderte Standsicherheit zu erreichen:<br />

⇒ Um die Windangriffsfläche der<br />

Fangstange klein zu halten, werden<br />

möglichst kleine Querschnitte<br />

verwendet. Die Belastung auf die<br />

Fangstange wird reduziert, gleichzeitig<br />

nimmt jedoch die mechanische<br />

Festigkeit der Fangstange ab<br />

(Gefahr des Bruchs der Stange).<br />

Entscheidend ist somit ein Kompromiss<br />

zwischen einem möglichst<br />

kleinen Querschnitt zur Reduzierung<br />

der Windlast <strong>und</strong> einem möglichst<br />

großen Querschnitt zum<br />

Erreichen der notwendigen Festigkeit.<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 57<br />

12 - 17<br />

5


5<br />

⇒ Die Standsicherheit kann erhöht<br />

werden, wenn größere Standgewichte<br />

<strong>und</strong>/oder größere Standbeinradien<br />

eingesetzt werden. Dies<br />

steht oftmals im Widerspruch zu<br />

den begrenzten Aufstellflächen<br />

<strong>und</strong> der allgemeinen Forderung<br />

nach geringem Gewicht <strong>und</strong> Transportfre<strong>und</strong>lichkeit.<br />

Realisierung:<br />

Um eine möglichst geringe Windangriffsfläche<br />

zu bieten wurden die Querschnitte<br />

der Fangstangen entsprechend<br />

den Berechnungsergebnissen optimiert.<br />

Zur Erleichterung des Transportes<br />

<strong>und</strong> der Montage besteht die Fangstange<br />

aus einem Aluminium-Rohr (auf<br />

Wunsch teilbar) <strong>und</strong> einer Aluminium-<br />

Fangstange. Das Standbein zur Aufnahme<br />

der Fangstange wird in zwei<br />

Varianten angeboten. Eine feste Variante<br />

für kleinere Stangenhöhen <strong>und</strong><br />

eine variable Standbein-Ausführung<br />

für große Bauhöhen. Bei dieser Ausführung<br />

wird der Standbeinradius der Bauhöhe<br />

der Fangstange angepasst, so<br />

dass der Platzbedarf minimiert wird.<br />

Bestimmung der Bruchsicherheit<br />

Neben der Standfestigkeit ist auch ein<br />

Nachweis der Bruchsicherheit der Fangstange<br />

zu erbringen, da durch die auftretende<br />

Windlast an der freistehenden<br />

Fangstange Biegebeanspruchungen<br />

erzeugt werden. Die Biegespannung<br />

darf dabei die max. zulässige<br />

Spannung nicht übersteigen. Die auftretende<br />

Biegespannung nimmt bei<br />

längeren Fangstangen zu. Die Fangstangen<br />

sind so auszulegen, dass bei<br />

Windlasten, wie sie in Windzone II auftreten<br />

können, keine bleibenden Verformungen<br />

an den Stangen auftreten.<br />

Da sowohl die exakte Geometrie der<br />

Fangstange als auch das nichtlineare<br />

Verhalten der eingesetzten Materialien<br />

berücksichtigt werden muss, erfolgt<br />

der Nachweis der Bruchsicherheit freistehender<br />

Fangstangen durch ein FEM-<br />

Berechnungsmodell. Die Finite Elemente<br />

Methode, kurz FEM, ist ein numerisches<br />

Berechnungsverfahren, mit dem<br />

Spannungen <strong>und</strong> Verformungen komplexer<br />

geometrischer Strukturen berechnet<br />

werden können. Die zu untersuchende<br />

Struktur wird durch gedachte<br />

Flächen <strong>und</strong> Linien in sogenannte<br />

"Finite Elemente" unterteilt, die über<br />

Knoten miteinander verb<strong>und</strong>en sind.<br />

Für die Berechnung werden folgende<br />

Eingaben benötigt:<br />

58 BLITZPLANER<br />

⇒ FEM-Rechenmodell:<br />

Das FEM-Rechenmodell entspricht<br />

in vereinfachter Form der Geometrie<br />

der freistehenden Fangstange.<br />

⇒ Materialeigenschaften:<br />

Das Materialverhalten wird über<br />

die Angabe von Querschnittswerten,<br />

E-Modul, Dichte <strong>und</strong> Querkontraktion<br />

vorgegeben.<br />

⇒ Belastungen:<br />

Die Windlast wird als Drucklast auf<br />

das Geometriemodell aufgebracht.<br />

Die Bruchsicherheit wird aus dem Vergleich<br />

von zulässiger Biegespannung<br />

(Materialkennwert) <strong>und</strong> max. auftretender<br />

Biegespannung (errechnet aus<br />

dem Biegemoment <strong>und</strong> dem wirksamen<br />

Querschnitt am Punkt der höchsten<br />

Beanspruchung) bestimmt.<br />

Bruchsicherheit als Verhältnis von zulässiger<br />

zu auftretender Biegespannung<br />

ist bei einem Wert > 1 erreicht.<br />

Prinzipiell gilt auch hier: Je größer das<br />

Verhältnis von zulässiger zu auftretender<br />

Biegespannung, umso größer ist<br />

die Bruchsicherheit.<br />

Mit dem FEM-Rechenmodell wurden<br />

für zwei Fangstangen (Länge = 8,5 m)<br />

mit Abspannung <strong>und</strong> ohne Abspannung<br />

die auftretenden Biegemomente<br />

als Funktion der Fangstangenhöhe<br />

berechnet (Bild 5.1.11.5). Dabei wird<br />

der Einfluss einer möglichen Abspannung<br />

auf den Verlauf der Momente<br />

deutlich. Während das max. Biegemoment<br />

bei der Fangstange ohne Abspannung<br />

im Einspannpunkt ca. 1270 Nm<br />

beträgt, reduziert sich das Biegemoment<br />

durch die Abspannung auf ca.<br />

270 Nm. Durch diese Abspannung ist es<br />

möglich, die Spannungen in der Fangstange<br />

so weit zu reduzieren, dass bei<br />

den max. anzunehmenden Windlasten<br />

die Festigkeit der eingesetzten Materialien<br />

nicht überschritten wird <strong>und</strong> es<br />

nicht zur Zerstörung der Fangstange<br />

kommt.<br />

Realisierung:<br />

Abspannseile erzeugen einen zusätzlichen<br />

„Lagerpunkt“, durch den die auftretenden<br />

Biegespannungen in der<br />

Fangstange deutlich verringert werden.<br />

Ohne zusätzliche Abspannung<br />

würden die Fangstangen den Beanspruchungen<br />

der Windzone II nicht<br />

standhalten. Aus diesem Gr<strong>und</strong> werden<br />

Fangstangen ab einer Höhe von 6 m<br />

mit Abspannungen ausgerüstet.<br />

Biegemoment<br />

[Nm]<br />

1200<br />

1000<br />

800<br />

600<br />

400<br />

200<br />

Biegemoment<br />

[Nm]<br />

200<br />

150<br />

100<br />

50<br />

0<br />

-50<br />

-100<br />

Fangstange ohne<br />

Abspannung<br />

(Länge = 8,5 m)<br />

0 0 2 4 6 8<br />

Fangstangenhöhe [m]<br />

Fangstange mit<br />

Abspannung<br />

(Länge = 8,5 m)<br />

-150<br />

0 2 4 6 8<br />

Fangstangenhöhe [m]<br />

Bild 5.1.11.5 Vergleich Biegemomentverläufe an<br />

freistehenden Fangstangen ohne <strong>und</strong><br />

mit Abspannung (Länge = 8,5 m)<br />

Neben den Biegemomenten liefert die<br />

FEM-Berechnung auch die auftretenden<br />

Zugkräfte in den Abspannseilen,<br />

deren Festigkeit ebenfalls nachgewiesen<br />

werden muss.<br />

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Bestimmung der windlastbedingten<br />

Auslenkung der Fangstange<br />

Ein weiteres wichtiges Berechungsergebnis<br />

des FEM-Modells ist die Auslenkung<br />

der Fangstangenspitze. Windlasten<br />

bewirken, dass sich die Fangstangen<br />

biegen. Die Durchbiegung der Stange<br />

hat eine Veränderung des zu schützenden<br />

Volumens zur Folge. Zu schützende<br />

Objekte befinden sich nicht mehr im<br />

Schutzbereich <strong>und</strong>/oder Näherungen<br />

werden nicht mehr eingehalten.<br />

Die Anwendung des Rechenmodells<br />

auf eine freistehende Fangstange mit<br />

<strong>und</strong> ohne Abspannung zeigt folgende<br />

Ergebnisse (Bilder 5.1.11.6 <strong>und</strong> 5.1.11.7).<br />

Die Berechnung ergibt für das ausgewählte<br />

Beispiel eine Verschiebung der<br />

Spitze der Fangstange mit Abspannung<br />

von ca. 390 mm. Ohne Abspannung<br />

käme es zu einer Auslenkung von ca.<br />

3740 mm, einem theoretischen Wert,<br />

Bild 5.1.11.6 FEM-Modell der freistehenden Fangstange<br />

ohne Abspannung<br />

(Länge = 8,5 m)<br />

Bild 5.1.11.7 FEM-Modell der freistehenden Fangstange<br />

mit Abspannung<br />

(Länge = 8,5 m)<br />

der die Bruchgrenze der betrachteten<br />

Fangstange überschreitet.<br />

Realisierung:<br />

Zusätzliche Abspannungen ab einer<br />

gewissen Stangenhöhe bewirken eine<br />

deutliche Reduzierung dieser Auslenkungen.<br />

Zudem verringert sich dadurch<br />

auch die Biegebelastung auf die Stange.<br />

Fazit<br />

Kippsicherheit, Bruchsicherheit <strong>und</strong><br />

Auslenkung sind die entscheidenden<br />

Faktoren bei der Auslegung von Fangstangen.<br />

Standfuß <strong>und</strong> Fangstange<br />

sind so aufeinander abzustimmen, dass<br />

die auftretenden Belastungen auf<br />

Gr<strong>und</strong> der Windgeschwindigkeit entsprechend<br />

Zone II nicht zum Kippen<br />

<strong>und</strong>/oder zu einer Beschädigung der<br />

Stange führen.<br />

Zu beachten ist weiterhin, dass große<br />

Auslenkungen der Fangstange den<br />

Trennungsabstand verringern <strong>und</strong> damit<br />

unzulässige Näherungen entstehen<br />

können. Eine zusätzliche Abspannung<br />

bei Fangstangen größerer Höhe ist notwendig,<br />

dass derartige unzulässige<br />

Auslenkungen von Fangstangenspitzen<br />

verhindert werden.<br />

Die beschriebenen Maßnahmen erreichen,<br />

dass freistehende Fangstangen<br />

bei bestimmungsgemäßen Gebrauch<br />

Windgeschwindigkeiten der Zone II<br />

nach DIN 4131 standhalten.<br />

5.2 Ableitungen<br />

Die Ableitung ist die elektrisch leitende<br />

Verbindung zwischen der Fangeinrichtung<br />

<strong>und</strong> der Erdungsanlage. Ableitungen<br />

sollen den eingefangenen Blitzstrom<br />

zur Erdungsanlage leiten, ohne<br />

dass am Gebäude, z. B. durch unzulässig<br />

hohe Erwärmung, ein Schaden entsteht.<br />

Um das Auftreten von Schäden bei der<br />

Ableitung des Blitzstromes zur Erdungsanlage<br />

zu verringern, sind die Ableitungen<br />

so anzubringen, dass vom Einschlagpunkt<br />

zur Erde<br />

⇒ mehrere parallele Strompfade bestehen,<br />

⇒ die Länge der Stromwege so kurz<br />

wie möglich gehalten wird (gerade,<br />

senkrecht, keine Schleifenbildung),<br />

⇒ die Verbindungen zu leitenden Teilen<br />

der baulichen Anlage überall<br />

dort hergestellt werden, wo es notwendig<br />

ist (Abstand < s; s=Trennungsabstand).<br />

5.2.1 Ermittlung der Anzahl der<br />

Ableitungen<br />

Die Anzahl der Ableitungen orientiert<br />

sich am Umfang der Dachaußenkanten<br />

(Umfang der Projektion auf die Gr<strong>und</strong>fläche).<br />

Die Anordnung der Ableitungen ist so<br />

zu gestalten, dass sie ausgehend von<br />

den Ecken der baulichen Anlage möglichst<br />

gleichmäßig auf den Umfang verteilt<br />

sind.<br />

Je nach den baulichen Gegebenheiten<br />

(z. B. Tore, Betonfertigteile) können die<br />

gegenseitigen Abstände der Ableitungen<br />

unterschiedlich sein. Diese möglichen<br />

unterschiedlichen Abstände z. B.<br />

von 12 m bis 18 m bei Schutzklasse III<br />

(typisch 15 m) werden auch bei der Berechnung<br />

des Trennungsabstandes mit<br />

berücksichtigt. In jedem Fall ist mindestens<br />

die Gesamtzahl der erforderlichen<br />

Ableitungen je nach Schutzklasse einzuhalten.<br />

In der Norm DIN V VDE V 0185-3 werden<br />

typische Abstände zwischen Ableitungen<br />

<strong>und</strong> Ringleitern in Abhängigkeit<br />

der Schutzklasse genannt (Tabelle<br />

5.2.1.1).<br />

Schutzklasse Typischer Abstand<br />

I 10 m<br />

II 10 m<br />

III 15 m<br />

IV 20 m<br />

Tabelle 5.2.1.1 Abstände zwischen Ableitungen<br />

nach DIN V VDE V 0185-3<br />

Die genaue Anzahl der Ableitungen<br />

kann nur durch die Berechnung des<br />

Trennungsabstandes s ermittelt werden.<br />

Kann der errechnete Trennungsabstand<br />

bei der geplanten Anzahl der<br />

Ableitungen einer baulichen Anlage<br />

nicht eingehalten werden, ist eine<br />

Möglichkeit diese Forderung zu erfüllen,<br />

die Anzahl der Ableitungen zu<br />

erhöhen. Durch die parallelen Strompfade<br />

wird der Stromaufteilungskoeffizient<br />

k c verbessert. Durch diese Maßnahme<br />

wird der Strom in den beiden<br />

Ableitungen verringert <strong>und</strong> der erforderliche<br />

Trennungsabstand kann eingehalten<br />

werden.<br />

Natürliche Bestandteile der baulichen<br />

Anlage (z. B. Stahl-Beton-Stützen, Stahlskelette)<br />

können ebenfalls als zusätzliche<br />

Ableitungen verwendet werden,<br />

wenn eine durchgehende elektrische<br />

Leitfähigkeit sichergestellt ist.<br />

Durch Querverbindungen der Ableitungen<br />

auf Höhe des Erdbodens<br />

(Sockelleitung) <strong>und</strong> durch Ringleitungen<br />

bei höheren Gebäuden wird eine<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 59<br />

5


5<br />

Symmetrierung der Blitzstromverteilung<br />

erreicht, die ebenfalls den Trennungsabstand<br />

s reduziert.<br />

In der aktuellen Normenreihe der DIN<br />

V VDE V 0185 wird dem Trennungsabstand<br />

hohe Bedeutung beigemessen.<br />

Durch die genannten Maßnahmen<br />

kann der Trennungsabstand bei baulichen<br />

Anlagen positiv verändert <strong>und</strong><br />

somit der Blitzstrom sicher abgeleitet<br />

werden.<br />

Reichen diese Maßnahmen nicht aus,<br />

um den geforderten Trennungsabstand<br />

einzuhalten, können auch neuartige<br />

hochspannungsfeste isolierte Leitungen<br />

(HVI) verwendet werden. Diese<br />

werden im Kapitel 5.2.4 beschrieben.<br />

Wie der genaue Trennungsabstand<br />

ermittelt werden kann, wird im Kapitel<br />

5.6 behandelt.<br />

5.2.2 Ableitungen im Falle eines<br />

nicht getrennten Blitzschutzsystems<br />

In erster Linie werden die Ableitungen<br />

direkt am Gebäude (ohne Abstand)<br />

angebaut. Kriterium für die Verlegung<br />

direkt an der baulichen Anlage ist die<br />

Temperaturerhöhung im Falle eines<br />

Blitzeinschlages in das Blitzschutzsystem.<br />

Besteht die Wand aus schwer oder normal<br />

entflammbarem Baustoff, dürfen<br />

die Ableitungen direkt auf oder in der<br />

Wand installiert werden.<br />

Aufgr<strong>und</strong> der Angaben in den Bauordnungen<br />

der Länder werden in der<br />

Regel keine leicht brennbaren Baustoffe<br />

verwendet. Dadurch können die<br />

Ableitungen in der Regel meist direkt<br />

am Gebäude montiert werden.<br />

Holz gilt bei einer Rohdichte über<br />

400 kg/m2 <strong>und</strong> einer Dicke über 2 mm<br />

als normal entflammbar. Somit kann<br />

z. B. an Holzmasten die Ableitung<br />

direkt angebracht werden.<br />

Wenn die Wand aus leicht entflammbarem<br />

Baustoff besteht, können die<br />

Ableitungen direkt auf die Oberfläche<br />

der Wand installiert werden, vorausgesetzt,<br />

dass die Temperaturerhöhung<br />

beim Blitzstromfluss nicht gefährlich ist.<br />

Die maximale Temperaturerhöhungen<br />

∆ T in K der verschiedenen Leiter je<br />

nach Schutzklasse kann der Tabelle<br />

5.2.2.1 entnommen werden. Aufgr<strong>und</strong><br />

dieser Werte ist es in der Regel zulässig,<br />

selbst Ableitungen hinter einer Wärmedämmung<br />

zu verlegen, da diese<br />

Temperaturerhöhungen keine Gefahr<br />

für Brand der Dämmungen darstellen.<br />

Die Brandhemmung ist dadurch ebenfalls<br />

gewährleistet.<br />

60 BLITZPLANER<br />

q<br />

Aluminium Eisen Kupfer NIRO<br />

mm2 Schutzklasse<br />

III+IV II I III+IV II I III+IV II I III+IV II I<br />

16 146 454 * 1120 * * 56 143 309 * * *<br />

50<br />

(Ø8mm)<br />

78<br />

(Ø10mm)<br />

12 28 52 37 96 211 5 12 22 96 460 940<br />

4 9 17 15 34 66 3 5 9 78 174 310<br />

* schmelzen / verdampfen<br />

Tabelle 5.2.2.1 Maximale Temperaturerhöhung ∆ T in K verschiedener Leitermaterialien<br />

Durch die Verwendung eines zusätzlichen<br />

PVC-Mantels bei der Verlegung<br />

der Ableitung in oder hinter einer Wärmedämmung<br />

wird die Temperaturerhöhung<br />

(an der Oberfläche) reduziert.<br />

Es kann auch PVC-ummantelter Alu-<br />

Draht verwendet werden<br />

Wenn die Wand aus leicht entflammbarem<br />

Werkstoff besteht <strong>und</strong> die Temperaturerhöhung<br />

der Ableitungen gefährlich<br />

ist, müssen die Ableitungen so<br />

angebracht werden, dass der Abstand<br />

zwischen den Ableitungen <strong>und</strong> der<br />

Wand größer als 0,1 m ist. Die Befestigungselemente<br />

dürfen die Wand berühren.<br />

Ob die Wand, an der eine Ableitung<br />

zu verlegen ist, aus brennbarem<br />

Material besteht, muss der Errichter<br />

der baulichen Anlage angeben.<br />

Die genaue Definition der Begriffe<br />

schwer, normal <strong>und</strong> leicht entflammbar<br />

ist im Anhang E der DIN V VDE V 0185-<br />

3 beschrieben.<br />

Verbindung<br />

muss so kurz<br />

wie möglich,<br />

gerade <strong>und</strong><br />

senkrecht verlegt<br />

sein<br />

Bild 5.2.2.1.2 Ableitungen<br />

5.2.2.1 Errichten von Ableitungen<br />

Die Ableitungen müssen so angeordnet<br />

werden, dass sie die direkte Fortsetzung<br />

der Fangleitungen sind. Sie müssen<br />

gerade <strong>und</strong> senkrecht verlegt werden,<br />

so dass sie die kürzestmögliche<br />

direkte Verbindung zur Erde darstellen.<br />

Schleifenbildung z. B. an überstehenden<br />

Traufen oder Vorbauten muss vermieden<br />

werden. Wenn dies nicht möglich<br />

ist, müssen der Abstand, gemessen<br />

an der Annäherungsstelle zweier Punkte<br />

einer Ableitung, <strong>und</strong> die Länge l der<br />

Ableitung zwischen diesen Punkten die<br />

Forderung nach dem Trennungsabstand<br />

s erfüllen (Bild 5.2.2.1.1).<br />

s<br />

Bild 5.2.2.1.1 Schleife in der Ableitung<br />

l 1<br />

l 3<br />

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l 2<br />

Nur verlötet oder<br />

vernietet dürfen<br />

Regenfallrohre als<br />

Ableitung verwendet<br />

werden


<strong>Der</strong> Trennungsabstand s wird mit der<br />

Gesamtlänge l = l 1 + l 2 + l 3 berechnet.<br />

Ableitungen dürfen nicht in Regenrinnen<br />

<strong>und</strong> Regenfallrohren verlegt werden,<br />

auch wenn sie mit isolierendem<br />

Werkstoff überzogen sind. Die Feuchtigkeit<br />

in den Regenrinnen würde zu<br />

starker Korrosion der Ableitungen führen.<br />

Wird als Ableitung Aluminium verwendet,<br />

darf diese nicht unmittelbar (ohne<br />

Abstand) auf, im oder unter Putz, Mörtel,<br />

Beton, sowie nicht im Erdreich verlegt<br />

werden. Mit einem PVC-Mantel ist<br />

die Verlegung von Aluminium im Mörtel,<br />

Putz oder Beton möglich, wenn<br />

gewährleistet ist, dass der Mantel nicht<br />

mechanisch beschädigt wird <strong>und</strong> auch<br />

kein Bruch der Isolierung bei Kälte auftritt.<br />

Es wird empfohlen Ableitungen so<br />

anzubringen, dass zu allen Türen <strong>und</strong><br />

Fenstern der notwendige Trennungsabstand<br />

s eingehalten wird (Bild<br />

5.2.2.1.2).<br />

Metallene Regenrinnen müssen an den<br />

Kreuzungsstellen mit den Ableitungen<br />

verb<strong>und</strong>en werden (Bild 5.2.2.1.3).<br />

Bild 5.2.2.1.3 Fangeinrichtung mit Anschluss an die<br />

Dachrinne<br />

Metallene Regenfallrohre müssen,<br />

auch wenn sie nicht als Ableitungen<br />

verwendet werden, am Fußpunkt mit<br />

dem Potentialausgleich oder der<br />

Erdungsanlage verb<strong>und</strong>en werden.<br />

Durch die Verbindung mit der blitzstromdurchflossenen<br />

Dachrinne führt<br />

das Fallrohr auch einen Teil des Blitzstromes<br />

der in die Erdunganlage geleitet<br />

werden muss. Eine mögliche Ausführungsart<br />

zeigt Bild 5.2.2.1.4.<br />

NIRO Draht<br />

Ø10 mm<br />

Bild 5.2.2.1.4 Erdung Regenfallrohr<br />

5.2.2.2 Natürliche Bestandteile der<br />

Ableitung<br />

Bei der Verwendung von natürlichen<br />

Bestandteilen der baulichen Anlage als<br />

Ableitung kann die Anzahl separat zu<br />

installierender Ableitungen verringert<br />

werden oder eventuell ganz entfallen.<br />

Die folgenden Teile einer baulichen<br />

Anlage können als „Natürliche Bestandteile“<br />

der Ableitungseinrichtung<br />

genutzt werden:<br />

⇒ Metallene Installationen, vorausgesetzt,<br />

dass die sichere Verbindung<br />

zwischen den verschiedenen<br />

Teilen dauerhaft <strong>und</strong> ihre Abmessungen<br />

den Mindest-Anforderungen<br />

an Ableitungen entsprechen.<br />

Diese metallenen Installationen<br />

dürfen auch mit Isolierstoff umhüllt<br />

sein. Die Benutzung von Rohrleitungen<br />

mit brennbarem oder<br />

explosivem Inhalt als Ableitung ist<br />

nicht zulässig, wenn die Dichtungen<br />

in den Flanschen/Kupplungen<br />

nicht metallen oder die Flansche/Kupplungen<br />

der verb<strong>und</strong>enen<br />

Rohre nicht in anderer Art elektrisch<br />

leitend verb<strong>und</strong>en sind.<br />

⇒ Das metallene Skelett der baulichen<br />

Anlage<br />

Wenn das Metallgerüst von Stahlskelettbauten<br />

oder der durchverb<strong>und</strong>ene<br />

Bewehrungsstahl der<br />

⇒<br />

baulichen Anlage als Ableitung<br />

benutzt wird, sind Ringleiter nicht<br />

notwendig, da durch die zusätzlichen<br />

Ringleitungen keine bessere<br />

Stromaufteilung erreicht wird.<br />

Die sicher durchverb<strong>und</strong>ene Bewehrung<br />

der baulichen Anlage<br />

Bei bestehenden baulichen Anlagen<br />

kann die Bewehrung nicht als<br />

natürlicher Bestandteil der Ableitung<br />

verwendet werden, wenn<br />

nicht sicher gestellt ist, dass die<br />

Bewehrung nicht sicher durchverb<strong>und</strong>en<br />

ist. Es müssen separate<br />

äußere Ableitungen verlegt werden.<br />

⇒ Betonfertigteile<br />

In Betonfertigteilen müssen Anschlussstellen<br />

an die Armierung<br />

vorgesehen werden. Die Betonfertigteile<br />

müssen eine elektrisch leitende<br />

Verbindung zwischen allen<br />

Anschlussstellen besitzen. Die einzelnen<br />

Teile müssen auf der Baustelle<br />

während der Montage miteinander<br />

verb<strong>und</strong>en werden (Bild<br />

5.2.2.2.1).<br />

Dehnungsfuge<br />

Dehnungsfuge<br />

Erdungsfestpunkt<br />

Art.-Nr. 478 200<br />

Überbrückungsband<br />

Art.-Nr. 377 115<br />

Bild 5.2.2.2.1 Verwendung von natürlichen Bestandteilen<br />

– neue Gebäude aus Fertigbeton<br />

Anmerkung:<br />

Im Falle von Spannbeton muss das<br />

besondere Risiko von eventuell unzulässigen<br />

mechanischen Einflüssen aufgr<strong>und</strong><br />

des Blitzstromes <strong>und</strong> als Folge<br />

des Anschlusses an das Blitzschutzsystem<br />

beachtet werden.<br />

Ein Anschluss an Spannstäbe oder -seile<br />

bei Spannbeton darf nur außerhalb des<br />

Spannbereiches erfolgen. Vor der Verwendung<br />

von Spannstäben oder -seilen<br />

als Ableitung ist die Zustimmung des<br />

Errichters der baulichen Anlage einzuholen.<br />

Ist die Bewehrung bei bestehenden<br />

baulichen Anlagen nicht sicher durchverb<strong>und</strong>en,<br />

kann sie nicht als Ableitung<br />

verwendet werden. Dann müssen<br />

äußere Ableitungen verlegt werden.<br />

Weiterhin können Fassadenelemente,<br />

Profilschienen <strong>und</strong> metallene Unterkonstruktionen<br />

von Fassaden als natürliche<br />

Ableitung verwendet werden,<br />

vorausgesetzt dass:<br />

⇒ die Abmessungen den Mindest-<br />

Anforderungen an Ableitungen<br />

entsprechen. Bei Metallblechen<br />

darf die Dicke nicht kleiner als<br />

0,5 mm sein. Ihre elektrische Durchgängigkeit<br />

in senkrechter Richtung<br />

muss gewährleistet sein. Werden<br />

Metallfassaden als Ableitung verwendet,<br />

dann müssen sie durchverb<strong>und</strong>en<br />

sein, so dass die einzelnen<br />

Blechtafeln untereinander durch<br />

Schrauben, Nieten oder Überbrückungen<br />

sicher verb<strong>und</strong>en sind. Ein<br />

sicherer, stromtragfähiger Anschluss<br />

an die Fangeinrichtung <strong>und</strong><br />

an die Erdungsanlage muss hergestellt<br />

werden.<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 61<br />

5


5<br />

⇒ Sind Blechtafeln nicht miteinander<br />

entsprechend der vorstehenden<br />

Forderung verb<strong>und</strong>en, jedoch die<br />

Unterkonstruktionen so, dass sie<br />

vom Anschluss an die Fangeinrichtung<br />

bis zum Anschluss an die<br />

Erdungsanlage durchgehend leitend<br />

sind, können diese als Ableitung<br />

verwendet werden (Bilder<br />

5.2.2.2.2 <strong>und</strong> 5.2.2.2.3).<br />

horizontaler Träger<br />

62 BLITZPLANER<br />

vertikales Kastenprofil<br />

Wandbefestigung<br />

Überbrückungsband<br />

Art.-Nr. 377 015<br />

Bild 5.2.2.2.2 Metallene Unterkonstruktion elektrisch<br />

leitend überbrückt<br />

Bild 5.2.2.2.3 Erdanschluss Metallfassade<br />

Metallene Regenfallrohre können als<br />

natürliche Ableitungen verwendet<br />

werden, sofern diese sicher durchverb<strong>und</strong>en<br />

(die Stoßstellen hartgelötet<br />

oder genietet) sind <strong>und</strong> die Mindestwandstärke<br />

des Rohres von 0,5 mm eingehalten<br />

wird.<br />

Ist ein Regenfallrohr nicht sicher durchverb<strong>und</strong>en,<br />

kann es als Halter für die<br />

zusätzliche Ableitung dienen. Diese Art<br />

der Anwendung ist im Bild 5.2.2.2.4<br />

dargestellt. Eine blitzstromtragfähige<br />

Anbindung des Regenfallrohres an die<br />

Erdungsanlage ist erforderlich, da die<br />

Leitung nur am Rohr gehalten wird.<br />

Bild 5.2.2.2.4 Ableitung am Regenfallrohr<br />

5.2.2.3 Messstellen<br />

An jedem Anschluss einer Ableitung an<br />

die Erdungsanlage muss eine Messstelle<br />

angebracht sein (möglichst oberhalb<br />

der Erdeinführung).<br />

Messstellen sind erforderlich, um folgende<br />

Eigenschaften des Blitzschutzsystems<br />

überprüfen zu können:<br />

⇒ Verbindungen der Ableitungen<br />

über die Fangeinrichtungen zur<br />

nächsten Ableitung<br />

⇒ Verbindungen der Anschlussfahnen<br />

untereinander über die Erdungsanlage<br />

z. B. bei Ring- oder<br />

F<strong>und</strong>amenterdern (Typ B Erder)<br />

⇒ Erdausbreitungswiderstände bei<br />

Einzelerdern (Typ A Erder)<br />

Messstellen sind nicht erforderlich,<br />

wenn durch die Art des Bauwerks (z. B.<br />

Stahlbetonbau oder Stahlskelettbau)<br />

eine „galvanische“ Trennung der „natürlichen“<br />

Ableitung zur Erdungsanlage<br />

(z. B. F<strong>und</strong>amenterder) nicht möglich<br />

ist.<br />

Die Messstelle darf nur mit Hilfe eines<br />

Werkzeuges zu Messzwecken geöffnet<br />

werden, ansonsten muss sie geschlossen<br />

sein.<br />

Jede Messstelle muss eindeutig zum<br />

Plan des Blitzschutzsystems zugeordnet<br />

werden können. In der Regel werden<br />

alle Messstellen mit Nummern gekennzeichnet<br />

(Bild 5.2.2.3.1).<br />

Bild 5.2.2.3.1 Trennstelle mit Nummer<br />

5.2.2.4 Innere Ableitungen<br />

Sind die Gebäudekanten (Länge <strong>und</strong><br />

Breite) viermal größer als der Ableitungsabstand<br />

entsprechend der Schutzklasse,<br />

sollten zusätzliche innere Ableitungen<br />

errichtet werden (Bild<br />

5.2.2.4.1).<br />

Das Rastermaß für die inneren Ableitungen<br />

beträgt ca. 40 x 40 m.<br />

Häufig werden Innere Ableitungen bei<br />

großen Flachdachbauten erforderlich,<br />

wie z. B. große Fertigungshallen oder<br />

auch Verteilerzentren. In diesen Fällen<br />

sollten die Durchführungen durch die<br />

Dachfläche vom Dachdecker errichtet<br />

werden, da die Regensicherheit des<br />

Daches in seiner Gewährleistungspflicht<br />

liegt.<br />

Die Auswirkungen der Blitzteilströme<br />

durch innere Ableitungen innerhalb<br />

der baulichen Anlage sind zu berücksichtigen.<br />

Das resultierende elektromagnetische<br />

Feld in der Nähe der<br />

Ableitungen ist bei der Planung des<br />

Inneren Blitzschutzes zu berücksichtigen<br />

(Einkopplungen auf elektrische/<br />

elektronische Systeme beachten).<br />

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Wärmedämmung<br />

Holzeinschalung<br />

5.2.2.5 Innenhöfe<br />

Dacheindeckung<br />

Metallkonstruktion<br />

Bei baulichen Anlagen mit geschlossenen<br />

Innenhöfen mit mehr als 30 m<br />

Umfang müssen Ableitungen im Abstand<br />

entsprechend der Tabelle 5.2.1.1<br />

errichtet werden. Es müssen mindestens<br />

2 Ableitungen verlegt werden<br />

(Bild 5.2.2.5.1).<br />

5.2.3 Ableitungen eines getrennten<br />

Äußeren Blitzschutzes<br />

Besteht die Fangeinrichtung aus Fangstangen<br />

auf getrennt stehenden Masten<br />

(oder einem Mast), ist dieser Fang<strong>und</strong><br />

Ableiteinrichtung zu gleich (Bild<br />

5.2.3.1).<br />

Dachdurchführung<br />

Trennungsabstand<br />

s<br />

innere Ableitung<br />

Ist der Trennungsabstand zu klein, dann müssen die leitenden Teile der Gebäude-<br />

Konstruktion mit der Fangeinrichtung verb<strong>und</strong>en werden. Die Auswirkungen der<br />

Ströme müssen beachtet werden.<br />

Bild 5.2.2.4.1 Fangeinrichtung bei großen Dächern – innere Ableitungen<br />

30 m<br />

45 m<br />

7,5 m<br />

s<br />

15 m<br />

Innenhof<br />

Umfang > 30 m<br />

Metallattika<br />

Innenhöfe mit mehr als 30 m Umfang müssen<br />

mit min. 2 Ableitungen versehen sein.<br />

Typische Abstände je nach BSK.<br />

Bild 5.2.2.5.1 Ableitungseinrichtungen Innenhöfe<br />

Bild 5.2.3.1 Fangmasten getrennt vom Gebäude<br />

s<br />

Für jeden dieser einzelnen Maste ist<br />

mindestens eine Ableitung erforderlich.<br />

Stahlmaste oder Maste mit durch<br />

verb<strong>und</strong>enem Bewehrungsstahl benötigen<br />

keine zusätzlichen Ableitungen.<br />

Aus optischen Gründen kann z. B. ein<br />

metallener Fahnenmast ebenfalls als<br />

Fangeinrichtung verwendet werden.<br />

<strong>Der</strong> Trennungsabstand s ist von den<br />

Fang- <strong>und</strong> Ableitungen zur baulichen<br />

Anlage einzuhalten.<br />

Besteht die Fangeinrichtung aus einem<br />

oder mehreren gespannten Drähten<br />

oder Seilen, ist für jedes Leitungsende,<br />

an dem die Leiter befestigt sind,<br />

wenigstens eine Ableitung erforderlich<br />

(Bild 5.2.3.2).<br />

s<br />

Bild 5.2.3.2 Fangmasten überspannt durch Seile<br />

Bildet die Fangeinrichtung ein vermaschtes<br />

Leitungsnetz, d. h. dass die<br />

einzelnen gespannten Drähte oder Seile<br />

untereinander eine Masche bilden<br />

(querverb<strong>und</strong>en sind), ist mindestens<br />

eine Ableitung an jedem Leitungsende,<br />

an dem die Leiter befestigt sind, notwendig<br />

(Bild 5.2.3.3).<br />

mechanische Fixierung<br />

Ableitung<br />

Bild 5.2.3.3 Fangmasten überspannt durch Seile mit<br />

Querverbindung (Maschen)<br />

5.2.4 Hochspannungsfeste, isolierte<br />

Ableitung – HVI ® -Leitung<br />

Für den flächendeckenden Aufbau von<br />

Mobil-Funkanlagen werden eine Vielzahl<br />

von Gebäuden genutzt. Diese<br />

Gebäude verfügen teilweise über <strong>Blitzschutzanlagen</strong>.<br />

Für eine normengerechte<br />

Planung <strong>und</strong> Ausführung der<br />

Funkinfrastruktur ist es notwendig die<br />

vorgef<strong>und</strong>ene Situation bei der Planung<br />

zu berücksichtigen. Dabei wird<br />

streng nach der angewandten Norm<br />

unterschieden. Eine Vermischung von<br />

DIN V VDE V 0185-3 <strong>und</strong> DIN VDE 0855<br />

Teil 300 ist wegen der unterschiedlichen<br />

Schutzziele (Blitzschutz oder<br />

Erdung der Funkanlage) nicht zulässig.<br />

Gr<strong>und</strong>sätzlich werden aus Sicht der<br />

Funknetzbetreiber drei Situationen<br />

unterschieden:<br />

⇒ Gebäude verfügt über keine Blitzschutzanlage<br />

⇒ Gebäude ist mit einer nicht mehr<br />

funktionsfähigen Blitzschutzanlage<br />

ausgestattet<br />

⇒ Gebäude ist mit einer funktionsfähigen<br />

Blitzschutzanlage ausgestattet<br />

Gebäude verfügt über keine Blitzschutzanlage<br />

Die Funkanlage wird entsprechend der<br />

DIN VDE 0855 Teil 300 aufgebaut. Es<br />

handelt sich hierbei um die Erdung der<br />

Funkanlage. Entsprechend dem Überspannungs-Schutzkonzept<br />

der Funknetzbetreiber<br />

wird im Zählerfeld ein<br />

zusätzlicher Überspannungsschutz eingebaut.<br />

Gebäude ist mit einer nicht mehr funktionsfähigen<br />

Blitzschutzanlage ausgestattet<br />

Die Funkanlage wird entsprechend der<br />

ermittelten Blitzschutzklasse (BSK) an<br />

den Äußeren Blitzschutz angeschlossen.<br />

Die für die Funkanlage benötigten<br />

Blitzstromwege werden untersucht<br />

<strong>und</strong> bewertet. Für die Ableitung des<br />

Blitzstromes benötigte, nicht funktionsfähige<br />

Teile der vorhandenen Anlage<br />

wie Fangleitung, Ableitung <strong>und</strong> Anschluss<br />

an die Erdungsanlage werden<br />

dabei ersetzt. Visuell erkannte Mängel<br />

der nicht benötigten Anlagenteile werden<br />

dem Gebäudeeigentümer schriftlich<br />

mitgeteilt.<br />

Gebäude ist mit einer funktionsfähigen<br />

Blitzschutzanlage ausgestattet<br />

Die Erfahrung zeigt, dass <strong>Blitzschutzanlagen</strong><br />

meistens nach BSK III aufgebaut<br />

werden. Für bestimmte Gebäude sind<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 63<br />

5


5<br />

regelmäßige Überprüfungen vorgeschrieben.<br />

Das Einbeziehen der Mobilfunkanlage<br />

entsprechend der ermittelten<br />

Blitzschutzklasse (BSK) muss<br />

geplant werden. Bei Anlagen der BSK I<br />

<strong>und</strong> II wird die Umgebung der Anlage<br />

fotografisch festgehalten, damit bei<br />

späteren Näherungsproblemen die<br />

Situation zum Aufbauzeitpunkt bewiesen<br />

werden kann. Wird eine Funkanlage<br />

auf einem Gebäude mit funktionsfähigem<br />

Äußeren Blitzschutz aufgebaut,<br />

gilt für die Errichtung der Anlage die<br />

aktuelle Blitzschutznorm (DIN V VDE V<br />

0185). In diesem Fall kann die DIN VDE<br />

0855 Teil 300 nur für den Potentialausgleich<br />

der Antennenkabel herangezogen<br />

werden. Näherungen sind entsprechend<br />

der BSK zu berechnen. Alle verwendeten<br />

mechanischen Teile müssen<br />

dem zu erwartenden Blitzteilstrom<br />

standhalten. Sämtliche Stahl- <strong>und</strong> Antennenhaltekonstruktionen<br />

müssen bei<br />

vielen Funknetzbetreibern aus Standardisierungsgründen<br />

für die BSK I ausgeführt<br />

sein. Die Anbindung soll auf dem<br />

kürzesten Weg erfolgen, was jedoch<br />

aufgr<strong>und</strong> der meistens maschenförmig<br />

ausgeführten Fangleitungen auf Flachdächern<br />

kein Problem ist. Befindet sich<br />

auf dem Gastgebäude eine funktionsfähige<br />

Blitzschutzanlage, so hat diese<br />

eine höhere Priorität gegenüber einer<br />

Antennenerdungsanlage.<br />

Bei der Aufbaubesprechung wird aufgr<strong>und</strong><br />

der Planungsart festgelegt, welche<br />

Art von Blitzschutz ausgeführt<br />

wird:<br />

⇒ Befindet sich die Systemtechnik mit<br />

auf dem Dach, wird eine Verlegung<br />

des Elektrokabels auf der Außenseite<br />

des Gebäudes bevorzugt.<br />

⇒ Befindet sich die Systemtechnik auf<br />

dem Dach <strong>und</strong> ist ein Aufbau mit<br />

Zentralmast geplant, wird die<br />

Anlage mit getrenntem Blitzschutz<br />

ausgestattet.<br />

⇒ Befindet sich die Systemtechnik<br />

innerhalb des Gebäudes, wird der<br />

Aufbau einer getrennten Blitzschutzeinbindung<br />

bevorzugt. Dabei<br />

wird auf eine geometrisch kleine<br />

Ausführung der Funk-Infrastruktur<br />

geachtet, damit die Kosten<br />

für den getrennten Blitzschutz<br />

wirtschaftlich vertretbar sind.<br />

Erfahrungsgemäß sind in vielen Fällen<br />

bei bestehenden <strong>Blitzschutzanlagen</strong><br />

Altmängel vorhanden, die die Wirksamkeit<br />

der Anlage beeinträchtigen.<br />

Diese Mängel führen dazu, dass es<br />

trotz ordnungsgemäßer “Anbindung”<br />

der Funkanlage an den Äußeren Blitz-<br />

64 BLITZPLANER<br />

schutz zu Schäden im Gebäude kommen<br />

kann.<br />

Damit der Funknetzplaner auch in<br />

schwierigen Situationen normengerechte<br />

Antennenanlagen aufbauen<br />

kann, stand ihm in vergangenen Zeiten<br />

nur der getrennte Blitzschutz mit horizontalen<br />

Abstandshaltern zur Verfügung.<br />

Von einer architektonisch ästhetischen<br />

Ausführung der Antennenanlage<br />

konnte dabei nicht die Rede sein<br />

(Bild 5.2.4.1).<br />

Insbesondere bei Standorten mit<br />

optisch optimierten Antennen scheiden<br />

Fangeinrichtungen entsprechend<br />

Bild 5.2.4.1 aus.<br />

Mit der innovativen Lösung der isolierten<br />

HVI-Leitung besteht für den Errichter<br />

von <strong>Blitzschutzanlagen</strong> eine neuartige<br />

Gestaltungsmöglichkeit, auf eine<br />

einfache Art die Einhaltung des Trennungsabstandes<br />

zu realisieren.<br />

Bild 5.2.4.1 Getrennte Fangeinrichtung mit Distanzhaltern<br />

Innenleiter<br />

Isolierung<br />

5.2.4.1 Aufbau der isolierten<br />

Ableitung HVI ®<br />

Ohne zusätzliche Maßnahmen verurachen<br />

Impulsspannungen > 250 kV bei<br />

Isolierstoffen Überschläge entlang der<br />

Oberfläche. Dieser Effekt ist als Gleitüberschlag<br />

bekannt. Im Bild 5.2.4.1.1 ist<br />

die Entstehung einer Gleitentladung<br />

dargestellt.<br />

Um den Einsatz von Gleitentladungen<br />

zu vermeiden, ist die neuartige HVI-Leitung<br />

mit einem speziell dotierten<br />

äußeren Spezialmantel ausgestattet,<br />

der es erlaubt, die blitzbedingten,<br />

hohen „Impuls-Spannungen“ gegen<br />

ein Bezugspotential „abzusteuern“.<br />

Funktionsbedingt muss dazu in einem<br />

definierten Abstand (1,40 m – 1,60 m<br />

von der Einspeisestelle) eine Verbindung<br />

des äußeren Spezialmantels mit<br />

dem Potentialausgleich geschaffen<br />

werden (Bilder 5.2.4.1.2 bis 5.2.4.2.3).<br />

Eine Verbindung mit Teilen der Fangeinrichtung<br />

<strong>und</strong> Ableitung darf nicht<br />

erfolgen.<br />

Die koaxial aufgebaute HVI-Leitung<br />

besteht aus einem 19 mm2 Kupferdraht,<br />

einer dickwandigen, hochspannungsfesten<br />

Isolierung <strong>und</strong> einem<br />

äußeren, witterungsbeständigen Spezialmantel.<br />

Die werkseitig vorkonfektionierte HVI-<br />

Leitung ist an der Einspeisestelle mit<br />

einem angepassten Anschlusselement<br />

versehen. Erdseitig ist ebenfalls ein<br />

Anschlusselement vorgesehen, welches<br />

jedoch vor Ort auf die HVI-Leitung aufmontiert<br />

werden kann (im Lieferzustand<br />

erdseitig montiert). Dadurch<br />

kann die Länge der HVI-Leitung vor Ort<br />

gekürzt werden.<br />

Um energieschwache Überschläge aufgr<strong>und</strong><br />

von kapazitiven Verschiebungsströmen<br />

zu vermeiden, kann die HVI-<br />

Leitung im Verlauf der Leitungsverlegung<br />

zusätzlich an den Potentialausgleich<br />

angeschlossen werden. Diese<br />

Anschlüsse müssen nicht blitzstrom-<br />

Näherung<br />

Bild 5.2.4.1.1 Prinzipielle Entwicklung einer Gleitentladung an einer isolierten Ableitung ohne Spezialmantel<br />

www.dehn.de


Anschlusselement:<br />

Einspeisestelle<br />

Erdungsrohrschelle<br />

Leitungshalter<br />

Erdungsklemme<br />

Anschlusselement:<br />

Erdanschluss<br />

1,40


5<br />

Befinden sich auf dem Dach mehrere<br />

Dachaufbauten, so sind entsprechend<br />

der prinzipiellen Darstellung im Bild<br />

5.2.4.2.3 mehrere getrennte Fangeinrichtungen<br />

zu installieren. Dies hat so<br />

zu erfolgen, dass alle dachüberragenden<br />

Aufbauten in einem blitzeinschlaggeschützten<br />

Bereich (Blitz-Schutzzone<br />

0 B ) angeordnet sind.<br />

5.2.4.3 Projektbeispiel Schulungs<strong>und</strong><br />

Wohngebäude<br />

Gebäudesituation<br />

Das Gebäude im Bild 5.2.4.3.1 wurde<br />

vom Erdgeschoss bis zum 6. Obergeschoss<br />

(OG) in konventioneller Bauweise<br />

errichtet.<br />

Zu einem späteren Zeitpunkt wurde<br />

das 7. OG auf die bestehende Dachfläche<br />

aufgesetzt. Die Außenfassade des<br />

7. OG besteht aus Metallplatten.<br />

Im 3. OG befindet sich das Media-Zentrum,<br />

das Erdgeschoss wird für die Verwaltung<br />

genutzt. Alle weiteren Geschosse<br />

bis hin zum 7. OG werden für<br />

Wohnungen genutzt.<br />

Die Dachfläche des 6. <strong>und</strong> 7. OG wird<br />

durch eine Metallattika abgeschlossen,<br />

deren Teile nicht leitend untereinander<br />

verb<strong>und</strong>en sind.<br />

Das Gesamtgebäude hat eine Bauhöhe<br />

bis zur Dachebene 7. OG (ohne Attika)<br />

von 25,80 m.<br />

Auf der Dachfläche des 7. OGs wurden<br />

nachträglich fünf Antennenkonstruktionen<br />

für Mobil- <strong>und</strong> Richtfunk von<br />

verschiedenen Mobilfunk-Netzbetreibern<br />

montiert. Die Aufstellung der<br />

Antennen erfolgte jeweils in den Ecken<br />

sowie in der Mitte der Dachfläche.<br />

Die Kabelverlegung (Koax-Kabel) von<br />

den vier Antennen an den Ecken der<br />

Dachfläche erfolgt im Bereich der Attika<br />

bis zum Eckpunkt im Südwesten.<br />

Von hier werden die Kabel über einen<br />

metallenen Kabelkanal, der mit der<br />

Attika der Dachflächen des 7. <strong>und</strong> 6.<br />

OG verb<strong>und</strong>en ist, zum BTS-Raum im<br />

6. OG geführt.<br />

Die Kabelführung von der mittleren<br />

Antenne erfolgt ebenfalls mittels einer<br />

metallenen Kanalführung direkt zum<br />

2. BTS-Raum an der Nordost-Seite des<br />

Gebäudes bis zum 6. OG. Auch dieser<br />

Kabelkanal ist mit den umlaufenden<br />

Attiken verb<strong>und</strong>en.<br />

Das Gebäude war mit einer Blitzschutzanlage<br />

ausgerüstet. Die Neuinstallation<br />

des Äußeren Blitzschutzes zum Schutz<br />

des Gebäudes <strong>und</strong> der Personen wurde<br />

gemäß der Blitzschutznorm DIN V VDE<br />

V 0185-3 ausgelegt.<br />

66 BLITZPLANER<br />

Antennen der Funknetzbetreiber (1 - 5)<br />

Bild 5.2.4.3.1 Gesamtansicht<br />

1<br />

Beim Errichten der Antennenanlagen<br />

wurden die Maßnahmen des Potentialausgleiches<br />

<strong>und</strong> der Erdung der Anlage<br />

nach DIN VDE 0855 Teil 300 ausgeführt.<br />

Die Erdung der Systeme erfolgte jedoch<br />

nicht getrennt von dem vorhandenen<br />

Äußeren Blitzschutz an der Erdungsanlage<br />

auf Erdniveau, sondern<br />

unmittelbar an der Fangeinrichtung.<br />

Somit werden bei einer Blitzentladung<br />

Blitzteilströme über die Koax-Kabelschirme<br />

direkt ins Gebäude geleitet.<br />

Diese Blitzteilströme gefährden nicht<br />

nur Personen, sondern auch die vorhandenen<br />

technischen Einrichtungen<br />

des Gebäudes.<br />

Neue Konzeption<br />

Es wurde eine Blitzschutzanlage gefordert,<br />

die verhindert, dass über die<br />

Antennenkomponenten (Tragwerkkonstruktionen,<br />

Kabelschirme <strong>und</strong> Verlegesysteme)<br />

Blitzteilströme unmittelbar<br />

ins Gebäudeinnere geleitet werden.<br />

Gleichzeitig muss der notwendige<br />

Trennungsabstand s zwischen den Antennen-Tragwerkskonstruktionen<br />

<strong>und</strong><br />

der Fangeinrichtung auf der Dachfläche<br />

des 7. OGs realisiert werden.<br />

Dies kann mit einer Blitzschutzanlage<br />

in konventioneller Bauart nicht realisiert<br />

werden.<br />

Durch den Einsatz der HVI-Leitung wurde<br />

eine Blitzschutzanlage mit getrennt<br />

aufgebauter Fangeinrichtung aufgebaut.<br />

Dazu waren folgende Komponenten<br />

zu realisieren:<br />

⇒ Fangspitzen auf isolierenden Stützrohren<br />

aus GFK-Material, befestigt<br />

direkt am Antennenmast (Bild<br />

5.2.4.2.2a).<br />

⇒ Ableitung von der Fangspitze mittels<br />

einer HVI-Ableitung mit Anschluss<br />

an die Getrennte Ringleitung<br />

(Bild 5.2.4.3.2).<br />

2<br />

5<br />

4<br />

3 Kabelwanne<br />

Kabelwanne<br />

Getrennte Ringleitung<br />

⇒ Endverschluss Einspeisestelle, um<br />

die Gleitüberschlagsfestigkeit an<br />

der Einführungsstelle zu gewährleisten<br />

(Bilder 5.2.4.2.2a <strong>und</strong><br />

⇒<br />

5.2.4.2.2b).<br />

Getrennt ausgeführte Ringleitung<br />

auf Isolierstützen aus GFK, Höhe<br />

der Stützer gemäß Berechnung des<br />

notwendigen Trennungsabstandes<br />

⇒ Ableitungen von der getrennt verlegten<br />

Ringleitung über die jeweiligen<br />

Metallattiken <strong>und</strong> Metallfassade<br />

verlegt zu den metallisch blank<br />

ausgeführten Ableitungen im 6.<br />

OG mit dem erforderlichen Trennungsabstand<br />

s zur unteren Attika<br />

(Bild 5.2.4.3.3).<br />

⇒ Zusätzliche Ringleitung, Verbindung<br />

aller Ableitungen untereinander,<br />

in Höhe von ca. 15 m Gebäudehöhe<br />

zur Verringerung des<br />

notwendigen Trennungsabstandes<br />

www.dehn.de<br />

HVI ® -Leitung<br />

Bild 5.2.4.3.2 Getrennte Fangeinrichtung <strong>und</strong><br />

getrennte Ringleitung<br />

Quelle: H. Bartels GmbH, Oldenburg


HVI-Leitung<br />

Anschluss<br />

am Potentialausgleich<br />

Getrennte<br />

Ringleitung<br />

HVI-Leitung<br />

Bild 5.2.4.3.3 Ableitung von getrennter Ringleitung<br />

s der Auffang- <strong>und</strong> Ableitungseinrichtung<br />

(Bilder 5.2.4.3.4 <strong>und</strong><br />

5.2.4.4.1).<br />

Die verschiedenen, im Detail erläuterten<br />

Ausführungsschritte sind zusammengefasst<br />

im Bild 5.2.4.3.4 dargestellt.<br />

Wichtig ist auch anzumerken,<br />

dass die geplante Ausführungskonzeption<br />

im Detail mit dem Anlagenerrichter<br />

besprochen wurde, um Ausführungsfehler<br />

zu vermeiden.<br />

Bei der Planung des Äußeren Blitzschutzes<br />

wurde berücksichtigt, dass<br />

auch die Dachterrasse auf dem 6. OG<br />

(Bild 5.2.4.3.1) <strong>und</strong> die tiefer liegenden<br />

Gebäudeanbauten (Bild 5.2.4.3.4) im<br />

Schutzbereich/Schutzwinkel der Fangeinrichtung<br />

angeordnet sind.<br />

5.2.4.4 Trennungsabstand<br />

Zur Berechnung des erforderlichen<br />

Trennungsabstandes s waren nicht nur<br />

die Gebäudehöhe, sondern auch die<br />

Bauhöhen der einzelnen Antennen mit<br />

der getrennten Fangeinrichtung zu<br />

betrachten.<br />

Die vier Eckantennen überragen die<br />

Dachfläche um jeweils 3,6 m. Die mittlere<br />

Antenne überragt die Dachfläche<br />

um 6,6 m.<br />

Somit ergeben sich unter Einbeziehung<br />

der Gebäudehöhe folgende Gesamthöhen,<br />

die zur Berechnung der Anlage zu<br />

berücksichtigen sind:<br />

⇒ 4 Eckantennen bis Fußpunkt Fangspitze<br />

+ 29,40 m<br />

Attika<br />

Ringleitung<br />

Blanke Ableitung<br />

Bild 5.2.4.3.4 Gesamtansicht neu errichteter Äußerer Blitzschutz<br />

⇒ 1 Antenne mittig der Dachfläche<br />

bis Fußpunkt Fangspitze + 32,40 m<br />

⇒ Drei weitere, freistehende getrennte<br />

Fangstangen auf der Westseite<br />

der Dachfläche <strong>und</strong> zwei<br />

getrennte Fangmaste am Balkon<br />

6. OG, Südseite, realisieren den<br />

Schutzbereich der gesamten Dachfläche.<br />

k c1<br />

k c2<br />

k c3<br />

L 1<br />

L 2<br />

L 3<br />

Ableitung<br />

Ringleitung<br />

Fangspitze<br />

Bild 5.2.4.4.1 Berechnung des notwendigen Trennungsabstandes<br />

HVI-Leitung<br />

Kabelkanal<br />

Getrennte Ringleitung<br />

Blanke Ableitung<br />

Als isolierte Ableitung wurde das Spezialkabel,<br />

DEHNconductor, Typ HVI-Leitung,<br />

verwendet, mit dem ein äquivalenter<br />

Trennungsabstand von s = 0,75 m<br />

(Luft) / 1,5 m (feste Baustoffe) eingehalten<br />

werden kann.<br />

Die Berechnung der notwendigen Trennungsabstände<br />

wurde entsprechend<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 67<br />

7. OG<br />

6. OG<br />

5. OG<br />

4. OG<br />

3. OG<br />

2. OG<br />

1. OG<br />

EG<br />

Potentialausgleichsleitung<br />

5


5<br />

Bild 5.2.4.4.1 für drei Teilbereiche vorgenommen<br />

:<br />

1. Teilabschnitt von Höhe + 32,4 m<br />

<strong>und</strong> Höhe + 29,4 m (Antennen) bis<br />

+ 27,3 m (Getrennte Ringleitung)<br />

auf Dach.<br />

2. Teilabschnitt von + 27,3 m bis +<br />

15,0 m (Getrennte Ringleitung auf<br />

Dach bis untere zusätzliche Ringleitung).<br />

3. Teilabschnitt von + 15,0 bis ± 0 m<br />

(untere Ringleitung bis Erdniveau).<br />

Das Ableitungssystem besteht aus sechs<br />

Ableitungen von der getrennten Ringleitung<br />

in Höhe + 27,3 m zur zusätzlichen<br />

Ringleitung auf Ebene + 15,0 m.<br />

Die Ringleitung auf Ebene + 15,0 m ist<br />

über die sechs Ableitungen des Wohngebäudes<br />

<strong>und</strong> vier weitere Ableitungen<br />

an angebauten Gebäudeteilen mit<br />

der Erdungsringleitung verb<strong>und</strong>en.<br />

Damit ergibt sich eine unterschiedliche<br />

Stromaufteilung in den einzelnen Teilbereichen,<br />

die bei der Planung der<br />

Blitzschutzanlage zu berücksichtigen<br />

war.<br />

<strong>Der</strong> erforderliche Potentialausgleich<br />

<strong>und</strong> die Erdung der Antennenkomponenten<br />

auf der Dachfläche (unter Einbeziehung<br />

der Kabelkanäle, metallenen<br />

Fassaden <strong>und</strong> der Attiken auf beiden<br />

Dachebenen) erfolgte über zwei zusätzliche<br />

Erdungskabel NYY 1x25 mm 2 , angeschlossen<br />

am Potentialausgleich der<br />

einzelnen BTS-Stationen.<br />

Mit der Errichtung dieser getrennten<br />

Fangeinrichtung auf der Dachfläche<br />

<strong>und</strong> an den Antennenkonstruktionen<br />

sowie der isolierten Ableitungen im<br />

Bereich von metallenen Gebäudeteilen<br />

wird die Einleitung von Blitzteilströmen<br />

ins Innere des Gebäudes vermieden.<br />

68 BLITZPLANER<br />

5.3 Werkstoffe <strong>und</strong> Mindestmaße<br />

für Fang- <strong>und</strong> Ableitungen<br />

In der Tabelle 5.3.1 sind die Mindestquerschnitte,<br />

Form <strong>und</strong> Werkstoff von<br />

Fangeinrichtungen dargestellt.<br />

Diese Anforderungen ergeben sich aufgr<strong>und</strong><br />

der elektrischen Leitfähigkeit<br />

der Werkstoffe zur Führung des Blitzstromes<br />

(Temperaturerhöhung) <strong>und</strong><br />

den mechanischen Beanspruchungen<br />

bei der Anwendung.<br />

Bei der Verwendung eines R<strong>und</strong>drahtes<br />

Ø8 mm als Fangspitze ist eine max.<br />

freie Höhe von 0,5 m erlaubt. Die<br />

Werkstoff Form Mindest- Anmerkungen<br />

querschnitt<br />

mm 2<br />

Begrenzung der Höhe bei einem R<strong>und</strong>draht<br />

Ø10 mm liegt bei 1 m freier Länge.<br />

Anmerkung:<br />

Nach der DIN V VDE V 0185-3 Hauptabschnitt<br />

1 Tabelle 9 ist der Mindestquerschnitt<br />

für eine Verbindungsleitung<br />

zwischen zwei Potentialausgleichsschienen<br />

16 mm 2 Cu gefordert.<br />

Bei Prüfungen mit einer PVC-isolierten<br />

Kupferleitung <strong>und</strong> mit einem Stoßstrom<br />

von 100 kA (10/350 µs) wurde<br />

eine Temperaturerhöhung um 56 K<br />

festgestellt. Damit kann z. B. ein Kabel<br />

NYY 1 x 16mm 2 Cu als Ableitung oder<br />

als ober- <strong>und</strong> unterirdische Verbindungsleitung<br />

eingesetzt werden.<br />

Kupfer Band 50 Mindestdicke 2 mm<br />

R<strong>und</strong> 50 Ø8 mm<br />

Seil 50 Mindestdurchmesser jedes Drahtes 1,7 mm<br />

R<strong>und</strong> c, d 200 Ø16 mm<br />

Verzinntes Band 50 Mindestdicke 2 mm<br />

Kupfer a R<strong>und</strong> 50 Ø8 mm<br />

Seil 50 Mindestdurchmesser jedes Drahtes 1,7 mm<br />

Aluminium Band 70 Mindestdicke 3 mm<br />

R<strong>und</strong> 50 Ø8 mm<br />

Seil 50 Mindestdurchmesser jedes Drahtes 1,7 mm<br />

Aluminium- Band 50 Mindestdicke 2,5 mm<br />

legierung R<strong>und</strong> 50 Ø8 mm<br />

Seil 50 Mindestdurchmesser jedes Drahtes 1,7 mm<br />

R<strong>und</strong> c 200 Ø16 mm<br />

Feuer- Band 50 Mindestdicke 2,5 mm<br />

verzinkter R<strong>und</strong> 50 Ø8 mm<br />

Stahl b Seil 50 Mindestdurchmesser jedes Drahtes 1,7 mm<br />

R<strong>und</strong> c, d 200 Ø16 mm<br />

Nicht Band f 60 Mindestdicke 2 mm<br />

rostender Band 105 Mindestdicke 3 mm<br />

Stahl e R<strong>und</strong> f 50 Ø8 mm<br />

Seil 70 Mindestdurchmesser jedes Drahtes 1,7 mm<br />

R<strong>und</strong> c 200 Ø16 mm<br />

R<strong>und</strong> d 78 Ø10 mm<br />

a Feuerverzinnt oder galvanisch verzinnt, Mittelwert 2 µm.<br />

b <strong>Der</strong> Zinküberzug sollte glatt, durchgehend <strong>und</strong> frei von Flussmittelresten<br />

sein, Mittelwert 50 µm.<br />

c Nur für Fangstangen. Für Anwendungen, wo mechanische Beanspruchung,<br />

wie Windlast, nicht kritisch sind, kann eine max. 1 m lange Stange aus<br />

10 mm R<strong>und</strong>material verwendet werden.<br />

d Nur für Erdeinführungsstangen.<br />

e Chrom ≥ 16 %, Nickel ≥ 8%, Kohlenstoff max. 0,03 %<br />

f Bei nichtrostendem Stahl im Beton <strong>und</strong>/oder in direktem Kontakt mit<br />

entflammbarem Werkstoff ist der Mindestquerschnitt für R<strong>und</strong>material auf<br />

75 mm 2 (Ø10 mm) <strong>und</strong> für Flachmaterial auf 75 mm 2 (Dicke 3 mm) zu<br />

erhöhen.<br />

Tabelle 5.3.1 Werkstoff, Form <strong>und</strong> Mindestquerschnitte von Fangleitungen, Fangstangen <strong>und</strong> Ableitungen<br />

www.dehn.de


1,2 m max. 0,15 m<br />

» 0,4 m<br />

Bild 5.4.1 Beispiele von Einzelheiten eines Äußeren Blitzschutzes an einer baulichen Anlage mit geneigtem Ziegeldach<br />

5.4 Montagemaße für Fangeinrichtungen<br />

<strong>und</strong> Ableitungen<br />

Nachfolgende Maße (Bild 5.4.1) haben<br />

sich in der Praxis bewährt <strong>und</strong> sind in<br />

erster Linie bestimmt durch die mechanischen<br />

Kräfte die auf die Komponenten<br />

des Äußeren Blitzschutzes einwirken.<br />

Diese mechanischen Kräfte entstehen<br />

weniger durch die elektrodynamischen<br />

Kräfte beim Fließen des Blitzstromes,<br />

sondern vielmehr durch Druck- <strong>und</strong><br />

Zugkräfte z. B. bei temperaturbedingter<br />

Längenänderungen, Wind- oder<br />

Schneelast.<br />

Die Angabe über die max. Abstände<br />

von 1,2 m zwischen den Leitungshaltern<br />

ist in erster Linie auf St/tZn bezogen<br />

(relativ starr). In der Praxis haben<br />

sich bei der Verwendung von Aluminium<br />

Abstände von 1 m etabliert.<br />

In der DIN V VDE V 0185-3 werden folgende<br />

Montagemaße für den Äußeren<br />

Blitzschutz angegeben (Bild 5.4.2).<br />

e = 0,2 m<br />

zweckmäßiger Abstand<br />

1,2 m max.<br />

Bild 5.4.2 Fangstange für Schornstein<br />

a<br />

e<br />

0,05 m<br />

Bild 5.4.3 zeigt die Anwendung auf<br />

einem Flachdach.<br />

» 1 m<br />

Wenn möglich sollte bei der Verlegung<br />

von Ableitungen der Trennungsabstand<br />

s zu Fenster, Türen <strong>und</strong> zu anderen<br />

Öffnungen eingehalten werden.<br />

Weitere wichtige Montagemaße sind:<br />

Verlegung von Oberflächenerdern<br />

(z. B. Ringerder) um das Gebäude in<br />

einer Tiefe von > 0,5 m <strong>und</strong> mit einem<br />

Abstand von ca. 1 m zur baulichen Anlage<br />

(Bild 5.4.4).<br />

Beim Einbringen von mehreren Tiefenerdern<br />

nebeneinander (bedingt durch<br />

Bodenverhältnisse) sollte der Abstand<br />

zwischen den Erdern mindestens der<br />

Eintreibtiefe entsprechen. Die einzelnen<br />

Tiefenerder sind miteinander zu<br />

verbinden.<br />

Bei den Erdeinführungen oder Anschlüssen<br />

an den F<strong>und</strong>amenterder<br />

(Ringerder) ist der Korrosionsschutz zu<br />

beachten. Es sind Maßnahmen wie das<br />

Aufbringen von Korrosionsschutzbinde<br />

oder die Verwendung von Draht mit<br />

PVC-Mantel min. 0,3 m ober- <strong>und</strong><br />

unterhalb der Grasnarbe (Erdeintritt)<br />

zu treffen (Bild 5.4.5).<br />

Eine optisch gefällige <strong>und</strong> korrosionsfreie<br />

Anschlussmöglichkeit bietet ein<br />

Erdungsfestpunkt aus NIRO, der einbetoniert<br />

wird.<br />

Weiterhin ist bei der Anschlussfahne<br />

für den Potentialausgleich im Gebäudeinneren<br />

bei feuchten <strong>und</strong> nassen<br />

Räumen ebenfalls ein Korrosionsschutz<br />

zu erstellen.<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 69<br />

» 0,2 m<br />

1,2 m<br />

max.<br />

Bild 5.4.3 Anwendung auf einem Flachdach<br />

³ 0,5 m<br />

Gebäude<br />

Bild 5.4.4 Maße für Ringerder<br />

» 1 m<br />

0,3 m<br />

0,3 m<br />

0,3 m<br />

1,5 m<br />

0,5 m<br />

Bild 5.4.5 Korrossionsgefährdete Stellen<br />

Korrosionsschutz<br />

5


5<br />

Unter der Voraussetzung, dass keine<br />

besonderen aggressiven Umwelteinflüsse<br />

zu berücksichtigen sind, haben<br />

sich untenstehende Werkstoff-Kombinationen<br />

(für Fangeinrichtungen, Ableitungen<br />

untereinander <strong>und</strong> mit Konstruktionsteilen)<br />

bewährt. Dabei handelt<br />

es sich um Erfahrungswerte aus<br />

der Praxis (Tabelle 5.4.1).<br />

5.4.1 Längenänderung von<br />

Metalldrähten<br />

In der Praxis wird häufig die temperaturbedingte<br />

Längenänderung von<br />

Fangeinrichtungen <strong>und</strong> Ableitungen<br />

unterschätzt.<br />

In den älteren Vorschriften <strong>und</strong> Festlegungen<br />

wurde vielfach pauschal etwa<br />

alle 20 m ein Dehnungsstück empfohlen.<br />

Diese Festlegung bezog sich auf<br />

die früher übliche <strong>und</strong> ausschließliche<br />

Verwendung von Stahldrähten. Die<br />

höheren Werte der Längenausdehnungs-Koeffizienten<br />

der Werkstoffe<br />

Edelstahl, Kupfer <strong>und</strong> vor allem Aluminium<br />

wurden nicht beachtet.<br />

Auf <strong>und</strong> am Dach muss im Jahresverlauf<br />

mit Temperaturänderungen von<br />

100 K gerechnet werden. Die dabei auftretenden<br />

Längenänderungen, bezogen<br />

auf verschiedene Werkstoffe der<br />

Metalldrähte, sind in der Tabelle 5.4.1.1<br />

dargestellt. Auffällig ist, dass die temperaturbedingte<br />

Längenänderung zwischen<br />

Stahl <strong>und</strong> Aluminium etwa dem<br />

Faktor 2 entspricht.<br />

Werkstoff Längenausdehnungs-<br />

Koeffizient α<br />

1 1<br />

⎯⎯ ⎯<br />

106 K<br />

Stahl 11<br />

Edelstahl 16<br />

Kupfer 17<br />

Aluminium 24<br />

Berechnungsformel:<br />

70 BLITZPLANER<br />

∆L = α • L • ∆T<br />

Stahl Alu- Kupfer NIRO Titan Zinn<br />

(tZn) minium<br />

Stahl (tZn) ja ja nein ja ja ja<br />

Aluminium ja ja nein ja ja ja<br />

Kupfer nein nein ja ja nein ja<br />

NIRO ja ja ja ja ja ja<br />

Titan ja ja nein ja ja ja<br />

Zinn ja ja ja ja ja ja<br />

Tabelle 5.4.1 Werkstoffkombinationen<br />

Für die Praxis ergeben sich daher für<br />

den Einsatz von Dehnungsstücken Festlegungen<br />

wie in Tabelle 5.4.1.2 dargestellt.<br />

Beim Einsatz der Dehnungsstücke ist<br />

darauf zu achten, dass es sich um einen<br />

flexiblen Längenausgleich handeln<br />

muss. Das S-förmige Biegen der Metalldrähte<br />

ist nicht ausreichend, da diese<br />

manuell vor Ort selbst hergestellten<br />

„Dehnungsstücke“ nicht ausreichend<br />

flexibel sind.<br />

Beim Anschluss von Fangeinrichtungen,<br />

zum Beispiel an umlaufende<br />

metallene Attiken an Dachrändern,<br />

sollte auf einen flexiblen Anschluss mit<br />

geeigneten Bauteilen oder Maßnahmen<br />

geachtet werden. Wird dieser flexible<br />

Anschluss nicht ausgeführt,<br />

besteht die Gefahr, dass die metallene<br />

Attika-Abdeckung durch die tempera-<br />

angenommene Temperaturänderung auf dem Dach: ∆T = 100 K<br />

Stahl ∆L = 11 • 10-6 • 100 cm • 100 = 0,11 cm = 1,1 mm/m<br />

Edelstahl ∆L = 16 • 10-6 • 100 cm • 100 = 0,16 cm = 1,6 mm/m<br />

Kupfer ∆L = 17 • 10-6 • 100 cm • 100 = 0,17 cm = 1,7 mm/m<br />

Aluminium ∆L = 24 • 10-6 • 100 cm • 100 = 0,24 cm ≈ 2,4 mm/m<br />

Tabelle 5.4.1.1 Berechnung der temperaturbedingten Längenänderung ∆L von Metalldrähten im Blitzschutz<br />

Werkstoff Untergr<strong>und</strong> der Befestigung Abstand<br />

der Fang- oder Ableitung Dehnungsstücke<br />

weich, hart, in m<br />

z. B. Flachdach mit z. B. Ziegelpfannen<br />

Bitumen- oder oder<br />

Kunststoff-Dachbahnen Mauerwerk<br />

Stahl X ≈ 15<br />

X ≤ 20<br />

Edelstahl / X ≈ 15<br />

Kupfer X ≤ 15<br />

Aluminium X X ≤ 10<br />

Anwendung von Dehnungsstücken, wenn kein anderer Längenausgleich<br />

gegeben ist.<br />

Tabelle 5.4.1.2 Dehnungsstücke im Blitzschutz – Anwendungsempfehlung<br />

turbedingte Längenänderung beschädigt<br />

wird.<br />

Um die temperaturbedingten Längenänderungen<br />

der Fangleitungen zu<br />

kompensieren, sind Dehnungsstücke<br />

für den Längenausgleich einzusetzen<br />

(Bild 5.4.1.1).<br />

Bild 5.4.1.1 Fangeinrichtung – Dehnungsausgleich<br />

mit Überbrückungsband<br />

www.dehn.de


PAS<br />

Bild 5.4.2.1 Äußerer Blitzschutz eines Wohnhauses<br />

5.4.2 Äußerer Blitzschutz für ein<br />

Wohnhaus<br />

Das Bild 5.4.2.1 zeigt die Ausführung<br />

des Äußeren Blitzschutzes für ein<br />

Wohnhaus mit angebauter Garage.<br />

Nachfolgend sind beispielhaft die heute<br />

zur Verwendung kommenden Bauteile<br />

(Bild 5.4.2.1 <strong>und</strong> Tabelle 5.4.2.1)<br />

aufgeführt.<br />

Nicht berücksichtigt sind die erforderlichen<br />

Maßnahmen des Inneren Blitzschutzes,<br />

wie z. B. Blitzschutz-Potentialausgleich<br />

<strong>und</strong> Überspannnungsschutz<br />

(siehe dazu Kapitel 6).<br />

Besonders verwiesen sei auf die DEHN-<br />

Halterprogramme DEHNsnap <strong>und</strong> DEHNgrip.<br />

Die DEHNsnap-Kunststoffhaltergeneration<br />

(Bild 5.4.2.2) ist als Gr<strong>und</strong>baustein<br />

(Dach <strong>und</strong> Wand) geeignet. Durch einfaches<br />

Einschwenken der Kappe wird<br />

der Leiter im Halter fixiert <strong>und</strong> dennoch<br />

lose geführt. Die besondere Verrasttechnik<br />

übt keinerlei mechanische<br />

Belastung auf den Verschluss aus.<br />

DEHNgrip (Bild 5.4.2.2) ist ein schraubenloses<br />

NIRO-Haltersystem, das in<br />

Ergänzung zum DEHNsnap-Kunststoffhaltersystem<br />

in das Programm aufgenommen<br />

wurde.<br />

Auch dieses schraubenlose Haltersystem<br />

ist sowohl als Dach- als auch als<br />

4<br />

6 8<br />

5<br />

10<br />

13<br />

19<br />

21<br />

20<br />

1<br />

9<br />

7<br />

17<br />

18<br />

14<br />

Leitungshalter<br />

DEHNsnap<br />

Leitungshalter<br />

DEHNgrip<br />

3<br />

Wandleitungshalter für die Leitungen<br />

Ø8 mm geeignet.<br />

Ein einfaches Eindrücken der Leitungen<br />

genügt <strong>und</strong> die Leitung ist im DEHNgrip<br />

fixiert (Bild 5.4.2.2).<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 71<br />

Kappe<br />

2<br />

Gr<strong>und</strong>körper<br />

Bild 5.4.2.2 Leitungshalter DEHNsnap <strong>und</strong> DEHNgrip<br />

15<br />

16<br />

12<br />

11<br />

5


5<br />

Pos. in Artikel-Bezeichnung Artikel-<br />

Bild 5.4.2.1 Nr.<br />

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

5<br />

6<br />

7<br />

8<br />

9<br />

10<br />

72 BLITZPLANER<br />

R<strong>und</strong>draht Ø8 mm – DEHNALU, 840 008<br />

halbhart, tordierbar weich 840 018<br />

Bandstahl 30 x 3,5 mm – St/tZn 810 335<br />

R<strong>und</strong>draht Ø10 mm – NIRO V4A 860 010<br />

Dachleitungshalter für First- 202 020<br />

<strong>und</strong> Gratsteine 204 109<br />

204 249<br />

204 269<br />

206 109<br />

206 239<br />

Dachleitungshalter für 204 149<br />

Leitungen in der Dachfläche 204 179<br />

202 010<br />

202 050<br />

202 080<br />

206 209<br />

206 309<br />

DEHNsnap 204 006<br />

DEHNgrip 207 009<br />

Leitungshalter<br />

mit Überleger <strong>und</strong> Abdeckb<strong>und</strong> 275 160<br />

für Wärmedämmung 273 740<br />

Dachrinnenklemme für Wulste 339 050<br />

aus NIRO 339 059<br />

Einschraubendachrinnenklemme 339 100<br />

aus NIRO 339 109<br />

MV–Klemme aus Al 390 050<br />

MV–Klemme aus NIRO 390 059<br />

Schneefanggitterklemme 343 000<br />

Regenrohrschelle<br />

verstellbar für Ø60-150 mm 423 020<br />

für beliebige Querschnitte 423 200<br />

KS-Verbinder<br />

zum Anschluss von Leitungen 301 000<br />

aus NIRO 301 009<br />

MV-Klemme 390 051<br />

Tabelle 5.4.2.1 Bauteile für den Äußeren Blitzschutz eines Wohnhauses<br />

Pos. in Artikel-Bezeichnung Artikel-<br />

Bild 5.4.2.1 Nr.<br />

11<br />

12<br />

13<br />

14<br />

15<br />

16<br />

17<br />

18<br />

19<br />

20<br />

21<br />

Überbrückungslasche<br />

aus Aluminium 377 006<br />

Überbrückungsband<br />

aus Aluminium 377 015<br />

Erdeinführungsstange Ø16 mm 480 150<br />

komplett 480 175<br />

Stangenhalter mit Abdeckb<strong>und</strong> 275 116<br />

275 260<br />

Parallelverbinder 305 000<br />

306 020<br />

319 201<br />

SV-Klemmen aus St/tZn 308 220<br />

SV-Klemmen aus NIRO 308 229<br />

Stangenhalter<br />

mit Überleger <strong>und</strong> Abdeckb<strong>und</strong> 275 260<br />

für Wärmedämmung 273 730<br />

Nummernschild zur Kenn- 480 006<br />

zeichnung von Trennstellen 480 005<br />

Fangstange<br />

mit angeschmiedetem Lappen 100 075<br />

beidseitig angekuppt 483 075<br />

Stangenklemme 380 020<br />

Stangenhalter mit Spitze 262 130<br />

Tiefenerder St/tZn 620 150<br />

zusammensetzbar mit Zapfen 625 150<br />

<strong>und</strong> Bohrung 620 151<br />

625 151<br />

Schlagspitze für Tiefen- 620 001<br />

erderstäbe 625 001<br />

Anschluss-Schelle<br />

für Tiefenerder 620 011<br />

einseitig 625 011<br />

für Tiefenerder 620 015<br />

625 015<br />

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5.4.3 Arbeitshinweise für die<br />

Montage von Dachleitungshaltern<br />

First- <strong>und</strong> Gratsteine:<br />

Dachleitungshalter entsprechend der<br />

Abmessung des Firstziegels mit Stellschraube<br />

einstellen (Bild 5.4.3.1).<br />

Die Leitungsführung kann zusätzlich<br />

über Leitungshalter von oben Mitte bis<br />

unten seitlich stetig verstellt werden.<br />

(Lockern des Leitungshalters entweder<br />

durch Drehen des Halters oder Öffnen<br />

der Befestigungsschraube möglich.)<br />

Bild 5.4.3.1 Leitungshalter mit DEHNsnap für Firstziegel<br />

Dachleitungshalter SPANNsnap mit<br />

Kunststoff-Leitungshalter DEHNsnap<br />

oder NIRO-Leitungshalter DEHNgrip<br />

(Bild 5.4.3.2).<br />

Dauerhafte Spannkraft durch NIRO-<br />

Zugfeder. Universeller Spannbereich<br />

von 180-280 mm mit seitlich verstellbarer<br />

Leitungsführung für Leiter Rd<br />

8 mm.<br />

Bild 5.4.3.2 SPANNsnap mit Kunststoff-Leitungshalter<br />

DEHNsnap<br />

Leitungshalter FIRSTsnap mit Kunststoff-Leitungshalter<br />

DEHNsnap, zum<br />

Aufsetzen auf bereits vorhandene Firstklammern<br />

bei Trockenfirsten.<br />

<strong>Der</strong> Leitungshalter DEHNsnap (1) (Bild<br />

5.4.3.3) wird auf die bauseits vorhandene<br />

Firstklammer (2) bei Trockenfirsten<br />

aufgesteckt <strong>und</strong> von Hand (nur DEHNsnap<br />

drehen) festgeschraubt.<br />

1<br />

2<br />

Bild 5.4.3.3 FIRSTsnap zum Aufsetzen auf bereits<br />

vorhandene Firstklammern<br />

Falzpfannen:<br />

<strong>Der</strong> Dachleitungshalter mit geprägter<br />

Strebe wird für die Dachflächen verwendet.<br />

Nach dem Abwinkeln per<br />

Hand wird der Leitungshalter in die<br />

Dachlattung eingehängt <strong>und</strong> kann<br />

zusätzlich festgenagelt werden (Bild<br />

5.4.3.4).<br />

Abwinkeln per Hand<br />

Bild 5.4.3.4 Dachleitungshalter mit geprägter Strebe<br />

– Anwendung auf Falzpfannen<br />

Glatte Ziegel (Bild 5.4.3.5):<br />

Bild 5.4.3.5 Dachleitungshalter mit geprägter Strebe<br />

– Anwendung auf glatten Ziegeln<br />

z. B. Biberschwanz<br />

Schieferdächer:<br />

Bei Anwendung auf Schieferdächern<br />

wird die innere Verhakung abgewinkelt<br />

(Bild 5.4.3.6) oder mit zusätzlichem<br />

Klemmteil (Art.-Nr. 204 089) versehen.<br />

Bei Anwendung auf<br />

Schieferdächern innere<br />

Verhakung abwinkeln<br />

Bild 5.4.3.6 Dachleitungshalter mit geprägter Strebe<br />

– Anwendung auf Schieferdächern<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 73<br />

5


5<br />

Falzziegel:<br />

Dachleitungshalter FLEXIsnap für Falzziegel,<br />

zum direkten Anformen an die<br />

Falze (Bild 5.4.3.7).<br />

Halter<br />

unterschieben<br />

Ziegel<br />

aufdrücken<br />

Die flexible NIRO-Strebe wird zwischen<br />

die Falzziegel geschoben.<br />

Durch Aufdrücken auf den oberen Falzziegel<br />

verformt sich die NIRO-Strebe<br />

<strong>und</strong> passt sich dem Falz an. Sie sitzt somit<br />

fest unter dem Ziegel.<br />

Diese Anwendung mit einer Aluminium-Strebe<br />

ermöglicht ein leichtes Anformen<br />

an die Falze.<br />

Eine Aussparung für einen evtl. vorhandenen<br />

Sturmhaken ist vorgesehen.<br />

Zusätzlich kann die Strebe des Halters<br />

festgenagelt werden (Löcher in der<br />

Strebe).<br />

Dachleitungshalter mit vorgeformter<br />

Strebe, zum Einhängen am unteren<br />

Falz bei Pfannendächern (Bild 5.4.3.8).<br />

74 BLITZPLANER<br />

Ziegel anheben<br />

Bild 5.4.3.7 Leitungshalter zum direkten Anformen<br />

an die Falze<br />

Halter<br />

unterschieben<br />

Ziegel<br />

aufdrücken<br />

Ziegel anheben<br />

Bild 5.4.3.8 Dachleitungshalter zum Einhängen in<br />

den unteren Falz bei Pfannendächern<br />

Flache Ziegel oder Platten:<br />

<strong>Der</strong> Leitungshalter DEHNsnap (1) (Bild<br />

5.4.3.9) wird mit seiner Klemmvorrichtung<br />

(2) zwischen die flachen Ziegel (3)<br />

(z. B. Biberschwanz) oder Platten eingeschoben<br />

<strong>und</strong> von Hand (nur DEHNsnap<br />

drehen) festgeschraubt.<br />

1<br />

DEHNsnap<br />

Bild 5.4.3.9 ZIEGELsnap, zum Befestigen zwischen<br />

flachen Ziegeln oder Platten<br />

1<br />

2<br />

4<br />

3<br />

Überlappte Konstruktionen:<br />

<strong>Der</strong> Leitungshalter DEHNsnap (1) (Bild<br />

5.4.3.10) mit Klemmbügel (2) wird bei<br />

überlappten Konstruktionen (3) (z. B.<br />

Platten <strong>und</strong> Naturschiefer) seitlich aufgeschoben<br />

<strong>und</strong> bei geöffnetem Halter<br />

mit Schraubendreher befestigt.<br />

DEHNsnap kann bei schrägverlegten<br />

Platten auch so gedreht werden, dass<br />

eine lotrechte Leitungsführung möglich<br />

ist.<br />

2<br />

DEHNsnap<br />

Bild 5.4.3.10 Dachleitungshalter PLATTENsnap für<br />

überlappte Konstruktionen<br />

1<br />

1<br />

2<br />

www.dehn.de<br />

3


5.5 Erdungsanlagen<br />

Eine umfassende Erläuterung der in der<br />

Erdungstechnik gebräuchlichen Begriffe<br />

befindet sich in DIN V VDE V 0185-3<br />

"Blitzschutz – Schutz von baulichen<br />

Anlagen <strong>und</strong> Personen", DIN VDE 0101<br />

"Starkstromanlagen für Nennwechselspannungen<br />

über 1 kV", DIN VDE 0100<br />

"Errichten von Starkstromanlagen mit<br />

Nennspannungen bis 1000 V" (Teil 200<br />

<strong>und</strong> Teil 540). Hier werden nur die für<br />

das Verständnis der folgenden Ausführungen<br />

notwendigen Begriffserläuterungen<br />

wiederholt.<br />

Begriffserläuterung<br />

Erde<br />

ist das leitfähige Erdreich, dessen elektrisches<br />

Potential an jedem Punkt vereinbarungsgemäß<br />

gleich Null gesetzt<br />

wird. Das Wort "Erde" ist auch die<br />

Bezeichnung sowohl für die Erde als<br />

Ort als auch für die Erde als Stoff, z. B.<br />

die Bodenart Humus, Lehm, Sand, Kies<br />

<strong>und</strong> Gestein.<br />

Bezugserde<br />

(neutrale Erde) ist der Teil der Erde, insbesondere<br />

der Erdoberfläche außerhalb<br />

des Einflussbereiches eines Erders<br />

oder einer Erdungsanlage, in welchem<br />

zwischen zwei beliebigen Punkten keine<br />

merklichen, vom Erdungsstrom herrührenden<br />

Spannungen auftreten (Bild<br />

5.5.1).<br />

Erder<br />

ist ein leitfähiges Teil oder mehrere leitfähige<br />

Teile, die im elektrischen Kontakt<br />

mit der Erde stehen <strong>und</strong> mit dieser<br />

j<br />

FE<br />

U B1<br />

UE Erdungsspannung<br />

UB Berührungsspannung<br />

UB1 Berührungsspannung ohne Potentialsteuerung<br />

(am F<strong>und</strong>amenterder)<br />

UB2 Berührungsspannung<br />

mit Potentialsteuerung<br />

(F<strong>und</strong>amenterder + Steuererder)<br />

U B2<br />

U S SE<br />

j FE<br />

1 m<br />

eine elektrische Verbindung bilden<br />

(hierzu zählen auch F<strong>und</strong>amenterder).<br />

Erdungsanlage<br />

ist eine örtlich abgegrenzte Gesamtheit<br />

miteinander leitend verb<strong>und</strong>ener Erder<br />

oder in gleicher Weise wirkender<br />

Metallteile (z. B. Bewehrungen von<br />

Betonf<strong>und</strong>amenten, erdfühlige Kabelmetallmäntel,<br />

usw.).<br />

Erdungsleitung<br />

ist eine Leitung, die ein zu erdendes<br />

Anlagenteil mit einem Erder verbindet<br />

<strong>und</strong> außerhalb des Erdreichs oder isoliert<br />

im Erdreich verlegt ist.<br />

Blitzschutzerdung<br />

ist die Erdung einer Blitzschutzanlage<br />

zum Ableiten eines Blitzstromes in die<br />

Erde.<br />

Im Nachfolgenden werden Arten von<br />

Erdern <strong>und</strong> deren Einteilung nach<br />

Lage, Form <strong>und</strong> Profil beschrieben.<br />

Einteilung nach der Lage<br />

Oberflächenerder<br />

ist ein Erder, der im Allgemeinen in<br />

geringer Tiefe bis etwa 1 m eingebracht<br />

wird. Er kann aus R<strong>und</strong>- oder Bandmaterial<br />

bestehen <strong>und</strong> als Strahlen-, Ringoder<br />

Maschenerder oder als Kombination<br />

aus diesen ausgeführt werden.<br />

Tiefenerder<br />

ist ein Erder, der im Allgemeinen lotrecht<br />

in größere Tiefen eingebracht<br />

wird. Er kann z. B. aus R<strong>und</strong>- oder anderem<br />

Profilmaterial bestehen.<br />

j FE + SE UE<br />

US Schrittspannung<br />

j Erdoberflächenpotential<br />

FE F<strong>und</strong>amenterder<br />

SE Steuererder (Ringerder)<br />

Bezugserde<br />

Bild 5.5.1 Erdoberflächenpotential <strong>und</strong> Spannungen beim stromdurchflossenen F<strong>und</strong>amenterder FE <strong>und</strong><br />

Steuererder SE<br />

Einteilung nach Form <strong>und</strong> Profil<br />

Man unterscheidet:<br />

Banderder, Kreuzerder <strong>und</strong> Tiefenerder.<br />

Natürlicher Erder<br />

ist ein mit der Erde oder mit Wasser<br />

unmittelbar oder über Beton in Verbindung<br />

stehendes Metallteil, dessen<br />

ursprünglicher Zweck nicht die Erdung<br />

ist, das aber als Erder wirkt (Bewehrungen<br />

von Betonf<strong>und</strong>amenten, Rohrleitungen,<br />

usw.).<br />

F<strong>und</strong>amenterder<br />

ist ein Leiter, der in Beton eingebettet<br />

ist, der mit der Erde großflächig in<br />

Berührung steht.<br />

Steuererder<br />

ist ein Erder, der nach Form <strong>und</strong> Anordnung<br />

mehr zur Potentialsteuerung als<br />

zur Einhaltung eines bestimmten Ausbreitungswiderstandes<br />

dient.<br />

Widerstandsarten<br />

Spezifischer Erdwiderstand<br />

ρE ist der spezifische elektrische Widerstand<br />

der Erde. Er ist wird in Ωm angegeben<br />

<strong>und</strong> stellt den Widerstand eines<br />

Erdwürfels von 1 m Kantenlänge zwischen<br />

zwei gegenüberliegenden Würfelflächen<br />

dar.<br />

Ausbreitungswiderstand<br />

RA eines Erders ist der Widerstand der<br />

Erde zwischen dem Erder <strong>und</strong> der<br />

Bezugserde. RA ist praktisch ein Wirkwiderstand.<br />

Stoßerdungswiderstand<br />

Rst ist der beim Durchgang von Blitzströmen<br />

zwischen einem Punkt einer<br />

Erdungsanlage <strong>und</strong> der Bezugserde<br />

wirksame Widerstand.<br />

Spannungen bei stromdurchflossenen<br />

Erdungsanlagen, Potentialsteuerung<br />

Erdungsspannung<br />

UE ist die zwischen einer Erdungsanlage<br />

<strong>und</strong> Bezugserde auftretende Spannung<br />

(Bild 5.5.1).<br />

Erdoberflächen-Potential<br />

ϕ ist die Spannung zwischen einem<br />

Punkt der Erdoberfläche <strong>und</strong> Bezugserde<br />

(Bild 5.5.1).<br />

Berührungsspannung<br />

UB ist der Teil des Erdoberflächen-<br />

Potentials, der vom Menschen überbrückt<br />

werden kann (Bild 5.5.1), wobei<br />

der Stromweg über den menschlichen<br />

Körper von Hand zu Fuß (waagrechter<br />

Abstand vom berührbaren Teil etwa<br />

1m) oder von Hand zu Hand verläuft.<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 75<br />

5


5<br />

Schrittspannung<br />

US ist der Teil des Erdobeflächen-Potentials,<br />

der vom Menschen in einem<br />

Schritt von 1 m Länge überbrückt werden<br />

kann, wobei der Stromweg über<br />

den menschlichen Körper von Fuß zu<br />

Fuß verläuft (Bild 5.5.1).<br />

Potentialsteuerung<br />

ist die Beeinflussung des Erdpotentials,<br />

insbesondere des Erdoberflächenpotentials,<br />

durch Erder (Bild 5.5.1).<br />

Potentialausgleich<br />

für <strong>Blitzschutzanlagen</strong> ist das Verbinden<br />

metallener Installationen <strong>und</strong> elektrischer<br />

Anlagen mit der Blitzschutzanlage<br />

über Leitungen, Blitzstrom-Ableiter<br />

oder Trennfunkenstrecken.<br />

Ausbreitungswiderstand / Spezifischer<br />

Erdwiderstand<br />

Ausbreitungswiderstand RA Das Überleiten des Blitzstromes über<br />

den Erder in die Erde erfolgt nicht<br />

punktförmig, sondern setzt einen bestimmten<br />

Bereich um den Erder unter<br />

Strom.<br />

Erderform <strong>und</strong> Verlegungsart müssen<br />

nun so gewählt werden, dass die sich<br />

auf die Erdoberfläche auswirkenden<br />

Spannungen (Berührungs- <strong>und</strong> Schrittspannungen)<br />

keine gefährlichen Werte<br />

annehmen.<br />

Den Ausbreitungswiderstand RA eines<br />

Erders kann man am besten an einer im<br />

Erdboden vergrabenen Metallkugel<br />

erklären.<br />

Ist die Kugel genügend tief vergraben,<br />

so tritt der Strom gleichmäßig über die<br />

Kugeloberfläche verteilt radial aus.<br />

Dieser Fall ist im Bild 5.5.2a dargestellt;<br />

im Vergleich dazu zeigt Bild 5.5.2b den<br />

Fall einer direkt unter der Erdoberfläche<br />

vergrabenen Kugel.<br />

Die konzentrischen Kreise um die<br />

Kugeloberfläche stellen Niveauflächen<br />

konstanter Spannung dar. <strong>Der</strong> Ausbreitungswiderstand<br />

RA setzt sich aus der<br />

Reihenschaltung der Teilwiderstände<br />

einzelner Kugelschichten zusammen.<br />

a) Kugelektrode tief<br />

im Erdreich<br />

76 BLITZPLANER<br />

Niveaulinien<br />

b) Kugelektrode nahe<br />

der Erdoberfläche<br />

Bild 5.5.2 Stromaustritt aus einem Kugelerder<br />

<strong>Der</strong> Widerstand einer solchen Kugelschicht<br />

berechnet sich nach<br />

l<br />

R = ρ E • ⎯ q<br />

Dabei ist ρE der spezifische Erdwiderstand<br />

des als homogen angenommenen<br />

Erdbodens,<br />

l die Dicke einer angenommenen<br />

Kugelschicht<br />

<strong>und</strong><br />

q die mittlere Oberfläche dieser Kugelschicht.<br />

Zur Veranschaulichung sei eine in 3 m<br />

Tiefe vergrabene Metallkugel von<br />

20 cm Durchmesser bei einem spezifischen<br />

Erdwiderstand von 200 Ωm angenommen.<br />

Berechnet man nun für die verschiedenen<br />

Kugelschichten die Ausbreitungswiderstands-Zunahme,<br />

so ergibt sich in<br />

Abhängigkeit der Entfernung vom<br />

Kugelzentrum ein Verlauf nach Bild<br />

5.5.3.<br />

<strong>Der</strong> Ausbreitungswiderstand R A für den<br />

Kugelerder berechnet sich nach:<br />

rK 1 + ⎯⎯<br />

ρE • 100 2 • t<br />

RA = ⎯⎯⎯⎯ • ⎯⎯⎯⎯⎯<br />

2 π • rK 2<br />

ρE Spezifischer Erdwiderstand in Ωm<br />

t Eingrabtiefe in cm<br />

rK Radius des Kugelerders in cm<br />

Aus dieser Formel ergibt sich für den<br />

Kugelerder ein Ausbreitungswiderstand<br />

RA = 161 Ω.<br />

Aus dem Kurvenverlauf im Bild 5.5.3<br />

erkennt man, dass der größte Anteil<br />

am gesamten Ausbreitungswiderstand<br />

in unmittelbarer Umgebung des Erders<br />

auftritt. So ist z. B. in 5 m Entfernung<br />

vom Kugelmittelpunkt bereits 90 % des<br />

gesamten Ausbreitungswiderstandes<br />

R A erreicht.<br />

Ausbreitungswiderstand R A (W)<br />

160<br />

140<br />

120<br />

100<br />

80<br />

60<br />

40<br />

20<br />

R A = 161 W<br />

1 2 3 4 5<br />

Entfernung x (m)<br />

Spezifischer Erdwiderstand ρE <strong>Der</strong> für die Größe des Ausbreitungswiderstandes<br />

RA eines Erders maßgebende<br />

spezifische Widerstand ρE der Erde<br />

ist von der Bodenzusammensetzung,<br />

der Bodenfeuchtigkeit <strong>und</strong> der Temperatur<br />

abhängig. Er kann in weiten<br />

Grenzen schwanken.<br />

Werte für verschiedene Bodenarten<br />

Im Bild 5.5.4 sind für verschiedene<br />

Bodenarten die Schwankungsbreiten<br />

des spezifischen Erdwiderstandes ρE wiedergegeben.<br />

Jahreszeitliche Schwankungen<br />

Umfangreiche Messungen (Literatur)<br />

haben gezeigt, dass der spezifische Erdwiderstand<br />

je nach Eingrabtiefe des<br />

Erders stark variiert. Wegen des negativen<br />

Temperaturkoeffizienten des Erdbodens<br />

(α =0,02 ... 0,004) erreichen die<br />

spezifischen Erdwiderstände im Winter<br />

ein Maximum <strong>und</strong> im Sommer ein Minimum.<br />

Es empfiehlt sich daher, die Messwerte<br />

von Erdern auf die maximal zu<br />

erwartenden Werte umzurechnen, da<br />

auch unter ungünstigen Bedingungen<br />

(Tiefsttemperaturen) zulässige Werte<br />

nicht überschritten werden dürfen. <strong>Der</strong><br />

Verlauf des spezifischen Erdwiderstandes<br />

ρE in Abhängigkeit von der Jahres-<br />

www.dehn.de<br />

ca. 90%<br />

Bild 5.5.3 Ausbreitungswiderstand R A eines Kugelerders<br />

mit Ø20 cm in 3 m Tiefe, bei ρ E =<br />

200 Ωm in Abhängigkeit von der Entfernung<br />

x vom Kugelmittelpunkt<br />

Beton<br />

Moorboden, Torf<br />

Ackerboden, Lehm<br />

Sandboden feucht<br />

Sandboden trocken<br />

Erde steinig<br />

Kies<br />

Kalk<br />

Fluss- u. Seewasser<br />

Meerwasser<br />

0,1 1 10 100 1000 10000 r E in Wm<br />

Bild 5.5.4 Spezifischer Erdwiderstand ρ E bei verschiedenen Bodenarten


zeit (Bodentemperatur) kann mit recht<br />

guter Annäherung durch eine Sinuskurve<br />

dargestellt werden, die ihr Maximum<br />

etwa Mitte Februar <strong>und</strong> ihr Minimum<br />

etwa Mitte August besitzt.Untersuchungen<br />

haben weiterhin gezeigt,<br />

dass bei Erdern, die nicht tiefer als etwa<br />

1,5 m vergraben sind, die maximalen<br />

Abweichungen des spezifischen Erdwiderstandes<br />

vom Mittelwert r<strong>und</strong> ± 30 %<br />

betragen (Bild 5.5.5).<br />

Bei tiefer eingegrabenen Erdern (insbesondere<br />

bei Tiefenerdern) beträgt die<br />

Schwankung lediglich ± 10 %. Anhand<br />

des sinusförmigen Verlaufs des spezifischen<br />

Erdwiderstandes im Bild 5.5.5<br />

kann der an einem bestimmten Tag<br />

gemessene Ausbreitungswiderstand R A<br />

einer Erdungsanlage auf den maximal<br />

zu erwartenden Wert umgerechnet<br />

werden.<br />

+ r E in %<br />

30<br />

20<br />

10<br />

0<br />

10<br />

20<br />

30<br />

- r E in %<br />

Eingrabtiefe < ca. 1,5 m<br />

Eingrabtiefe > ca. 1,5 m<br />

Juni Juli Aug. Sept. Okt. Nov.<br />

Jan. Feb. März April Mai Dez.<br />

Bild 5.5.5 Spezifischer Erdwiderstand ρ E in Abhängigkeit<br />

von der Jahreszeit ohne Beeinflussung<br />

durch Niederschläge (Eingrabtiefe<br />

des Erders < 1,5 m)<br />

Messung<br />

Zur Ermittlung des spezifischen Erdwiderstandes<br />

ρ E wird eine Erdungsmessbrücke<br />

mit 4 Klemmen, die nach<br />

der Nullmethode arbeitet, verwendet.<br />

Bild 5.5.6 zeigt die Messanordnung dieser<br />

nach WENNER benannten Messmethode.<br />

Die Messung wird von einem<br />

festen Mittelpunkt M ausgeführt, der<br />

bei allen folgenden Messungen beibehalten<br />

wird. Auf einer im Gelände<br />

abgesteckten Strecke a – a' werden vier<br />

Mess-Sonden (Erdspieße mit 30 ... 50 cm<br />

e e e<br />

a M a’<br />

Messgerät<br />

Bild 5.5.6 Ermittlung des spezifischen Erdwiderstands<br />

ρ E mit einer Vierklemmen-Messbrücke<br />

nach der Methode WENNER<br />

Länge) in den Boden eingebracht. Aus<br />

dem gemessenen Widerstand R ermittelt<br />

man den spezifischen Erdwiderstand<br />

ρ E des Erdreiches:<br />

ρ E = 2 π • e • R<br />

R gemessener Widerstand in Ω<br />

e Sondenabstand in m<br />

ρE mittlerer spezifischer Erdwiderstand<br />

in Ωm bis zu einer Tiefe entsprechend<br />

dem Sondenabstand e<br />

Durch Vergrößern des Sondenabstandes<br />

e <strong>und</strong> erneutes Abstimmen der<br />

Erdungsmessbrücke kann der Verlauf<br />

des spezifischen Erdwiderstandes ρE in<br />

Abhängigkeit von der Tiefe ermittelt<br />

werden.<br />

Berechnung von Ausbreitungswiderständen<br />

Für die häufig verwendeten Erderarten<br />

sind in Tabelle 5.5.1 die Formeln für die<br />

Berechnung der Ausbreitungswiderstände<br />

angegeben. Für die Praxis genügen<br />

durchaus diese Faustformeln. Die<br />

genauen Berechnungsformeln sind den<br />

folgenden Abschnitten zu entnehmen.<br />

Gerader Oberflächenerder<br />

Oberflächenerder werden in der Regel<br />

horizontal in 0,5...1 m Tiefe im Erdreich<br />

eingebettet. Da die über dem Erder liegende<br />

Bodenschicht im Sommer austrocknet<br />

<strong>und</strong> im Winter gefriert,<br />

berechnet man den Ausbreitungswiderstand<br />

RA eines solchen Oberflächenerders<br />

so, als ob er an der Erdoberfläche<br />

liegt:<br />

ρE 2 • l<br />

RA = ⎯⎯⎯ • In ⎯⎯⎯<br />

π • l d<br />

RA Ausbreitungswiderstand eines gestreckten<br />

Oberflächenerders in Ω<br />

ρE Spezifischer Erdwiderstand in Ωm<br />

l Länge des Oberflächenerders in m<br />

d Halbe Bandstahlbreite in m bzw.<br />

Durchmesser des R<strong>und</strong>drahtes in m<br />

Erder Faustformel Hilfsgröße<br />

2 • ρ E<br />

Oberflächenerder (Strahlenerder) R A = ⎯⎯⎯⎯ ⎯<br />

l<br />

ρ E<br />

Tiefenerder (Staberder) R A = ⎯⎯⎯⎯ ⎯<br />

l<br />

2 • ρ E<br />

Ringerder R A = ⎯⎯⎯⎯ D = 1,13 • 2<br />

√ A<br />

3 • D<br />

ρ E<br />

Maschenerder R A = ⎯⎯⎯⎯ D = 1,13 • 2<br />

√ A<br />

2 • D<br />

ρ E<br />

Plattenerder R A = ⎯⎯⎯⎯ ⎯<br />

4,5 • a<br />

ρ E<br />

Halbkugelerder R A = ⎯⎯⎯⎯ D = 1,57 • 3<br />

√ V<br />

π • D<br />

RA Ausbreitungswiderstand (Ω)<br />

ρE Spezifischer Erdwiderstand (Ωm)<br />

I Länge des Erders (m)<br />

D Durchmesser eines Ringerders, der Ersatzkreisfläche oder eines Halbkugelerders<br />

(m)<br />

A Fläche (m2 ) der umschlossenen Fläche eines Ring- oder Maschenerders<br />

a Kantenlänge (m) einer quadratischen Erderplatte, bei Rechteckplatten ist<br />

für a einzusetzen: √b • c, wobei b <strong>und</strong> c die beiden Rechteckseiten sind<br />

V Inhalt (m3 ) eines Einzelf<strong>und</strong>amentes<br />

Tabelle 5.5.1 Formeln zur Berechnung des Ausbreitungswiderstandes R A für verschiedene Erder<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 77<br />

5


5<br />

Aus Bild 5.5.7 lässt sich der Ausbreitungswiderstand<br />

R A in Abhängigkeit<br />

von der Länge des Erders entnehmen.<br />

Im Bild 5.5.8 ist für einen 8 m langen<br />

Banderder die Erdungsspannung U E in<br />

Quer- <strong>und</strong> Längsrichtung dargestellt.<br />

Deutlich ist hier der Einfluss der Eingrabtiefe<br />

auf die Erdungsspannung zu<br />

erkennen.<br />

Im Bild 5.5.9 ist die Schrittspannung U S<br />

in Abhängigkeit von der Eingrabtiefe<br />

wiedergegeben.<br />

Ausbreitungswiderstand R A (W)<br />

100<br />

50<br />

Erdungsspannung U E (%)<br />

Erdungsspannung U E (%)<br />

U E<br />

100<br />

80<br />

60<br />

40<br />

20<br />

r E = 100 Wm<br />

QUERRICHTUNG<br />

UE 100<br />

80<br />

60 100 cm<br />

50 cm<br />

40<br />

20 t = 0 cm<br />

78 BLITZPLANER<br />

r E = 200 Wm<br />

LÄNGSRICHTUNG<br />

100 cm<br />

50 cm<br />

t = 0 cm<br />

r E = 500 Wm<br />

50 100<br />

Länge l des gestreckten Oberflächenerders (m)<br />

Bild 5.5.7 Abhängigkeit des Ausbreitungswiderstandes<br />

R A von der Länge l des Oberflächenerders<br />

bei verschiedenen spezifischen Erdwiderständen<br />

ρ E<br />

t<br />

t<br />

a<br />

V<br />

a<br />

Abstand a (m) vom Erder<br />

a<br />

V<br />

a<br />

Abstand a (m) vom Erder<br />

Bild 5.5.8 Erdungsspannung U E zwischen Erderzuleitung<br />

<strong>und</strong> Erdoberfläche in Abhängigkeit<br />

vom Abstand zum Erder, bei einem Banderder<br />

(8 m lang) in unterschiedlicher Tiefe<br />

max. Schrittspannung in<br />

% der Gesamtspannung<br />

%<br />

100<br />

80<br />

60<br />

40<br />

20<br />

0,5 1<br />

Eingrabtiefe<br />

1,5 2m<br />

Bild 5.5.9 Maximale Schrittspannung U S in Abhängigkeit<br />

von der Eingrabtiefe für einen<br />

gestreckten Banderder<br />

Für die Praxis ist die Berechnung nach<br />

der Faustformel aus Tabelle 5.5.1:<br />

2 • ρ E<br />

R A = ⎯⎯⎯<br />

l<br />

Tiefenerder<br />

<strong>Der</strong> Ausbreitungswiderstand R A eines<br />

Tiefenerders errechnet sich aus:<br />

ρ E 2 • l<br />

R A = ⎯⎯⎯ • In ⎯⎯⎯<br />

2 π • l d<br />

RA Ausbreitungswiderstand in Ω<br />

ρE Spezifischer Erdwiderstand in Ωm<br />

l Länge des Tiefenerders in m<br />

d Durchmesser des Tiefenerders in m<br />

Näherungsweise kann der Ausbreitungswiderstand<br />

R A mit der in Tabelle<br />

5.5.1 angegebenen Faustformel berechnet<br />

werden:<br />

ρ E<br />

R A = ⎯⎯⎯<br />

l<br />

Die Abhängigkeit des Ausbreitungswiderstandes<br />

R A von der Stablänge l <strong>und</strong><br />

des spezifischen Erdwiderstandes ρ E ist<br />

in Bild 5.5.10 wiedergegeben.<br />

Ausbreitungswiderstand R A<br />

100<br />

80<br />

60<br />

40<br />

20<br />

r E = 100 Wm<br />

r E = 500 Wm<br />

r E = 200 Wm<br />

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20<br />

Einschlagtiefe l des Tiefenerders (m)<br />

Bild 5.5.10 Ausbreitungswiderstand R A von Tiefenerdern<br />

in Abhängigkeit von ihrer Länge I<br />

bei verschiedenen spezifischen Erdwiderständen<br />

ρ E<br />

Kombination von Erdern<br />

Die nach den Formeln errechneten Ausbreitungswiderstände<br />

<strong>und</strong> die in den<br />

Diagrammen wiedergegebenen Messergebnisse<br />

gelten für Gleichstrom <strong>und</strong><br />

für Wechselstrom niedriger Frequenz<br />

<strong>und</strong> unter der Voraussetzung einer verhältnismäßig<br />

geringen Ausdehnung<br />

(einige h<strong>und</strong>ert Meter) des Erders. Bei<br />

größeren Längen, z. B. bei Oberflächenerdern,<br />

kommt für Wechselstrom<br />

noch ein induktiver Anteil hinzu.<br />

Weiterhin gelten die berechneten Ausbreitungswiderstände<br />

nicht für Blitzströme.<br />

Hier wird der induktive Anteil<br />

wirksam, der bei größerer Ausdehnung<br />

der Erdungsanlage zu höheren Werten<br />

des Stoßerdungswiderstandes führen<br />

kann.<br />

Durch Verlängerung von Oberflächenoder<br />

Tiefenerdern über 30 m hinaus<br />

wird nur noch eine unwesentliche Verringerung<br />

des Stoßausbreitungswiderstandes<br />

erreicht. Es ist deshalb zweckmäßig,<br />

mehrere kürzere Erder zu kombinieren.<br />

Hierbei ist zu berücksichtigen,<br />

dass wegen der gegenseitigen Beeinflussung<br />

der tatsächliche Gesamtausbreitungswiderstand<br />

größer ist als der<br />

aus der Parallelschaltung der Einzelwiderstände<br />

berechnete Wert.<br />

Strahlenerder<br />

Strahlenerder in Form von gekreuzten<br />

Oberflächenerdern sind dann von<br />

Bedeutung, wenn in schlecht leitendem<br />

Erdboden relativ niedrige Ausbreitungswiderstände<br />

mit wirtschaftlich<br />

tragbaren Kosten erstellt werden sollen.<br />

<strong>Der</strong> Ausbreitungswiderstand RA eines<br />

gekreuzten Oberflächenerders, dessen<br />

Schenkel im 90°-Winkel zueinander stehen,<br />

berechnet sich aus:<br />

ρE 2 • l<br />

RA = ⎯⎯ •(In ⎯⎯ + 2,5)<br />

4 π • l d<br />

RA Ausbreitungswiderstand des gekreuzten<br />

Oberflächenerders in Ω<br />

ρE Spezifischer Erdwiderstand in Ωm<br />

l Schenkellänge in m<br />

d Halbe Bandbreite in m bzw. Durchmesser<br />

des R<strong>und</strong>drahtes in m<br />

In grober Annäherung kann bei größerer<br />

Strahlenlänge (l > 10 m) der Ausbreitungswiderstand<br />

R A mit der Gesamtlänge<br />

der Strahlen aus den Gleichungen<br />

nach Tabelle 5.5.1 ermittelt werden.<br />

Bild 5.5.11 zeigt den Verlauf des Ausbreitungswiderstandes<br />

R A gekreuzter<br />

Oberflächenerder in Abhängigkeit von<br />

der Eingrabtiefe;<br />

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Ausbreitungswiderstand R A (W)<br />

%<br />

14<br />

12<br />

10<br />

8<br />

6<br />

4<br />

2<br />

l<br />

0,5 1<br />

Eingrabtiefe (m)<br />

1,5<br />

l = Schenkellänge<br />

Bild 5.5.12 gibt den Erdungsspannungsverlauf<br />

wieder.<br />

Bei Strahlenerdern soll der Winkel zwischen<br />

den einzelnen Strahlen größer<br />

als 60° sein.<br />

Nach Bild 5.5.12 gilt für den Ausbreitungswiderstand<br />

eines Maschenerders<br />

die Formel:<br />

ρ E<br />

R A = ⎯⎯⎯<br />

2 • D<br />

r E = 200 Wm<br />

l = 10 m<br />

l = 25 m<br />

Bild 5.5.11 Ausbreitungswiderstand R A gekreuzter<br />

Oberflächenerder (90°) in Abhängigkeit<br />

von der Eingrabtiefe<br />

Spannung<br />

%<br />

100<br />

80<br />

60<br />

40<br />

20<br />

10 20 30 m<br />

Abstand vom Kreuzmittelpunkt<br />

Messrichtung I<br />

45°<br />

Messrichtung II<br />

Schenkellänge 25 m<br />

Bild 5.5.12 Erdungsspannung U E zwischen Erderzuleitung<br />

<strong>und</strong> Erdoberfläche gekreuzter<br />

Oberflächenerder (90°) in Abhängigkeit<br />

vom Abstand zum Kreuzmittelpunkt<br />

(Eingrabtiefe 0,5 m)<br />

D ist dabei der Durchmesser des dem<br />

Maschenerder flächengleichen Ersatzkreises,<br />

der sich wie folgt ermittelt:<br />

Bei rechteckigen oder polygonen Abmessungen<br />

des Maschenerders:<br />

A • 4<br />

D = ⎯⎯⎯<br />

π<br />

A Fläche des Maschenerders<br />

Bei quadratischen Abmessungen (Kantenlänge<br />

b):<br />

D = 1,1 • b<br />

Bild 5.5.13 zeigt den Verlauf des Stoßausbreitungswiderstandes<br />

von ein- <strong>und</strong><br />

mehrstrahligen Oberflächenerdern bei<br />

Rechteck-Stoßspannungen.<br />

Man ersieht aus diesem Diagramm,<br />

dass es zweckmäßiger ist, bei gleicher<br />

Länge einen sternförmigen Erder als<br />

einen einzelnen Strahl zu verlegen.<br />

Stoßerdungswiderstand R st<br />

W<br />

160<br />

140<br />

120<br />

Z = 150 W<br />

R A = 10 W<br />

n = 1 ... 4<br />

n · l = 300 m<br />

100<br />

80<br />

2<br />

n = 1<br />

60<br />

40<br />

3<br />

RA = 10 W<br />

20<br />

0<br />

4<br />

0 1 2 3 4 5 6 Zeit µs<br />

F<strong>und</strong>amenterder<br />

<strong>Der</strong> Ausbreitungswiderstand eines<br />

metallenen Leiters im Betonf<strong>und</strong>ament<br />

kann näherungsweise mit der Formel<br />

für Halbkugelerder berechnet werden:<br />

ρE RA = ⎯⎯⎯<br />

π • D<br />

D ist dabei der Durchmesser der dem<br />

F<strong>und</strong>ament inhaltsgleichen Ersatz-<br />

Halbkugel<br />

D = 1,57 • √ V<br />

V Inhalt des F<strong>und</strong>amentes<br />

Bei der Berechnung des Ausbreitungswiderstandes<br />

ist zu beachten, dass der<br />

F<strong>und</strong>amenterder nur wirksam sein<br />

kann, wenn der Betonkörper großflächig<br />

mit dem umgebenden Erdreich in<br />

Berührung steht. Wasser abweisende,<br />

isolierende Umhüllungen vergrößern<br />

den Erdausbreitungswiderstand erheblich.<br />

Parallel geschaltete Tiefenerder<br />

Um die gegenseitigen Beeinflussungen<br />

in vertretbaren Grenzen zu halten, sollten<br />

bei parallel geschalteten Tiefenerdern<br />

die Abstände der Einzelerder<br />

möglichst nicht kleiner als die Eintreibtiefe<br />

sein.<br />

Sind die Einzelerder annähernd auf<br />

einem Kreis angeordnet <strong>und</strong> weisen sie<br />

etwa die gleiche Länge auf, dann kann<br />

der Ausbreitungswiderstand wie folgt<br />

berechnet werden:<br />

R A’<br />

R A = ⎯⎯⎯<br />

p<br />

Dabei ist R A' der mittlere Ausbreitungswiderstand<br />

der Einzelerder. <strong>Der</strong> Reduktionsfaktor<br />

p kann aus Bild 5.5.14 in<br />

Abhängigkeit von der Erderlänge dem<br />

Einzelerderabstand <strong>und</strong> der Anzahl der<br />

Erder entnommen werden.<br />

Kombination aus Band- <strong>und</strong> Tiefenerdern<br />

Erhält man durch Tiefenerder, z. B. bei<br />

tiefliegenden Wasser führenden Schichten<br />

im Sandboden, einen ausreichenden<br />

Ausbreitungswiderstand, so soll<br />

der Tiefenerder möglichst dicht am zu<br />

schützenden Objekt liegen. Ist eine lange<br />

Zuleitung erforderlich, so ist es<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 79<br />

n = 4<br />

l<br />

Z Wellenwiderstand der Erdleitung<br />

R A Ausbreitungswiderstand<br />

n Anzahl der parallel geschalteten Erder<br />

l mittlere Erderlänge<br />

Bild 5.5.13 Stoßerdungswiderstand R st ein- <strong>und</strong><br />

mehrstrahliger Oberflächenerder gleicher<br />

Länge<br />

p<br />

20<br />

10<br />

5<br />

3<br />

2<br />

1<br />

n = 20<br />

10<br />

5<br />

3<br />

0,5 1 2 5 10<br />

a<br />

l<br />

n Anzahl der parallel geschalteten Erder<br />

a mittlerer Erderabstand<br />

l mittlere Erderlänge<br />

Bild 5.5.14 Reduktionsfaktor p für die Berechnung<br />

des Gesamtausbreitungswiderstandes R A<br />

von parallel geschalteten Tiefenerdern<br />

2<br />

5


5<br />

zweckmäßig, parallel dazu einen sternförmigen<br />

Mehrstrahlerder zu verlegen,<br />

um den Widerstand während des<br />

Stromanstieges herabzusetzen.<br />

<strong>Der</strong> Ausbreitungswiderstand eines<br />

Banderders mit Tiefenerder kann näherungsweise<br />

so berechnet werden, als<br />

ob der Banderder um die Einschlagtiefe<br />

des Tiefenerders verlängert ist.<br />

ρE RA ≈ ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯<br />

I Band + I Tiefenerder<br />

Ringerder<br />

Bei kreisförmigen Ringerdern mit großem<br />

Durchmesser (D > 30 m) wird der<br />

Ausbreitungswiderstand angenähert<br />

mit der Formel für den Banderder<br />

berechnet (wobei für die Länge des<br />

Erders der Kreisumfang π • D eingesetzt<br />

wird):<br />

ρE 2 π • D<br />

RA = ⎯⎯⎯ • In ⎯⎯⎯<br />

π2 • D d<br />

Bei nicht kreisförmigen Ringerdern<br />

wird für die Berechnung des Ausbreitungswiderstandes<br />

mit dem Durchmesser<br />

D eines flächengleichen Ersatzkreises<br />

gerechnet:<br />

2 • ρ E<br />

R A = ⎯⎯⎯<br />

3 • D<br />

A • 4<br />

D = √ ⎯⎯⎯<br />

π<br />

A Fläche, die vom Ringerder umschlossen<br />

wird<br />

Ausführung<br />

Entsprechend den DIN VDE-Normen<br />

wird für jede zu schützende Anlage<br />

eine eigene Erdungsanlage gefordert,<br />

die auch ohne Mitverwendung von<br />

metallenen Wasserleitungen oder<br />

geerdeten Leitern der elektrischen<br />

Anlage für sich allein voll funktionsfähig<br />

sein muss.<br />

Die Größe des Ausbreitungswiderstandes<br />

R A ist für den Blitzschutz eines<br />

Gebäudes oder einer Anlage nur von<br />

untergeordneter Bedeutung. Wichtig<br />

ist, dass in der Erdebene der Potentialausgleich<br />

konsequent durchgeführt ist<br />

<strong>und</strong> der Blitzstrom gefahrlos im Erdreich<br />

verteilt wird.<br />

80 BLITZPLANER<br />

Das zu schützende Objekt wird durch<br />

den Blitzstrom i auf die Erdungsspannung<br />

U E<br />

1 di<br />

U E = i • R A + ⎯ • L • ⎯<br />

2 dt<br />

gegenüber der Bezugserde angehoben.<br />

Das Erdoberflächenpotential nimmt<br />

mit zunehmender Entfernung vom<br />

Erder ab (Bild 5.5.1).<br />

<strong>Der</strong> induktive Spannungsfall am Erder<br />

während des Blitzstromanstieges ist<br />

nur bei ausgedehnten Erdungsanlagen<br />

(z. B. bei langen Oberflächenerdern,<br />

die in schlecht leitenden Böden mit felsigem<br />

Untergr<strong>und</strong> notwendig sind) zu<br />

berücksichtigen. Im Allgemeinen wird<br />

der Ausbreitungswiderstand allein<br />

durch den ohmschen Anteil bestimmt.<br />

Gegenüber isoliert in das Gebäude<br />

geführten Leitungen tritt die Erdungsspannung<br />

U E in voller Höhe auf.<br />

Um hier die Durch- <strong>und</strong> Überschlagsgefahr<br />

zu vermeiden, werden solche Leitungen<br />

über Trennfunkenstrecken oder<br />

bei spannungsführenden Leitungen<br />

über Überspannungs-Schutzgeräte (siehe<br />

DEHN-Hauptkatalog Überspannungsschutz<br />

UE) im Rahmen des Blitzschutzpotentialausgleichs<br />

mit der Erdungsanlage<br />

verb<strong>und</strong>en.<br />

Um Berührungs- <strong>und</strong> Schrittspannungen<br />

möglichst klein zu halten, ist es<br />

notwendig, den Ausbreitungswiderstand<br />

in seiner Größe zu begrenzen.<br />

Die Erdungsanlage kann als F<strong>und</strong>amenterder,<br />

als Ringerder <strong>und</strong> bei Gebäuden<br />

mit großen Gr<strong>und</strong>flächen auch als vermaschter<br />

Erder <strong>und</strong> in Sonderfällen<br />

auch als Einzelerder ausgelegt werden.<br />

F<strong>und</strong>amenterder sind nach DIN 18014<br />

auszulegen.<br />

<strong>Der</strong> F<strong>und</strong>amenterder ist als geschlossener<br />

Ring auszuführen <strong>und</strong> in den F<strong>und</strong>amenten<br />

der Außenwände des Gebäudes<br />

oder in der F<strong>und</strong>amentplatte<br />

entsprechend DIN 18014 anzuordnen.<br />

Bei größeren Gebäuden sollte der F<strong>und</strong>amenterder<br />

Querverbindungen erhalten,<br />

so dass die max. Größe der Masche<br />

20 m x 20 m nicht überschritten wird.<br />

<strong>Der</strong> F<strong>und</strong>amenterder muss so angeordnet<br />

werden, dass er allseitig von Beton<br />

umschlossen wird. Bei Bandstahl in<br />

nicht armiertem Beton ist der Erder<br />

hochkant zu verlegen.<br />

Es ist eine Verbindung herzustellen<br />

zwischen F<strong>und</strong>amenterder <strong>und</strong> Potentialausgleichsschiene<br />

im Hausanschlussraum.<br />

Nach der DIN V VDE V 0185-3<br />

muss ein F<strong>und</strong>amenterder Anschlussfahnen<br />

für den Anschluss der Ableitungen<br />

des Äußeren Blitzschutzes an die<br />

Erdungsanlage erhalten.<br />

Aufgr<strong>und</strong> der Korrosionsgefahr an der<br />

Austrittstelle einer Anschlussfahne aus<br />

dem Beton sollte ein zusätzlicher Korrosionsschutz<br />

berücksichtigt werden<br />

(mit PVC-Ummantelung oder Verwendung<br />

von Edelstahl mit der Werkstoff-<br />

Nr. 1.4571).<br />

Die Bewehrung von Platten- oder Streifenf<strong>und</strong>amenten<br />

kann wie ein F<strong>und</strong>amenterder<br />

benutzt werden, wenn die<br />

notwendigen Anschlussfahnen an die<br />

Bewehrung angeschlossen <strong>und</strong> die<br />

Bewehrungen über die Fugen miteinander<br />

verb<strong>und</strong>en werden.<br />

Oberflächenerder sind in min. 0,5 m<br />

Tiefe zu verlegen.<br />

<strong>Der</strong> Stoßerdungswiderstand von Erdern<br />

ist abhängig vom Maximalwert<br />

des Blitzstromes <strong>und</strong> vom spezifischen<br />

Erdwiderstand. Siehe dazu auch Bild<br />

5.5.13. Die beim Blitzstrom wirksame<br />

Erderlänge berechnet sich annäherungsweise<br />

wie folgt:<br />

Oberflächenerder:<br />

Tiefenerder:<br />

I eff = 0,28 √ î • ρ E<br />

I eff = 0,2 √ î • ρ E<br />

Ieff wirksame Erderlänge in m<br />

î Scheitelwert des Blitzstromes in kA<br />

ρE spezifischer Erdwiderstand in Ωm<br />

<strong>Der</strong> Stoßerdungswiderstand R st kann<br />

nach den Formeln (Tabelle 5.5.1) errechnet<br />

werden, indem für die Länge I<br />

die wirksame Erderlänge I eff eingesetzt<br />

wird.<br />

Oberflächenerder sind immer dann<br />

vorteilhaft, wenn die oberen Schichten<br />

des Erdbodens einen kleineren spezifischen<br />

Widerstand aufweisen als der<br />

Untergr<strong>und</strong>.<br />

Bei relativ homogenem Erdreich (wenn<br />

also der spezifische Erdwiderstand an<br />

der Erdoberfläche <strong>und</strong> in der Tiefe<br />

etwa gleich groß ist) liegen die Erstellungskosten<br />

für Oberflächen- <strong>und</strong> Tiefenerder<br />

bei gleichem Ausbreitungswiderstand<br />

etwa in gleicher Höhe.<br />

Nach Bild 5.5.15 ist bei einem Tiefenerder<br />

etwa nur die Hälfte der Länge eines<br />

Oberflächenerders erforderlich.<br />

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Ausbreitungswiderstand R A (W)<br />

90<br />

80<br />

70<br />

60<br />

50<br />

40<br />

30<br />

20<br />

15<br />

10<br />

5<br />

0<br />

Oberflächenerder<br />

Tiefenerder<br />

r E = 400 Wm<br />

r E = 100 Wm<br />

0 5 101520 30 40 50 60 70 80 90 100<br />

Erderlänge l (m)<br />

Bild 5.5.15 Ausbreitungswiderstand R A von Oberflächen-<br />

<strong>und</strong> Tiefenerdern in Abhängigkeit<br />

von der Erderlänge I<br />

Weist das Erdreich in der Tiefe eine bessere<br />

Leitfähigkeit als an der Oberfläche<br />

auf, z. B. durch Gr<strong>und</strong>wasser, so ist ein<br />

Tiefenerder in der Regel wirtschaftlicher<br />

als der Oberflächenerder.<br />

Die Frage, ob Tiefen- oder Oberflächenerder<br />

im Einzelfall wirtschaftlicher<br />

sind, kann oft nur durch Messung des<br />

spezifischen Erdwiderstandes in Abhängigkeit<br />

von der Tiefe entschieden<br />

werden.<br />

Da mit Tiefenerdern ohne Grabarbeiten<br />

<strong>und</strong> Flurschäden bei geringem<br />

Montageaufwand sehr gute konstante<br />

Ausbreitungswiderstände erreicht werden<br />

können, sind diese Erder auch zur<br />

Verbesserung bereits bestehender<br />

Erdungsanlagen geeignet.<br />

5.5.1 Erdungsanlagen nach DIN V<br />

VDE V 0185-3<br />

Die Erdungsanlage ist die Fortsetzung<br />

der Fangeinrichtungen <strong>und</strong> Ableitungen<br />

zum Einleiten des Blitzstromes in<br />

die Erde. Weitere Aufgaben der<br />

Erdungsanlage sind, Potentialausgleich<br />

zwischen den Ableitungen <strong>und</strong> eine<br />

Potentialsteuerung in der Nähe der<br />

Wände der baulichen Anlage herzustellen.<br />

Es ist zu beachten, dass für die verschiedenen<br />

elektrischen Systeme (Blitzschutz,<br />

Niederspannungsanlagen <strong>und</strong><br />

Fernmeldeanlagen) eine gemeinsame<br />

Erdungsanlage zu bevorzugen ist. Diese<br />

Erdungsanlage muss mit dem Potentialausgleich<br />

verb<strong>und</strong>en werden (HPAS<br />

– Hauptpotentialausgleichsschiene).<br />

Da DIN V VDE V 0185-3 von dem konsequenten<br />

Blitzschutz-Potentialausgleich<br />

ausgeht, wird für den Erdausbreitungswiderstand<br />

kein besonderer Wert gefordert.<br />

Im Allgemeinen wird jedoch<br />

ein niedriger Erdwiderstand (kleiner als<br />

10 Ω, gemessen mit Niederfrequenz)<br />

empfohlen.<br />

Die Norm unterscheidet Erderanordnungen<br />

nach Typ A <strong>und</strong> Typ B.<br />

Für beide Erderanordnungen Typ A <strong>und</strong><br />

B gilt die Mindesterderlänge I 1 der<br />

Erdungsleiter in Abhängigkeit von der<br />

Schutzklasse (Bild 5.5.1.1)<br />

<strong>Der</strong> genaue spezifische Erdwiderstand<br />

kann nur durch Messung vor Ort mit<br />

der „WENNER-Methode“ (Vierleiter-<br />

Messung) ermittelt werden.<br />

l 1 (m)<br />

80<br />

70<br />

60<br />

50<br />

40<br />

30<br />

20<br />

10<br />

Schutzklasse III-IV<br />

0<br />

0 500 1000 1500 2000 2500 3000<br />

rE (Wm)<br />

Schutzklasse I<br />

Schutzklasse II<br />

Bild 5.5.1.1 Mindestlängen von Erdern<br />

Erder Typ A<br />

Die Erderanordnung Typ A beschreibt<br />

einzeln angeordnete horizontale<br />

Strahlerder (Oberflächenerder) oder<br />

Vertikalerder (Tiefenerder), die jeweils<br />

mit einer Ableitung zu verbinden sind.<br />

Die Mindestanzahl der Erder des Typs A<br />

sind 2.<br />

Für die Schutzklasse III <strong>und</strong> IV ist eine<br />

Mindesterderlänge von 5 m gefordert.<br />

Für die Schutzklasse I <strong>und</strong> II wird die<br />

Länge des Erders in Abhängigkeit des<br />

spezifischen Bodenwiderstandes festgelegt.<br />

Die Mindesterderlänge I1 kann<br />

dem Bild 5.5.1.1 entnommen werden<br />

Mindesterderlänge jedes Erders beträgt:<br />

I1 x 0,5 für Vertikal- oder Schrägerder<br />

I1 für Strahlenerder<br />

Diese ermittelten Werte gelten für<br />

jeden Einzelerder.<br />

Bei Kombinationen der verschiedenen<br />

Erder (vertikal <strong>und</strong> horizontal) sollte<br />

die äquivalente Gesamtlänge berücksichtigt<br />

werden.<br />

Die Mindesterderlänge kann vernachlässigt<br />

werden, wenn ein Erdausbreitungswiderstand<br />

kleiner 10 Ω erreicht<br />

wird.<br />

Tiefenerder werden im Allgemeinen<br />

senkrecht in größere Tiefen eingebracht.<br />

Sie werden in gewachsenen<br />

Boden eingetrieben, der im Allgemeinen<br />

erst unterhalb von F<strong>und</strong>amenten<br />

anzutreffen ist. Erderlängen von 9 m<br />

haben sich als vorteilhaft erwiesen. Tiefenerder<br />

haben den Vorteil, dass sie in<br />

größeren Tiefen in Erdschichten liegen,<br />

deren spezifischer Widerstand im Allgemeinen<br />

geringer ist als in oberflächennahen<br />

Bereichen.<br />

Es wird empfohlen den ersten halben<br />

Meter eines Vertikalerders unter Frostbedingung<br />

als nicht wirksam zu betrachten.<br />

Die Forderungen an Potentialausgleich<br />

zwischen den Ableitungen <strong>und</strong> die<br />

Potentialsteuerung erfüllt der Erder<br />

Typ A nicht.<br />

Erder Typ B<br />

Erder der Anordnung Typ B sind Ringerder<br />

um das zu schützende Objekt oder<br />

F<strong>und</strong>amenterder. Anforderungen an<br />

diese Erder sind in DIN 18014 beschrieben.<br />

Ist ein geschlossener Ring außen um die<br />

baulichen Anlage nicht möglich, so ist<br />

durch Leitungen im Inneren eine Vervollständigung<br />

des Ringes herzustellen.<br />

Hierzu können auch Rohrleitungen<br />

oder sonstige metallene Bauteile, die<br />

elektrisch dauerhaft durchgängig sind,<br />

verwendet werden. Mindestens 80%<br />

der Erderlänge muss Kontakt mit der<br />

Erde haben, damit bei der Berechnung<br />

des Trennungsabstandes der Erder Typ<br />

B zu Gr<strong>und</strong>e gelegt werden kann.<br />

Die Mindestlängen der Erder entsprechend<br />

der Anordnung Typ B sind<br />

abhängig von der Schutzklasse. Bei den<br />

Schutzklassen I <strong>und</strong> II wird die Mindesterderlänge<br />

zusätzlich in Abhängigkeit<br />

vom spezifischen Bodenwiderstand<br />

festgelegt (siehe dazu Bild 5.5.4).<br />

Bei Erdern Typ B darf der mittlere Radius<br />

r des vom Erder eingeschlossenen<br />

Bereiches nicht weniger als die angegebene<br />

Mindestlänge l 1 betragen.<br />

Um den mittleren Radius r zu ermitteln,<br />

wird die zu betrachtende Fläche in eine<br />

äquivalente Kreisfläche übertragen<br />

<strong>und</strong> der Radius entsprechend den Bildern<br />

5.5.1.2 <strong>und</strong> 5.5.1.3 ermittelt.<br />

Zu betrachtende<br />

Fläche A 1<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 81<br />

r<br />

Kreisfläche A 2<br />

mittlerer<br />

Radius r<br />

A = A 1 = A 2<br />

r =<br />

r ³ l 1<br />

A p<br />

Beim Ringerder<br />

oder F<strong>und</strong>amenterder<br />

darf der mittlere<br />

Radius r des vom<br />

Erder eingeschlossenen<br />

Bereiches<br />

nicht weniger als l 1<br />

betragen.<br />

Bild 5.5.1.2 Erder Typ B – Ermittlung des mittleren<br />

Radius – beispielhafte Berechnung<br />

5


5<br />

12 m<br />

12 m<br />

Zu betrachtende<br />

Fläche A 1<br />

7 m<br />

r<br />

Kreisfläche A 2<br />

mittlerer<br />

Radius r<br />

Bild 5.5.1.3 Erder Typ B – Ermittlung des mittleren<br />

Radius<br />

Nachfolgend eine beispielhafte Berechung:<br />

Ist der geforderte Wert von l1 größer<br />

als der der baulichen Anlage entsprechende<br />

Wert von r, müssen zusätzliche<br />

Strahlen- oder Vertikalerder (oder<br />

Schrägerder) hinzugefügt werden,<br />

deren jeweilige Längen lr (radial/horizontal)<br />

<strong>und</strong> lv (vertikal) sich aus den folgenden<br />

Gleichungen ergeben:<br />

l r = l 1 –r<br />

l 1 – r<br />

l v = ⎯⎯⎯<br />

2<br />

Die Anzahl der zusätzlichen Erder darf<br />

nicht kleiner sein als die Anzahl der<br />

Ableitungen, mindestens jedoch 2. Diese<br />

zusätzlichen Erder sollen gleichmäßig<br />

auf dem Umfang verteilt mit dem<br />

Ringerder verb<strong>und</strong>en werden.<br />

Sollen zusätzliche Erder an den F<strong>und</strong>amenterder<br />

angeschlossen werden, ist<br />

auf die Werkstoffe der Erder <strong>und</strong> auf<br />

den Anschluss an den F<strong>und</strong>amenterder<br />

zu achten. Hier sollte bevorzugt Edelstahl<br />

Werkstoff-Nr. 1.4571 verwendet<br />

werden (Bild 5.5.2.1).<br />

Zusätzliche Anforderungen an die Erdungsanlage<br />

können z. B. folgende Systeme<br />

stellen:<br />

⇒ Elektrische Systeme – Abschaltbedingungen<br />

der jeweiligen Netzform<br />

(TN-, TT-, IT-Systeme) nach der<br />

VDE 0100 Teil 410<br />

82 BLITZPLANER<br />

7 m<br />

5 m<br />

5 m<br />

A = A 1 = A 2<br />

r =<br />

r ³ l 1<br />

A p<br />

Beispiel Wohnhaus,<br />

Sk III, l 1 = 5 m<br />

A1 = 109 m²<br />

r =<br />

109 m²<br />

3,14<br />

r = 5,89 m<br />

Es sind keine<br />

zusätzlichen Erder<br />

erforderlich!<br />

⇒ Potentialausgleich nach der<br />

VDE 0100 Teil 540<br />

⇒ Elektronische Systeme – Daten-Informationstechnik<br />

⇒ Antennenerdung nach der VDE 0855<br />

⇒ Elektromagnetische Verträglichkeit<br />

⇒ Trafostation in oder neben der<br />

baulichen Anlage unter Beachtung<br />

von VDE 0101 <strong>und</strong> 0141<br />

5.5.2 Erdungsanlagen, F<strong>und</strong>amenterder<br />

<strong>und</strong> F<strong>und</strong>amenterder<br />

bei besonderen baulichen<br />

Maßnahmen<br />

F<strong>und</strong>amenterder – Erder Typ B<br />

In der DIN 18014 "F<strong>und</strong>amenterder"<br />

sind die Anforderungen an den F<strong>und</strong>amenterder<br />

spezifiziert.<br />

Viele nationale wie auch internationale<br />

Normen spezifizieren den F<strong>und</strong>amenterder<br />

als einen bevorzugten Erder,<br />

denn bei fachgerechter Installation ist<br />

er allseitig mit Beton umschlossen <strong>und</strong><br />

damit korrosionsbeständig. Durch die<br />

hygroskopischen Eigenschaften des<br />

Betons ergibt sich in der Regel ein ausreichend<br />

geringer Erdausbreitungswiderstand.<br />

<strong>Der</strong> F<strong>und</strong>amenterder muss als geschlossener<br />

Ring im Streifenf<strong>und</strong>ament oder<br />

der Bodenplatte verlegt werden (Bild<br />

5.5.2.1) <strong>und</strong> erfüllt damit primär auch<br />

die Funktion des Potentialausgleiches.<br />

Die Aufteilung in Maschen ≤ 20 mx20 m<br />

<strong>und</strong> notwendige Anschlussfahnen nach<br />

außen für den Anschluss von Ableitungen<br />

des Äußeren Blitzschutzes <strong>und</strong><br />

nach innen für den Potentialausgleich<br />

sind zu beachten (Bild 5.5.2.2).<br />

Unter Beachtung von DIN 18014 ist die<br />

Errichtung des F<strong>und</strong>amenterders eine<br />

elektrotechnische Maßnahme <strong>und</strong><br />

muss von einer anerkannten Elektro-<br />

Fachkraft ausgeführt oder überwacht<br />

werden.<br />

Anschlussfahne<br />

min. 1,5 m lang, auffällig gekennzeichnet<br />

- Bandstahl 30 x 3,5 mm<br />

- NIRO-R<strong>und</strong>stahl 10 mm<br />

- R<strong>und</strong>stahl 10 mm mit PVC-Mantel<br />

- Erdungsfestpunkt<br />

F<strong>und</strong>amenterder<br />

- Bandstahl 30 x 3,5 mm<br />

- R<strong>und</strong>stahl 10 mm<br />

Bild 5.5.2.1 F<strong>und</strong>amenterder mit Anschlussfahne<br />

£ 20 m<br />

20 m<br />

zusätzliche Verbindungsleitung<br />

zur Maschenbildung £ 20 m x 20 m<br />

Empfehlung:<br />

Mehrere Anschlussfahnen<br />

z. B in jeder Technikzentrale<br />

Bild 5.5.2.2 Masche beim F<strong>und</strong>amenterder<br />

Die Frage, wie der F<strong>und</strong>amenterder zu<br />

verlegen ist, ist entsprechend der Notwendigkeit<br />

zu entscheiden, mit welcher<br />

Maßnahme sichergestellt werden<br />

kann, dass der F<strong>und</strong>amenterder allseitig<br />

während dem Einfüllen von Beton<br />

umschlossen wird.<br />

Verlegung in unbewehrten Beton<br />

In unbewehrten F<strong>und</strong>amenten, z. B.<br />

Streifenf<strong>und</strong>amenten von Wohngebäuden<br />

(Bild 5.5.2.3), müssen Abstandshalter<br />

verwendet werden.<br />

Nur durch die Verwendung der Abstandshalter<br />

im Abstand von ca. 2 m ist<br />

sichergestellt, dass der F<strong>und</strong>amenterder<br />

"hochgehoben" wird <strong>und</strong> allseitig<br />

von Beton umschlossen werden kann.<br />

Bild 5.5.2.3 F<strong>und</strong>amenterder<br />

Verlegung im bewehrten Beton<br />

Bei Verwendung von Stahlmatten, Armierungskörben<br />

oder Armierungseisen<br />

in F<strong>und</strong>amenten kann nicht nur, sondern<br />

sollte der F<strong>und</strong>amenterder mit<br />

diesen natürlichen Eisenkomponenten<br />

verb<strong>und</strong>en werden. Die Funktion des<br />

F<strong>und</strong>amenterders wird dadurch noch<br />

günstiger. Die Verwendung von Abstandshaltern<br />

ist nicht notwendig.<br />

Durch die modernen Methoden des<br />

Einbringens von Beton mit anschließendem<br />

Rütteln/Verdichten ist sichergestellt,<br />

dass der Beton auch unter den<br />

F<strong>und</strong>amenterder "fließt" <strong>und</strong> ihn allseitig<br />

umschließt.<br />

www.dehn.de<br />

Anschlussfahne


Bild 5.5.2.4 zeigt ein Anwendungsbeispiel<br />

für die waagerechte Verlegung<br />

eines Flachbandes als F<strong>und</strong>amenterder.<br />

Die Kreuzungspunkte des F<strong>und</strong>amenterders<br />

müssen stromtragfähig verb<strong>und</strong>en<br />

sein. Als Material für F<strong>und</strong>amenterder<br />

ist verzinkter Stahl ausreichend.<br />

Bild 5.5.2.4 Anwendung F<strong>und</strong>amenterder<br />

Anschlussfahnen nach außen ins Erdreich<br />

müssen an der Austrittstelle zusätzlich<br />

korrosionsgeschützt werden.<br />

Geeignet sind z. B. Stahldraht mit<br />

Kunststoffmantel (wegen der Bruchgefahr<br />

des Kunststoffmantels bei tiefen<br />

Temperaturen ist besondere Montagesorgfalt<br />

notwendig), hochlegierter<br />

Edelstahl, Werkstoff-Nr. 1.4571 oder Erdungsfestpunkte.<br />

Bei fachgerechter Installation ist der<br />

Erder allseitig mit Beton umschlossen<br />

<strong>und</strong> damit korrosionsbeständig.<br />

Bei der Ausführung des F<strong>und</strong>amenterders<br />

sind Maschen von nicht größer<br />

20 m x 20 m zu realisieren. Diese Maschenweite<br />

hat keinen Zusammenhang<br />

mit der Schutzklasse des Äußeren Blitzschutzes.<br />

In der heutigen Bautechnik werden die<br />

verschiedenartigen F<strong>und</strong>amente in den<br />

unterschiedlichsten Ausführungsformen<br />

<strong>und</strong> Abdichtungsvarianten errichtet.<br />

Auf die Ausführungen der Streifenf<strong>und</strong>amente<br />

<strong>und</strong> der F<strong>und</strong>amentplatten<br />

haben die Wärmeschutzverordnungen<br />

ebenfalls Einfluss genommen.<br />

Im Bezug auf die F<strong>und</strong>amenterder, die<br />

bei Neubauten auf Basis der DIN 18014<br />

errichtet werden, hat die Isolierung<br />

Auswirkung auf deren Einbringung<br />

<strong>und</strong> Anordnung.<br />

Perimeter- / Sockeldämmung<br />

Eine entscheidende Größe bei der<br />

Betrachtung der Auswirkungen von<br />

Perimeterdämmungen auf den Ausbreitungswiderstand<br />

von F<strong>und</strong>ameterdern<br />

bei herkömmlicher Anordnung im<br />

F<strong>und</strong>ament (Streifenf<strong>und</strong>ament, F<strong>und</strong>amentplatte)<br />

stellt der spezifische<br />

Widerstand der Perimeterdämmplatten<br />

dar. So wird z. B. für einen Polyurethan<br />

Hartschaum mit der Rohdichte<br />

30 kg/m 2 ein spezifischer Widerstand<br />

5,4 • 10 12 Ωm angegeben. Demgegenüber<br />

liegt der spezifische Widerstand<br />

von Beton zwischen 150 Ωm <strong>und</strong><br />

500 Ωm. Allein hieraus lässt sich ableiten,<br />

dass bei lückenloser Perimeterdämmung<br />

ein herkömmlich im F<strong>und</strong>a-<br />

Anschlussfahne<br />

Erdreich<br />

Perimeter- /<br />

Sockeldämmung<br />

Abstandshalter<br />

Art.-Nr. 290 001<br />

Drainage<br />

ment angeordneter F<strong>und</strong>amenterder<br />

praktisch keine Wirkung hat. Die Perimeterdämmung<br />

wirkt auch elektrisch<br />

als Isolator.<br />

Nachfolgende Abbildungen zeigen die<br />

verschiedenen Möglichkeiten der Isolierung<br />

der F<strong>und</strong>amente <strong>und</strong> Mauern<br />

bei Bauten mit Perimeter- <strong>und</strong> Sockeldämmung.<br />

Die Anordnung der F<strong>und</strong>amenterder in<br />

den jeweiligen Ausführungen ist in den<br />

Bildern 5.5.2.5 bis 5.5.2.7 dargestellt.<br />

Die Anordnung des Erders im Streifenf<strong>und</strong>ament<br />

bei Isolierung an den<br />

außen liegenden Seiten <strong>und</strong> der Bodenplatte<br />

ist nicht als kritisch zu<br />

betrachten (Bild 5.5.2.6).<br />

Bodenplatte<br />

Sauberkeitsschicht<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 83<br />

Beton<br />

MV-Klemme<br />

Art.-Nr. 390 050<br />

F<strong>und</strong>amenterder<br />

Kreuzstück<br />

Art.-Nr. 318 201<br />

Erdungsfestpunkt für PAS<br />

Art.-Nr. 478 800<br />

Isolierung<br />

Feuchtigkeitssperre<br />

Kellerfußboden<br />

Lit.: VDE-Schriftenreihe 35<br />

Bild 5.5.2.5 Anordnung des F<strong>und</strong>amenterders bei einem Streifenf<strong>und</strong>ament (Kellerwand isoliert)<br />

Anschlussfahne<br />

Erdreich<br />

Perimeter- /<br />

Sockeldämmung<br />

Abstandshalter<br />

Art.-Nr. 290 001<br />

Drainage<br />

Beton<br />

MV-Klemme<br />

Art.-Nr. 390 050<br />

F<strong>und</strong>amenterder<br />

Kreuzstück<br />

Art.-Nr. 318 201<br />

Bild 5.5.2.6 Anordnung des F<strong>und</strong>amenterders bei einem Streifenf<strong>und</strong>ament<br />

Erdungsfestpunkt für PAS<br />

Art.-Nr. 478 800<br />

Isolierung<br />

Feuchtigkeitssperre<br />

Trennlage<br />

Kellerfußboden<br />

Bodenplatte<br />

Sauberkeitsschicht<br />

Lit.: VDE-Schriftenreihe 35<br />

5


5<br />

Erdreich<br />

Bei einer gesamten Isolierung der F<strong>und</strong>amentplatte<br />

ist der Erder unterhalb<br />

der Bodenplatte einzubringen. Hierbei<br />

sollte V4A (Werkstoff-Nr. 1.4571) verwendet<br />

werden (Bild 5.5.2.7).<br />

Besonders bei armierter Bauweise ist<br />

eine Installation von Erdungsfestpunkten<br />

sinnvoll. Dabei ist auf die fachgerechte<br />

Montage während der Bauphase<br />

zu achten (Bild 5.5.2.8).<br />

Schwarze-, Weiße Wanne<br />

Bei Gebäuden, die in Gegenden mit<br />

hohem Gr<strong>und</strong>wasserstand oder in<br />

Lagen, z. B. Hanglagen, mit “drückendem”<br />

Wasser errichtet werden, sind bei<br />

den Kellergeschossen besondere Maßnahmen<br />

gegen das Eindringen von<br />

Feuchtigkeit vorgesehen. Die erdumschlossenen<br />

Außenwände <strong>und</strong> die F<strong>und</strong>amentplatte<br />

sind so gegen Eindringen<br />

des Wassers abgedichtet, dass sich an<br />

84 BLITZPLANER<br />

Beton<br />

Anschlussfahne<br />

Werkst.-Nr. 1.4571 MV-Klemme<br />

Art.-Nr. 390 050<br />

Perimeter- /<br />

Sockeldämmung<br />

Kreuzstück<br />

Art.-Nr. 318 209<br />

Ringerder<br />

Werkst.-Nr. 1.4571<br />

Erdungsfestpunkt für PAS<br />

Art.-Nr. 478 800<br />

Isolierung<br />

Feuchtigkeitssperre<br />

F<strong>und</strong>amentplatte<br />

Armierung<br />

Kellerfußboden<br />

Sauberkeitsschicht<br />

Lit.: VDE-Schriftenreihe 35<br />

Bild 5.5.2.7 Anordnung des F<strong>und</strong>amenterders bei einer geschlossenen Bodenplatte (vollisoliert)<br />

Bild 5.5.2.8 Erdungsfestpunkt<br />

der Innenseite keine störende Feuchtigkeit<br />

bilden kann.<br />

In der modernen Bautechnik gibt es die<br />

beiden genannten Verfahren, um gegen<br />

eindringendes Wasser abzudichten.<br />

Eine besondere Frage in diesem Zusammenhang<br />

ist, ob dabei die Funktionsfähigkeit<br />

eines F<strong>und</strong>amenterders für die<br />

Anschlussfahne<br />

Erdreich<br />

Drainage<br />

Lit.: VDE-Schriftenreihe 35<br />

Beton<br />

MV-Klemme<br />

Art.-Nr. 390 050<br />

Kreuzstück<br />

Art.-Nr. 318 201<br />

F<strong>und</strong>amenterder<br />

Einhaltung der Körperschutzmaßnahmen<br />

nach DIN VDE 0100 Teil 410 <strong>und</strong> als<br />

Blitzschutzerder nach DIN V VDE V<br />

0185 noch gegeben ist.<br />

F<strong>und</strong>amenterder bei Gebäuden mit<br />

Weißer Wanne<br />

<strong>Der</strong> Name "Weiße Wanne" ergibt sich<br />

im Unterschied zur "Schwarzen Wanne":<br />

Die "Weiße Wanne" hat keine<br />

zusätzliche Behandlung der erdzugewandten<br />

Seite, ist also "weiß".<br />

Die "Weiße Wanne" wird aus Spezialbeton<br />

hergestellt. <strong>Der</strong> Betonkörper ist<br />

wasser<strong>und</strong>urchlässig, was jedoch nicht<br />

bedeutet, dass der Beton kein Wasser<br />

aufnehmen kann. Wasser<strong>und</strong>urchlässigkeit<br />

der Betonwanne bedeutet, dass<br />

Wasser bei langzeitigem, einseitigem<br />

Einwirken den Beton der Wanne nicht<br />

durchdringt <strong>und</strong> dass die dem Wasser<br />

abgewandte Seite der Wanne sowohl<br />

keinen Wasseraustritt als auch keine<br />

feuchten Flecken zeigt.<br />

Bei sachgerechter Betonherstellung<br />

<strong>und</strong> Stärken der "Weißen Wanne" von<br />

10 - 40 cm ist ein Wasser/Zement-Wert<br />

von höchstens 0,6 (W/Z < 0,6) zulässig.<br />

Die Wasser-Eindringtiefe bei diesem<br />

Beton beträgt dann maximal 5 cm.<br />

Wird ein geschlossener R<strong>und</strong>- oder<br />

Bandstahlring als F<strong>und</strong>amenterder in<br />

die unterste Schicht der Betonplatte<br />

eingelegt, ist mit einer ausreichenden<br />

Erderwirkung zu rechnen.<br />

Erdungsfestpunkt für PAS<br />

Art.-Nr. 478 800<br />

Isolierung<br />

Feuchtigkeitssperre<br />

F<strong>und</strong>amentplatte<br />

Folie<br />

Armierung<br />

Kellerfußboden<br />

Sauberkeitsschicht<br />

Bild 5.5.2.9 Anordnung des F<strong>und</strong>amenterders bei einer geschlosssenen Bodenplatte “Weiße Wanne”<br />

www.dehn.de


Ist für die Einhaltung der Schutzmaßnahme<br />

gegen gefährliche Körperströme,<br />

z. B. im TT-System (Abschaltorgan<br />

FI-Schutzschalter oder Sicherung), ein<br />

bestimmter Wert des Erdausbreitungswiderstandes<br />

gefordert, ist dieser<br />

durch Erdungsmessung nachzuweisen.<br />

Wenn die Anforderungen an den Erdausbreitungswiderstand<br />

auf Gr<strong>und</strong> des<br />

Personenschutzes (Abschaltbedingung,<br />

Berührungsspannung) nicht erfüllt<br />

werden, sind zusätzliche Erder (Strahlenerder,<br />

Tiefenerder, Ringerder) einzubringen.<br />

Bild 5.5.2.9 zeigt die Anordnung des<br />

F<strong>und</strong>amenterders in einer Weißen<br />

Wanne.<br />

Erder bei Gebäuden mit Schwarzer<br />

Wanne<br />

<strong>Der</strong> Name "Schwarze Wanne" ergibt<br />

sich aus der Art der außen im Erdreich<br />

auf das Gebäude aufgebrachten mehrlagigen<br />

schwarzen Bitumenbahnen.<br />

<strong>Der</strong> Gebäudekörper wird mit Bitumen-/<br />

Teermasse angestrichen, auf die dann<br />

in der Regel bis zu 3 Lagen Bitumenbahnen<br />

aufgebracht werden.<br />

Ein in die F<strong>und</strong>amentplatte oberhalb<br />

der Abdichtung eingebrachter Ringleiter<br />

kann zur Potentialsteuerung in dem<br />

Gebäude dienen. Durch die hochohmige<br />

Isolation nach außen ist jedoch eine<br />

Erderwirkung nicht gegeben.<br />

Für das Einhalten der Erdungsanforderungen<br />

nach den verschiedenen Normen<br />

ist die Installation eines Erders,<br />

z.B. eines Ringerders außen um das<br />

Gebäude herum oder unterhalb aller<br />

Abdichtungen in der Sauberkeitsschicht,<br />

notwendig.<br />

Das Einführen des äußeren Erders in<br />

das Gebäudeinnere sollte nach Möglichkeit<br />

oberhalb der Gebäudeabdichtung<br />

erfolgen (Bild 5.5.2.10), um auch<br />

langfristig eine dichte Gebäudewanne<br />

zu gewährleisten. Eine wasserdichte<br />

Durchdringung der "Schwarzen Wanne"<br />

ist nur mit einer speziellen Erder-<br />

Gebäude-Durchführung möglich (Bild<br />

5.5.2.11).<br />

F<strong>und</strong>amentplatten aus Faserbeton<br />

Bei Faserbeton handelt es sich um eine<br />

Betonart, die durch die Beigabe von<br />

Stahlfasern in den flüssigen Beton nach<br />

dem Aushärten eine hochbelastbare<br />

Betonplatte bildet.<br />

Die Stahlfasern haben eine Länge von<br />

ca. 6 cm <strong>und</strong> einen Durchmesser von 1 –<br />

2 mm. Die Stahlfasern sind leicht gewellt<br />

<strong>und</strong> werden dem flüssigen Beton<br />

gleichmäßig beigemischt. <strong>Der</strong> Anteil<br />

der Stahlfasern beträgt ca. 20 –<br />

30 kg/m 3 Beton.<br />

Erdreich<br />

Höchster<br />

Gr<strong>und</strong>wasserstand<br />

Lit.: VDE-Schriftenreihe 35<br />

Durch die Beimengung ist die Betonplatte<br />

nicht nur auf Druck, sondern<br />

auch auf Zug höchstbelastbar <strong>und</strong> er<br />

besitzt gegenüber einer herkömmlichen<br />

Betonplatte mit Armierung auch<br />

eine wesentlich höhere Elastizität.<br />

<strong>Der</strong> flüssige Beton wird vor Ort<br />

geschüttet <strong>und</strong> es lässt sich eine sehr<br />

glatte Oberfläche ohne Fugen für große<br />

Flächen herstellen.<br />

Sauberkeitsschicht<br />

Er wird z. B. für Bodenplatten bei großen<br />

Hallenf<strong>und</strong>amenten verwendet.<br />

<strong>Der</strong> Faserbeton ist ohne Bewehrung, so<br />

dass für Erdungsmaßnahmen ein zusätzlicher<br />

Ringleiter oder ein Maschennetz<br />

aufgebaut werden muss. <strong>Der</strong><br />

Erdleiter kann in den Beton eingebracht<br />

werden <strong>und</strong> muss, wenn er aus<br />

verzinktem Werkstoff besteht, allseitig<br />

umschlossen sein. Dies dürfte nur sehr<br />

schwierig vor Ort herzustellen sein.<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 85<br />

Beton<br />

Ringerder<br />

Anschlussfahne mind. 150 cm<br />

Einführung über Gr<strong>und</strong>wasserstand<br />

z.B. NIRO (Werkst.-Nr. 1.4571)<br />

Wannenabdichtung<br />

Bild 5.5.2.10 Anordnung des Erders außerhalb der Wannenabdichtung “Schwarze Wanne”<br />

Erdreich<br />

Höchster<br />

Gr<strong>und</strong>wasserstand<br />

Lit.: VDE-Schriftenreihe 35<br />

Beton<br />

Wannenabdichtung<br />

Ringerder<br />

Erder-Gebäude-Durchführung<br />

Art.-Nr. 478 600<br />

Bild 5.5.2.11 Anordnung des Erders außerhalb der Wannenabdichtung “Schwarze Wanne”<br />

F<strong>und</strong>amentplatte<br />

Erdreich<br />

Wannenabdichtung<br />

F<strong>und</strong>amentplatte<br />

Sauberkeitsschicht<br />

Erdreich<br />

5


5<br />

Es empfiehlt sich daher, unterhalb der<br />

späteren Betonbodenplatte einen korrosionsbeständigen,<br />

hochlegierten<br />

Edelstahl, Werkstoff-Nr. 1.4571, zu verlegen.<br />

Die entsprechenden Anschlussfahnen<br />

sind zu berücksichtigen.<br />

Anmerkung:<br />

<strong>Der</strong> Einbau von Erdungsleitungen <strong>und</strong><br />

Verbindungsbauteilen in Beton muss<br />

von einer Fachkraft durchgeführt werden.<br />

Wenn dies nicht möglich ist, kann<br />

der Bauunternehmer diese Aufgabe<br />

nur übernehmen, wenn die Fachaufsicht<br />

gewährleistet ist.<br />

5.5.3 Ringerder – Erder Typ B<br />

Bei allen neu zu errichtenden Bauten<br />

schreibt die DIN 18014 einen F<strong>und</strong>amenterder<br />

vor. Die Erdungsanlage bei<br />

bestehenden Bauten kann als Ringerder<br />

ausgeführt werden (Bild 5.5.3.1).<br />

Dieser Erder muss in einem geschlossenen<br />

Ring um das Gebäude errichtet<br />

oder wenn dies nicht möglich ist, eine<br />

Verbindung zum Schließen des Ringes<br />

im Inneren des Gebäudes erstellt werden.<br />

Es sollen 80 % der Leitungen des Erders<br />

erdfühlig verlegt sein. Können diese<br />

80 % nicht erreicht werden, ist zu prüfen,<br />

ob zusätzliche Erder Typ A erforderlich<br />

sind.<br />

Die Anforderungen an die Mindesterderlänge<br />

je nach Schutzklasse sind zu<br />

beachten (siehe Kapitel 5.5.1).<br />

Bei der Verlegung des Ringerders ist<br />

darauf zu achten, dass er in einer Tiefe<br />

von > 0,5 m <strong>und</strong> in einer Entfernung<br />

von 1 m zum Gebäude verlegt wird.<br />

Wird der Erder wie vorher beschrieben<br />

eingebracht, reduziert er die Schrittspannung<br />

<strong>und</strong> dient somit als Potentialsteuerung<br />

um das Gebäude.<br />

86 BLITZPLANER<br />

PAS<br />

Bild 5.5.3.1 Ringerder um ein Wohnhaus<br />

Dieser Erder sollte in gewachsenem<br />

Boden verlegt werden. Durch die Einbringung<br />

in aufgeschüttetem oder mit<br />

Bauschutt aufgefülltem Erdreich wird<br />

der Erdausbreitungswiderstand verschlechtert.<br />

Bei der Auswahl des Erderwerkstoffes<br />

hinsichtlich Korrosion sind die örtlichen<br />

Gegebenheiten zu berücksichtigen.<br />

Vorteilhaft ist der Einsatz von Edelstahl.<br />

Dieser Erderwerkstoff korrodiert<br />

nicht <strong>und</strong> erfordert später keine aufwändige<br />

<strong>und</strong> teuere Sanierungsmaßnahmen<br />

der Erdungsanlage, wie das<br />

Entfernen von Pflaster, Teerdecken<br />

oder auch Treppen, um ein neues Band<br />

zu verlegen.<br />

Weiterhin sind die Anschlussfahnen<br />

besonders gegen Korrosion zu schützen.<br />

5.5.4 Tiefenerder – Erder Typ A<br />

Die zusammensetzbaren Tiefenerder,<br />

System DEHN, werden aus Sonderstahl<br />

gefertigt <strong>und</strong> im Vollbad feuerverzinkt<br />

oder bestehen aus hochlegiertem Edelstahl<br />

der Werkstoff-Nr. 1.4571 (der<br />

Erder aus hochlegiertem Edelstahl wird<br />

in besonders korrosionsgefährdeten<br />

Bereichen eingesetzt). Besonderes<br />

Kennzeichen dieser Tiefenerder ist ihre<br />

Kupplungsstelle, die eine Verbindung<br />

der Erderstäbe ohne Durchmesser-Vergrößerung<br />

ermöglicht.<br />

Jeder Stab besitzt am unteren Ende<br />

eine Bohrung, während das andere<br />

Stangenende einen entsprechenden<br />

Zapfen aufweist (Bild 5.5.4.1).<br />

Beim Erdertyp “S” verformt sich beim<br />

Eintreibevorgang die Weichmetalleinlage<br />

in der Bohrung, so dass eine elektrisch<br />

<strong>und</strong> mechanisch hervorragende<br />

Verbindung besteht.<br />

Typ S Typ Z Typ AZ<br />

Bild 5.5.4.1 Kupplungen von DEHN-Tiefenerdern<br />

Bild 5.5.4.2 Eintreiben des Tiefenerders mit einem<br />

Arbeitsgerüst <strong>und</strong> einem Vibrationshammer<br />

Beim Erdertyp “Z” wird die hohe Kupplungsqualität<br />

durch einen mehrfach<br />

gerändelten Zapfen erreicht.<br />

Beim Erdertyp “AZ” wird die hohe<br />

Kupplungsqualität durch einen mehrfach<br />

gerändelten <strong>und</strong> stufig abgesetzten<br />

Zapfen erreicht.<br />

Die Vorzüge der DEHN-Tiefenerder<br />

sind:<br />

⇒ Spezial-Kupplung:<br />

keine Durchmesser-Vergrößerung,<br />

so dass der Tiefenerder über seine<br />

gesamte Länge in innigem Kontakt<br />

mit dem Erdreich steht<br />

www.dehn.de


⇒ schließt selbsttätig beim Eintreiben<br />

der Stäbe<br />

⇒ einfaches Eintreiben mit Vibrationshämmern<br />

(Bild 5.5.4.2) oder<br />

Handschlegel<br />

⇒ gleichbleibende Widerstandswerte<br />

werden erreicht, da die Tiefenerder<br />

in Erdschichten vordringen, die von<br />

jahreszeitlichen Feuchtigkeits- <strong>und</strong><br />

Temperaturschwankungen unberührt<br />

bleiben<br />

⇒ hohe Korrosionsbeständigkeit<br />

⇒<br />

durch Feuerverzinkung im Vollbad<br />

(Zinkschichtdicke 70 µm)<br />

auch die Kupplungsstellen sind bei<br />

verzinkten Tiefenerdern feuerverzinkt<br />

⇒ einfache Lagerhaltung <strong>und</strong> Transportmöglichkeit,<br />

da Einzelstablänge<br />

1,5 oder 1 m.<br />

5.5.5 Erder bei felsigem Boden<br />

Bei felsigem oder steinigem Untergr<strong>und</strong><br />

sind Oberflächenerder wie Ringerder<br />

oder Strahlender oft die einzige<br />

Möglichkeit, eine Erdungsanlage zu<br />

erstellen.<br />

Beim Errichten der Erder wird das<br />

Band- oder das R<strong>und</strong>material auf den<br />

steinigen Boden oder Felsen gelegt.<br />

<strong>Der</strong> Erder sollte mit Schotter, Mineralbeton<br />

o. ä. bedeckt werden.<br />

Vorteilhaft ist die Verwendung von<br />

Edelstahl Werktstoff-Nr. 1.4571 als Erderwerkstoff.<br />

Die Klemmstellen sollten<br />

besonders sorgfältig <strong>und</strong> korrosionsgeschützt<br />

(Korrosionsschutzbinde) ausgeführt<br />

werden.<br />

5.5.6 Vermaschung von Erdungsanlagen<br />

Eine Erdungsanlage kann vielfältige<br />

Aufgaben haben.<br />

Aufgabe einer Schutzerdung ist es,<br />

elektrische Einrichtungen <strong>und</strong> Betriebsmittel<br />

sicher mit Erdpotential zu verbinden<br />

<strong>und</strong> im Falle eines elektrischen<br />

Fehlers für die Sicherheit der Personen<br />

<strong>und</strong> Sachen zu sorgen.<br />

Die Blitzschutzerdung sorgt dafür, den<br />

Strom sicher von den Ableitungen zu<br />

übernehmen <strong>und</strong> in das Erdreich abzuleiten.<br />

Die Funktionserdung hat die Aufgabe,<br />

den sicheren <strong>und</strong> störungsfreien Betrieb<br />

von elektrischen <strong>und</strong> elektronischen<br />

Anlagen zu gewährleisten.<br />

Die Erdungsanlage einer baulichen<br />

Anlage muss für alle Erdungsaufgaben<br />

gemeinsam verwendet werden, d. h.<br />

die Erdungsanlage nimmt alle Aufgaben<br />

der Erdung wahr. Andernfalls können<br />

Potentialdifferenzen zwischen den<br />

an unterschiedlichen Erdungsanlagen<br />

geerdeten Einrichtungen auftreten.<br />

Früher wurden zum Teil in der Praxis<br />

für die Funktionserdung der Elektronik<br />

eine "saubere Erde" getrennt von der<br />

Blitzschutz- <strong>und</strong> Schutzerde ausgeübt.<br />

Dies ist äußerst ungünstig <strong>und</strong> kann<br />

sogar gefährlich werden. Im Falle von<br />

Blitzeinwirkungen treten in der Erdungsanlage<br />

sehr große Potentialdifferenzen<br />

bis zu einigen 100 kV auf, was<br />

zu Zerstörungen von elektronischen<br />

Einrichtungen <strong>und</strong> auch zu Personengefährdungen<br />

führen kann. Deshalb<br />

fordern die DIN V VDE V 0185-3 <strong>und</strong> -4<br />

einen lückenlosen Potentialausgleich<br />

innerhalb einer baulichen Anlage.<br />

Die Erdung der elektronischen Einrichtung<br />

kann im Inneren einer baulichen<br />

Anlage sowohl sternförmig, zentral als<br />

auch vermascht, flächenförmig aufge-<br />

Produktion<br />

baut sein (Bild 5.5.6.1). Dies hängt sowohl<br />

von der elektromagnetischen<br />

Umgebung als auch von den Eigenschaften<br />

der elektronischen Einrichtung<br />

ab. Besteht eine größere bauliche<br />

Anlage aus mehr als einem Gebäude<br />

<strong>und</strong> existieren elektrische <strong>und</strong> elektronische<br />

Verbindungsleitungen zwischen<br />

diesen, so kann durch einen Zusammenschluss<br />

der einzelnen Erdungssysteme<br />

der (Gesamt-) Erdwiderstand verkleinert<br />

werden. Zusätzlich werden die<br />

Potentialdifferenzen zwischen den<br />

Gebäuden deutlich verringert. Dabei<br />

wird die Spannungsbeanspruchung der<br />

elektrischen <strong>und</strong> elektronischen Verbindungsleitungen<br />

deutlich reduziert.<br />

Dabei sollte die Verbindung der einzelnen<br />

Erdungssysteme der Gebäude<br />

untereinander ein Maschennetz ergeben.<br />

Das Erdungsmaschennetz sollte so<br />

aufgebaut werden, dass es dort an den<br />

Erdungsanlagen ansetzt, wo auch die<br />

senkrechten Ableitungen verb<strong>und</strong>en<br />

werden. Die Potentialdifferenzen zwischen<br />

den Gebäuden sind im Falle eines<br />

Blitzeinschlages um so geringer, je engmaschiger<br />

das Maschennetz der Erdung<br />

aufgebaut wird. Dies hängt von<br />

der Gesamtfläche der baulichen Anlage<br />

ab. Als wirtschaftlich haben sich<br />

Maschenweiten von 20 m x 20 m bis zu<br />

40 m x 40 m erwiesen. Sind z. B. hohe<br />

Abluftkamine (bevorzugte Blitzeinschlagstellen)<br />

vorhanden, dann sollten<br />

um den betreffenden Anlagenteil<br />

herum die Verbindungen enger <strong>und</strong><br />

nach Möglichkeit sternförmig mit ringförmigen<br />

Querverbindungen (Potentialsteuerung)<br />

gemacht werden. Bei der<br />

Materialauswahl für die Leiter des<br />

Erdungs-Maschennetzes ist die Korrosions-<br />

<strong>und</strong> Materialverträglichkeit zu<br />

berücksichtigen.<br />

Werkstatt Lager Verwaltung<br />

Energiezentrale<br />

Produktion<br />

Bild 5.5.6.1 Vermaschte Erdungsanlage eines Industrie-Unternehmens<br />

Produktion<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 87<br />

Pforte<br />

5


5<br />

5.5.7 Erderkorrosion<br />

5.5.7.1 Erdungsanlagen unter besonderer<br />

Berücksichtigung<br />

der Korrosion<br />

Metalle, die unmittelbar mit Erdboden<br />

oder Wasser (Elektrolyten) in Verbindung<br />

stehen, können durch Streuströme,<br />

aggressiven Erdboden <strong>und</strong> Elementbildung<br />

korrodiert werden. Ein<br />

Korrosionsschutz durch lückenlose Umhüllung,<br />

d. h. also eine Trennung der<br />

Metalle vom Erdboden, ist bei Erdern<br />

nicht möglich, da alle bisher üblichen<br />

Umhüllungen einen hohen elektrischen<br />

Widerstand besitzen <strong>und</strong> dadurch<br />

die Erderwirkung aufgehoben<br />

wird.<br />

Erder aus einem einheitlichen Werkstoff<br />

können durch aggressiven Erdboden<br />

<strong>und</strong> durch Bildung von Konzentrationselementen<br />

korrosionsgefährdet<br />

sein. Die Korrosionsgefährdung hängt<br />

vom Werkstoff <strong>und</strong> von der Art <strong>und</strong><br />

Zusammensetzung des Bodens ab.<br />

In steigendem Maße werden Korrosionsschäden<br />

durch galvanische Elementbildung<br />

beobachtet. Diese Elementbildung<br />

zwischen verschiedenen<br />

Metallen mit stark unterschiedlichen<br />

Metall/Elektrolyt-Potentialen ist schon<br />

seit vielen Jahren bekannt. Vielfach<br />

noch unbekannt ist jedoch die Erkenntnis,<br />

dass auch Bewehrungen von Betonf<strong>und</strong>amenten<br />

zur Kathode eines Elementes<br />

werden <strong>und</strong> damit Korrosionen<br />

an anderen Anlagen auslösen können.<br />

Mit der veränderten Bauweise – größere<br />

Stahlbetonbauwerke <strong>und</strong> kleinere<br />

freie Metallflächen im Erdboden – wird<br />

das Oberflächenverhältnis Anode/<br />

Kathode immer ungünstiger, <strong>und</strong> die<br />

Korrosionsgefahr der unedleren Metalle<br />

nimmt zwangsläufig zu.<br />

In vielen Fällen wurden bisher andere<br />

Korrosionsursachen, z. B. Wechselströme,<br />

vermutet. Durch umfangreiche<br />

Messungen konnte jedoch nachgewiesen<br />

werden, dass Wechselströme mit<br />

den technischen Frequenzen 16 2 / 3 <strong>und</strong><br />

50 Hz bei den in der Praxis vorkommenden<br />

Stromdichten nicht die Ursache für<br />

Korrosion an den heute im Erdboden<br />

üblichen blanken Werkstoffen sein<br />

können.<br />

Eine elektrische Trennung anodisch<br />

wirkender Anlagen zur Vermeidung<br />

dieser Elementbildung ist nur in Ausnahmefällen<br />

möglich. Heute wird der<br />

Zusammenschluss aller Erder auch mit<br />

anderen mit der Erde in Verbindung<br />

stehenden metallenen Anlagen angestrebt,<br />

um einen Potentialausgleich<br />

<strong>und</strong> damit ein Höchstmaß an Sicherheit<br />

gegen zu hohe Berührungsspannun-<br />

88 BLITZPLANER<br />

gen im Fehlerfalle <strong>und</strong> bei Blitzeinwirkungen<br />

zu erreichen.<br />

In Hochspannungsanlagen werden in<br />

immer größerem Umfang Hochspannungsschutzerden<br />

mit Niederspannungsbetriebserdungen<br />

nach DIN VDE<br />

0101 verb<strong>und</strong>en, <strong>und</strong> nach DIN VDE<br />

0100 Teil 410 wird das Einbeziehen von<br />

Rohrleitungen <strong>und</strong> anderen Anlagen in<br />

die Berührungs-Schutzmaßnahmen<br />

verlangt. Es bleibt demnach nur der<br />

Weg, Korrosionsgefährdungen für<br />

Erder <strong>und</strong> andere mit den Erdern verb<strong>und</strong>ene<br />

Anlagen durch die Wahl von<br />

geeigneten Erderwerkstoffen zu vermeiden<br />

oder wenigstens zu verringern.<br />

DIN VDE 0151 "Werkstoffe <strong>und</strong> Mindestmaße<br />

von Erdern bezüglich der<br />

Korrosion" liegt seit Juni 1986 im Weißdruck<br />

vor. Neben den jahrzehntelangen<br />

Erfahrungen aus der Erdungstechnik<br />

haben hier auch die Ergebnisse<br />

umfangreicher Voruntersuchungen<br />

ihren Niederschlag gef<strong>und</strong>en. Es liegt<br />

eine Vielzahl interessanter Ergebnisse<br />

vor, die für die Erder, auch solche von<br />

<strong>Blitzschutzanlagen</strong>, Bedeutung haben.<br />

Im Folgenden sollen die gr<strong>und</strong>legenden<br />

Vorgänge beim Korrosionsgeschehen<br />

erläutert werden.<br />

Daraus <strong>und</strong> aus der Fülle des bisher<br />

vom VDE-Arbeitskreis "Erderwerkstoffe"<br />

erarbeiteten Materials sollen dann<br />

praktische Korrosionsschutzmaßnahmen<br />

speziell für Blitzschutzerder abgeleitet<br />

werden.<br />

Begriffe aus dem Korrosionsschutz <strong>und</strong><br />

der Korrosionsschutzmesstechnik<br />

Korrosion<br />

ist die Reaktion eines metallenen Werkstoffs<br />

mit seiner Umgebung, die zu<br />

einer Beeinträchtigung der Eigenschaften<br />

des metallenen Werkstoffes<br />

<strong>und</strong>/oder seiner Umgebung führt. Die<br />

Reaktion ist in den meisten Fällen elektrochemischer<br />

Art.<br />

Elektrochemische Korrosion<br />

ist eine Korrosion, bei der elektrochemische<br />

Vorgänge stattfinden. Sie laufen<br />

ausschließlich in Gegenwart eines<br />

Elektrolyten ab.<br />

Elektrolyt<br />

ist ein ionenleitendes Korrosionsmedium<br />

(z. B. Erdboden, Wasser, Salzschmelzen).<br />

Elektrode<br />

ist ein Elektronen leitender Werkstoff<br />

in einem Elektrolyten. Das System Elektrode-Elektrolyt<br />

bildet eine Halbzelle.<br />

Anode<br />

ist eine Elektrode, an der ein Gleichstrom<br />

in den Elektrolyten austritt.<br />

Kathode<br />

ist eine Elektrode, an der ein Gleichstrom<br />

aus dem Elektrolyten eintritt.<br />

Bezugselektrode<br />

ist eine Messelektrode zum Bestimmen<br />

des Potentials eines Metalles im Elektrolyten.<br />

Kupfersulfat/Elektrode<br />

ist eine nahezu unpolarisierbare Bezugselektrode,<br />

die aus Kupfer in gesättigter<br />

Kupfersulfat-Lösung besteht.<br />

Die Kupfersulfat-Elektrode ist die gebräuchlichste<br />

Bezugselektrode für die<br />

Messung des Potentials unterirdischer<br />

metallener Objekte (Bild 5.5.7.1.1).<br />

Korrosionselement<br />

ist ein galvanisches Element mit örtlich<br />

unterschiedlichen Teilstromdichten für<br />

die Metallauflösung. Anoden <strong>und</strong><br />

Kathoden des Korrosionselementes<br />

können gebildet werden:<br />

⇒ werkstoffseitig<br />

bedingt durch unterschiedliche<br />

Metalle (Kontaktkorrosion) oder<br />

durch unterschiedliche Gefügebestandteile<br />

(selektive oder interkristaline<br />

Korrosion).<br />

⇒ elektrolytseitig<br />

bedingt durch unterschiedliche<br />

Konzentration bestimmter Stoffe,<br />

die für die Metallauflösung stimulierende<br />

oder inhibitorische Eigenschaften<br />

haben.<br />

Potentiale<br />

Bezugspotential<br />

Potential einer Bezugselektrode bezogen<br />

auf die Standard-Wasserstoffelektrode.<br />

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

1 Elektrolyt-Kupferstab mit Bohrung für<br />

Messanschluss<br />

2 Gummistopfen<br />

3 Keramikzylinder mit porösem Boden<br />

4 Glasur<br />

5 Gesättigte Cu/CuSO 4 -Lösung<br />

6 Cu/CuSO 4 -Kristalle<br />

Bild 5.5.7.1.1 Ausführungsbeispiel für eine unpolarisierbare<br />

Messelektrode (Kupfer/Kupfersulfat-Elektrode)<br />

für den Abgriff eines<br />

Potentials im Elektrolyten (Schnittzeichnung)<br />

5<br />

6<br />

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Elektropotential<br />

ist das elektrische Potential eines Metalles<br />

oder eines Elektronen leitenden<br />

Festkörpers in einem Elektrolyten.<br />

5.5.7.2 Bildung galvanischer Elemente,<br />

Korrosion<br />

Die Korrosionsvorgänge lassen sich<br />

deutlich anhand eines galvanischen<br />

Elementes erklären. Wird z. B. ein<br />

Metallstab in einen Elektrolyten getaucht,<br />

dann treten positiv geladene<br />

Ionen in den Elektrolyten über <strong>und</strong><br />

umgekehrt werden auch positive Ionen<br />

aus dem Elektrolyten von dem Metallverband<br />

aufgenommen. Man spricht in<br />

diesem Zusammenhang von "Lösungsdruck"<br />

des Metalls <strong>und</strong> vom "osmotischen<br />

Druck" der Lösung. Je nach Größe<br />

dieser beiden Drucke gehen entweder<br />

die Metall-Ionen des Stabes vermehrt<br />

in die Lösung (der Stab wird also<br />

gegenüber der Lösung negativ) oder<br />

die Ionen des Elektrolyten lagern sich<br />

vermehrt am Stab an (der Stab wird<br />

positiv gegenüber dem Elektrolyten).<br />

Es entsteht also eine Spannung zwischen<br />

zwei Metallstäben im Elektrolyten.<br />

In der Praxis werden die Potentiale der<br />

Metalle im Erdboden mit Hilfe einer<br />

Kupfersulfat-Elektrode gemessen. Sie<br />

besteht aus einem Kupferstab, der in<br />

eine gesättigte Kupfersulfat-Lösung<br />

taucht (das Bezugs-Potential dieser<br />

Vergleichselektrode bleibt konstant).<br />

Betrachtet man den Fall, dass zwei Stäbe<br />

aus verschiedenen Metallen in denselben<br />

Elektrolyten tauchen. An jedem<br />

Stab im Elektrolyten entsteht nun eine<br />

Spannung bestimmter Größe. Mit<br />

einem Voltmeter kann man die Spannung<br />

zwischen den Stäben (Elektroden)<br />

messen; sie ist die Differenz zwischen<br />

den Potentialen der einzelnen<br />

Elektroden gegen den Elektrolyten.<br />

Wie kommt es nun zu einem Stromfluss<br />

im Elektrolyten <strong>und</strong> damit zum Stofftransport,<br />

also zur Korrosion?<br />

Verbindet man z. B., wie hier gezeigt,<br />

die Kupfer- <strong>und</strong> die Eisenelektrode<br />

über ein Amperemeter außerhalb des<br />

Elektrolyten, so wird man Folgendes<br />

feststellen (Bild 5.5.7.2.1): Im äußeren<br />

Stromkreis fließt der Strom i von + nach<br />

–, also von der nach Tabelle 5.5.7.2.1<br />

"edleren" Kupferelektrode zur Eisenelektrode.<br />

Elektrode I<br />

Fe<br />

Elektrolyt<br />

Im Elektrolyten hingegen muss also der<br />

Strom i von der "negativeren" Eisenelektrode<br />

zur Kupferelektrode fließen,<br />

damit der Stromkreis geschlossen ist.<br />

Das bedeutet ganz allgemein, der<br />

negativere Pol gibt positive Ionen an<br />

den Elektrolyten ab <strong>und</strong> wird damit zur<br />

Anode des galvanischen Elementes,<br />

d.h. er wird aufgelöst. Die Auflösung<br />

des Metalls findet an denjenigen Stellen<br />

statt, an denen der Strom in den<br />

Elektrolyten übertritt.<br />

Ein Korrosionsstrom kann auch durch<br />

ein Konzentrationselement (Bild<br />

5.5.7.2.2) entstehen. Hierbei tauchen<br />

zwei Elektroden aus demselben Metall<br />

in verschiedene Elektrolyten. Die Elek-<br />

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i<br />

i<br />

Elektrode II<br />

Cu<br />

Bild 5.5.7.2.1 Galvanisches Element: Eisen/Kupfer<br />

Bezeichnung Zeichnung Maßeinheit Kupfer Blei Zinn Eisen Zink<br />

1 Freies Korrosions- UM-Cu/CuSO4 V 0 bis – 0,1 – 0,5 bis – 0,4 bis – 0,5 bis – 0,9 bis<br />

potential im Erdboden1) – 0,6 – 0,6 2) – 0,8 3) – 1,1 5)<br />

2 Kathodisches Schutz- UM-Cu/CuSO4 potential im Erdboden1) V – 0,2 – 0,65 – 0,65 2) – 0,85 4) – 1,2 5)<br />

3 Elektrochemisches K = ∆ m kg/(A• Jahr) 10,4 33,9 19,4 9,1 10,7<br />

Äquivalent It<br />

4 Lineare Abtragerate W lin = ∆ s/t mm/Jahr 0,12 0,3 0,27 0,12 0,15<br />

bei J = 1 mA/dm 2<br />

1) Gemessen gegen gesättigte Kupfer/Kupfersulfat-Elektrode (Cu/Cu SO4 ).<br />

2) Werte werden in z. Z. laufenden Versuchen überprüft. Das Potential von verzinntem Kupfer hängt von der Dicke der<br />

Zinnauflage ab <strong>und</strong> liegt bei den bisher üblichen Zinnauflagen von wenigen µm zwischen den Werten von Zinn <strong>und</strong><br />

Kupfer im Erdboden.<br />

3) Diese Werte gelten auch für niedrig legierte Stähle. Das Potential von Stahl in Beton (Bewehrungseisen von F<strong>und</strong>amenten)<br />

hängt stark von äußeren Einflüssen ab. Gemessen gegen eine gesättigte Kupfer/Kupfersulfat-Elektrode<br />

beträgt es im Allgemeinen – 0,1 bis – 0,4 V. Bei metallenleitender Verbindung mit großflächigen unterirdischen Anlagen<br />

aus Metallen mit negativeren Potentialen wird es kathodisch polarisiert <strong>und</strong> erreicht dann Werte bis zu etwa<br />

– 0,5 V.<br />

4) In anaeroben Böden sollte das Schutzpotential – 0,95 V betragen.<br />

5) Feuerverzinkter Stahl, mit einer Zinkauflage nach obiger Tabelle, weist eine geschlossene äußere Reinzinkschicht<br />

auf. Das Potential von feuerverzinktem Stahl im Erdboden entspricht deshalb etwa dem angegebenen Wert von<br />

Zink im Erdboden. Bei einem Verlust der Zinkschicht wird das Potential positiver <strong>und</strong> kann bei deren völligem<br />

Abgang den Wert von Stahl erreichen.<br />

Für das Potential von feuerverzinktem Stahl in Beton ergeben sich etwa dieselben Anfangswerte. Im Laufe der Zeit<br />

kann das Potential positiver werden, positivere Werte als etwa – 0,75 V wurden jedoch bisher nicht festgestellt.<br />

Stark feuerverzinktes Kupfer mit einer Zinkauflage von mindestens 70 µm besitzt ebenfalls eine geschlossene äußere<br />

Reinzinkauflage. Das Potential von feuerverzinktem Kupfer im Erdboden entspricht deshalb etwa dem angegebenen<br />

Wert von Zink im Erdboden. Bei einer dünneren Zinkschicht oder bei einem Abtrag der Zinkschicht wird das Potential<br />

positiver, Grenzwerte sind z. Z. noch unsicher.<br />

Tabelle 5.5.7.2.1 Potentialwerte <strong>und</strong> Abtragsraten gebräuchlicher Metalle<br />

5


5<br />

Elektrode I<br />

Elektrolyt I<br />

trode im Elektrolyten II mit der größeren<br />

Metall-Ionen-Konzentration wird<br />

elektrisch positiver als die andere.<br />

Durch Verbindung der beiden Elektroden<br />

kommt es zum Stromfluss i, <strong>und</strong><br />

die elektrochemisch negativere Elektrode<br />

löst sich auf.<br />

Ein solches Konzentrationselement<br />

kann z. B. durch zwei Eisenelektroden,<br />

von denen die eine in Beton eingegossen<br />

ist <strong>und</strong> die andere im Erdreich liegt,<br />

gebildet werden (Bild 5.5.7.2.3).<br />

Bei Verbindung dieser Elektroden wird<br />

das Eisen im Beton zur Kathode des<br />

Konzentrationselementes <strong>und</strong> das im<br />

Erdreich befindliche zur Anode; das<br />

letztere wird also durch Ionenabgabe<br />

zerstört.<br />

Allgemein gilt für die elektrochemische<br />

Korrosion, dass mit dem Stromfluss i<br />

ein umso größerer Metalltransport verb<strong>und</strong>en<br />

ist, je größer die Ionen sind<br />

<strong>und</strong> je kleiner ihre Ladung ist (d. h. i ist<br />

proportional zur Atommasse des<br />

Metalls).<br />

In der Praxis rechnet man mit Stromstärken,<br />

die über einen bestimmten<br />

Zeitraum fließen, z. B. über ein Jahr. In<br />

Tabelle 5.5.7.2.1 sind Werte angegeben,<br />

die die Wirkung des Korrosionsstromes<br />

(Stromdichte) durch die Menge<br />

des aufgelösten Metalls ausdrücken.<br />

Korrosionsstrommessungen machen es<br />

also möglich vorauszuberechnen, um<br />

wieviel Gramm ein Metall in einer<br />

bestimmten Zeit abgetragen wird.<br />

90 BLITZPLANER<br />

ionendurchlässig<br />

i<br />

Elektrolyt II<br />

Bild 5.5.7.2.2 Konzentrationselement<br />

Elektrode I<br />

Fe<br />

i<br />

i<br />

i<br />

Erdreich<br />

Beton<br />

Elektrode II<br />

Elektrode II<br />

Fe<br />

Bild 5.5.7.2.3 Konzentrationselement:<br />

Eisen im Erdreich / Eisen im Beton<br />

Für die Praxis interessanter jedoch ist<br />

die Vorhersage, ob <strong>und</strong> in welcher Zeit<br />

in Erdern, Stahlbehältern, Rohren usw.<br />

Löcher oder Mulden durch Korrosion<br />

entstehen. Es ist also von Bedeutung,<br />

ob ein flächenmäßiger oder ein punktueller<br />

Angriff des Stromes zu erwarten<br />

ist.<br />

Für den Korrosionsangriff ist nicht die<br />

Größe des Korrosionsstromes allein<br />

maßgebend, sondern besonders seine<br />

Dichte, also der Strom je Flächeneinheit<br />

der Austrittsfläche.<br />

Diese Stromdichte lässt sich oft nicht<br />

direkt bestimmen. Man behilft sich in<br />

diesen Fällen mit Potentialmessungen,<br />

an denen man die Höhe der vorhandenen<br />

"Polarisation" ablesen kann. Es sei<br />

hier nur kurz auf das Polarisationsverhalten<br />

von Elektroden eingegangen.<br />

Betrachten wir den Fall, dass ein im<br />

Erdreich befindliches verzinktes Stahlband<br />

mit der (schwarzen) Stahlarmierung<br />

eines Betonf<strong>und</strong>amentes verb<strong>und</strong>en<br />

ist (Bild 5.5.7.2.4). Nach unseren<br />

Messungen treten dabei folgende<br />

Potentialdifferenzen gegen die Kupfersulfat-Elektrode<br />

auf:<br />

Stahl, (schwarz) im Beton: – 200 mV<br />

Stahl, verzinkt, im Sand: – 800 mV<br />

Elektrode I<br />

St/tZn<br />

i<br />

Zwischen diesen beiden Metallen<br />

besteht also eine Potentialdifferenz<br />

von 600 mV. Werden sie nun außerhalb<br />

des Erdreiches verb<strong>und</strong>en, so fließt ein<br />

Strom i im äußeren Kreis von Betonstahl<br />

zum Stahl im Sand <strong>und</strong> im Erdreich<br />

vom Stahl im Sand zum Armierungsstahl.<br />

Die Größe des Stromes i hängt nun von<br />

der Spannungsdifferenz, vom Leitwert<br />

des Erdreiches <strong>und</strong> von der Polarisation<br />

der beiden Metalle ab.<br />

Allgemein ist festzustellen, dass der<br />

Strom i im Erdreich unter stofflichen<br />

Veränderungen erzeugt wird.<br />

Eine stoffliche Veränderung bedeutet<br />

aber auch, dass sich die Spannung der<br />

einzelnen Metalle gegen das Erdreich<br />

i<br />

Erdreich<br />

Beton<br />

Elektrode II<br />

St<br />

Bild 5.5.7.2.4 Konzentrationselement:<br />

Stahl verzinkt im Erdreich / Stahl<br />

(schwarz) im Beton<br />

verändert. Diese Potentialverschiebung<br />

durch den Korrosionsstrom i heißt Polarisation.<br />

Die Stärke der Polarisation ist<br />

direkt proportional zur Stromdichte.<br />

Polarisationserscheinungen treten nun<br />

an der negativen <strong>und</strong> an der positiven<br />

Elektrode auf. Allerdings sind die<br />

Stromdichten an beiden Elektroden<br />

meistens verschieden.<br />

Zur Veranschaulichung sei folgendes<br />

Beispiel betrachtet:<br />

Eine gut isolierte Gasleitung aus Stahl<br />

im Erdreich ist mit Erdern aus Kupfer<br />

verb<strong>und</strong>en.<br />

Wenn die isolierte Leitung nur wenige<br />

kleine Fehlstellen aufweist, dann<br />

herrscht an diesen eine hohe Stromdichte<br />

<strong>und</strong> eine schnelle Korrosion des<br />

Stahls ist die Folge.<br />

Bei der weitaus größeren Stromeintrittsfläche<br />

der Kupfererder hingegen<br />

ist die Stromdichte nur gering.<br />

Demzufolge wird bei der negativeren<br />

isolierten Stahlleitung eine größere<br />

Polarisation auftreten als bei den positiven<br />

Kupfererdern. Es findet eine Verschiebung<br />

des Potentials der Stahlleitung<br />

zu positiveren Werten statt.<br />

Damit nimmt dann auch die Potentialdifferenz<br />

zwischen den Elektroden ab.<br />

Die Größe des Korrosionsstromes hängt<br />

also auch von den Polarisationseigenschaften<br />

der Elektroden ab.<br />

Die Stärke der Polarisation kann durch<br />

Messen der Elektroden-Potentiale bei<br />

aufgetrenntem Stromkreis abgeschätzt<br />

werden. Man trennt den Kreis auf, um<br />

den Spannungsfall im Elektrolyten zu<br />

vermeiden. Meistens werden für derartige<br />

Messungen schreibende Instrumente<br />

verwendet, da oft sofort nach<br />

der Unterbrechung des Korrosionsstromes<br />

eine rasche Depolarisation eintritt.<br />

Wird nun eine starke Polarisation an<br />

der Anode (der negativeren Elektrode)<br />

gemessen (liegt also eine deutliche Verschiebung<br />

zu positiveren Potentialen<br />

vor), so besteht eine hohe Korrosionsgefahr<br />

für die Anode.<br />

Kehren wir nun zu unserem Korrosionselement<br />

Stahl (schwarz) im Beton/<br />

Stahl, verzinkt im Sand zurück (Bild<br />

5.5.7.2.4). Gegen eine weit entfernte<br />

Kupfersulfat-Elektrode kann man je<br />

nach Verhältnis der anodischen zur<br />

kathodischen Fläche <strong>und</strong> der Polarisierbarkeit<br />

der Elektroden ein Potential<br />

des zusammengeschalteten Elementes<br />

zwischen – 200 <strong>und</strong> – 800 mV messen.<br />

Ist z. B. die Fläche des armierten Betonf<strong>und</strong>amentes<br />

sehr groß gegen die<br />

Oberfläche des verzinkten Stahldrahtes,<br />

dann tritt am letzteren eine hohe<br />

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anodische Stromdichte auf, so dass er<br />

bis nahe an das Armierungsstahl-<br />

Potential polarisiert ist <strong>und</strong> in relativ<br />

kurzer Zeit zerstört wird.<br />

Eine hohe positive Polarisation deutet<br />

also immer auf eine erhöhte Korrosionsgefahr<br />

hin.<br />

Für die Praxis ist es nun natürlich wichtig,<br />

die Grenze zu kennen, ab welcher<br />

eine positive Potentialverschiebung<br />

eine akute Korrosionsgefahr bedeutet.<br />

Leider lässt sich hierfür kein eindeutiger<br />

Wert angeben, der in jedem Fall<br />

gilt; dafür sind allein schon die Einflüsse<br />

durch die Bodenbeschaffenheit zu<br />

groß. Potentialverschiebungsbereiche<br />

hingegen können für natürliche Böden<br />

festgelegt werden.<br />

Zusammenfassung:<br />

Eine Polarisation unter + 20 mV ist im Allgemeinen<br />

ungefährlich. Potentialverschiebungen,<br />

die über + 100 mV hinausgehen,<br />

sind sicher gefährlich. Zwischen<br />

20 <strong>und</strong> 100 mV wird es immer Fälle<br />

geben, bei denen die Polarisation deutliche<br />

Korrosionserscheinungen auslöst.<br />

Zusammenfassend kann also festgestellt<br />

werden:<br />

Voraussetzung für die Bildung von Korrosionselementen<br />

(galvanische Elemente)<br />

ist immer das Vorhandensein von<br />

metallen <strong>und</strong> elektrolytisch leitend verb<strong>und</strong>enen<br />

Anoden <strong>und</strong> Kathoden.<br />

Anoden <strong>und</strong> Kathoden entstehen aus:<br />

⇒ Werkstoffen:<br />

• Unterschiedliche Metalle bzw.<br />

•<br />

unterschiedliche Oberflächenbeschaffenheit<br />

eines Metalls (Kontaktkorrosion),<br />

unterschiedliche Gefügebestandteile<br />

(selektive oder interkristalline<br />

Korrosion),<br />

⇒ Elektrolyten:<br />

Unterschiedliche Konzentration<br />

(z. B. Salzgehalt, Belüftung).<br />

Bei den Korrosionselementen haben<br />

die anodischen Bereiche stets ein negativeres<br />

Metall/Elektrolyt-Potential als<br />

die kathodischen Bereiche.<br />

Die Metall/Elektrolyt-Potentiale werden<br />

mit einer gesättigten Kupfersulfat-<br />

Elektrode gemessen, die in unmittelbarer<br />

Nähe des Metalls im oder auf dem<br />

Erdreich aufgesetzt wird. Die Potentialdifferenz<br />

bewirkt bei einer metallen<br />

leitenden Verbindung zwischen Anode<br />

<strong>und</strong> Kathode im Elektrolyten einen<br />

Gleichstrom, der aus der Anode unter<br />

Metallauflösung in den Elektrolyten<br />

übertritt <strong>und</strong> dann in die Kathode wieder<br />

eintritt.<br />

Zur Abschätzung der mittleren anodischen<br />

Stromdichte I Ä wird oft die "Flächenregel"<br />

angewendet:<br />

UK – UA AK IÄ = ⎯⎯⎯⎯ • ⎯⎯ in A/m2 ϕK AA U A , U K<br />

ϕ K<br />

A A , A K<br />

Anoden- bzw.<br />

Kathoden-Potentiale in V<br />

spezifischer Polarisationswiderstand<br />

der Kathode in Ωm 2<br />

Anoden- bzw. Kathoden-<br />

Oberflächen in m 2<br />

<strong>Der</strong> Polarisationswiderstand ist der<br />

Quotient aus der Polarisationsspannung<br />

<strong>und</strong> dem Summenstrom einer<br />

Mischelektrode (eine Elektrode, an der<br />

mehr als eine Elektrodenreaktion abläuft).<br />

In der Praxis können zwar zur Abschätzung<br />

der Korrosionsgeschwindigkeit<br />

die treibende Elementspannung U A –<br />

U K <strong>und</strong> die Größe der Flächen A K <strong>und</strong><br />

A A annähernd ermittelt werden, die<br />

Werte für ϕ A (spezifischer Polarisationswiderstand<br />

der Anode) <strong>und</strong> ϕ K liegen<br />

aber nicht mit hinreichender Genauigkeit<br />

vor. Sie sind abhängig von den<br />

Elektrodenwerkstoffen, den Elektrolyten<br />

<strong>und</strong> den anodischen bzw. kathodischen<br />

Stromdichten.<br />

Aus bisher vorliegenden Untersuchungsergebnissen<br />

kann geschlossen<br />

werden, dass ϕ A viel kleiner als ϕ K ist.<br />

Für ϕ K gilt:<br />

Stahl im Erdboden ca. 1 Ωm 2<br />

Kupfer im Erdboden ca. 5 Ωm 2<br />

Stahl im Beton ca. 30 Ωm 2<br />

Aus der Flächenregel erkennt man<br />

jedoch deutlich, dass sowohl an umhüllten<br />

Stahlleitungen <strong>und</strong> Behältern<br />

mit kleinen Fehlstellen in der Umhüllung<br />

in Verbindung mit Kupfererdern<br />

als auch an Erdungsleitungen aus verzinktem<br />

Stahl in Verbindung mit ausgedehnten<br />

Erdungsanlagen aus Kupfer<br />

oder sehr großen Stahlbetonf<strong>und</strong>amenten<br />

starke Korrosionserscheinungen<br />

auftreten.<br />

Durch die Wahl geeigneter Werkstoffe<br />

können Korrosionsgefährdungen für<br />

Erder vermieden oder verringert werden.<br />

Zur Erzielung einer ausreichenden<br />

Lebensdauer müssen Werkstoff-Mindestabmessungen<br />

eingehalten werden<br />

(Tabelle 5.5.8.1).<br />

5.5.7.3 Auswahl der Erderwerkstoffe<br />

In Tabelle 5.5.8.1 sind heute übliche<br />

Erderwerkstoffe <strong>und</strong> Mindestabmessungen<br />

zusammengestellt.<br />

Feuerverzinkter Stahl<br />

Feuerverzinkter Stahl ist auch für die<br />

Einbettung in Beton geeignet. F<strong>und</strong>amenterder,<br />

Erdungs- <strong>und</strong> Potentialausgleichsleitungen<br />

aus verzinktem Stahl<br />

in Beton dürfen mit Bewehrungseisen<br />

verb<strong>und</strong>en werden.<br />

Stahl mit Kupfermantel<br />

Bei Stahl mit Kupfermantel gelten für<br />

den Mantelwerkstoff die Bemerkungen<br />

für blankes Kupfer. Eine Verletzung des<br />

Kupfermantels bewirkt jedoch eine<br />

starke Korrosionsgefahr für den Stahlkern,<br />

deshalb muss immer eine lückenlose<br />

geschlossene Kupferschicht vorhanden<br />

sein.<br />

Blankes Kupfer<br />

Blankes Kupfer ist aufgr<strong>und</strong> seiner Stellung<br />

in der elektrolytischen Spannungsreihe<br />

sehr beständig. Hinzu<br />

kommt, dass es beim Zusammenschluss<br />

mit Erdern oder anderen Anlagen im<br />

Erdboden aus "unedleren" Werkstoffen<br />

(z. B. Stahl) zusätzlich kathodisch<br />

geschützt wird, allerdings auf Kosten<br />

der "unedleren" Metalle.<br />

Nichtrostende Stähle<br />

Bestimmte hochlegierte nicht rostende<br />

Stähle nach DIN 17440 sind im Erdboden<br />

passiv <strong>und</strong> korrosionsbeständig.<br />

Das freie Korrosionspotential von<br />

hochlegierten nicht rostenden Stählen<br />

in üblich belüfteten Böden liegt in den<br />

meisten Fällen in der Nähe des Wertes<br />

von Kupfer.<br />

Edelstähle sollten mindestens 16 %<br />

Chrom, 5 % Nickel <strong>und</strong> 2 % Molybdän<br />

enthalten.<br />

Aufgr<strong>und</strong> von umfangreichen Messungen<br />

hat sich ergeben, dass nur ein<br />

hochlegierter Edelstahl mit z. B. der<br />

Werkstoff-Nr. 1.4571 im Erdboden ausreichend<br />

korrosionsbeständig ist.<br />

Sonstige Werkstoffe<br />

Sonstige Werkstoffe können verwendet<br />

werden, wenn sie in bestimmten<br />

Umgebungen besonders korrosionsbeständig<br />

oder den in der Tabelle 5.5.8.1<br />

aufgeführten Werkstoffen mindestens<br />

gleichwertig sind.<br />

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5


5<br />

5.5.7.4 Zusammenschluss von Erdern<br />

aus verschiedenen<br />

Werkstoffen<br />

Die bei einem elektrisch leitenden<br />

Zusammenschluss von zwei verschiedenen<br />

erdverlegten Metallen auftretende<br />

Elementstromdichte führt zur Korrosion<br />

des als Anode wirkenden Metalls<br />

(Tabelle 5.5.7.4.1). Sie ist im Wesentlichen<br />

vom Verhältnis der Größe der<br />

kathodischen Fläche A K zu der Größe<br />

der anodischen Fläche A A abhängig.<br />

Das Forschungsvorhaben "Korrosionsverhalten<br />

von Erderwerkstoffen" hat<br />

für die Auswahl der Erderwerkstoffe<br />

besonders im Hinblick auf den Zusammenschluss<br />

verschiedener Werkstoffe<br />

folgendes Ergebnis gebracht:<br />

Mit stärkerer Korrosion ist erst bei Flächenverhältnissen<br />

zu rechnen.<br />

A K<br />

⎯⎯ > 100<br />

A A<br />

Im Allgemeinen kann davon ausgegangen<br />

werden, dass der Werkstoff mit<br />

dem positiveren Potential zur Kathode<br />

wird. Die Anode eines tatsächlich vorliegenden<br />

Korrosionselementes kann<br />

daran erkannt werden, dass diese nach<br />

Auftrennen der metallenleitenden Verbindung<br />

das negativere Potential aufweist.<br />

Bei Zusammenschluss mit erdverlegten<br />

Anlagen aus Stahl verhalten sich in<br />

(deckschichtbildenden) Böden folgende<br />

Erdermaterialien immer kathodisch:<br />

– blankes Kupfer,<br />

– verzinntes Kupfer,<br />

– hochlegierter Edelstahl.<br />

Stahlbewehrung von Betonf<strong>und</strong>amenten<br />

Die Stahlbewehrung von Betonf<strong>und</strong>amenten<br />

kann ein sehr positives Potential<br />

(ähnlich wie Kupfer) aufweisen.<br />

Erder <strong>und</strong> Erdungsleitungen, die mit<br />

der Bewehrung von großen Stahlbetonf<strong>und</strong>amenten<br />

unmittelbar verb<strong>und</strong>en<br />

werden, sollten deshalb aus nichtrostendem<br />

Stahl oder Kupfer sein.<br />

Dies gilt vor allem auch für kurze Verbindungsleitungen<br />

in unmittelbarer<br />

Nähe der F<strong>und</strong>amente.<br />

Einbau von Trennfunkenstrecken<br />

Wie bereits erwähnt ist es möglich, die<br />

leitende Verbindung zwischen erdverlegten<br />

Anlagen mit stark unterschiedlichen<br />

Potentialen durch den Einbau von<br />

Trennfunkenstrecken zu unterbrechen.<br />

Dann kann im Normfall kein Korrosionsstrom<br />

mehr fließen. Beim Auftreten<br />

einer Überspannung spricht die Trennfunkenstrecke<br />

an <strong>und</strong> verbindet die<br />

Anlagen für die Dauer der Überspannung<br />

miteinander. Bei Schutz- <strong>und</strong><br />

Betriebserdern dürfen allerdings keine<br />

Trennfunkenstrecken installiert werden,<br />

weil diese Erder mit den Betriebsanlagen<br />

immer verb<strong>und</strong>en sein müssen.<br />

5.5.7.5 Sonstige Korrosionsschutzmaßnahmen<br />

Verbindungsleitungen aus verzinktem<br />

Stahl von F<strong>und</strong>amenterdern zu Ableitungen<br />

Verbindungsleitungen aus verzinktem<br />

Stahl von F<strong>und</strong>amenterdern zu Ableitungen<br />

sollen in Beton oder Mauerwerk<br />

bis oberhalb der Erdoberfläche<br />

geführt werden.<br />

Falls die Verbindungsleitungen durch<br />

das Erdreich geführt werden, ist verzinkter<br />

Stahl mit Betonumhüllung oder<br />

Kunststoffumhüllung zu versehen,<br />

oder es sind Anschlussfahnen mit Kabel<br />

NYY, nicht rostendem Stahl oder<br />

Erdungsfestpunkte zu verwenden.<br />

Innerhalb des Mauerwerks können die<br />

Erdleitungen auch ohne Korrosionsschutz<br />

hochgeführt werden.<br />

Werkstoff mit großer Fläche<br />

Werkstoff mit Stahl Stahl Stahl Kupfer<br />

kleiner Fläche verzinkt im Beton Edelstahl<br />

Stahl verzinkt + + –– ––<br />

Stahl + + + +<br />

Stahl im Beton + + + +<br />

Stahl mit Cu-Mantel + + + +<br />

Kupfer / Edelstahl + + + +<br />

Tabelle 5.5.7.4.1 Werkstoff-Kombinationen von Erdungsanlagen bei unterschiedlichen Flächenverhältnissen<br />

(A K > 100 x A A )<br />

92 BLITZPLANER<br />

Erdeinführungen aus verzinktem Stahl<br />

Erdeinführungen aus verzinktem Stahl<br />

müssen von der Erdoderfläche ab nach<br />

oben <strong>und</strong> nach unten mindestens auf<br />

0,3 m gegen Korrosion geschützt werden.<br />

Bitumen-Anstriche sind im Allgemeinen<br />

nicht ausreichend. Schutz bietet<br />

eine nicht Feuchtigkeit aufnehmende<br />

Umhüllung, z. B. Butyl-Kautschuk-Band<br />

oder Schrumpfschlauch.<br />

Unterirdische Anschlüsse <strong>und</strong> Verbindungen<br />

Schnittflächen <strong>und</strong> Verbindungsstellen<br />

im Erdboden müssen so ausgeführt<br />

sein, dass sie in ihrer Korrosionsbeständigkeit<br />

der Korrosionsschutzschicht des<br />

Erderwerkstoffes gleichwertig sind.<br />

Daher sind Verbindungsstellen im Erdreich<br />

mit einer geeigneten Beschichtung<br />

zu versehen, z. B. mit einer Korrosionsschutzbinde<br />

zu umhüllen.<br />

Aggressive Abfälle<br />

Beim Verfüllen von Gräben <strong>und</strong> Gruben,<br />

in denen Erder verlegt sind, dürfen<br />

Schlacke- <strong>und</strong> Kohleteile nicht<br />

unmittelbar mit dem Erderwerkstoff in<br />

Berührung kommen; gleiches gilt für<br />

Bauschutt.<br />

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Mindestabmessungen<br />

Material Form Staberder<br />

Ø<br />

Erdleiter Plattenerder Anmerkungen<br />

Kupfer Seil f 50 mm2 Mindestdraht<br />

Ø1,7 mm<br />

R<strong>und</strong> f 50 mm2 Ø8 mm<br />

Band 50 mm2 Mindestdicke<br />

2 mm<br />

R<strong>und</strong> 20 mm<br />

Rohr 20 mm Mindestwandstärke<br />

2 mm<br />

Platte 500 x 500 mm Mindestdicke<br />

2 mm<br />

Gitter- 600 x 600 mm 25 x 2 mm<br />

platte Querschnitt<br />

Stahl Verzinkt 20 mm Ø10 mm<br />

R<strong>und</strong> a,b<br />

Verzinkt 25 mm Mindestwand-<br />

Rohr a,b stärke 2 mm<br />

Verzinkt 100 mm2 Mindestdicke<br />

Band a 3 mm<br />

Verzinkt 500 x 500 mm Mindestdicke<br />

Platte a 3mm<br />

Verzinkt 600 x 600 mm 30 x 3 mm<br />

Gitterplatte Querschnitt<br />

Verkupfert 14 mm mindestens<br />

250 µm<br />

R<strong>und</strong> c Auflage mit<br />

99,9 % Kupfer<br />

Blank R<strong>und</strong> e Ø10 mm<br />

Blank oder 75 mm2 Mindestdicke<br />

verzinktes<br />

Band<br />

3 mm<br />

d,e<br />

Verzinktes 100 mm 2 Mindestdraht-Ø<br />

Seil d 1,7 mm<br />

Nicht- R<strong>und</strong> 20 mm Ø10 mm h<br />

rostender<br />

Stahl g Band h 100 mm 2 Mindestdicke<br />

3 mm<br />

a <strong>Der</strong> Zinküberzug muss glatt, durchgehend <strong>und</strong> frei von Flussmittelresten<br />

sein, Mittelwert 50 µm für r<strong>und</strong>e <strong>und</strong> 70 µm für flache Werkstoffe.<br />

b Das Material muss vor der Verzinkung in die entsprechende Form gebracht<br />

werden.<br />

c Das Kupfer muss mit dem Stahl unlösbar verb<strong>und</strong>en sein.<br />

d Nur erlaubt, wenn vollständig in Beton eingebettet.<br />

e In dem Teil des F<strong>und</strong>amentes, der Erdberührung hat, nur erlaubt, wenn<br />

wenigstens alle 5 m mit der Bewehrung sicher verb<strong>und</strong>en.<br />

f Kann auch verzinnt sein.<br />

g Chrom ≥16 %, Nickel ≥5%, Molybdän ≥2%, Kohlenstoff ≤0,03 %.<br />

h Erlaubt auch als Erdeinführung.<br />

Anmerkung: Aluminium <strong>und</strong> Aluminium-Legierungen dürfen nicht in Erde<br />

verlegt werden.<br />

Tabelle 5.5.8.1 Werkstoff, Form <strong>und</strong> Mindestquerschnitte von Erdern<br />

5.5.8 Werkstoffe <strong>und</strong> Mindestmaße<br />

für Erder<br />

In der Tabelle 5.5.8.1 sind die Mindestquerschnitte,<br />

Form <strong>und</strong> Werkstoff von<br />

Erdern dargestellt.<br />

5.6 Elektrische Isolierung<br />

des Äußeren Blitzschutzes<br />

– Trennungsabstand<br />

Eine Gefahr des unkontrollierten Überschlages<br />

zwischen Teilen des Äußeren<br />

Blitzschutzes <strong>und</strong> metallenen <strong>und</strong> elektrischen<br />

Anlagen im Inneren des Gebäudes<br />

besteht dann, wenn der Abstand<br />

zwischen der Fangeinrichtung<br />

oder Ableitung einerseits <strong>und</strong> metallenen<br />

<strong>und</strong> elektrischen Installationen<br />

innerhalb der zu schützenden baulichen<br />

Anlage andererseits nicht ausreichend<br />

ist.<br />

Durch metallene Installationen, z. B.<br />

Wasser-, Klima- <strong>und</strong> Elektroleitungen,<br />

ergeben sich Induktionsschleifen im<br />

Gebäude, in die durch das rasch veränderliche<br />

magnetische Blitzfeld Stoßspannungen<br />

induziert werden. Es muss<br />

verhindert werden, dass es durch diese<br />

Stoßspannungen zu einem unkontrollierten<br />

Überschlag kommt, der gegebenenfalls<br />

auch einen Brand verursachen<br />

kann.<br />

Durch einen Überschlag z. B. auf Elektroleitungen<br />

können enorme Schäden<br />

an der Installation <strong>und</strong> an den angeschlossenen<br />

Verbrauchern entstehen.<br />

Bild 5.6.1 zeigt das Prinzip des Trennungsabstandes.<br />

Die Formel für die Berechung des Trennungsabstandes<br />

ist für den Praktiker<br />

schwierig zu handhaben.<br />

Ableitung<br />

Erdreich<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 93<br />

s<br />

s<br />

F<strong>und</strong>amenterder<br />

elektr. Installation<br />

HV<br />

PAS<br />

L<br />

metall. Installation<br />

HV = Hauptverteiler s = Trennungsabstand<br />

Bild 5.6.1 Prinzipdarstellung – Trennungsabstand<br />

5


5<br />

Die Formel lautet:<br />

k c<br />

s = k i ⎯⎯ • L (m)<br />

k m<br />

wobei<br />

ki von der gewählten Schutzklasse<br />

der Blitzschutzanlage abhängt,<br />

k c<br />

k m<br />

von der geometrischen Anordnung<br />

abhängt (Stromaufteilungskoeffizient),<br />

vom Material in der Näherungsstelle<br />

abhängt <strong>und</strong><br />

L (m) der geometrische Abstand, gemessen<br />

von dem Punkt der Näherung<br />

bis zum nächsten Punkt der<br />

Blitzschutz-Potentialausgleichs-<br />

Ebene ist.<br />

<strong>Der</strong> Koeffizient k i (Induktionsfaktor)<br />

der jeweiligen Schutzklasse steht für<br />

die Bedrohung durch die Stromsteilheit.<br />

Für die Schutzklassen sind folgende<br />

Werte definiert:<br />

Schutzklasse Koeffizient k i<br />

<strong>Der</strong> Faktor k c berücksichtigt die Stromaufteilung<br />

im Ableitungssystem der<br />

Äußeren Blitzschutzanlage. In der<br />

Norm sind verschiedene Bestimmungsformeln<br />

für k c angegeben. Um vor<br />

allem bei höheren Gebäuden in der<br />

Praxis noch realisierbare Trennungsabstände<br />

zu erreichen, wird die Installation<br />

von Ringleitungen, d. h. eine Vermaschung<br />

der Ableitungen, empfohlen.<br />

Durch diese Vermaschung wird eine<br />

Symmetrierung des Stromflusses erreicht,<br />

was sich reduzierend auf den<br />

notwendigen Trennungsabstand auswirkt.<br />

<strong>Der</strong> Materialfaktor k m berücksichtigt<br />

die Isolationseigenschaften der Umgebung.<br />

Die elektrischen Isolationseigenschaften<br />

der Luft werden bei dieser<br />

Berechnung mit dem Faktor 1 angenommen.<br />

Alle anderen festen Werkstoffe<br />

die im Bauwesen verwendet werden<br />

(z. B. Mauerwerk, Holz, etc.) haben<br />

eine um die Hälfte schlechtere Isoliereigenschaft<br />

als Luft.<br />

94 BLITZPLANER<br />

I 0,1<br />

II 0,075<br />

III / IV 0,05<br />

Material Faktor k m<br />

Luft 1<br />

Festes Material 0,5<br />

Weitere Materialfaktoren sind nicht<br />

genannt. Abweichende Werte müssen<br />

prüftechnisch nachgewiesen werden.<br />

Für das verwendete Material GFK (glasfaserverstärkter<br />

Kunststoff) bei den<br />

Produkten der getrennten Fangeinrichtungen<br />

von DEHN + SÖHNE (DEHNiso-<br />

Distanzhalter, DEHNiso-Combi) wird<br />

der Faktor 0,7 spezifiziert. Dieser Faktor<br />

kann wie die anderen Materialfaktoren<br />

in die Berechnung eingesetzt<br />

werden.<br />

Die Länge L ist nicht die reale Länge der<br />

Ableitung, sondern der lotrechte Abstand<br />

(senkrechtes Maß), gemessen<br />

vom Punkt der „Näherung“ bis zum<br />

nächsten Potentialausgleich oder der<br />

nächsten Blitzschutz-Potentialausgleichs-Ebene.<br />

Jedes Gebäude mit dem Blitzschutz-<br />

Potentialausgleich hat in der Nähe der<br />

Erdoberfläche eine Äquipotentialfläche<br />

des F<strong>und</strong>amenterders oder Erders.<br />

Diese Fläche ist die Bezugsebene für<br />

die Ermittlung des Abstandes L.<br />

Soll bei hohen Gebäuden eine Blitzschutz-Potentialausgleichs-Ebenegeschaffen<br />

werden, so muss z. B. bei einer<br />

Höhe von 20 m der Blitzschutz-Potentialausgleich<br />

für alle elektrischen <strong>und</strong><br />

elektronischen Leitungen sowie alle<br />

metallenen Installationen durchgeführt<br />

werden. <strong>Der</strong> Blitzschutz-Potentialausgleich<br />

ist mit Überspannungs-<br />

Schutzgeräten des Typs I zu erstellen.<br />

Ansonsten ist auch bei hohen Gebäuden<br />

als Basis für die Länge L, die Äquipotentialfläche<br />

des F<strong>und</strong>amenterders /<br />

Erders als Bezugspunkt zu verwenden.<br />

Durch große Höhen von Gebäuden<br />

wird es immer schwieriger, die geforderten<br />

Trennungsabstände einzuhalten.<br />

<strong>Der</strong> Potentialunterschied zwischen den<br />

Installationen des Gebäudes <strong>und</strong> den<br />

Ableitungen ist nahe der Erdoberfläche<br />

gleich null. Mit zunehmender Höhe<br />

wird der Unterschied der Potentialdifferenz<br />

größer. Dies kann sich wie ein<br />

auf der Spitze stehender Kegel vorgestellt<br />

werden (Bild 5.6.2).<br />

Somit ist der einzuhaltende Trennungsabstand<br />

auf der Spitze des Gebäudes<br />

oder auf der Dachfläche am größten<br />

<strong>und</strong> wird in Richtung Erdungsanlage<br />

immer geringer.<br />

Dadurch kann es erforderlich werden,<br />

den Abstand zu den Ableitungen<br />

mehrfach zu berechen, mit einem<br />

unterschiedlichen Abstand L.<br />

Erdreich<br />

Die Berechnung des Stromaufteilungskoeffizienten<br />

k c stellt sich häufig auf<br />

Gr<strong>und</strong> der unterschiedlichen Bauwerke<br />

als nicht einfach heraus.<br />

Wird eine einzelne Fangstange z. B.<br />

neben dem Gebäude errichtet, fließt in<br />

dieser einen Fang- <strong>und</strong> Ableitung der<br />

volle Blitzstrom. <strong>Der</strong> Faktor k c ist also<br />

gleich 1.<br />

<strong>Der</strong> Blitzstrom kann sich hier nicht aufteilen<br />

<strong>und</strong> dadurch wird es häufig<br />

schwierig, den Trennungsabstand einzuhalten.<br />

Im Bild 5.6.3 kann dies<br />

erreicht werden, wenn der Mast weiter<br />

vom Gebäude entfernt aufgestellt<br />

wird.<br />

I<br />

Ableitung<br />

Erder<br />

Bild 5.6.2 Potentialdifferenz mit zunehmender Höhe<br />

s<br />

Schutzwinkel<br />

Bild 5.6.3 Fangmast mit k c = 1<br />

Annähernd die gleiche Situation ist bei<br />

Fangstangen z. B. für Dachaufbauten<br />

gegeben. Bis zur nächsten Anbindung<br />

der Fangstange an die Fang- oder<br />

Ableitungen führt dieser definierte<br />

s<br />

s<br />

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Erde<br />

k c = 1<br />

s<br />

M<br />

Bild 5.6.4 Flachdach mit Fangstange <strong>und</strong> Lüfter<br />

Weg 100 % (k c = 1) des Blitzstromes<br />

(Bild 5.6.4).<br />

Werden zwei Fangstangen oder Fangmaste<br />

überspannt, so kann sich der<br />

Blitzstrom auf zwei Pfade aufteilen<br />

(Bild 5.6.5). Die Aufteilung findet allerdings<br />

aufgr<strong>und</strong> der unterschiedlichen<br />

Impedanzen nicht 50 % zu 50 % statt,<br />

da der Blitz nicht immer genau die Mitte<br />

der Anordnung trifft, sondern auch<br />

im Verlauf der Fangeinrichtung einschlagen<br />

kann.<br />

<strong>Der</strong> ungünstigste Fall wird mit der<br />

Berechnung des Faktors k c bei der Formel<br />

berücksichtigt.<br />

Eine Erdungsanlage Typ B wird in dieser<br />

Berechnung vorausgesetzt. Sind Einzelerder<br />

Typ A vorhanden, sind diese<br />

untereinander zu verbinden.<br />

h + c<br />

k c = ⎯⎯⎯<br />

2h + c<br />

h lotrechter<br />

Gebäudes<br />

Abstand, Höhe des<br />

c Abstand der Fangstangen oder der<br />

Fangmaste zueinander<br />

h<br />

Bild 5.6.5 Ermittlung von k c bei zwei Masten mit<br />

Seil-Überspannung <strong>und</strong> Erder Typ B<br />

c<br />

Nachfolgendes Beispiel zeigt die<br />

Berechnung des Koeffizienten bei<br />

einem Satteldach mit zwei Ableitungen<br />

(Bild 5.6.6). Es ist eine Erdungsanlage<br />

Typ B (Ring- oder F<strong>und</strong>amenterder) vorhanden.<br />

h<br />

9 + 12<br />

k c = ⎯⎯⎯⎯⎯ = 0,7<br />

2 • 9 + 12<br />

c<br />

Bild 5.6.6 Ermittlung von k c beim Satteldach mit<br />

2 Ableitungen<br />

Die Anordnung der Ableitungen, nach<br />

Bild 5.6.6, sollte auch bei einem Einfamilienhaus<br />

nicht mehr errichtet werden.<br />

Durch zwei weitere Ableitungen,<br />

also in Summe 4 wird der Stromaufteilungskoeffizient<br />

wesentlich verbessert<br />

(Bild 5.6.7). Zur Berechnung wird folgende<br />

Formel angesetzt:<br />

1 c<br />

kc = ⎯ + 0,1 + 0,2 3<br />

√⎯ 2n h<br />

h lotrechter Abstand, Höhe bis zum<br />

Gibel des Gebäudes<br />

c Abstand der Ableitungen zueinander<br />

n ist die Gesamtzahl der Ableitungen<br />

h<br />

c<br />

Bild 5.6.7 Satteldach mit 4 Ableitungen<br />

1 12<br />

kc = ⎯⎯ + 0,1 + 0,2 3<br />

√ ⎯<br />

2 • 4 9<br />

Ergebnis: k c ≈ 0,45<br />

Am Beispiel eines Einfamilienhauses<br />

mit Schutzklasse III (k i = 0,05) <strong>und</strong> den<br />

beiden ermittelten Werte des Faktors<br />

k c (für 2 <strong>und</strong> 4 Ableitungen) soll die<br />

Berechnung des Trennungsabstand s<br />

für die Firstleitung verdeutlicht werden.<br />

<strong>Der</strong> erforderliche Abstand zwischen<br />

der Firstleitung <strong>und</strong> der elektrischen<br />

Leitung z. B. für die Dachbodenbeleuchtung<br />

soll ermittelt werden (Bild<br />

5.6.8).<br />

Zwischen den beiden Leitungen ist die<br />

Dacheindeckung <strong>und</strong> die Dachkonstruktion<br />

vorhanden. Somit ist der<br />

Materialfaktor k m = 0,5.<br />

Eine Erdungsanlage Typ B (F<strong>und</strong>amenterder,<br />

Ringerder) wird als gegeben<br />

angenommen.<br />

Trennungsabstand bei 2 Ableitungen<br />

(erstes Beispiel k c = 0,7) Gebäudehöhe<br />

9m, die elektrische Leitung ist auf einer<br />

Höhe von 8,5 m verlegt (Abstand 0,5 m<br />

zur Firstleitung).<br />

kc<br />

s = ki ⎯⎯ L (m)<br />

k m<br />

0,7<br />

s = 0,05 ⎯⎯ 8,5 (m)<br />

0,5<br />

Ergebnis: s = 0,595 m<br />

<strong>Der</strong> reale Abstand von 0,5 m reicht<br />

nicht aus, da der geforderte Trennungsabstand<br />

0,595 ist. Die Gefahr des unkontrollierten<br />

Überschlages ist gegeben.<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 95<br />

L<br />

s<br />

Elektroleitung<br />

Lampe<br />

Bild 5.6.8 Trennungsabstand s<br />

Problematische Verlegung von metallenen<br />

Leitungen<br />

5


5<br />

Wird die Anzahl der Ableitungen um<br />

weitere 2 (zweites Beispiel k c =0,46)<br />

erhöht, so ergibt sich der Trennungsabstand<br />

wie folgt:<br />

0,45<br />

s = 0,05 ⎯⎯ 8,5 (m)<br />

0,5<br />

Ergebnis: s ≈ 0,39 m<br />

<strong>Der</strong> erforderliche Trennungsabstand<br />

von 0,39 m (kleiner 0,5 m) zwischen der<br />

Dachbeleuchtung <strong>und</strong> der Fangeinrichtung<br />

auf dem First wird eingehalten.<br />

Soll der Trennungsabstand auf Höhe<br />

der Dachrinne (über Erdboden 5 m)<br />

ermittelt werden, ist die Berechnung<br />

wie folgt:<br />

0,45<br />

s = 0,05 ⎯⎯ 5 (m)<br />

0,5<br />

Ergebnis: s ≈ 0,23 m<br />

Somit könnte eine elektrische Leitung<br />

im Inneren des Gebäudes bei einer<br />

Wandstärke von 24 cm z. B. in einem<br />

Kabelkanal verlegt werden, ohne dass<br />

die Gefahr des unkontrollierten Überschlages<br />

besteht.<br />

Bei baulichen Anlagen mit Flachdächern,<br />

wird der Stromaufteilungskoeffizient<br />

wie folgt berechnet, wenn die<br />

Ableitungen gleichmäßig auf dem<br />

Umfang verteilt sind (gleicher Abstand).<br />

Eine Erderanordnung Typ B<br />

wird dabei vorausgesetzt (Bild 5.6.9).<br />

1 c<br />

kc = ⎯ + 0,1 + 0,2 3<br />

√⎯ 2n h<br />

h lotrechter Abstand, Höhe des Gebäudes<br />

c Abstand der Ableitungen zueinander<br />

n die Gesamtzahl der Ableitungen<br />

h<br />

96 BLITZPLANER<br />

c<br />

Bild 5.6.9 Werte des Koeffizienten k c im Falle eines<br />

vermaschten Fangleitungsnetzes <strong>und</strong> einer<br />

Typ-B-Erdung<br />

Häufig können Ableitungen aufgr<strong>und</strong><br />

örtlicher Gegebenheiten (z. B. Tore,<br />

Stützenabstand) nicht gleichmäßig angeordnet<br />

werden (Bild 5.6.10). Hier ist<br />

ein Korrekturfaktor in die Berechnung<br />

zu integrieren.<br />

1 cs cd<br />

kc = ⎯ + 0,1 + 0,2 3<br />

√⎯ 6<br />

√⎯ 2n h cs n Gesamtzahl der Ableitungen<br />

cs Abstand von der nächsten Ableitung<br />

cd Abstand von der nächsten Ableitung<br />

auf der anderen Seite<br />

h lotrechter Abstand, Höhe des Gebäudes<br />

c s<br />

c d<br />

h<br />

Bild 5.6.10 Werte des Koeffizienten k c bei unsymmetrischer<br />

Anordnung der Ableitungen<br />

Befinden sich auf dem Flachdach elektrische<br />

Aufbauten oder Lichtkuppeln<br />

(Bild 5.6.11), sind für die Berechnung<br />

des Trennungsabstandes zwei Stromaufteilungskoeffizienten<br />

zu berücksichtigen.<br />

Für die Fangstange gilt bis zur<br />

nächsten Fang-/Ableitung ein k c = 1.<br />

Die Berechnung des Stromaufteilungskoeffizienten<br />

k c für den weiteren Verlauf<br />

der Fangeinrichtung <strong>und</strong> Ableitungen<br />

erfolgt wie oben erläutert. Zur Verdeutlichung<br />

sei nachfolgend der Tren-<br />

s<br />

k m = 0,5<br />

Bild 5.6.11 Materialfaktoren bei einer Fangstange<br />

auf Flachdach<br />

nungsabstand s für ein Flachdach mit<br />

Dachaufbauten bestimmt.<br />

Beispiel:<br />

Auf einem Gebäude mit Blitzschutzklasse<br />

III wurden Lichtkuppeln errichtet.<br />

Diese besitzen elektrische Antriebe.<br />

Daten des Gebäudes:<br />

⇒ Länge 40 m<br />

Breite 30 m<br />

Höhe 14 m = Umfang 140 m<br />

⇒ Erdungsanlage, F<strong>und</strong>amenterder<br />

Typ B<br />

⇒ Anzahl der Erder: 11<br />

⇒ Abstand der Ableitungen:<br />

min. 12 m<br />

max. 16 m<br />

⇒ Höhe der Lichtkuppeln mit elektrischem<br />

Antrieb: 1,5 m<br />

Die Berechnung des Stromaufteilungskoeffizienten<br />

kc für das Gebäude lautet:<br />

1 12 16<br />

kc = ⎯⎯ + 0,1 + 0,2 3<br />

√⎯ 6<br />

√⎯ 2•11 14 12<br />

Ergebnis: k c ≈ 0,345<br />

<strong>Der</strong> Faktor k c für die Fangstange muss<br />

nicht berechnet werden k c = 1.<br />

Berechnung des Trennungsabstandes<br />

für die Dachoberkante des Gebäudes:<br />

Als Materialfaktor k m wird fester Baustoff<br />

angesetzt k m = 0,5.<br />

0,345<br />

s = 0,05 ⎯⎯⎯ 14 (m)<br />

0,5<br />

Ergebnis: s ≈ 0,48 m<br />

Berechnung des Trennungsabstandes<br />

für die Fangstange:<br />

Durch die Lage der Fangstange auf<br />

dem Flachdach ist der Materialfaktor<br />

k m = 0,5.<br />

1<br />

s = 0,05 ⎯⎯ 1,5 (m)<br />

0,5<br />

Ergebnis: s = 0,15 m<br />

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Dieser berechnete Trennungsabstand<br />

wäre korrekt, wenn die Fangstange auf<br />

der Erdoberfläche (Blitzschutz-Potentialausgleichs-Ebene)<br />

aufgestellt wäre.<br />

Um den Trennungsabstand vollständig<br />

<strong>und</strong> richtig zu erhalten, ist der Trennungsabstand<br />

des Gebäudes zu addieren.<br />

Sges = sGebäude + sFangstange = 0,48 m + 0,15 m<br />

Sges = 0,63 m<br />

Durch diese Rechnung ist am obersten<br />

Punkt der Lichtkuppel ein Trennungsabstand<br />

von 0,63 m einzuhalten. Dieser<br />

Trennungsabstand wurde mit dem<br />

Materialfaktor 0,5 für feste Materialien<br />

ermittelt.<br />

Durch die Errichtung der Fangstange<br />

mit einem Betonsockel ist am Fuß der<br />

Fangstange nicht die “volle Isoliereigenschaft“<br />

der Luft vorhanden (Bild<br />

5.6.11).<br />

Werden bei hohen Gebäuden Blitzschutz-Potentialausgleichs-Ebenen<br />

auf<br />

verschiedenen Höhen erstellt, indem<br />

ki Sg = · (kc1 · l1 + kc2 · l2 + kc3 + l<br />

k<br />

3)<br />

m<br />

1<br />

cs<br />

kc1 = + 0,1 + 0,2 · ·<br />

2h<br />

L<br />

1<br />

kc2 = + 0,1<br />

h<br />

1<br />

kc3 = + 0,01<br />

h<br />

3 6 cd<br />

cs<br />

k c1<br />

k c2<br />

k c3<br />

L 1<br />

L 2<br />

L 3<br />

Ableitung<br />

Bild 5.6.13 Prinzip von Ringleitungen um ein Gebäude<br />

alle metallenen Installationen <strong>und</strong> alle<br />

elektrischen <strong>und</strong> elektronischen Leitungen<br />

mittels Blitzstrom-Ableiter (SPD<br />

Typ I) eingeb<strong>und</strong>en werden, dann kann<br />

nachfolgende Berechnung angestellt<br />

werden. Darin werden Abstände zu<br />

Leitungen berechnet, die nur in einer<br />

Blitzschutz-Potentialausgleichs-Ebenen<br />

verlegt sind, oder auch über mehrere<br />

Ebenen übergreifend installiert sind.<br />

Eine Erdungsanlage in Form eines F<strong>und</strong>ament-<br />

oder Ringerders (Typ B) vorausgesetzt<br />

(Bild 5.6.12).<br />

Wie bereits erwähnt, können zusätzliche<br />

Ringleitungen um das Gebäude<br />

(Bauchbinde) zur Symmetrierung des<br />

Blitzstromes errichtet werden <strong>und</strong><br />

somit wird der Trennungsabstand positiv<br />

beeinflusst. Im Bild 5.6.13 ist das<br />

Prinzip von Ringleitungen um das Gebäude<br />

abgebildet, ohne dass auf der<br />

Höhe der Ringleitungen eine Blitzschutz-Potentialausgleichs-Ebene<br />

durch<br />

den Einsatz von Blitzstrom-Ableitern<br />

errichtet wird.<br />

Ringleitung<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 97<br />

7. OG<br />

6. OG<br />

5. OG<br />

4. OG<br />

3. OG<br />

2. OG<br />

1. OG<br />

EG<br />

h 1<br />

h 2<br />

h 3<br />

h 4<br />

h n<br />

I a<br />

I b<br />

I c<br />

I d<br />

c a<br />

(A)<br />

d a<br />

d b<br />

d c<br />

d d<br />

d f<br />

d g<br />

I f<br />

I g<br />

Bild 5.6.12 Werte des Koefizienten k c im Falle eines<br />

vermaschten Fangleitungsnetzes, die<br />

Ableitungen verbindende Ringleiter <strong>und</strong><br />

einer Typ-B-Erdung<br />

c d<br />

5


5<br />

Den einzelnen Segmenten werden<br />

unterschiedliche Stromaufteilungskoeffizienten<br />

k c zugewiesen. Soll nun für<br />

einen Dachaufbau der Trennungsabstand<br />

ermittelt werden, muss die<br />

Gesamtlänge von der Äquipotentialfläche<br />

des Erders bis zur obersten Spitze<br />

des Dachaufbaus zugr<strong>und</strong>e gelegt werden<br />

(Summe der Teillängen). Soll der<br />

gesamte Trennungsabstand s g ermittelt<br />

werden, muss mit folgender Formel<br />

gerechnet werden:<br />

k i<br />

sg = ⎯ (k c1 •l 1 +k c2 •l 2 +k c3 •l 3 )<br />

k m<br />

Bei dieser Ausführungsform von zusätzlichen<br />

Ringleitungen um das Gebäude<br />

werden nach wie vor keinerlei<br />

Blitzteilströme in das Gebäudeinnere<br />

geleitet.<br />

Kann selbst aufgr<strong>und</strong> von vielen Ableitungen<br />

<strong>und</strong> zusätzlichen Ringleitungen<br />

der Trennungsabstand für die gesamte<br />

Anlage nicht mehr eingehalten werden,<br />

besteht die Möglichkeit, die Gebäudeoberkante<br />

als Blitzschutz-Potentialausgleichsfläche<br />

(+/– 0) zu definieren.<br />

Diese Blitzschutz-Potentialausgleichsfläche<br />

auf der Dachebene wird<br />

in der Regel bei sehr hohen Gebäuden<br />

realisiert, wo physikalisch bedingt der<br />

Trennungsabstand nicht mehr eingehalten<br />

werden kann.<br />

Hierzu werden sämtliche metallene<br />

Installationen <strong>und</strong> alle elektrischen <strong>und</strong><br />

elektronischen Leitungen mittels Blitzstrom-Ableitern<br />

(SPD Typ I) in den<br />

Potentialausgleich mit eingeb<strong>und</strong>en.<br />

Dieser Potentialausgleich wird auch mit<br />

dem Äußeren Blitzschutz direkt verb<strong>und</strong>en.<br />

Durch diese vorher beschriebene<br />

Maßnahmen werden die Trennungsabstände<br />

an der Oberkante des<br />

Gebäudes auf 0 gesetzt. <strong>Der</strong> Nachteil<br />

dieser Ausführungsform besteht darin,<br />

dass alle Leitungen, metallene Installationen,<br />

z. B. Bewehrungen, Aufzugsschienen<br />

<strong>und</strong> auch die Ableitungen<br />

blitzstromführend sind. Die Auswirkungen<br />

dieser Ströme auf elektrische <strong>und</strong><br />

elektronische Systeme müssen bei der<br />

Konzeptionierung des Inneren Blitzschutzes<br />

(Überspannungsschutz) mit<br />

berücksichtigt werden.<br />

Vorteilhaft ist die großflächige Aufteilung<br />

des Blitzstromes.<br />

98 BLITZPLANER<br />

5.7 Schritt- <strong>und</strong> Berührungsspannung<br />

In der DIN V VDE V 0185-3 wird darauf<br />

hingewiesen, dass in besonderen Fällen<br />

außerhalb eines Gebäudes in der Nähe<br />

der Ableitungen die Berührungsspannung<br />

oder die Schrittspannung lebensgefährlich<br />

werden kann, obwohl das<br />

Blitzschutzsystem nach den Stand der<br />

Normung geplant wurde.<br />

Besondere Fälle sind beispielsweise die<br />

Eingangsbereiche oder Unterstellbereiche<br />

von baulichen Anlagen mit hoher<br />

Besucherfrequenz, wie Theater, Kinos,<br />

Einkaufszentren, bei denen blanke<br />

Ableitungen <strong>und</strong> Erder in unmittelbarer<br />

Nähe vorhanden sind.<br />

Bei besonders exponierten (blitzgefährdeten)<br />

baulichen Anlagen, die dem<br />

öffentlichen Personenverkehr frei zugänglich<br />

sind, können ebenfalls Maßnahmen<br />

gegen unzulässig hohe Schritt<strong>und</strong><br />

Berührungsspannungen erforderlich<br />

sein.<br />

Diese Maßnahmen (z. B. Potentialsteuerung)<br />

werden in erster Linie bei<br />

Kirchtürmen, Aussichtstürmen, Schutzhütten,<br />

Flutlichtmasten in Sportanlagen<br />

<strong>und</strong> Brücken angewendet.<br />

Personenansammlungen können örtlich<br />

unterschiedlich sein (z. B. im Eingangsbereich<br />

von Einkaufszentren<br />

oder im Aufstiegsbereich von Aussichtstürmen).<br />

Somit sind nur in diesen<br />

besonders gefährdeten Bereichen<br />

Maßnamen zur Reduzierung der<br />

Schritt- <strong>und</strong> Berührungsspannungen<br />

notwendig.<br />

Hier werden Potentialsteuerung, Isolierung<br />

des Standortes oder weitere,<br />

j<br />

FE<br />

Ut<br />

UE Ut U S<br />

Erdungsspannung<br />

Berührungsspannung<br />

j FE<br />

1 m<br />

Bild 5.7.1 Prinzipdarstellung Schritt- <strong>und</strong> Berührungsspannung<br />

nachfolgend beschriebene Maßnahmen<br />

angewendet. Die einzelnen Maßnahmen<br />

können auch untereinander<br />

kombiniert werden.<br />

Definition der Berührungsspannung<br />

Die Berührungsspannung ist die Spannung,<br />

die einen Menschen zwischen<br />

seiner Standfläche auf der Erde (Abstand<br />

1 m zur Ableitung) <strong>und</strong> bei<br />

Berührung der Ableitung einwirkt.<br />

<strong>Der</strong> Stromweg führt von der Hand über<br />

den Körper zu den Füßen (Bild 5.7.1).<br />

Die Gefahr der unzulässig hohen<br />

Berührungsspannung besteht nicht bei<br />

einer Stahlskelett- oder Stahlbetonbauweise,<br />

vorausgesetzt, dass die Bewehrung<br />

sicher durchverb<strong>und</strong>en ist oder<br />

die Ableitungen im Beton verlegt sind.<br />

Weiterhin kann bei metallenen Fassaden<br />

die Berührungsspannung vernachlässigt<br />

werden, wenn diese in den<br />

Potentialausgleich eingeb<strong>und</strong>en sind<br />

<strong>und</strong>/oder als natürliche Bestandteile<br />

der Ableitung verwendet werden.<br />

Ist in den gefährdeten Bereichen<br />

außerhalb der baulichen Anlage<br />

bereits unterhalb der Erdoberfläche ein<br />

bewehrter Beton mit einer sicheren<br />

Anbindung der Bewehrung an den<br />

F<strong>und</strong>amenterder vorhanden, verbessert<br />

diese Maßnahme bereits den Verlauf<br />

des Potentialtrichters <strong>und</strong> wirkt als<br />

Potentialsteuerung. Somit kann die<br />

Schrittspannung in der Betrachtung<br />

vernachlässigt werden.<br />

Die Gefahr, dass eine Person durch<br />

Berührung der Ableitung Schaden<br />

nimmt, kann durch folgende Maßnahmen<br />

reduziert werden:<br />

j FE + SE UE<br />

US Schrittspannung<br />

j Erdoberflächenpotential<br />

FE F<strong>und</strong>amenterder<br />

Bezugserde<br />

www.dehn.de


⇒ die Wahrscheinlichkeit der Häufung<br />

von Personen kann durch Hinweisschilder<br />

oder Verbotstafeln<br />

reduziert werden, auch Absperrungen<br />

sind denkbar.<br />

⇒ die Position der Ableitungen kann<br />

verändert werden, z. B. nicht im<br />

Eingangsbereich der baulichen Anlage<br />

⇒ die Ableitung wird mit Isolierstoff<br />

ummantelt (min. 3 mm vernetzes<br />

Polyethylen mit einer Stehstoßspannungsfestigkeit<br />

von 100 kV<br />

1,2/50 µs)<br />

⇒ <strong>Der</strong> spezifische Widerstand der<br />

Oberflächenschicht der Erde im<br />

Abstand bis zu 3 m um die Ableitung<br />

ist nicht geringer als 5000 Ωm.<br />

In der Regel erfüllt diese Anforderung<br />

eine 5 cm dicke Asphaltschicht<br />

⇒ Verdichtung des Maschennetzes<br />

der Erdungsanlage durch Potentialsteuerung<br />

Anmerkung<br />

Ein Regenfallrohr, auch wenn dieses<br />

Rohr nicht als Ableitung definiert ist,<br />

kann eine Gefahr für Personen bei<br />

Berührung darstellen. In diesem Fall<br />

kann z. B. das metallene Rohr durch ein<br />

PVC-Rohr ersetzt werden (Höhe: 3 m;<br />

Bereich 0 c ).<br />

Definition der Schrittspannung<br />

Die Schrittspannung ist ein Teil der<br />

Erdungsspannung, der vom Mensch mit<br />

einem Schritt von 1 m Länge überbrückt<br />

werden kann, wobei der Stromweg<br />

über den menschlichen Köper von<br />

Fuß zu Fuß verläuft (Bild 5.7.1).<br />

Die Schrittspannung hängt von der<br />

Form des Spannungstrichters ab.<br />

Wie aus der Darstellung ersichtlich,<br />

wird die Schrittspannung mit zunehmender<br />

Entfernung zum Gebäude<br />

geringer. Somit wird das Risiko für Personen<br />

mit zunehmenden Abstand zur<br />

baulichen Anlage verringert.<br />

Für die Reduzierung der Schrittspannung<br />

können folgende Maßnahmen<br />

angewendet werden:<br />

⇒ der Zugang von Personen zu den<br />

gefährdeten Bereichen kann verhindert<br />

werden (z. B. durch Absperrungen<br />

oder Zäune)<br />

⇒ Verringerung der Maschenweite<br />

des Erdungsnetzes – Potentialsteuerung<br />

⇒ <strong>Der</strong> spezifische Widerstand der<br />

Oberflächenschicht der Erde im<br />

Abstand bis zu 3 m um die Ableitung<br />

ist nicht geringer als 5000 Ωm.<br />

In der Regel erfüllt diese Anforderung<br />

eine 5 cm dicke Asphaltschicht<br />

Wenn sich viele Personen häufig in<br />

einem gefährdeten Bereich in der Nähe<br />

der zu schützenden baulichen Anlage<br />

aufhalten, sollte eine Potentialsteuerung<br />

zum Schutze dieser Personen vorgesehen<br />

werden.<br />

Ausreichend ist die Potentialsteuerung,<br />

wenn das Widerstandsgefälle auf der<br />

Erdoberfläche im zu schützenden Bereich<br />

nicht mehr als 1 Ω/m beträgt.<br />

Hierzu sollte zu einem bestehenden<br />

F<strong>und</strong>amenterder ein zusätzlicher Ringerder<br />

im Abstand von 1 m <strong>und</strong> einer<br />

Tiefe von 0,5 m einbracht werden. Ist<br />

für die bauliche Anlagen eine Erdungsanlage<br />

in Form eines Ringerders vorhanden,<br />

so ist dieser bereits „der erste<br />

Ring“ der Potentialsteuerung.<br />

Weitere Ringerder sollten im Abstand<br />

von 3 m zum ersten <strong>und</strong> den weiteren<br />

Ringerdern installiert werden. Mit<br />

zunehmender Entfernung zum Gebäude<br />

soll die Tiefe (jeweils 0,5 m) erhöht<br />

werden (siehe Tabelle 5.7.1).<br />

0,5 m<br />

1 m 3 m 3 m<br />

symbolischer Verlauf<br />

Abstand zum Tiefe<br />

Gebäude<br />

1 Ring 1 m 0,5 m<br />

2 Ring 4 m 1,0 m<br />

3 Ring 7 m 1,5 m<br />

4 Ring 10 m 2,0 m<br />

Tabelle 5.7.1 Ringabstände <strong>und</strong> Tiefen der Potentialsteuerung<br />

Wird eine Potentialsteuerung für eine<br />

bauliche Anlage realisiert, ist diese wie<br />

folgt zu installieren (Bild 5.7.2):<br />

Die Ableitungen sind mit allen Ringen<br />

der Potentialsteuerung zu verbinden.<br />

Eine Verbindung der einzelnen Ringe<br />

ist jedoch mindestens 2 mal herzustellen.<br />

Können Ringerder (Steuererder) nicht<br />

kreisförmig ausgeführt werden, so sind<br />

diese an den Enden mit den anderen<br />

Enden der Ringerder zu verbinden. Es<br />

sollten mindestens zwei Verbindungen<br />

innerhalb der einzelnen Ringe erstellt<br />

werden (Bild 5.7.5).<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 99<br />

1 m<br />

Bild 5.7.2 Potentialsteuerung – Prinzipielle Darstellung <strong>und</strong> symbolischer Verlauf des Potentialtrichters<br />

3 m<br />

1,5 m<br />

2 m<br />

Bezugserde<br />

5


5<br />

Bild 5.7.3 Mögliche Potentialsteuerung im Bereich<br />

des Eingangs einer baulichen Anlage<br />

Bei der Auswahl der Werkstoffe für die<br />

Ringerder muss die mögliche Korrosionsbelastung<br />

beachtet werden (Kapitel<br />

5.5.7).<br />

Unter der Berücksichtigung der galvanischen<br />

Elementebildung zwischen<br />

F<strong>und</strong>amenterder <strong>und</strong> Ringerder hat<br />

sich der Werkstoff NIRO V4A (Werkstoff-Nr.<br />

1.4571) bewährt.<br />

Ringerder können als R<strong>und</strong>draht<br />

Ø10 mm oder als Band 30 x 3,5 mm ausgeführt<br />

werden.<br />

100 BLITZPLANER<br />

Mast<br />

Klemmstellen<br />

Bild 5.7.4 Ausführung der Potentialsteuerung für<br />

einen Fluchlicht- oder Mobilfunkmast<br />

Mast<br />

www.dehn.de<br />

Anbindung an<br />

z. B. bestehendes F<strong>und</strong>ament (Beton, armiert)<br />

Bild 5.7.5 Anschlusssteuerung am Ringerder / F<strong>und</strong>amenterder


6. Innerer Blitzschutz<br />

6.1 Potentialausgleich für<br />

metallene Installationen<br />

Potentialausgleich nach DIN VDE<br />

0100-410 <strong>und</strong> -540<br />

<strong>Der</strong> Potentialausgleich wird für alle<br />

neu errichteten elektrischen Verbraucheranlagen<br />

gefordert. <strong>Der</strong> Potentialausgleich<br />

nach DIN VDE 0100 beseitigt<br />

Potentialunterschiede, d. h. verhindert<br />

gefährliche Berührungsspannungen<br />

z. B. zwischen dem Schutzleiter der<br />

Niederspannungs-Verbraucheranlage<br />

<strong>und</strong> metallenen Wasser-, Gas- <strong>und</strong> Heizungsrohrleitungen.<br />

Nach der DIN VDE 0100-410 besteht der<br />

Potentialausgleich aus dem<br />

Hauptpotentialausgleich<br />

<strong>und</strong> dem<br />

zusätzlichen Potentialausgleich<br />

Jedes Gebäude muss nach den oben<br />

genannten Normen einen Hauptpotentialausgleich<br />

erhalten.<br />

<strong>Der</strong> zusätzliche Potentialausgleich ist<br />

für die Fälle vorgesehen, für die die<br />

Abschaltbedingungen nicht erfüllt<br />

werden können oder für besondere<br />

Bereiche nach der VDE Reihe 0100<br />

Gruppe 700 (Bild 6.1.1).<br />

Hauptpotentialausgleich<br />

Folgende fremde leitfähigen Teile sind<br />

direkt in den Hauptpotentialausgleich<br />

einzubeziehen:<br />

⇒ Leiter für den Hauptpotentialausgleich<br />

nach DIN VDE 0100-410<br />

⇒ F<strong>und</strong>amenterder bzw. Blitzschutzerder<br />

⇒ Zentrale Heizungsanlage<br />

⇒ metallene<br />

tungWasserverbrauchslei-<br />

⇒ leitende Teile der Gebäudekonstruktion<br />

(z. B. Aufzugsschienen,<br />

Stahlskelett, Lüfter- Klimakanäle)<br />

⇒ metallene Abwasserleitung<br />

⇒ Gasinnenleitung<br />

⇒ Erdungsleitung für Antennen<br />

⇒<br />

(nach DIN VDE 0855 Teil 1)<br />

Erdungsleitung für Fernmeldeanlagen<br />

(nach DIN VDE 0800 Teil 2)<br />

⇒ Schutzleiter der Elektroanlage<br />

⇒<br />

nach DIN VDE 0100 (PEN-Leiter bei<br />

TN-System <strong>und</strong> PE-Leiter bei TTbzw.<br />

IT-Systemen)<br />

metallene Schirme von elektrischen<br />

<strong>und</strong> elektronischen Leitungen<br />

⇒ Metallmäntel von Starkstromkabeln<br />

bis 1000 V<br />

⇒ Erdungsanlagen von Niederspannungs-Verbraucheranlagen<br />

über<br />

1 kV nach DIN VDE 0141, wenn keine<br />

unzulässig hohe Erdungsspannung<br />

verschleppt werden kann<br />

Normative Definition in der DIN VDE<br />

0100-200:1998-06 eines weiteren fremden<br />

leitfähigen Teiles:<br />

Ein fremdes leitfähiges Teil, das nicht<br />

zur elektrischen Anlage gehört, das<br />

jedoch ein elektrisches Potential, einschließlich<br />

des Erdpotentials, einführen<br />

kann.<br />

Anmerkung: Zu den fremden leitfähigen<br />

Teilen gehören auch leitfähige<br />

Fußböden <strong>und</strong> Wände, wenn über diese<br />

ein elektrisches Potential einschließlich<br />

des Erdpotentials eingeführt werden<br />

kann.<br />

Isolierstück<br />

Z<br />

erdverlegte Anlage betriebsmäßig<br />

getrennt (z. B. kathodisch<br />

geschützte Tankanlage)<br />

6<br />

Z<br />

Gas<br />

gebäudedurchziehendes<br />

Metallteil<br />

(z. B. Aufzugsschiene)<br />

8<br />

6 6<br />

Wasser<br />

Antenne<br />

Fernmeldeanlage<br />

Bad-Potentialausgleich<br />

F<strong>und</strong>amenterder bzw. Blitzschutzerder<br />

Folgende Anlageteile sind indirekt<br />

über Trennfunkenstrecken in den<br />

Hauptpotentialausgleich einzubeziehen:<br />

⇒ Anlagen mit kathodischem Korrosionsschutz<br />

<strong>und</strong> Streustromschutzmaßnahmen<br />

nach DIN VDE 0150<br />

⇒ Erdungsanlagen von Niederspannungs-Verbraucheranlagen<br />

über<br />

1 kV nach DIN VDE 0101 <strong>und</strong> 0141,<br />

wenn unzulässig hohe Erdungsspannungen<br />

verschleppt werden<br />

können<br />

⇒ Bahnerde bei Wechselstrom- <strong>und</strong><br />

Gleichstrombahnen nach DIN VDE<br />

0115 (Gleise von Bahnen der DB<br />

dürfen nur mit schriftlicher Genehmigung<br />

angeschlossen werden)<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 101<br />

5<br />

Abwasser<br />

1<br />

2<br />

6<br />

Heizung<br />

7<br />

3<br />

4<br />

zu PEN<br />

4<br />

230/400 V<br />

kWh<br />

HAK<br />

Anschlussfahne zum<br />

Äußeren Blitzschutz<br />

1 Potentialausgleichsschiene 4 Blitzstrom-Ableiter 7 Anschlussfahne<br />

2 F<strong>und</strong>amenterder 5 Anschlussklemme 8 Trennfunkenstrecke<br />

3 Keilverbinder 6 Rohrschelle<br />

Bild 6.1.1 Prinzip des Blitzschutz-Potentialausgleiches bestehend aus Blitzschutz- <strong>und</strong> Hauptpotentialausgleich<br />

3<br />

Verteilungsnetz<br />

informationstechn. System<br />

6


6<br />

⇒ Messerde für Laboratorien, sofern<br />

sie von den Schutzleitern getrennt<br />

ausgeführt wird<br />

In Bild 6.1.1 sind die Anschlüsse <strong>und</strong> die<br />

jeweiligen Komponenten des Hauptpotentialausgleiches<br />

dargestellt.<br />

Ausführung der Erdungsanlage für<br />

den Potentialausgleich<br />

Da die elektrische Niederspannungs-<br />

Verbraucheranlage bestimmte Erdungswiderstände(Abschaltbedingungen<br />

der Schutzorgane) erforderlich<br />

macht <strong>und</strong> der F<strong>und</strong>amenterder gute<br />

Erdungswiderstände bei wirtschaftlicher<br />

Verlegung bietet, stellt der F<strong>und</strong>amenterder<br />

eine optimale <strong>und</strong> wirkungsvolle<br />

Ergänzung zum Potentialausgleich<br />

dar. Für die Ausführung des<br />

F<strong>und</strong>amenterders ist die DIN 18014<br />

maßgebend, die z. B. Anschlussfahnen<br />

für die Potentialausgleichschiene fordert.<br />

Genauere Beschreibungen <strong>und</strong><br />

Ausführungen des F<strong>und</strong>amenterder<br />

sind in Kapitel 5.5 enthalten.<br />

Bei der Verwendung des F<strong>und</strong>amenterders<br />

als Blitzschutzerder sind gegebenenfalls<br />

zusätzliche Anforderungen zu<br />

beachten, diese können dem Kapitel<br />

5.5 entnommen werden.<br />

Potentialausgleichsleitungen<br />

Die Potentialausgleichsleitungen sollen,<br />

sofern sie Schutzfunktion haben,<br />

wie Schutzleiter, d. h. grün/gelb, gekennzeichnet<br />

werden.<br />

Potentialausgleichsleitungen führen<br />

keinen Betriebsstrom <strong>und</strong> können daher<br />

blank aber auch isoliert sein.<br />

Maßgebend für die Bemessung der<br />

Hauptpotentialausgleichsleitungen<br />

nach DIN VDE 0100-540 ist der Querschnitt<br />

des Hauptschutzleiters. Hauptschutzleiter<br />

ist der von der Stromquelle<br />

kommende oder vom Hausanschlusskasten<br />

oder dem Hauptverteiler abgehende<br />

Schutzleiter.<br />

In jedem Fall beträgt der Mindestquerschnitt<br />

des Hauptpotentialausgleichsleiters<br />

min. 6 mm2 Cu. Als mögliche<br />

Begrenzung nach oben wurde 25 mm2 Cu festgelegt.<br />

Als Mindestquerschnitte für den<br />

zusätzlichen Potentialausgleich (Tabelle<br />

6.1.1) wird bei geschützter Verlegung<br />

2,5 mm2 Cu <strong>und</strong> bei ungeschützter<br />

Verlegung 4 mm2 Cu gefordert.<br />

Für Erdungsleitungen von Antennen<br />

(nach DIN VDE 0855 Teil 1) beträgt der<br />

Mindestquerschnitt 16 mm 2 Cu, 25 mm 2<br />

Al oder 50 mm 2 Stahl.<br />

102 BLITZPLANER<br />

Potentialausgleichsschienen<br />

Die Potentialausgleichsschiene ist ein<br />

zentrales Bauelement des Potentialausgleiches<br />

<strong>und</strong> muss alle in der Praxis vorkommenden<br />

Anschlussleitungen <strong>und</strong><br />

Querschnitte kontaktsicher klemmen,<br />

Stromtragsicher sein <strong>und</strong> der Korrosionsfestigkeit<br />

genügen.<br />

In der DIN VDE 0618 Teil 1:1989-08 sind<br />

Anforderungen an die Potentialausgleichsschienen<br />

für den Hauptpotentialausgleich<br />

beschrieben. Darin werden<br />

folgende Anschlussmöglichkeiten als<br />

Minimum definiert:<br />

⇒ 1x Flachleiter 4 x 30 mm oder R<strong>und</strong>leiter<br />

Ø 10 mm<br />

⇒ 1x 50mm2 ⇒ 6x 6mm 2 bis 25 mm 2<br />

⇒ 1x 2,5mm 2 bis 6 mm 2<br />

Haupt- zusäzlicher<br />

potentialausgleich Potentialausgleich<br />

normal 0,5 • Querschnitt zwischen zwei 1 • Querschnitt des<br />

des größten Schutz- Körpern kleineren Schutzleiters<br />

der Anlage leiters<br />

zwischen einem 0,5 • Querschnitt<br />

Körper <strong>und</strong> einem<br />

fremden leitfähigen<br />

Teil<br />

des Schutzleiters<br />

mindestens 6 mm2 bei mechanischem 2,5 mm2 Cu oder<br />

Schutz gleicher Leitwert<br />

ohne mechanischen 4 mm2 Cu oder<br />

Schutz gleicher Leitwert<br />

mögliche 25 mm 2 Cu – –<br />

Begrenzung oder gleichwertiger<br />

Leitwert<br />

Tabelle 6.1.1 Querschnitte für Potentialausgleichsleiter<br />

Diese Anforderungen an eine Potentialausgleichsschiene<br />

werden von der<br />

K12 (Bild 6.1.2) erfüllt.<br />

Mit in dieser Norm enthalten ist, die<br />

Prüfung der Blitzstromtragfähigkeit<br />

für Klemmenstellen ab einen Querschnitt<br />

von 16 mm 2 . Darin wird auf die<br />

Prüfung der Blitzschutzbauteile nach<br />

der DIN V VDE V 0185-201 bezug genommen.<br />

Werden die Anforderungen in der vorhergenannten<br />

Norm erfüllt, kann dieses<br />

Bauteil auch für den Blitzschutz-<br />

Potentialausgleich nach der DIN V VDE<br />

V 0185-1-4 eingesetzt werden.<br />

Anschlüsse für den Potentialausgleich<br />

Anschlüsse für den Potentialausgleich<br />

müssen einen guten <strong>und</strong> dauerhaften<br />

Kontakt geben.<br />

Einbeziehen von Rohrleitungen in den<br />

Potentialausgleich<br />

Zum Einbinden von Rohrleitungen in<br />

den Potentialausgleich werden Erdungsrohrschellen<br />

für die entsprechenden<br />

Durchmesser der Rohre verwendet<br />

(Bilder 6.1.3 <strong>und</strong> 6.1.4).<br />

Bild 6.1.2 Potentialausgleichsschiene K12,<br />

Art.-Nr. 563 200 Bild 6.1.3 Erdungsrohrschelle, Art.-Nr. 408 014<br />

www.dehn.de


Bild 6.1.4 Erdungsrohrschelle, Art.-Nr. 407 114<br />

Enorme Montagevorteile bieten Erdungsbandrohrschellen<br />

aus NIRO, die<br />

universell dem Rohrdurchmesser angepasst<br />

werden können.<br />

Bild 6.1.5 Erdungsbandrohrschelle, Art.-Nr. 540 910<br />

Mit diesen Erdungsbandrohrschellen<br />

können unterschiedliche Werkstoffe<br />

der Rohre (z. B. Stahl, Kupfer <strong>und</strong> Edelstahl)<br />

geklemmt werden <strong>und</strong> eine<br />

Durchgangsverdrahtung ist mit diesen<br />

Bauteilen ebenfalls möglich.<br />

Bild 6.1.6 zeigt einen Potentialausgleich<br />

von Heizungsrohren mit Durchgangsverdrahtung.<br />

Bild 6.1.6 Potentialausgleich mit Durchgangsverdrahtung<br />

Prüfung <strong>und</strong> Überwachung des Potentialausgleichs<br />

Vor Inbetriebsetzung der elektrischen<br />

Verbraucheranlage sind die Verbindungen<br />

auf ihre einwandfreie Beschaffenheit<br />

<strong>und</strong> ihre Wirksamkeit zu überprüfen.<br />

Ein niederohmiger Durchgang zu den<br />

verschiedenen Anlagenteilen <strong>und</strong> dem<br />

Potentialausgleich wird empfohlen. Ein<br />

Richtwert von < 1 Ω wird für die Verbindungen<br />

beim Potentialausgleich in der<br />

DIN V VDE V 0185-3 Hauptabschnitt 3<br />

Absatz 4.3.1 genannt.<br />

Zusätzlicher Potentialausgleich<br />

Können Abschaltbedingungen der<br />

jeweiligen Netzform für eine Anlage<br />

oder einen Teil der Anlage nicht eingehalten<br />

werden, ist ein zusätzlicher örtlicher<br />

Potentialausgleich erforderlich.<br />

Hintergedanke ist, alle gleichzeitig<br />

berührbaren Körper, sowie ortsfeste<br />

Betriebsmittel untereinander als auch<br />

fremde leitfähige Teile zu verbinden.<br />

Ziel ist es eine eventuell auftretende<br />

Berührungsspannung möglichst klein<br />

zu halten.<br />

Weiterhin ist der zusätzliche Potentialausgleich<br />

anzuwenden bei Anlagen<br />

oder Anlagenteile bei IT-Systemen mit<br />

Isolationsüberwachung.<br />

Erforderlich ist der zusätzliche Potentialausgleich<br />

auch bei besonderer<br />

Gefährdung aufgr<strong>und</strong> der Umgebungsbedingungen<br />

in speziellen Anlagen<br />

oder Anlageteilen.<br />

In der VDE Reihe 0100 Gruppe 700 wird<br />

auf den zusätzlichen Potentialausgleich<br />

für Betriebsstätten, Räume <strong>und</strong><br />

Anlagen besonderer Art hingewiesen.<br />

Dies sind z. B.<br />

⇒ DIN VDE 0100-701 für Baderäume<br />

⇒ DIN VDE 0100-702 für Schwimmbäder<br />

⇒ DIN VDE 0100-705 für landwirtschaftliche<br />

Betriebstätten<br />

<strong>Der</strong> Unterschied zum Hauptpotentialausgleich<br />

besteht darin, dass die Querschnitte<br />

der Leitungen kleiner gewählt<br />

werden dürfen (Tabelle 6.1.1), <strong>und</strong> dieser<br />

zusätzliche Potentialausgleich örtlich<br />

begrenzt sein kann.<br />

6.2 Potentialausgleich für<br />

Niederspannungs-Verbraucheranlagen<br />

<strong>Der</strong> Potentialausgleich für Niederspannungs-Verbraucheranlagen<br />

im Rahmen<br />

des Inneren Blitzschutzes nach DIN V<br />

VDE V 0185-3, Abschnitt 5.2.4, stellt<br />

eine Erweiterung des Hauptpotentialausgleichs<br />

nach DIN VDE 0100-410 dar<br />

(Bild 6.1.1).<br />

Zusätzlich zu allen fremden leitfähigen<br />

Systemen werden dabei auch die Zuleitungen<br />

der Niederspannungs-Verbraucheranlage<br />

in den Potentialausgleich<br />

einbezogen. Die Besonderheit dieses<br />

Potentialausgleichs liegt darin, dass<br />

eine Anbindung an den Potentialausgleich<br />

nur über entsprechende Überspannungs-Schutzgeräte<br />

erfolgen kann.<br />

Die Anforderungen, die an derartige<br />

Überspannungs-Schutzgeräte gestellt<br />

werden, sind in den Kapiteln 7.5.2 <strong>und</strong><br />

8.1 näher beschrieben.<br />

Analog zum Potentialausgleich mit<br />

metallenen Installationen (siehe Kapitel<br />

6.1) soll der Potentialausgleich für<br />

die Niederspannungs-Verbraucheranlage<br />

ebenfalls unmittelbar an der Einführungsstelle<br />

im Objekt durchgeführt<br />

werden. Für die Installation der Überspannungs-Schutzgeräte<br />

im ungezählten<br />

Bereich der Niederspannungs-Verbraucheranlage(Hauptstrom-Versorgungssystem)<br />

gelten die in der Richtlinie<br />

des VDEW „Überspannungsschutz-<br />

Bild 6.2.1 Blitzstrom-Ableiter DEHNbloc NH im Sammelschienen-Anschlussfeld<br />

einer Zähleranlage<br />

(siehe dazu Bild 6.2.2)<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 103<br />

6


6<br />

einrichtung der Anforderungsklasse B –<br />

Richtlinie für den Einsatz im Hauptstrom-Versorgungssystemen“beschriebenen<br />

Anforderungen (siehe hierzu<br />

auch Kapitel 7.5.2 <strong>und</strong> 8.1) (Bilder 6.2.1<br />

<strong>und</strong> 6.2.2).<br />

Bild 6.2.2 Detail aus Bild 6.2.1<br />

6.3 Potentialausgleich für<br />

Anlagen der Informationstechnik<br />

<strong>Der</strong> Innere Blitzschutz bzw. Blitzschutz-<br />

Potentialausgleich fordert, dass alle<br />

metallisch leitenden Teile wie Leitungsadern<br />

<strong>und</strong> Schirme am Gebäudeeintritt<br />

möglichst niederimpedant in den Potentialausgleich<br />

einbezogen werden.<br />

Dazu gehören beispielsweise Antennenleitungen,Telekommunikationsleitungen<br />

mit metallischen Leitern, aber<br />

auch Lichtwellenleiteranlagen mit metallischen<br />

Elementen. Die Leitungen<br />

werden mit Hilfe von blitzstromtragfähigen<br />

Elementen (Ableiter <strong>und</strong> Schirmanschlusstechnik)<br />

angeschlossen. Ein<br />

günstiger Installationsort ist der Übergabepunkt<br />

von gebäudeüberschreitender<br />

auf gebäudeinterne Verkabelung.<br />

Sowohl die Ableiter, als auch die<br />

Schirmanschlusstechnik sind entsprechend<br />

der zu erwartenden Blitzstromparameter<br />

auszuwählen.<br />

Um innerhalb von Gebäuden Induktionsschleifen<br />

zu minimieren, empfehlen<br />

sich zusätzlich folgende Schritte:<br />

⇒ Eintritt von Leitungen <strong>und</strong> Metallrohren<br />

an der gleichen Stelle<br />

⇒ Räumlich gemeinsame, jedoch abgeschirmte,<br />

Verlegung von Energie-<br />

<strong>und</strong> Datenleitungen<br />

⇒ Vermeidung unnötiger Kabellängen<br />

durch direkte Leitungsverlegung<br />

104 BLITZPLANER<br />

45°<br />

(SK III)<br />

100%<br />

î~50% î~50%<br />

î~70% î~14%<br />

î~16%<br />

PAS<br />

Antennenanlagen:<br />

Antennenanlagen sind in der Regel aus<br />

funktechnischen Gründen exponiert<br />

angebracht <strong>und</strong> unterliegen einer<br />

erhöhten Beeinflussung durch Überspannungen,<br />

insbesondere bei direktem<br />

Blitzeinschlag. Sie sind gemäß DIN<br />

VDE 0855 Teil 300 in den Potentialausgleich<br />

zu integrieren <strong>und</strong> müssen durch<br />

ihre Konstruktion (Kabelaufbau, Steckverbinder<br />

<strong>und</strong> Armaturen) oder geeignete<br />

zusätzliche Maßnahmen die<br />

Gefahr einer Beeinflussung reduzieren.<br />

Antennenelemente, die aus Funktionsgründen<br />

nicht direkt mit dem Potentialausgleich<br />

verb<strong>und</strong>en werden können<br />

<strong>und</strong> mit einer Antennen-Speiseleitung<br />

Sender/<br />

Empfänger<br />

Das elektromagnetische Blitzfeld kann hohe<br />

Spannungen in Installationsschleifen induzieren.<br />

Diese bestehen aus HF-, Daten- <strong>und</strong> Energieversorgungsleitungen<br />

als auch Potentialausgleichseinrichtungen.<br />

Datenleitung<br />

Energieversorgung<br />

Bild 6.3.1 Mögliche Aufteilung des Blitzstromes bei Antennenanlagen nach DIN VDE 0855 Teil 300<br />

Bild 6.3.2 Isolierter Aufbau von Blitzschutzanlage <strong>und</strong> Mobilfunkantenne<br />

verb<strong>und</strong>en sind, sollten durch Ableiter<br />

geschützt werden.<br />

Vereinfacht kann angenommen werden,<br />

dass 50 % des Direktblitzstroms<br />

über die Schirme aller Antennenleitungen<br />

fließt. Ist eine Antennenanlage für<br />

Blitzströme bis 100 kA (10/350 µs) dimensioniert<br />

((Blitz-) Schutzklasse III),<br />

ergibt sich eine Aufteilung des Blitzstromes<br />

von (50 kA) über die Erdungsleitung<br />

<strong>und</strong> (50 kA) über die Schirme<br />

aller Antennenkabel. Nicht blitzstromtragfähige<br />

Antennenanlagen sind deshalb<br />

mit Fangeinrichtungen auszurüsten,<br />

in deren Schutzbereich die Antennen<br />

liegen. Bei der Auswahl eines<br />

geeigneten Kabels ist der jeweilige<br />

s<br />

s<br />

www.dehn.de<br />

zur "fernen Erde"<br />

Trennungsabstand s ist einzuhalten<br />

Antenne<br />

Antennenmast<br />

Potentialausgleich


Anteil an Teilblitzstrom für jede an der<br />

Ableitung beteiligte Antennenleitung<br />

zu ermitteln. In ungünstigen Fällen<br />

kann sich der Blitzstrom auf einem<br />

Antennenkabel im Verhältnis von 2:1<br />

von Schirm zu Seele aufteilen. Die<br />

erforderliche Kabel-Spannungsfestigkeit<br />

kann aus dem Kopplungswiderstand<br />

<strong>und</strong> der Länge der Antennenleitung<br />

<strong>und</strong> der Amplitude des Blitzstroms<br />

ermittelt werden (Bild 6.3.1).<br />

Nach der aktuellen Norm DIN V VDE V<br />

0185-3 können Antennenanlagen auf<br />

Gebäuden durch<br />

– Fangstangen<br />

– erhöht geführten Drähten<br />

– oder gespannten Seilen<br />

unter Einhaltung des Trennungsabstandes<br />

s in den einschlagsgeschützten Bereich<br />

gebracht werden.<br />

Durch die elektrische Isolation der<br />

Blitzschutzanlage von leitenden Teilen<br />

der Gebäudekonstruktion (metallische<br />

Konstruktionsteile, Armierung usw.)<br />

<strong>und</strong> Isolation gegenüber elektrischen<br />

Leitungen im Gebäude wird das Eindringen<br />

von Blitzteilströmen in Steuer<strong>und</strong><br />

Versorgungsleitungen <strong>und</strong> damit<br />

die Beeinflussung/Zerstörung von empfindlichen<br />

elektrischen <strong>und</strong> elektronischen<br />

Einrichtungen verhindert (Bild<br />

6.3.2).<br />

Lichtwellenleiteranlagen:<br />

Lichtwellenleiteranlagen mit metallischen<br />

Elementen lassen sich üblicherweise<br />

in folgende Typen einteilen:<br />

⇒ Kabel mit metallfreier Seele aber<br />

mit Metallmantel (z. B. eine metallische<br />

Dampfsperre) oder metallischen<br />

Tragelementen<br />

⇒ Kabel mit metallischen Elementen<br />

in der Seele <strong>und</strong> mit Metallmantel<br />

oder metallischen Tragelementen<br />

⇒ Kabel mit metallischen Elementen<br />

in der Seele, aber ohne Metallmantel.<br />

Für alle Kabeltypen mit metallischen<br />

Elementen muss der minimale Scheitelwert<br />

des Blitzstroms ermittelt werden,<br />

der zu einer Beeinträchtigung der<br />

Übertragungseigenschaften der Lichtwellenleiter<br />

führt. Blitzstromtragfähige<br />

Kabel sind auszuwählen <strong>und</strong> die<br />

metallischen Elemente direkt oder über<br />

einen SPD an Potentialausgleichsschiene<br />

angeschlossen werden.<br />

⇒ Metallmantel: Anschluss mit Schirmanschlusstechnik<br />

z. B. SAK, am Gebäudeeintritt<br />

⇒ Metallische Seele: Anschluss mit<br />

Erdungsklemme z. B. SLK, Nähe<br />

Spleißbox<br />

⇒ Vermeiden von Ausgleichsströmen:<br />

Anschluss nicht direkt, sondern<br />

indirekt über Funkenstrecke z. B.<br />

DEHNgap, BLITZDUCTOR CT<br />

Telekommunikationsleitungen:<br />

Telekommunikationsleitungen mit metallischen<br />

Leitern bestehen üblicherweise<br />

aus Kabeln mit symmetrischen<br />

oder koaxialen Verseilelementen folgender<br />

Typen:<br />

⇒ Kabel ohne zusätzliche Metallelemente<br />

⇒ Kabel mit Metallmantel (z. B. eine<br />

metallische Dampfsperre) <strong>und</strong>/oder<br />

metallischen Tragelementen<br />

⇒ Kabel mit Metallmantel <strong>und</strong> zusätzlicher<br />

Blitzschutzbewehrung<br />

Die Aufteilung des Blitzteilstroms auf<br />

informationstechnischen Leitungen<br />

lässt sich ermitteln, wenn nach der DIN<br />

V VDE V 0185-3 oder 4 vorgegangen<br />

wird. Die einzelnen Kabel sind wie<br />

folgt in den Potentialausgleich einzubeziehen:<br />

a) Ungeschirmte Kabel sind mit blitzteilstromtragfähigen<br />

Ableitern zu<br />

beschalten. Blitzteilstrom der Leitung:<br />

Anzahl der Einzeladern =<br />

Blitzteilstrom pro Ader<br />

b) Ist der Kabelschirm blitzstromtragfähig<br />

fließt der Blitzstrom über den<br />

Schirm. Jedoch gelangen kapazitive/induktive<br />

Störeinkopplungen<br />

⇒<br />

auf die Adern <strong>und</strong> machen Überspannungs-Ableiter<br />

erforderlich.<br />

Vorraussetzungen:<br />

<strong>Der</strong> Schirm an beiden Enden muss<br />

blitzstromtragfähig mit dem<br />

⇒<br />

Hauptpotentialausgleich verb<strong>und</strong>en<br />

sein (Bild 6.3.3).<br />

In beiden Gebäuden, in denen das<br />

Kabel endet, muss das Blitzschutzzonenkonzept<br />

angewendet <strong>und</strong><br />

der Anschluss der aktiven Adern in<br />

Bild 6.3.3 Blitzstromtragfähiges Schirmanschlusssystem<br />

SAK<br />

der gleichen Blitzschutzzone (üblicherweise<br />

LPZ 1) durchgeführt werden.<br />

⇒ Wird ein ungeschirmtes Kabel in<br />

einem Metallrohr verlegt, ist dieses<br />

wie ein Kabel mit blitzstromtragfähigem<br />

Kabelschirm zu behandeln.<br />

c) Ist der Kabelschirm nicht blitzstromtragfähig,<br />

dann gilt:<br />

⇒ Bei beidseitigem Schirmanschluss<br />

ist ebenso wie mit einer Signalader<br />

einer ungeschirmten Leitung zu<br />

verfahren. Blitzteilstrom der Leitung<br />

/ Anzahl der Einzeladern + 1<br />

(Schirm) = Blitzteilstrom pro Ader.<br />

⇒ Ist der Schirm nicht beidseitig aufgelegt,<br />

gilt er als nicht vorhanden<br />

Blitzteilstrom der Leitung / Anzahl<br />

der Einzeladern = Blitzteilstrom<br />

pro Ader.<br />

Lässt sich die genaue Aderbelastung<br />

nicht ermitteln, ist es sinnvoll, eher<br />

konservativ Annahmen zu treffen. Es<br />

hat sich bewährt hierzu die Näherung<br />

für die Telekommunikationsleitung<br />

eines Wohnhauses heran zu ziehen.<br />

Daraus ergibt sich bei Annahme der<br />

Blitzschutzklasse 3 eine maximale Belastung<br />

pro Ader von 2,5 kA (10/350).<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 105<br />

APL<br />

Telekom K<strong>und</strong>e<br />

3 OUT 4<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

1 IN 2<br />

TAE<br />

BLITZDUCTOR CT<br />

BCT MOD BD 110<br />

5 kA (10/350 µs)<br />

Informationstechnische<br />

Einrichtung<br />

Bild 6.3.4 Blitzschutz-Potentialausgleich für den TK-<br />

Anschluss mit BLITZDUCTOR CT<br />

(Einsatz von Deutscher TELEKOM erlaubt)<br />

6


6<br />

106 BLITZPLANER<br />

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7. Schutz von elektrischen <strong>und</strong> elektronischen Systemen gegen LEMP<br />

7.1 Blitz-Schutzzonen-Konzept<br />

Mit einem Blitzschutzsystem nach DIN<br />

V VDE V 0185-3 sind zwar Personen <strong>und</strong><br />

materielle Werte in den Gebäuden<br />

geschützt, nicht aber elektrische <strong>und</strong><br />

elektronische Systeme in den Gebäuden,<br />

die empfindlich auf kurzzeitige,<br />

energiereiche Überspannungen infolge<br />

der Blitzentladung reagieren. Gerade<br />

diese Systeme halten in Form von<br />

Gebäudemanagement-, Telekommunikations-,<br />

Steuerungs- <strong>und</strong> Sicherheitssystemen<br />

mit sehr hohen Wachstumsraten<br />

Einzug in nahezu alle Bereiche der<br />

Wohn- <strong>und</strong> Zweckbauten. Die Anforderungen,<br />

die durch den Eigentümer/Betreiber<br />

an die permanente Verfügbarkeit<br />

<strong>und</strong> Zuverlässigkeit derartiger Systeme<br />

gestellt werden, sind sehr hoch.<br />

<strong>Der</strong> Schutz von elektrischen <strong>und</strong><br />

elektronischen Systemen in baulichen<br />

Anlagen gegen Überspannungen, die<br />

durch den elektromagnetischen Blitzimpuls<br />

(LEMP) verursacht werden,<br />

beruht auf dem Prinzip der Blitzschutzzonen<br />

(LPZ – Lightning Protection<br />

Zones). Nach diesem Prinzip ist die zu<br />

schützende bauliche Anlage in innere<br />

Blitzschutzzonen unterschiedlicher<br />

LEMP-Bedrohungswerten zu unterteilen<br />

(Bild 7.1.1). Damit können Bereiche<br />

Ableitung<br />

Niederspannungs-<br />

Versorgungssystem<br />

informationstechnisches<br />

System<br />

Lüftung<br />

Bild 7.1.1 Blitz-Schutzzonen-Konzept<br />

Fangeinrichtung<br />

unterschiedlicher LEMP-Bedrohungswerte<br />

der Festigkeit des elektronischen<br />

Systems angepasst werden.<br />

Nach diesem flexiblen Konzept können<br />

abhängig von Zahl, Art <strong>und</strong> Empfindlichkeit<br />

der elektronischen Geräte/Systeme,<br />

geeignete LPZ definiert werden.<br />

Von kleinen lokalen Zonen bis zu großen<br />

integralen Zonen, die das gesamte<br />

Gebäudevolumen umfassen können.<br />

Abhängig von der Art der Blitzbedrohung<br />

sind folgende Blitzschutzzonen<br />

definiert:<br />

Äußere Zonen<br />

⇒ LPZ 0A – Gefährdet durch direkte<br />

Blitzeinschläge, durch Impulsströme<br />

bis zum vollen Blitzstrom <strong>und</strong><br />

durch das volle elektromagnetische<br />

Feld des Blitzes<br />

⇒ LPZ 0B – Geschützt gegen direkten<br />

Blitzeinschlag, gefährdet durch<br />

Impulsströme bis zum vollen Blitzstrom<br />

<strong>und</strong> durch das volle elektromagnetische<br />

Feld des Blitzes<br />

⇒ LPZ 0C – Geschützt gegen direkten<br />

Blitzeinschlag, gefährdet durch Impulsströme<br />

bis zum vollen Blitzstrom<br />

<strong>und</strong> durch das volle elektromagnetische<br />

Feld des Blitzes,<br />

Gefahr von Berührungs- <strong>und</strong> Schrittspannungen<br />

für Lebewesen. Definiert<br />

auf Erdniveau innerhalb einer<br />

Raumschirm<br />

Höhe von 3 m <strong>und</strong> einem Abstand<br />

von 3 m außerhalb einer baulichen<br />

Anlage<br />

Innere Zonen<br />

⇒ LPZ 1 – Impulsströme begrenzt<br />

durch Stromaufteilung <strong>und</strong> durch<br />

Überspannungsschutzgeräte (SPDs)<br />

an den Zonengrenzen. Das elektromagnetische<br />

Feld des Blitzes kann<br />

durch räumliche Schirmung gedämpft<br />

sein.<br />

⇒ LPZ 2 ... n – Impulsströme weiter<br />

begrenzt durch Stromaufteilung<br />

<strong>und</strong> durch Überspannungsschutzgeräte<br />

(SPDs) an den Zonengrenzen.<br />

Das elektromagnetische Feld<br />

des Blitzes ist meistens durch räumliche<br />

Schirmung gedämpft.<br />

Die Anforderungen für die inneren<br />

Zonen müssen entsprechend der Festigkeit<br />

der zu schützenden elektrischen<br />

<strong>und</strong> elektronischen Systeme definiert<br />

werden.<br />

An der Grenze jeder inneren Zone muss<br />

der Potentialausgleich für alle eintretenden<br />

metallenen Teile <strong>und</strong> Versorgungsleitungen<br />

durchgeführt werden.<br />

Dieser erfolgt direkt oder durch geeignete<br />

SPDs. Die Zonengrenze wird durch<br />

die Schirmungsmaßnahmen gebildet.<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 107<br />

M<br />

Endgerät<br />

F<strong>und</strong>amenterder<br />

Stahlarmierung<br />

Blitzschutz-Potentialausgleich<br />

Blitzstrom-Ableiter<br />

(SPD Typ 1)<br />

örtlicher Potentialausgleich<br />

Überspannungs-Ableiter<br />

(SPD Typ 2, SPD Typ 3)<br />

Blitzschutz-Potentialausgleich<br />

Blitzstrom-Ableiter<br />

örtlicher Potentialausgleich<br />

Überspannungs-Ableiter<br />

7


7<br />

Bild 7.1.2 Beispiel für die Umsetzung des Blitz-Schutzzonen-Konzeptes<br />

Bild 7.1.2 zeigt ein Beispiel für die<br />

Umsetzung der beschriebenen Maßnahmen<br />

für das Blitz-Schutzzonen-<br />

Konzept.<br />

108 BLITZPLANER<br />

7.2 LEMP-Schutz-Management<br />

Für neue bauliche Anlagen kann der<br />

optimale Schutz von elektronischen<br />

Systemen mit einem Minimum an Kosten<br />

nur erreicht werden, wenn die<br />

elektronischen Systeme gemeinsam mit<br />

dem Gebäude <strong>und</strong> vor dessen Errichtung<br />

geplant werden. Auf diese Weise<br />

können Komponenten des Gebäudes,<br />

wie z. B. die Bewehrung, Metallträger<br />

<strong>und</strong> metallene Stützpfeiler, in das<br />

LEMP-Schutz-Management einbezogen<br />

werden.<br />

Für bestehende bauliche Anlagen sind<br />

die Kosten für den LEMP-Schutz meist<br />

höher als bei neuen baulichen Anlagen.<br />

Werden jedoch die LPZ geeignet<br />

gewählt <strong>und</strong> bestehende Installationen<br />

genutzt oder aufgerüstet, so können<br />

Kosten reduziert werden.<br />

Wird durch die Risikoanalyse nach DIN<br />

V VDE V 0185-2 der LEMP-Schutz gefordert,<br />

so kann dieser nur erreicht werden<br />

wenn:<br />

⇒ die Maßnahmen von einer Blitzschutz-Fachkraft<br />

mit f<strong>und</strong>ierter<br />

Kenntnis der EMV geplant werden,<br />

⇒ zwischen den Experten für den Bau<br />

<strong>und</strong> für den LEMP-Schutz (z. B. Bau<strong>und</strong><br />

Elektroingenieure) eine enge,<br />

gewerkeübergreifende Koordination<br />

erfolgt <strong>und</strong><br />

⇒ dem Management-Plan nach Tabelle<br />

7.2.1 (Anhang D der DIN V VDE V<br />

0185-4) gefolgt wird.<br />

Eine abschließende Risikoanalyse muss<br />

nachweisen, dass das verbleibende Risiko<br />

kleiner als das akzeptierbare Risiko<br />

ist.<br />

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Schritt Ziel Maßnahme ist durchzuführen von<br />

(soweit betroffen)<br />

Erste Risikoanalyse a Prüfung der Notwendigkeit eines LEMP- • Blitzschutz-Fachkraft b<br />

Schutzes auf der Basis des akzeptierbaren • Eigentümer<br />

Risikos.<br />

LEMP-Schutz-Planung Vorbereitung eines Schutzkonzepts • Blitzschutz-Fachkraft<br />

mit der Definition von • Eigentümer<br />

• Gefährdungspegeln, die maßgebliche • Architekt<br />

Blitzstromparameter definieren • Planer der elektronischen Systeme<br />

• LPZ <strong>und</strong> ihren Grenzen • Planer maßgeblicher Installationen<br />

•räumliche Schirmung<br />

• Potentialausgleich-Netzwerken<br />

•Erdungsanlagen<br />

• Leitungsführen <strong>und</strong> -schirmung<br />

• Potentialausgleich von Versorgungsleitungen<br />

an den Grenzen der LPZ<br />

LEMP- Schutz Allgemeine Zeichnungen <strong>und</strong> • Ingenieurbüro oder gleichwertig<br />

Auslegung Beschreibungen<br />

Vorbereitung der Ausschreibungsunterlagen<br />

Detailzeichnungen <strong>und</strong> Zeitpläne für<br />

die Installation<br />

LEMP-Schutzsystem Qualität der Installation • Blitzschutz-Fachkraft<br />

Installation <strong>und</strong><br />

Überprüfung<br />

Dokumentation<br />

• Errichter des LEMP-Schutzsystems<br />

• Ingenieurbüro<br />

Mögliche Revision von Detailzeichnungen<br />

• Prüfungsbeauftragter<br />

LEMP-Schutzsystem Prüfung <strong>und</strong> Dokumentation des • Unabhängige Blitzschutz-Fachkraft<br />

Abnahme Zustands des Systems • Prüfungsbeauftragter<br />

Abschließende Prüfung, ob das verbleibende Risiko • Unabhängige Blitzschutz-Fachkraft<br />

Risikoanalyse a kleiner als das akzeptierbare Risiko ist • Prüfungsbeauftragter<br />

Wiederkehrende Sicherstellung eines angemessenen LEMP- • Blitzschutz-Fachkraft<br />

Prüfungen Schutzsystems • Prüfungsbeauftragter<br />

a Siehe DIN V VDE V 0185-2 (VDE V 0185 Teil 2)<br />

b Mit f<strong>und</strong>ierten Kenntnissen der EMV <strong>und</strong> der Installationspraxis.<br />

Tabelle 7.2.1 LEMP-Schutz-Management für neue Gebäude <strong>und</strong> für umfassende Änderungen der Konstruktion oder der Nutzung von Gebäuden<br />

7.3 Berechnung der magnetischen<br />

Schirmdämpfung<br />

von Gebäude-/Raumschirmen<br />

Die vorrangige Störquelle für zu schützende<br />

Geräte <strong>und</strong> Anlagen in einem<br />

Objekt ist der Blitzstrom <strong>und</strong> das damit<br />

verb<strong>und</strong>ene elektromagnetische Feld.<br />

Im Bild 7.3.1 ist die prinzipielle Wirkungsweise<br />

von Gitterstrukturen dargestellt.<br />

Die Berechnungsgr<strong>und</strong>lagen<br />

sind in der Norm DIN V VDE V 0185-4<br />

beschrieben.<br />

Berechnungsgr<strong>und</strong>lagen basieren auf<br />

Annahmen <strong>und</strong> Abschätzungen. Mit<br />

einer ersten Näherung soll die komplexe<br />

Verteilung des magnetischen Feldes<br />

innerhalb von gitterförmigen Schirmen<br />

bestimmt werden. Die Formeln für die<br />

Bestimmung des magnetischen Feldes<br />

basieren auf numerischen Berechnun-<br />

hohe Feldstärke, große magnetische<br />

Felder / Induktionsspannungen in Nähe<br />

der Ableitung<br />

Bild 7.3.1 Reduzierung des Magnetfeldes durch Gitterschirme<br />

Reduzierung der Feldstärke, großer<br />

magnetischer Felder / Induktionsspannungen<br />

in Nähe der Ableitung durch<br />

Gitterschirme<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 109<br />

7


7<br />

gen des magnetischen Feldes. Bei der<br />

Berechnung wurde die magnetische<br />

Feldkopplung jedes Stabes des gitterförmigen<br />

Schirmes mit allen anderen<br />

Stäben einschließlich des simulierten<br />

Blitzkanals berücksichtigt.<br />

Für die Betrachtung, ob die Wirkung<br />

des elektromagnetischen Feldes des<br />

ersten Teilblitzes oder des Folgeblitzes<br />

für die zu schützende elektrische Einrichtung<br />

die kritischere Störgröße ist,<br />

müssen die Berechnungen mit dem<br />

Maximalwert des Stromes des ersten<br />

Teilblitzes (if/max) <strong>und</strong> dem Maximalwert<br />

des Stromes der Folgeblitze (is/max) entsprechend<br />

der gewählten Blitz-Schutzklasse<br />

durchgeführt werden.<br />

Die Schirmwirkung von gitterförmigen<br />

Schirmen bei direkten Blitzeinschlägen<br />

kann durch die im Bild 7.3.2 dargestellte<br />

Formel berechnet werden. Dieser<br />

Betrachtung liegt zugr<strong>und</strong>e, dass die<br />

Blitzstromeinkopplung an einer beliebigen<br />

Stelle des Daches erfolgt.<br />

Direkteinschlag in ein<br />

geschirmtes Gebäude<br />

i<br />

d w<br />

Die berechneten Werte für das magnetische<br />

Feld gelten für das Sicherheitsvolumen<br />

V s innerhalb von gitterförmigen<br />

Schirmen, die durch den Sicherheitsabstand<br />

d s/... definiert sind (Bild 7.3.3).<br />

Dieses Sicherheitsvolumen berücksichtigt<br />

Maximalwerte der magnetischen<br />

Feldstärke unmittelbar an der Gitterstruktur,<br />

welche die Näherungsformel<br />

nur ungenügend berücksichtigt. Informationstechnische<br />

Geräte dürfen nur<br />

innerhalb des Volumens V s installiert<br />

werden.<br />

110 BLITZPLANER<br />

d r<br />

H 1 = k H × i ×<br />

w<br />

d w × Öd r [A/m]<br />

Bild 7.3.2 Magnetfeld bei Blitzeinschlag (LEMP)<br />

DIN V VDE V 0185-...<br />

w<br />

w<br />

d s/...<br />

Schirm von LPZ 0 A – 1<br />

Volumen V s für<br />

elektronische<br />

Geräte<br />

Sicherheitsabstand<br />

Naheinschlag: Direkteinschlag:<br />

d s/1 = w • SF/10 d s/2 = w<br />

Bild 7.3.3 Volumen für elektronische Geräte innerhalb<br />

LPZ 1<br />

Die Berechnungsgr<strong>und</strong>lage der Schirmwirkung<br />

von gitterförmigen Schirmen<br />

bei nahen Blitzeinwirkungen wird<br />

durch die Bilder 7.3.4 <strong>und</strong> 7.3.5 näher<br />

erläutert.<br />

Feld des<br />

Blitzkanals<br />

s a<br />

H 0<br />

H 0 =<br />

i<br />

2pS a [A/m]<br />

Bild 7.3.4 Magnetfeld bei Blitzeinschlag (LEMP)<br />

DIN V VDE V 0185-...<br />

Bild 7.3.4 zeigt die Ausbildung des<br />

elektromagnetischen Feldes als eine<br />

ebene Welle, deren Feldstärke sich indirekt<br />

proportional durch den Abstand s a<br />

reduziert. Die Größe des magnetischen<br />

Feldes innerhalb eines geschützten<br />

Feld des<br />

Blitzkanals<br />

s a<br />

H 0<br />

Volumens, z. B. Blitz-Schutzzone 1 (Bild<br />

7.3.5), lässt sich durch die Qualität der<br />

Schirmung beschreiben.<br />

<strong>Der</strong> Schirmfaktor SF lässt sich entsprechend<br />

Tabelle 7.3.1 berechnen.<br />

Die Ergebnisse dieser Berechnung des<br />

magnetischen Feldes gelten für ein<br />

Sicherheitsvolumen V s (Bild 7.3.3), das<br />

sich innerhalb der Blitz-Schutzzone mit<br />

einem Sicherheitsabstand d s/1 von der<br />

Schirmung befindet.<br />

<strong>Der</strong> Sicherheitsabstand d s/1 ergibt sich:<br />

d s/1 = w • SF/10 (m)<br />

w entspricht der Maschenweite des<br />

gitterförmigen Schirmes in Metern<br />

SF Schirmfaktor<br />

H 1<br />

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ohne Schirm<br />

H 0 =<br />

H 1 =<br />

i<br />

2pS a<br />

mit Schirm<br />

H 0<br />

10 SF/20<br />

Bild 7.3.5 Magnetfeld bei fernem Blitzeinschlag (LEMP)<br />

DIN V VDE V 0185-...<br />

Material SF (dB) w = Maschenweite (m)<br />

25 kHz (erster Teilblitz) 1 MHz (Folgeblitze) (w ≤ 5m)<br />

Kupfer<br />

Aluminium<br />

20 • log (8,5/w) 20 • log (8,5/w) r = Stabradius (m)<br />

(8,5/w)<br />

Stahl 20 • log 20 • log (8,5/w)<br />

√1+18•10-6 /r2 Beispiel: Stahl-Gitter<br />

µ r ≈ 200<br />

w (m) r (m) dB bei 25 kHz dB bei 1 MHz<br />

0,012 0,0010 44 57<br />

0,100 0,0060 37 39<br />

0,200 0,0090 32 33<br />

0,400 0,0125 26 27<br />

Tabelle 7.3.1 Magnetische Dämpfung von Gittern bei Naheinschlag<br />

DIN V VDE V 0185-...


Realisierung der magnetischen Schirmdämpfung<br />

von Gebäude-/ Raumschirmen<br />

Besonders wichtig zur Abschirmung<br />

magnetischer Felder, <strong>und</strong> damit für die<br />

Errichtung von Blitz-Schutzzonen, sind<br />

bauseits vorhandene, ausgedehnte metallene<br />

Komponenten, z. B. Metalldächer<br />

<strong>und</strong> -fassaden, Stahlarmierungen<br />

in Beton, Streckmetalle in Wänden, Gitter,<br />

metallene Tragkonstruktionen <strong>und</strong><br />

Rohrsysteme. Durch den vermaschten<br />

Zusammenschluss entsteht eine effektive<br />

elektromagnetische Schirmung.<br />

Bild 7.3.6 zeigt im Prinzip, wie eine<br />

Stahlarmierung zu einem elektromagnetischen<br />

Käfig (Löcherschirm) ausgebildet<br />

werden kann. In der Praxis wird<br />

es jedoch bei großen baulichen Anlagen<br />

nicht möglich sein, jeden Knotenpunkt<br />

zu verschweißen oder zusammen<br />

zu klemmen. Üblich ist es, in der<br />

Praxis in die Armierung ein vermaschtes<br />

Leitersystem einzulegen mit einem<br />

typischen Maß a ≤ 5m. Dieses Maschennetz<br />

ist an den Kreuzungspunkten<br />

elektrisch sicher, z. B. durch Klemmen,<br />

verb<strong>und</strong>en. An dieses Maschennetz<br />

wird die Armierung in einem Abstand<br />

von typisch b ≤ 1m „elektrisch angehängt“.<br />

Dies geschieht bauseits z. B.<br />

durch Rödelverbindungen.<br />

Baustahlmatten in Beton sind für Abschirmzwecke<br />

geeignet. Bei der Nachrüstung<br />

bestehender Anlagen werden<br />

derartige Baustahlmatten auch nachträglich<br />

verlegt. Für diese Ausführungs-<br />

Betonfassade<br />

Bild 7.3.8 Gebäudeschirmung<br />

Betonstütze<br />

a<br />

Erdungsfestpunkt<br />

b<br />

a<br />

form ist es notwendig, die Baustahlmatten<br />

aus Korrosionsschutzgründen<br />

zu verzinken. Diese verzinkten Baustahlmatten<br />

werden dann z. B. auf<br />

Dächern überlappend aufgelegt oder<br />

für die Gebäudeschirmung an der<br />

Außenwand außen oder innen aufgebracht.<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 111<br />

4 1<br />

2<br />

3<br />

6<br />

7<br />

8<br />

4<br />

5<br />

9<br />

1 Metallene Abdeckung der Attika<br />

2 Stahl-Armierungsstäbe<br />

3 Vermaschte Leiter, der Armierung<br />

überlagert<br />

4 Anschluss der Fangeinrichtung<br />

5 Innere Potentialausgleichs-Schiene<br />

6 Stromtragfähige Verbindung<br />

7 Verbindung z.B. Rödelverbindung<br />

8 Ringerder (falls vorhanden)<br />

9 F<strong>und</strong>amenterder<br />

(Typische Maße: a £ 5 m, b £ 1 m)<br />

Bild 7.3.6 Verwendung der Armierungsstäbe einer baulichen Anlage zur Schirmung <strong>und</strong> zum Potentialausgleich<br />

Bild 7.3.7a Verzinkte Baustahlmatten zur Gebäudeschirmung<br />

Bodenplatte<br />

Bild 7.3.7b Nutzung verzinkter Baustahlmatten zur<br />

Schirmung, z. B. bei begrüntem Dach<br />

Erdungsringleiter<br />

Flachbandhalter<br />

Stahlstütze<br />

7


7<br />

Die Bilder 7.3.7a <strong>und</strong> 7.3.7b zeigen die<br />

nachträgliche Installation von verzinkten<br />

Baustahlmatten auf dem Dach<br />

eines Gebäudes.<br />

Zum Überbrücken von Dehnungsfugen,<br />

zum Anschluss der Armierung von<br />

Betonfertigteilen <strong>und</strong> für Anschlüsse<br />

an die außenliegende Erdungsanlage<br />

oder das innenliegende Potentialausgleichsystem<br />

ist es notwendig, bereits<br />

bauseits eine ausreichende Anzahl von<br />

Erdungsfestpunkten vorzusehen.<br />

Bild 7.3.8 zeigt eine derartige Installation,<br />

die in der Rohbauplanung berücksichtigt<br />

werden muss.<br />

Das magnetische Feld innerhalb der<br />

baulichen Anlage wird über einen breiten<br />

Frequenzbereich durch Reduktionsschleifen<br />

verringert, die durch das vermaschte<br />

Potentialausgleich-Netzwerk<br />

entstehen. Typische Maschenweiten<br />

sind a ≤ 5m. Durch die vielfache Verbindung<br />

aller metallenen Komponenten<br />

innerhalb <strong>und</strong> auch auf den baulichen<br />

Anlagen erreicht man so ein dreidimensionales,<br />

vermaschtes Potentialausgleich-Netzwerk.<br />

Bild 7.3.9 zeigt ein vermaschtes Potentialausgleich-Netzwerk<br />

mit den entsprechenden<br />

Anschlüssen.<br />

Wird ein Potentialausgleich-Netzwerk<br />

in den Blitz-Schutzzonen installiert, so<br />

wird das magnetische Feld, welches<br />

entsprechend den oben angegebenen<br />

Formeln berechnet wurde, typisch um<br />

einen Faktor 2 (entsprechend 6 dB) weiter<br />

reduziert.<br />

7.3.1 Kabelschirmung<br />

Kabelschirme werden eingesetzt, um<br />

die Störungseinwirkung auf die aktiven<br />

Adern <strong>und</strong> die Störungsaussendung<br />

der aktiven Adern zu benachbarten<br />

Systemen zu verringern. Aus Sicht des<br />

Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutzes sind<br />

folgende Anwendungsfälle geschirmter<br />

Leitungen zu beachten:<br />

⇒ Keine Schirmerdung<br />

Es gibt Installationssysteme, die zwar<br />

ein geschirmtes Kabel empfehlen,<br />

jedoch die Schirmerdung verbieten<br />

(z. B. EIB). Ohne Schirmanschluss wirkt<br />

der Schirm nicht gegen Störungen <strong>und</strong><br />

ist als nicht vorhanden zu betrachten<br />

(Bild 7.3.1.1).<br />

112 BLITZPLANER<br />

mindesten 50 mm²<br />

Erdungssammelleiter<br />

Anschluss an den<br />

Erdungssammelleiter<br />

Bild 7.3.9 Erdungssammelleiter entsprechend DIN VDE 0800 Teil 2<br />

⇒ Beidseitige Schirmerdung<br />

Ein Leitungsschirm muss entlang der<br />

gesamten Verbindungsstrecke gut leitend<br />

durch verb<strong>und</strong>en <strong>und</strong> mindestens<br />

an beiden Enden geerdet sein. Nur ein<br />

beidseitig aufgelegter Schirm kann<br />

induktive <strong>und</strong> kapazitive Einkopplungen<br />

mindern. Wird das geschirmte<br />

Kabel zwischen zwei Blitzschutzsystemen<br />

verlegt, so ist der Kabelschirm<br />

nach DIN V VDE V 0185-3 blitzstromtragfähig,<br />

wenn dieser einen Schirmquerschnitt<br />

> 10 mm2 aufweist <strong>und</strong> eine<br />

Maximallänge von ca. 80 m nicht überschreitet.<br />

Die Schirmenden sind zu<br />

erden (Bild 7.3.1.2).<br />

⇒ Einseitige <strong>und</strong> indirekte Schirmerdung<br />

Aus betriebstechnischen Gründen kann<br />

es vorkommen, dass Leitungsschirme<br />

nur einseitig aufgelegt werden. Eine<br />

gewisse Dämpfung gegen kapazitive<br />

Störfelder ist dadurch zwar gegeben,<br />

jedoch kein Schutz gegen die elektromagnetische<br />

Induktion, wie sie bei<br />

C<br />

Bewehrung<br />

Blitzeinwirkung auftritt. <strong>Der</strong> Gr<strong>und</strong> für<br />

die einseitige Schirmerdung ist die<br />

Furcht vor niederfrequenten Ausgleichsströmen.<br />

In ausgedehnten Anlagen<br />

erstreckt sich beispielsweise eine<br />

Busleitung oft mehrere h<strong>und</strong>ert Meter<br />

zwischen Gebäuden. Gerade bei älteren<br />

Anlagen kommt es vor, dass ein Teil<br />

der Erdungsanlagen nicht mehr in Takt<br />

ist oder kein vermaschter Potentialausgleich<br />

vorhanden ist. Hier können Störungen<br />

durch mehrfache Schirmerdung<br />

auftreten. Potentialdifferenzen unterschiedlicher<br />

Gebäudeerdungssysteme<br />

können niederfrequente Ausgleichsströme<br />

(n x 50 Hz) <strong>und</strong> diesen überlagerte<br />

Transienten fließen lassen. Dabei<br />

sind Stromstärken bis zu einigen Ampere<br />

möglich, was im Extremfall zu Kabelbränden<br />

führen kann. Daneben kann<br />

es zu Signalstörungen durch Übersprechen<br />

kommen, wenn die Signalfrequenz<br />

in einem ähnlichen Frequenzbereich<br />

wie das Störsignal liegt.<br />

PAS 1 PAS 2<br />

Bild 7.3.1.1 Kein Schirmanschluss – keine Abschirmung gegen kapazitive/induktive Einkopplung<br />

www.dehn.de


PAS 1<br />

Zu Beachten:<br />

Stoß-Kopplungswiderstand<br />

des<br />

Schirmes!<br />

PAS 2<br />

Bild 7.3.1.2 Beidseitiger Schirmanschluss – Abschirmung gegen kapazitive/induktive Einkopplung<br />

Direkte Erdung Indirekte Erdung<br />

über Gasentladungsableiter<br />

PAS 1 PAS 2<br />

Bild 7.3.1.3 Beidseitiger Schirmanschluss – Lösung: Direkte <strong>und</strong> indirekte Schirmerdung<br />

Das Ziel jedoch muss es sein, die Forderungen<br />

der EMV <strong>und</strong> die Vermeidung<br />

von Ausgleichströmen gleichsam zu<br />

realisieren. Möglich ist dies durch die<br />

Kombination von einseitiger mit indirekter<br />

Schirmerdung. An einer zentralen<br />

Stelle, etwa der Leitwarte, werden<br />

alle Schirme mit dem lokalen Potentialausgleich<br />

direkt verb<strong>und</strong>en. An den<br />

fernen Leitungsenden schließt man die<br />

Schirme indirekt über Trennfunkenstrecken<br />

am Erdpotential an. Da der Widerstand<br />

einer Funkenstrecke bei etwa<br />

10 GΩ liegt, werden im überspannungsfreien<br />

Betrieb Ausgleichsströme verhindert.<br />

Treten EMV-Störungen wie Blitzeinwirkungen<br />

auf, so zündet die Funkenstrecke<br />

<strong>und</strong> leitet den Störimpuls<br />

zerstörungsfrei ab. Dadurch wird der<br />

Restimpuls auf den aktiven Leitungsadern<br />

verringert <strong>und</strong> die Endgeräte<br />

noch weniger gestresst. <strong>Der</strong> Ableiter<br />

BLITZDUCTOR CT verfügt über einen<br />

patentierten Einschub, welcher bei<br />

Bedarf einen Gasentladungsableiter<br />

aufnehmen kann. Dieser schaltet sich<br />

l = 200 m<br />

zwischen dem Leitungsschirm <strong>und</strong> der<br />

örtlichen Erde. <strong>Der</strong> Gasentladungsableiter<br />

kann während Nachrüstungen<br />

oder Wartungsarbeiten eingelegt oder<br />

entnommen werden, um zwischen<br />

direkter <strong>und</strong> indirekter Schirmerdung<br />

zu wechseln (Bild 7.3.1.3).<br />

⇒ Niederimpedante Schirmerdung<br />

Leitungsschirme können Stoßströme<br />

bis zu mehreren kA führen. Die Stoßströme<br />

fließen beim Ableitvorgang<br />

unter den Schirm <strong>und</strong> durch die Schirmanschlussklemme<br />

gegen Erde ab. Durch<br />

die Impedanz des Leitungsschirmes <strong>und</strong><br />

des Schirmanschlusses entstehen Spannungsdifferenzen<br />

zwischen Schirmpotential<br />

<strong>und</strong> Erde. In diesem Fall können<br />

Spannungen bis zu einigen kV entstehen<br />

<strong>und</strong> die Isolation von Leitern oder<br />

angeschlossenen Geräten zerstören.<br />

Besonders kritisch sind großmaschige<br />

Schirme sowie das Verdrillen des Leitungsschirmes<br />

(Pig-Tail) zum Anschluss<br />

in einer Reihenklemme. Die Qualität<br />

des verwendeten Leitungsschirmes<br />

beeinflusst die notwendige Anzahl der<br />

Schirmerdungen. Unter Umständen ist<br />

eine Erdung in Abschnitten von wenigen<br />

10 Metern nötig, um eine ausreichende<br />

Schirmwirkung zu erzielen. Für<br />

Schirmanschlussklemme<br />

Ankerschiene<br />

Bild 7.3.1.4 Schirmanschluss<br />

I = 5 kA<br />

U iso = 2 kV<br />

Gesucht: höchstzulässiger Kopplungswiderstand R K der Kabelabschirmung<br />

Uiso 2000 V<br />

RK = = = 0,4 Ω<br />

I 5000 A<br />

0,4 Ω 10<br />

l = 200 m: RK = = 2<br />

200 m<br />

-3 Ω<br />

m<br />

Bild 7.3.1.5 Beidseitiger Schirmanschluss – Abschirmung gegen kapazitive/induktive Einkopplung<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 113<br />

Kabel<br />

Kabelschirm<br />

7


7<br />

den Schirmanschluss empfehlen sich<br />

geeignete großflächig kontaktierende<br />

Klemmen, mit nachsetzenden Federeigenschaften.<br />

Dies ist wichtig zur Kompensation<br />

des Fließverhaltens der<br />

Kunststoffisolierung der Leiter (Bild<br />

7.3.1.4).<br />

⇒ Maximale Länge geschirmter Leitungen<br />

Leitungsschirme besitzen einen sogenannten<br />

Kopplungswiderstand, der in<br />

etwa dem Gleichstromwiderstand entspricht,<br />

der vom Kabelhersteller ausgewiesen<br />

wird. Durch diesen Widerstand<br />

entsteht auf dem Leitungsschirm ein<br />

Spannungsfall, wenn er von einem Störimpuls<br />

durchflossen wird. In Abhängigkeit<br />

von der Spannungsfestigkeit<br />

des Endgerätes <strong>und</strong> des Kabels sowie<br />

der Leitungslänge lässt sich der zulässige<br />

Kopplungswiderstand für den Leitungsschirm<br />

bestimmen. Wichtig ist,<br />

dass der Spannungsfall geringer ist als<br />

die Isolationsfestigkeit des Systems.<br />

Wenn nicht, ist der Einsatz von Ableitern<br />

notwendig (Bild 7.3.1.5).<br />

⇒ Ausdehnen von LPZs mit Hilfe<br />

geschirmter Leitungen<br />

Gemäß DIN V VDE V 0185-4 kann bei<br />

Verwenden einer geschirmten Leitung<br />

zwischen zwei gleichen LPZ auf den<br />

Einsatz von Ableitern verzichtet werden.<br />

Diese Aussage trifft zu für Störungen,<br />

die aus dem räumlichen Umfeld<br />

der geschirmten Leitung zu erwarten<br />

sind (z. B. elektromagnetische Felder)<br />

<strong>und</strong> bei normgemäßen, vermaschten<br />

Potentialausgleich. Doch ist Vorsicht<br />

geboten. In Abhängigkeit der Installatinsbedingungen<br />

kann es trotzdem zu<br />

Gefährdungen kommen, die den Einsatz<br />

von Ableitern erforderlich machen.<br />

Typische Gefahrenpotenziale<br />

sind: Die Speisung der Endgeräte aus<br />

verschiedenen Niederspannungs-Hauptverteilern<br />

(NSHV), TNC-Systeme, hohe<br />

Kopplungswiderstände der Leitungsschirme<br />

oder unzureichende Erdung<br />

des Schirmes. Weitere Vorsicht ist bei<br />

Leitungen mit schlechter Schirmbedeckung<br />

geboten, die häufig aus wirtschaftlichen<br />

Gründen eingesetzt werden.<br />

Reststörungen auf den Signaladern<br />

sind die Folge. Solche Störungen<br />

können jedoch durch ein hochwertig<br />

geschirmtes Kabel oder durch den Einsatz<br />

von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

beherrscht werden.<br />

114 BLITZPLANER<br />

7.4 Potentialausgleich-Netzwerk<br />

Die Hauptaufgabe des Potentialausgleich-Netzwerks<br />

ist es, in den inneren<br />

LPZ gefährliche Potentialdifferenzen<br />

zwischen allen Geräten / Anlagen zu<br />

vermeiden <strong>und</strong> das magnetische Feld<br />

des Blitzes zu reduzieren.<br />

Das erforderliche niederinduktive Potentialausgleich-Netzwerk<br />

wird durch vielfache<br />

Verbindungen aller metallenen<br />

Komponenten mit Hilfe von Potentialausgleichsleitern<br />

innerhalb der LPZ der<br />

baulichen Anlage erreicht. Dadurch entsteht<br />

ein dreidimensionales vermaschtes<br />

Netzwerk (Bild 7.4.1). Typische Komponenten<br />

des Netzwerks sind:<br />

⇒ alle metallenen Installationen (z. B.<br />

Rohrleitungen, Kessel),<br />

⇒ Armierungen im Beton (in Böden,<br />

Wänden <strong>und</strong> Decken)<br />

⇒ Gitterroste (z. B. Zwischenböden),<br />

Bild 7.4.1 Potentialausgleich-Netzwerk in einer baulichen Anlage<br />

Bild 7.4.2 Ring-Potentialausgleichsschiene in einem Computer-Raum<br />

⇒ Metalltreppen,Metalltüren,<br />

Metallrahmen,<br />

⇒ Kabelkanäle,<br />

⇒ Lüftungskanäle,<br />

⇒ Aufzugsschienen,<br />

⇒ metallene Böden,<br />

⇒ Versorgungsleitungen.<br />

Anzustreben ist eine Gitterstruktur des<br />

Potentialausgleich-Netzwerks von etwa<br />

5 m x 5 m. Dadurch wird das elektromagnetische<br />

Blitzfeld innerhalb einer<br />

LPZ typisch um einen Faktor 2 (entsprechend<br />

6 dB) vermindert.<br />

Gehäuse <strong>und</strong> Racks elektronischer Geräte<br />

<strong>und</strong> Systeme sollen mit kurzen Verbindungen<br />

in das Potentialausgleich-<br />

Netzwerk integriert werden. Dazu sind<br />

in der baulichen Anlage Potentialausgleichsschienen<br />

<strong>und</strong>/oder Ring-Potentialausgleichsschienen<br />

(Bild 7.4.2) in ge-<br />

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Bild 7.4.3 Verbindung der Ring-Potentialausgleichsschiene<br />

mit dem Potentialausgleich-Netzwerk<br />

über Erdungsfestpunkt<br />

nügender Anzahl vorzusehen, die wiederum<br />

mit dem Potentialausgleich-<br />

Netzwerk zu verbinden sind (Bild<br />

7.4.3).<br />

Schutzleiter (PE) <strong>und</strong> Kabelschirme der<br />

Datenleitungen elektronischer Geräte<br />

<strong>und</strong> Systeme müssen in das Potentialausgleich-Netzwerk<br />

entsprechend der<br />

Vorgaben des Systemherstellers integriert<br />

werden. Die Verbindung kann<br />

maschen- oder sternförmig erfolgen<br />

(Bild 7.4.4).<br />

Bei Verwendung einer Sternpunkt-<br />

Anordnung S müssen alle metallenen<br />

Komponenten des elektronischen Systems<br />

gegenüber dem Potentialausgleich-Netzwerk<br />

in geeigneter Art <strong>und</strong><br />

Weise isoliert sein. Eine sternförmige<br />

Anordnung ist deshalb in den meisten<br />

Fällen auf die Anwendung in kleinen,<br />

lokal begrenzten Systemen beschränkt.<br />

Dabei müssen alle Leitungen an einer<br />

einzigen Stelle in die bauliche Anlage<br />

oder einen Raum innerhalb der baulichen<br />

Anlage eintreten. Die Sternpunkt-Anordnung<br />

S darf an das Potentialausgleich-Netzwerk<br />

nur an einem<br />

einzigen Erdungsbezugspunkt (ERP)<br />

angeschlossen werden. Dadurch ergibt<br />

sich die Anordnung S S .<br />

Bei Verwendung der Maschen-Anordnung<br />

M müssen die metallenen Komponenten<br />

des elektronischen Systems<br />

gegenüber dem Potentialausgleich-<br />

Netzwerk nicht isoliert sein. Alle metallenen<br />

Komponenten sollen an möglichst<br />

vielen Potentialausgleichspunkten<br />

in das Potentialausgleich-Netzwerk<br />

integriert werden. Die sich daraus ergebende<br />

Anordnung M m wird für ausgedehnte<br />

<strong>und</strong> offene Systeme verwendet<br />

werden, bei denen es viele Leitungen<br />

gr<strong>und</strong>sätzliche<br />

Anordnung<br />

Integration in<br />

das Potentialausgleich-<br />

Netzwerk<br />

Legende<br />

ERP<br />

Ss Mm Integration in<br />

das Potentialausgleich-<br />

Netzwerk<br />

Legende<br />

ERP<br />

Ss Mm Ms Sternförmige Anordnung S maschenförmige Anordnung M<br />

S M<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 115<br />

S s<br />

ERP<br />

M m<br />

Potentialausgleich-Netzwerk<br />

Potentialausgleichsleiter<br />

Gerät<br />

Anschlusspunkt an das Potentialausgleich-Netzwerk<br />

Erdungsbezugspunkt<br />

sternförmige Anordnung integriert über einen Sternpunkt<br />

maschenförmige Anordnung integriert über ein Maschengitter<br />

Bild 7.4.4 Integration elektronischer Systeme in das Potentialausgleich-Netzwerk<br />

Kombination 1 Kombination 2<br />

S s<br />

ERP<br />

M m<br />

Potentialausgleich-Netzwerk<br />

Potentialausgleichsleiter<br />

Gerät<br />

Anschlusspunkt an das Potentialausgleich-Netzwerk<br />

Erdungsbezugspunkt<br />

sternförmige Anordnung integriert über einen Sternpunkt<br />

maschenförmige Anordnung integriert über ein Maschengitter<br />

maschenförmige Anordnung integriert über einen Sternpunkt<br />

Bild 7.4.5 Kombination der Integrationsmethoden nach Bild 7.4.4<br />

Ms<br />

ERP<br />

M m<br />

7


7<br />

zwischen den einzelnen Geräten gibt.<br />

Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung<br />

ist, dass die Leitungen des Systems an<br />

unterschiedlichen Stellen in eine bauliche<br />

Anlage oder einen Raum eintreten<br />

können.<br />

In komplexen elektronischen Systemen<br />

können auch Kombinationen von<br />

Sternpunkt- <strong>und</strong> Maschen-Anordnung<br />

(Bild 7.4.5) realisiert werden, um die<br />

Vorteile beider Anordnungen miteinander<br />

zu verbinden.<br />

7.5 Potentialausgleich an<br />

der Grenze von LPZ 0 A<br />

<strong>und</strong> LPZ 1<br />

7.5.1 Potentialausgleich für<br />

metallene Installationen<br />

An der Schnittstelle zwischen den EMV-<br />

Blitz-Schutzzonen sind Maßnahmen für<br />

die Reduzierung des eingestrahlten<br />

elektromagnetischen Feldes zu realisieren<br />

<strong>und</strong> ausnahmslos alle die Schnittfläche<br />

durchdringenden metallenen<br />

<strong>und</strong> elektrischen Leitungen / Systeme in<br />

den Potentialausgleich einzubeziehen.<br />

Diese Forderung des Potentialausgleiches<br />

entspricht im Gr<strong>und</strong>e denen des<br />

Hauptpotentialausgleiches nach der<br />

DIN VDE 0100-410 <strong>und</strong> 540.<br />

Weiterführend zum Hauptpotentialausgleich<br />

ist der Blitzschutz-Potentialausgleich<br />

auch für elektrischen <strong>und</strong><br />

elektronische Leitungen (siehe auch<br />

Kapitel 7.5.2) an dieser Schnittstelle der<br />

Zonen zu realisieren.<br />

Dieser Potentialausgleich ist möglichst<br />

nahe an der Eintrittstelle der Leitungen<br />

<strong>und</strong> metallenen Installationen in die<br />

bauliche Anlage zu realisieren. Die Leitungsführung<br />

sollte möglichst kurz<br />

(niederimpedant) ausgeführt sein.<br />

Für den Potentialausgleich sind folgende<br />

Mindestquerschnitte für die Anbindung<br />

der Potentialausgleichschiene an<br />

das Erdungssystem, die Verbindung<br />

von verschiedenen Potentialausgleichschienen<br />

untereinander <strong>und</strong> die Anbindung<br />

von den metallenen Installationen<br />

an die Potentialausgleichsschiene<br />

zu beachten:<br />

Werkstoff Querschnitt<br />

116 BLITZPLANER<br />

Cu 16 mm 2<br />

Al 25 mm 2<br />

Fe 50 mm 2<br />

Folgende metallenen Installationen<br />

sind an den Potentialausgleich einzubinden:<br />

⇒ metallene Kabelkanäle<br />

⇒ geschirmte Kabel <strong>und</strong> Leitungen<br />

⇒ Bewährung des Gebäudes<br />

⇒ metallene Wasserverbrauchsleitungen<br />

⇒ metallene Schutzrohre für Leitungen<br />

⇒ sonstige metallenen Rohrsysteme<br />

oder leitfähige Teile (z. B. Druckluft)<br />

<strong>Der</strong> Erdanschluss kann einfach <strong>und</strong> korrosionsfrei<br />

mittels Erdungsfestpunkten<br />

erstellt werden. Hierbei kann gleichzeitig<br />

die Armierung mit den Potentialausgleich<br />

verb<strong>und</strong>en werden (Bild<br />

7.5.1.1).<br />

Die Anbindung der Potentialausgleichsschiene<br />

an den Erdungsfestpunkt<br />

<strong>und</strong> der Anschluss von Rohrleitungen<br />

in den Potentialausgleich wird<br />

untenstehend dargestellt (Bild 7.5.1.2).<br />

Die Anbindung von Kabelschirmen in<br />

den Potentialausgleich wird im Kapitel<br />

7.3 behandelt.<br />

7.5.2 Potentialausgleich für Energieversorgungsanlagen<br />

Analog zu metallenen Installationen<br />

sind alle elektrischen Energie- <strong>und</strong><br />

Datenleitungen am Gebäudeeintritt<br />

(Blitz-Schutzzonen (LPZ)-Übergang 0A auf 1) in den Potentialausgleich einzubeziehen.<br />

Während die Ausführung für<br />

Datenleitungen in Abschnitt 7.5.3<br />

beschrieben wird, soll im Folgenden<br />

auf die Ausführung des Potentialausgleichs<br />

mit elektrischen Energieleitungen<br />

näher eingegangen werden. Die<br />

Schnittstellen für den Potentialausgleich<br />

an der LPZ- Grenze 0A auf 1 defi-<br />

SPD<br />

0/1<br />

Bild 7.5.2.1 Transformator außerhalb der baulichen<br />

Anlage<br />

Bild 7.5.1.1 Installation Erdungsfestpunkt<br />

Bild 7.5.1.2 Anschluss PAS an Erdungsfestpunkt<br />

nieren sich anhand der spezifischen<br />

baulichen Ausführung des zu schützenden<br />

Objektes. Für Anlagen mit Einspeisung<br />

vom Niederspannungssystem<br />

orientiert sich die LPZ-Grenze 0 A /1<br />

meist an der Gebäudegrenze (Bild<br />

7.5.2.1).<br />

Bei Objekten, welche direkt aus dem<br />

Mittelspannungsnetz gespeist werden,<br />

wird die Blitz-Schutzzone LPZ 0 A bis zur<br />

Sek<strong>und</strong>ärseite des Transformators ausgestülpt.<br />

<strong>Der</strong> Potentialausgleich erfolgt<br />

SPD<br />

0/1<br />

Bild 7.5.2.2 Transformator innerhalb der baulichen<br />

Anlage (LPZ 0 eingestülpt in LPZ 1)<br />

www.dehn.de


auf der 230/400 V-Seite des Transformators<br />

(Bild 7.5.2.2).<br />

Um eine Beeinflussung aufgr<strong>und</strong> des<br />

Fließens von Blitzteilströmen in der LPZ<br />

0 auf Anlagenteile/Systeme in der LPZ 1<br />

zu verhindern, sind zusätzliche Schirmungsmaßnahmen<br />

der eingeführten<br />

Mittelspannungsleitung notwendig.<br />

Zur Verhinderung von Ausgleichsströmen<br />

zwischen den verschiedenen Po-<br />

Zähler<br />

Hausanschlusskasten<br />

Strom<br />

Gas<br />

Wasser<br />

Verbraucher-Stromkreise<br />

Zähler<br />

Wasseruhr<br />

tentialausgleichspunkten in einer elektrischen<br />

Anlage wird empfohlen, den<br />

Blitzschutz-Potentialausgleich aller eingeführten<br />

metallenen Leitungen <strong>und</strong><br />

elektrischen Energie- <strong>und</strong> Datenleitungen<br />

zentral an einer Stelle vorzunehmen.<br />

Sollte dies aus örtlichen Gegebenheiten<br />

nicht möglich sein, dann empfiehlt<br />

sich der Einsatz einer Ring-Potentialausgleichsschiene<br />

(Bilder 7.5.2.3 <strong>und</strong><br />

7.5.2.4).<br />

Heizung<br />

elektronische Geräte<br />

Antennenleitung<br />

F<strong>und</strong>amenterder<br />

Bild 7.5.2.3 Ausführung des Inneren Blitzschutzes mit einer gemeinsamen Einführungsstelle aller Versorgungsleitungen<br />

6<br />

9<br />

1<br />

4<br />

7<br />

8<br />

2<br />

3<br />

10<br />

5<br />

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

5<br />

6<br />

7<br />

8<br />

9<br />

10<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 117<br />

PAS<br />

Bewehrung der Außenwände <strong>und</strong> des F<strong>und</strong>amentes<br />

andere Erder, z. B. Vermaschung zu Nachbargebäuden<br />

Anschluss an die Bewehrung<br />

innerer (Potential-) Ringleiter<br />

Verbindung zu äußeren leitenden Teilen,<br />

z.B. Wasserleitung<br />

Typ B-Erder, Ringerder<br />

Überspannungsschutzgerät<br />

Potentialausgleichsschiene<br />

elektrische Energie- oder Telekommunikationsleitung<br />

Verbindung zu zusätzlichen Erdern,<br />

Typ-A-Erder<br />

Bild 7.5.2.4 Beispiel des Potentialausgleichs in einer baulichen Anlage mit mehreren Einführungsstellen der<br />

äußeren leitenden Teile <strong>und</strong> mit einem inneren Ringleiter als Verbindung der Potentialausgleichsschienen<br />

Bild 7.5.2.5 Kombi-Ableiter DEHNventil<br />

Bild 7.5.2.6 Blitzschutzpotentialausgleich für energietechnisches<br />

<strong>und</strong> informationstechnisches<br />

System zentral an einer Stelle<br />

Bild 7.5.2.7 Blitzstrom-Ableiter an der Grenze<br />

LPZ 0 A – 1<br />

7


7<br />

Das Ableitvermögen der eingesetzten<br />

Blitzstrom-Ableiter (SPD, Typ 1) muss<br />

den Belastungen am Einsatzort unter<br />

Zugr<strong>und</strong>elegung der für das Objekt<br />

eingesetzten Blitz-Schutzklasse entsprechen.<br />

Die für die jeweilige bauliche<br />

Anlage geeignete Blitz-Schutzklasse ist<br />

aufgr<strong>und</strong> einer Risikoabschätzung auszuwählen.<br />

Liegt keine Risikoabschätzung<br />

vor oder können keine detaillierten<br />

Aussagen über die Blitzstromaufteilung<br />

an der LPZ-Grenze 0 A auf 1<br />

gemacht werden, empfiehlt es sich, die<br />

Blitz-Schutzklasse mit den höchsten<br />

Anforderungen (Blitz-Schutzklasse I)<br />

zugr<strong>und</strong>e zu legen. Die sich ergebende<br />

Blitzstrombelastung der einzelnen Ableitpfade<br />

ist in Tabelle 7.5.2.1 dargestellt.<br />

Bei der Installation von Blitzstrom-<br />

Ableitern an der LPZ-Grenze 0 A auf 1 ist<br />

weiterhin zu beachten, dass der empfohlene<br />

Einsatzort unmittelbar am<br />

Hausanschluss oftmals nur in Übereinstimmung<br />

mit dem Energieversorgungsunternehmen<br />

realisiert werden<br />

kann. Die Anforderungen an Blitzstrom-Ableiter<br />

in Hauptstromversorgungssystemen<br />

ergeben sich aus der<br />

Richtlinie des VDEW „Überspannungs-<br />

Schutzeinrichtungen der Anforderungsklasse<br />

B – Richtlinie für den Einsatz<br />

in Hauptstromversorgungssystemen“.<br />

Bei der Auswahl von Blitzstrom-<br />

Ableitern an der LPZ-Grenze 0 A auf 1 ist<br />

neben der Bemessung des Ableitvermögens<br />

der zu erwartende Kurzschlussstrom<br />

am Einbauort zu beachten.<br />

Blitzstrom-Ableiter auf Funkenstreckenbasis<br />

sollten über ein hohes<br />

Eigenlöschvermögen <strong>und</strong> eine hohe<br />

Folgestrombegrenzung verfügen, um<br />

ein selbstständiges Abschalten von<br />

netzfrequenten Folgeströmen sicher zu<br />

stellen <strong>und</strong> um ein Fehlauslösen von<br />

Überstrom-Schutzeinrichtungen, z. B.<br />

Sicherungen, zu verhindern (Bilder<br />

7.5.2.5 – 7.5.2.7).<br />

Die Besonderheiten bezüglich Auswahl,<br />

Installation <strong>und</strong> Montage von<br />

Blitzstrom-Ableitern (SPD, Typ 1) werden<br />

in den Unterabschnitten 8.1 näher<br />

ausgeführt.<br />

7.5.3 Potentialausgleich für Anlagen<br />

der Informationstechnik<br />

LPZ 0 – 1<br />

<strong>Der</strong> Blitzschutz-Potentialausgleich von<br />

LPZ 0 auf 1 ist für alle metallenen Systeme<br />

durchzuführen, die in ein Gebäude<br />

eingeführt werden. Für informationstechnische<br />

Leitungen gilt, dass diese<br />

118 BLITZPLANER<br />

Blitzschutzklasse Blitzstoßstromtragfähigkeit<br />

im TN-System im TT-System im TT-System<br />

(L – N) (N – PE)<br />

I ≥ 100 kA / m ≥ 100 kA / m ≥ 100 kA<br />

II ≥ 75 kA / m ≥ 75 kA / m ≥ 75 kA<br />

III / IV ≥ 50 kA / m ≥ 50 kA / m ≥ 50 kA<br />

m: Anzahl der Leiter, z. B. bei L1, L2, L3, N <strong>und</strong> PE ist m = 5<br />

Tabelle 7.5.2.1 Geforderte Blitzstoßstromtragfähigkeit von Überspannungs-Schutzeinrichtungen SPD Typ 1<br />

(Anforderungsklasse B) nach DIN V VDE 0100-534/A1<br />

möglichst nahe am Eintrittspunkt mit<br />

Blitzstrom-Ableiter zu beschalten sind,<br />

die ein geeignetes Energie-Ableitvermögen<br />

besitzen. Für Telekommunikationsleitungen<br />

kleinerer Objekte wird<br />

pauschal ein Ableitvermögen von 5 kA<br />

(10/350 µs) gefordert beim Übergang<br />

von LPZ 0 A auf 1. Von dem pauschalisierten<br />

Ansatz wird jedoch abgesehen<br />

bei der Auslegung des Ableitvermögens<br />

für Anlagen mit einer Vielzahl von<br />

informationstechnischen Leitern. Nach<br />

der Berechnung des zu erwartenden<br />

Blitzteilstromes für ein informationstechnisches<br />

Kabel (siehe DIN V VDE V<br />

0185-3), ist dann der Blitzstrom durch<br />

die Anzahl der verwendeten Einzeladern<br />

im Kabel zu dividieren, um den<br />

Stoßstrom pro Ader zu erhalten. Bei<br />

sehr vieladrigen Kabeln wird die Blitzteilstrombelastung<br />

pro Ader niedriger<br />

ausfallen, als bei Kabeln mit wenigen<br />

Einzeladern. Zusätzliche Informationen<br />

unter 6.3.<br />

Stoßstrom (8/20 µs) in kA<br />

25<br />

20<br />

15<br />

10<br />

5<br />

0<br />

Bild 7.5.3.1 Vergleich der Amplituden von Prüfströmen<br />

Wellenform 10/350 µs <strong>und</strong> 8/20 µs bei jeweils gleicher Ladung<br />

Deshalb können folgende Überspannungs-Schutzgeräte<br />

eingesetzt werden:<br />

1. Ableiter, die mit einem Ableitstoßstrom<br />

(10/350 µs) ausgewiesen sind<br />

2. Ableiter, die mit einem Ableitstoßstrom<br />

(8/20 µs) ausgewiesen sind<br />

wenn<br />

⇒ diese keine Induktivität als Entkopplungsglied<br />

aufweisen<br />

⇒ der ausgewiesene Nennableitstoßstrom<br />

(8/20 µs) > 25 x geforderter<br />

Ableitstoßstrom (10/350 µs) pro<br />

Ader ist (Bild 7.5.3.1).<br />

Wird der Potentialausgleich für Leitungen<br />

am LPZ-Übergang 0 B auf 1 durchgeführt,<br />

ist der Einsatz von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

mit einem Ableitvermögen<br />

von 20 kA (8/20 µs) ausreichend,<br />

da keine galvanisch eingekoppelten<br />

Blitzteilströme zum Fließen<br />

kommen.<br />

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0<br />

Blitzprüfstrom (10/350µs) in kA<br />

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7.6 Potentialausgleich an<br />

der Grenze von LPZ 0 A<br />

<strong>und</strong> LPZ 2<br />

7.6.1 Potentialausgleich für metallene<br />

Installationen<br />

Siehe Kapitel 7.5.1.<br />

7.6.2 Potentialausgleich für Energieversorgungsanlagen<br />

LPZ 0A – 2<br />

Bedingt durch die Ausführung der baulichen<br />

Anlage ist es besonders bei kompakten<br />

Anlagen oftmals unumgänglich,<br />

an einer Grenze den LPZ-Übergang<br />

von 0A auf 2 zu realisieren (Bild<br />

7.6.2.1).<br />

Bild 7.6.2.1 Nur ein SPD (0/1/2) nötig<br />

(LPZ 2 ausgestülpt in LPZ 1)<br />

SPD<br />

0/1/2<br />

Die Realisierung eines solchen LPZ-<br />

Übergangs stellt hohe Ansprüche an<br />

die eingesetzten Überspannungs-<br />

Schutzgeräte <strong>und</strong> deren Installationsumgebung.<br />

Neben den Parametern,<br />

wie sie bereits im Abschnitt 7.5.2<br />

beschrieben wurden, ist ein Schutzniveau<br />

zu erreichen, welches das sichere<br />

Betreiben von Betriebsmitteln <strong>und</strong> Systemen<br />

der Blitz-Schutzzone LPZ 2<br />

gewährleistet. Ein niedriger Schutzpegel<br />

<strong>und</strong> eine hohe Begrenzung der vom<br />

Ableiter noch durchgelassenen Störenergie<br />

sind dabei Gr<strong>und</strong>lage für eine<br />

sichere energetische Koordination zu<br />

Überspannungs-Schutzgeräten in der<br />

Blitz-Schutzzone LPZ 2 oder zu überspannungsbegrenzendenBauelementen<br />

in den Eingangsschaltungen der zu<br />

schützenden Betriebsmittel. Die Kombi-Ableiter<br />

der Gerätefamilie DEHNventil<br />

sind für diese Anwendungsfälle<br />

ausgelegt <strong>und</strong> ermöglichen dem<br />

Anwender die Kombination von Blitzschutz-Potentialausgleich<br />

<strong>und</strong> koordiniertem<br />

Endgeräteschutz in nur einem<br />

Gerät (Bild 7.6.2.2).<br />

Bild 7.6.2.2 DEHNventil TT<br />

Da bei dem LPZ-Übergang 0 auf 2<br />

zwangsläufig die beiden Blitzschutzzonen<br />

direkt aneinander grenzen, ist eine<br />

hohe Schirmung an den Zonengrenzen<br />

unbedingt notwendig. Gr<strong>und</strong>sätzlich<br />

wird empfohlen, die Fläche der direkt<br />

aneinander grenzenden Blitz-Schutzzonen<br />

LPZ 0 <strong>und</strong> 2 so klein wie möglich<br />

auszuführen. Sofern es die bauliche<br />

Anlage zulässt, sollte die LPZ 2 mit<br />

einem zusätzlichen Zonenschirm ausgerüstet<br />

sein, der getrennt vom blitzstromdurchflossenen<br />

Zonenschirm an<br />

der Zonengrenze 0 aufgebaut ist, so<br />

dass wie in Bild 7.6.2.1 ersichtlich, die<br />

LPZ 1 für einen weiten Bereich der<br />

Anlage aufgebaut wird. Die mit dieser<br />

Maßnahme realisierte Abschwächung<br />

des elektromagnetischen Feldes in der<br />

LPZ 2 vermeidet die sonst notwendige<br />

konsequente Schirmung aller Leitungen<br />

<strong>und</strong> Systeme innerhalb der LPZ 2.<br />

Äußerer<br />

Blitzschutz<br />

Blitzstrom-Ableiter Überspannungs-Ableiter<br />

KK: XX X KK: X 1<br />

Kombi-Ableiter<br />

KK:<br />

Bild 7.6.3.1 Die Kombinationshilfe Koordinations-Kennzeichen (KK)<br />

7.6.3 Potentialausgleich für Anlagen<br />

der Informationstechnik<br />

LPZ 0A – 2<br />

Üblicherweise arbeitet ein Blitzstromableiter<br />

von der LPZ 0 auf 1 wie eine<br />

Art Wellenbrecher. Er leitet einen großen<br />

Teil der Störenergie ab <strong>und</strong> schützt<br />

so die Installation im Gebäude vor<br />

Schäden. Oft ist jedoch der Reststörpegel<br />

noch zu hoch für den Endgeräteschutz.<br />

In einem weiteren Schritt am<br />

LPZ-Übergang von 1 auf 2 werden dann<br />

zusätzlich Überspannungs-Schutzgeräte<br />

installiert, um einen niedrigen<br />

Reststörpegel, der angepasst ist an die<br />

Festigkeit des Endgerätes, zur Verfügung<br />

zu stellen.<br />

Wird der Potentialausgleich von der<br />

LPZ 0 auf 2 durchgeführt, so ist zunächst<br />

bei der Wahl des Installationsortes<br />

<strong>und</strong> Bestimmung des Blitzteilstromes<br />

der Einzelladern <strong>und</strong> Schirme<br />

genau so vorzugehen, wie unter 6.3<br />

beschrieben.<br />

Es ändert sich jedoch die Anforderung<br />

an ein einzusetzendes SPD am LPZ-<br />

Übergang <strong>und</strong> die Anforderung an die<br />

Verdrahtung nach diesem Übergang.<br />

Das Schutzgerät muss als Kombi-Ableiter<br />

ausgeführt sein <strong>und</strong> zum Endgerät<br />

energetisch koordiniert sein (Bild<br />

7.6.3.1). Kombi-Ableiter besitzen einerseits<br />

ein sehr hohes Ableitvermögen<br />

<strong>und</strong> andererseits eine geringen Reststörpegel<br />

zum Schutz der Endgeräte.<br />

Zusätzlich ist zu beachten, dass die<br />

abgehende Leitung vom Schutzgerät<br />

zum Endgerät geschirmt <strong>und</strong> der Leitungsschirm<br />

an beiden Enden in den<br />

Potentialausgleich einzubeziehen ist.<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 119<br />

XX 1<br />

Geschirmtes Kabel<br />

?<br />

Endgerät<br />

(Schärfegrad 1)<br />

?<br />

Endgerät<br />

(Schärfegrad 1)<br />

7


7<br />

<strong>Der</strong> Einsatz von Kombi-Ableitern wird<br />

empfohlen:<br />

⇒ Wenn die Endgeräte nahe am Gebäudeeintritt<br />

der Kabel sind<br />

⇒ Wenn sich ein niederimpedanter<br />

Potentialausgleich von Schutzgerät<br />

zu Endgerät herstellen lässt<br />

⇒ Wenn die Leitung vom Schutzgerät<br />

zum Endgerät durchgehend geschirmt<br />

ist<br />

⇒ Wenn eine besonders wirtschaftliche<br />

Lösung gesucht wird<br />

<strong>Der</strong> Einsatz von Blitzstrom-Ableiter <strong>und</strong><br />

Überspannungs-Ableiter wird empfohlen:<br />

⇒ Wenn vom Schutzgerät zum Endgerät<br />

große Leitungslängen vorhanden<br />

sind<br />

⇒ Wenn die Erdung von energietechnischem<br />

<strong>und</strong> informationstechnischem<br />

Schutzgerät auf verschiedene<br />

Potentialausgleichsschienen geführt<br />

wird<br />

⇒ Wenn ungeschirmte Leitungen verwendet<br />

werden<br />

⇒ Wenn große Störungen innerhalb<br />

der LPZ 1 auftreten können.<br />

7.7 Potentialausgleich an<br />

der Grenze von LPZ 1<br />

<strong>und</strong> LPZ 2 <strong>und</strong> höher<br />

7.7.1 Potentialausgleich für<br />

metallene Installationen<br />

Dieser Potentialausgleich ist möglichst<br />

nahe an der Eintrittstelle der Leitungen<br />

<strong>und</strong> metallenen Installationen in die<br />

Zone zu realisieren.<br />

Es müssen ebenfalls alle Systeme <strong>und</strong><br />

leitfähigen Teile, wie im Kapitel 7.5.1<br />

beschrieben, angeschlossen werden.<br />

Die Leitungsführung sollte möglichst<br />

kurz (niederimpedant) ausgeführt werden.<br />

Ein Ringpotentialausgleich in diesen<br />

Zonen ermöglicht eine niederimpedante<br />

Anbindung der Systeme an den<br />

Potentialausgleich.<br />

Folgende metallenen Installationen<br />

sind an den Potentialausgleich einzubinden:<br />

⇒ metallene Kabelkanäle<br />

⇒ geschirmte Kabel <strong>und</strong> Leitungen<br />

⇒ Bewährung des Gebäudes<br />

⇒ metallene Wasserverbrauchsleitungen<br />

120 BLITZPLANER<br />

Bild 7.7.1.1 Ringpotentialausgleich <strong>und</strong> Erdungsfestpunkt für die Anbindung von metallenen Installationen<br />

⇒ metallene Schutzrohre für Leitungen<br />

⇒ sonstige metallenen Rohrsysteme<br />

oder leitfähige Teile (z. B. Druckluft)<br />

Es sind die gleichen Querschnitte für<br />

die Verbindungsleitungen der Potentialausgleichschiene<br />

an die Erdungsanlagen<br />

<strong>und</strong> an andere Potentialausgleichsschienen<br />

wie im Kapitel 7.5.1 beschrieben,<br />

zu verwenden.<br />

Bei den Anbindungen der metallenen<br />

Installationen an den Potentialausgleich<br />

können bei diesen Zonenübergängen<br />

reduzierte Querschnitte verwendet<br />

werden:<br />

Werkstoff Querschnitt<br />

Cu 6 mm 2<br />

Al 10 mm 2<br />

Fe 16 mm 2<br />

Bild 7.7.1.1 zeigt die Vorbereitung zur<br />

Anbindung einer Kabelrinne in den<br />

Ringpotentialausgleich beim Zonenübergang.<br />

7.7.2 Potentialausgleich für Energieversorgungsanlagen<br />

LPZ 1 – 2 <strong>und</strong> höher<br />

Auch bei den LPZ-Übergängen 1 auf 2<br />

<strong>und</strong> höher wird eine Überspannungsbegrenzung<br />

<strong>und</strong> Feldabschwächung<br />

dadurch erreicht, dass parallel zu allen<br />

metallenen Systemen, auch die elektrischen<br />

Energie- <strong>und</strong> Datenleitungen<br />

konsequent an jeden LPZ-Übergang in<br />

den Potentialausgleich einbezogen<br />

werden. Durch die Realisierung von<br />

Raum- <strong>und</strong> Geräteschirmung wird eine<br />

Abschwächung der elektromagnetischen<br />

Beeinflussung erreicht.<br />

Die Überspannungs-Schutzgeräte, welche<br />

an den LPZ-Übergängen 1 auf 2<br />

oder an den höherwertigen LPZ-Übergängen<br />

eingesetzt werden haben die<br />

Aufgabe, die Restgrößen vorgelagerter<br />

Überspannungs-Schutzgeräte weiter<br />

zu minimieren. Sie müssen induzierte<br />

Überspannungen, die auf die in der LPZ<br />

verlegten Leitungen einwirken <strong>und</strong> die<br />

in der LPZ selbst erzeugten Überspannungen<br />

abbauen. Je nachdem, an welcher<br />

Stelle die Schutzmaßnahmen<br />

getroffen werden, lassen sie sich entweder<br />

einem Gerät zuordnen (Geräteschutz)<br />

(Bild 7.7.2.2 ) oder stellen in der<br />

Installation die infrastrukturelle Gr<strong>und</strong>lage<br />

für das Funktionieren eines Gerätes<br />

oder Systems dar (Bild 7.7.2.3). Die<br />

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Schirm<br />

1<br />

2<br />

Schirm<br />

I 0, H 0<br />

Ausführungsformen des Überspannungsschutzes<br />

an den LPZ-Grenzen 1<br />

auf 2 <strong>und</strong> höher können somit sehr<br />

unterschiedlich ausgeführt sein.<br />

7.7.3 Potentialausgleich für Anlagen<br />

der Informationstechnik<br />

LPZ 1 – 2 <strong>und</strong> höher<br />

An den LPZ-Übergängen innerhalb von<br />

Gebäuden sind weitere Maßnahmen zu<br />

treffen, die eine Verminderung des<br />

Störpegels zur Folge haben. Da in der<br />

LPZ 2 oder höher in der Regel Endgeräte<br />

installiert sind müssen die Schutzmaßnahmen<br />

einen Reststörpegel sicherstellen,<br />

der unterhalb endgeräteverträglicher<br />

Werte liegt.<br />

⇒ Einsatz von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

in der Nähe von Endgeräten<br />

⇒ Einbeziehen der Leitungsschirme in<br />

den Potentialausgleich<br />

2<br />

1<br />

Elektronisches System<br />

(Störsenke)<br />

Schirm (Gehäuse)<br />

Primäre Störquelle<br />

Primäre Störquelle<br />

definiert entsprechend dem gewählten Gefährungspegel durch:<br />

DIN V VDE V 0185-1 I 0 <strong>und</strong> H 0: Impuls 10/350 µs <strong>und</strong> 0,25/100 µs<br />

(VDE V 0185 Teil 1):<br />

H 2<br />

U 2, I 2 U 1, I 1 Anteiliger<br />

Blitzstrom<br />

Elektronisches System (Störsenke)<br />

definiert durch die Festigkeit gegen leitungsgeb<strong>und</strong>ene (U, I) <strong>und</strong> gestrahlte (H) Blitzwirkungen:<br />

IEC 61000-4-5: U: Impuls 1,2/50 µs<br />

I: Impuls 8/20 µs<br />

IEC 61000-4-9 H: Impuls 8/20 µs, (gedämpfte Schwingung 25 kHz), T p = 10 µs<br />

IEC 61000-4-10: H: (Impuls 0,2/5 µs), gedämpfte Schwingung 1 MHz, T p = 0,25 µs<br />

Bild 7.7.2.1 Elektromagnetische Verträglichkeit im Fall eines Blitzeinschlags<br />

⇒ Niederimpedanter Potentialaus-<br />

⇒<br />

gleich des informationstechnischen<br />

SPD zu Endgerät <strong>und</strong> energietechnischem<br />

SPD<br />

Beachtung der energetischen Koordination<br />

von SPD zu Endgerät<br />

⇒ <strong>Der</strong> Installationsabstand zwischen<br />

Telekommunikationsleitungen <strong>und</strong><br />

Gasentladungslampen muss mindestens<br />

130 mm betragen<br />

⇒ Elektroinstallationsverteiler <strong>und</strong><br />

⇒<br />

Datenverteiler sollten sich in verschiedenen<br />

Schränken befinden<br />

Niederspannungsleitungen <strong>und</strong> Telekommunikationsleitungenmüssen<br />

sich im 90° Winkel kreuzen<br />

⇒ Kabelkreuzungen sind auf dem<br />

kürzesten Weg durchzuführen<br />

H 1<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 121<br />

H 0<br />

Bild 7.7.2.2 DEHNflex M<br />

Bild 7.7.2.3 Mehrpoliger DEHNguard<br />

Bild 7.7.3.1 Schutz einer SPS mit BLITZDUCTOR CT<br />

<strong>und</strong> einem SPS-Protector<br />

7


7<br />

7.8 Koordination der Schutzmaßnahmen<br />

an unterschiedlichen<br />

LPZ-Grenzen<br />

7.8.1 Energieversorgungsanlagen<br />

Während einem Überspannungsschutz<br />

im Gerät, oder diesem unmittelbar vorgelagert,<br />

eine ausgesprochene Geräteschutzfunktion<br />

zukommt, ist die Funktion<br />

von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

in der umgebenden Installation<br />

zweigeteilt. Sie stellt zum einen den<br />

Schutz der Installation dar <strong>und</strong> bildet<br />

zum anderen das Schutzglied zwischen<br />

den Gefährdungsparametern des<br />

Gesamtsystems <strong>und</strong> der Gerätefestigkeit<br />

der zu schützenden Betriebsmittel<br />

<strong>und</strong> Systeme. Die Gefährdungsparameter<br />

des Systems <strong>und</strong> die Störfestigkeit<br />

des zu schützenden Gerätes sind somit<br />

Dimensionierungsfaktoren für die zu<br />

errichtende Schutzkaskade. Damit diese<br />

Schutzkaskade beginnend vom Blitzstrom-Ableiter<br />

bis hin zum Endgeräteschutz<br />

funktionieren kann, muss sichergestellt<br />

werden, dass die einzelnen<br />

Schutzgeräte selektiv wirksam werden,<br />

d. h. jede Schutzstufe nur den Anteil<br />

der Störenergie übernimmt, für den sie<br />

ausgelegt ist. Die Abstimmung zwischen<br />

den Schutzstufen wird allgemein<br />

als Koordination bezeichnet. Um die<br />

beschriebene Selektivität im Wirken<br />

des Schutzgerätes zu erreichen, sind<br />

die Parameter der einzelnen Ableiterstufen<br />

so aufeinander abzustimmen,<br />

dass bei drohender energetischen<br />

Überbelastung einer Schutzstufe der<br />

vorgelagerte leistungsstärkere Ableiter<br />

„anspricht“ <strong>und</strong> somit die Störenergieableitung<br />

übernimmt. Bei der Auslegung<br />

der Koordination ist darauf zu<br />

achten, dass die Impuls-Wellenform mit<br />

der größten Impulsdauer als Bedrohung<br />

für die gesamte Ableiterkette<br />

angenommen werden muss. Obwohl<br />

Überspannungs-Schutzgeräte definitionsgemäß<br />

nur mit Impuls-Wellenformen<br />

8/20 µs geprüft sind, ist für die<br />

Koordination zwischen Überspannungs-<br />

<strong>und</strong> Blitzstrom-Ableiter auch<br />

für das Überspannungs-Schutzgerät<br />

eine Bestimmung der Stoßstromtragfähigkeit<br />

von Blitzteilströmen der Wellenform<br />

10/350 µs unabdingbar. Um die<br />

Gefahren einer fehlerhaften Koordination<br />

<strong>und</strong> der daraus resultierenden<br />

Überlastung energieschwächerer Schutzstufen<br />

zu verhindern, wurde die energetisch<br />

koordinierte Red/Line-Produktfamilie<br />

geschaffen. Diese sowohl miteinander<br />

als mit dem zu schützenden<br />

Gerät koordinierten Überspannungs-<br />

Schutzgeräte, bieten dem Anwender<br />

ein Höchstmaß an Sicherheit. Durch die<br />

122 BLITZPLANER<br />

Ausführungen als Blitzstrom- , Überspannungs-<br />

<strong>und</strong> Kombi-Ableiter ist<br />

eine ideale Anpassung an die Anforderungen<br />

der entsprechenden LPZ-Übergänge<br />

gegeben (Bilder 7.8.1.1 –<br />

7.8.1.3).<br />

Bild 7.8.1.1 DEHNbloc 3polig – Blitzstrom-Ableiter<br />

Bild 7.8.1.2 DEHNguard TT – Überspannungs-Ableiter<br />

Bild 7.8.1.3 DEHNventil TNS – Kombi-Ableiter<br />

7.8.2 Anlagen der Informationstechnik<br />

Bei der Realisierung vom Schutzmaßnahmen<br />

gegen Störgrössen aus Nah-,<br />

Fern- <strong>und</strong> direkten Blitzeinwirkungen<br />

innerhalb von Gebäuden ist es empfehlenswert<br />

eine Schutzgerätekonzeption<br />

in mehreren Schutzstufen auszuführen.<br />

Dadurch wird die energiereiche Störgrösse<br />

(Blitzteilstrom) in Stufen reduziert,<br />

indem eine erste vorgeordnete,<br />

energieabsorbierende Stufe den<br />

Hauptanteil der Störgrösse vom nachfolgenden<br />

System abhält. Die nachgeordneten<br />

Stufen dienen der Reduzierung<br />

der Störgrößen auf systemverträgliche<br />

Werte. Je nach Installationsbedingungen<br />

können mehrere Schutzstufen<br />

mittels einer Kombinations-<br />

Schutzschaltung auch in einem Überspannungs-Schutzgerät<br />

realisiert werden.<br />

Die relevanten Schnittstellen, an denen<br />

die Schutzgeräte im Zuge einer Kaskade<br />

zum Einsatz kommen sind z. B. die<br />

Zonenschnittstellen (LPZ) eines Blitzschutzzonenkonzeptes<br />

nach DIN V VDE<br />

V 0185-4.<br />

Eine Kaskadierung der Schutzgeräte<br />

hat unter der Berücksichtigung der<br />

Koordinationskriterien zu erfolgen.<br />

Zur Ermittlung der Koordinationsbedingungen<br />

gibt es verschiedene Methoden<br />

(E DIN VDE 0100 Teil 534, Beiblatt<br />

1), die teilweise bestimmte Kenntnisse<br />

vom Aufbau der Schutzgeräte<br />

voraussetzen. Eine „Black box“ Methode<br />

ist die sogenannte „Let-Through-<br />

Energy (Durchlassenergie) -Methode,<br />

die auf Standart-Impuls-Parameter aufbaut<br />

<strong>und</strong> deshalb sowohl rechnerisch<br />

als auch praktisch nachvollzogen werden<br />

kann. Diese Methoden sind jedoch<br />

für den Anwender nur schwer durchführbar,<br />

da sie sehr aufwendig sind. Um<br />

Zeit <strong>und</strong> Mühe zu sparen, erlaubt die<br />

Norm auch Angaben zur Koordination<br />

der Hersteller zu benutzen (Bild<br />

7.8.2.1).<br />

Die Kaskade gilt als zueinander koordiniert,<br />

wenn jeweils die Restgrößen I p<br />

bei kurzgeschlossenem Ausgang <strong>und</strong><br />

U p bei Leerlaufendem Ausgang kleiner<br />

sind, als die Eingangsgrößen I in /U in .<br />

Blitzstromableiter an der LPZ 0/1 oder<br />

höher werden in der Regel mit einem<br />

Ableitvermögen der Wellenform<br />

10/350 µs ausgewiesen. Überspannungs-Ableiter<br />

dagegen nur mit der<br />

Wellenform 8/20 µs. Dies rührt daher,<br />

weil Überspannungs-Ableiter in erster<br />

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I P1<br />

SPD 1 SPD 2 ITE<br />

U P1<br />

I IN2<br />

U IN2<br />

Linie für Störungen induktiver <strong>und</strong><br />

kapazitiver Einkopplung entwickelt<br />

wurden. Wird jedoch eine gebäudeüberschreitende<br />

Leitung mit einer Kaskade<br />

aus Blitzstromableiter <strong>und</strong> Überspannungs-Ableiter<br />

beschaltet, so ist<br />

aus den Koordinationsbedingungen zu<br />

folgern:<br />

⇒ Als erstes spricht das empfindlichste<br />

Element an – der Überspannungs-Ableiter<br />

⇒ <strong>Der</strong> Überspannungs-Ableiter muss<br />

also ebenfalls einen – wenn auch<br />

I P2<br />

U P2<br />

I IN ITE<br />

Bild 7.8.2.1 Koordination nach Durchlassmethode von 2 Schutzgeräten <strong>und</strong> einem Endgerät<br />

(nach E DIN VDE 0100 Teil 534, Beiblatt 1)<br />

Einsatz eines Kombi-Ableiters<br />

Blitzstrom<br />

XX 1<br />

BLITZDUCTOR BCT B...<br />

Gestaffelter Ableitereinsatz<br />

Blitzstrom<br />

XX X<br />

BLITZDUCTOR BCT B...<br />

Störfestigkeit<br />

Prüfschärfegrad<br />

nach EN 61000-4-5<br />

Überspannung<br />

U IN ITE<br />

UIN Zerstörfestigkeit gegen<br />

Impulsspannungen<br />

IIN Zerstöfestigkeit gegen<br />

Impulsströme<br />

UP Schutzpegel Impulsspannung<br />

IP Durchlass-Impulsstrom<br />

geringen – Anteil des Blitzteilstroms<br />

mit der Wellenform<br />

⇒<br />

10/350 µs tragen können.<br />

Bevor der Überspannungs-Ableiter<br />

überlastet wird, muss der Blitzstromableiter<br />

zünden <strong>und</strong> den<br />

Ableitvorgang übernehmen.<br />

Die Schutzgeräte der Yellow/Line Familie<br />

sind durchgängig <strong>und</strong> sicher zueinander<br />

<strong>und</strong> auch zu Endgeräten koordiniert.<br />

Dazu tragen diese das Koordinationskennzeichen<br />

(Bild 7.8.2.2).<br />

X 1<br />

Endgerät<br />

1<br />

BLITZDUCTOR BCT M...<br />

Störfestigkeit<br />

Prüfschärfegrad<br />

nach EN 61000-4-5<br />

Endgerät<br />

Leitungs- Ableiterlösung Typische Koordinations-Kennzeichen für<br />

verlegung geeignete Ableiter an LPZ-Übergängen<br />

nach LPZ 1 nach LPZ 2 nach LPZ 3<br />

Aus LPZ 0A Kombi-Ableiter<br />

Kaskadierung XX|X<br />

XX|1<br />

X | 1<br />

–<br />

–<br />

XX|X<br />

X |<br />

4 | 1<br />

Aus LPZ 0B Zweistufiger X | 1<br />

–<br />

Überspannungs-<br />

Ableiter<br />

X | 1<br />

– –<br />

Kaskadierung X |<br />

4 | 1<br />

–<br />

Aus LPZ 1 Überspannungs-<br />

Ableiter<br />

– X | 1<br />

–<br />

Kaskadierung –<br />

X |<br />

4 | 1<br />

Aus LPZ 2 Überspannungs- – –<br />

X | 1<br />

Ableiter – – 4 | 1<br />

Bild 7.8.2.2 Zuordnung von Koordinations-Kennzeichen der SPDs zu LPZ-Übergängen<br />

7.9 Prüfung <strong>und</strong> Wartung<br />

des LEMP-Schutzes<br />

Hinsichtlich der Prüfung <strong>und</strong> Wartung<br />

des LEMP-Schutzes gelten dieselben<br />

Gr<strong>und</strong>lagen <strong>und</strong> Voraussetzungen wie<br />

für Prüfung <strong>und</strong> Wartung von Blitzschutzsystemen,<br />

die bereits in Kapitel<br />

3.4 beschrieben wurden.<br />

Besondere Bedeutung kommt bei der<br />

Prüfung des LEMP-Schutzes den baubegleitenden<br />

Prüfungen zu, da eine Vielzahl<br />

von Komponenten des LEMP-<br />

Schutzes nach Abschluss der Bauarbeiten<br />

nicht mehr zugänglich sind. Die<br />

erforderlichen Maßnahmen (z. B. Verbindung<br />

<strong>und</strong> Anschluss der Armierung)<br />

sind fotografisch zu dokumentieren<br />

<strong>und</strong> dem Prüfungsbericht beizufügen.<br />

Prüfungen sollen durchgeführt werden:<br />

⇒ während der Installation des LEMP-<br />

Schutzes,<br />

⇒ nach der Installation des LEMP-<br />

Schutzes,<br />

⇒ in periodischen Abständen,<br />

⇒ nach jeder Änderung von Komponenten,<br />

die für den LEMP-Schutz<br />

relevant sind,<br />

⇒ erforderlichenfalls nach einem<br />

Blitzeinschlag in die bauliche Anlage.<br />

Nach Abschluss der Prüfung müssen<br />

alle festgestellten Mängel unverzüglich<br />

beseitigt werden. Wenn nötig, ist die<br />

technische Dokumentation zu aktualisieren.<br />

Eine umfassende Inspektion des LEMP-<br />

Schutzes sollte im Zuge der Überprüfung<br />

der Elektroanlage gemäß Arbeitsstätten-Verordnung<br />

mindestens alle<br />

vier Jahre durchgeführt werden.<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 123<br />

1<br />

7


7<br />

124 BLITZPLANER<br />

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8. Auswahl, Installation <strong>und</strong> Montage von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

(SPDs)<br />

8.1 Energieversorgungsanlagen<br />

(im Rahmen des<br />

Blitz-Schutzzonen-Konzeptes<br />

nach DIN V VDE V<br />

0185-4)<br />

Die Errichtung eines Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz-Systems<br />

für elektrische<br />

Anlagen repräsentiert den aktuellen<br />

Stand der Technik <strong>und</strong> ist unabdingbare<br />

infrastrukturelle Voraussetzung<br />

für den störungs- <strong>und</strong> zerstörungsfreien<br />

Betrieb komplexer elektrischer<br />

<strong>und</strong> elektronischer Systeme. Die Anforderungen<br />

an SPDs, die für die Errichtung<br />

eines derartigen Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz-Systems<br />

im Rahmen<br />

des Blitz-Schutzzonen-Konzeptes nach<br />

DIN V VDE V 0185-4 im Bereich der<br />

Energietechnik benötigt werden, sind<br />

in der EN 61643-11 festgelegt.<br />

SPDs, die im Bereich der festen Gebäudeinstallation<br />

eingesetzt sind, werden<br />

entsprechend den Anforderungen<br />

<strong>und</strong> Belastungen an den gewählten<br />

Installationsorten, in Überspannungs-<br />

Schutzgeräte vom Typ 1, 2 <strong>und</strong> 3 unterteilt.<br />

Die höchsten Anforderungen hinsichtlich<br />

ihres Ableitvermögens werden an<br />

SPDs vom Typ 1 gestellt. Diese werden<br />

im Rahmen des Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz-Systems<br />

an der Schnittstelle<br />

der Blitz-Schutzzone 0 A auf 1 <strong>und</strong><br />

höher, gemäß Bild 8.1.1, eingesetzt.<br />

Diese Schutzgeräte müssen in der Lage<br />

sein, Blitz-Teilströme der Wellenform<br />

10/350 µs mehrmals zerstörungsfrei zu<br />

führen. Diese SPDs vom Typ 1 werden<br />

Blitzstrom-Ableiter genannt. Aufgabe<br />

dieser Schutzgeräte ist es, ein Eindringen<br />

von zerstörenden Blitz-Teilströmen<br />

in die elektrische Anlage eines Gebäudes<br />

zu verhindern.<br />

Am Übergang der Blitz-Schutzzone<br />

0 B (0 C )* auf 1 <strong>und</strong> höher oder Blitz-<br />

Schutzzone 1 auf 2 <strong>und</strong> höher werden<br />

SPDs des Typs 2 zum Schutz vor Überspannungen<br />

eingesetzt. Ihr Ableitvermögen<br />

liegt im Bereich von einigen<br />

10 kA (8/20 µs).<br />

Letztes Glied im Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz-System<br />

in Anlagen der<br />

Energietechnik stellt der Endgeräteschutz<br />

(Übergang Blitz-Schutzzone 2<br />

auf 3 <strong>und</strong> höher) dar. Hauptaufgabe<br />

des an dieser Stelle eingesetzten<br />

Schutzgerätes vom Typ 3 ist der Schutz<br />

* Blitz-Schutzzone 0 C ist Bestandteil der Blitz-<br />

Schutzzone 0 B , jedoch mit zusätzlicher Gefahr der<br />

Schrittspannung<br />

PEN<br />

Äußerer<br />

Blitzschutz<br />

Hauptverteilung<br />

Blitzstrom-Ableiter<br />

F1<br />

HAK<br />

Bild 8.1.1 Einsatz von Ableitern im energietechnischen System (prinzipielle Darstellung)<br />

gegen Überspannungen, die zwischen<br />

L <strong>und</strong> N im elektrischen System auftreten.<br />

Hierbei handelt es sich insbesondere<br />

um Schaltüberspannungen.<br />

Die verschiedenen Aufgaben, Anordnungen<br />

<strong>und</strong> Anforderungen an Ableiter<br />

zeigen zusammenfassend die Tabellen<br />

8.1.1 <strong>und</strong> 8.1.2. An dieser Stelle sei<br />

darauf hingewiesen, dass die E DIN VDE<br />

0675-6, -6 /A1 <strong>und</strong> -6 /A2 noch bis 10-<br />

2004 übergangsweise Gültigkeit hat<br />

<strong>und</strong> danach durch den europäischen<br />

Standard EN 61643-11 ersetzt wird.<br />

F2<br />

Unterverteilung Endgeräte<br />

Überspannungs-Ableiter<br />

örtlicher PAS<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 125<br />

PAS<br />

Zähler<br />

Wh<br />

Norm E DIN VDE 0675-6 IEC 61643-1:1998 EN 61643-11:2001<br />

Typ / mit A1, A2<br />

Bezeichnung<br />

Blitzstrom-Ableiter Ableiter der SPD class I SPD Typ 1<br />

Kombi-Ableiter Anforderungsklasse<br />

B<br />

Überspannungs- Ableiter der SPD class II SPD Typ 2<br />

Ableiter für Anforderungs-<br />

Verteilung, klasse C<br />

Unterverteilung,<br />

feste Installation<br />

Überspannungs- Ableiter der SPD class III SPD Typ 3<br />

Ableiter für Steck- Anforderungsdose/Endgerät<br />

klasse D<br />

Tabelle 8.1.1 Klassifizierung der Schutzgeräte nach VDE, IEC <strong>und</strong> EN<br />

F2<br />

L1<br />

L2<br />

L3<br />

N<br />

PE<br />

8


8<br />

Ableiter der Anforderungen an Ableiter entsprechend<br />

Anforderungsklasse Einsatzort Schutzpegel Belastbarkeit<br />

A • kein Schutz gegen direktes entsprechend entsprechend<br />

zum Einsatz in Berühren erforderlich • IEC 99.1 • E DIN VDE 0675-6:1989-11,<br />

Niederspannungsfreileitungen<br />

• können bei direkten Blitzeinschlägen<br />

überlastet<br />

(Tab. 1 in Beratung)<br />

• Stehstoßspannungs-<br />

Tab. 6 (isn = 5 kA (8/20 µs))<br />

• E DIN VDE 0675-6/A1:1996oder<br />

zerstört werden kategorie IV nach 03, Abschnitt 5.19.5<br />

•Isolationsfestigkeit auch EN 60664-1<br />

bei Witterungseinflüssen • E DIN VDE 0675-6/A1:1996-<br />

03, Tab. 7<br />

B • Schutz gegen direktes entsprechend entsprechend<br />

bestimmt zum Zweck des Berühren erforderlich • Stehstoßspannungs- • E DIN VDE 0675-6/A1:<br />

Blitzschutz-Potentialaus- • kein Defekt <strong>und</strong> keine kategorie IV nach 1996-03, Tab. 4<br />

gleiches nach DIN VDE 0185-1<br />

VDE V 0185-100<br />

Brandgefahr bei Beanspruchung<br />

entsprechend<br />

EN 60664-1<br />

• E DIN VDE 0675-6/A1:1996-<br />

(Iimp = 0,5 ... 50 kA (8/20 µs))<br />

• E DIN VDE 0675-6/A1:1996-<br />

DIN VDE 0185-103 der geforderten Belast- 03, Tab. 7 03, Abschnitt 5.19.5<br />

Blitzstrom-Ableiter<br />

Kombi-Ableiter<br />

barkeit<br />

C entsprechend entsprechend<br />

bestimmt zum Zweck des • Stehstoßspannungs- • E DIN VDE 0675-6:1989-11,<br />

Überspannungsschutzes in<br />

der festen Installation, vorkategorie<br />

III nach<br />

EN 60664-1<br />

Tab. 6 (isn = 5 kA (8/20 µs))<br />

• E DIN VDE 0675-6/A1:1996zugsweise<br />

zum Einsatz in der • E DIN VDE 0675-6:1989-11, 03, Abschnitt 5.19.5<br />

Stehstoßspannungskategorie Tab. 4<br />

(Überspannungskategorie) III • E DIN VDE 0675-6/A1:1996-<br />

Überspannungs-Ableiter 03, Tab. 7<br />

D entsprechend entsprechend<br />

bestimmt zum Zweck des • Stehstoßspannungs- • E DIN VDE 0675-6:1989-11,<br />

Überspannungsschutzes in kategorie II nach Tab. 6 (i sn = 5 kA (8/20 µs))<br />

der ortsveränderlichen/ EN 60664-1 • E DIN VDE 0675-6/A1:1996festen<br />

Installation, vorzugs- • E DIN VDE 0675-6:1989-11, 03, Abschnitt 5.19.7<br />

weise zum Einsatz in der Tab. 4<br />

Stehstoßspannungskategorie • E DIN VDE 0675-6/A1:1996-<br />

(Überspannungskategorie) II 03, Tab. 7<br />

Überspannungs-Ableiter<br />

Tabelle 8.1.2 Anforderungsklassen von Ableitern für energietechnische Anlagen nach E DIN VDE 0675-6:1989-11 <strong>und</strong> E DIN VDE 0675-6/A1:1996-03<br />

(übergangsweise bis 10-2004 gültig)<br />

8.1.1 Charakteristische Merkmale<br />

für SPDs<br />

Höchste Dauerspannung UC Die höchste Dauerspannung (alt:<br />

Bemessungsspannung) ist der Effektivwert<br />

der max. Spannung, die betriebsmäßig<br />

an die dafür gekennzeichneten<br />

Anschlussklemmen des Überspannungs-Schutzgerätes<br />

angelegt werden<br />

darf. Sie ist diejenige maximale Spannung,<br />

die am Ableiter im definierten,<br />

nichtleitenden Zustand liegt <strong>und</strong> nach<br />

seinem Ansprechen <strong>und</strong> Ableiten das<br />

Wiederherstellen dieses Zustandes<br />

sicherstellt.<br />

<strong>Der</strong> Wert von UC richtet sich nach der<br />

Nennspannung des zu schützenden Systems<br />

sowie den Vorgaben der Errichter-<br />

Bestimmungen (IEC 60364-5-534).<br />

Blitz-Stoßstrom I imp<br />

Hierbei handelt es sich um einen standardisierten<br />

Stoßstromverlauf mit der<br />

Wellenform 10/350 µs, welcher auch als<br />

126 BLITZPLANER<br />

Impulsstrom bezeichnet wird. Er bildet<br />

mit seinen Parametern (Scheitelwert,<br />

Ladung, spezifische Energie) die Beanspruchung<br />

natürlicher Blitzströme<br />

nach.<br />

Blitz-Stoßströme (10/350 µs) gelten für<br />

SPDs vom Typ 1. Sie müssen solche Blitz-<br />

Stoßströme mehrmals zerstörungsfrei<br />

ableiten können.<br />

Nennableitstoßstrom I n<br />

<strong>Der</strong> Nennableitstoßstrom I n ist der<br />

Scheitelwert des Stromes, der durch das<br />

Überspannungs-Schutzgerät (SPD)<br />

fließt. Er hat die Stoßstrom-Wellenform<br />

8/20 µs <strong>und</strong> ist bemessen für die Klassifizierung<br />

der Prüfung von SPDs des<br />

Typs 2 sowie für die Konditionierung<br />

der SPDs für Prüfungen zu Typ 1 <strong>und</strong><br />

Typ 2.<br />

Schutzpegel U p<br />

Mit dem Schutzpegel eines SPDs wird<br />

der höchste Momentanwert der Span-<br />

nung an den Klemmen eines SPDs<br />

bezeichnet <strong>und</strong> gleichzeitig deren<br />

Fähigkeit charakterisiert, Überspannungen<br />

auf einen Restpegel zu begrenzen.<br />

Je nach SPD-Typ wird der Schutzpegel<br />

aus folgenden Einzelprüfungen bestimmt:<br />

⇒ Ansprechblitzstoßspannung<br />

1,2/50 µs (100%)<br />

⇒ Restspannung bei Nennableitstoßstrom<br />

(nach EN 61643-11: Ures )<br />

Die Auswahl der Überspannungs-<br />

Schutzgeräte entsprechend ihres Einsatzortes<br />

erfolgt in Übereinstimmung<br />

der nach DIN VDE 0110 (IEC 60664-1)<br />

beschriebenen Überspannungskategorien.<br />

Es ist zu beachten, dass der<br />

geforderte Mindestwert von 2,5 kV nur<br />

für Betriebsmittel der festen elektrischen<br />

Installation gilt. Von ihr gespeiste<br />

Betriebsmittel in den Endstromkreisen<br />

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edürfen eines weitaus geringeren<br />

Schutzpegels als 2,5 kV.<br />

Auch nach IEC 60364-4-534 ist für eine<br />

230/400 V Niederspannungs-Verbraucheranlage<br />

ein Mindestschutzpegel<br />

von 2,5 kV gefordert. Dieser Mindestschutzpegel<br />

kann durch einen koordinierten<br />

Aufbau von SPDs des Typs 1 <strong>und</strong><br />

SPDs des Typs 2 oder durch den Einsatz<br />

eines Kombi-Überspannungs-Schutzgerätes<br />

vom Typ 1 realisiert werden.<br />

Kurzschlussfestigkeit<br />

Hierbei handelt es sich um den Wert<br />

des betriebsfrequenten, prospektiven<br />

Kurzschlussstromes, der von dem Überspannungs-Schutzgerät<br />

bei Vorschaltung<br />

seiner zugeordneten Vorsicherung<br />

(Back-up-Schutzes) beherrscht<br />

wird.<br />

Folgestromlöschvermögen bei U C (I fi )<br />

Das auch als Ausschaltvermögen bezeichnete<br />

Folgestromlöschvermögen<br />

ist der unbeeinflusste (prospektive)<br />

Effektivwert des Netzfolgestromes, der<br />

vom Überspannungs-Schutzgerät beim<br />

Anliegen von U C selbständig gelöscht<br />

werden kann.<br />

Entweder die ausgewiesene Folgestromlöschfähigkeit<br />

der SPDs entspricht<br />

dem maximal zu erwartendem<br />

Kurzschlussstrom am Einbauort der<br />

SPDs oder es ist eine entsprechende<br />

Vorsicherung für das Schutzgerät zu<br />

wählen, die den Netzfolgestrom durch<br />

das Schutzgerät unterbricht.<br />

Nach IEC 60364-5-534 <strong>und</strong> nach EN<br />

61643-11 (VDE 0675 Teil 6-11) müssen<br />

SPDs, die zwischen Neutralleiter <strong>und</strong><br />

PE-Leiter angeschlossen sind, <strong>und</strong> bei<br />

denen nach dem Ansprechen ein netzfrequenter<br />

Folgestrom auftreten kann<br />

(z. B. Funkenstrecken) ein Folgestromlöschvermögen<br />

von I fi ≥ 100 A eff aufweisen.<br />

Folgestrombegrenzung (bei SPDs Typ 1<br />

auf Funkenstreckenbasis)<br />

Als Folgestrombegrenzung bezeichnet<br />

man die Fähigkeit eines SPDs auf Funkenstreckenbasis<br />

auftretende Netzfolgeströme<br />

derart stark zu begrenzen,<br />

dass der tatsächlich fließende Strom<br />

deutlich kleiner ist als der am Einbauort<br />

mögliche Kurzschlussstrom.<br />

Durch eine hohe Folgestrombegrenzung<br />

wird verhindert, dass vorgelagerte<br />

Schutzelemente (z. B. Sicherungen)<br />

durch Fließen eines zu hohen Netzfolgestromes<br />

zum Auslösen gebracht werden.<br />

Besonders bei SPDs mit niedrigem<br />

Schutzpegel auf Funkenstreckenbasis<br />

ist die Folgestrombegrenzung ein wichtiger<br />

Parameter für die Verfügbarkeit<br />

der elektrischen Anlage.<br />

Koordination<br />

Zur Gewährleistung eines selektiven<br />

Wirkens der unterschiedlichen SPDs, ist<br />

eine energetische Koordination der<br />

einzelnen SPDs untereinander unabdingbar.<br />

Dabei ist das Gr<strong>und</strong>prinzip der<br />

energetischen Koordination dadurch<br />

gekennzeichnet, dass jede Schutzstufe<br />

nur soviel Störenergie ableitet, für die<br />

der SPD ausgelegt ist. Beim Auftreten<br />

höherer Störenergien muss die dem<br />

SPD vorgeschaltete Schutzstufe, z. B.<br />

SPD Typ 1, die Ableitung des Stoßstromes<br />

übernehmen <strong>und</strong> die nachgeschalteten<br />

Schutzgeräte entlasten. Eine derartige<br />

Koordination muss alle möglichen<br />

Störereignisse, wie Schaltüberspannungen,<br />

Blitzteilströme, usw., berücksichtigen.<br />

Ein Nachweis der energetischen<br />

Koordination ist gemäß DIN<br />

V VDE V 0185-4, Absatz 12.5 „Nachweis<br />

der energetischen Koordination“ durch<br />

den Hersteller zu erbringen.<br />

Die Geräte der Red/Line-Produktfamilie<br />

sind bezüglich der energetischen<br />

Koordination aufeinander abgestimmt<br />

<strong>und</strong> geprüft.<br />

TOV-Spannung<br />

Mit einer TOV-Spannung (TOV = Temporary<br />

Over Voltage) werden zeitweilige<br />

(temporäre) Überspannungen bezeichnet,<br />

die aufgr<strong>und</strong> von Fehlern<br />

innerhalb des Mittelspannungs- <strong>und</strong><br />

Niederspannungsnetzes entstehen<br />

können.<br />

Für TN-Systeme <strong>und</strong> für den L-N-Pfad in<br />

TT-Systemen gilt bei einer Bemessungsdauer<br />

von 5 Sek<strong>und</strong>en U TOV = 1,45 x U 0 ,<br />

wobei U 0 die Nennwechselspannung<br />

der Außenleiter gegen Erde darstellt.<br />

Im Falle von TOV’s, die aufgr<strong>und</strong> von<br />

Erdfehlern innerhalb des Hochspannungssystems<br />

entstehen, gilt für den N-<br />

PE-Pfad in TT-Systemen bei einer<br />

Bemessungsdauer von 200 ms U TOV =<br />

1200 V.<br />

Die Geräte der Red/Line-Produktfamilie<br />

sind entsprechend EN 61643-11 nach<br />

TOV-Spannungen bemessen <strong>und</strong> geprüft.<br />

8.1.2 Einsatz von SPDs in verschiedenen<br />

Systemen<br />

Maßnahmen zur Sicherstellung des Personenschutzes<br />

haben immer Vorrang<br />

vor Maßnahmen des Überspannungsschutzes.<br />

Da beide Maßnahmen in<br />

direktem Zusammenhang mit der Art<br />

der verwendeten Systeme <strong>und</strong> daraus<br />

folgend auch mit dem Einsatz von<br />

Überspannungs-Schutzgeräten (SPDs)<br />

stehen, seien im Folgenden TN-,TT- <strong>und</strong><br />

IT-Systeme <strong>und</strong> der unterschiedliche<br />

Einsatz von SPDs darin beschrieben.<br />

Elektrische Ströme, die über den<br />

menschlichen Körper fließen, können<br />

gefährliche Auswirkungen haben. Deshalb<br />

sind Schutzmaßnahmen zur Verhinderung<br />

gefährlicher Körperdurchströmungen<br />

in jeder elektrischen Anlage<br />

notwendig. Durch Isolieren, Abdecken,<br />

Umhüllen oder Anordnen der im<br />

ungestörten Betrieb unter Spannung<br />

stehenden Teile muss deren Berühren<br />

ausgeschlossen werden, wenn dadurch<br />

eine gefährliche Körperdurchströmung<br />

möglich ist. Diese Schutzmaßnahme<br />

wird als “Schutz gegen direktes Berühren”<br />

(neue Bezeichnung: “Schutz gegen<br />

elektrischen Schlag unter normalen<br />

Bedingungen") bezeichnet. Darüber<br />

hinaus darf natürlich auch dann<br />

keine Gefährdung durch eine Körperdurchströmung<br />

entstehen, wenn infolge<br />

eines Fehlers, z. B. eine schadhafte<br />

Isolierung, die Spannung auf das<br />

Metallgehäuse (Körper eines elektrischen<br />

Betriebsmittels) verschleppt<br />

wird. Dieser Schutz vor Gefahren, der<br />

sich im Fehlerfall aus einer Berührung<br />

mit Körpern oder fremden, leitfähigen<br />

Teilen ergeben kann, wird als “Schutz<br />

bei indirektem Berühren” (neue Bezeichnung:<br />

"Schutz gegen elektrischen<br />

Schlag unter Fehlerbedingungen")<br />

bezeichnet.<br />

In der Regel ist die Grenze der dauernd<br />

zulässigen Berührungsspannung UL bei<br />

Wechselspannungen 50 V <strong>und</strong> bei<br />

Gleichspannung 120 V.<br />

Höhere Berührungsspannungen, die im<br />

Fehlerfall auftreten können, müssen in<br />

Stromkreisen bis 35 A Nennstrom mit<br />

Steckdosen <strong>und</strong> in Stromkreisen, die<br />

ortsveränderliche Betriebsmittel der<br />

Schutzklasse I enthalten, die während<br />

des Betriebes üblicherweise dauernd in<br />

der Hand gehalten werden, innerhalb<br />

von 0,4 s selbsttätig abgeschaltet werden.<br />

In allen anderen Stromkreisen<br />

müssen höhere Berührungsspannungen<br />

innerhalb von 5 s selbsttätig abgeschaltet<br />

werden.<br />

In DIN VDE 0100 Teil 410 sind Schutzmaßnahmen<br />

bei indirektem Berühren<br />

8<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 127


8<br />

mit Schutzleitern beschrieben. Diese<br />

Schutzmaßnahmen wirken im Fehlerfall<br />

durch automatische Abschaltung<br />

oder Meldung. Bei der Einrichtung der<br />

Maßnahmen zum “Schutz bei indirektem<br />

Berühren” ist eine Zuordnung hinsichtlich<br />

der Systemform <strong>und</strong> Schutzeinrichtung<br />

notwendig.<br />

Nach DIN VDE 0100 Teil 410 wird ein<br />

Niederspannungs-Verteilungssystem in<br />

seiner Gesamtheit von Stromquelle bis<br />

zum letzten Betriebsmittel im wesentlichen<br />

charakterisiert durch:<br />

⇒ Erdungsverhältnisse der Stromquelle<br />

(z. B. Niederspannungsseite<br />

des Ortsnetztransformators)<br />

<strong>und</strong><br />

⇒ Erdungsverhältnisse der Körper der<br />

Betriebsmittel in elektrischen Verbraucheranlagen.<br />

Damit werden als Verteilungssysteme<br />

im wesentlichen drei Gr<strong>und</strong>arten<br />

definiert:<br />

TN-System, TT-System <strong>und</strong> IT-System.<br />

Die angewandten Buchstaben haben<br />

folgende Bedeutung:<br />

<strong>Der</strong> ERSTE BUCHSTABE beschreibt die<br />

Erdungsbedingungen der speisenden<br />

Stromquelle:<br />

T direkte Erdung eines Punktes der<br />

Stromquelle (in der Regel der<br />

Sternpunkt der Transformatorwicklung),<br />

I Isolierung aller aktiven Teile von<br />

der Erde oder Verbindung eines<br />

Punktes der Stromquelle mit Erde<br />

über eine Impedanz.<br />

<strong>Der</strong> ZWEITE BUCHSTABE beschreibt die<br />

Erdungsbedingungen der Körper der<br />

Betriebsmittel der elektrischen Anlage:<br />

T Körper des Betriebsmittels ist<br />

N<br />

direkt geerdet, unabhängig von<br />

einer eventuell bestehenden Erdung<br />

eines Punktes der Stromversorgung,<br />

Körper des elektrischen Betriebsmittels<br />

ist direkt mit dem Betriebserder<br />

(Erdung der Stromquelle)<br />

verb<strong>und</strong>en.<br />

WEITERE BUCHSTABEN beschreiben die<br />

Anordnung des Neutralleiters <strong>und</strong> des<br />

Schutzleiters:<br />

S Neutralleiter <strong>und</strong> Schutzleiter sind<br />

voneinander getrennt (separat),<br />

C Neutralleiter <strong>und</strong> Schutzleiter sind<br />

(in einem Leiter) kombiniert.<br />

128 BLITZPLANER<br />

Damit ergeben sich für das TN-System<br />

drei mögliche Varianten:<br />

TN-S-System, TN-C-System <strong>und</strong> TN-C-S-<br />

System.<br />

Die Schutzeinrichtungen, die in den<br />

verschiedenen Systemen installiert werden<br />

können, sind:<br />

⇒ Überstromschutzeinrichtung,<br />

⇒ Fehlerstromschutzeinrichtung,<br />

⇒ Isolationsüberwachungseinrichtung,<br />

⇒ Fehlerspannungs-Schutzeinrichtung.<br />

Wie bereits erwähnt, ist eine Zuordnung<br />

zwischen Systemform <strong>und</strong> Schutzeinrichtung<br />

notwendig.<br />

Es ergeben sich folgende Zuordnungen:<br />

TN-System<br />

⇒ Überstromschutzeinrichtung,<br />

⇒ Fehlerstromschutzeinrichtung.<br />

TT-System<br />

⇒ Überstromschutzeinrichtung,<br />

⇒ Fehlerstromschutzeinrichtung,<br />

⇒ Fehlerspannungs-Schutzeinrichtung.<br />

IT-System<br />

⇒ Überstromschutzeinrichtung,<br />

⇒ Fehlerstromschutzeinrichtung,<br />

⇒ Isolationsüberwachungseinrichtung,<br />

⇒ Fehlerspannungs-Schutzeinrichtung.<br />

Diese Maßnahmen des Personenschutzes<br />

haben bei der Errichtung von Starkstromanlagen<br />

erste Priorität. Den<br />

ergriffenen Schutzmaßnahmen gegen<br />

indirektes Berühren mit Schutzleiter<br />

unter Berücksichtigung der Systemform<br />

<strong>und</strong> der Schutzeinrichtung haben<br />

sich alle anderen Schutzmaßnahmen<br />

wie Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz<br />

elektrischer Systeme <strong>und</strong> Anlagen<br />

unterzuordnen <strong>und</strong> dürfen durch den<br />

Einsatz von Schutzgeräten zum Blitz<strong>und</strong><br />

Überspannungsschutz nicht außer<br />

Kraft gesetzt werden. Dabei ist auch<br />

der Fehlerfall eines SPDs, <strong>und</strong> sei er<br />

noch so unwahrscheinlich, in Betracht<br />

zu ziehen. Dies ist von besonderer<br />

Bedeutung, weil der Einsatz von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

stets gegen<br />

den Schutzleiter erfolgt.<br />

In den nachfolgenden Abschnitten<br />

wird deshalb der Einsatz von SPDs in<br />

verschiedenen Systemformen beschrieben.<br />

Diese Schaltungsvorschläge sind<br />

der IEC 60364-5-534 entnommen.<br />

Die aufgezeigten Lösungsbeispiele zeigen<br />

den Einsatz von Blitzstrom-Ableitern<br />

prinzipiell im Bereich des Hausanschlusskastens,<br />

d. h. im Vorzählerbereich.<br />

Die IEC 60364-5-534 definiert den<br />

Installationsort der Blitzstrom-Ableiter<br />

„nahe dem Speisepunkt der Anlage“.<br />

<strong>Der</strong> Einsatz von Blitzstrom-Ableitern im<br />

Vorzählerbereich wird durch die "Richtlinie<br />

für den Einsatz von Überspannungs-Schutzeinrichtungen<br />

der Anforderungsklasse<br />

B in Hauptstrom-Versorgungssystemen"<br />

geregelt. Dabei handelt<br />

es sich bei der Bezeichnung der<br />

Anforderungsklasse B (VDE 0675 Teil 6 –<br />

Bezeichnung) um einen SPD vom Typ 1.<br />

Diese vom VDEW erarbeitete Richtlinie<br />

legt Basisanforderungen fest, die je<br />

nach VNB (Verteilnetzbetreiber) zu<br />

unterschiedlichen technischen Ausführungen<br />

führen kann.<br />

Die VDEW-Richtlinie wurde ebenfalls<br />

als ein ergänzender Hinweis in der TAB<br />

2000 im Kapitel 12 „Auswahl von<br />

Schutzmaßnahmen“ aufgenommen.<br />

Die im jeweiligen Versorgungsgebiet<br />

bevorzugte technische Ausführung<br />

(Systemform) ist beim zuständigen VNB<br />

zu erfragen.<br />

www.dehn.de


8.1.3 Einsatz von SPDs im TN-System<br />

Für das TN-System sind als Schutzeinrichtung<br />

für den “Schutz bei indirektem<br />

Berühren” Überstromschutz- <strong>und</strong><br />

Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen zugelassen.<br />

Das bedeutet für den Einsatz<br />

von SPDs, dass diese Schutzgeräte nur<br />

nach den Schutzeinrichtungen zum<br />

“Schutz bei indirektem Berühren” angeordnet<br />

werden dürfen, um die Personenschutzmaßnahme<br />

auch im Fehlerfall<br />

eines SPDs sicherzustellen.<br />

Wird ein SPD vom Typ 1 oder 2 nach<br />

einem Fehlerstromschutzschalter angeordnet,<br />

so ist damit zu rechnen, dass<br />

aufgr<strong>und</strong> des abgeleiteten Stoßstromes<br />

gegen PE dieser Vorgang von<br />

einem Fehlerstrom-Schutzschalter<br />

(RCD) als Fehlerstrom interpretiert wird<br />

<strong>und</strong> dieser dann den Stromkreis unterbricht.<br />

Zusätzlich dazu ist bei der Beanspruchung<br />

mit Blitz-Teilströmen beim Einsatz<br />

eines SPDs vom Typ 1 davon auszugehen,<br />

dass aufgr<strong>und</strong> der hohen Dynamik<br />

des Blitzstromes der Fehlerstrom-<br />

Schutzschalter mechanisch beschädigt<br />

werden würde. Damit wäre die Schutzmaßnahme<br />

bei indirektem Berühren<br />

außer Kraft gesetzt.<br />

Bild 8.1.3.1 Durch Blitzstoßstrom zerstörter RCD<br />

Dies ist natürlich zu vermeiden, so dass<br />

der Einsatz des Blitzstrom-Ableiters<br />

vom Typ 1 als auch der Einsatz des SPDs<br />

vom Typ 2 vor dem Fehlerstrom-Schutzschalter<br />

erfolgen sollte. Damit kommt<br />

für SPDs vom Typ 1 <strong>und</strong> 2 als Maßnahme<br />

zum “Schutz bei indirektem Berüh-<br />

ren” nur der Einsatz von Überstromschutzeinrichtungen<br />

in Frage. <strong>Der</strong> Einsatz<br />

der SPDs ist deshalb immer im<br />

Zusammenwirken mit einer Sicherung<br />

als Überstromschutzeinrichtung zu<br />

sehen. Ob eine zusätzliche separate<br />

Vorsicherung im Ableiterzweig vorzusehen<br />

ist, hängt von der Größe der<br />

nächst vorgelagerten Einspeisesiche-<br />

L1<br />

L2<br />

L3<br />

PEN<br />

Bild 8.1.3.2 Schaltungsvariante “3-0” im TN-C-System<br />

L1<br />

L2<br />

L3<br />

N<br />

PE<br />

1,1 U 0<br />

Bild 8.1.3.3a Schaltungsvariante “4-0” im TN-S-System<br />

L1<br />

L2<br />

L3<br />

N<br />

PE<br />

1,1 U 0<br />

1,1 U 0<br />

U 0<br />

Bild 8.1.3.3b Schaltungsvariante “3+1” im TN-S-System<br />

U 0<br />

R A<br />

rung <strong>und</strong> der für das SPD zulässigen<br />

Vorsicherung ab. Für den Einsatz von<br />

SPDs Typ 1, 2 <strong>und</strong> 3 gelten im TN-System<br />

folgende höchste Dauerspannungen<br />

(Bilder 8.1.3.2 bis 3b):<br />

Ein Anschlussbeispiel für den Einsatz<br />

von Blitzstrom-Ableitern <strong>und</strong> Überspannungs-Schutzgeräten<br />

im TN-C-S-<br />

System ist in Bild 8.1.3.4 gezeigt. Es ist<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 129<br />

R A<br />

R A<br />

U 0 = 230 V AC<br />

U c ³ 1,1 x 230 V = 255 V AC<br />

=> 3 x Ableiter mit U c ³ 255 V ac<br />

U 0 = Nennwechselspannung der Außenleiter<br />

gegen Erde<br />

U 0 = 230 V AC<br />

Außenleiter gegen PE:<br />

U c ³ 1,1 x 230 V = 255 V AC<br />

Neutralleiter gegen PE:<br />

U c ³ 230 V AC<br />

3 x Ableiter mit U c ³ 255 V ac<br />

1 x Ableiter mit U c ³ 230 V ac<br />

Die Werte von U 0 zwischen Neutralleiter <strong>und</strong> PE beziehen<br />

sich bereits auf die Bedingungen im ungünstigsten<br />

Betriebsfall, deshalb wird die Toleranz von 10% nicht<br />

berücksichtigt.<br />

U 0 = Nennwechselspannung der Außenleiter<br />

gegen Erde<br />

U 0 = 230 V AC<br />

Außenleiter gegen Neutralleiter:<br />

U c ³ 1,1 x 230 V = 255 V AC<br />

Neutralleiter gegen PE:<br />

U c ³ 230 V AC<br />

3 x Ableiter mit U c ³ 255 V ac<br />

1 x Ableiter mit U c ³ 230 V ac<br />

Die Werte von U 0 zwischen Neutralleiter <strong>und</strong> PE beziehen<br />

sich bereits auf die Bedingungen im ungünstigsten<br />

Betriebsfall, deshalb wird die Toleranz von 10% nicht<br />

berücksichtigt.<br />

U 0 = Nennwechselspannung der Außenleiter<br />

gegen Erde<br />

8


8<br />

zu erkennen, dass der Einsatz von SPDs<br />

Typ 3 nach der Fehlerstrom-Schutzeinrichtung<br />

(RCD) erfolgt. Hierzu ist folgendes<br />

anzumerken:<br />

Aufgr<strong>und</strong> der Häufigkeit von Schaltüberspannungen<br />

in Endstromkreisen<br />

werden SPD Typ 3 primär zum Schutz<br />

von Quer-Überspannungen eingesetzt.<br />

Diese Überspannungen treten in der<br />

Regel zwischen L <strong>und</strong> N auf. Mit einer<br />

Überspannungsbegrenzung zwischen L<br />

<strong>und</strong> N wird kein Stoßstrom gegen PE<br />

abgeleitet, so dass dieser Vorgang<br />

durch die RCD auch nicht als Fehlerstrom<br />

interpretiert werden kann. Im<br />

Übrigen sind SPDs Typ 3 für ein Nennableitvermögen<br />

von 1,5 kA ausgelegt.<br />

Diese Werte sind insofern ausreichend,<br />

als dass vorgelagerte Schutzstufen der<br />

SPDs Typ 1 <strong>und</strong> 2 die Ableitung energiereicher<br />

Impulse übernehmen. Beim<br />

Einsatz einer stoßstromfesten RCD sind<br />

diese Stoßströme nicht in der Lage, die<br />

RCD auszulösen oder eine mechanische<br />

Beschädigung herbeizuführen. Die<br />

nachfolgenden Bilder zeigen den Einsatz<br />

von SPDs im Rahmen des Blitz-<br />

Schutzzonen-Konzeptes <strong>und</strong> der dafür<br />

erforderlichen Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutzmaßnahmen<br />

für ein TN-C-<br />

S-System.<br />

130 BLITZPLANER<br />

PEN<br />

Äußerer<br />

Blitzschutz<br />

Bild 8.1.3.4 Einsatz von SPDs im TN-C-S-System<br />

Das nachfolgende Bild zeigt den Einsatz<br />

von SPDs im TN-S-System.<br />

Äußerer<br />

Blitzschutz<br />

Hauptverteilung<br />

Blitzstrom-Ableiter<br />

F1<br />

HAK<br />

F2<br />

Unterverteilung<br />

Endgeräte<br />

Überspannungs-Ableiter<br />

Schutz nach IEC 61024-1, IEC 61312-1 (DIN V VDE V 0185/1-4)<br />

PAS<br />

Wh<br />

Hauptverteilung<br />

Blitzstrom-Ableiter<br />

F1<br />

HAK<br />

PAS<br />

Bild 8.1.3.5 Einsatz von SPDs im TN-S-System<br />

Schutz nach IEC 60364-4-443 (DIN VDE 0100/443)<br />

örtlicher PAS<br />

F2<br />

RCD<br />

Unterverteilung Endgeräte<br />

Überspannungs-Ableiter<br />

Schutz nach IEC 61024-1, IEC 61312-1 (DIN V VDE V 0185/1-4)<br />

F2<br />

Wh<br />

Schutz nach IEC 60364-4-443 (DIN VDE 0100/443)<br />

örtlicher PAS<br />

F2<br />

www.dehn.de<br />

L1<br />

L2<br />

L3<br />

N<br />

PE<br />

L1<br />

L2<br />

L3<br />

N<br />

PE


L1 L2 L3 N PE<br />

Leitungslänge ³ 5 m<br />

16 A<br />

Leitungslänge ³ 15 m<br />

PAS<br />

ÜS-Schutz<br />

1x DSA 230 LA Art.-Nr. 924 370<br />

für Kabelkanäle<br />

1<br />

125 A<br />

500 A1<br />

PEN<br />

®<br />

DEHNguard DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard®<br />

L1 L2 L3 N<br />

DEHNbridge<br />

DBR 35<br />

L1 L2 L3<br />

DEHNbloc ® DB 3 255<br />

N/PEN<br />

DEHNbridge<br />

DBR 35<br />

DEHNbridge<br />

DBR 35<br />

1<br />

125 A<br />

500 A 1<br />

Bild 8.1.3.6 Einsatz von SPDs im TN-System – Beispiel Bürogebäude mit Auftrennung des PEN in der Hauptverteilung<br />

DEHNflex<br />

1x DFL M 255 Art.-Nr. 924 396<br />

für Unterflursysteme<br />

DEHNbloc Maxi<br />

DBM 1 255 L<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 131<br />

PEN<br />

®<br />

DEHNguard DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard®<br />

L L'<br />

N/PEN N/PEN<br />

D SI<br />

!<br />

L1 L2 L3 N<br />

1x DG TNS 230 400 Art.-Nr. 900 530 oder mit Fernmeldekontakt:<br />

1x DG TNS 230 400 FM Art.-Nr. 900 560<br />

Leitungslänge < 15 m<br />

DEHNbridge ® je nach Nennstrom<br />

3x DBR 35 Art.-Nr. 900 121<br />

3x DBR 63 Art.-Nr. 900 122<br />

1x DB 3 255 Art.-Nr. 900 110<br />

alt. 3x DP 255 Art.-Nr. 900 100<br />

1x MVS 1 8, Art.-Nr. 900 611<br />

alt. 3x DPM 255 Art.-Nr. 900 104<br />

1x MVS 1 8 Art.-Nr. 900 611<br />

alt. 3x DB 1 255 H Art.-Nr. 900 222<br />

1x MVS 1 8 Art.-Nr. 900 611<br />

L L'<br />

DEHNbloc Maxi<br />

DBM 1 255 L<br />

N/PEN N/PEN<br />

D SI<br />

!<br />

L L'<br />

DEHNbloc Maxi<br />

DBM 1 255 L<br />

N/PEN N/PEN<br />

D SI<br />

!<br />

Störmeldung<br />

DEHNbloc ® Maxi<br />

Ohne zusätzliche Entkopplungsdrossel oder<br />

Leitungslänge zu DEHNguard ® koordiniert<br />

Fernmeldemodul DEHNsignal DSI DBM<br />

mit potentialfreiem Wechsler <strong>und</strong> Lichtwellenleiter-Anschluss<br />

DSI DBM Art.-Nr. 910 623<br />

3x DBM 1 255 L Art.-Nr. 900 026<br />

1x MVS 1 8 Art.-Nr. 900 611<br />

alt. 3x DBM 1 255 Art.-Nr. 900 025<br />

1x MVS 1 8 Art.-Nr. 900 611<br />

1x STC 230 Art.-Nr. 924 350<br />

für vorhandene Steckdosen<br />

DEHNventil ®<br />

(Blitzstrom- <strong>und</strong> Überspannungs-Ableiter)<br />

Ohne zusätzliche Entkopplungsdrossel oder<br />

Leitungslänge direkt koordinierbar mit<br />

Typ 2- <strong>und</strong> 3-Ableitern der Red/Line<br />

Durchgangsverdrahtung siehe Bild 8.1.3.9<br />

Fernmeldemodul DEHNsignal DSI DV<br />

mit potentialfreiem Wechsler <strong>und</strong> Lichtwellenleiter-Anschluss<br />

(Anschluss siehe Bild 8.1.3.8)<br />

DSI DV Art.-Nr. 910 620<br />

315 A1<br />

L1 L1' L2 L2' L3 L3'<br />

H1<br />

DEHNventil<br />

H2 H3<br />

® DV TNC 255<br />

- only for DEHNsignal -<br />

- nur für DEHNsignal -<br />

1x DV TNC 255 Art.-Nr. 900 373<br />

auch erhältlich als<br />

DV TNS 255-Variante Art.-Nr. 900 374<br />

1) nur erforderlich, wenn im vorgelagerten<br />

Netz nicht bereits eine Sicherung mit diesem<br />

oder kleinerem Nennwert vorhanden<br />

PE<br />

Steckdosenebene<br />

Hauptverteilung Unterverteilung<br />

8


8<br />

L1 L2 L3 N PE<br />

Leitungslänge ³ 5 m<br />

16 A<br />

Leitungslänge ³ 15 m<br />

PAS<br />

Bild 8.1.3.7 Einsatz von SPDs im TN-System – Beispiel Bürogebäude mit Auftrennung des PEN in der Unterverteilung<br />

132 BLITZPLANER<br />

Überspannungsschutz<br />

PEN<br />

DEHNguard ®<br />

DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard®<br />

L1 L2 L3<br />

1<br />

1<br />

125 A 125 A<br />

500 A1<br />

DEHNbridge<br />

DBR 35<br />

L1 L2 L3<br />

DEHNbloc ® DB 3 255<br />

N/PEN<br />

DEHNbridge<br />

DBR 35<br />

DEHNbridge<br />

DBR 35<br />

500 A1<br />

PEN<br />

DEHNguard ®<br />

DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard®<br />

L L'<br />

DEHNbloc Maxi<br />

DBM 1 255 L<br />

N/PEN N/PEN<br />

D SI<br />

!<br />

S-PROTECTOR<br />

230V~ Defect<br />

1x NSM PRO EW Art.-Nr. 924 342 1x SF PRO Art.-Nr. 909 820<br />

1x S PRO Art.-Nr. 909 821<br />

L1 L2 L3<br />

1x DG TNC 230 400 Art.-Nr. 900 510 oder mit Fernmeldekontakt:<br />

1x DG TNC 230 400 FM Art.-Nr. 900 540<br />

Leitungslänge < 15 m<br />

DEHNbridge ® je nach Nennstrom<br />

3x DBR 35 Art.-Nr. 900 121<br />

3x DBR 63 Art.-Nr. 900 122<br />

1x DB 3 255 Art.-Nr. 900 110<br />

alt. 3x DP 255 Art.-Nr. 900 100<br />

1x MVS 1 8, Art.-Nr. 900 611<br />

alt. 3x DPM 255 Art.-Nr. 900 104<br />

1x MVS 1 8 Art.-Nr. 900 611<br />

alt. 3x DB 1 255 H Art.-Nr. 900 222<br />

1x MVS 1 8 Art.-Nr. 900 611<br />

L L'<br />

DEHNbloc Maxi<br />

DBM 1 255 L<br />

N/PEN N/PEN<br />

D SI<br />

!<br />

L L'<br />

DEHNbloc Maxi<br />

DBM 1 255 L<br />

N/PEN N/PEN<br />

D SI<br />

!<br />

Störmeldung<br />

DEHNbloc ® Maxi<br />

Ohne zusätzliche Entkopplungsdrossel oder<br />

Leitungslänge zu DEHNguard ® koordiniert<br />

Fernmeldemodul DEHNsignal DSI DBM<br />

mit potentialfreiem Wechsler <strong>und</strong> Lichtwellenleiter-Anschluss<br />

DSI DBM Art.-Nr. 910 623<br />

3x DBM 1 255 L Art.-Nr. 900 026<br />

1x MVS 1 8 Art.-Nr. 900 611<br />

alt. 3x DBM 1 255 Art.-Nr. 900 025<br />

1x MVS 1 8 Art.-Nr. 900 611<br />

0<br />

1<br />

1<br />

315 A<br />

SFL-Protector<br />

1x SFL PRO Art.-Nr. 912 260<br />

DEHNventil ®<br />

(Blitzstrom- <strong>und</strong> Überspannungs-Ableiter)<br />

Ohne zusätzliche Entkopplungsdrossel oder<br />

Leitungslänge direkt koordinierbar mit<br />

Typ 2- <strong>und</strong> 3-Ableitern<br />

Durchgangsverdrahtung siehe Bild 8.1.3.9<br />

Fernmeldemodul DEHNsignal DSI DV<br />

mit potentialfreiem Wechsler <strong>und</strong> Lichtwellenleiter-Anschluss<br />

(Anschluss siehe Bild 8.1.3.8)<br />

DSI DV Art.-Nr. 910 620<br />

L1 L1' L2 L2' L3 L3'<br />

H1<br />

DEHNventil<br />

H2 H3<br />

® DV TNC 255<br />

- only for DEHNsignal -<br />

- nur für DEHNsignal -<br />

1x DV TNC 255 Art.-Nr. 900 373<br />

auch erhältlich als<br />

DV TNS 255-Variante Art.-Nr. 900 374<br />

1) nur erforderlich, wenn im vorgelagerten<br />

Netz nicht bereits eine Sicherung mit diesem<br />

oder kleinerem Nennwert vorhanden<br />

PE<br />

www.dehn.de<br />

Steckdosenebene<br />

Unterverteilung<br />

Hauptverteilung


L1 L2 L3 N PE<br />

Leitungslänge ³ 5 m<br />

16 A<br />

Leitungslänge ³ 15 m<br />

PAS<br />

3 A 1<br />

SPS-Protector<br />

500A 1<br />

VNH<br />

V NH 00 280<br />

DEHNbridge<br />

DBR 35<br />

DEHNbloc ® NH<br />

DB NH00 255<br />

VNH<br />

V NH 00 280<br />

DEHNbridge<br />

DBR 35<br />

DEHNbloc ® NH<br />

DB NH00 255<br />

Bild 8.1.3.8 Einsatz von SPDs im TN-System – Beispiel Industrie mit Auftrennung des PEN in der Unterverteilung<br />

VNH<br />

V NH 00 280<br />

SPS<br />

2<br />

DEHNbridge<br />

DBR 35<br />

DEHNbloc ® NH<br />

DB NH00 255<br />

ohne Netzfilter<br />

NF 10 auch<br />

16 A möglich<br />

1<br />

10 A<br />

1<br />

125 A<br />

500 A 1<br />

1 2<br />

DEHNrail<br />

DR ... FML<br />

3 4<br />

L L N N<br />

IN<br />

NETZFILTER<br />

OUT<br />

L' L' N' N'<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 133<br />

PEN<br />

DEHNguard ®<br />

DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard®<br />

L L'<br />

DEHNbloc Maxi<br />

DBM 1 255 L<br />

N/PEN N/PEN<br />

D SI<br />

!<br />

L1 L2 L3<br />

L L'<br />

DEHNbloc Maxi<br />

DBM 1 255 L<br />

N/PEN N/PEN<br />

D SI<br />

!<br />

L L'<br />

DEHNbloc Maxi<br />

DBM 1 255 L<br />

N/PEN N/PEN<br />

D SI<br />

!<br />

SPS<br />

Störmeldung<br />

14 11 12<br />

DEHNsignal<br />

DSI DBM<br />

1 2 3<br />

315 A 1<br />

16 A 1<br />

N L1 L2 L3<br />

DEHNrail 230/3N FML<br />

DR 230 3N FML<br />

14 11 12<br />

DEHNsignal<br />

DSI DV<br />

1 2 3 4<br />

N L1 L2 L3<br />

elektronisches<br />

Gerät<br />

1x SPS PRO Art.-Nr. 912 253 1x DR 230 FML Art.-Nr. 901 100<br />

1x NF 10 Art.-Nr. 912 254 1xDR 230 3N FML Art.-Nr. 901 130<br />

3x V NH00 280 Art.-Nr. 900 261 1x DG TNC 230 400 Art.-Nr. 900 510<br />

oder mit Fernmeldekontakt:<br />

1x DG TNC 230 400 FM Art.-Nr. 900 540<br />

Leitungslänge < 15 m<br />

DEHNbridge ® je nach Nennstrom<br />

3x DBR 35 Art.-Nr. 900 121<br />

3x DBR 63 Art.-Nr. 900 122<br />

3x DB NH00 255 Art.-Nr. 900 260<br />

alt. 3x DPM 255 Art.-Nr. 900 104<br />

1x MVS 1 8 Art.-Nr. 900 611<br />

alt. 3x DB 1 255 H Art.-Nr. 900 222<br />

1x MVS 1 8 Art.-Nr. 900 611<br />

DEHNbloc ® Maxi<br />

Ohne zusätzliche Entkopplungsdrossel oder<br />

Leitungslänge zu DEHNguard ® koordiniert<br />

Fernmeldemodul DEHNsignal DSI DBM<br />

mit potentialfreiem Wechsler <strong>und</strong> Lichtwellenleiter-Anschluss<br />

DSI DBM Art.-Nr. 910 623<br />

3x DBM 1 255 L 900 026<br />

1x MVS 1 8 900 611<br />

alt. 3x DBM 1 255 900 025<br />

1x MVS 1 8 900 611<br />

1) nur erforderlich, wenn im vorgelagerten Netz nicht<br />

bereits eine Sicherung mit diesem oder kleinerem<br />

Nennwert vorhanden.<br />

DEHNventil ®<br />

(Blitzstrom- <strong>und</strong> Überspannungs-Ableiter)<br />

Ohne zusätzliche Entkopplungsdrossel oder<br />

Leitungslänge direkt koordinierbar mit<br />

Typ 2- <strong>und</strong> 3-Ableitern<br />

Durchgangsverdrahtung siehe Bild 8.1.3.9<br />

Fernmeldemodul DEHNsignal DSI DV<br />

mit potentialfreiem Wechsler <strong>und</strong> Lichtwellenleiter-Anschluss<br />

(Anschluss siehe Bild 8.1.3.8)<br />

DSI DV Art.-Nr. 910 620<br />

Störmeldung<br />

L1 L1' L2 L2' L3 L3'<br />

H1<br />

DEHNventil<br />

H2 H3<br />

® DV TNC 255<br />

1x DV TNC 255 Art.-Nr. 900 373<br />

auch erhältlich als<br />

DV TNS 255-Variante Art.-Nr. 900 374<br />

2) bei erd- <strong>und</strong> kurzschlusssicherer Verlegung ohne<br />

separate Vorsicherung<br />

PE<br />

Schaltschrank / Maschine<br />

Unterverteilung<br />

Hauptverteilung<br />

8


8<br />

16 A<br />

125 A<br />

L1 L2 L3 N PE<br />

PAS<br />

Bild 8.1.3.9 Einsatz von SPDs im TN-System – Beispiel Einfamilienwohnhaus<br />

8.1.4 Einsatz von SPDs im TT-System<br />

Für das TT-System sind als Schutzeinrichtung<br />

für den “Schutz bei indirektem<br />

Berühren” Überstrom-Schutzeinrichtungen,Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen<br />

(RCD) <strong>und</strong> in Sonderfällen auch<br />

Fehlerspannungs-Schutzeinrichtungen<br />

(FU-Schutzeinrichtungen) zugelassen.<br />

Für den Einsatz von Blitzstrom- <strong>und</strong><br />

Überspannungs-Ableitern im TT-System<br />

bedeutet dies, dass diese nur nach den<br />

oben beschriebenen Schutzeinrichtungen<br />

angeordnet werden dürfen, um im<br />

Fehlerfalle eines Überspannungs-<br />

Schutzgerätes (SPD) den “Schutz bei<br />

indirektem Berühren” sicherzustellen.<br />

Wie bereits im Abschnitt 8.1.3 beschrieben,<br />

ist bei einer Anordnung der<br />

vom Typ 1 <strong>und</strong> 2 nach einem RCD damit<br />

zu rechnen, dass aufgr<strong>und</strong> des abgeleiteten<br />

Stoßstromes gegen PE dieser<br />

Ableitvorgang von dem RCD als Fehlerstrom<br />

interpretiert wird <strong>und</strong> dieser<br />

dann den Stromkreis unterbricht. Beim<br />

Einsatz von SPDs vom Typ 1 ist zusätzlich<br />

davon auszugehen, dass ebenso<br />

wie im TN-System, der RCD durch die<br />

134 BLITZPLANER<br />

Störmeldung<br />

1 2<br />

DEHNrail<br />

DR ... FML<br />

3 4<br />

Heizung<br />

L1 L1' L2 L2' L3 L3'<br />

H1<br />

DEHNventil<br />

H2 H3<br />

® DV TNC 255<br />

- only for DEHNsignal -<br />

- nur für DEHNsignal -<br />

PE<br />

Dynamik des abgeleiteten Blitz-Teilstromes<br />

beim Ansprechen der SPDs Typ<br />

1 mechanisch beschädigt werden würde.<br />

Damit wäre die Schutzeinrichtung<br />

zum "Schutz gegen direktes Berühren"<br />

beschädigt <strong>und</strong> die Schutzmaßnahme<br />

außer Kraft gesetzt. Ein derartiger<br />

Zustand, der Personengefährdung<br />

nach sich ziehen kann, ist natürlich zu<br />

vermeiden. Deshalb hat die Anordnung<br />

von SPDs vom Typ 1 als auch von SPDs<br />

vom Typ 2 gr<strong>und</strong>sätzlich vor der Fehlerstrom-Schutzeinrichtung<br />

im TT-System<br />

zu erfolgen. Die SPDs vom Typ 1<strong>und</strong> 2<br />

müssen im TT-System so angeordnet<br />

sein, dass die Bedingungen für den Einsatz<br />

von Überstrom-Schutzeinrichtungen<br />

zum “Schutz bei indirektem Berühren”<br />

erfüllt werden:<br />

Im Fehlerfall, d. h. bei einem defekten<br />

SPD, müssen Kurzschlussströme zum<br />

Fließen kommen, die eine automatische<br />

Abschaltung der Überstrom-<br />

Schutzeinrichtungen in 5 s einleiten.<br />

Würde die Anordnung der Ableiter im<br />

TT-System so erfolgen, wie in Bilder<br />

8.1.3.4 <strong>und</strong> 8.1.3.5 für das TN-System<br />

gezeigt, so würden sich im Fehlerfalle<br />

keine Kurzschluss-Ströme ausbilden,<br />

S-PROTECTOR<br />

230V~ Defect<br />

1x DR 230 FML Art.-Nr. 901 100 1x S PRO Art.-Nr. 909 821<br />

1x SF PRO Art.-Nr. 909 820<br />

1x SFL PRO Art.-Nr. 912 260<br />

1x DV TNC 255 Art.-Nr. 900 373<br />

auch erhältlich als<br />

DV TNS 255-Variante Art.-Nr. 900 374<br />

Heizungssteuerung<br />

Fernmeldemodul DEHNsignal DSI DV<br />

mit potentialfreiem Wechsler <strong>und</strong> Lichtwellenleiter-Anschluss<br />

(Anschluss siehe Bild 8.1.3.8)<br />

DSI DV Art.-Nr. 910 620<br />

Anmerkung:<br />

Alternativ können Überspannungs-Ableiter<br />

(z.B. DG TNC 230 400 Art.-Nr. 900 510)<br />

eingesetzt werden, wenn<br />

- keine Blitzschutzanlage<br />

- keine Elektro-Einspeisung über Dachständer<br />

- keine Antenne über Dach<br />

vorhanden ist.<br />

sondern nur Erdschluss-Ströme. Diese<br />

Erdschluss-Ströme bringen jedoch unter<br />

Umständen eine vorgelagerte Überstrom-Schutzeinrichtung<br />

nicht in der<br />

geforderten Zeit zum Auslösen.<br />

Die Anordnung der SPDs Typ 1 <strong>und</strong> 2 im<br />

TT-System erfolgt deshalb L gegen N.<br />

Mit dieser Anordnung soll sichergestellt<br />

werden, dass sich im Falle eines<br />

defekten Schutzgerätes im TT-System<br />

ein Kurzschluss-Strom ausbilden kann<br />

<strong>und</strong> die nächst vorgelagerte Überstrom-Schutzeinrichtung<br />

zum Ansprechen<br />

bringt. Da jedoch Blitzströme<br />

gr<strong>und</strong>sätzlich gegen Erde, d. h. PE, auftreten,<br />

ist hier zusätzlich ein Ableitpfad<br />

zwischen N <strong>und</strong> PE herzustellen.<br />

Diese sogenannten „N-PE-Ableiter“<br />

müssen besondere Anforderungen erfüllen,<br />

da hier zum einen die Summe<br />

der Ableit-Teilströme aus L1, L2, L3 <strong>und</strong><br />

N geführt werden muss <strong>und</strong> zum anderen<br />

bedingt durch eine mögliche Sternpunktverlagerung<br />

ein Folgestromlöschvermögen<br />

von 100 A eff bestehen muss.<br />

Für den Einsatz von SPDs im TT-System<br />

zwischen L <strong>und</strong> N gelten folgende<br />

www.dehn.de<br />

Steckdosenebene<br />

Zentrale HV/UV


L1<br />

L2<br />

L3<br />

N<br />

PE<br />

1,1 U 0<br />

U 0<br />

Bild 8.1.4.1 TT-System (230/400 V); Schaltungsvariante “3+1”<br />

höchste Dauerspannungen (Bild<br />

8.1.4.1):<br />

Die Blitzstromtragfähigkeit der SPDs<br />

Typ 1 wird entsprechend den Gefährdungspegeln<br />

I, II, III/IV, gemäß DIN V<br />

VDE V 0185-1 bemessen.<br />

Für die Blitzstromtragfähigkeit der<br />

SPDs zwischen N <strong>und</strong> PE sind nachfolgende<br />

Werte einzuhalten:<br />

Gefährdungspegel:<br />

I Iimp ≥ 100 kA (10/350 µs)<br />

II Iimp ≥ 75 kA (10/350 µs)<br />

III/IV Iimp ≥ 50 kA (10/350 µs).<br />

Die SPDs Typ 2 werden ebenfalls zwischen<br />

L <strong>und</strong> N sowie N <strong>und</strong> PE geschaltet.<br />

Für den SPD zwischen N <strong>und</strong> PE, in<br />

Zusammenhang mit SPDs vom Typ 2,<br />

besteht die Forderung nach einem<br />

Ableitvermögen von mindestens i sn<br />

≥ 20 kA (8/20 µs) für Drehstromsysteme<br />

<strong>und</strong> i sn ≥10 kA (8/20 µs) für Wechselstromsysteme.<br />

Da eine Koordination immer auf Basis<br />

der ungünstigsten zu erwartenden<br />

Bedrohungsgrößen (Wellenform 10/<br />

350 µs) erfolgt, ist für N-PE-Ableiter Typ<br />

2 aus der Red/Line-Produktfamilie ein<br />

Wert von 12 kA (10/350 µs) zugr<strong>und</strong>egelegt.<br />

R A<br />

U 0 = 230 V AC<br />

Außenleiter gegen Neutralleiter:<br />

U c ³ 1,1 x 230 V = 255 V AC<br />

Neutralleiter gegen PE:<br />

U c ³ 230 V AC<br />

3 x Ableiter mit U c ³ 255 V AC<br />

1 x N-PE-Ableiter mit U c ³ 230 V AC<br />

Die Werte von U 0 zwischen Neutralleiter <strong>und</strong> PE beziehen<br />

sich bereits auf die Bedingungen im ungünstigsten<br />

Betriebsfall, deshalb wird die Toleranz von 10% nicht<br />

berücksichtigt.<br />

U 0 = Nennwechselspannung der Außenleiter<br />

gegen Erde<br />

Ein Anschlussbeispiel für den Einsatz<br />

von SPDs im TT-System ist in Bild 8.1.4.2<br />

gezeigt. <strong>Der</strong> Einsatz von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

vom Typ 3 erfolgt<br />

hier wie auch im TN-System nach dem<br />

RCD. <strong>Der</strong> von diesem SPD abgeleitete<br />

Stoßstrom ist in der Regel so gering,<br />

dass dieser Vorgang durch den RCD<br />

nicht als Fehlerstrom erkannt wird.<br />

Jedoch sollte auch hier auf den Einsatz<br />

eines stoßstromfesten RCD Wert gelegt<br />

werden.<br />

Äußerer<br />

Blitzschutz<br />

F1<br />

HAK<br />

Hauptverteilung<br />

Blitzstrom-Ableiter<br />

Unterverteilung<br />

Endgeräte<br />

Überspannungs-Ableiter<br />

Schutz nach IEC 61024-1 (DIN V VDE V 0185/1-4)<br />

Schutz nach IEC 60364-4-443 (DIN VDE 0100/443)<br />

örtlicher PAS<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 135<br />

F2<br />

PAS<br />

Wh<br />

Bild 8.1.4.2 Einsatz von SPDs im TT-System<br />

F2<br />

RCD<br />

L1<br />

L2<br />

L3<br />

N<br />

PE<br />

8


8<br />

L1 L2 L3 N PE<br />

Leitungslänge ³ 5 m<br />

16 A<br />

RCD<br />

Leitungslänge ³ 15 m<br />

PAS<br />

136 BLITZPLANER<br />

ÜS-Schutz<br />

1x DSA 230 LA Art.-Nr. 924 370<br />

für Kabelkanäle<br />

500 A1<br />

1<br />

125 A<br />

PEN<br />

®<br />

DEHNguard DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard®<br />

DEHNbridge<br />

DBR 35<br />

L1 L2 L3 N<br />

DEHNbridge<br />

DBR 35<br />

DEHNport ® DEHNport Maxi<br />

DPM 255<br />

® Maxi<br />

DPM 255<br />

DEHNbridge<br />

DBR 35<br />

DEHNbridge<br />

DBR 35<br />

DEHNport ® Maxi Durchgangsklemme DEHNgap<br />

DPM 255<br />

DK 35<br />

® B<br />

DGP B 255<br />

1<br />

125 A<br />

1<br />

500 A<br />

DEHNflex<br />

1x DFL M 255 Art.-Nr. 924 396<br />

für Unterflursysteme<br />

PEN<br />

®<br />

DEHNguard DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard®<br />

L L'<br />

DEHNbloc Maxi<br />

DBM 1 255 L<br />

N/PEN N/PEN<br />

D SI<br />

!<br />

L1 L2 L3 N<br />

1x DG TT 230 400 Art.-Nr. 900 520 oder mit Fernmeldekontakt:<br />

1x DG TT 230 400 FM Art.-Nr. 900 550<br />

Leitungslänge < 15 m<br />

DEHNbridge ® je nach Nennstrom<br />

4x DBR 35 Art.-Nr. 900 121<br />

4x DBR 63 Art.-Nr. 900 122<br />

3x DPM 255*<br />

Art.-Nr. 900 104<br />

1x DK 35<br />

Art.-Nr. 900 699<br />

1x DGP B 255<br />

Art.-Nr. 900 130<br />

1x MVS 1 4<br />

Art.-Nr. 900 610<br />

1x MVS 1 8<br />

Art.-Nr. 900 611<br />

Alternativ:<br />

1x DB 3 255*<br />

Art.-Nr. 900 110<br />

1x DK 35<br />

Art.-Nr. 900 699<br />

1x DGP BN 255<br />

Art.-Nr. 900 132<br />

1x MVS 1 4<br />

Art.-Nr. 900 610<br />

*Alternativ<br />

3x DB 1 255 H<br />

Art.-Nr. 900 222<br />

Bild 8.1.4.3 Einsatz von SPDs im TT-System – Beispiel Bürogebäude<br />

L L'<br />

DEHNbloc Maxi<br />

DBM 1 255 L<br />

N/PEN N/PEN<br />

D SI<br />

!<br />

L L'<br />

DEHNbloc Maxi<br />

DBM 1 255 L<br />

N/PEN N/PEN<br />

D SI<br />

!<br />

Störmeldung<br />

DEHNbloc ® Maxi<br />

Ohne zusätzliche Entkopplungsdrossel<br />

oder Leitungslänge zu DEHNguard ® koordiniert<br />

Fernmeldemodul DEHNsignal DSI DV<br />

mit potentialfreiem Wechsler <strong>und</strong> Lichtwellenleiter-Anschluss<br />

DSI DV Art.-Nr. 910 620<br />

N N'<br />

DEHNgap Maxi<br />

DGP M255<br />

3x DBM 1 255 L* Art.-Nr. 900 026<br />

1x DGPM 255 Art.-Nr. 900 055<br />

1x MVS 1 8 Art.-Nr. 900 611<br />

*Alternativ:<br />

- 3x DBM 1 255 Art.-Nr. 900 025<br />

N<br />

D SI<br />

!<br />

1x STC 230 Art.-Nr. 924 350<br />

für vorhandene Steckdosen<br />

DEHNventil ®<br />

(Blitzstrom- <strong>und</strong> Überspannungs-Ableiter)<br />

Ohne zusätzliche Entkopplungsdrossel oder<br />

Leitungslänge direkt koordinierbar mit<br />

Typ 2- <strong>und</strong> 3-Ableitern<br />

Durchgangsverdrahtung siehe Bild 8.1.3.9<br />

Fernmeldemodul DEHNsignal DSI DV<br />

mit potentialfreiem Wechsler <strong>und</strong> Lichtwellenleiter-Anschluss<br />

(Anschluss siehe Bild 8.1.3.8)<br />

DSI DV Art.-Nr. 910 620<br />

1<br />

315 A<br />

L1 L1' L2 L2' L3 L3' N N'<br />

H1 H2 H3<br />

DEHNventil ® DV TT 255<br />

- only for DEHNsignal -<br />

- nur für DEHNsignal -<br />

1x DV TT 255 Art.-Nr. 900 375<br />

1) nur erforderlich, wenn im vorgelagerten<br />

Netz nicht bereits eine Sicherung mit diesem<br />

oder kleinerem Nennwert vorhanden<br />

www.dehn.de<br />

PE<br />

Steckdosenebene<br />

Unterverteilung<br />

Hauptverteilung


L1 L2 L3 N PE<br />

Leitungslänge ³ 5 m<br />

16 A<br />

RCD<br />

Leitungslänge ³ 15 m<br />

PAS<br />

3 A 1<br />

SPS-Protector<br />

1<br />

125 A<br />

500 A1<br />

DEHNbloc ® NH<br />

DB NH00 255<br />

PEN<br />

®<br />

DEHNguard DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard®<br />

L1 L2 L3 N<br />

DEHNbridge<br />

DBR 35<br />

DEHNbloc ® NH<br />

DB NH00 255<br />

DEHNbridge<br />

DBR 35<br />

DEHNbloc ® NH<br />

DB NH00 255<br />

SPS<br />

DEHNbridge<br />

DBR 35<br />

DEHNbloc ® NH<br />

DB NH00 255<br />

DEHNbridge<br />

DBR 35<br />

DEHNbridge ® je nach Nennstrom<br />

4x DBR 35 Art.-Nr. 900 121<br />

4x DBR 63 Art.-Nr. 900 122<br />

ohne Netzfilter<br />

NF 10 auch<br />

16 A möglich<br />

1<br />

10 A<br />

1<br />

125 A<br />

1<br />

500 A<br />

14 11 12<br />

DEHNsignal<br />

DSI DV<br />

1 2 3 4<br />

1 2<br />

DEHNrail<br />

DR ... FML<br />

3 4<br />

L L N N<br />

IN<br />

NETZFILTER<br />

OUT<br />

L' L' N' N'<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 137<br />

PEN<br />

®<br />

DEHNguard DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard®<br />

L L'<br />

DEHNbloc Maxi<br />

DBM 1 255 L<br />

N/PEN N/PEN<br />

D SI<br />

!<br />

L1 L2 L3 N<br />

L L'<br />

DEHNbloc Maxi<br />

DBM 1 255 L<br />

N/PEN N/PEN<br />

D SI<br />

!<br />

SPS<br />

L L'<br />

DEHNbloc Maxi<br />

DBM 1 255 L<br />

N/PEN N/PEN<br />

D SI<br />

!<br />

Störmeldung<br />

Störmeldung<br />

N N'<br />

DEHNgap Maxi<br />

DGP M255<br />

N<br />

D SI<br />

!<br />

1<br />

315 A<br />

14 11 12<br />

DEHNsignal<br />

DSI DV<br />

1 2 3 4<br />

16 A 1<br />

N L1 L2 L3<br />

DEHNrail 230/3N FML<br />

DR 230 3N FML<br />

N L1 L2 L3<br />

elektronisches<br />

Gerät<br />

1x SPS PRO Art.-Nr. 912 253 1x DR 230 FML Art.-Nr. 901 100<br />

1x NF 10 Art.-Nr. 912 254 1x DR 230 3N FML Art.-Nr. 901 130<br />

1x DG TT 230 400 FM Art.-Nr. 900 520 oder mit Fernmeldekontakt:<br />

1x DG TT 230 400 FM Art.-Nr. 900 550<br />

Leitungslänge < 15 m<br />

3x DB NH00 255<br />

Art.-Nr. 900 260<br />

1x DGP B NH00 N 255<br />

Art.-Nr. 900 269<br />

*Alternativ<br />

3x DB 1 255 H<br />

Art.-Nr. 900 222<br />

Alternativ:<br />

3x DPM 255*<br />

Art.-Nr. 900 104<br />

1x DK 35<br />

Art.-Nr. 900 699<br />

1x DGP B 255<br />

Art.-Nr. 900 130<br />

1x MVS 1 4<br />

Art.-Nr. 900 610<br />

1x MVS 1 8<br />

Art.-Nr. 900 611<br />

Bild 8.1.4.4 Einsatz von SPDs im TT-System – Beispiel Industrie<br />

DEHNbloc ® Maxi<br />

Ohne zusätzliche Entkopplungsdrossel oder<br />

Leitungslänge zu DEHNguard ® koordiniert<br />

Fernmeldemodul DEHNsignal DSI DV<br />

mit potentialfreiem Wechsler <strong>und</strong> Lichtwellenleiter-Anschluss<br />

DSI DV Art.-Nr. 910 620<br />

3x DBM 1 255 L* Art.-Nr. 900 026<br />

1x DGPM 255 Art.-Nr. 900 055<br />

1x MVS 1 8 Art.-Nr. 900 611<br />

DEHNventil ®<br />

(Blitzstrom- <strong>und</strong> Überspannungs-Ableiter)<br />

Ohne zusätzliche Entkopplungsdrossel oder<br />

Leitungslänge direkt koordinierbar mit<br />

Typ 2- <strong>und</strong> 3-Ableitern<br />

Durchgangsverdrahtung siehe Bild 8.1.3.9<br />

Fernmeldemodul DEHNsignal DSI DV<br />

mit potentialfreiem Wechsler <strong>und</strong> Lichtwellenleiter-Anschluss<br />

(Anschluss siehe Bild 8.1.3.8)<br />

DSI DV Art.-Nr. 910 620<br />

L1 L1' L2 L2' L3 L3' N N'<br />

H1<br />

DEHNventil<br />

H2 H3<br />

® DV TT 255<br />

Störmeldung<br />

3x DV TT 255 Art.-Nr. 900 375<br />

1) nur erforderlich, wenn im vorgelagerten<br />

Netz nicht bereits eine Sicherung mit diesem<br />

oder kleinerem Nennwert vorhanden<br />

PE<br />

Schaltschrank / Maschine<br />

Hauptverteilung Unterverteilung<br />

8


8<br />

16 A<br />

125 A<br />

L1 L2 L3 N PE<br />

RCD<br />

PAS<br />

8.1.5 Einsatz von SPDs im IT-System<br />

Für das IT-System sind als Schutzeinrichtung<br />

für den “Schutz bei indirektem<br />

Berühren” Überstrom-Schutzeinrichtungen,Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen<br />

(RCD), Isolations-Überwachungseinrichtungen<br />

sowie in Sonderfällen<br />

FU-Schutzeinrichtungen zugelassen.<br />

Während im TN- oder TT-System der<br />

“Schutz bei indirektem Berühren” im<br />

Falle des ersten Fehlers durch die entsprechenden<br />

Abschaltbedingungen der<br />

Überstrom-Schutzeinrichtungen oder<br />

RCDs sichergestellt ist, erfolgt im IT-System<br />

beim ersten Fehler lediglich eine<br />

Meldung. Eine zu hohe Berührungsspannung<br />

kann nicht entstehen, da<br />

beim ersten Fehler im IT-System lediglich<br />

ein Erdbezug des Systems hergestellt<br />

wird. Das IT-System geht dann<br />

hinsichtlich seines Betriebszustandes in<br />

ein TN- oder TT-System über. Deshalb<br />

kann ein IT-System nach dem ersten<br />

Fehler gefahrlos weiter betrieben werden,<br />

so dass eingeleitete Arbeiten oder<br />

Produktionsprozesse (z. B. chemische<br />

138 BLITZPLANER<br />

Störmeldung<br />

1 2<br />

DEHNrail<br />

DR ... FML<br />

3 4<br />

Heizung<br />

L1 L1' L2 L2' L3 L3' N N'<br />

H1 H2 H3<br />

DEHNventil ® DV TT 255<br />

- only for DEHNsignal -<br />

- nur für DEHNsignal -<br />

PE<br />

Industrie) noch abgeschlossen werden<br />

können. Beim ersten Fehler nimmt der<br />

Schutzleiter das Potential des fehlerhaften<br />

Außenleiters an, was jedoch keine<br />

Gefahr darstellt, da über den<br />

Schutzleiter alle Körper <strong>und</strong> berührbaren<br />

Metallteile dieses Potential annehmen<br />

<strong>und</strong> somit auch keine gefährlichen<br />

Potentialdifferenzen überbrückt werden<br />

können. Es ist jedoch zu beachten,<br />

dass beim ersten Fehlerfall die Spannung<br />

des IT-Systems der nicht fehlerbe-<br />

S-PROTECTOR<br />

230V~ Defect<br />

1x DR 230 FML Art.-Nr. 901 100 1x S PRO Art.-Nr. 909 821<br />

1x SF PRO Art.-Nr. 909 820<br />

1x SFL PRO Art.-Nr. 912 260<br />

1x DV TT 255 Art.-Nr. 900 375<br />

Heizungssteuerung<br />

Bild 8.1.4.5 Einsatz von SPDs im TT-System – Beispiel Einfamilienwohnhaus<br />

L1<br />

L2<br />

L3<br />

PE<br />

Fernmeldemodul DEHNsignal DSI DV<br />

mit potentialfreiem Wechsler <strong>und</strong><br />

Lichtwellenleiter-Anschluss<br />

(Anschluss siehe Bild 8.1.3.8)<br />

DSI DV Art.-Nr. 910 620<br />

Anmerkung:<br />

Alternativ können Überspannungs-Ableiter<br />

(z.B. DG TT 230 400 Art.-Nr. 900 520)<br />

eingesetzt werden, wenn<br />

- keine Blitzschutzanlage<br />

- keine Elektro-Einspeisung über Dachständer<br />

- keine Antenne über Dach<br />

vorhanden ist.<br />

U L-L<br />

R A<br />

hafteten Leiter gegen Erde der Spannung<br />

zwischen den Außenleitern entspricht.<br />

Damit liegt in einem 230/400 V<br />

IT-System im Falle von einem defekten<br />

SPD an den nicht fehlerhaften SPDs<br />

eine Spannung von 400 V. Diesem möglichen<br />

Betriebszustand ist bei der Auswahl<br />

der SPDs hinsichtlich ihrer höchsten<br />

Dauerspannung Rechnung zu tragen.<br />

U L-L ³ 500 V AC<br />

Außenleiter gegen PE:<br />

U c ³ 500 V ac<br />

3 x Ableiter mit U c ³ 500 V ac<br />

www.dehn.de<br />

Steckdosenebene<br />

Zentrale HV/UV<br />

Die Werte von U c beziehen sich bereits auf die Bedingungen<br />

im ungünstigsten Betriebsfall, deshalb wird die<br />

Toleranz von 10% nicht berücksichtigt.<br />

Bild 8.1.5.1a IT-System ohne mitgeführten Neutralleiter; “3-0” – Schaltungsvariante


Bei der Betrachtung von IT-Systemen<br />

wird unterschieden zwischen IT-Systemen<br />

mit mitgeführtem Neutralleiter<br />

<strong>und</strong> IT-Systemen ohne mitgeführten<br />

Neutralleiter. Für IT-Systeme ohne mitgeführten<br />

Neutralleiter werden die<br />

SPDs in der sogenannten “3+0”-Schaltung<br />

zwischen jedem Außenleiter <strong>und</strong><br />

den PE-Leiter geschalten. Für IT-Systeme<br />

mit mitgeführten Neutralleiter<br />

kann sowohl die “4+0”- als auch die<br />

“3+1”-Schaltung angewendet werden.<br />

Bei der Anwendung der “3+1”-Schaltung<br />

ist darauf zu achten, dass im N-PE-<br />

Pfad ebenfalls ein SPD mit einem, den<br />

Systembedingungen entsprechendem<br />

Folgestromlöschvermögen einzusetzen<br />

ist.<br />

Für den Einsatz von SPDs vom Typ 1, 2<br />

<strong>und</strong> 3 gelten in IT-Systemen ohne <strong>und</strong><br />

mit mitgeführtem Neutralleiter folgende<br />

höchste Dauerspannungen (Bilder<br />

8.1.5.1a – c):<br />

Bei einem zweiten Fehler in einem IT-<br />

System muss es dann zur Auslösung<br />

einer Schutzeinrichtung kommen. Für<br />

den Einsatz von SPDs im IT-System im<br />

Zusammenhang mit einer Schutzeinrichtung<br />

für den "Schutz bei indirektem<br />

Berühren" gelten die unter<br />

Abschnitt 8.1 <strong>und</strong> 8.2 für das TN- <strong>und</strong><br />

TT-System gemachten Aussagen. Damit<br />

ist auch im IT-System der Einsatz der<br />

SPD-Typen 1 <strong>und</strong> 2 vor dem RCD angeraten.<br />

Ein Anschlussbeispiel für den<br />

Einsatz von SPDs im IT-System ohne mitgeführten<br />

Neutralleiter zeigt Bild<br />

8.1.5.2.<br />

L1<br />

L2<br />

L3<br />

N<br />

PE<br />

Ö3 U 0<br />

R A<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 139<br />

R A<br />

U 0<br />

U 0 = 230 V AC<br />

Außenleiter gegen Neutralleiter:<br />

U c ³ Ö3 x 230 V = 398 V AC<br />

Neutralleiter gegen PE:<br />

U c ³ 230 V AC<br />

3 x Ableiter mit U c ³ 398 V ac<br />

1 x Ableiter mit U c ³ 230 V ac<br />

Die Werte von U c beziehen sich bereits auf die Bedingungen<br />

im ungünstigsten Betriebsfall, deshalb wird die<br />

Toleranz von 10% nicht berücksichtigt.<br />

U 0 = Nennwechselspannung der Außenleiter<br />

gegen Erde<br />

Bild 8.1.5.1b IT-System mit mitgeführtem Neutralleiter; “4-0” – Schaltungsvariante<br />

L1<br />

L2<br />

L3<br />

N<br />

PE<br />

1,1 U 0<br />

U 0<br />

U 0 = 230 V AC<br />

Außenleiter gegen Neutralleiter:<br />

U c ³ 1,1 x 230 V = 255 V AC<br />

Neutralleiter gegen PE:<br />

U c ³ 230 V AC<br />

3 x Ableiter mit U c ³ 255 V ac<br />

1 x Ableiter mit U c ³ 230 V ac<br />

Die Werte von U 0 zwischen Neutralleiter <strong>und</strong> PE beziehen<br />

sich bereits auf die Bedingungen im ungünstigsten<br />

Betriebsfall, deshalb wird die Toleranz von 10% nicht<br />

berücksichtigt.<br />

U 0 = Nennwechselspannung der Außenleiter<br />

gegen Erde<br />

Bild 8.1.5.1c IT-System mit mitgeführtem Neutralleiter; “3+1” – Schaltungsvariante<br />

Äußerer<br />

Blitzschutz<br />

Hauptverteilung<br />

Blitzstrom-Ableiter<br />

F1<br />

F2<br />

Unterverteilung Endgeräte<br />

Überspannungs-Ableiter<br />

Schutz nach IEC 61024-1<br />

Schutz nach IEC 60364-4-443 (DIN VDE 0100/443)<br />

F2<br />

örtlicher PAS<br />

Bild 8.1.5.2 Einsatz von Ableitern im IT-System ohne mitgeführten Neutralleiter<br />

PAS<br />

Wh<br />

L1<br />

L2<br />

L3<br />

PE<br />

8


8<br />

L1 L2 L3PE<br />

Leitungslänge ³ 30 m<br />

PAS<br />

8.1.6 Bemessung der Anschlusslängen<br />

für SPDs<br />

Die Bemessung der Anschlusslängen<br />

von Überspannungs-Schutzgeräten ist<br />

ein wesentlicher Bestandteil der Installationsvorschrift<br />

IEC 60364-5-534.<br />

Die nachfolgend genannten Aspekte<br />

sind häufig auch Gr<strong>und</strong> von Beanstandungen<br />

bei Anlagenbegehungen<br />

durch Sachverständige, TÜV-Mitarbeiter,<br />

etc... .<br />

140 BLITZPLANER<br />

PEN<br />

DEHNguard ®<br />

DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard®<br />

L1 L2 L3<br />

1<br />

1<br />

100 A 100 A<br />

1<br />

125 A<br />

DEHNbloc ®<br />

DB 1 255<br />

DEHNbridge<br />

DBR 35<br />

DEHNbloc ®<br />

DB 1 255<br />

DEHNbridge<br />

DBR 35<br />

DEHNbloc ®<br />

DB 1 255<br />

DEHNbridge<br />

DBR 35<br />

Durchgangsklemme<br />

DK 35<br />

DEHNbridge<br />

DBR 35<br />

DEHNbloc ®<br />

DB 1 255<br />

DEHNbridge<br />

DBR 35<br />

Störmeldung<br />

V-förmige Anschlusstechnik nach IEC<br />

60364-5-534<br />

Entscheidend für den Schutz von Anlagen,<br />

Betriebsmitteln <strong>und</strong> Verbrauchern<br />

ist derjenige Stoßspannungspegel, der<br />

tatsächlich an den zu schützenden Einrichtungen<br />

anliegt. Optimale Schutzwirkung<br />

ist dann erreicht, wenn der<br />

Stoßspannungspegel an der zu schützenden<br />

Einrichtung mit dem Schutzpegel<br />

des Überspannungs-Schutzgerätes<br />

übereinstimmt.<br />

PEN<br />

DEHNguard ®<br />

DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard®<br />

DEHNbridge<br />

DBR 35<br />

L1 L2 L3<br />

1x DG IT 500 Art.-Nr. 900 516 oder mit Fernmeldekontakt:<br />

1x DG IT 500 FM Art.-Nr. 900 546<br />

6x DBR 35 Art.-Nr. 900 121<br />

6x DBR 63 Art.-Nr. 900 122<br />

1x MVS 1 8 Art.-Nr. 900 611<br />

4x DB 1 255 Art.-Nr. 900 111<br />

1x DK 35 Art.-Nr. 900 699<br />

1x MVS 1 4 Art.-Nr. 900 610<br />

1x MVS 1 8 Art.-Nr. 900 611<br />

Bild 8.1.5.3 Einsatz von SPDs im 500 V IT-System – Beispiel ohne mitgeführten Neutralleiter<br />

Leitungslänge < 30 m<br />

1) nur erforderlich, wenn im vorgelagerten<br />

Netz nicht bereits eine Sicherung<br />

mit diesem oder kleinerem<br />

Nennwert vorhanden<br />

Aus diesem Gr<strong>und</strong> wird zum Anschluss<br />

von Überspannungs-Schutzgeräten in<br />

IEC 60364-5-534 eine V-förmige Anschlusstechnik<br />

nach Bild 8.1.6.1 vorgeschlagen.<br />

Dabei werden keine separaten<br />

Leitungsabzweige zum Anschluss<br />

der Überspannungs-Schutzgeräte verwendet.<br />

www.dehn.de<br />

Unterverteilung<br />

Hauptverteilung


L1 L2 L3 N PE<br />

Leitungslänge ³ 15 m<br />

PAS<br />

1<br />

125 A<br />

1<br />

500 A<br />

DEHNbloc ®<br />

DB 1 255<br />

®<br />

DEHNguard DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard®<br />

4x DG T 440 Art.-Nr. 900 655<br />

1x MVS 1 4 Art.-Nr. 900 610<br />

DEHNbridge<br />

DBR 35<br />

DEHNbloc ®<br />

DB 1 255<br />

DEHNbridge<br />

DBR 35<br />

DEHNbloc ®<br />

DB 1 255<br />

DEHNbridge<br />

DBR 35<br />

DEHNbloc ®<br />

DB 1 255<br />

DEHNbridge<br />

DBR 35<br />

4x DBR 35 Art.-Nr. 900 121 oder<br />

4x DBR 63 Art.-Nr. 900 122<br />

4x DB 1 440 Art.-Nr. 900 159<br />

1x MVS 1 8 Art.-Nr. 900 611<br />

1<br />

125 A<br />

®<br />

DEHNguard DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard®<br />

Parallele Anschlusstechnik nach IEC<br />

60364-5-534<br />

Diese optimale V-Anschlusstechnik lässt<br />

sich nicht unter allen Anlagenbedingungen<br />

anwenden.<br />

Nennströme, welche im Rahmen der V-<br />

Verdrahtung über die Doppelklemmen<br />

am Überspannungs-Schutzgerät geführt<br />

werden, werden durch die thermische<br />

Belastbarkeit der Doppelklemmen<br />

begrenzt. Aus diesem Gr<strong>und</strong>e<br />

wird vom Hersteller des Überspannungs-Schutzgerätes<br />

ein bestimmter<br />

max. zulässiger Vorsicherungswert vorgeschrieben,<br />

was wiederum bei Systemen<br />

mit größeren Nennbetriebsströmen<br />

dazu führt, dass mitunter die V-8<br />

Verdrahtung nicht mehr angewendet<br />

werden kann.<br />

Die Industrie stellt mittlerweile sogenannte„Zweileiter-Anschluss-Klemmen“<br />

zur Verfügung, mit welchen diese<br />

„Problematik“ gelöst werden kann.<br />

Somit können bei Erhöhung des Nennbetriebstromes<br />

dennoch die Anschlusslängen<br />

klein gehalten werden. Bei Ver-<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 141<br />

Störmeldung<br />

oder mit Fernmeldekontakt:<br />

3x DG T 440 FM Art.-Nr. 900 685<br />

1x MVS 1 4 Art.-Nr. 900 610<br />

Bild 8.1.5.4 Einsatz von SPDs im 230/400 V– IT-System – Beispiel mit mitgeführtem Neutralleiter<br />

i Stoß<br />

u sp<br />

U Ges = u sp<br />

U Ges<br />

iStoß abgeleiteter Stoßstrom<br />

usp Begrenzungsspannung des Schutzgerätes<br />

UGes am Endgerät anliegende Begrenzungsspannung<br />

Bild 8.1.6.1 Anschluss von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

in V-förmiger Anschlusstechnik<br />

Leitungslänge < 15 m<br />

1) nur erforderlich, wenn im vorgelagerten<br />

Netz nicht bereits eine Sicherung<br />

mit diesem oder kleinerem<br />

Nennwert vorhanden<br />

Unterverteilung<br />

Hauptverteilung


8<br />

wendung solcher „Zweileiter-Anschluss-Klemmen“<br />

muss aber in jedem<br />

Falle der vom Hersteller für diesen<br />

Anwendungsfall ausgewiesene Vorsicherungswert<br />

beachtet werden (Bilder<br />

8.1.6.2 <strong>und</strong> 8.1.6.3).<br />

Bild 8.1.6.2 Prinzip der „Zweileiter-Anschluss-Klemme<br />

(ZAK)“ – einpolige Darstellung<br />

Bild 8.1.6.3 „Zweileiter-Anschluss-Klemmen“<br />

Scheidet die V-Verdrahtung definitiv<br />

aus, ist der Einbau von Überspannungs-<br />

Schutzgeräten in einem separaten Leitungsabzweig<br />

des Stromkreises notwendig.<br />

Übersteigt der Nennwert der<br />

nächst vorgelagerten Anlagensicherung<br />

die Nennstromstärke der max.<br />

zulässigen Vorsicherung des Überspannungs-Schutzgerätes,<br />

so muss der Leitungsabzweig<br />

mit einer Vorsicherung<br />

für das Überspannungs-Schutzgerät<br />

versehen werden (Bild 8.1.6.4).<br />

Beim Ansprechen des Überspannungs-<br />

Schutzgerätes im Leitungsabzweig<br />

werden zusätzliche Elemente (Leitungen,<br />

Sicherung) vom Ableitstoßstrom<br />

durchflossen, der an diesem Impedanzen<br />

zusätzliche dynamische Spannungsfälle<br />

hervorruft.<br />

Hier kann festgestellt werden, dass die<br />

ohmsche Komponente gegenüber der<br />

induktiven Komponente vernachlässigbar<br />

ist.<br />

142 BLITZPLANER<br />

L/N<br />

PE<br />

i Stoß<br />

U dyn 1<br />

usp<br />

U dyn 2<br />

Unter Berücksichtigung der Beziehung<br />

U dyn = i • R + (di/dt) L<br />

U Ges<br />

U Ges = U dyn 1 + u sp + U dyn 2<br />

iStoß abgeleiteter Stoßstrom<br />

usp Begrenzungsspannung des Schutzgerätes<br />

UGes am Endgerät anliegende Begrenzungsspannung<br />

Udyn 1 dynamischer Spannungsfall am phasenseitigen<br />

Anschluss des Schutzgerätes<br />

Udyn 2 dynamischer Spannungsfall am erdseitigen<br />

Anschluss des Schutzgerätes<br />

Bild 8.1.6.4 Anschluss von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

im Leitungsabzweig<br />

<strong>und</strong> von Stromänderungsgeschwindigkeiten<br />

(di/dt) bei transienten Vorgängen<br />

von einigen 10 kA/µs wird der<br />

dynamische Spannungsfall U dyn maßgeblich<br />

durch die induktive Komponente<br />

bestimmt.<br />

Um diesen dynamischen Spannungsfall<br />

gering zu halten, muss durch die ausführende<br />

Elektrofachkraft die Induktivität<br />

der Anschlussleitung <strong>und</strong> damit<br />

deren Länge so gering wie möglich<br />

gehalten werden. In IEC 60364-5-534<br />

wird deshalb empfohlen, die Gesamtanschlusslänge<br />

von Überspannungs-<br />

Schutzgeräten in Leitungsabzweigen<br />

nicht größer als 0,5 m zu gestalten (Bild<br />

8.1.6.5).<br />

SPD<br />

a+b £ 0,50 m<br />

a<br />

b<br />

E/l<br />

PAS<br />

Gestaltung der erdseitigen Anschlussleitung<br />

Diese scheinbar schwer umzusetzende<br />

Forderung soll am Beispiel von Bilder<br />

8.1.6.6a <strong>und</strong> b erläutert werden. Es<br />

wird dort der Hauptpotentialausgleich<br />

einer Niederspannungs-Verbraucheranlage<br />

nach DIN VDE 0100 Teil 410<br />

gezeigt, wobei hier durch die Verwendung<br />

von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

Typ 1 der Potentialausgleich zum<br />

Blitzschutz-Potentialausgleich ergänzt<br />

wird.<br />

In Bild 8.1.6.6a sind beide Maßnahmen<br />

getrennt voneinander errichtet worden.<br />

Dabei wurde der PEN mit der<br />

Potentialausgleichsschiene verb<strong>und</strong>en<br />

sowie über einen separaten Potentialausgleichsleiter<br />

der Erdungsanschluss<br />

der Überspannungs-Schutzgeräte vorgenommen.<br />

Die wirksame Anschlusslänge (l a ) für<br />

die Überspannungs-Schutzgeräte ist<br />

damit die Distanz zwischen dem Einsatzort<br />

der Überspannungs-Schutzgeräte<br />

(z. B. Hausanschlusskasten, Hauptverteiler)<br />

bis hin zur Potentialausgleichsschiene.<br />

Mit einer solchen Anschlussgestaltung<br />

lässt sich in den<br />

wenigsten Fällen ein wirksamer Schutz<br />

der Anlage erzielen. Ohne großen Aufwand<br />

kann jedoch mit einer Leitungsführung<br />

gemäß Bild 8.1.6.6b die wirksame<br />

Anschlusslänge der Überspannungs-Schutzgeräte<br />

vermindert werden<br />

(l b < 0,5 m).<br />

Erreicht wird dies durch eine “Bypass”-<br />

Leitung (y) vom erdseitigen Ausgang<br />

der Ableiter zum PEN. Die Verbindung<br />

vom erdseitigen Ausgang der Ableiter<br />

zur Potentialausgleichsschiene (x)<br />

bleibt weiterhin bestehen.<br />

SPD<br />

(b 1 + b 2) < 0,50 m<br />

Bild 8.1.6.5 Empfohlene maximale Anschlusslängen von Überspannungs-Schutzgeräten im Leitungsabzweig<br />

b 1<br />

b 2<br />

E/l<br />

www.dehn.de<br />

PAS


L1<br />

L2<br />

L3<br />

PEN<br />

PAS<br />

ungünstig<br />

Gemäß der VDEW-Richtlinie für den<br />

Einsatz in Hauptstromversorgungssystemen„Überspannungs-Schutzeinrichtungen<br />

der Anforderungsklasse B“<br />

kann die Bypass-Leitung (y) nur dann<br />

entfallen, wenn die Überspannungs-<br />

Schutzeinrichtung in unmittelbarer<br />

Nähe (≤ 0,5 m) des Hausanschlusskastens<br />

<strong>und</strong> damit auch in unmittelbarer<br />

Nähe des Potentialausgleichs eingebaut<br />

wird.<br />

Bei einer Installation der Verbindung y<br />

ist die Distanz zwischen Hausanschlusskasten<br />

oder Hauptverteiler <strong>und</strong> Potentialausgleichschiene<br />

damit unerheblich.<br />

Die Lösung dieses Problemfalles<br />

bezog sich ausschließlich auf die<br />

Gestaltung der erdseitigen Anschlussleitung<br />

der Überspannungs-Schutzgeräte.<br />

x<br />

l a<br />

Bild 8.1.6.6a Ausführung des Anschlusses von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

unter Berücksichtigung<br />

der empfohlenen maximalen<br />

Anschlusslängen<br />

L1<br />

L2<br />

L3<br />

PEN<br />

PAS<br />

y lb<br />

günstig<br />

Bild 8.1.6.6b Ausführung des Anschlusses von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

unter Berücksichtigung<br />

der empfohlenen maximalen<br />

Anschlusslängen<br />

x<br />

Gestaltung der phasenseitigen Anschlussleitung<br />

Die phasenseitige Anschlusslänge ist<br />

ebenfalls zu betrachten. Dazu soll folgendes<br />

Fallbeispiel gezeigt werden:<br />

In einer räumlich ausgedehnten Schaltanlage<br />

ist ein Überspannungsschutz für<br />

das Sammelschienensystem <strong>und</strong> die<br />

daran angeschlossenen Stromkreise (A<br />

bis D) mit ihren Verbrauchern vorzusehen<br />

(Bild 8.1.6.7).<br />

Für den Einsatz der Überspannungs-<br />

Schutzgeräte in diesem Fall seien alternativ<br />

die Einbauorte 1 <strong>und</strong> 2 angenommen.<br />

<strong>Der</strong> Einbauort 1 befindet sich<br />

unmittelbar an der Einspeisung des<br />

Sammelschienensystems. Damit ist für<br />

alle Verbraucher der Schutz vor Überspannungen<br />

gleichermaßen sichergestellt.<br />

Die wirksame Anschlusslänge des<br />

Überspannungs-Schutzgerätes am Einbauort<br />

1 ist für alle Verbraucher das<br />

Maß l1 . Manchmal wird aus Platzgründen<br />

der Einbauort der Überspannungs-<br />

Schutzgeräte im Verlauf des Sammelschienensystems<br />

gewählt. Im Extremfall<br />

kann bei der betrachteten Anordnung<br />

im Bild 8.1.6.7 der Einbauort 2<br />

gewählt werden. Hinsichtlich des<br />

Stromkreises A ergibt sich damit die<br />

wirksame Anschlusslänge l2 Sammelschienensysteme<br />

besitzen zwar im Vergleich<br />

zu Kabeln <strong>und</strong> Leitungen eine<br />

geringe Induktivität (ca. 1/4) <strong>und</strong> damit<br />

einen geringen induktiven Spannungsfall,<br />

jedoch darf die Länge der Sammelschienen<br />

nicht vernachlässigt werden.<br />

Die Gestaltung der Anschlussleitungen<br />

übt einen maßgeblichen Einfluss auf<br />

die Wirksamkeit von Überspannungs-<br />

Schutzgeräten aus <strong>und</strong> muss deshalb<br />

bereits in der Planung der Anlage<br />

beachtet werden!<br />

Die eben beschriebenen Inhalte der IEC<br />

60364-5-534 waren wichtige Vorgaben<br />

HAK<br />

F1-F3<br />

L1 L2 L3PEN<br />

Neues Anschluss-Kabel<br />

Bild 8.1.6.8 V-förmige Verdrahtung<br />

F4 F5 F6<br />

A B C D<br />

l 1: Gesamtanschlusslänge am Einbauort 1<br />

l 2: Gesamtanschlusslänge am Einbauort 2<br />

bei der Entwicklung des neuen Kombiableiters<br />

DEHNventil, welcher die<br />

Anforderungen von Blitzstrom- <strong>und</strong><br />

Überspannungsableitern entsprechend<br />

der Normenreihe DIN V VDE V 0185 1-4<br />

in nur einem Gerät vereinen sollte.<br />

Dabei wurde die Möglichkeit geschaffen,<br />

eine V-Verdrahtung direkt über<br />

das Gerät zu realisieren. Im Bild 8.1.6.8<br />

ist eine solche V-Verdrahtung als Wirkschaltplan<br />

dargestellt.<br />

Aus Bild 8.1.6.9 ist zu ersehen wie vorteilhaft<br />

eine V-Verdrahtung unter<br />

Zuhilfenahme einer Kammschiene umzusetzen<br />

ist.<br />

Die V-förmige Verdrahtung (auch<br />

Durchgangsverdrahtung genannt) ist<br />

aufgr<strong>und</strong> der thermischen Belastbarkeit<br />

der verwendeten Doppelklemmen<br />

bis 125 A anwendbar<br />

Für den Fall von Anlagenströmen<br />

>125 A erfolgt der Anschluss der Überspannungs-Schutzgeräte<br />

im Leitungsabzweig<br />

(sogenannte Parallelverdrah-<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 143<br />

l 1<br />

l 2<br />

Einbauort 1 Einbauort 2<br />

Bild 8.1.6.7 Anordnung von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

in einer Anlage <strong>und</strong> die daraus<br />

resultierende wirksame Anschlusslänge<br />

L1 L1' L2 L2' L3 L3'<br />

H1<br />

DEHNventil<br />

H2 H3<br />

® DV TNC 255<br />

- only for DEHNsignal -<br />

- nur für DEHNsignal -<br />

PAS<br />

PE<br />

L1'<br />

L2'<br />

L3'<br />

PEN<br />

F1 - F3<br />

> 125 A gL/gG<br />

F4 - F6<br />

= 125 A gL/gG<br />

8


8<br />

Bild 8.1.6.9 V-Verdrahtung mittels Kammschiene<br />

tung). Dabei sind die maximalen<br />

Anschlusslängen entsprechend IEC<br />

60364-5-534 zu beachten. Eine Umsetzung<br />

der Parallelverdrahtung kann Bild<br />

8.1.6.10 entnommen werden.<br />

In diesem Zusammenhang sollte allerdings<br />

beachtet werden, dass die erdseitige<br />

Anschlussleitung weiterhin von<br />

der Doppelklemme für den Erdanschluss<br />

profitiert. Hier kann, wie in Bild<br />

8.1.6.10 gezeigt, oft ohne großen Aufwand<br />

durch die Leitungsführung von<br />

Klemmenteil „PE“ der erdseitigen Doppelklemme<br />

nach PEN eine wirksame<br />

Anschlusslänge auf das Maß l < 0,5 m<br />

erreicht werden.<br />

8.1.7 Bemessung der Anschlussquerschnitte<br />

<strong>und</strong> des Backup-Schutzes<br />

von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

Anschlussleitungen von Ableitern können<br />

durch Stoß-, Betriebs- <strong>und</strong> Kurzschlussströme<br />

beansprucht werden. Die<br />

einzelnen Belastungen sind von verschiedenen<br />

Punkten abhängig:<br />

⇒ Art der Schutzbeschaltung oneport<br />

(Bild 8.1.7.1) / two-port (Bild<br />

8.1.7.2)<br />

⇒ Ableitertyp: Blitzstrom-Ableiter,<br />

⇒<br />

Kombi-Ableiter, Überspannungs-<br />

Schutzgeräte<br />

Folgestromverhalten des Ableiters:<br />

Folgestromlöschung/Folgestrombegrenzung<br />

Werden Überspannungs-Schutzgeräte<br />

nach Bild 8.1.7.1 installiert, sind die Anschlussleitungen<br />

S2 <strong>und</strong> S3 nur nach<br />

den Kriterien des Kurzschlussschutzes<br />

144 BLITZPLANER<br />

HAK<br />

F1-F3<br />

L1 L2 L3PEN<br />

Neues Anschluss-Kabel<br />

Bild 8.1.6.10 Parallelverdrahtung<br />

nach DIN VDE 0100 Teil 530 <strong>und</strong> der<br />

Stoßstromtragfähigkeit zu bemessen.<br />

Im Datenblatt des Schutzgerätes ist das<br />

maximal zulässige Überstrom-Schutzorgan<br />

ausgewiesen, welches in der<br />

Anwendung im Sinne des Back-up-<br />

Schutzes für den Ableiter eingesetzt<br />

werden kann.<br />

Bei der Installation der Geräte ist darauf<br />

zu achten, dass der tatsächlich fließende<br />

Kurzschlussstrom das Auslösen<br />

des Back-up-Schutzes ermöglicht. Die<br />

Bemessung des Leiterquerschnitts ergibt<br />

sich dabei aus folgender Gleichung:<br />

k 2 • S 2 = I 2 • t<br />

t zulässige Ausschaltzeit im Kurzschlussfall<br />

in s<br />

S Leiterquerschnitt in mm2 I Strom bei vollkommenen Kurzschluss<br />

in A<br />

k Materialbeiwert in A • s/mm2 nach Tabelle 8.1.7.1<br />

S2<br />

S3<br />

Bild 8.1.7.1 One-port Schutzbeschaltung<br />

1<br />

2<br />

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

F4 F5 F6<br />

s s s<br />

L1 L1' L2 L2' L3 L3'<br />

H1<br />

DEHNventil<br />

H2 H3<br />

® DV TNC 255<br />

- only for DEHNsignal -<br />

- nur für DEHNsignal -<br />

Leiter-<br />

Werkstoff der Isolierung<br />

material NR PVC VPE IIK<br />

SR EPR<br />

Cu 141 115 143 134<br />

Al 87 76 94 89<br />

Tabelle 8.1.7.1 Materialbeiwert k für Kupfer- <strong>und</strong><br />

Aluminiumleiter mit verschiedenen<br />

Isolierwerkstoffen<br />

Weiterhin ist darauf zu achten, dass die<br />

Angaben der maximal zulässigen Überstrom-Schutzorgane<br />

im Datenblatt des<br />

Überspannungs-Schutzgerätes nur bis<br />

zum Wert der angegebenen Kurzschlussfestigkeit<br />

des Schutzgerätes gelten.<br />

Sofern der Kurzschlussstrom am<br />

Einbauort größer als der Wert der<br />

angegebenen Kurzschlussfestigkeit des<br />

Schutzgerätes ist, ist eine Vorsicherung<br />

auszuwählen, die im Verhältnis 1:1,6<br />

kleiner ist als die im Datenblatt des<br />

Ableiters angegebene maximale Vorsicherung.<br />

Für Überspannungs-Schutzgeräte, die<br />

entsprechend Bild 8.1.7.2 installiert<br />

sind, darf der maximale Betriebsstrom<br />

nicht den für das Schutzgerät angegebenen<br />

Nennlaststrom überschreiten.<br />

Bei Schutzgeräten mit V-Verdrahtungsmöglichkeit<br />

gilt dabei der maximale<br />

Strom bei Durchgangsverdrahtung<br />

(Bild 8.1.7.3).<br />

Bild 8.1.7.2 Two-port Schutzbeschaltung Bild 8.1.7.3 SPD mit Durchgangsverdrahtung<br />

PAS<br />

PE<br />

L1'<br />

L2'<br />

L3'<br />

PEN<br />

F1 - F3<br />

> 315 A gL/gG<br />

F4 - F6<br />

= 315 A gL/gG<br />

www.dehn.de


L1<br />

L2<br />

L3<br />

PEN<br />

F1<br />

F2<br />

S2<br />

L1 L1' L2 L2' L3 L3'<br />

H1<br />

DEHNventil<br />

H2 H3<br />

® DV TNC 255<br />

- only for DEHNsignal -<br />

- nur für DEHNsignal -<br />

PAS<br />

S3<br />

PE<br />

L1'<br />

L2'<br />

L3'<br />

PEN<br />

Bild 8.1.7.4 Beispiel DEHNventil, DV TNC 255<br />

L3'<br />

L2'<br />

L1'<br />

L1<br />

L2<br />

L3<br />

N<br />

PE<br />

F1<br />

F2<br />

Bild 8.1.7.5 Beispiel DEHNguard TNS<br />

F1<br />

F2<br />

PEN<br />

®<br />

DEHNguard DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard®<br />

1 2<br />

DEHNrail<br />

DR ... FML<br />

3 4<br />

DEHNrail DR ... FML<br />

F1<br />

F2<br />

Bild 8.1.7.6 Beispiel DEHNrail<br />

L1 L2 L3 N<br />

DEHNventil DV TNC 255<br />

F1<br />

F2<br />

elektronisches<br />

Gerät<br />

F1 > 16 A gL / gG<br />

F2 = 16 A gL / gG<br />

F1 £ 16 A gL / gG<br />

F2<br />

A<br />

F1 > 315 A gL / gG<br />

F2 = 315 A gL / gG<br />

F1 £ 315 A gL / gG<br />

F2<br />

Fuse F1 S 2 / mm² S 3 / mm² Fuse F2<br />

A gL / gG A gL / gG<br />

25 10 16 ---<br />

35 10 16 ---<br />

40 10 16 ---<br />

50 10 16 ---<br />

63 10 16 ---<br />

80 10 16 ---<br />

100 16 16 ---<br />

125 16 16 ---<br />

160 25 25 ---<br />

200 35 35 ---<br />

250 35 35 ---<br />

315 50 50 ---<br />

>315 50 50 315<br />

DEHNguard TNC.../ TNS.../ TT...<br />

DG TNC 230 400 FM<br />

DG TNS 230 400 FM<br />

DG TT 230 400 FM<br />

F1<br />

F2<br />

F1 > 125 A gL / gG<br />

F2 = 125 A gL / gG<br />

F1 £ 125 A gL / gG<br />

Die Anschlussquerschnitte <strong>und</strong> der<br />

Back-up-Schutz für Blitzstrom- <strong>und</strong><br />

Kombi-Ableiter, Typ 1 sind beispielhaft<br />

dem Bild 8.1.7.4 zu entnehmen.<br />

Für Überspannungs-Schutzgeräte, Typ<br />

2 werden die Anschlussquerschnitte<br />

<strong>und</strong> der Back-up-Schutz in Bild 8.1.7.5<br />

beispielhaft dargestellt <strong>und</strong> für Überspannungs-Schutzgeräte,<br />

Typ 3 in Bild<br />

8.1.7.6.<br />

Die Auslegung von Vorsicherungen für<br />

Überspannungs-Schutzgeräte erfolgt<br />

unter Beachtung des Stoßstromverhaltens.<br />

Sicherungen zeigen deutliche<br />

Unterschiede bei der Ausschaltung von<br />

Kurzschlussströmen im Vergleich zu<br />

Beanspruchungen mit Stoßströmen,<br />

insbesondere mit Blitzstoßströmen der<br />

Wellenform 10/350 µs.<br />

In Abhängigkeit vom Bemessungsstrom<br />

vom Blitzstoßstrom wurde das Verhalten<br />

von Sicherungen ermittelt (Bild<br />

8.1.7.7).<br />

Bereich 1: Kein Schmelzen<br />

Die durch den Blitzstoßstrom in die<br />

Sicherung eingetragene Energie ist so<br />

gering, dass die Sicherung nicht zum<br />

Schmelzen gebracht werden kann.<br />

Bereich 2: Schmelzen<br />

Die Energie des Blitzstoßstroms reicht<br />

aus, um die Sicherung zum Schmelzen<br />

zu bringen <strong>und</strong> damit den Strompfad<br />

durch die Sicherung zu unterbrechen<br />

(Bild 8.1.7.8).<br />

Charakteristisch für das Verhalten der<br />

Sicherung ist, dass der Blitzstoßstrom, da<br />

eingeprägt, unbeeinflusst durch das Verhalten<br />

der Sicherung weiter fließt. Die<br />

Sicherung schaltet erst nach Abklingen<br />

des Blitzstoßstromes ab. Eine Selektivität<br />

von Sicherungen bezüglich des Ausschaltverhaltens<br />

bei Blitzstoßströmen<br />

gibt es somit nicht. Es sollte deshalb darauf<br />

geachtet werden, dass aufgr<strong>und</strong> des<br />

Stoßstromverhaltens stets die maximal<br />

zulässige Vorsicherung entsprechend<br />

Datenblatt <strong>und</strong>/oder Einbauanleitung<br />

des Schutzgerätes verwendet wird.<br />

Aus Bild 8.1.7.8 ist ebenfalls zu erkennen,<br />

dass sich während des Schmelzens<br />

über die Sicherung ein Spannungsfall<br />

aufbaut, der zum Teil deutlich über 1 kV<br />

liegen kann. Im Falle von Anwendungen,<br />

wie sie im Bild 8.1.7.9 dargestellt<br />

sind, kann ein Aufschmelzen der Sicherung<br />

auch dazu führen, dass der Anlagen-Schutzpegel<br />

deutlich über den<br />

Schutzpegel des eingesetzten Überspannungs-Schutzgerätes<br />

liegt.<br />

Bereich 3: Explosion<br />

Sofern die Energie des Blitzstoßstromes<br />

so groß ist, dass sie weit über dem<br />

Schmelzintegral der Sicherung liegt,<br />

kann es vorkommen, dass der Sicherungsstreifen<br />

explosionsartig verdampft.<br />

Ein Bersten des Sicherungsgehäuses<br />

ist dabei oft die Folge. Neben<br />

den mechanischen Auswirkungen muss<br />

jedoch auch beachtet werden, dass der<br />

Blitzstrom in Form eines Lichtbogens<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 145<br />

F2<br />

Nennströme<br />

<strong>und</strong> Bauform<br />

250A/1<br />

200A/1<br />

160A/00<br />

100A/C00<br />

63A/C00<br />

35A/C00<br />

20A/C00<br />

25 kA 75 kA<br />

22 kA 70 kA<br />

50 kA 1)<br />

75 kA 2)<br />

9,5 kA 25 kA<br />

5,5 kA 20 kA<br />

4 kA 15 kA<br />

1,7 kA 8 kA<br />

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100<br />

I (kA)<br />

Schmelzen Explosion<br />

Bild 8.1.7.7 Verhalten von NH-Sicherungen während<br />

der Stoßstrombelastung 10/350 µs<br />

8


8<br />

kA<br />

i<br />

8<br />

7<br />

6<br />

5<br />

4<br />

3<br />

2<br />

1<br />

über die berstende Sicherung weiter<br />

fließt; eine Unterbrechung des Blitzstoßstroms<br />

<strong>und</strong> damit verb<strong>und</strong>en eine<br />

Reduzierung der notwendigen Stoßstromtragfähigkeit<br />

des eingesetzten<br />

Ableiters kann somit nicht erfolgen.<br />

Selektivität zum Anlagenschutz<br />

Bei den Anwendungen von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

auf Funkenstreckenbasis<br />

ist darauf zu achten, dass ein<br />

einsetzender Netzfolgestrom soweit<br />

begrenzt wird, dass Überstrom-Schutzorgane<br />

wie beispielsweise die Leitungs-<br />

Schutzsicherung <strong>und</strong>/oder die Ableitervorsicherung<br />

nicht zum Auslösen kommen.<br />

Diese Eigenschaft der Schutzgeräte<br />

nennt man Folgestrombegrenzung<br />

bzw. Folgestromunterdrückung. Nur<br />

mit Techniken, wie beispielsweise der<br />

RADAX-Flow-Technologie gelingt es,<br />

Ableiter <strong>und</strong> Ableiterkombinationen<br />

zu entwickeln, die auch bei hohen<br />

Anlagen-Kurzschlussströmen in der<br />

Lage sind, den Strom soweit zu reduzieren<br />

<strong>und</strong> zu löschen, dass vorgelagerte<br />

Sicherungen kleiner Bemessungsströme<br />

nicht zur Auslösung kommen<br />

(Bild 8.1.7.10).<br />

Die in EN 60439-1 geforderte Anlagenverfügbarkeit,<br />

auch im Falle des Ansprechens<br />

von Überspannungs-Schutzgeräten,<br />

lässt sich mit der vorab<br />

beschriebenen Geräteeigenschaft „Folgestromunterdrückung“<br />

erfüllen. Besonders<br />

bei Überspannungs-Schutzgeräten<br />

mit tiefer Ansprechspannung, die<br />

nicht allein den Blitzschutz-Potentialausgleich,<br />

sondern auch die Aufgabe<br />

des Überspannungsschutzes in der<br />

Anlage wahrnehmen sollen, ist das Verhalten<br />

der Folgestrombegrenzung<br />

wichtiger denn je für die Verfügbarkeit<br />

der elektrischen Anlage (Bild 8.1.7.11).<br />

146 BLITZPLANER<br />

Stoßstrom<br />

Spannung der Sicherung<br />

0<br />

0<br />

-200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800<br />

u (V)<br />

400<br />

200<br />

0<br />

-200<br />

-400<br />

i (kA)<br />

40<br />

20<br />

0<br />

Netzspannung<br />

U 0<br />

Prospektiver<br />

KS-Strom I kpros<br />

Lichtbogenspannung<br />

u<br />

0 5 10 15 20 25 t (ms)<br />

i (kA)<br />

0,5<br />

0<br />

fließender<br />

Folgestrom I f<br />

0 10 15 t (ms)<br />

Bild 8.1.7.10 Reduzierung des Folgestromes durch das patentierte RADAX-Flow-Prinzip<br />

NH-gG<br />

Sicherungseinsatz<br />

Nennstrom<br />

Schmelzintegral<br />

der Sicherung<br />

l² × t in A² × s<br />

t µs<br />

100 000<br />

10 000<br />

1 000<br />

Kein Folgestrom 16A<br />

32A<br />

4,0 kV<br />

Bild 8.1.7.8 Strom <strong>und</strong> Spannung an einer aufschmelzenden 25 A-NH-Sicherung während einer Blitz-Stoßstrombelastung<br />

(10/350 µs)<br />

3,5<br />

3,0<br />

2,5<br />

2,0<br />

1,5<br />

1,0<br />

0,5<br />

40A<br />

100A<br />

63A<br />

250A<br />

100<br />

0,1 1 10 100<br />

Durchlassintegral<br />

des Ableiters<br />

l² × t in A² × s<br />

Kennlinie<br />

DEHNventil â<br />

Bild 8.1.7.11 Ausschaltselektivität DEHNventil zu NH-Sicherungseinsätzen unterschiedlicher<br />

Bemessungsströme<br />

u<br />

F 1<br />

F 2<br />

F 3<br />

F 1... F 3 > max.<br />

zul. Vorsicherung<br />

des Ableiters<br />

F 4... F 6 = max.<br />

zul. Vorsicherung<br />

des Ableiters<br />

F 4 F 5 F 6<br />

Prospektiver<br />

Kurzschluss-Strom [kA eff]<br />

www.dehn.de<br />

L1<br />

L2<br />

L3<br />

N<br />

Bild 8.1.7.9 Einsatz separater Vorsicherung für Überspannungs-Schutzgeräte<br />

PE


8.2 Anlagen der Informationstechnik<br />

Ableiter dienen in erster Linie dem<br />

Schutz nachfolgender Endgeräte, zusätzlich<br />

wird die Gefahr der Leitungsbeschädigung<br />

vermindert.<br />

Die Auswahl von Ableitern hängt unter<br />

anderem von folgenden Überlegungen<br />

ab:<br />

⇒ Blitzschutzzonen des Installationsortes,<br />

sofern vorhanden<br />

⇒ abzuleitende Energien<br />

⇒ Anordnung der Schutzgeräte<br />

⇒ Störfestigkeit der Endgeräte<br />

⇒ Schutz gegen symmetrische <strong>und</strong>/<br />

oder unsymmetrische Störungen<br />

⇒ Systemanforderungen, z. B. Übertragungsparameter<br />

⇒ Übereinstimmung mit produktoder<br />

anwendungsspezifischen Normen,<br />

falls gefordert<br />

⇒ Anpassung an die Umgebungsbedingungen<br />

/ Installationsbedingungen<br />

Schutzgeräte für Antennenleitungen<br />

unterscheiden sich nach ihrer Eignung<br />

für koaxiale, symmetrische oder Hohlleiter-Systeme,<br />

je nach der physikalischen<br />

Ausführung der Antennenleitung.<br />

Bei koaxialen <strong>und</strong> Hohlleitersystemen<br />

kann der Außenleiter in der Regel<br />

direkt mit dem Potentialausgleich verb<strong>und</strong>en<br />

werden, hierzu eignen sich<br />

speziell auf die jeweiligen Leitung<br />

abgestimmte Erdungsmuffen.<br />

Vorgehen zu Auswahl <strong>und</strong> Einsatz von<br />

Ableitern: Beispiel BLITZDUCTOR CT<br />

Im Gegensatz zur Auswahl von Schutzgeräten<br />

in energietechnischen Systemen<br />

(siehe Kapitel 8.1), wo im 230/<br />

400 V-System mit einheitlichen Bedingungen<br />

hinsichtlich Spannung <strong>und</strong> Frequenz<br />

zu rechnen ist, gibt es in Automatisierungssystemen<br />

verschiedene<br />

Arten von zu übertragenden Signalen<br />

hinsichtlich<br />

⇒ Spannung (z. B. 0 – 10V)<br />

⇒ Strom (z. B. 0 – 20 mA, 4 – 20 mA)<br />

⇒ Signalbezug (symmetrisch, unsymmetrisch)<br />

⇒ Frequenz (DC, NF, HF)<br />

⇒ Signalart (analog, digital).<br />

Jede dieser elektrischen Größen des zu<br />

übertragenden Nutzsignales kann die<br />

eigentliche zu übermittelnde Information<br />

enthalten.<br />

Deshalb darf das Nutzsignal durch den<br />

Einsatz von Blitzstrom- <strong>und</strong> Überspannungs-Ableitern<br />

in MSR-Anlagen nicht<br />

unzulässig beeinflusst werden. Dabei<br />

sind für die Auswahl von Schutzgeräten<br />

für MSR-Anlagen einige Punkte zu<br />

beachten, die nachfolgend für unsere<br />

universellen Schutzgeräte BLITZDUC-<br />

TOR CT beschrieben <strong>und</strong> durch Einsatzbeispiele<br />

illustriert werden (Bilder 8.2.1<br />

– 8.2.4 <strong>und</strong> Tabelle 8.2.1).<br />

Typenbezeichnung der Schutzmodule<br />

C zusätzliche Querspannungsbegrenzung<br />

<strong>und</strong> zusätzliche Entkopplungswiderstände<br />

im BLITZDUC-<br />

TOR CT-Ausgang zur Entkopplung<br />

der BLITZDUCTOR-Schutzdioden<br />

von evtl. vorhandenen Dioden im<br />

Eingang des zu schützenden Gerätes<br />

(z. B. Clamping-Dioden, Optokoppler-Dioden)<br />

HF Bauform zum Schutz hochfrequenter<br />

Übertragungsstrecken (Einsatz<br />

einer Diodenmatrix zur Überspannungs-Feinbegrenzung),Längs<strong>und</strong><br />

Querspannungs-Begrenzung<br />

EX Schutzgerät zum Einsatz in eigensicheren<br />

Messkreisen, ATEX <strong>und</strong> FIS-<br />

CO-Zulassung (Wechselspannungsfestigkeit<br />

gegen Erde 500 V AC)<br />

BCT MOD _ _ _ _ _<br />

Ableiterklassifizierung<br />

B =Blitzstrom-Ableiter<br />

I imp = 2,5 kA (10/350 µs)<br />

pro Ader<br />

B_ = Kombi-Ableiter<br />

I imp = 2,5 kA (10/350 µs)<br />

pro Ader,<br />

jedoch Schutzpegel wie<br />

Überspannungs-Ableiter (M)<br />

M_ = Überspannungs-Ableiter<br />

I sn = 10 kA (8/20 µs)<br />

pro Ader<br />

Bild 8.2.1 Ableiterklassifizierung<br />

Typen Schutzmodule BCT MOD...<br />

B 110<br />

BE 5 ME 5<br />

BE 12 ME 12<br />

BE 15 ME 15<br />

BE 24 ME 24<br />

BE 30 ME 30<br />

BE 48 ME 48<br />

BE 60 ME 60<br />

BE 110 ME 110<br />

BD 5 MD 5<br />

BD 12 MD 12<br />

BD 15 MD 15<br />

BD 24 MD 24<br />

BD 30 MD 30<br />

BD 48 MD 48<br />

BD 60 MD 60<br />

BD 110 MD 110<br />

BD 250 MD 250<br />

BE C 5 ME C 5<br />

BE C 12 ME C 12<br />

BE C 24 ME C 24<br />

BE C 30 ME C 30<br />

BD HF 5 MD HF 5<br />

BD HFD 5 MD HFD 5<br />

BD HFD 24 MD HFD 24<br />

MD EX 24<br />

MD EX 30<br />

MD EX HFD 6<br />

Tabelle 8.2.1 Typenbezeichnung der Schutzmodule<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 147<br />

l in kA<br />

10<br />

8<br />

6<br />

4<br />

2<br />

l in kA<br />

10<br />

8<br />

6<br />

4<br />

2<br />

l in kA<br />

10<br />

8<br />

6<br />

4<br />

2<br />

Ableitvermögen Schutzpegel<br />

100<br />

200<br />

100<br />

200<br />

100<br />

200<br />

300<br />

400<br />

300<br />

400<br />

300<br />

400<br />

500<br />

600<br />

500<br />

600<br />

500<br />

600<br />

700<br />

800<br />

t in µs<br />

700<br />

800<br />

t in µs<br />

700<br />

800<br />

t in µs<br />

U in V<br />

500<br />

400<br />

300<br />

200<br />

100<br />

U in V<br />

500<br />

400<br />

300<br />

200<br />

100<br />

U in V<br />

500<br />

400<br />

300<br />

200<br />

100<br />

100<br />

200<br />

100<br />

200<br />

100<br />

200<br />

300<br />

400<br />

300<br />

400<br />

300<br />

400<br />

500<br />

600<br />

500<br />

600<br />

500<br />

600<br />

700<br />

800<br />

t in µs<br />

700<br />

800<br />

t in µs<br />

700<br />

800<br />

t in µs<br />

8


8<br />

BCT MOD _ _ _ _ _<br />

Ableiterklassifizierung<br />

E = Überspannungs-Feinbegrenzung<br />

Ader Þ Erde<br />

(Längsspannungs-Begrenzung)<br />

D = Überspannungs-Feinbegrenzung<br />

Ader Þ Ader<br />

(Querspannungs-Begrenzung)<br />

Bild 8.2.2 Begrenzungsverhalten<br />

BCT MOD _ _ _ _ _<br />

Ableiterklassifizierung<br />

C = zusätzliche Querspannungsbegrenzung <strong>und</strong> zusätzliche<br />

Entkopplungswiderstände im BLITZDUCTOR<br />

CT-Ausgang zur Entkopplung der BLITZDUCTOR-<br />

Schutzdioden von evtl. vorhandenen Dioden im<br />

Eingang des zu schützenden Gerätes (z. B. Clamping-Dioden,<br />

Optokoppler-Dioden)<br />

HF = Bauform zum Schutz hochfrequenter Übertragungsstrecken<br />

(Einsatz einer Diodenmatrix zur Überspannungs-Feinbegrenzung),<br />

Längs- <strong>und</strong> Querspannungs-Begrenzung<br />

EX = Schutzgerät zum Einsatz in eigensicheren Messkreisen<br />

(Wechselspannungsfestigkeit gegen Erde<br />

500 V AC)<br />

Bild 8.2.3 Hinweis auf besondere Anwendungsfälle<br />

Technische Daten:<br />

Schutzpegel Up <strong>Der</strong> Schutzpegel ist ein Parameter eines<br />

Überspannungs-Schutzgerätes, der die<br />

Leistungsfähigkeit charakterisiert, die<br />

Spannung über seinen Anschlussklemmen<br />

zu begrenzen. <strong>Der</strong> Wert des<br />

Schutzpegels muss größer sein als der<br />

höchste Wert der gemessenen Begrenzungsspannungen.<br />

148 BLITZPLANER<br />

Die gemessene Begrenzungsspannung<br />

ist die maximale Spannungshöhe, die<br />

über den Klemmen des Überspannungs-Schutzgerätes<br />

während der<br />

Beaufschlagung mit Stoßströmen<br />

<strong>und</strong>/oder Stoßspannungen von vorgegebener<br />

Stoßform <strong>und</strong> Amplitude<br />

gemessen wird.<br />

U p<br />

U p<br />

U p<br />

BCT MOD _ _ _ _ _<br />

Ableiterklassifizierung<br />

Die Nennspanungs-Angabe kennzeichnet den<br />

Bereich der typischen Signalspannung, der unter<br />

Nennbedingungen über das Schutzgerät keinerlei<br />

Begrenzerwirkung zeigt. Die Angabe des Wertes<br />

der Nennspannung erfolgt als DC-Wert. Bei der<br />

Übertragung von Wechselspannungen darf der<br />

Spitzenwert der Wechselspannung den Nennspannungswert<br />

nicht überschreiten.<br />

Die Nennspannungen sind für die einzelnen Typen<br />

wie folgt angegeben:<br />

Typ Nennspannung U N<br />

_E = Spannung zwischen Ader <strong>und</strong> Erde<br />

_D = Spannung zwischen Ader <strong>und</strong> Ader<br />

_E C = Spannung zwischen Ader <strong>und</strong> Ader,<br />

als auch zwischen Ader <strong>und</strong> Erde<br />

_D HF = Spannung zwischen Ader <strong>und</strong> Ader<br />

_D HFD = Spannung zwischen Ader <strong>und</strong> Ader<br />

_D EX = Spannung zwischen Ader <strong>und</strong> Ader<br />

1<br />

2<br />

1<br />

2<br />

BLITZDUCTOR CT<br />

BLITZDUCTOR CT<br />

Bild 8.2.4 Nennspannung<br />

Begrenzungsspannung bei einer Steilheit<br />

der verwendeten Prüfspannungswelle<br />

von 1 kV/µs<br />

Diese Prüfung dient zur Ermittlung des<br />

Ansprechverhaltens von Gasentladungsableitern<br />

(ÜsAg). Diese Schutzelemente<br />

besitzen eine "Schaltcharakteristik".<br />

Die Wirkungsweise eines<br />

ÜsAg lässt sich als Schalter beschreiben,<br />

dessen Widerstand beim Überschreiten<br />

eines bestimmten Spannungswertes<br />

"automatisch" von > 10 GΩ (im nichtgezündeten<br />

Zustand) auf Werte < 0,1 Ω<br />

(im gezündeten Zustand) "springen"<br />

kann, so dass die anliegende Überspannung<br />

nahezu kurzgeschlossen wird.<br />

<strong>Der</strong> Spannungswert, bei dem das<br />

Ansprechen des ÜsAg erfolgt, ist<br />

abhängig von der Anstiegsgeschwindigkeit<br />

der einlaufenden Spannungswelle<br />

(du/dt).<br />

Tendenziell gilt:<br />

Je größer das du/dt, desto größer die<br />

Ansprechspannung des ÜsAg. Um eine<br />

Vergleichbarkeit der Ansprechwerte<br />

verschiedener ÜsAg's zu ermöglichen,<br />

3<br />

4<br />

3<br />

4<br />

www.dehn.de<br />

U Ader-Erde<br />

U Ader-Ader


wird zur Ermittlung der dynamischen<br />

Ansprechspannung eine Spannung mit<br />

der Anstiegsgeschwindigkeit 1 kV/µs an<br />

die Elektroden des ÜsAg angelegt <strong>und</strong><br />

der Ansprechwert ermittelt (Bilder<br />

8.2.5 <strong>und</strong> 8.2.6).<br />

1<br />

2<br />

Spannung<br />

du/dt = 1 kV/µs<br />

Bild 8.2.5 Prüfaufbau zur Ermittlung der Begrenzungsspannung<br />

bei einer Spannungsanstiegsgeschwindigkeit<br />

du/dt = 1 kV/µs<br />

U in V<br />

1000<br />

900<br />

800<br />

700<br />

600<br />

500<br />

400<br />

300<br />

200<br />

100<br />

0<br />

Spannungsanstiegsgeschwindigkeit<br />

du/dt = 1 kV/µs<br />

Begrenzungsspannung bei Nennableitstoßstrom<br />

Diese Prüfung dient zur Ermittlung des<br />

Begrenzungsverhaltens von Schutzelementen<br />

mit stetiger Begrenzungscharakteristik<br />

(Bilder 8.2.7 <strong>und</strong> 8.2.8).<br />

3<br />

4<br />

Begrenzungsspannung<br />

0,1<br />

0,2<br />

0,3<br />

0,4<br />

0,5<br />

0,6<br />

0,7<br />

0,8<br />

0,9<br />

1,0<br />

1,1<br />

1,2<br />

Bild 8.2.6 Ansprechverhalten eines ÜsAg bei<br />

du/dt = 1 kV/µs<br />

Strom i sn<br />

1<br />

2<br />

t in µs<br />

Bild 8.2.7 Prüfaufbau zur Ermittlung der Begrenzungsspannung<br />

bei Nennableitstoßstrom<br />

3<br />

4<br />

Nennstrom I L<br />

<strong>Der</strong> Nennstrom des BLITZDUCTORs CT<br />

kennzeichnet den zulässigen Betriebsstrom<br />

des zu schützenden Messkreises.<br />

<strong>Der</strong> Nennstrom des BLITZDUCTORs CT<br />

wird bestimmt durch die Stromtragfähigkeit<br />

<strong>und</strong> die Verlustleistung der zur<br />

Entkopplung zwischen Gasentladungsableitern<br />

<strong>und</strong> Feinschutzelementen<br />

verwendeten Impedanzen sowie durch<br />

die Folgestromlöschfähigkeit der Gasentladungsableiter.<br />

Er wird als Gleichstromwert<br />

angegeben (Bild 8.2.9).<br />

Die einzelnen Schutzmodule BCT MOD<br />

des BLITZDUCTORs CT besitzen folgende<br />

Nennströme:<br />

B 1 A<br />

BE 1 A ME 1 A<br />

BD 1 A MD 1 A<br />

BE C 0,1 A ME C 0,1 A<br />

BD HF 0,1 A MD HF 0,1 A<br />

BD HFD 0,1 A MD HFD 0,1 A<br />

MD EX 0,5 A<br />

MD EX HFD 4,2 A<br />

Tabelle 8.2.2 Nennströme der Schutzmodule<br />

U in V<br />

60<br />

40<br />

20<br />

0<br />

-20<br />

-40<br />

-60<br />

0<br />

I L<br />

10<br />

1<br />

2<br />

20<br />

BLITZDUCTOR CT<br />

Bild 8.2.9 Nennstrom des BLITZDUCTORs CT<br />

30<br />

40<br />

50<br />

60<br />

Bild 8.2.8 Begrenzungsspannung bei Nennableitstoßstrom<br />

3<br />

4<br />

Begrenzungsspannung<br />

Grenzfrequenz f G<br />

Die Grenzfrequenz beschreibt das frequenzabhängige<br />

Verhalten eines Ableiters.<br />

Als Grenzfrequenz gilt diejenige<br />

Frequenz, die unter bestimmten<br />

Prüfbedingungen eine Einfügungsdämpfung<br />

(aE) von 3 dB hervorruft (siehe<br />

EN 61643-21).<br />

Wird nichts anderes ausgewiesen,<br />

bezieht sich die Frequenzangabe auf<br />

ein 50 Ohm-System (Bild 8.2.10).<br />

Auswahlkriterien (AK)<br />

1. Welches Ableitvermögen wird benötigt<br />

?<br />

Die Bemessung des Ableitvermögens<br />

des BLITZDUCTOR CT hängt davon ab,<br />

welche Schutzaufgabe durch diesen<br />

Ableiter erfüllt werden soll. Zur Vereinfachung<br />

der Auswahl sind die nachfolgenden<br />

Fälle a bis d angegeben.<br />

Fall a:<br />

In diesem Anwendungsfall befindet<br />

sich das zu schützende Endgerät in<br />

einem Gebäude mit Äußerem Blitzschutz<br />

oder das Gebäude besitzt metallene,<br />

blitzeinschlaggefährdete Dachaufbauten<br />

(z. B. Antennenmaste, Klimageräte).<br />

Das MSR- oder Telekommunikationskabel,<br />

das das Endgerät (Bild<br />

8.2.11) mit einem Messwertgeber ver-<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 149<br />

70<br />

80<br />

90<br />

100<br />

t in µs<br />

3 dB<br />

a E in dB<br />

f in Hz<br />

Bild 8.2.10 Typischer Frequenzgang eines BLITZ-<br />

DUCTORs CT<br />

Schutzgerät<br />

MSR-Kabel<br />

Telekommunikationskabel<br />

f G<br />

Äußerer Blitzschutz<br />

Endgerät<br />

Bild 8.2.11 Gebäude mit Äußerem Blitzschutz <strong>und</strong><br />

gebäudeüberschreitender Leitungsverlegung<br />

8


8<br />

bindet, ist als gebäudeüberschreitende<br />

Leitung verlegt: Sie führt zum Messwertgeber,<br />

der sich im Feld befindet.<br />

Da sich auf dem Gebäude ein Äußerer<br />

Blitzschutz befindet, wird an dieser<br />

Stelle der Einsatz eines Blitzstrom-<br />

Ableiters notwendig. Aus der Produktfamilie<br />

BLITZDUCTOR CT kommen dafür<br />

die Typen B oder B... in Frage.<br />

Fall b:<br />

<strong>Der</strong> Fall b ist ähnlich gelagert wie der<br />

Fall a, jedoch besitzt hier das Gebäude,<br />

in dem sich das zu schützende Endgerät<br />

befindet, keinen Äußeren Blitzschutz:<br />

Es wird hier nicht unmittelbar mit dem<br />

Auftreten von Blitz- oder Blitzteilströmen<br />

gerechnet. <strong>Der</strong> Einsatz eines blitzstromtragfähigen<br />

Ableiters Typ B oder<br />

Typ B... ist nur dann erforderlich, wenn<br />

das MSR-Kabel durch benachbarte<br />

Gebäude blitzbeeinflusst werden kann.<br />

Wird das ausgeschlossen, dann kommt<br />

der BLITZDUCTOR CT Typ M... zum Einsatz<br />

(Bild 8.2.12).<br />

Schutzgerät<br />

MSR-Kabel<br />

Telekommunikationskabel<br />

Fall c:<br />

Im Fall c wird im Bereich der MSR-/ Telekommunikationsverkabelung<br />

keine gebäudeüberschreitende<br />

Leitung verlegt.<br />

Trotzdem das Gebäude über einen<br />

Äußeren Blitzschutz verfügt, kann in<br />

dem betrachteten Bereich des Telekommunikationssystemes<br />

kein direkter<br />

150 BLITZPLANER<br />

Endgerät<br />

Bild 8.2.12 Gebäude ohne Äußeren Blitzschutz <strong>und</strong><br />

gebäudeüberschreitender Leitungsverlegung<br />

Messwertgeber<br />

Schutzgerät<br />

Äußerer Blitzschutz<br />

Endgerät<br />

Bild 8.2.13 Gebäude mit Äußerem Blitzschutz <strong>und</strong><br />

gebäudeinterner Leitungsverlegung<br />

Blitzstrom einkoppelt werden. Damit<br />

erfolgt in diesem Fall die Anwendung<br />

von Überspannungs-Ableitern, die in<br />

der BLITZDUCTOR CT-Produktfamilie<br />

als Typ M... gekennzeichnet sind (Bild<br />

8.2.13).<br />

Fall d:<br />

<strong>Der</strong> Fall d unterscheidet sich zum Fall c<br />

dahingehend, dass das betreffende<br />

Gebäude keinen Äußeren Blitzschutz<br />

besitzt <strong>und</strong> auch keine gebäudeüberschreitendenMSR-/Telekommunikationskabel<br />

verlegt sind. Damit sind zum<br />

Schutz der Geräte nur Überspannungs-<br />

Ableiter erforderlich. Wie auch im Beispiel<br />

b <strong>und</strong> c erfolgt auch hier der Einsatz<br />

von Schutzmodulen des Typs M...<br />

der BLITZDUCTOR CT-Produktfamilie<br />

(Bild 8.2.14).<br />

Messwertgeber<br />

Schutzgerät Endgerät<br />

Bild 8.2.14 Gebäude ohne Äußeren Blitzschutz <strong>und</strong><br />

gebäudeinterner Leitungsverlegung<br />

2. Gegen welche Störphänomene soll<br />

geschützt werden ?<br />

Bei der Einteilung von Störphänomenen<br />

wird gr<strong>und</strong>sätzlich unterschieden<br />

in Längs- <strong>und</strong> Quer-Überspannungen.<br />

Längs-Überspannungen treten immer<br />

zwischen dem Signalleiter <strong>und</strong> Erde<br />

auf, während dem Quer-Überspannungen<br />

ausschließlich zwischen zwei Signalleitungen<br />

auftreten. Die meisten<br />

der in Signalstromkreisen auftretenden<br />

Störungen sind Längs-Überspannungen.<br />

Für die Auswahl von Schutzgeräten<br />

bedeutet dies, dass in der Regel<br />

Schutzgeräte ausgewählt werden sollen,<br />

die eine Feinbegrenzung der Überspannung<br />

zwischen Signalader <strong>und</strong><br />

Erde vornehmen (Typ ...E). Bei bestimmten<br />

Eingangsstufen von Geräten,<br />

wie z. B. Trennübertragern, ist eine<br />

Feinbegrenzung der Überspannung<br />

zwischen Ader <strong>und</strong> Erde entbehrlich.<br />

Hier erfolgt der Schutz gegen Längs-<br />

Überspannungen ausschließlich durch<br />

die Gasentladungs-Ableiter. Da diese<br />

jedoch ein unterschiedliches zeitliches<br />

Ansprechverhalten zeigen, tragen Gasentladungs-Ableiter<br />

durch ihr Ansprechen<br />

dazu bei, dass aus der Längs-Über-<br />

spannung u. U. eine Quer-Überspannung<br />

erzeugt werden kann. Deshalb ist<br />

in einem solchen Fall ein Feinschutzelement<br />

zwischen den Signaladern eingesetzt<br />

(Typ ...D).<br />

3. Bestehen spezielle Anforderungen<br />

der Anpassung der Schutzschaltung<br />

an die Eingangsschaltung des<br />

zu schützenden Gerätes ?<br />

Mitunter kann es erforderlich sein,<br />

Geräteeingänge gegen das Auftreten<br />

von Längs- <strong>und</strong> Quer-Überspannungen<br />

zu schützen. Die Eingangsstufen von<br />

derartigen zu schützenden elektronischen<br />

Geräten sind in der Regel bereits<br />

mit eigenen Schutzschaltungen versehen<br />

oder besitzen Optokopplereingänge<br />

zur Potentialtrennung des Signalkreises<br />

<strong>und</strong> der internen Schaltung des<br />

Automatisierungsgerätes. Damit sind<br />

zusätzliche Maßnahmen zur Entkopplung<br />

des BLITZDUCTORs CT zur Eingangsschaltung<br />

des zu schützenden<br />

Gerätes notwendig. Diese Entkopplung<br />

wird realisiert durch zusätzliche Entkopplungselemente<br />

zwischen den Feinschutzelementen<br />

<strong>und</strong> den Ausgangsklemmen<br />

des BLITZDUCTORs CT.<br />

4. Wie hoch ist die zu übertragende<br />

Signalfrequenz / Datenübertragungsgeschwindkeit<br />

?<br />

Wie jedes natürliche Übertragungssystem,<br />

weist auch die Schutzschaltung<br />

des BLITZDUCTORs CT ein tiefpassähnliches<br />

Verhalten auf. Die Angabe der<br />

Grenzfrequenz zeigt auf, ab welchem<br />

Frequenzwert die zu übertragende Frequenz<br />

in der Amplitude (mehr als 3dB)<br />

bedämpft wird. Um die Rückwirkung<br />

des BLITZDUCTORs CT auf das Übertragungssystem<br />

in zulässigen Grenzen zu<br />

halten, muss die Signalfrequenz des<br />

Signalstromkreises unterhalb der<br />

Grenzfrequenz für den BLITZDUCTOR<br />

CT liegen. Die Angabe der Grenzfrequenz<br />

gilt für sinusförmige Größen. Im<br />

Bereich der Datenübertragung treten<br />

jedoch meistens keine sinusförmigen<br />

Signalformen auf. In diesem Zusammenhang<br />

ist darauf zu achten, dass die<br />

max. Datenübertragungsgeschwindigkeit<br />

des BLITZDUCTORs größer als die<br />

Übertragungsgeschwindigkeit des Signalkreises<br />

ist. Bei der Übertragung<br />

impulsförmiger Signalgrößen, bei denen<br />

die aufsteigende oder abfallende<br />

Impulsflanke bewertet wird, ist darauf<br />

zu achten, dass diese Flanke innerhalb<br />

einer bestimmten Zeit von L nach H<br />

oder von H nach L wechselt. Dieses Zeitintervall<br />

ist wichtig für das Erkennen<br />

einer Flanke <strong>und</strong> für das Durchfahren<br />

eines "verbotenen Bereiches". Dieses<br />

Signal benötigt damit eine Frequenzbandbreite,<br />

die wesentlich höher ist als<br />

www.dehn.de


die Gr<strong>und</strong>welle dieser Schwingung. Die<br />

Grenzfrequenz für das Schutzgerät<br />

muss damit entsprechend hoch angesetzt<br />

werden. Als Faustregel gilt, dass<br />

die Grenzfrequenz nicht kleiner sein<br />

darf als das 5fache der Gr<strong>und</strong>welle.<br />

5. Wie groß ist der Betriebsstrom des<br />

zu schützenden Systems ?<br />

Aufgr<strong>und</strong> der elektrischen Eigenschaften<br />

der in der Schutzschaltung des<br />

BLITZDUCTORs CT verwendeten Bauteile<br />

ist der Betriebsstrom, der über das<br />

Schutzgerät übertragen werden kann,<br />

begrenzt. Für die Anwendung bedeutet<br />

dies, dass der Betriebsstrom eines<br />

Signalsystems kleiner oder gleich dem<br />

Nennstrom des Schutzgerätes sein darf.<br />

6. Welche maximal mögliche Betriebsspannung<br />

kann in dem zu<br />

schützendem System auftreten ?<br />

Die max. auftretende Betriebsspannung<br />

im Signalkreis muss kleiner oder<br />

gleich der höchsten Dauerspannung<br />

des BLITZDUCTORs CT sein, damit das<br />

Schutzgerät unter normalen Betriebsbedingungen<br />

keinerlei Begrenzungswirkung<br />

zeigt.<br />

Die max. auftretende Betriebsspannung<br />

in einem Signalstromkreis ist in<br />

der Regel die Nennspannung des Übertragungssystems<br />

unter Berücksichtigung<br />

von Toleranzen. Im Bereich der<br />

Anwendung von Stromschleifen (z.B.<br />

0–20 mA) ist für die max. mögliche<br />

Betriebsspannung immer die Leerlaufspannung<br />

des Systems anzusetzen.<br />

7. Welchen Bezug hat die max. auftretende<br />

Betriebsspannung ?<br />

Unterschiedliche Signalstromkreise besitzen<br />

unterschiedlichen Signalbezug<br />

(symmetrisch/unsymmetrisch). Zum<br />

einen kann die Betriebsspannung des<br />

Systems als Ader/Ader Spannung angegeben<br />

werden <strong>und</strong> zum anderen als<br />

Ader/Erde Spannung. Das ist bei der<br />

Auswahl des Schutzgerätes zu berücksichtigen:<br />

Durch die unterschiedliche<br />

Schaltung der Feinschutzelemente im<br />

BLITZDUCTOR CT-Schutzmodul werden<br />

auch unterschiedliche Nennspannungen<br />

angegeben. Die unterschiedlichen<br />

Bezüge für die Nennspannung des<br />

BLITZDUCTORs CT sind im Abschnitt<br />

“Technische Daten – Nennspannung”<br />

angegeben.<br />

8. Wirkt sich das Einschalten der Entkopplungsimpedanzen<br />

des BLITZ-<br />

DUCTOR CT in den Signalstromkreis<br />

nachhaltig beeinflussend auf<br />

die Signalübertragung aus ?<br />

Zur Koordination der Schutzelemente<br />

im BLITZDUCTOR CT sind Entkopplungsimpedanzen<br />

eingebaut. Diese<br />

liegen unmittelbar im Signalstromkreis<br />

<strong>und</strong> können damit unter Umständen<br />

diesen beeinflussen. Insbesondere bei<br />

Stromschleifen (0 ... 20 mA, 4 ... 20 mA)<br />

kann das Einschalten des BLITZDUC-<br />

TORs CT eine Überschreitung der max.<br />

zulässigen Bürde des Signalstromkreises<br />

verursachen, wenn dieser bereits<br />

mit seiner max. zulässigen Bürde<br />

betrieben wird. Dies ist vor dem Einsatz<br />

zu betrachten!<br />

9. Welche Schutzwirkung ist notwendig<br />

?<br />

Prinzipiell besteht die Möglichkeit, den<br />

Schutzpegel für ein Überspannungs-<br />

Schutzgerät so zu bemessen, dass dieser<br />

unterhalb der Zerstörungsgrenze<br />

für ein Automatisierungs-/Telekommunikationsendgerät<br />

liegt. Das Problem<br />

bei einer derartigen Bemessung besteht<br />

darin, dass die Zerstörungsgrenze<br />

für ein Endgerät meist nicht bekannt<br />

ist. Deshalb ist es notwendig, hier ein<br />

anderes Vergleichskriterium heranzuziehen.<br />

Im Rahmen der Prüfung auf<br />

elektromagnetische Verträglichkeit<br />

(EMV) müssen elektrische <strong>und</strong> elektronische<br />

Betriebsmittel eine Störfestigkeit<br />

gegenüber leitungsgeführten<br />

impulsförmigen Störgrößen aufweisen.<br />

Die Anforderungen für diese Prüfungen<br />

<strong>und</strong> die Prüfaufbauten sind in DIN<br />

EN 61000-4-5 (VDE 0847 Teil 4/5)<br />

beschrieben. Für unterschiedliche Geräte,<br />

die in unterschiedlichen elektromagnetischenUmgebungsbedingungen<br />

eingesetzt werden, werden unterschiedliche<br />

Prüfschärfegrade hinsichtlich<br />

der Störfestigkeit gegenüber impulsförmigen<br />

Störgrößen festgelegt.<br />

Diese Prüfschärfegrade tragen die<br />

Bezeichnung 1 bis 4, wobei der Prüfschärfegrad<br />

1 die geringsten Störfestigkeitsanforderungen<br />

(an die zu schützenden<br />

Geräte) beinhaltet <strong>und</strong> der<br />

Prüfschärfegrad 4 die höchsten Störfestigkeitsanforderungen<br />

eines Gerätes<br />

sicherstellt.<br />

Für die Schutzwirkung eines Überspannungs-Schutzgerätes<br />

bedeutet dies,<br />

dass die mit dem Schutzpegel verb<strong>und</strong>ene<br />

"Durchlassenergie" so gering sein<br />

muss, dass diese unterhalb der Störfestigkeit<br />

des betreffenden zu schützenden<br />

Gerätes liegt. Deshalb wurde für<br />

die BLITZDUCTOR CT-Produktfamilie<br />

ein Koordinations-Kennzeichen (KK)<br />

entwickelt, mit dessen Hilfe ein koordinierter<br />

Einsatz der BLITZDUCTORen CT<br />

zum Schutz von Automatisierungsgeräten<br />

möglich ist. Die Störfestigkeitsprüfung<br />

für diese Geräte wurde zum Ausgangspunkt<br />

für das BLITZDUCTOR-<br />

Koordinations-Kennzeichen genommen.<br />

Ist beispielsweise ein Automatisierungsgerät<br />

mit einem Prüfschärfe-<br />

grad 1 geprüft, so darf das Schutzgerät<br />

nur eine max. "Durchlassenergie"<br />

haben, die diesem Störpegel entspricht.<br />

Für die Praxis bedeutet dies,<br />

dass Automatisierungsgeräte, die mit<br />

dem Prüfschärfegrad 4 geprüft wurden,<br />

dann störungsfrei arbeiten können,<br />

wenn der Ausgang des Schutzgerätes<br />

einen Schutzpegel entsprechend<br />

des Prüfschärfegrades 1, 2, 3 oder 4<br />

aufweist. Damit ist es für den Anwender<br />

sehr einfach, geeignete Schutzgeräte<br />

auszuwählen.<br />

10. Soll der Schutz in der Anlage einoder<br />

zweistufig ausgeführt werden<br />

?<br />

In Abhängigkeit von der Gebäudeinfrastruktur<br />

<strong>und</strong> von den Schutzanforderungen,<br />

die durch das Schutzzonen-<br />

Konzept gestellt werden, kann es notwendig<br />

sein, entweder Blitz- <strong>und</strong> Überspannungs-Ableiter<br />

räumlich getrennt<br />

voneinander zu installieren oder aber<br />

an einem Punkt der Anlage. Im ersten<br />

Fall ergibt sich der Einsatz des BLITZ-<br />

DUCTORs CT mit dem Schutzmodul BCT<br />

MOD B als Blitzstrom-Ableiter sowie<br />

dem BLITZDUCTOR CT-Schutzmodul<br />

BCT MOD M... als Überspannungs-<br />

Ableiter. Sind Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutzmaßnahmen<br />

an einem<br />

Punkt der Anlage erforderlich, so kann<br />

hier der Einsatz des Kombi-Ableiters,<br />

BLITZDUCTOR CT, Typ B..., erfolgen.<br />

Anmerkung:<br />

Die nachfolgenden Lösungsbeispiele<br />

zeigen die Auswahl von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

der Produktfamilie<br />

BLITZDUCTOR CT anhand der bisher<br />

beschriebenen 10 Auswahlkriterien<br />

(AK). Das Resultat eines jeden einzelnen<br />

Auswahlschrittes wird in der Spalte<br />

"Zwischen-Resultat" angegeben.<br />

Die Spalte "Gesamt-Resultat" zeigt den<br />

Einfluss des jeweiligen Zwischen-Resultats<br />

auf das Gesamt-Auswahlergebnis.<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 151<br />

8


8<br />

Überspannungsschutz für eine elektrische<br />

Temperaturmesseinrichtung<br />

Die elektrische Temperaturmessung<br />

von Medien in technologischen Prozessen<br />

wird in allen Industriezweigen<br />

betrieben. Dabei können die Einsatz-<br />

Bereiche sehr unterschiedlich sein: Sie<br />

reichen von der Lebensmittelverarbeitung<br />

über chemische Reaktionen bis<br />

hin zu Gebäude-Klimatisierung <strong>und</strong><br />

Gebäude-Leittechnik. All diesen Prozessen<br />

ist eigen, dass der Ort der Messwerterfassung<br />

weit vom Ort der Messwertanzeige<br />

oder Verarbeitung entfernt<br />

ist. Durch diese langen Verbindungsleitungen<br />

bietet sich die Möglichkeit<br />

der Einkopplung von Überspannungen,<br />

die nicht nur durch<br />

atmosphärisch Entladungen verursacht<br />

sind. Nachfolgend wird deshalb ein<br />

Vorschlag zum Schutz gegen Überspannungen<br />

bei der Temperaturmessung<br />

mit einem Standard-Widerstandsthermometer<br />

Pt 100 erarbeitet werden. Das<br />

Gebäude, in dem sich diese Messeinrichtung<br />

befindet, besitzt keinen Äußeren<br />

Blitzschutz.<br />

Die Messung der Temperatur erfolgt<br />

indirekt über die Messung des elektrischen<br />

Widerstandes. Das Widerstandsthermoelement<br />

Pt 100 besitzt bei 0°C<br />

einen Widerstandswert von 100 Ω. In<br />

Abhängigkeit von der Temperatur verändert<br />

sich dieser Wert, <strong>und</strong> zwar um<br />

ca. 0,4 Ω/K. Um die Temperatur zu messen,<br />

wird ein konstanter Mess-Strom<br />

eingeprägt, der einen Spannungsfall<br />

J<br />

Messwertaufnehmer<br />

Pt 100<br />

152 BLITZPLANER<br />

Speisung (l=konst.)<br />

Mess-Signal (U m / J)<br />

Bild 8.2.15 Blockschaltbild Temperaturmessung<br />

am Widerstandsthermometer verursacht,<br />

welcher proportional zur Temperatur<br />

ist. Um eine Eigenerwärmung des<br />

Widerstandsthermometers in Folge des<br />

Mess-Stromes zu verhindern, ist dieser<br />

auf 1mA begrenzt. Damit stellt sich am<br />

Pt 100 bei 0°C ein Spannungsfall von<br />

100mV ein. Diese Messspannung muss<br />

nun an den Ort der Anzeige oder Auswertung<br />

übertragen werden (Bild<br />

8.2.15). Von den verschiedenen, für<br />

einen Pt 100-Messfühler möglichen Anschlusstechniken<br />

an den Messumformer<br />

sei exemplarisch die Vier-Leiterschaltung<br />

herausgegriffen. Sie stellt die<br />

optimale Anschlusstechnik für Widerstands-thermometer<br />

dar. Sie dient der<br />

völligen Ausschaltung des Einflusses<br />

des Leitungswiderstandes <strong>und</strong> seiner<br />

temperaturbedingten Schwankungen<br />

auf das Messergebnis. <strong>Der</strong> Pt 100-Fühler<br />

wird mit einem eingeprägten Strom<br />

gespeist. Die Änderung des Leitungswiderstandes<br />

wird durch die automatische<br />

Verstellung der Speisespannung<br />

kompensiert. Ändert sich also der Leitungswiderstand<br />

nicht, so ist die<br />

gemessene Spannung U m gleich konstant.<br />

Diese Messspannung wird also<br />

nur durch die Änderung des Messwiderstandes<br />

in Abhängigkeit der Temperatur<br />

verändert <strong>und</strong> wird hochohmig<br />

durch den Messwandler am Geber<br />

abgegriffen. Ein Leitungsabgleich ist<br />

deshalb in dieser Anschlusstechnik<br />

nicht erforderlich.<br />

Pt 100<br />

4 ... 20 mA<br />

4 ... 20 mA<br />

Verbindungskabel Pt 100 - Messumformer<br />

230 V-Versorgung<br />

Anmerkung:<br />

Zur Vereinheitlichung der Bestückung<br />

des Temperaturmess-Systems mit Überspannungs-Schutzgeräten<br />

werden sowohl<br />

Speise- als auch Messleitungen<br />

mit den gleichen Schutzgerätetypen<br />

ausgerüstet. In der Praxis hat es sich<br />

bewährt, die Adernpaare für die Speisung<br />

<strong>und</strong> die Messung jeweils einem<br />

Schutzgerät zuzuordnen.<br />

Ein Überspannungsschutz der 230 V-<br />

Versorgung des Pt 100-Messumformers<br />

sowie der vom Pt 100-Messumformer<br />

abgehenden 4 ... 20 mA Stromschleife<br />

ist ebenfalls erforderlich, jedoch aus<br />

Gründen der Übersichtlichkeit in dem<br />

Lösungsbeispiel nicht gezeigt.<br />

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AK Fall-Beschreibung Zwischen-Resultat Gesamt-Resultat<br />

1 <strong>Der</strong> Messwertaufnehmer befindet sich an einem Prozessgerüst in einer<br />

Fabrikationshalle <strong>und</strong> der Messumformer in einer Messwarte innerhalb<br />

des Fabrikationsgebäudes. Das Gebäude besitzt keinen Äußeren<br />

Blitzschutz. Die Messleitungen verlaufen innerhalb des Gebäudes. BLITZDUCTOR CT BLITZDUCTOR CT<br />

Dieses Beispiel entspricht dem Fall d. BCT MOD M... BCT MOD M...<br />

2 Die Überspannungsgefährdung der Messwertaufnehmer Pt 100 als auch<br />

des Pt 100-Messumformer tritt zwischen Signalader <strong>und</strong> Erde auf. BLITZDUCTOR CT BLITZDUCTOR CT<br />

Damit ist eine Längsspannungs-Feinbegrenzung notwendig. BCT MOD ...E BCT MOD ME<br />

3 Es bestehen keine speziellen Anforderungen der Anpassung der Schutzschaltung<br />

an die Eingangsschaltung der zu schützenden Geräte BLITZDUCTOR CT<br />

(Pt 100, Pt 100-Messumformer). Kein Einfluss BCT MOD ME<br />

4 Bei der zu schützenden Temperaturmesseinrichtung handelt es sich um<br />

ein System, das mit Gleichstrom betrieben wird. Die temperaturabhängige<br />

Messspannung ist ebenfalls eine Gleichspannungsgröße. BLITZDUCTOR CT<br />

Damit sind keinerlei Signalfrequenzen zu beachten. Kein Einfluss BCT MOD ME<br />

5 <strong>Der</strong> Betriebsstrom des Speisestromkreises ist aufgr<strong>und</strong> des physikalischen I L des Typs ME = 1 A<br />

Messprinzips eines Pt 100 auf 1 mA begrenzt. 1 mA < 1 A ⇒ o. k.<br />

<strong>Der</strong> Betriebsstrom des Mess-Signals liegt aufgr<strong>und</strong> des sehr hoch- BLITZDUCTOR CT<br />

ohmigen Messabgriffes im µA-Bereich. µA < 1 A ⇒ o. k. BCT MOD ME<br />

6 Die maximal auftretende Betriebsspannung in diesem System ergibt<br />

sich aus folgender Überlegung:<br />

Gemäß DIN IEC 751 werden Pt 100 Messwiderstände bis zu einer maximalen<br />

Temperatur von 850° C ausgelegt. <strong>Der</strong> dazu gehörige Widerstand<br />

beträgt dabei 340 Ω. Unter Beachtung des eingeprägten Messstromes BLITZDUCTOR CT BLITZDUCTOR CT<br />

von 1 mA ergibt sich dabei eine Messspannung von ca. 390 mV. BCT MOD ... 5 V BCT MOD ME 5<br />

7 Die Betriebsspannung des Systems tritt Ader gegen Ader auf. BCT MOD BE 5 V<br />

hat Nennspannung<br />

5 V DC Ader ⇒ Erde,<br />

damit Ader ⇒ Ader<br />

10 V DC möglich<br />

⇒ keine Beeinflus- BLITZDUCTOR CT<br />

sung des Messsignals BCT MOD ME 5<br />

8 Durch die Verwendung der Vierleiterschaltung für die Temperaturmessung<br />

mit dem Pt 100 wird eine vollständige Ausschaltung des Einflusses<br />

des Leitungswiderstandes <strong>und</strong> seiner temperaturbedingten Schwankungen<br />

auf das Messergebnis erreicht. Dies gilt auch für die Erhöhung<br />

des Leitungswiderstandes durch die Entkopplungsimpedanzen des BLITZDUCTOR CT<br />

BLITZDUCTORs CT. Kein Einfluss BCT MOD ME 5<br />

9 <strong>Der</strong> Pt 100-Messumformer besitzt eine Störfestigkeit gegenüber BLITZDUCTOR CT<br />

leitungsgeführten Störgrößen gemäß Prüfschärfegrad 2 nach BCT MOD ME 5<br />

DIN EN 61000-4-5. Die mit dem Schutzpegel des Überspannungs-<br />

Schutzgerätes in Zusammenhang stehende "Durchlassenergie"<br />

KK: X |1<br />

darf maximal dem Prüfschärfegrad 2 der DIN EN 61000-4-5 "Durchlassenergie"<br />

entsprechen. entspr. Prüfschärfegrad<br />

1<br />

"Durchlassenergie"<br />

d. Schutzgerätes ist<br />

geringer als Störfestigkeit<br />

des Endgerätes<br />

BLITZDUCTOR CT<br />

⇒ KK: X |1 ist o.k. BCT MOD ME 5<br />

10 <strong>Der</strong> Überspannungsschutz soll einstufig ausgeführt werden. BLITZDUCTOR CT<br />

BCT MOD ME 5<br />

⇒ Überspannungs- BLITZDUCTOR CT<br />

Ableiter BCT MOD ME 5<br />

Tabelle 8.2.3 Auswahlkriterien für elektrische Temperaturmesseinrichtung<br />

Auswahlergebnis: BLITZDUCTOR CT<br />

BCT MOD ME 5<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 153<br />

8


8<br />

8.2.1 Mess-Steuer-Regelanlagen<br />

Mess-Steuer- <strong>und</strong> Regelanlagen bieten<br />

aufgr<strong>und</strong> der großen räumlichen Entfernung<br />

zwischen dem Messwertaufnehmer<br />

<strong>und</strong> der Auswerteeinheit die<br />

Möglichkeit der Einkopplung von<br />

Überspannungen. Die damit verb<strong>und</strong>ene<br />

Zerstörung von Komponenten <strong>und</strong><br />

ein Ausfall kompletter Regeleinheiten<br />

kann einen prozesstechnischen Ablauf<br />

empfindlich stören. Oftmals wird das<br />

Ausmaß eines Überspannungsschadens<br />

durch Blitzeinwirkung erst nach<br />

Wochen bekannt, indem immer mehrere<br />

elektronischer Komponenten getauscht<br />

werden müssen, da sie nicht<br />

mehr sicher arbeiten. Schlimme Folgen<br />

für den Betreiber kann ein solcher<br />

Schaden beim Einsatz eines sog. Feldbussystems<br />

haben, indem hier alle im<br />

Segment zusammen intelligenten Feldbuskomponenten<br />

gleichzeitig ausfallen<br />

können.<br />

Abhilfe schafft hier der Einsatz von<br />

Blitz- <strong>und</strong> Überspannungs-Schutzgeräten<br />

(SPD), die schnittstellenspezifisch<br />

ausgewählt werden müssen.<br />

Typische Schnittstellen <strong>und</strong> die systemspezifischen<br />

Schutzgeräte dazu finden<br />

Sie in unserem Produktkatalog “Überspannungsschutz”<br />

bzw. unter<br />

www.dehn.de.<br />

Galvanische Trennung durch Optokoppler:<br />

Oftmals werden zur Signalübertragung<br />

in prozesstechnischen Anlagen, um die<br />

Feldseite von der Prozessseite galvanisch<br />

zu trennen, optoelektronische<br />

Bauelemente (Bild 8.2.1.1) eingesetzt,<br />

die typischerweise eine Spannungsfestigkeit<br />

zwischen Ein- <strong>und</strong> Ausgang von<br />

einigen 100 V bis 10 kV herstellen. Sie<br />

sind in ihrer Funktion also mit Überträgern<br />

vergleichbar <strong>und</strong> können in erste<br />

Eingangsstrom IF<br />

1<br />

2<br />

Koppelharz<br />

(Lichtleiter)<br />

Anschlüsse<br />

3,4<br />

Sender<br />

Empfänger<br />

154 BLITZPLANER<br />

Strahlung<br />

Ausgangsstrom IC<br />

Umhüllung<br />

Anschlüsse<br />

1,2<br />

Bild 8.2.1.1 Optokoppler – Prinzipdarstellung<br />

3<br />

4<br />

Linie zum Abblocken von geringen<br />

Längsspannungen eingesetzt werden.<br />

Einen ausreichenden Schutz gegen das<br />

Auftreten von Längs- <strong>und</strong> Querspannungen<br />

im Falle einer Blitzbeeinflussung<br />

(>10 kV) oberhalb ihrer Sender/Empfänger-Stossspannungsfestigkeit<br />

können sie jedoch nicht geben.<br />

Fälschlicherweise gehen viele Planer<br />

<strong>und</strong> Betreiber solcher Anlagen davon<br />

aus, dass hiermit auch der Blitz- <strong>und</strong><br />

Überspannungsschutz realisiert worden<br />

ist. An dieser Stelle sei aber ausdrücklich<br />

betont, dass mit dieser Spannung<br />

lediglich die Isolationsfestigkeit<br />

zwischen Ein- <strong>und</strong> Ausgang (Längsspannung)<br />

gegeben ist. D. h., dass bei<br />

ihrem Einsatz in Übertragungssystemen<br />

neben der Längsspannungsbegrenzung<br />

zusätzlich auch auf eine ausreichende<br />

Querspannungsbegrenzung<br />

geachtet werden muss. Darüber hinaus<br />

wird durch die Integration zusätzlicher<br />

Entkopplungswiderstände am Ausgang<br />

des SPDs eine energetische Koordination<br />

zur Optokopplerdiode erreicht.<br />

Somit müssen in diesem Fall längs- <strong>und</strong><br />

querspannungsbegrenzende SPDs z. B.<br />

BLITZDUCTOR CT Typ ...EC eingesetzt<br />

werden.<br />

Detaillierte Ausführungen zur anwendungsspezifischen<br />

Auswahl von Schutzgeräten<br />

für die MSR-Technik finden Sie<br />

in den Kapiteln 9.8, 9.12, 9.16 <strong>und</strong> 9.17.<br />

8.2.2 Gebäudemanagementtechnik<br />

Steigender Kostendruck zwingt die<br />

Besitzer <strong>und</strong> Betreiber von Gebäuden<br />

im öffentlichen <strong>und</strong> privatwirtschaftlichen<br />

Bereich immer mehr, nach Kosteneinsparpotenzialen<br />

beim Gebäudebetrieb<br />

zu suchen. Die Methode, mit<br />

deren Hilfe die Kosten nachhaltig<br />

gesenkt werden können, ist das Technische<br />

Gebäudemanagement (TGM). Bei<br />

dem technischen Gebäudemanagement<br />

handelt es sich um ein umfassendes<br />

Instrumentarium, um technische<br />

Ausstattung von Gebäuden kontinuierlich<br />

bereitzustellen, funktionsfähig zu<br />

halten <strong>und</strong> an wechselnde organisatorische<br />

Bedürfnisse anzupassen. Dadurch<br />

ist eine optimale Bewirtschaftung<br />

möglich, die die Wirtschaftlichkeit<br />

einer Immobilie steigert.<br />

Die Gebäudeautomation (GA) ist gewachsen<br />

aus der Mess-, Steuer- <strong>und</strong><br />

Regelungstechnik (MSR) einerseits <strong>und</strong><br />

der zentralen Leittechnik (ZLT) auf der<br />

anderen Seite. Dabei hat die Gebäudeautomation<br />

die Aufgabe, die gebäudetechnischen<br />

Funktionen in ihrer Gesamtheit<br />

zu automatisieren. Dabei wird<br />

auf der Managementebene (Bild<br />

8.2.2.1) die Gesamtanlage aus Raumautomation,<br />

der M-Busmessanlage sowie<br />

der Heizung-Lüftung-Klima- <strong>und</strong> Störmeldeanlage<br />

über leistungsfähige<br />

Rechner miteinander vernetzt. In der<br />

Managementebene findet die Datenarchivierung<br />

statt. Durch Langzeitspeicherung<br />

von Daten können Auswertungen<br />

über den Energieverbrauch<br />

<strong>und</strong> die Einstellung der Anlagen im<br />

Gebäude gewonnen werden.<br />

Auf der Automationsebene befindet<br />

sich die eigentlichen Regelgeräte. Vermehrt<br />

werden DDC-Stationen (Direct<br />

Digital Control) eingesetzt, welche die<br />

ganzen Regel- <strong>und</strong> Schaltfunktionen<br />

softwaremäßig implementieren. In der<br />

Automationsebene sind sämtliche Betriebsarten,<br />

Regelparameter, Sollwerte,<br />

Schaltzeiten, Alarmgrenzwerte <strong>und</strong> die<br />

zugehörige Software abgelegt.<br />

Auf der untersten Ebene, der Feldebene,<br />

befinden sich die Feldgeräte, wie<br />

Aktoren <strong>und</strong> Sensoren. Sie stellen die<br />

Schnittstelle zwischen der elektrischen<br />

Steuerung/Regelung <strong>und</strong> dem Prozess<br />

dar. Aktoren wandeln ein elektrisches<br />

Signal in eine andere physikalische Größe<br />

(Motoren, Ventile, etc.) um. Sensoren<br />

wandeln eine physikalische Größe<br />

in ein elektrisches Signal (Temperaturfühler,<br />

Endschalter, etc.) um.<br />

Gerade die weitverzweigte Vernetzung<br />

von DDC-Stationen <strong>und</strong> die damit verb<strong>und</strong>ene<br />

Integration in Gebäudeleittechnik-Systeme<br />

bietet eine große<br />

Angriffsfläche für Störungen verursacht<br />

durch Blitzströme <strong>und</strong> Überspannungen.<br />

Kommt es dadurch zum Ausfall<br />

der gesamten Lichtsteuerung, Klima-<br />

oder Heizungsregelung, verursacht<br />

dies nicht nur primäre Kosten an der<br />

Technik, sondern gerade auch die Folgen<br />

des Ausfalls der Anlage schlagen<br />

zu Buche. So können empfindliche<br />

Mehrkosten beim Energiebezug entstehen,<br />

da Spitzenlastwerte durch den<br />

Defekt der Steuerelektronik nicht mehr<br />

analysiert <strong>und</strong> optimiert werden können.<br />

Sind Produktionsprozesse in der<br />

GA mit integriert, führen Schäden an<br />

der GA zu Produktionsausfällen <strong>und</strong><br />

damit durchaus zu hohem wirtschaftlichen<br />

Schaden. Um die Verfügbarkeit<br />

dauerhaft sicherzustellen, sind Schutzmaßnahmen<br />

notwendig, die sich nach<br />

dem zu beherrschenden Risiko richten.<br />

Detaillierte Ausführungen zur anwendungsspezifischen<br />

Auswahl von Schutzgeräten<br />

für die Gebäudeautomation<br />

finden Sie in den Kapiteln 9.13 <strong>und</strong><br />

9.14.<br />

www.dehn.de


Bild 8.2.2.1 Ebenenmodell eines Gebäudes<br />

8.2.3 Anwendungsneutrale Systemverkabelung(EDV-Netzwerke,<br />

TK-Anlagen)<br />

Die europäische Norm EN 50173 „Informationstechnik<br />

– Anwendungsneutrale<br />

Verkabelungssysteme“ hat den Status<br />

einer Deutschen Norm, die als DIN EN<br />

50173 seit November 1995 gültig ist.<br />

Sie bietet:<br />

⇒ ein anwendungsunabhängiges,<br />

⇒<br />

universell einsetzbares Verkabelungssystem<br />

<strong>und</strong> einen offenen<br />

Markt für Verkabelungskomponenten<br />

(aktive wie passive),<br />

den Anwendern eine flexible Verkabelungstopologie,<br />

in dem sich<br />

Änderungen leicht <strong>und</strong> wirtschaftlich<br />

durchführen lassen,<br />

⇒ den Errichtern von Gebäuden eine<br />

Anleitung für die Installation einer<br />

Verkabelung, bevor spezifische<br />

Anforderungen bekannt sind (d.h.<br />

schon bei der Planung, unabhängig<br />

welche Plattform später installiert<br />

wird),<br />

⇒ der Industrie <strong>und</strong> den Normungsgremien<br />

für Netzanwendungen ein<br />

Verkabelungssystem, das aktuelle<br />

Produkte unterstützt <strong>und</strong> eine Basis<br />

für zukünftige Produktentwicklungen<br />

bilden.<br />

Management-Ebene<br />

Automations-Ebene<br />

Feld-Ebene<br />

Diese Europäische Norm definiert also<br />

ein universelles Verkabelungssystem,<br />

das innerhalb von Standorten mit<br />

einem oder mehreren Gebäuden verwendet<br />

werden kann. Sie behandelt<br />

Verkabelungen mit symmetrischen<br />

Kupferkabeln <strong>und</strong> Lichtwellenleiter-<br />

Kabeln (LWL-Kabel). Diese universelle<br />

Verkabelung unterstützt eine breite<br />

Palette von Diensten einschließlich<br />

Sprache, Daten, Text <strong>und</strong> Bild.<br />

Die universelle Verkabelung besteht<br />

aus folgenden funktionellen Elementen:<br />

⇒ Standortverteiler (SV),<br />

⇒ Primärkabel,<br />

⇒ Gebäudeverteiler (GV),<br />

⇒ Sek<strong>und</strong>ärkabel,<br />

⇒ Etagenverteiler (EV),<br />

SV GV EV KV<br />

(wahlweise)<br />

Teilsystem<br />

Primärverkabelung<br />

Teilsystem<br />

Sek<strong>und</strong>ärverkabelung<br />

universelles Verkabelungssystem<br />

Bild 8.2.3.1 Anwendungsneutrale Verkabelungsstruktur<br />

⇒ Tertiärkabel,<br />

⇒ Kabelverzweiger (wahlweise) (KV),<br />

⇒ Informationstechnischer Anschluss<br />

(TA).<br />

Gruppen dieser funktionellen Einheiten<br />

sind zu Teilsystemen der Verkabelung<br />

verb<strong>und</strong>en.<br />

Ein universelles Verkabelungssystem<br />

besteht aus drei Teilsystemen: Primär-,<br />

Sek<strong>und</strong>är- <strong>und</strong> Tertiär-Verkabelung.<br />

Die Teilsysteme der Verkabelung bilden,<br />

wie im Bild 8.2.3.1 gezeigt, zusammen<br />

eine universelle Verkabelungsstruktur.<br />

Mit Hilfe der jeweiligen Verteiler<br />

können beliebige Netztopologien<br />

wie Bus, Stern, Baum <strong>und</strong> Ring<br />

realisiert werden.<br />

Das Teilsystem der Primärverkabelung<br />

reicht vom Standortverteiler bis zu dem<br />

(den) Gebäudeverteiler(n), die üblicherweise<br />

in verschiedenen Gebäuden sind.<br />

Wenn vorhanden, enthält es die Primärkabel,<br />

ihre Auflagepunkte (am Standort-<br />

<strong>und</strong> an den Gebäudeverteilern) <strong>und</strong><br />

die Rangiereinrichtungen im Standortverteiler.<br />

Ein Teilsystem der Sek<strong>und</strong>ärverkabelung<br />

erstreckt sich vom (von den) Gebäudeverteiler(n)<br />

bis zu dem (den) Etagenverteiler(n).<br />

Das Teilsystem enthält die<br />

Sek<strong>und</strong>ärkabel, ihre mechanischen Auflagepunkte<br />

(am Gebäude- <strong>und</strong> an den<br />

Etagenverteilern) <strong>und</strong> die Rangiereinrichtungen<br />

im Gebäudeverteiler.<br />

Das Teilsystem der Tertiärverkabelung<br />

reicht vom Etagenverteiler zu der (den)<br />

angeschlossenen informationstechnischen<br />

Anschluss (Anschlüsse). Das Teilsystem<br />

enthält die Tertiärkabel, ihre<br />

mechanischen Auflagepunkte am Etagenverteiler,<br />

den Rangierverteiler im<br />

Etagenverteiler <strong>und</strong> die informationstechnischen<br />

Anschlüsse.<br />

Zwischen dem Standort- <strong>und</strong> dem<br />

Gebäudeverteiler werden üblicherweise<br />

Lichtwellenleiter als Datenverbindung<br />

Teilsystem<br />

Tertiärverkabelung<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 155<br />

TA<br />

Endgerät<br />

Geräteanschlussverkabelung<br />

8


8<br />

verwendet. Somit sind also von der Feldseite<br />

her gesehen keine Überspannungs-<br />

Ableiter (SPD) erforderlich. Falls jedoch<br />

die LWL-Kabel einen metallischen Nagetierschutz<br />

mit sich führen, so muss dieser<br />

in das Blitzschutzsystem mit integriert<br />

werden. Die aktiven LWL-Komponenten<br />

zur Verteilung der Lichtwellenleiter<br />

werden jedoch energieseitig mit 230 V<br />

versorgt. Hier können SPDs für die Energietechnik<br />

(siehe Kapitel 7.7.2) eingesetzt<br />

werden.<br />

Die Sek<strong>und</strong>ärverkabelung (Gebäudeverteiler<br />

zu Etagenverteiler) wird heutzutage<br />

für die Übertragung von Daten fast<br />

ausschließlich mit LWL verkabelt. Für die<br />

Übertragung von Sprache (Telefon) werden<br />

jedoch noch immer symmetrische<br />

Kupferkabel (sog. Stammkabel) eingesetzt.<br />

Bei der Tertiärverkabelung (Etagenverteiler<br />

<strong>und</strong> Endgerät) setzt man heute bis<br />

auf wenige Ausnahmen symmetrischen<br />

Kupferkabel ein.<br />

Bei Leitungslängen von ca. 500 m<br />

(Sek<strong>und</strong>ärverkabelung) bzw. 90 m (Tertiärverkabelung)<br />

können bei direkten<br />

Blitzeinschlägen in das Gebäude (Bild<br />

8.2.3.2) hohe Längsspannungen induziert<br />

werden, die das Isolationsvermögen<br />

eines Routers bzw. einer ISDN-Karte<br />

im PC überlasten würden. Hier sind<br />

sowohl im Gebäude-/Etagenverteiler<br />

(Hub, Switch, Router) als auch am Endgerät<br />

(TA) Schutzmaßnahmen vorzusehen.<br />

EV<br />

GV<br />

ca. 500 m<br />

ca. 90 m<br />

Tertiärverkabelung<br />

156 BLITZPLANER<br />

TA<br />

- Verbindungsleitung zwischen EV <strong>und</strong> TA,<br />

Länge ca. 90 m<br />

- Übertragungseigenschaften bis 250 MHz,<br />

(Kategorie 6)<br />

TA informationstechnischer<br />

Anschluss<br />

EV Etagenverteiler<br />

GV Gebäudeverteiler<br />

Sek<strong>und</strong>ärverkabelung<br />

- Verbindungsleitung zwischen GV <strong>und</strong> EV,<br />

Länge ca. 500 m<br />

Bild 8.2.3.2 Blitzbeeinflussung in IT-Verkabelung<br />

Die hier erforderlichen Schutzgeräte<br />

sind entsprechend der Netzanwendung<br />

auszuwählen. Übliche Netzanwendungen<br />

sind:<br />

⇒ Token Ring,<br />

⇒ Ethernet 10 Base T,<br />

⇒ Fast Ethernet 100 Base TX,<br />

⇒ Gigabit Ethernet 1000 Base TX.<br />

Einen entsprechenden Schutzvorschlag<br />

für die Auswahl der jeweiligen Schutzgeräte<br />

findet man im Kapitel 9.11<br />

„Überspannungsschutz für ETHERNET-<br />

Netzwerke.<br />

8.2.4 Eigensichere Messkreise<br />

In allen Bereichen der Industrie, in<br />

denen bei der Verarbeitung oder dem<br />

Transport brennbarer Stoffe Gase,<br />

Dämpfe, Nebel oder Stäube entstehen,<br />

die im Gemisch mit Luft eine explosionsfähige<br />

Atmosphäre in Gefahr drohender<br />

Menge bilden können, müssen zum<br />

Schutz vor Explosionen besondere Maßnahmen<br />

getroffen werden.<br />

Abhängig von der Möglichkeit <strong>und</strong> der<br />

zeitlichen Dauer des Auftretens einer<br />

explosionsfähigen Atmosphäre werden<br />

Bereiche der Ex-Anlage in Zonen eingeteilt<br />

– sogenannte Ex-Zonen.<br />

Ex-Zonen:<br />

Die Ex-Zonen mit Bereichen, in denen<br />

gefährliche explosionsfähige Atmosphären,<br />

durch zum Beispiel Gase,<br />

Dämpfe <strong>und</strong> Nebel entstehen, werden<br />

in Ex-Zonen 0 bis 2 <strong>und</strong> in denen<br />

gefährliche explosionsfähige Atmosphären<br />

durch Stäube entstehen können,<br />

in Ex-Zonen 20 <strong>und</strong> 21 <strong>und</strong> 22, eingeteilt.<br />

Entsprechend der Zündfähigkeit der im<br />

jeweiligen Anwendungsbereich auftretenden<br />

entzündlichen Stoffe werden<br />

die Explosionsgruppen I, IIA, IIB <strong>und</strong> IIC<br />

unterschieden, für die unterschiedliche<br />

Zündgrenzkurven vorgegeben sind.<br />

Die Zündgrenzkurve, abhängig vom<br />

Zündverhalten des zu betrachtenden<br />

zündfähigen Stoffes, gibt die Maximalwerte<br />

für Betriebsspannung <strong>und</strong><br />

Betriebsstrom an.<br />

Die Explosionsgruppe IIC enthält die<br />

zündwilligsten Stoffe, zum Beispiel<br />

Wasserstoff <strong>und</strong> Acetylen. Diese Stoffe<br />

besitzen bei Erwärmung verschiedene<br />

Zündtemperaturen, die durch die Einordnung<br />

in die Temperaturklassen<br />

(T1..., T6) festgelegt sind.<br />

Um zu vermeiden, dass elektrische<br />

Betriebsmittel in explosionsfähigen<br />

Atmosphären Zündquellen bilden, werden<br />

diese in unterschiedlichen Zündschutzarten<br />

ausgeführt. Eine Zünd-<br />

schutzart, die weltweit besonders in<br />

der Mess-, Steuer- <strong>und</strong> Regeltechnik<br />

Anwendung findet, ist die Eigensicherheit<br />

Ex(i).<br />

Zündschutzart Eigensicherheit:<br />

Die Zündschutzart Eigensicherheit<br />

basiert auf dem Prinzip der Strom- <strong>und</strong><br />

Spannungsbegrenzung in einem<br />

Stromkreis. Die Energie des Stromkreises<br />

oder eines Teiles des Stromkreises,<br />

die in der Lage ist, explosionsfähige<br />

Atmosphäre zum Zünden zu bringen,<br />

wird dabei so gering gehalten, dass<br />

weder durch Funken noch durch unzulässige<br />

Oberflächenerwärmung der<br />

elektrischen Bauteile die Zündung der<br />

umgebenden explosionsfähigen Atmosphäre<br />

stattfinden kann. Außer Spannung<br />

<strong>und</strong> Strom der elektrischen<br />

Betriebsmittel müssen die als Energiespeicher<br />

wirkenden Induktivitäten <strong>und</strong><br />

Kapazitäten im gesamten Stromkreis<br />

auf sichere maximale Werte begrenzt<br />

werden.<br />

In Bezug auf den sicheren Betrieb eines<br />

zum Beispiel MSR-Stromkreises bedeutet<br />

dies, dass weder die beim betriebsmäßigen<br />

Öffnen <strong>und</strong> Schließen des<br />

Stromkreises (z. B. an einem im eigensicheren<br />

Stromkreis liegenden Schaltkontakt)<br />

entstehenden Funken, noch<br />

solche, die im Fehlerfall (z. B. bei einem<br />

Kurzschluss oder Erdschluss) auftreten,<br />

zündfähig sein dürfen. Außerdem muss<br />

sowohl für den normalen Betrieb als<br />

auch für den Fehlerfall eine Wärmezündung<br />

durch zu hohe Erwärmung<br />

der im eigensicheren Stromkreis befindlichen<br />

Betriebsmittel <strong>und</strong> Leitungen<br />

ausgeschlossen werden können.<br />

Gr<strong>und</strong>sätzlich ist damit die Zündschutzart<br />

Eigensicherheit auf Stromkreise<br />

begrenzt, in denen relativ kleine Leistungen<br />

erforderlich sind. Dies sind<br />

Stromkreise der Mess-, Steuer- <strong>und</strong><br />

Regelungstechnik sowie der Datentechnik.<br />

Die durch die Begrenzung der<br />

im Stromkreis verfügbaren Energie<br />

erreichbare Eigensicherheit bezieht<br />

sich – im Gegensatz zu anderen Zündschutzarten<br />

– nicht auf einzelne Geräte,<br />

sondern auf den gesamten Stromkreis.<br />

Daraus resultieren einige erhebliche<br />

Vorteile gegenüber anderen Zündschutzarten.<br />

Einmal sind für die im Feld eingesetzten<br />

elektrischen Betriebsmittel keine<br />

aufwendigen Sonderkonstruktionen,<br />

wie zum Beispiel druckfeste Kapselung<br />

oder Einbetten in Gießharz, notwendig,<br />

woraus sich im wesentlichen wirtschaftlichere<br />

Problemlösungen ergeben.<br />

Zum anderen erlaubt die Eigensicherheit<br />

dem Anwender als einzige<br />

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Zündschutzart im explosionsgefährdeten<br />

Raum ohne Beeinträchtigung des<br />

Explosionsschutzes freizügig an allen<br />

eigensicheren Anlagen unter Spannung<br />

zu arbeiten.<br />

<strong>Der</strong> wirtschaftliche Vorteil für die Verwendung<br />

von eigensicheren Stromkreisen<br />

liegt darin begründet, dass auch im<br />

Ex-Bereich handelsübliche, nicht exbescheinigte<br />

passive Betriebsmittel verwendet<br />

werden können. Damit ist diese<br />

Ex-Schutzart auch eine der einfachsten<br />

Installationsarten.<br />

Gerade in der Mess-, Steuer- <strong>und</strong> Regelungstechnik<br />

hat deshalb die Eigensicherheit<br />

erhebliche Bedeutung, nicht<br />

zuletzt im Zusammenhang mit dem<br />

zunehmenden Einsatz elektronischer<br />

Automatisierungssysteme. Allerdings<br />

stellt die Eigensicherheit höhere Anforderungen<br />

an den Planer bzw. Errichter<br />

einer Anlage als andere Zündschutzarten.<br />

Die Eigensicherheit eines Stromkreises<br />

ist nicht nur abhängig von der<br />

Einhaltung der Baubestimmungen für<br />

die einzelnen Betriebsmittel, sondern<br />

auch von der richtigen Zusammenschaltung<br />

aller Betriebsmittel im eigensicheren<br />

Stromkreis <strong>und</strong> von der korrekten<br />

Installation.<br />

Transiente Überspannungen im Ex-Bereich:<br />

Die Zündschutzart Eigensicherheit<br />

betrachtet alle im System vorhandenen<br />

elektrischen Energiespeicher, nicht jedoch<br />

die von außen, zum Beispiel durch<br />

atmosphärische Entladungen eingekoppelten<br />

Überspannungen.<br />

Eingekoppelte Überspannungen entstehen<br />

in großflächigen Industrieanlagenvor<br />

allem durch nahe <strong>und</strong> ferne<br />

Blitzeinschläge. Bei einem direkten<br />

Blitzeinschlag verursacht der Spannungsfall<br />

an der Erdungsanlage eine<br />

Potentialanhebung in der Größenordnung<br />

von einigen 10 bis 100 kV. Diese<br />

Potentialanhebung wirkt als Potentialdifferenz<br />

auf alle Betriebsmittel, die<br />

durch Leitungen mit entfernt angeordneten<br />

Betriebsmitteln verb<strong>und</strong>en sind.<br />

Diese Potentialdifferenzen sind erheblich<br />

größer als die Isolationsfestigkeiten<br />

der Betriebsmittel <strong>und</strong> können<br />

leicht überschlagen werden. Bei fernen<br />

Blitzeinschlägen wirken vor allem die<br />

eingekoppelten Überspannungen in<br />

Leitungen, die als Querspannung (Differenzspannung<br />

zwischen den Adern)<br />

die Eingänge elektronischer Betriebsmittel<br />

zerstören können.<br />

Einteilung der elektrischen Betriebsmittel<br />

in Kategorie ia oder ib<br />

Ein für den Explosionsschutz wesentlicher<br />

Gesichtspunkt der Zündschutzart<br />

Eigensicherheit ist die Frage nach der<br />

Zuverlässigkeit bezüglich der Einhaltung<br />

der Spannungs- <strong>und</strong> Stromgrenzen,<br />

auch unter Annahme bestimmter<br />

Fehler. Man unterscheidet zwei Kategorien<br />

hinsichtlich der Zuverlässigkeit.<br />

Die Kategorie ib beschreibt, dass bei<br />

Auftreten eines Fehlers im eigensicheren<br />

Stromkreis die Eigensicherheit noch<br />

erhalten bleiben muss.<br />

Die Kategorie ia fordert, dass bei Auftreten<br />

von zwei voneinander unabhängigen<br />

Fehlern die Eigensicherheit noch<br />

aufrecht erhalten bleiben muss.<br />

Die Einteilung des BLITZDUCTORs CT<br />

oder DEHNconnect DCO in die Kategorie<br />

ia ist die Einteilung in die höchste<br />

Kategorie. Damit darf der BLITZDUC-<br />

TOR auch mit anderen Betriebsmitteln<br />

eingesetzt werden, die sich in der Ex-<br />

Schutzzone 0 <strong>und</strong> 20 befinden. Die<br />

besonderen Bedingungen der Ex-<br />

Schutzzone 0 <strong>und</strong> 20 sind ergänzend zu<br />

beachten <strong>und</strong> im Einzelfalle abzuklären.<br />

Maximalwerte von Strom I 0 ,<br />

Spannung U 0 , Induktivität L 0 <strong>und</strong><br />

Kapazität C 0<br />

An die Schnittstelle zwischen Ex-<br />

Bereich <strong>und</strong> nicht Ex-Bereich/sicherer<br />

Bereich werden zur Trennung dieser<br />

zwei unterschiedlichen Bereiche Sicherheitsbarrieren<br />

oder Messumformer mit<br />

Ex(i)-Ausgangskreis eingesetzt.<br />

Die sicherheitstechnischen Maximalwerte<br />

einer Sicherheitsbarriere oder<br />

eines Messumformers mit Ex(i)-Ausgangskreis<br />

sind durch die Prüfbescheinigungen<br />

einer autorisierten Prüfstelle<br />

festgelegt:<br />

Mu<br />

Messumformer<br />

mit Ex(i)-Eingang<br />

(max. zul. Lo, Co)<br />

3<br />

4<br />

3<br />

1<br />

BLITZDUCTOR<br />

4<br />

2<br />

®<br />

BLITZDUCTOR ®<br />

CT<br />

L BD<br />

Bild 8.2.4.1 Berechnung von L 0 <strong>und</strong> C 0<br />

⇒ maximale Ausgangsspannung U 0<br />

⇒ maximaler Ausgangsstrom I 0<br />

⇒ maximale äußere Induktivität L 0<br />

⇒ maximale äußere Kapazität C 0<br />

<strong>Der</strong> Planer/Errichter prüft in jedem Einzelfall,<br />

ob diese sicherheitstechnisch<br />

zulässigen Maximalwerte von den<br />

angeschlossenen, sich im eigensicheren<br />

Stromkreis befindlichen Betriebsmitteln<br />

(d.h. Feldgeräte, Leitungen <strong>und</strong><br />

SPD), eingehalten werden. Die entsprechenden<br />

Werte sind dem Typenschild<br />

des zugehörigen Betriebsmittels oder<br />

der Baumuster-Prüfbescheinigung zu<br />

entnehmen.<br />

<strong>Der</strong> prinzipielle Einsatz von SPD ist für<br />

einen MSR-Kreis im Bild 8.2.4.1 dargestellt.<br />

II C: Einteilung in Explosionsgruppen<br />

Explosionsfähige Gase, Dämpfe <strong>und</strong><br />

Nebel werden gemäß der zum Zünden<br />

der explosionsfähigsten Mischung mit<br />

Luft erforderten Funkenenergie klassifiziert.<br />

Betriebsmittel werden entsprechend<br />

der Gase, mit denen sie verwendet werden<br />

können, klassifiziert.<br />

Die Gruppe II gilt für alle Einsatzbereiche,<br />

z.B. der chemischen Industrie, Kohle-<br />

<strong>und</strong> Getreideverarbeitung, außer<br />

Bergbau unter Tage.<br />

Die Explosionsgefahr ist in der Gruppe<br />

II C am höchsten, da in dieser Gruppe<br />

ein Gemisch mit der geringsten Zündenergie<br />

berücksichtigt wird.<br />

Die Bescheinigung des BLITZDUCTORs<br />

für die Explosionsgruppe II C erfüllt<br />

daher die höchsten, d.h. sensibelsten<br />

Ansprüche für ein Gemisch aus Wasserstoff<br />

in Luft.<br />

Nicht Ex-Bereich Ex-Bereich MSR-Kreis Ex(i)<br />

1<br />

3<br />

BLITZDUCTOR<br />

2<br />

4<br />

®<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 157<br />

C BD<br />

1<br />

2<br />

C<br />

PA/PE<br />

Signalleitung<br />

L Ltg<br />

C Ltg<br />

1<br />

2<br />

BLITZDUCTOR ®<br />

CT Geber<br />

L BD<br />

C BD<br />

3<br />

4<br />

C<br />

PA/PE<br />

L Ge<br />

L o ³ L BD + L Ltg + L BD + L Ge<br />

C o ³ C BD + C Ltg + C BD + C Ge + C<br />

C Ge<br />

8


8<br />

T6: Einteilung in Temperaturklassen<br />

Bei der Zündung einer explosionsfähigen<br />

Atmosphäre durch eine heiße<br />

Oberfläche eines Betriebsmittels ist zur<br />

Auslösung der Explosion eine stofftypische<br />

Mindesttemperatur erforderlich.<br />

Die Zündtemperatur ist eine Stoffkennzahl,<br />

die das Zündverhalten der Gase,<br />

Dämpfe oder Stäube an einer heißen<br />

Oberfläche kennzeichnet. Aus wirtschaftlichen<br />

Gründen werden daher<br />

Gase <strong>und</strong> Dämpfe in bestimmte Temperaturklassen<br />

eingeteilt. Die Temperaturklasse<br />

T6 beschreibt, dass die maximale<br />

Oberflächentemperatur des Bauteiles<br />

85° C im Betriebs- wie im Fehlerfalle<br />

nicht überschreiten darf <strong>und</strong> die<br />

Zündtemperatur der Gase <strong>und</strong> Dämpfe<br />

über 85° C liegen muss.<br />

Mit der Klassifizierung T6 erfüllt der<br />

BLITZDUCTOR CT auch in diesem Punkt<br />

die höchste festgelegte Anforderung.<br />

Entsprechend der Konformitätsbescheinigung<br />

der PTB sind nachfolgende<br />

elektrischen Parameter zusätzlich zu<br />

beachten.<br />

Auswahlkriterien für SPD – BLITZDUC-<br />

TOR CT<br />

Am Beispiel des BLITZDUCTORs CT, BCT<br />

MOD MD EX 24 werden nachfolgend<br />

die für dieses Bauteil spezifischen Auswahlkriterien<br />

erläutert (Bilder 8.2.4.2a<br />

<strong>und</strong> 8.2.4.2b).<br />

Bild 8.2.4.2a eigensicherer SPD<br />

(a)<br />

(b)<br />

(c)<br />

158 BLITZPLANER<br />

PTB 99 ATEX 2092<br />

Dieses Bauteil besitzt eine von der Physikalisch<br />

Technischen B<strong>und</strong>esanstalt<br />

Braunschweig (PTB) ausgestellte Konformitätsbescheinigung.<br />

<strong>Der</strong> SPD hat folgende Klassifizierung:<br />

II 2(1) G EEx ia IIC T6.<br />

Diese Klassifizierung sagt aus:<br />

II Gerätegruppe – der SPD darf in<br />

allen anderen Bereichen außer im<br />

Grubenbau (Bergbau) eingesetzt<br />

werden.<br />

2 (1) G Gerätekategorie – der SPD<br />

darf bei explosionsfähiger Gasatmosphäre<br />

in Ex-Zone 1 <strong>und</strong> auch in<br />

Leitungen aus Zone 0 (zum Schutz<br />

von Endgeräten in Zone 0) installiert<br />

werden<br />

EEx Die Prüfstelle bescheinigt die Übereinstimmung<br />

dieses elektrischen<br />

Betriebsmittels mit den harmonisierten<br />

europäischen Normen<br />

EN 50014: Allgemeine Bestimmungen<br />

EN 50020: Eigensicherheit „i“<br />

Das Betriebsmittel BLITZDUCTOR<br />

CT wurde erfolgreich einer Bauart-<br />

Prüfung unterzogen.<br />

ia Zündschutzart – der SPD beherrscht<br />

auch die Kombination von zwei<br />

beliebigen Fehlern im eigensicheren<br />

Stromkreis, ohne dass einen<br />

Zündung vom ihm ausgeht<br />

IIC Explosionsgruppe – der SPD erfüllt<br />

die Anforderungen der Explosionsgruppe<br />

IIC <strong>und</strong> darf auch bei zündfähigen<br />

Gasen wie Wasserstoff eingesetzt<br />

werden.<br />

T6 Temperaturklasse – der SPD wurde<br />

in die höchste Temperaturklasse T6<br />

(max. Oberflächentemperatur von<br />

85° C) bei einer max. Umgebungstemperatur<br />

von 40° C eingeteilt.<br />

Schaltung Anwendungsbeispiel<br />

Bild 8.2.4.2b Prinzipdarstellung BCT MOD MD EX ...<br />

(d)<br />

(e)<br />

1<br />

2<br />

BLITZDUCTOR ® CT<br />

3<br />

4<br />

Weitere wichtige elektrische Daten:<br />

⇒ Maximale äußere Induktivität (L0 )<br />

<strong>und</strong> maximale äußere Kapazität<br />

(C0 ):<br />

Durch die besondere Bauteileauswahl<br />

im SPD BLITZDUCTOR CT sind<br />

die Werte der inneren Induktivität<br />

<strong>und</strong> Kapazität der verschiedenen<br />

Einzelkomponenten vernachlässigbar<br />

klein.<br />

⇒ Maximaler Eingangsstrom (Ii ):<br />

<strong>Der</strong> höchstzulässige Strom, der<br />

über die Anschlussteile eingespeist<br />

werden darf, beträgt 500 mA, ohne<br />

dass die Eigensicherheit aufgehoben<br />

wird.<br />

⇒ Maximale Eingangsspannung (Ui ):<br />

Die höchste Spannung, die an dem<br />

SPD BLITZDUCTOR CT angelegt<br />

werden darf, ist 26,8 V, ohne dass<br />

die Eigensicherheit aufgehoben<br />

wird.<br />

Isolationsfestigkeit<br />

Die Isolierung zwischen einem eigensicheren<br />

Stromkreis <strong>und</strong> dem Chassis des<br />

elektrischen Betriebsmittels oder anderen<br />

Teilen, die geerdet sein können,<br />

muss üblicherweise dem Effektivwert<br />

einer Prüfwechselspannung vom doppelten<br />

Wert der Spannung des eigensicheren<br />

Stromkreises oder 500 V, je<br />

nachdem, welcher Wert höher ist,<br />

Stand halten.<br />

Betriebsmittel mit einer Isolationsfestigkeit<br />

< 500 V AC gelten als geerdet.<br />

Eigensichere Betriebsmittel (z. B. Kabelleitungen,<br />

Messumformer, Geber, usw.)<br />

haben in der Regel eine Isolationsfestigkeit<br />

von > 500 V AC.<br />

Eigensichere Stromkreise müssen geerdet<br />

werden, wenn dies aus Sicherheitsgründen<br />

erforderlich ist. Sie dürfen<br />

geerdet werden, wenn dies aus Funktionsgründen<br />

erforderlich ist. Diese<br />

Erdung darf nur an einer Stelle durch<br />

Verbinden mit dem Potentialausgleich<br />

erfolgen. SPDs mit einer Ansprechgleichspannung<br />

gegen Erde < 500 V DC,<br />

stellen eine Erdung des eigensicheren<br />

Stromkreises dar.<br />

Bei einer Ansprechgleichspannung des<br />

SPDs von > 500 V DC wird der eigensichere<br />

Stromkreis als nicht geerdet<br />

betrachtet. Dieser Anforderung entspricht<br />

der BLITZDUCTOR CT, BCT MOD<br />

MD EX 24.<br />

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Bild 8.2.4.3 zeigt den Einsatz der SPDs<br />

BLITZDUCTOR CT MD/Ex zum Schutz<br />

eines Messumformers <strong>und</strong> Gebers mit<br />

einer Isolationsfestigkeit von > 500 V<br />

AC.<br />

Um die Spannungsfestigkeit der zu<br />

schützenden Geräte (Messumformer<br />

<strong>und</strong> Geber) mit dem Schutzpegel des<br />

SPDs zu koordinieren, ist darauf zu achten,<br />

dass die Isolationsfestigkeit der zu<br />

schützenden Geräte deutlich über den<br />

Anforderungen für eine Prüfwechselspannung<br />

500 V AC liegt.<br />

Um den Schutzpegel durch den Spannungsfall<br />

des abzuleitenden Störstromes<br />

in der Erdverbindung nicht zu verschlechtern,<br />

ist auf einen konsequenten<br />

Potentialausgleich zwischen zu<br />

schützendem Gerät <strong>und</strong> SPD zu achten.<br />

Im Bild 8.2.4.3 ist dies durch eine<br />

zusätzliche Potentialausgleichsleitung<br />

zwischen zu schützendem Gerät <strong>und</strong><br />

SPD BLITZDUCTOR CT dargestellt.<br />

Im Bild 8.2.4.4 ist ein besonderer<br />

Anwendungsfall dargestellt. Dieser<br />

Anwendungsfall tritt dann ein, wenn<br />

das zu schützende Endgerät eine Isolationsfestigkeit<br />

von < 500 V AC besitzt.<br />

In diesem Fall ist der eigensichere Messkreis<br />

nicht erdfrei.<br />

Als SPD im Ex-Bereich wird ein nicht exbescheinigter<br />

BLITZDUCTOR CT, BCT<br />

MOD ME verwendet, welcher einen<br />

Schutzpegel zwischen Adern gegen<br />

Erder/Potentialausgleich von erheblich<br />

weniger als 500 V realisiert. Dies ist in<br />

diesem Anwendungsfall notwendig, da<br />

die Isolationsfestigkeit des Messumformers<br />

< 500 V AC entspricht.<br />

Dieses Beispiel zeigt in besonderer<br />

Weise die Wichtigkeit der gemeinsamen<br />

Betrachtung von Bedingungen<br />

der Eigensicherheit <strong>und</strong> des EMV/ Überspannungsschutzes,<br />

die in der Anlagentechnik<br />

in Einklang zu bringen sind.<br />

Erdung/Potentialausgleich<br />

Auf einem konsequenten Potentialausgleich<br />

<strong>und</strong> eine Vermaschung der<br />

Erdungsanlage im Ex-Anlagenbereich<br />

ist zu achten.<br />

<strong>Der</strong> Querschnitt der Erdleitung vom<br />

SPD zum Potentialausgleich muss mindestens<br />

4 mm 2 Cu betragen.<br />

Einsatz SPD BLITZDUCTOR CT in Ex(i) –<br />

Stromkreisen<br />

Die normativen Festlegungen für Ex(i)-<br />

Stromkreise aus Sicht des Explosionsschutzes<br />

<strong>und</strong> derjenigen der elektromagnetischen<br />

Verträglichkeit (EMV)<br />

Messumformer 1) BLITZDUCTOR ®<br />

CT<br />

Bild 8.2.4.3 SPD in Ex-Anlagen – Isolationsfestigkeit > 500 V AC<br />

(a)<br />

(b)<br />

(c)<br />

Mu<br />

3<br />

4<br />

MD / Ex<br />

1) Isolationsfestigkeit > 500 V AC<br />

auf konsequenten Potentialausgleich <strong>und</strong><br />

Vermaschung achten<br />

entsprechen unterschiedlichen Standpunkten,<br />

was bei Planern <strong>und</strong> Errichtern<br />

von Anlagen mitunter zu Zweifeln<br />

führt.<br />

Im Kapitel 9.16 „Einsatz von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

in eigensicheren<br />

Messkreisen“ werden die jeweils wichtigsten<br />

Auswahlkriterien für die Eigensicherheit<br />

<strong>und</strong> für den EMV/Überspannungsschutz<br />

in Anlagen aufgelistet,<br />

um die Wechselwirkung auf das jeweils<br />

andere Anforderungsprofil zu erkennen.<br />

8.2.5 Besonderheiten bei der<br />

Installation von SPDs<br />

Die Schutzwirkung von SPD für ein zu<br />

schützendes Gerät ist gegeben, wenn<br />

eine Störgröße auf einen Wert reduziert<br />

wird, der unterhalb der Stör- oder<br />

Zerstörgrenze <strong>und</strong> oberhalb der maximalen<br />

Betriebsspannung eines zu<br />

schützende Gerätes spezifiziert ist,<br />

liegt. Allgemein wird die Schutzwirkung<br />

eines Ableiters vom Hersteller<br />

durch den Schutzpegel Up angegeben<br />

(siehe EN 61643-21 (VDE 0845 Teil 3-1)).<br />

Nicht Ex-Bereich Ex-Bereich MSR-Kreis Ex(i)<br />

Die Wirksamkeit eines Schutzgerätes<br />

hängt jedoch von zusätzlichen Parametern<br />

ab, die durch die Installation vorgegeben<br />

werden. Beim Ableitvorgang<br />

kann der Stromfluss durch die Installation<br />

(z. B. L <strong>und</strong> R der Potentialausgleichsleitung)<br />

einen Spannungsabfall<br />

U LR verursachen, der zu U p addiert werden<br />

muss <strong>und</strong> die Restspannung am<br />

Endgerät U r ergibt.<br />

Somit gilt:<br />

⇒ Ur = Up + UL + UR ⇒ Uc des SPD möglichst knapp über<br />

der Leerlaufspannung des Systems<br />

liegt<br />

⇒ Up des SPD möglichst klein sein sollte,<br />

da zusätzliche Spannungsabfälle<br />

durch die Installation sich weniger<br />

auswirken<br />

⇒ <strong>Der</strong> Potentialausgleich möglichst<br />

niederimpedant ausgeführt werden<br />

sollte<br />

⇒ Eine möglichst nahe Installation<br />

des SPD am Endgerät sich günstig<br />

auf die Restspannung auswirkt<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 159<br />

1<br />

2<br />

Signalleitung<br />

vermaschte Erdungsanlage<br />

1<br />

2<br />

BLITZDUCTOR ®<br />

CT Geber 1)<br />

MD / Ex<br />

Schaltung Anwendungsbeispiel<br />

Bild 8.2.4.4 Anwendungsfall – Isolationsfestigkeit < 500 V AC<br />

(d)<br />

(e)<br />

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

BLITZDUCTOR ® CT<br />

3<br />

4<br />

8


8<br />

Einbaubeispiele:<br />

Beispiel 1: Richtige Installation<br />

(Bild 8.2.5.1)<br />

Das Endgerät wird nur direkt über den<br />

Erdanschlusspunkt des Ableiters geerdet.<br />

Dies hat zur Folge, dass das Up des<br />

SPD auch wirklich am Endgerät<br />

ansteht. Diese Installationsform zeigt<br />

den für den Endgeräteschutz günstigsten<br />

Anwendungsfall.<br />

Ur = Up UL +UR wirken sich nicht aus<br />

Beispiel 2: Häufigste Installation<br />

(Bild 8.2.5.2)<br />

Das Endgerät wird direkt über den<br />

Erdanschlusspunkt des Ableiters <strong>und</strong><br />

über die angeschlossenen Schutzleiter<br />

geerdet. Dies hat zur Folge, dass ein<br />

Teil des Ableitstoßstromes, je nach<br />

Impedanzverhältnis, über die Verbindung<br />

zum Endgerät abfließt. Um ein<br />

Überkoppeln der Störung von der Verbindungs-Potentialausgleichsleitung<br />

zu den geschützten Adern zu verhindern<br />

<strong>und</strong> die Restspannung klein zu<br />

halten, ist diese möglichst getrennt zu<br />

verlegen oder/<strong>und</strong> sehr niederimpedant<br />

auszuführen (z. B. metallene Montageplatte).<br />

Diese Installationsform<br />

zeigt die gängige Installationspraxis für<br />

Schutzklasse 1 Endgeräte.<br />

Ur = Up + Uv Beispiel 3: Falsch durchgeführter Potentialausgleich<br />

(Bild 8.2.5.3)<br />

Das Endgerät wird nur direkt über beispielsweise<br />

den Schutzleiteranschluss<br />

geerdet. Ein niederimpedanter Potentialausgleich<br />

zu dem Schutzgerät besteht<br />

nicht. Die Strecke der Potentialausgleichsleitung<br />

von Schutzgerät bis<br />

zum Zusammentreffen mit dem Schutzleiteranschluss<br />

des Endgerätes (z. B.<br />

Potentialausgleichsschiene) beeinflusst<br />

die Restspannung erheblich. Je nach<br />

Leitungslänge können Spannungsfälle<br />

bis zu einigen kV auftreten, die sich zu<br />

Up addieren <strong>und</strong> zur Zerstörung des<br />

Endgerätes führen können.<br />

Ur = Up + UL + UR Beispiel 4: Falsche Leitungsführung<br />

(Bild 8.2.5.4)<br />

Trotz gut durchgeführten Potentialausgleich,<br />

kann eine falsche Leitungsführung<br />

zu einer Beeinträchtigung der<br />

Schutzwirkung oder sogar zu Schäden<br />

am Endgerät führen. Wird eine strikte<br />

räumliche Trennung oder Abschirmung<br />

von ungeschützter Leitung vor dem<br />

SPD <strong>und</strong> geschützter Leitung nach dem<br />

160 BLITZPLANER<br />

Ableitstoßstrom<br />

1 IN 2<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

L der Leitung<br />

R der Leitung<br />

Bild 8.2.5.1 Richtige Installation<br />

Ableitstoßstrom<br />

1 IN 2<br />

SPD nicht eingehalten, kann durch das<br />

elektromagnetische Störfeld eine Einkopplung<br />

von Störimpulsen auf die<br />

geschützte Leitung erfolgen.<br />

Anmerkungen zu dem Bereich Schirmung<br />

– kann vielleicht dort mit einfließen.<br />

3OUT4<br />

U p = Schutzpegel<br />

Restspannung U r<br />

L <strong>und</strong> R der Leitung wirken sich nicht auf U r aus: U r = U p<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

L der Leitung<br />

R der Leitung<br />

Bild 8.2.5.2 Häufigste Installation<br />

Ableitstoßstrom<br />

1 IN 2<br />

U L<br />

U R<br />

3 OUT 4<br />

U p<br />

U v =<br />

Spannungsfall<br />

Verbindung<br />

BCT > Endgerät<br />

z.B. Schutzleiteranschluss Energieversorgung<br />

L <strong>und</strong> R der Leitung wirken sich wenig auf U r aus, wenn Verbindung sehr<br />

niederimpedant ausgeführt ist: U r = U p + U v<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

3OUT4<br />

U p<br />

Keine direkte Erdverbindung<br />

zwischen BLITZDUCTOR <strong>und</strong><br />

Endgerät<br />

L <strong>und</strong> R der Leitung verschlechtern U r: U r = U p + U L + U R<br />

Bild 8.2.5.3 Falsch durchgeführter Potentialausgleich<br />

U r<br />

U r<br />

Schirmung<br />

Installationsempfehlungen:<br />

Die Verwendung von metallischen<br />

Schirmen oder Kabelkanälen vermindert<br />

die Wechselwirkung zwischen Leiterpaar<br />

<strong>und</strong> Umgebung. Bei geschirmten<br />

Kabeln ist folgendes zu beachten:<br />

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1 IN 2<br />

1<br />

2<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

⇒ Einseitige Schirmerdung vermindert<br />

die Einstrahlung elektrischer<br />

Felder<br />

⇒ Beidseitige Schirmerdung vermindert<br />

die Einstrahlung elektromagnetische<br />

Felder<br />

⇒ Gegen niederfrequente Magnetfelder<br />

bieten herkömmliche Schirme<br />

keinen nennenswerten Schutz<br />

Empfehlungen:<br />

Schirme sollten durchgängig zwischen<br />

informationstechnischen Einrichtungen<br />

sein, einen geringen Kopplungswiderstand<br />

aufweisen <strong>und</strong> möglichst auf<br />

vollem Umfang kontaktiert werden.<br />

<strong>Der</strong> Schirm muss die Leitungen möglichst<br />

vollflächig umgeben. Schirmunterbrechungen<br />

sowie hochimpedante<br />

Erdverbindungen sowie ˝Kabelschwänzchen“<br />

sollten vermieden werden.<br />

In welchem Maße Niederspannungsleitungen<br />

Telekommunikationsleitungen<br />

beeinflussen können, hängt von einer<br />

Vielzahl von Faktoren ab. Die empfohlenen<br />

Richtwerte für die räumlichen<br />

Abstände zu Niederspannungsleitungen<br />

werden in der EN 50174-2 beschrieben.<br />

Bei einer Leitungslänge kleiner<br />

als 35 m wird in der Regel kein<br />

Trennabstand benötigt. Sonst gilt für<br />

die Trennung nachfolgende Tabelle<br />

8.2.5.1:<br />

Empfohlen wird die Verlegung von<br />

Telekommunikationsleitungen in flächig<br />

geschlossenen, elektrisch durch<br />

verb<strong>und</strong>enen Metallpritschen. Die<br />

metallischen Kabelführungssysteme<br />

sollten möglichst häufig, jedoch zumindest<br />

am Anfang <strong>und</strong> am Ende, niederimpedant<br />

an Erde angeschlossen werden<br />

(Bild 8.2.5.5).<br />

3 OUT 4<br />

Durch falsche Leitungsführung werden Störungen von der<br />

ungeschützten auf die geschützte Leitung eingekoppelt<br />

Bild 8.2.5.4 Falsche Leitungsführung<br />

3<br />

4<br />

U r<br />

Art der Installation Abstand<br />

ohne<br />

Trennsteg Trennsteg Trennsteg<br />

oder nicht aus aus<br />

metallener<br />

Trennsteg<br />

Aluminium Stahl<br />

Ungeschirmte Niederspannungsleitungen<br />

<strong>und</strong> ungeschirmte<br />

Telekommunikationsleitungen 200 mm 100 mm 50 mm<br />

Ungeschirmte Niederspannungsleitungen<br />

<strong>und</strong> geschirmte<br />

Telekommunikationsleitungen 50 mm 20 mm 5 mm<br />

Geschirmte Niederspannungsleitungen<br />

ungeschirmte<br />

Telekommunikationsleitungen 30 mm 10 mm 2 mm<br />

Geschirmte Niederspannungsleitungen<br />

<strong>und</strong> geschirmte<br />

Telekommunikationsleitungen 0 mm 0 mm 0 mm<br />

Tabelle 8.2.5.1 Trennung von Telekommunikationsleitungen <strong>und</strong> Niederspannungsleitungen<br />

(Auszug aus EN 50174-2)<br />

nicht empfohlen<br />

Bild 8.2.5.5 Trennung von Kabeln in Kabelführungssystemen<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 161<br />

richtig<br />

Metallene Kabelträger<br />

Niederspannungsleitungen<br />

Hilfsleitungen<br />

(z. B. Brandmelder, Türöffner)<br />

Telekommunikationsleitungen<br />

Empfohlen<br />

Niederspannungsleitungen<br />

Hilfsleitungen<br />

Telekommunikationsleitungen<br />

störempflindliche<br />

Anwendungen<br />

Kabel für störempfindliche Anwendungen<br />

8


8<br />

162 BLITZPLANER<br />

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9. Schutzvorschläge<br />

9.1 Überspannungsschutz für Frequenzumrichter<br />

Die ersten Frequenzumrichter kamen<br />

in Deutschland im Jahre 1956 auf den<br />

Markt. Ein Frequenzumrichter besteht<br />

vereinfacht ausgedrückt aus einem<br />

Netzstromrichter (Gleichrichter), einem<br />

Zwischenkreis (Energiespeicher) <strong>und</strong><br />

einem Maschinenstromrichter (Wechselrichter)<br />

(Bild 9.1.1).<br />

Am Netzstromrichter-Eingang wird die<br />

verkettete, dreiphasige Wechselspannung<br />

in eine Gleichspannung umgewandelt<br />

<strong>und</strong> in den Zwischenkreis<br />

geschoben, der auch als Energiespeicher<br />

(Puffer) dient. Aus diesem Speicher<br />

können Energien zum Beschleunigen<br />

oder Bremsen eines Motors abgegeben<br />

werden.<br />

Durch Kondensatoren im Zwischenkreis<br />

<strong>und</strong> den gegen Masse geschalteten L-C-<br />

Gliedern im Netzfilter können Probleme<br />

mit den vorgeschalteten RCD-<br />

Schutzeinrichtungen entstehen. Die<br />

Ursache hierfür wird fälschlicher Weise<br />

oftmals mit dem Einsatz von Überspannungs-Ableitern<br />

in Verbindung gebracht.<br />

Daten<br />

Sollwerte<br />

Netz<br />

L1<br />

L2<br />

L3<br />

Netzstromrichter<br />

Gleichrichter<br />

Die Probleme entstehen jedoch durch<br />

das kurzzeitige induzieren von Fehlerströmen<br />

durch den Frequenzumrichter.<br />

Diese reichen aus, um empfindliche<br />

RCD-Schutzeinrichtungen zum Auslösen<br />

zu bringen. Abhilfe bietet z. B. ein<br />

"sensitiver RCD-Schutzschalter" oder<br />

der Einsatz von Netzdrosseln.<br />

<strong>Der</strong> Maschinenstromrichter (Wechselrichter)<br />

stellt in Verbindung mit der<br />

Steuerelektronik einen getakteten<br />

Sinusverlauf am Ausgang des Frequenzumrichters<br />

zur Verfügung.<br />

Mittels Frequenz, Strom <strong>und</strong> Spannung<br />

kann das Betriebsverhalten <strong>und</strong> die<br />

Drehzahl der am Frequenzumrichter<br />

angeschlossenen Motoren variabel<br />

beeinflusst werden. <strong>Der</strong> Sinusverlauf<br />

am Ausgang des Frequenzumrichters<br />

wird impulsartig nachgebildet.<br />

Je höher die Taktfrequenz der Schalttakte<br />

ist, die die Elektronik liefert, desto<br />

genauer wird der Sinusverlauf der<br />

Spannung am Ausgang. Bei jedem Takt<br />

entsteht eine Schaltspitze, die dem Verlauf<br />

der Gr<strong>und</strong>schwingung überlagert<br />

Zwischenkreis<br />

Energiespeicher<br />

SR1 SR2<br />

+<br />

C U Z<br />

Steuerelektronik<br />

Steuerung / Regelung / Überwachung<br />

Kommunikation<br />

Bild 9.1.1 Prinzipaufbau eines Frequenzumrichters<br />

(Quelle: Die Bibliothek der Technik Band 36 Frequenzumrichter, Verlag Moderne Industrie)<br />

Netzzuleitung,<br />

so kurz wie möglich<br />

Netz<br />

Frequenzumrichter<br />

Kompakt-Filter<br />

-<br />

geschirmte Motorzuleitung,<br />

Schirm beidseitig großflächig<br />

geerdet.<br />

Verbindung FU-Filter<br />

Montageplatte aus Metall mit Erde verb<strong>und</strong>en<br />

allgemein: alle Leitungen so kurz wie möglich<br />

Bild 9.1.2 EMV Maßnahmen<br />

(Quelle: Die Bibliothek der Technik Band 36 Frequenzumrichter, Verlag Moderne Industrie)<br />

Maschinenstromrichter<br />

Wechselrichter<br />

Inverter<br />

V1 V3 V5<br />

V4 V6 V2<br />

ist. Diese Schaltspitze erreicht einen<br />

Spitzenwert von 1200 V <strong>und</strong> höher (je<br />

nach Leistungsspektrum des Frequenzumrichters).<br />

Je besser die Nachbildung<br />

des künstlichen Sinusverlaufes am Ausgang,<br />

umso besser ist auch das Lauf<strong>und</strong><br />

Steuerverhalten des Motors. Dies<br />

bedeutet aber auch die Schaltspitzen<br />

treten häufiger am Ausgang des Frequenzumrichters<br />

auf.<br />

Bei der Auswahl von Blitz- <strong>und</strong> Überspannungs-Ableitern<br />

ist die Ableiterbemessungsspannung<br />

U C zu beachten.<br />

Die Ableiterbemessungsspannung U C<br />

gibt die maximal zulässige Betriebsspannung<br />

an, an der ein Überspannungsschutzgerät<br />

angeschlossen werden<br />

darf. Dies bedeutet, dass auf der<br />

Ausgangsseite des Frequenzumrichters<br />

nicht wie üblich in der Niederspannungstechnik<br />

(230/400 V) Ableiter mit<br />

U C ≥ 255 V eingesetzt werden, z. B.<br />

DEHNguard“ T 275 FM, sondern Ableiter<br />

mit höherem U C . Dadurch wird vermieden,<br />

dass durch den "normalen“<br />

Betriebszustand <strong>und</strong> den damit ver-<br />

b<strong>und</strong>enen Schaltspitzen eine "künstliche“<br />

Alterung der Überspannungsschutzgeräte<br />

herbeigeführt wird <strong>und</strong><br />

es zu einem gleichzeitigem Ausfall der<br />

Schutzeinrichtung kommt. Deshalb<br />

müssen hier Ableiter mit hoher Bemessungsspannung<br />

ausgewählt werden.<br />

Damit erreicht man eine sichere Beschaltung<br />

gegen transiente Überspannungen<br />

ohne Gefahr zu laufen, dass<br />

durch die Spannungsspitzen (Schalttakte)<br />

des Frequenzumrichters <strong>und</strong> nicht<br />

ausreichend bemessene Überspan- 9<br />

nungsschutzgeräte eine Ableiter-<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 163<br />

Motor<br />

+<br />

-<br />

U1<br />

V1<br />

W1<br />

Motor Last<br />

M<br />

3~


9<br />

erwärmung <strong>und</strong> somit eine Abtrennung<br />

des Überspannungsschutzes<br />

stattfindet.<br />

Die Spannung am Ausgang der Frequenzumrichter<br />

wird vielfach über die<br />

variable Nennspannung am Eingang<br />

geregelt (ca. 5 % bei Dauerbetrieb), um<br />

den Spannungsfall einer angeschlossenen<br />

langen Leitung auszugleichen.<br />

Ansonsten kann man vereinfacht<br />

sagen, dass die maximale Spannung am<br />

Eingang des Frequenzumrichters gleich<br />

der maximalen Spannung am Ausgang<br />

des Frequenzumrichters ist.<br />

Die hohe Taktfrequenz am Ausgang<br />

des Frequenzumrichters erzeugt feldgeb<strong>und</strong>ene<br />

Störungen <strong>und</strong> erfordert<br />

deshalb zwingend eine geschirmte Leitungsverlegung<br />

vom Frequenzumrichter<br />

zum Antriebsmotor, damit benachbarte<br />

Systeme nicht gestört werden.<br />

Bei der Schirmung der Motorzuleitung<br />

ist auf eine beidseitige Erdung des<br />

Schirmes am Frequenzumrichter <strong>und</strong><br />

am Antriebsmotor zu achten. Die großflächige<br />

Kontaktierung des Schirmes<br />

ergibt sich aus den Forderungen der<br />

EMV (Bild 9.1.2). Durch vermaschte<br />

Erdungsanlagen, d. h. die Verbindung<br />

der Erdungsanlage an der der Frequenzumrichter<br />

<strong>und</strong> an der der Antriebsmotor<br />

angeschlossen ist , werden<br />

Potenzialdifferenzen zwischen den<br />

Anlagenteilen reduziert <strong>und</strong> damit<br />

Ausgleichströme vermieden.<br />

In Bild 9.1.3 ist der Einsatz der Überspannungs-Schutzgeräte<br />

vom Typ<br />

DEHNguard gezeigt. Ebenso ist hier<br />

exemplarisch für das 0-20 mA-Signal<br />

das Überspannungs-Schutzgerät vom<br />

Typ BLITZDUCTOR eingesetzt. Je nach<br />

Schnittstellentyp sind hier Anpassungen<br />

der Schutzgeräte erforderlich.<br />

Schutzgeräte sind der Auswahlhilfe<br />

nach Schnittstelle in unserem Katalog<br />

“Überspannungsschutz” oder unter<br />

“www. dehn.de” zu entnehmen.<br />

Bei der Vernetzung des Frequenzumrichters<br />

mit einer komplexen Gebäudeleittechnik<br />

oder mit einem übergeordneten<br />

intelligenten Leitsystem ist es<br />

dringend erforderlich, alle Auswerte<strong>und</strong><br />

Kommunikationsschnittstellen mit<br />

Überspannungs-Schutzgeräten zu beschalten,<br />

um die Gefährdung eines Systemausfalles<br />

durch Überspannung zu<br />

minimieren.<br />

164 BLITZPLANER<br />

PC<br />

STF<br />

STR<br />

STOP<br />

RH<br />

RM<br />

RL<br />

RT<br />

JOG<br />

MRS<br />

AU<br />

CS<br />

SD<br />

Reset<br />

RES<br />

Bedieneinheit<br />

3 4<br />

3 OUT 4<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

1 IN 2<br />

1 2<br />

10E<br />

10<br />

2<br />

5<br />

4<br />

1<br />

DEHNguard ® T<br />

DEHNguard ® T<br />

P1<br />

+<br />

PX<br />

PR<br />

-<br />

Netz<br />

L1<br />

L2<br />

L3<br />

U<br />

V<br />

W<br />

M<br />

3~<br />

1 L11<br />

L21<br />

Spannungsversorgung<br />

2<br />

Eingangssignalkreise<br />

3<br />

PU/DU<br />

Nr. Produktbild<br />

1<br />

3<br />

Charge<br />

Zwischenkreis<br />

Schutzschaltungen<br />

Prozessor/DSP<br />

Software<br />

Funktionalitäten:<br />

PID-Regler<br />

Gr<strong>und</strong>funktionen:<br />

U/f-Kennlinie<br />

Vektorregelung<br />

DEHNguard T DG T 275<br />

Alarm<br />

LCD/LED-Anzeige-PU/DU<br />

Typ Art.-Nr.<br />

900 650<br />

2 DEHNguard T DG T 600 900 651<br />

3OUT4<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

1 IN 2<br />

BLITZDUCTOR CT<br />

BCT MOD ME 24 + BCT BAS<br />

919 523 +<br />

919 506<br />

A<br />

B<br />

C<br />

AM<br />

5<br />

FM<br />

SD<br />

SE<br />

RUN<br />

SU<br />

OL<br />

IPF<br />

FU<br />

Fehlerausgabe<br />

Analogausgang<br />

www.dehn.de<br />

Hz<br />

Betriebszustands<strong>und</strong>Fehlerausgabe<br />

Bild 9.1.3 Aufbau eines Frequenzumrichters<br />

(Quelle: Die Bibliothek der Technik Band 36 Frequenzumrichter, Verlag Moderne Industrie)


9.2 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz von Megawatt-Windenergieanlagen<br />

<strong>Der</strong> Trend zur Nutzung regenerativer<br />

Energien wie Windkraft, Solartechnik,<br />

Biomasse oder Geothermie hält unvermindert<br />

an. Ein enormes Marktpotential<br />

nicht nur für die Energiebranche,<br />

sondern auch für die Zulieferer <strong>und</strong> das<br />

Elektrohandwerk <strong>und</strong> das weltweit.<br />

R<strong>und</strong> drei Milliarden Euro Umsatz hat<br />

die Windindustrie im vergangenen Jahr<br />

allein in Deutschland erzielt. Etwa<br />

12.000 Windenergieanlagen (WEA)<br />

befinden sich hierzulande inzwischen<br />

am Netz <strong>und</strong> decken damit bereits ca.<br />

drei Prozent des deutschen Strombedarfs.<br />

Allen Konjunkturkrisen zum<br />

Trotz boomt die Windenergie-Branche.<br />

Positive Prognosen<br />

Die Prognosen für die Zukunft fallen<br />

positiv aus. Das Deutsche Windenergie-<br />

Institut (DEWI) prognostiziert für das<br />

Jahr 2030 r<strong>und</strong> 4000 Windenergieanlagen<br />

auf hoher See. Damit wäre eine<br />

Nennleistung von etwa 20 000 Megawatt<br />

durch Offshore-Windparks erzeugbar.<br />

Die Wichtigkeit von Windkraftanlagen<br />

liegt auf der Hand.<br />

Schaut man auf die Wachstumsraten<br />

dieses Energiemarktes, so ist auch das<br />

sichere Verfügen der gewonnenen<br />

Energie ein wichtiger Aspekt.<br />

Gefährdung durch Blitzeinwirkungen<br />

Stillstandszeiten kann sich ein Betreiber<br />

dieser Anlagen nicht leisten. Im<br />

Gegenteil, die hohen Investitionskosten<br />

für eine Windenergieanlage müssen<br />

sich in wenigen Jahren amortisiert<br />

haben. Windenergieanlagen sind<br />

umfangreiche elektrische <strong>und</strong> elektronische<br />

Anlagen, konzentriert auf engstem<br />

Raum. Alles, was die Elektrotechnik/Elektronik<br />

bietet, ist anzutreffen:<br />

Schaltanlagen, Motoren <strong>und</strong> Antriebe,<br />

Frequenzumrichter, Bussysteme mit<br />

Aktoren <strong>und</strong> Sensoren. Unschwer zu<br />

verstehen, dass Überspannungen dort<br />

einigen Schaden anrichten können.<br />

Aufgr<strong>und</strong> der exponierten Lage <strong>und</strong><br />

der Bauhöhe sind Windenergieanlagen<br />

direkten Blitzeinwirkungen ausgesetzt.<br />

So wächst die Blitzeinschlagsgefahr<br />

quadratisch mit der Bauwerkshöhe.<br />

Megawatt-Windenergieanlagen erreichen<br />

mit Flügeln eine Gesamthöhe bis<br />

150 m <strong>und</strong> sind deshalb besonders<br />

gefährdet. Ein umfassender Blitz- <strong>und</strong><br />

Überspannungsschutz ist notwendig.<br />

Einschlagshäufigkeit<br />

Die jährliche Anzahl von Wolke-Erde-<br />

Blitzen für eine bestimmte Region<br />

ergibt sich aus dem bekannten Isokeraunischen<br />

Pegel. In Europa gilt für<br />

Küsten- <strong>und</strong> Mittelgebirgslandschaften<br />

eine mittlere Anzahl von ein bis drei<br />

Wolke-Erde-Blitzen je km 2 <strong>und</strong> Jahr.<br />

Die im Mittel zu erwartende jährliche<br />

Anzahl von Blitzeinschlägen lässt sich<br />

mit nachstehender Formel ermitteln:<br />

n = 2,4 • 10 -5 • N g • H 2,05<br />

N g Anzahl der Wolke-Erde-Blitze<br />

1<br />

je km 2 <strong>und</strong> Jahr in ⎯⎯⎯<br />

km 2 • a<br />

H Höhe des Objektes in m<br />

Die maximal <strong>und</strong> minimal zu erwartende<br />

Anzahl der Blitzeinschläge können<br />

sich vom Mittelwert bis etwa um den<br />

Faktor 3 unterscheiden.<br />

Bei einer angenommenen Anzahl von<br />

jährlich zwei Wolke-Erde-Blitzen je km 2<br />

<strong>und</strong> einer Höhe von 75 m ergibt sich<br />

eine erwartete mittlere Einschlagshäufigkeit<br />

von einem Blitzeinschlag in<br />

drei Jahren.<br />

Für die Dimensionierung von Blitzschutzmaßnahmen<br />

muss berücksichtigt<br />

werden, dass bei Objekten mit einer<br />

Höhe von etwa > 60 m <strong>und</strong> blitzexponierter<br />

Lage neben Wolke-Erde-Blitze<br />

auch Erde-Wolke-Blitze, sogenannte<br />

Aufwärtsblitze, in Betracht zu ziehen<br />

sind. Damit ergeben sich größere Wer-<br />

Bild 9.2.1 Stoßstromlabor DEHN + SÖHNE<br />

maximaler Blitzstoßstrom 200 kA der Wellenform 10/350 µs<br />

te als in der oben angegebenen Formel.<br />

Außerdem besitzen Erde-Wolke-Blitze<br />

ausgehend von hohen exponierten<br />

Objekten hohe Ladungsinhalte eines<br />

Blitzstromes, die vor allem für die<br />

Schutzmaßnahmen an Rotorblättern<br />

<strong>und</strong> für die Auslegung von Blitzstrom-<br />

Ableitern von wichtiger Bedeutung<br />

sind.<br />

Normung<br />

Bei der Auslegung des Schutzkonzeptes<br />

dienen als Basis die IEC 61400-24,<br />

Klassifikation VDE 0127 Teil 24 <strong>und</strong> die<br />

Richtlinien des Germanischen Lloyd.<br />

<strong>Der</strong> Verband der deutschen Sachversicherer<br />

(VdS) empfiehlt im VdS-Blatt<br />

2010 "Risikoorientierter Blitz- <strong>und</strong><br />

Überspannungsschutz", für Windenergieanlagen<br />

mindestens die Blitzschutzklasse<br />

II auszuführen, um den Mindestanforderungen<br />

zum Schutz dieser<br />

Anlagen gerecht zu werden.<br />

Schutzmaßnahmen<br />

In diesem Fachbeitrag wird schwerpunktmäßig<br />

die Realisierung von Blitz<strong>und</strong>Überspannungs-Schutzmaßnahmen<br />

für die elektrischen <strong>und</strong> elektronischen<br />

Geräte/Systeme einer WEA aufgezeigt.<br />

Die komplexen Probleme des Schutzes<br />

von Rotorblättern <strong>und</strong> drehbar gelagerten<br />

Teilen/Lagern bedürfen einer<br />

detaillierten Untersuchung <strong>und</strong> sind<br />

hersteller- <strong>und</strong> typspezifisch.<br />

Engineering- <strong>und</strong> Prüfleistungen zur<br />

Optimierung k<strong>und</strong>enspezifischer Lösungen<br />

werden im Stoßstromlabor des<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 165<br />

9


9<br />

Unternehmens DEHN + SÖHNE angeboten:<br />

⇒ Test k<strong>und</strong>enspezifischer, anschlussfertiger<br />

Anschalteinheiten zum<br />

Schutz der elektrischen Anlage<br />

⇒ Blitzstromtragfähigkeit von Lagern<br />

⇒ Blitzstromtest an Blitzstromableitungen<br />

<strong>und</strong> Rezeptoren von Rotorblättern<br />

Diese Versuche im Stoßstromlabor<br />

belegen die Wirksamkeit der ausgewählten<br />

Schutzmaßnahmen <strong>und</strong> tragen<br />

zur Optimierung des "Schutzpaketes"<br />

bei (Bild 9.2.1).<br />

LPZ 1<br />

LPZ 2<br />

166 BLITZPLANER<br />

Kanzel<br />

elektromagnetischer Schirm<br />

geschirmte Kabeltrasse<br />

Schirmrohr o. ä.<br />

Bild 9.2.2 Blitz-Schutzzonen-Konzept einer WEA<br />

Mast / Turm<br />

Bild 9.2.3 Erdermaschennetz einer WEA<br />

Betonf<strong>und</strong>ament<br />

Bewehrungseisen<br />

Ringerder<br />

Blitz-Schutzzonen-Konzept<br />

Das Blitz-Schutzzonen-Konzept (BSZK)<br />

ist eine Strukturierungsmaßnahme, um<br />

innerhalb eines Objektes ein definiertes<br />

EMV-Klima zu schaffen (Bild 9.2.2).<br />

Das definierte EMV-Klima wird durch<br />

die Störfestigkeit der verwendeten<br />

elektrischen Betriebsmittel spezifiziert.<br />

Das BSZK beinhaltet daher als Schutzmaßnahme<br />

die leitungs- <strong>und</strong> feldgeb<strong>und</strong>enen<br />

Störgrößen an Schnittstellen<br />

auf vereinbarte Werte zu reduzieren.<br />

Aus diesem Gr<strong>und</strong>e wird das zu schützende<br />

Objekt in Schutzzonen unterteilt.<br />

Die Schutzzonen ergeben sich<br />

durch den Aufbau der WEA <strong>und</strong> sollen<br />

Betriebsgebäude<br />

LPZ 1<br />

Kabelkanal<br />

Erdleiter<br />

LPZ 2<br />

Abgehende<br />

Leitungen<br />

Armierung des<br />

Gebäudes<br />

den natürlichen Aufbau der Struktur<br />

berücksichtigen. Deshalb wird die Einteilung<br />

in eine oder entsprechend<br />

Bild 9.2.2 in zwei Schutzzonen nicht<br />

vorgegeben. Entscheidend ist, dass die<br />

von außen in der Blitz-Schutzzone 0 A<br />

einwirkenden direkten Blitzparameter<br />

durch Schirmungsmaßnahmen <strong>und</strong> Einbau<br />

von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

soweit reduziert werden, dass die<br />

innerhalb der WEA befindlichen elektrischen<br />

<strong>und</strong> elektronischen Systeme<br />

<strong>und</strong> Geräte störungsfrei betrieben werden<br />

können.<br />

Schirmungsmaßnahmen<br />

Die Kanzel sollte als ein in sich geschlossener,<br />

metallener Schirm aufgebaut<br />

werden. Innerhalb der Kanzel<br />

wird dadurch ein Volumen mit einem<br />

gegenüber außen erheblich geschwächten,<br />

elektromagnetischen Feld<br />

erreicht. Die Schalt- <strong>und</strong> Steuerschränke<br />

in der Kanzel, <strong>und</strong> wenn vorhanden<br />

im Betriebsgebäude, sollten ebenfalls<br />

aus Metall sein. Die Verbindungsleitungen<br />

sollten mit einem äußeren, stromtragfähigen<br />

Schirm versehen sein. In<br />

störschutztechnischem Sinne sind geschirmte<br />

Leitungen nur dann gegen<br />

EMV-Einkopplungen wirksam, wenn<br />

die Schirme beidseitig mit dem Potentialausgleich<br />

verb<strong>und</strong>en werden. Die<br />

Kontaktierung der Schirme muss mit<br />

r<strong>und</strong>um kontaktierenden Anschlussklemmen<br />

erfolgen, ohne dass EMVuntaugliche,<br />

lange Anschluss- "Zöpfe"<br />

anlagenseitig installiert werden.<br />

Erdungsanlage<br />

Für die Erdung einer WEA sollte in<br />

jedem Falle die Armierung des Turmes<br />

mit verwendet werden. Das Errichten<br />

eines F<strong>und</strong>amenterders im Turmfuß,<br />

<strong>und</strong> wenn vorhanden im F<strong>und</strong>ament<br />

eines Betriebsgebäudes, ist auch unter<br />

dem Gesichtspunkt der Korrosionsgefahr<br />

von Erdleitungen zu bevorzugen.<br />

Die Erdung des Turmfußes <strong>und</strong> des Betriebsgebäudes<br />

(Bild 9.2.3) sollte durch<br />

ein Erder-Maschennetz verb<strong>und</strong>en werden,<br />

um eine möglichst großflächige<br />

Erdungsanlage zu erhalten.<br />

In welchem Umfang um den Turmfuß<br />

potentialsteuernde Ringerder zusätzlich<br />

verlegt werden müssen, ist davon<br />

abhängig, ob zum Zwecke des Personenschutzes<br />

eventuell zu hohe Schritt<strong>und</strong><br />

Berührungsspannungen im Falle<br />

eines Blitzeinschlages reduziert werden<br />

müssen.<br />

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Beschalten von 0 A Leitungen am Übergang<br />

von Blitz-Schutzzone 0 A auf 1<br />

<strong>und</strong> höher<br />

Für den sicheren Betrieb der elektrischen<br />

<strong>und</strong> elektronischen Geräte ist<br />

neben der Schirmung gegen feldgeb<strong>und</strong>ene<br />

Störgrößen auch der Schutz<br />

gegen leitungsgeb<strong>und</strong>ene Störgrößen<br />

an den Schnittstellen der Blitz-Schutzzonen<br />

zu realisieren.<br />

Am Übergang Blitz-Schutzzone 0 A auf<br />

1 (klassisch auch als Blitzschutz-Potentialausgleich<br />

bezeichnet) müssen Schutzgeräte<br />

eingesetzt werden, die in der<br />

Lage sind, erhebliche Blitzteilströme<br />

zerstörungsfrei abzuleiten. Diese<br />

Schutzgeräte werden als Blitzstrom-<br />

Ableiter (SPD Typ 1) bezeichnet <strong>und</strong> mit<br />

Stoßströmen der Wellenform 10/350 µs<br />

geprüft.<br />

Am Übergang BSZ 0 B auf 1 <strong>und</strong> BSZ 1<br />

<strong>und</strong> höher sind nur energieschwache<br />

Stoßstromimpulse als Folge von außen<br />

induzierten Spannungen oder im System<br />

selbst erzeugten Überspannungen<br />

zu beherrschen. Diese Schutzgeräte<br />

werden als Überspannungs-Ableiter<br />

(SPD Typ 2) bezeichnet <strong>und</strong> mit Stoßströmen<br />

der Wellenform 8/20 µs geprüft.<br />

Abhängig von den Betriebsdaten der<br />

elektrischen <strong>und</strong> elektronischen Systeme<br />

sind die entsprechenden Schutzgeräte<br />

auszuwählen.<br />

Im energietechnischen Versorgungsnetz<br />

einzusetzende Schutzgeräte müssen<br />

nach dem Ableitvorgang in der<br />

Lage sein, den aus dem Netz nachfließenden<br />

netzfrequenten Folgestrom<br />

sicher zu löschen. Dies ist neben der<br />

Stoßstromtragfähigkeit die zweite<br />

wichtige Dimensionierungsgröße.<br />

Bild 9.2.4 zeigt den Blitzstrom-Ableiter<br />

DEHNbloc mit gekapselter Funkenstrecke.<br />

Bild 9.2.4 Anwendung nichtausblasender Blitzstrom-<br />

Ableiter DEHNbloc<br />

Dieser Blitzstrom-Ableiter kann ohne<br />

Berücksichtigung von Mindestabständen<br />

zu blanken, unter Spannung stehenden<br />

Anlageteilen in die zu schützende<br />

Anlage eingebaut werden. Das<br />

Schutzgerät DEHNbloc wird zum Beispiel<br />

für aus der WEA abgehende<br />

Niederspannungsleitungen eingesetzt.<br />

Überspannungs-Ableiter (Bild 9.2.5)<br />

sind für Beanspruchungen, wie sie bei<br />

induktiven Einkopplungen <strong>und</strong> Schalthandlungen<br />

auftreten, dimensioniert.<br />

Im Rahmen der energetischen Koordination<br />

sind sie den Blitzstrom-Ableitern<br />

nachzuschalten. Sie sind aufgebaut<br />

mit einem thermisch überwachten<br />

Metalloxid-Varistor, bei dem ein<br />

äußerst geringer Netzfolgestrom auftritt.<br />

Bild 9.2.5 Anwendung Überspannungs-Ableiter<br />

DEHNguard, DG TNC FM, U C = 750 V,<br />

Serien-Nr. 1371<br />

Im Gegensatz zu Ableitern für energietechnische<br />

Versorgungssysteme ist bei<br />

Schutzgeräten für informationstechnische<br />

Anlagen besonders auf ihre Systemverträglichkeit<br />

<strong>und</strong> die Betriebsdaten<br />

der MSR- oder Datenleitung zu<br />

achten. Diese Schutzgeräte werden in<br />

Serie zu den informationstechnischen<br />

Leitungen geschaltet <strong>und</strong> müssen in<br />

der Lage sein, den Störpegel auf die<br />

Empfindlichkeit der zu schützenden<br />

Geräte zu reduzieren.<br />

Wird im Rahmen des Blitz-Schutzzonen-Konzeptes<br />

eine einzelne Telefonleitung<br />

betrachtet, so kann pauschal<br />

der Blitzteilstrom auf dieser Leitung<br />

mit 5 % angenommen werden.<br />

Bei der Blitz-Schutzklasse III/IV ist dies<br />

ein Blitzteilstrom von 5 kA, Wellenform<br />

10/350 µs.<br />

Bild 9.2.6 zeigt einen für derartige<br />

Anwendungsfälle geeigneten Blitzstrom-Ableiter.<br />

Als Blitz- <strong>und</strong> Überspannungs-Ableiter<br />

ist das bewährte Kombigerät BLITZ-<br />

DUCTOR CT, BCT MOD BE im Bild 9.2.6<br />

dargestellt. Dieses Schutzgerät kann<br />

für den Geräteschutz in der EMV-Blitz-<br />

Schutzzone I <strong>und</strong> höher eingesetzt<br />

werden. <strong>Der</strong> BLITZDUCTOR CT ist als<br />

Vierpol aufgebaut <strong>und</strong> begrenzt<br />

sowohl Längs- als auch Querspannungen.<br />

Er kann direkt im Zuge von Reihenklemmen<br />

bzw. anstelle dieser<br />

Klemmen auf Tragschienen befestigt<br />

werden, wobei seine besondere Bauart<br />

eine raumsparende Anordnung ermöglicht.<br />

Bild 9.2.6 Anwendung Blitz- <strong>und</strong> Überspannungs-<br />

Ableiter BLITZDUCTOR CT<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 167<br />

9


9<br />

168 BLITZPLANER<br />

www.dehn.de


9.3 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz für PV-Anlagen <strong>und</strong> Solarkraftwerke<br />

9.3.1 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz<br />

für PV-Anlagen<br />

Auf dem Sektor der Photovoltaik (PV)<br />

nimmt inzwischen Deutschland eine<br />

führende Rolle auf dem Weltmarkt ein.<br />

In den letzten vier Jahren hat sich der<br />

deutsche PV-Markt nach UVS (Unternehmensvereinigung<br />

Solarwirtschaft<br />

e. V.)-Angaben verzehnfacht. Aufgr<strong>und</strong><br />

der garantierten Lebensdauer der PV-<br />

Generatoren von 20 Jahren <strong>und</strong> deren<br />

exponierten Aufstellorten sowie der<br />

sensitiven Elektronik des Wechselrichters,<br />

ist ein wirksamer Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz<br />

zwingend erforderlich.<br />

Nicht nur Hausbesitzer entscheiden sich<br />

für eine PV-Anlage auf ihrem Hausdach,<br />

sondern auch private Betreibergesellschaften<br />

investieren immer häufiger<br />

in Gemeinschaftsanlagen, die auf<br />

großflächigen Dächern auf Verkehrsbauten<br />

oder nicht genutzten Freiflächen<br />

errichtet werden.<br />

Aufgr<strong>und</strong> des großen Flächenbedarfs<br />

des PV-Generators sind PV-Anlagen bei<br />

Gewittern besonders stark durch die<br />

Wirkung von Blitzentladungen gefährdet.<br />

Ursachen von Überspannungen in<br />

PV-Anlagen sind induktive oder kapazitive<br />

eingekoppelte Spannungen infolge<br />

von Blitzentladungen sowie Gewitterüberspannungen<br />

<strong>und</strong> Schalthandlungen<br />

auf dem vorgelagerten Wechselstromnetz.<br />

Blitzbedingte Überspannungen<br />

in der PV-Anlage können zu<br />

Schäden an PV-Modulen <strong>und</strong> Wechselrichtern<br />

führen. Dies kann schwerwiegende<br />

Folgen für den Betrieb der Anlage<br />

nach sich ziehen. Zum einen schlagen<br />

hohe Reparaturkosten, z. B. die des<br />

Wechselrichters zu Buche, zum anderen<br />

kann der Anlagenausfall zu erheblichen<br />

Ertragsminderungen <strong>und</strong> damit<br />

zu Gewinneinbußen für den Anlagenbetreiber<br />

führen.<br />

Notwendigkeit des Blitzschutzes<br />

Generell ist bei der Errichtung von PV-<br />

Anlagen zu unterscheiden, ob die Errichtung<br />

auf einem Gebäude mit oder<br />

ohne Blitzschutz erfolgt. Für öffentliche<br />

Gebäude, wie z. B. Versammlungsstätten,<br />

Schulen, Krankenhäuser, fordern<br />

die Bauordnungen der Länder aus<br />

Sicherheitsgründen <strong>Blitzschutzanlagen</strong>.<br />

Dabei wird in bauliche Anlagen<br />

unterschieden, bei denen nach ihrer<br />

Lage, Bauart oder Nutzung ein Blitzeinschlag<br />

leicht eintreten oder zu schweren<br />

Folgen führen kann. Solche schutzbedürftigen<br />

baulichen Anlagen sind<br />

mit einer dauernd wirksamen Blitzschutzanlage<br />

zu versehen.<br />

Bei privaten, nicht öffentlich genutzten<br />

Gebäuden wird oftmals auf Blitzschutzmaßnahmen<br />

verzichtet. Dies geschieht<br />

teils aus Kostengründen aber auch aus<br />

nicht vorhandener Sensibilität gegenüber<br />

dem Thema.<br />

Wurde als Standort für ein PV-Anlage<br />

ein Gebäude ohne Äußeren Blitzschutz<br />

ausgewählt, ergibt sich die Frage, ob<br />

nicht mit der nachträglichen Errichtung<br />

des Solargenerators auf dem<br />

Dach, Blitzschutzmaßnahmen für die<br />

gesamte bauliche Anlage zu treffen<br />

sind. Nach dem aktuellen Stand der<br />

wissenschaftlichen Erkenntnisse erhöht<br />

die Installation von PV-Modulen auf<br />

Gebäuden nicht das Risiko eines Blitzeinschlags,<br />

so dass die Forderung nach<br />

Blitzschutzmaßnahmen nicht unmittelbar<br />

durch das Vorhandensein einer PV-<br />

Anlage abgeleitet werden kann. Jedoch<br />

kann es zu einer erhöhten Gefährdung<br />

der elektrischen Einrichtungen<br />

des Gebäudes bei einem Blitzeinschlag<br />

kommen. Dies ist darin begründet,<br />

dass durch die Leitungsführung<br />

der PV-Leitungen innerhalb des Gebäudes<br />

in vorhandenen Steigschächten<br />

<strong>und</strong> Kabeltrassen hohe feld- <strong>und</strong> leitungsgeb<strong>und</strong>ene<br />

Störungen durch<br />

Blitzströme entstehen. Deshalb ist es<br />

notwendig das Schadensrisiko durch<br />

Blitzeinschlag abzuschätzen <strong>und</strong> die<br />

daraus resultierenden Ergebnisse bei<br />

der Planung zu berücksichtigen. So bietet<br />

DIN V VDE V 0185-2 Verfahren <strong>und</strong><br />

Daten zur Berechnung des Schadensrisikos<br />

bei Blitzeinschlägen in bauliche<br />

Anlagen <strong>und</strong> zur Auswahl von Blitzschutzmaßnahmen.<br />

Es werden vier<br />

Schutzklassen unterschieden, deren<br />

Wirksamkeit von Schutzklasse IV nach I<br />

zunimmt. Darüber hinaus liefert die<br />

Risikoabschätzung auch Ergebnisse<br />

dazu, ob zusätzliche Überspannungs-<br />

Schutzmaßnahmen zu ergreifen sind,<br />

um ein akzeptables Schadensrisiko für<br />

die Anlage zu erhalten.<br />

Da das Verfahren zur Risikoanalyse sehr<br />

komplex angelegt <strong>und</strong> aufwändig ist,<br />

hat der Verband der Sachversicherer<br />

(VdS) in der VdS-Richtlinie 2010 „Risikoorientierter<br />

Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz<br />

für Objekte“ die Risikoabschätzung<br />

aus der DIN V VDE V 0185-2<br />

aufgegriffen <strong>und</strong> führt Blitzschutzmaßnahmen<br />

für bauliche Anlagen aus Sicht<br />

der Versicherungswirtschaft auf. In dieser<br />

Richtlinie werden in Tabelle 3 in vereinfachter<br />

Weise Schutzklassen <strong>und</strong><br />

Überspannungs-Schutzmaßnahmen<br />

Objekten zugeordnet. So führt diese<br />

Richtlinie auch Gebäude mit alternativen<br />

Energieversorgungsanlagen, wie<br />

z. B. Gebäude mit einer PV-Anlage<br />

(> 10 kW) auf. Demnach sind für solche<br />

Objekte die Schutzklasse III als Mindestanforderung<br />

für einen Äußeren Blitzschutz<br />

anzusetzen. Zusätzlich werden<br />

Überspannungs-Schutzmaßnahmen<br />

gefordert.<br />

Nach DIN V VDE V 0100 Teil 712 sollte<br />

ein Überspannungsschutz in der Plus<strong>und</strong><br />

Minus-Leitung des PV-Generators<br />

installiert werden.<br />

Zusammenfassend müssen bei der Errichtung<br />

einer PV-Anlage folgende geltende<br />

Normen <strong>und</strong> Richtlinien berücksichtigt<br />

werden:<br />

⇒ DIN V VDE V 0185<br />

⇒ E DIN IEC 64/1123/CD<br />

(VDE 0100 Teil 712): 2000-08<br />

⇒ VdS 2010<br />

PV-Anlagen auf Gebäuden ohne Blitzschutzanlage<br />

In Bild 9.3.1.1 ist das Überspannungsschutz-Konzept<br />

für eine PV-Anlage auf<br />

einem Gebäude ohne Blitzschutzanlage<br />

gezeigt. Mögliche Einsatzorte der<br />

Überspannungs-Schutzgeräte können<br />

hierbei sein:<br />

⇒ Generatoranschaltkasten<br />

⇒ DC-Eingang des Wechselrichters<br />

⇒ 230V-Seite des Wechselrichters<br />

Die Betriebsspannung der Überspannungs-Schutzgeräte<br />

ist so zu wählen,<br />

dass sie etwas höher liegt als die an<br />

einem kalten Wintertag bei maximaler<br />

Einstrahlung zu erwartende Leerlaufspannung<br />

des Solargenerators.<br />

Die Überspannungs-Schutzgeräte gibt<br />

es in unterschiedlichen Ausführungsformen<br />

<strong>und</strong> Bemessungsspannungen<br />

(Tabelle 9.3.1.1). Auch für Generatorspannungen<br />

bis 1000 V DC sind spezielle<br />

Überspannungs-Schutzgeräte verfügbar.<br />

Diese Überspannungs-Schutzgeräte der<br />

DEHNguard Y PV-Familie sind mit potentialfreien<br />

Kontakten zur zentralen<br />

Überwachung des Betriebszustandes<br />

erhältlich. Aufwendige Überprüfungen<br />

der Schutzeinrichtungen nach Gewittern<br />

können dann vermieden werden.<br />

Falls ein Generatoranschaltkasten, wie<br />

in Bild 9.3.1.1 gezeigt, vorhanden ist, so<br />

sind in diesem zum Schutz der PV-<br />

Module Überspannungs-Schutzgeräte<br />

vorzusehen. Überspannungs-Schutzmaßnahmen<br />

sind immer nur lokal wirksam,<br />

so auch die zum Schutz der PV-<br />

Module. Andere Komponenten des PV-<br />

Systems, insbesondere die PV-Wechselrichter,<br />

die durchaus einige Meter vom<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 169<br />

9


9<br />

L+<br />

L-<br />

Generatoranschaltkasten entfernt<br />

montiert sein können, sind ebenfalls<br />

mit Überspannungs-Schutzgeräten am<br />

Gleichspannungseingang des jeweiligen<br />

Wechselrichters zu beschalten.<br />

Es werden dabei Überspannungs-<br />

Schutzgeräte des gleichen Typs wie im<br />

Generatoranschaltkasten montiert.<br />

Ebenfalls ist die Wechselspannungs-<br />

Seite des Wechselrichters mit Überspannungs-Schutzgeräten<br />

(siehe Tabelle<br />

9.3.2) auszurüsten. Dabei sind die<br />

170 BLITZPLANER<br />

Generatoranschlusskasten<br />

(falls vorhanden) DC-Freischaltstelle<br />

DG Y PV... (FM)<br />

zum<br />

PV-Modul-Gestell<br />

* DG Y PV... (FM) *<br />

PV-Ableiter<br />

1 1<br />

* (Typ entsprechend der PV-<br />

Generatorleerlaufspannung nach<br />

Tabelle 9.3.1.1 auszuwählen)<br />

a TT-System 230 V AC<br />

Wechselrichter<br />

DC<br />

AC<br />

DG TT 230 (FM)<br />

Vorgaben nach VDE 0100 Teil 534 zu<br />

beachten.<br />

Eine Möglichkeit zur Reduzierung der<br />

induzierten Querspannung in der DC-<br />

Hauptleitung besteht darin, die Hin<strong>und</strong><br />

Rückleitung der einzelnen Generatorstränge<br />

dicht beieinander zu verlegen.<br />

Die Verwendung geschirmter<br />

Generatorhauptleitung wird ebenfalls<br />

empfohlen.<br />

PV-Anlage auf Gebäude mit Blitzschutzanlage<br />

<strong>Der</strong> ordnungsgemäße Zustand des<br />

Blitzschutzsystems ist durch vorhandene<br />

Prüfprotokolle oder durch Wiederholungsprüfung<br />

zu belegen. Werden<br />

bei der Prüfung des Blitzschutzsystems<br />

Mängel am Äußeren Blitzschutz festgestellt<br />

(z. B. starke Korrosion, lockere<br />

<strong>und</strong> lose Klemmverbindungen), so hat<br />

der Errichter der PV-Anlage die Pflicht<br />

den Gebäudeeigentümer auf diese<br />

Mängel schriftlich hinzuweisen. <strong>Der</strong><br />

Aufbau der PV-Anlage auf der Dachfläche<br />

hat unter der Berücksichtigung des<br />

bestehenden Äußeren Blitzschutzes zu<br />

erfolgen. Dabei ist die PV-Anlage zum<br />

Schutz vor einem direkten Blitzschlag<br />

so zu installieren, dass sich diese im<br />

Schutzbereich des Äußeren Blitzschutzes<br />

befindet (Bild 9.3.1.2). Durch geeignete<br />

Fangeinrichtungen, wie z. B. Fangstangen,<br />

können direkte Blitzeinschläge<br />

in die PV-Module verhindert werden.<br />

Die notwendigen, eventuell zusätzlich<br />

zu montierenden Fangstangen<br />

sind so anzuordnen, dass sie mit ihrem<br />

Schutzraum einen Direkteinschlag in<br />

das PV-Modul verhindern <strong>und</strong> anderer-<br />

L<br />

N<br />

PE<br />

b TN-System 230 V AC<br />

Wechselrichter<br />

DC<br />

AC<br />

seits dabei keinen Kernschatten auf die<br />

Module werfen. Diese Fangeinrichtungen<br />

werden dann mit den bereits vorhandenen<br />

verb<strong>und</strong>en, um so die Anbindung<br />

an die Ableitungseinrichtung<br />

<strong>und</strong> Erdungsanlage zu erhalten.<br />

Zu beachten ist, dass zwischen den PV-<br />

Komponenten <strong>und</strong> Metallteilen wie<br />

<strong>Blitzschutzanlagen</strong>, Dachrinnen, Dachfenster,<br />

Solarkollektoren oder Antennenanlagen<br />

ein Trennungsabstand s<br />

nach DIN V VDE V 0185-3 eingehalten<br />

werden muss (Bild 9.3.1.3). <strong>Der</strong> Trennungsabstand<br />

ist nach DIN V VDE V<br />

0185-3 zu berechnen. Kann aus montagetechnischer<br />

Sicht der Trennungsabstand<br />

nicht eingehalten werden, muss<br />

an diesen Stellen eine direkte leitfähige<br />

Verbindung zwischen dem Äußeren<br />

Blitzschutz <strong>und</strong> den metallenen PV-<br />

Komponenten vorgesehen werden. In<br />

allen anderen Fällen ist eine direkte<br />

Verbindung zwischen dem Äußeren<br />

Blitzschutz <strong>und</strong> den metallenen PV-<br />

Komponenten unbedingt zu vermeiden.<br />

In Bild 9.3.1.4 ist das Überspannungsschutz-Konzept<br />

für eine PV-Anlage auf<br />

einem Gebäude mit Blitzschutzanlage<br />

gezeigt. Mögliche Einsatzorte der<br />

Überspannungs-Schutzgeräte können<br />

hierbei sein:<br />

⇒ Generatoranschaltkasten<br />

⇒ DC-Eingang des Wechselrichters<br />

⇒ 230 V-Seite des Wechselrichters<br />

⇒ NSHV-Einspeisung<br />

2<br />

DG TN 230 (FM)<br />

Bild 9.3.1.1 Prinzipschaltbild Überspannungsschutz für eine PV-Anlage auf einem Gebäude ohne Äußeren Blitzschutz a) TT-System 230 V AC b) TN-System 230 V AC<br />

a<br />

Bild 9.3.1.2 PV-Module im Schutzbereich von Fangstangen<br />

unter Berücksichtigung des<br />

Trennungsabstandes s<br />

s<br />

s<br />

3<br />

L<br />

N<br />

PE<br />

www.dehn.de


Tabelle 9.3.1.1 Auswahltabelle Überspannungsschutz für Gleichspannungs-Systeme<br />

Schnellübersicht DEHNguard Y PV Bemerkung<br />

Typ Mittelpunkts- Mittelpunkts- Erdfreie<br />

(S.-Nr., Art.-Nr.) erdung am erdung am Systeme<br />

ohne<br />

Solargenerator Wechselrichter<br />

Fernmeldekontakt 500 V DC 350 V DC 350 V DC • keine Leckströme<br />

DG Y PV 275 der Varistoren<br />

S.-Nr. 1373<br />

Art.-Nr. 900 510/S<br />

gegen Erde<br />

mit • keine Beeinflussung<br />

Fernmeldekonakt der Isolationsüber-<br />

DG Y PV 275 FM<br />

S.-Nr. 1403<br />

Art.-Nr. 900 540/S<br />

ohne<br />

wachungseinrichtung<br />

Fernmeldekontakt<br />

DG Y PV 320<br />

S.-Nr. 1384<br />

Art.-Nr. 900 510/S<br />

mit<br />

Fernmeldekonakt<br />

DG Y PV 320 FM<br />

S.-Nr. 1404<br />

Art.-Nr. 900 540/S<br />

ohne<br />

600 V DC 420 V DC 420 V DC<br />

Fernmeldekontakt 1000 V DC 1000 V DC 1000 V DC • Fehlerresistente<br />

DG Y PV 1000 Y-Schutzbeschaltung<br />

Art.-Nr. 900 517 ⇒ vermeidet Schädimit<br />

gung des Überspan-<br />

Fernmeldekonakt nungs-Schutzgerätes<br />

DG Y PV 1000 FM bei Isolationsfehler im<br />

Art.-Nr. 900 547 Generatorstromkreis<br />

• Trotz hoher<br />

Bemessungsspannung<br />

Beherrschung der Luft<strong>und</strong><br />

Kriechstrecken<br />

Im Bild Schutz für ... Schutzgeräte Art.-Nr.<br />

9.3.1.1 <strong>und</strong><br />

Bild 9.3.1.4<br />

Nr.<br />

2<br />

3<br />

Wechselstrom TN-System ohne Fernmeldekontakt<br />

DEHNguard DG TN 230 900 506<br />

mit Fernmeldekontakt<br />

DEHNguard DG TN 230 FM 900 507<br />

Wechselstrom TT-System ohne Fernmeldekontakt<br />

DEHNguard DG TT 230 900 508<br />

mit Fernmeldekontakt<br />

DEHNguard DG TT 230 FM 900 509<br />

Tabelle 9.3.1.2 Überspannungs-Schutzgeräte für Wechselstrom-Systeme<br />

Im Bild Schutz für ... Schutzgeräte Art.-Nr.<br />

9.3.1.4<br />

Nr.<br />

4<br />

Drehstrom TN-C-System DEHNventil DV TNC 255 900 373<br />

Drehstrom TN-S-System DEHNventil DV TNS 255 900 374<br />

Drehstrom TT-System DEHNventil DV TT 255 900 375<br />

Tabelle 9.3.1.3 Auswahl des Kombi-Ableiters entsprechend der Systemform<br />

Vor dem DC-Eingang des Wechselrichters<br />

wird die Generatorhauptleitung mit<br />

Überspannungs-Schutzgeräten beschaltet.<br />

Die Betriebsspannung der Überspannungs-Schutzgeräte<br />

ist so zu wählen,<br />

dass sie etwas höher liegt als die an<br />

einem kalten Wintertag bei maximaler<br />

Einstrahlung zu erwartende Leerlaufspannung<br />

des Solargenerators (siehe<br />

Tabelle 9.3.1.1). <strong>Der</strong> Einsatz der Überspannungs-Schutzgeräte<br />

vor dem DC-<br />

Eingang des Wechselrichters schützt diesen<br />

gegen zu hohe Spannungsspitzen,<br />

die über den ungeschirmten Generator<br />

auf die Generatorhauptleitung eingekoppelt<br />

werden können.<br />

Befindet sich die Gleichstromhauptleitung<br />

nicht im Schutzbereich der Fangeinrichtung,<br />

so müssen zur Entlastung<br />

der Gleichstromhauptleitung <strong>und</strong> der<br />

eingesetzten Überspannungs-Schutzgeräte<br />

Schirmungsmaßnahmen getrof- 9<br />

fen werden. <strong>Der</strong> Schirm dieser Leitung<br />

muss stoßstromtragfähig sein. <strong>Der</strong><br />

www.dehn.de BLITZPLANER 171


9<br />

Kabelschirm muss sowohl auf der<br />

Generatorseite mit dem Gestell, wie<br />

auch vor dem DC-Eingang des Wechselrichters<br />

flächig <strong>und</strong> gut leitend mit<br />

Erde verb<strong>und</strong>en werden.<br />

Die Verwendung des geschirmten<br />

Kabels hat neben der Verringerung von<br />

Überspannungen des weiteren im Hinblick<br />

auf die EMV-Problematik (Antennencharakteristik<br />

der Generatorhauptleitung)<br />

den Vorteil, dass die Abstrahlung<br />

elektromagnetischer Störungen<br />

von der Generatorhauptleitung deutlich<br />

reduziert. <strong>Der</strong> Schirmquerschnitt<br />

sollte mindestens 16 mm 2 Cu sein, um<br />

den Belastungen der Blitzteilströme<br />

standzuhalten.<br />

Niederspannungs-Einspeisung<br />

Wesentlicher Bestandteil eines Blitzschutzsystem<br />

ist der Blitzschutz-Potentialausgleich<br />

für alle von Außen ins<br />

Gebäude eingeführten leitfähigen Systeme<br />

auszuführen. Die Forderungen<br />

des Blitzschutz-Potentialausgleichs<br />

wird erfüllt durch den direkten Anschluss<br />

aller metallenen Systeme <strong>und</strong><br />

indirekten Anschluss aller unter Betriebsspannung<br />

stehenden Systeme<br />

über Blitzstrom-Ableiter. <strong>Der</strong> Blitzschutz-Potentialausgleich<br />

soll möglichst<br />

nahe an der Eintrittsstelle der<br />

baulichen Anlage erfolgen, um ein Eindringen<br />

von Blitzteilströmen in das<br />

Gebäude zu verhindern. Die Niederspannungs-Einspeisung<br />

im Gebäude<br />

wird durch einen mehrpoligen Kombi-<br />

Ableiter mit Funkenstreckentechnologie<br />

geschützt. Die Auswahl dieses<br />

Schutzgerätes erfolgt entsprechend<br />

des vorhandenen Versorgungssystems<br />

L+<br />

L-<br />

Generatoranschlusskasten<br />

(falls vorhanden) geschirmte<br />

Leitungsverlegung<br />

DC-Freischaltstelle<br />

DG Y PV... (FM)<br />

zum<br />

PV-Modul-Gestell<br />

*<br />

PV-Ableiter<br />

172 BLITZPLANER<br />

1<br />

* (Typ entsprechend der PV-<br />

Generatorleerlaufspannung<br />

nach Tabelle 9.3.1.1 auswählen)<br />

(siehe Tabelle 9.3.1.3). Dieser Kombi-<br />

Ableiter vereint Blitzstrom- <strong>und</strong> Überspannungs-Ableiter<br />

in einem Gerät,<br />

kommt ohne Entkopplungsdrossel aus<br />

<strong>und</strong> ist als verdrahtungsfertige Kompletteinheit<br />

für jedes Niederspannungssystem<br />

(TN-C, TN-S, TT) lieferbar.<br />

Bis zu Leitungslängen von ≤ 5m zwischen<br />

DEHNventil‚ <strong>und</strong> Endgerät besteht<br />

ausreichender Schutz ohne<br />

zusätzliche Schutzgeräte. Bei größeren<br />

Leitungslängen sind zusätzlich Überspannungs-Schutzgeräte<br />

SPD Typ 2<br />

oder 3 einzusetzen. Befindet sich der<br />

230 V-Eingang des Wechselrichters<br />

nicht weiter weg als 5 m vom Einsatzort<br />

des DEHNventils, so sind AC-seitig keine<br />

weiteren Schutzgeräte erforderlich.<br />

Bezüglich des Einsatzes von überspannungs-schutzgeräten<br />

in Hauptstromversorgungssystemen<br />

ist die 1998<br />

erschienene Richtlinie des VDEW<br />

„Überspannungs-Schutzeinrichtungen<br />

der Anforderungsklasse B – Richtlinie<br />

für den Einsatz in Hauptstromversorgungssystemen“<br />

zu berücksichtigen.<br />

Zusammenfassend die auszuführenden<br />

Maßnahmen:<br />

⇒ Integration des PV-Generators in<br />

den Äußeren Blitzschutz<br />

⇒ Verwendung geschirmter Generatorhauptleitungen<br />

⇒ Installation von Überspannungs-<br />

Schutzgeräten am DC-Eingang des<br />

Wechselrichters<br />

(siehe Tabelle 9.3.1.1)<br />

1<br />

DG Y PV... (FM) *<br />

a TT-System 230 V AC<br />

Wechselrichter<br />

DC<br />

AC<br />

2<br />

DG TT 230 (FM)<br />

L<br />

N<br />

PE<br />

s<br />

a) Trennungsabstand s eingehalten<br />

Die Berechnung des Trennungsabstandes s erfolgt<br />

gemäß DIN V VDE V 0185-3.<br />

b) Trennungsabstand s nicht eingehalten<br />

s<br />

Direkte elektrisch leitende Verbindung zwischen<br />

Äußerem Blitzschutz <strong>und</strong> PV-Modulrahmen<br />

Bild 9.3.1.3 Betrachtung des Trennungsabstandes<br />

⇒ Installation von Überspannungs-<br />

Schutzgeräten am AC-Eingang des<br />

Wechselrichters<br />

(siehe Tabelle 9.3.1.2)<br />

⇒ Installation eines Kombi-Ableiters<br />

am Eingang der Niederspannungs-<br />

Einspeisung zur Realisierung des<br />

Blitzschutz-Potentialausgleichs<br />

(siehe Tabelle 9.3.1.3)<br />

b TN-System 230 V AC<br />

Wechselrichter<br />

AC<br />

DC<br />

3<br />

DG TN 230 (FM)<br />

L<br />

N<br />

s<br />

PE<br />

DV<br />

www.dehn.de<br />

Stromversorgungssystem<br />

3x 230/400 V AC<br />

Bild 9.3.1.4 Prinzipschaltbild Überspannungsschutz für eine PV-Anlage auf einem Gebäude mit Äußerem Blitzschutz a) TT-System 230 V AC b) TN-System 230 V AC<br />

4


Potentialausgleich<br />

PV-Generatoren sind wegen ihrer<br />

Anordnung vergleichbar mit Antennenanlagen.<br />

Aus diesem Gr<strong>und</strong> ist es<br />

gerechtfertigt <strong>und</strong> angemessen, für die<br />

metallischen Konstruktionsteile von<br />

PV-Generatoren ebenfalls eine geeignete<br />

Erdung zu fordern. Zur sicheren<br />

Vermeidung von Lichtbogen-Über-<br />

Wechselrichter mit Trafo<br />

Im Schutzbereich der Fangstange<br />

schlägen zu anderen Installationen<br />

oder Gebäudeteilen <strong>und</strong> zur Reduzierung<br />

von magnetischen Einkopplungen<br />

in andere Anlagen sollte die Potentialausgleichsleitung<br />

vorzugsweise außerhalb<br />

des Gebäudes zur Erdungsanlage<br />

geführt werden.<br />

Nachfolgende Entscheidungsmatrizen<br />

sollen einen Überblick darüber geben,<br />

PV-Modul mit Schutzklasse SK II<br />

Ja Nein<br />

Potentialausgleich des Potentialausgleich des<br />

PV-Gestells wird empfohlen PV-Gestells notwendig<br />

Querschnitt des<br />

Potentialausgleichleiters<br />

= Querschnitt der DC-Hauptleitung<br />

⇒ mindestens 6 mm2 (Cu)<br />

(DIN VDE 0100 Teil 540, Tabelle 9)<br />

Einsatz von Überspannungs- Einsatz von Überspannungs-Schutz-<br />

Schutzgeräten wird empfohlen geräten wird empfohlen<br />

Tabelle 9.3.1.4 Potentialausgleich für eine PV-Anlage auf Gebäuden ohne Äußeren Blitzschutz<br />

Trennungsabstand s Trennungsabstand s<br />

eingehalten nicht eingehalten<br />

PV-Modul mit Schutzklasse SK II<br />

Ja Nein<br />

Potentialausgleich Potentialausgleich Direkte elektrisch<br />

des PV-Gestells wird des PV-Gestells leitende Verbindung mit<br />

empfohlen notwendig mindestens 16 mm2 (Cu)<br />

zwischen Äußerem<br />

Querschnitt des Blitzschutz <strong>und</strong><br />

Potentialausgleichleiters PV-Modulrahmen<br />

= Querschnitt der<br />

DC-Hauptleitung<br />

notwendig<br />

⇒ mindestens 6 mm2 (Cu) Anlagenspezifisches<br />

(DIN VDE 0100 Teil 540, Schutzkonzept<br />

Tabelle 9) erstellen<br />

Einsatz von Über- Einsatz von Über- Einsatz von Überspannungs-Schutzge-<br />

spannungs-Schutzge- spannungs-Schutzgeräten<br />

wird empfohlen geräten wird empfohlen räten ist notwendig<br />

Tabelle 9.3.1.5 Potentialausgleich für eine PV-Anlage auf Gebäuden mit Äußerem Blitzschutz<br />

wann Überspannungs-Schutzgeräte<br />

eingesetzt <strong>und</strong> der Potentialausgleich<br />

auszuführen ist.<br />

Wechselrichter mit Trafo<br />

Potentialausgleich des<br />

PV-Gestells notwendig<br />

Querschnitt des<br />

Potentialausgleichleiters<br />

= Querschnitt der DC-Hauptleitung<br />

⇒ mindestens 6 mm2 (Cu)<br />

(DIN VDE 0100 Teil 540, Tabelle 9)<br />

Einsatz von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

wird empfohlen<br />

Nicht im Schutzbereich der<br />

Fangeinrichtung<br />

Direkte elektrisch leitende<br />

Verbindung mit mindestens<br />

16 mm 2 (Cu) zwischen<br />

Äußerem Blitzschutz <strong>und</strong><br />

PV-Modulrahmen notwendig<br />

Anlagenspezifisches<br />

Schutzkonzept<br />

erstellen<br />

Einsatz von Überspannungs-<br />

Schutzgeräten ist<br />

notwendig<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 173<br />

9


9<br />

9.3.2 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz<br />

für Solarkraftwerke<br />

Hinsichtlich der Blitzschutzbedürftigkeit<br />

ist bei einem derartigen komplexen<br />

Anlagentyp eine Risikoanalyse durchzuführen.<br />

Das nachfolgende Beispiel beschreibt<br />

exemplarisch die durchzuführenden<br />

Maßnahmen. Da das Verfahren<br />

zur Risikoanalyse sehr komplex angelegt<br />

<strong>und</strong> aufwändig ist, hat der Verband der<br />

Sachversicherer (VdS) in der VdS-Richtlinie<br />

2010 „Risikoorientierter Blitz- <strong>und</strong><br />

Überspannungsschutz für Objekte“ die<br />

Risikoabschätzung aus der DIN V VDE V<br />

0185-2 aufgegriffen <strong>und</strong> führt Blitzschutzmaßnahmen<br />

für bauliche Anlagen<br />

aus Sicht der Versicherungswirtschaft<br />

auf. Diese Richtlinie wurde bei<br />

dem nachfolgendem Beispiel mit herangezogen.<br />

Schutzziel ist es, sowohl das<br />

Betriebsgebäude als auch das Modulfeld<br />

gegen Schäden durch Feuer (direkter<br />

Blitzeinschlag) <strong>und</strong> die elektrischen <strong>und</strong><br />

elektronischen Systeme (Wechselrichter,<br />

Ferndiagnosesystem, Generatorhauptleitung)<br />

gegen die Wirkung des elektromagnetischen<br />

Blitzimpulses (LEMP) zu<br />

schützen.<br />

174 BLITZPLANER<br />

Fangstange<br />

Generatoranschaltkasten<br />

Modulfeld<br />

Erdungsanlage<br />

Maschenweite 20 x 20 m<br />

DC-Leitung<br />

Fangeinrichtung <strong>und</strong> Ableitungen<br />

Zum Schutz des PV-Modulfelds gegen<br />

Direktblitzeinschläge ist es notwendig,<br />

die Solarmodule im Schutzbereich einer<br />

getrennten Fangeinrichtung anzuordnen.<br />

Für dessen Planung wird nach der<br />

VdS-Richtlinie 2010 für PV-Anlagen größer<br />

10 kW Schutzklasse III zugr<strong>und</strong>egelegt.<br />

Entsprechend der Schutzklasse <strong>und</strong><br />

der Höhe der Fangstange wird mit dem<br />

Blitzkugel- <strong>und</strong>/oder Schutzwinkelverfahren<br />

ermittelt, wie viele Fangstangen<br />

<strong>und</strong> in welchem Abstand diese zu errichten<br />

sind. Die Fangeinrichtungen müssen<br />

so angeordnet sein, dass sie keinen<br />

Kernschatten auf die PV-Module werfen,<br />

da dies sonst zu Ertragseinbußen<br />

führt. Außerdem ist darauf zu achten,<br />

dass der Trennungsabstand s nach DIN V<br />

VDE V 0185-3 zwischen den PV-Traggestellen<br />

<strong>und</strong> den Fangstangen eingehalten<br />

wird. Ebenfalls wird das gezeigte<br />

Betriebsgebäude mit einem Äußeren<br />

Blitzschutz der Schutzklasse III ausgerüstet.<br />

Über Anschlussfahnen erfolgt der<br />

Anschluss der Ableitungen an die<br />

Erdungsanlage. Aufgr<strong>und</strong> der Korrosionsgefahr<br />

an der Austrittsstelle der<br />

Anschlussfahnen aus dem Erdreich oder<br />

Beton ist diese korrosionsbeständig aus-<br />

Betriebsgebäude<br />

Bild 9.3.2.1 Übersichtsplan einer PV-Großanlage auf einer Freifläche<br />

zuführen (nichtrostender Stahl V4A,<br />

Werkst.-Nr. 1.4571) oder bei Verwendung<br />

von verzinktem Stahl mit entsprechenden<br />

Maßnahmen zu schützen (z. B.<br />

Densobinde oder Schrumpfschlauch).<br />

Erdungsanlage<br />

Die Erdungsanlage der PV-Anlage wird<br />

als Ringerder (Oberflächenerder) mit<br />

einer Masche 20 m x 20 m ausgeführt<br />

(Bild 9.3.2.1). Die metallenen Traggestelle,<br />

auf denen die PV-Module befestigt<br />

sind, werden etwa alle 10 m an die<br />

Erdungsanlage angeb<strong>und</strong>en. Die Erdungsanlage<br />

des Betriebsgebäudes ist<br />

als F<strong>und</strong>amenterder nach DIN 18014<br />

ausgelegt. Die Erdungsanlage der PV-<br />

Anlage <strong>und</strong> die des Betriebsgebäudes<br />

sind miteinander über mindestens eine<br />

Leitung (30 x 3,5 mm Bandstahl V4A,<br />

Werkst.-Nr. 1.4571 oder Stahl verzinkt)<br />

zu verbinden. <strong>Der</strong> Zusammenschluss der<br />

einzelnen Erdungsanlagen verkleinert<br />

den Gesamterdungswiderstand. Durch<br />

die Vermaschung der Erdungsanlagen<br />

entsteht eine „Äquipotentialfläche“,<br />

die die Spannungsbeanspruchung der<br />

elektrischen Verbindungsleitungen bei<br />

Blitzbeeinflussung zwischen PV-Modulfeld<br />

<strong>und</strong> Betriebsgebäude deutlich<br />

reduziert. Die Oberflächenerder sind in<br />

mindestens 0,5 m Tiefe verlegt <strong>und</strong> die<br />

Maschen sind mit Kreuzklemmen untereinander<br />

verb<strong>und</strong>en. Die Verbindungsstellen<br />

im Erdreich sind mit einer Korrosionsschutzbinde<br />

zu umwickeln. Dies<br />

gilt auch bei Verlegung von V4A Bandstahl<br />

im Erdreich.<br />

Blitzschutz-Potentialausgleich<br />

Alle von Außen in das Betriebsgebäude<br />

eingeführten leitfähigen Systeme müssen<br />

gr<strong>und</strong>sätzlich in den Blitzschutz-<br />

Potentialausgleich einbezogen werden.<br />

Die Forderungen des Blitzschutz-Potentialausgleichs<br />

wird erfüllt durch den<br />

direkten Anschluss aller metallenen Systeme<br />

<strong>und</strong> indirekten Anschluss aller<br />

unter Betriebsspannung stehenden Systeme<br />

über Blitzstrom-Ableiter. <strong>Der</strong> Blitzschutz-Potentialausgleich<br />

soll möglichst<br />

nahe an der Eintrittsstelle der baulichen<br />

Anlage erfolgen, um ein Eindringen von<br />

Blitzteilströmen in das Gebäude zu verhindern.<br />

In diesem Fall (Bild 9.3.2.2),<br />

wird die Niederspannungs-Einspeisung<br />

im Betriebsgebäude durch einen mehrpoligen<br />

Kombi-Ableiter DEHNventil‚<br />

geschützt (siehe Tabelle 9.3.2.1). Bezüglich<br />

des Einsatzes von Überspannungs-<br />

Schutzgeräten in Hauptstromversorgungssystemen<br />

ist die 1998 erschienene<br />

Richtlinie des VDEW „Überspannungs-<br />

Schutzeinrichtungen der Anforderungsklasse<br />

B – Richtlinie für den Einsatz in<br />

www.dehn.de


Hauptstromversorgungssystemen“ zu<br />

berücksichtigen.<br />

Überspannungs-Schutzmaßnahmen<br />

der DC-Leitungen<br />

Aufgr<strong>und</strong> der Verlegung im Erdreich<br />

müssen die DC-Leitungen des PV-Generators<br />

gegen Einkopplung von Blitzteilströmen<br />

geschützt werden. Aus diesem<br />

Gr<strong>und</strong> werden die DC-Leitungen in<br />

einem Stahlpanzerrohr zwischen dem<br />

Generator <strong>und</strong> dem Betriebsgebäude<br />

verlegt. Das Stahlpanzerrohr muss auf<br />

der Generatorseite, als auch am Einführungspunkt<br />

in das Gebäude mit der<br />

Erdungsanlage verb<strong>und</strong>en werden.<br />

Die engmaschige Ausführung der<br />

Erdungsanlage <strong>und</strong> die Verlegung der<br />

DC-Leitungen im Stahlpanzerrohr haben<br />

den Vorteil, dass die Belastung des<br />

Gleichstromkabels durch Blitzteilströme<br />

gering gehalten wird, so dass der Einsatz<br />

von Überspannungs-Schutzgeräte<br />

SPD Typ 2 ausreichend ist.<br />

Um die Beanspruchung der Isolation im<br />

Inneren der Solarmodule im Falle eines<br />

Blitzschlages in die getrennte Fangeinrichtung<br />

zu reduzieren, kommen möglichst<br />

nahe am Solargenerator in einem<br />

Generatoranschaltkasten thermisch<br />

überwachte Überspannungs-Schutzgeräte<br />

zum Einsatz. Für Generatorspan-<br />

nungen über 1000 V DC, sind spezielle<br />

Überspannungs-Schutzgeräte verfügbar<br />

(siehe Tabelle 9.3.1.1).<br />

Zum Einsatz kommt hier zum Beispiel<br />

der DG Y PV 1000 mit der Art.-Nr.<br />

900 517.<br />

In der Praxis hat es sich bewährt, Überspannungs-Schutzgeräte<br />

mit potentialfreien<br />

Kontakten zur Signalisierung des<br />

Betriebszustandes der thermischen<br />

Abtrennvorrichtung zu verwenden. Die<br />

Intervalle zwischen den turnusmäßigen<br />

Vorort-Kontrollen der Schutzgeräte<br />

werden dadurch verlängert.<br />

Die Überspannungs-Schutzgeräte in den<br />

Generatoranschaltkästen übernehmen<br />

lokal die Schutzfunktion für die PV-<br />

Module <strong>und</strong> stellen sicher, dass es aufgr<strong>und</strong><br />

leitungs- <strong>und</strong> feldgeb<strong>und</strong>ener<br />

Störungen zu keinen Funkenüberschlägen<br />

in die PV-Module kommt. Zum<br />

Schutz der Wechselrichter im zentralen<br />

Betriebsgebäude, erfolgt der Einsatz der<br />

Überspannungs-Schutzgeräte direkt an<br />

den DC-Eingangsklemmen des Wechselrichters.<br />

Namhafte Wechselrichterhersteller<br />

rüsten ihre Systeme deshalb oftmals<br />

bereits mit entsprechenden geeigneten<br />

Überspannungs-Schutzgeräten<br />

aus.<br />

Im Bild Schutz für ... Schutzgeräte Art.-Nr.<br />

9.3.2.2<br />

Nr.<br />

1<br />

Drehstrom TN-C-System DEHNventil DV TNC 255 900 373<br />

Drehstrom TN-S-System DEHNventil DV TNS 255 900 374<br />

Drehstrom TT-System DEHNventil DV TT 255 900 375<br />

Tabelle 9.3.2.1 Auswahl des Kombi-Ableiters entsprechend der Systemform<br />

Im Bild Schutz für ... Schutzgeräte Art.-Nr.<br />

9.3.2.2<br />

Nr.<br />

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

Netz- <strong>und</strong> Dateneingang NT PRO 909 958<br />

eines NTBAs<br />

Anlagen <strong>und</strong> Geräte BLITZDUCTOR<br />

der MSR-Technik mit BVT RS 585 5 918 401<br />

vieradriger Datenübertragung,<br />

z.B.<br />

RS 485 Bussystem<br />

Windrichtungsanzeiger, BLITZDUCTOR<br />

z. B. analoger Mess- BCT MOD BE 24 919 623<br />

wertübertragung + Basisteil BCT BAS 919 506<br />

4 bis 20 mA<br />

Umgebungs- <strong>und</strong> BLITZDUCTOR<br />

Modultemperatur- BCT MOD BE 5 919 620<br />

Sensor + Basisteil BCT BAS 919 506<br />

Tabelle 9.3.2.2 Überspannungs-Schutzgeräte für Datenerfassung <strong>und</strong> -auswertung<br />

Überspannungs-Schutzmaßnahmen<br />

für informationstechnische Systeme<br />

Im Betriebsgebäude befindet sich ein<br />

Ferndiagnosesystem, dass zur einfachen<br />

<strong>und</strong> schnellen Funktionsüberprüfung<br />

der PV-Anlagen dient. Störungen an der<br />

PV-Anlage können so frühzeitig vom<br />

Betreiber erkannt <strong>und</strong> behoben werden.<br />

Durch das Fernüberwachungssystem<br />

ist es möglich, dass die Leistungsdaten<br />

des Solargenerators ständig zur Verfügung<br />

stehen, um die Erträge der PV-<br />

Anlage zu optimieren.<br />

Wie in Bild 9.3.2.3 gezeigt, werden über<br />

externe Sensoren an der PV-Anlage<br />

Messungen der Windgeschwindigkeit,<br />

Modultemperatur <strong>und</strong> Umgebungstemperatur<br />

durchgeführt. Diese Messwerte<br />

können direkt an der Erfassungseinheit<br />

abgelesen werden. Die Datenerfassungseinheit<br />

verfügt über Schnittstellen,<br />

wie RS 232 oder RS 485, an die ein<br />

PC <strong>und</strong>/oder Modems zur Fernabfrage<br />

<strong>und</strong> -wartung angeschlossen werden.<br />

Damit kann das Servicepersonal per<br />

Ferndiagnose die Störungsursache ermitteln<br />

<strong>und</strong> dann gezielt beseitigen. Das<br />

Modem in Bild 9.3.2.3 ist an das Netzabschlussgerät<br />

(NTBA) eines ISDN-Basisanschluss<br />

angeschlossen.<br />

Die im Bild 9.3.2.3 gezeigten Messsensoren<br />

für Windgeschwindigkeit <strong>und</strong> Modultemperatur<br />

sind ebenso wie die PV-<br />

Module im einschlagsgeschützten Bereich<br />

montiert. Blitzströme treten damit<br />

auf den Messleitungen nicht auf, wohl<br />

aber leitungsgeb<strong>und</strong>ene transiente<br />

Überspannungen, die durch Induktionswirkung<br />

bei Blitzeinschlägen in die<br />

getrennte Fangeinrichtung entstehen.<br />

Um eine ungestörte <strong>und</strong> fortlaufende<br />

Übertragung der messtechnischen Daten<br />

an die Messeinheit jeder Zeit sicherzustellen,<br />

ist es notwendig, die ins Gebäude<br />

eintretenden Sensorleitungen<br />

über Überspannungs-Schutzgeräte zu<br />

führen (Tabelle 9.3.2.2). Bei der Auswahl<br />

der Schutzgeräte ist darauf zu achten,<br />

dass keine Beeinträchtigung der Messwerte<br />

erfolgt. Die Weiterleitung der<br />

messtechnischen Daten über das Fernmeldenetz<br />

per ISDN-Modem muss ebenso<br />

gewährleistet sein, damit eine ständige<br />

Kontrolle <strong>und</strong> Optimierung der Anlagenleistung<br />

vorgenommen werden<br />

kann. Hierzu wird die U k0 -Schnittstelle<br />

vor dem NTBA, an dem das ISDN-<br />

Modem angeschlossen ist, mit einem<br />

Überspannungs-Schutzadapter geschützt.<br />

Mit diesem Adapter ist zusätzlich<br />

der Schutz der 230V-Versorgung des<br />

NTBA sichergestellt.<br />

9<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 175


9<br />

176 BLITZPLANER<br />

1<br />

Wechselrichter-Gebäude<br />

~<br />

=<br />

F<strong>und</strong>amenterder<br />

Bild 9.3.2.2 Prinzipschaltbild Überspannungsschutz für ein Solarkraftwerk<br />

~<br />

NTBA Modem<br />

Bild 9.3.2.3 Schutzkonzept für Datenerfassung <strong>und</strong> -auswertung<br />

1<br />

=<br />

2<br />

Messdaten-<br />

Erfassungseinheit<br />

Generatoranschlusskasten<br />

3<br />

4<br />

4<br />

Stahl-Tele-<br />

Blitzschutzmast<br />

www.dehn.de<br />

PV-Module


9.4 Nachrüsten von Blitz- <strong>und</strong> Überspannungs-Schutzmaßnahmen für Kläranlagen<br />

Einleitung<br />

Knapper werdende Trinkwasserressourcen<br />

erfordern einen effizienteren Umgang<br />

mit ihnen. Kläranlagen nehmen<br />

deshalb einen zentralen Platz im Trinkwasserkreislauf<br />

ein. Die hohe notwendige<br />

Effizienz von Kläranlagen (Bild<br />

9.4.1) erfordert die Optimierung des<br />

verfahrenstechnischen Ablaufes bei<br />

gleichzeitiger Senkung der laufenden<br />

Betriebskosten. Dazu wurden in den<br />

vergangenen Jahren erhebliche Summen<br />

in elektronische Messeinrichtungen<br />

<strong>und</strong> dezentrale elektronische Steuerungs-<br />

<strong>und</strong> Automatisierungssysteme<br />

investiert. Gegenüber der konventionellen<br />

Technik weisen die neuen elektronischen<br />

Systeme allerdings nur eine<br />

geringere Festigkeit gegenüber transienten<br />

Überspannungen auf. Die baulichen<br />

Gegebenheiten der weiträumigen<br />

Freianlagen der Abwassertechnik<br />

mit den verteilten Messeinrichtungen<br />

<strong>und</strong> Steuerungen erhöhen noch zusätzlich<br />

das Risiko einer Beeinflussung<br />

durch Blitzentladungen oder Überspannungen.<br />

Somit ist ein Ausfall der<br />

kompletten Prozessleittechnik oder Teilen<br />

mit hoher Wahrscheinlichkeit zu<br />

erwarten, wenn keine Schutzmaßnahmen<br />

getroffen werden. Die Folgen<br />

eines solchen Ausfalls können weitreichend<br />

sein: Sie reichen von den Kosten<br />

für die Wiederherstellung der Anlagen-<br />

Regenüberlaufbecken<br />

Fäkalannahme<br />

Ablaufschacht<br />

Bild 9.4.1 Schematischer Aufbau einer Kläranlage<br />

funktion bis hin zu den nicht zu beziffernden<br />

Kosten zur Beseitigung von<br />

Gr<strong>und</strong>wasserverschmutzungen.<br />

Um dieser Bedrohung wirksam entgegen<br />

zu wirken <strong>und</strong> die Verfügbarkeit<br />

der Systeme zu erhöhen, müssen Maßnahmen<br />

des Äußeren <strong>und</strong> Inneren<br />

Blitzschutzes getroffen werden.<br />

Blitz-Schutzzonen-Konzept<br />

Um den technisch wirtschaftlich besten<br />

Schutz zu erreichen, wird die Kläranlagenwarte<br />

in Blitzschutzzonen (LPZ)<br />

unterteilt (siehe Kapitel 7.2). Anschließend<br />

wird die Risikoanalyse für jede<br />

LPZ <strong>und</strong> für die relevanten Schadensarten<br />

durchgeführt. Zum Schluss werden<br />

noch die gegenseitigen Abhängigkeiten<br />

der LPZ geprüft <strong>und</strong> die endgültig<br />

notwendigen Schutzmaßnahmen festgelegt,<br />

damit dass erforderliche<br />

Schutzziel in allen Blitzschutzzonen<br />

erreicht wird. Folgende Bereiche wurden<br />

in Blitz-Schutzzone 1 (LPZ 1) <strong>und</strong><br />

Blitz-Schutzzone 2 (LPZ 2) eingeteilt:<br />

⇒ Auswerteelektronik in der Messwarte<br />

(LPZ 2)<br />

⇒ Sauerstoffmessung im Belebungsbecken<br />

(LPZ 1)<br />

⇒ Innenraum der Messwarte (LPZ 1)<br />

Entsprechend des Blitz-Schutzzonen-<br />

Konzeptes nach DIN V VDE V 0185-4<br />

Nachklärbecken<br />

Pumphebewerk<br />

Kläranlagenwarte<br />

Belebungsbecken /<br />

Nitrifikation - Denitrifikation<br />

müssen alle Leitungen an den Blitz-<br />

Schutzzonen-Grenzen mit den entsprechendenÜberspannungs-Schutzmaßnahmen<br />

versehen sein, die nachfolgend<br />

beschrieben werden (Bild 9.4.2).<br />

Abschätzung des Schadensrisikos für<br />

die Kläranlagenwarte<br />

Das nachfolgend aufgeführte Beispiel<br />

wurde unter Verwendung der Vornorm<br />

DIN V VDE V 0185-2 berechnet <strong>und</strong><br />

parallel mit der AIXTHOR – Software<br />

kontrolliert. Es wird ausdrücklich darauf<br />

hingewiesen, dass nur die Vorgehensweise<br />

beispielhaft dargestellt werden<br />

soll. Die gezeigte Lösung ist in keiner<br />

Weise verbindlich <strong>und</strong> kann durch<br />

andere, gleichwertige Lösungen ersetzt<br />

werden. Nachfolgend werden nur<br />

die wesentlichen Charakteristika des<br />

Beispiels aufgeführt.<br />

Als erstes wurde zusammen mit dem<br />

Betreiber ein Fragebogen mit relevanten<br />

Fragen zur baulichen Anlage <strong>und</strong><br />

deren Nutzung besprochen <strong>und</strong> schriftlich<br />

fixiert. Diese Vorgehensweise gewährleistet,<br />

dass ein für alle Beteiligten<br />

nachvollziehbares Blitzschutz-Konzept<br />

erstellt werden kann. Dieses Konzept<br />

stellt dann die Mindestanforderungen<br />

dar, die aber jederzeit technisch verbessert<br />

werden können.<br />

Grob- / Feinrechen<br />

Belüfter / Sand- Fettfang<br />

Vorklärbecken<br />

Fällmitteltank<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 177<br />

9


9<br />

Anlagenbeschreibung<br />

Die komplette Prozessleittechnik der<br />

Kläranlage befindet sich zentral in der<br />

Kläranlagenwarte. Gekennzeichnet<br />

durch die ausgedehnten Kabelverbindungen<br />

zu den Mess- bzw. Unterstationen<br />

werden über diese Leitungen bei<br />

einem Blitzeinschlag erhebliche Blitzteilströme<br />

<strong>und</strong> Überspannungen in die<br />

Schalträume eingeschleppt, was in der<br />

Vergangenheit bereits immer wieder<br />

zu Anlagenzerstörungen <strong>und</strong><br />

-ausfällen führte. Gleiches gilt für die<br />

Energieversorgungsleitung <strong>und</strong> die<br />

Telefonleitung (Bild 9.4.3) .<br />

Die Kläranlagenwarte selbst soll gegen<br />

Schäden durch Feuer (direkter Blitzeinschlag)<br />

<strong>und</strong> die elektrischen <strong>und</strong><br />

elektronischen Systeme (Steuerungs<strong>und</strong><br />

Automatisierungssystem, Fernwirktechnik)<br />

gegen die Wirkung des<br />

elektromagnetischen Blitzimpulses<br />

(LEMP) geschützt werden.<br />

Zusätzliche Bedingungen<br />

⇒ die Blitzdichte wird zu 2,81 je Quadratkilometer<br />

<strong>und</strong> Jahr angenommen<br />

(nach DIN V VDE V 0185-2,<br />

Anhang E – der Wert 2,25 für die<br />

Erdblitzdichte wurde noch mit<br />

einem Sicherheitszuschlag von 1,25<br />

multipliziert, da die Blitzstatistik<br />

erst 9 Jahre (1992 – 2000) besteht).<br />

178 BLITZPLANER<br />

MSR<br />

Kläranlagenwarte<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

3OUT4<br />

1 IN 2<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

3 OUT 4<br />

1 IN 2<br />

230 V<br />

Bild 9.4.2 Einteilung einer Kläranlagenwarte in Blitzschutzzonen<br />

®<br />

DEHNguard DEHNguard®<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

3OUT4<br />

1 IN 2<br />

3 OUT 4 3OUT4 3OUT4 3 OUT 4 3 OUT 4<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

1 IN 2 1 IN 2 1 IN 2 1 IN 2 1 IN 2<br />

TK - Festnetzbetreiber<br />

230 / 400 V - Versorgung vom VNB<br />

O 2-Wert<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

3OUT4<br />

1 IN 2<br />

DEHNguard ®<br />

DEHNguard®<br />

Messstelle<br />

⇒ es sind schon Schutzmaßnahmen<br />

gegen Blitzeinwirkung vorhanden<br />

(Äußerer Blitzschutz nach VDE<br />

0185 Teil 1, Überspannungs-Schutzgeräte<br />

(SPD) der bisherigen Anforderungsklasse<br />

B vom Typ VGA<br />

230 V - Versorgung<br />

4 - 20 mA<br />

Bild 9.4.3 Eingeführte elektrische Leitungen in die Kläranlagenwarte<br />

Kläranlagenwarte<br />

O 2-Wert<br />

280/4 am Gebäudeeintritt der Energieversorgungsleitung<br />

230 / 400 V,<br />

SPD der bisherigen Anforderungsklasse<br />

C vom Typ VM 280 in den<br />

Schaltschränken der MSR-Technik.<br />

www.dehn.de


⇒ als Schadensarten relevant sind D2:<br />

Ausfall von Dienstleistungen (Wasserver-<br />

<strong>und</strong> -entsorgung) <strong>und</strong> D4:<br />

Wirtschaftliche Verluste (Gefährdung<br />

der Umwelt). Die Schadensart<br />

D1: Verletzung oder Tod von Personen<br />

wurde ausgeschlossen, da im<br />

späteren Betrieb die Anlage vollautomatisch<br />

laufen soll.<br />

Das Ergebnis nach der Berechnung des<br />

Ist-Zustandes lautet, dass sowohl für<br />

die Schadensart D2 als auch für D4 das<br />

berechnete Schadensrisiko R noch<br />

deutlich über dem jeweils akzeptierbaren<br />

Schadensrisiko R a liegt.<br />

Nun werden mögliche Schutzmaßnahmen<br />

eingeleitet, um für beide Schadensarten<br />

R < Ra zu erreichen:<br />

⇒ Errichten eines Blitzschutzsystems<br />

der Schutzklasse III nach DIN V VDE<br />

V 0185-3 (Dies ergibt sich auch aus<br />

dem VdS-Merkblatt 2010)<br />

⇒ Installation von SPDs der Anforderungsklasse<br />

B (neu: SPD-Typ 1 nach<br />

EN 61643-11) (Energieversorgung)<br />

<strong>und</strong> SPDs der Kategorie D1 nach<br />

IEC 61643-21 für die informationstechnischen<br />

Leitungen (MSR- <strong>und</strong><br />

Telekommunikationsleitungen)<br />

⇒ SPD der Anforderungsklasse C<br />

(neu: SPD-Typ 2 nach EN 61643-11)<br />

(Energieversorgung) <strong>und</strong> Überspannungs-Schutzgeräte<br />

der Kategorie<br />

C2 nach IEC 61643-21 für die<br />

informationstechnischen Leitungen<br />

(MSR- <strong>und</strong> Telekommunikationsleitungen)<br />

a° 80<br />

70<br />

60<br />

50<br />

40<br />

30<br />

20<br />

10<br />

Blitzschutzsystem<br />

Das bestehende Blitzschutzsystem der<br />

Kläranlagenwarte wurde gemäß den<br />

Forderungen nach Schutzklasse III (Bild<br />

9.4.4) ertüchtigt. Die bestehende, indirekte<br />

Verbindung der Dachaufbauten<br />

(Klimageräte) über Trennfunkenstrecken<br />

wurde entfernt. <strong>Der</strong> Schutz gegen<br />

einen direkten Einschlag wurde mittels<br />

Fangstangen unter Einhaltung der<br />

geforderten Trennungsabstände <strong>und</strong><br />

Schutzwinkel realisiert. Im Falle eines<br />

direkten Blitzeinschlages in die Messwarte<br />

kann somit kein Blitzteilstrom<br />

mehr in die bauliche Anlage hinein fließen<br />

<strong>und</strong> Schäden verursachen. Die<br />

Anzahl der Ableitungen (4) brauchte<br />

Schutzwinkelverfahren<br />

0<br />

0 2 10 20 30 40 50 60<br />

h (m)<br />

Bild 9.4.4 Schutzwinkelverfahren nach DIN V VDE V 0185-3<br />

EVU<br />

Wasser<br />

Gas<br />

Heizung<br />

I II III IV<br />

aufgr<strong>und</strong> der Größe der Messwarte<br />

(15 m x 12 m) nicht verändert zu werden.<br />

Die lokale Erdungsanlage der<br />

Kläranlagenwarte wurde an allen Messpunkten<br />

geprüft <strong>und</strong> die Werte wurden<br />

protokolliert. Hier mussten auch<br />

keinerlei Nachrüstungen gemacht werden.<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 179<br />

PAS<br />

Bild 9.4.5 Blitzschutz-Potentialausgleich<br />

Blitzschutz - Potentialausgleich<br />

Tankrohr kathodisch geschützt<br />

h t<br />

a°<br />

Z<br />

F<strong>und</strong>amenterder<br />

R<br />

geschützter Raum<br />

Äußerer Blitzschutz<br />

9


9<br />

Blitzschutz-Potentialausgleich für alle<br />

von außen eingeführten Leitungen<br />

Alle von außen in die Kläranlage eingeführten<br />

leitfähigen Systeme müssen<br />

gr<strong>und</strong>sätzlich in den Blitzschutz-Potentialausgleich<br />

eingeb<strong>und</strong>en (Bild 9.4.5)<br />

werden. Die Forderung des Blitzschutz-<br />

Potentialausgleichs wird erfüllt durch<br />

den direkten Anschluss aller metallenen<br />

Systeme <strong>und</strong> indirekten Anschluss<br />

aller unter Betriebsspannung stehender<br />

Systeme über Überspannungs-<br />

Schutzgeräte. Diese SPDs müssen ein<br />

Blitzstrom-Ableitvermögen (SPD-Typ 1<br />

(Energietechnik) <strong>und</strong> SPD-Typ D1<br />

(Informationstechnik): Prüf-Wellenform<br />

10/350 µs) aufweisen. <strong>Der</strong> Blitzschutz-Potentialausgleich<br />

soll möglichst<br />

nahe an der Eintrittstelle in die<br />

bauliche Anlage durchgeführt werden,<br />

um ein Eindringen von Blitzströmen in<br />

das Gebäudeinnere zu verhindern.<br />

Potentialausgleich<br />

In der gesamten Kläranlagenwarte<br />

wird ein konsequenter Potentialausgleich<br />

nach den Teilen 410, 540 der DIN<br />

VDE 0100 ausgeführt <strong>und</strong> der bereits<br />

vorhandene Potentialausgleich geprüft,<br />

damit Potentialunterschiede zwischen<br />

verschiedenen sowie fremden<br />

leitfähigen Teilen vermieden werden.<br />

Auch Gebäudestützen <strong>und</strong> Konstruktionsteile,<br />

Rohrleitungen, Behälter<br />

usw. werden in den Potentialausgleich<br />

so einbezogen, dass mit einer Spannungsdifferenz,<br />

auch im Fehlerfall,<br />

nicht zu rechnen ist. Beim Einsatz von<br />

Überspannungsschutzgeräten muss der<br />

Querschnitt der Erdleitung zum Potentialausgleich<br />

bei SPDs für die Energietechnik<br />

min. 6 mm 2 Cu <strong>und</strong> bei SPDs für<br />

die Informationstechnik min. 4 mm 2 Cu<br />

ausgeführt werden. Außerdem müssen<br />

in Bereichen von explosionsgefährdeter<br />

Atmosphäre die Anschlüsse der<br />

Potentialausgleichsleiter beispielsweise<br />

an PA-Schienen gegen Selbstlockern<br />

(z. B. mittels Federringe) gesichert werden.<br />

Bild 9.4.7 Überspannungs-Schutzgerät DCO ME 24<br />

im Schaltschrank zum Schutz der gesamten<br />

MSR-Technik<br />

180 BLITZPLANER<br />

Überspannungsschutz der Niederspannungsversorgung<br />

In der beschriebenen Applikation wird<br />

der am Gebäudeeintritt installierte SPD<br />

vom Typ VGA 280/4 gegen einen niedrig<br />

pegelnden SPD der Anforderungsklasse<br />

B (SPD-Typ 1) vom Typ DEHNventil<br />

DV TNS 255 (Bild 9.4.6) getauscht, da<br />

der „alte“ SPD nicht mehr den Anforderungen<br />

für Blitzschutzsysteme nach<br />

DIN V VDE V 0185 entspricht. Die SPDs<br />

der Anforderungsklasse C (SPD-Typ 2)<br />

vom Typ VM 280 wurden mit einem<br />

Ableiterprüfgerät vom Typ PM 10 geprüft.<br />

Da die Prüfwerte noch innerhalb<br />

der Toleranzen lagen, bestand kein<br />

Anlass, die SPDs zu entfernen. Werden<br />

wie in dem vorliegenden Fall noch weitere<br />

SPDs zum Schutz der Endgeräte<br />

installiert, so müssen sie untereinander<br />

<strong>und</strong> mit den zu schützenden Endgeräten<br />

koordiniert sein. Die entsprechenden<br />

Hinweise <strong>und</strong> Angaben gemäß der<br />

beiliegenden Einbauanleitung sind<br />

jeweils zu beachten.<br />

Sonst weist der Einsatz von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

in der Niederspannungs-Verbraucheranlagegegenüber<br />

anderen Anwendungen keinerlei<br />

Besonderheiten auf <strong>und</strong> ist bereits<br />

mehrfach beschrieben worden (nähere<br />

Informationen hierzu bietet die Druckschrift<br />

DS 649 – Red / Line: „... Auswahl<br />

leicht gemacht“).<br />

Überspannungsschutz in informationstechnischen<br />

Systemen<br />

<strong>Der</strong> Übergabepunkt aller informationstechnischen<br />

Leitungen zur Kläranlage<br />

ist aus schutztechnischer Sicht der Ge–<br />

bäudeeintritt. An dieser Stelle erfolgt<br />

der Einsatz blitzstromtragfähiger SPDs<br />

(Kategorie D1) vom Typ BM 10DA<br />

bestückt mit Gasentladungsableitern<br />

vom Typ GDT 230. Vom Übergabepunkt<br />

werden die Leitungen direkt zu den<br />

Schaltschränken geführt <strong>und</strong> dort aufgelegt.<br />

Entsprechend der durchgeführten<br />

Risikobetrachtung müssen die dort<br />

ankommenden Leitungen über SPDs<br />

vom Typ DCO RK ME 24 (20 mA – Signal)<br />

Bild 9.4.8 Überspannungs-Schutzgerät DCO ME 24<br />

im Schaltschrank, Eintritt der Leitungen<br />

aus Doppelboden<br />

Bild 9.4.6 DEHNventil im Schaltschrank zum Schutz<br />

der Energietechnik<br />

bzw. DCO RK MD 110 (Fernwirktechnik)<br />

geführt werden. Diese sind für den Einsatz<br />

im Blitz-Schutzzonen-Konzept geeignet<br />

(Kategorie C2) <strong>und</strong> systemverträglich<br />

(Bilder 9.4.7 <strong>und</strong> 9.4.8).<br />

Damit ist ein lückenloses Überspannungs-Schutzkonzept<br />

der informationstechnischen<br />

Verkabelung gewährleistet.<br />

Weitere Applikationen zum Schutz von<br />

Messstellen auf Kläranlagen sind in der<br />

Druckschrift DS 107 enthalten. Diese<br />

kann über das Internet unter “www.<br />

dehn.de\service\download\Sicherheit<br />

für Kläranlagen” angefordert werden.<br />

Zusammenfassung<br />

Die Blitzschutz-Vornormen bieten gerade<br />

für hochverfügbare elektronische<br />

Systeme in Gebäuden die Möglichkeit<br />

zukunftsorientiert, flexibel <strong>und</strong> zuverlässig<br />

zu planen. Die Risikoanalyse<br />

schafft eine zusätzliche Planungssicherheit<br />

bei der Erstellung eines technisch<br />

<strong>und</strong> wirtschaftlich ausgewogenen<br />

Schutzkonzeptes. Die Ausführung der<br />

geplanten Schutzmaßnahmen erfolgt<br />

im Einklang mit den Schutznormen DIN<br />

V VDE V 0185-3-4. Die Vornormen bilden<br />

somit die Gr<strong>und</strong>lage dafür, die<br />

hohen Erwartungen an die Verfügbarkeit<br />

der energie- <strong>und</strong> informationstechnischen<br />

Systeme im Falle einer<br />

Blitzbeeinflussung zu erfüllen.<br />

www.dehn.de


9.5 Äußerer <strong>und</strong> Innerer Blitzschutz für Kirchen<br />

Einleitung<br />

Kirchtürme sind bauliche Anlagen, die<br />

in der Regel ihre Umgebung wesentlich<br />

überragen <strong>und</strong> damit einen bevorzugten<br />

Blitzeinschlagspunkt darstellen.<br />

Auch unter dem Gesichtspunkt des<br />

hohen kulturhistorischen Wertes von<br />

Kirchen <strong>und</strong> der Tatsache, dass sich<br />

häufig große Menschenansammlungen<br />

in Kirchen befinden, ist die Notwendigkeit<br />

von Blitzschutzmaßnahmen gegeben.<br />

In Kapitel 5.1.10 sind Details zu<br />

Fangeinrichtungen für Kirchtürme <strong>und</strong><br />

Kirchen aufgeführt.<br />

Äußerer Blitzschutz<br />

Nach DIN V VDE V 0185-3, Abschnitt 7.1<br />

entspricht ein Blitzschutzsystem, das<br />

für Schutzklasse III ausgelegt ist, den<br />

normalen Anforderungen für Kirchtürme<br />

<strong>und</strong> Kirchen. In besonderen Einzelfällen,<br />

wie zum Beispiel bei Bauwerken<br />

mit hohem kulturellen Wert, muss das<br />

Erfordernis zusätzlicher Maßnahmen<br />

nach DIN V VDE V 0185-2 geprüft werden.<br />

Kirchenschiff<br />

Nach DIN V VDE V 0185-3, Abschnitt 7.5<br />

muss das Kirchenschiff einen eigenen<br />

Blitzschutz erhalten, der bei angebautem<br />

Turm auf kürzesten Wege mit<br />

einer Ableitung des Turmes zu verbinden<br />

ist (Bild 9.5.1). Bei einem Kreuzschiff<br />

muss die Fangleitung längs des<br />

Querfirstes an jedem Ende eine Ableitung<br />

erhalten.<br />

Bild 9.5.1 Äußerer Blitzschutz des Kirchenschiffs<br />

Kirchturm<br />

Kirchtürme mit einer Höhe bis zu 20 m<br />

sind mit einer Ableitung zu versehen.<br />

Sind Kirchturm <strong>und</strong> Kirchenschiff zusammengebaut,<br />

so muss diese Ableitung<br />

auf dem kürzesten Weg mit dem<br />

Äußeren Blitzschutz des Kirchenschiffes<br />

verb<strong>und</strong>en werden (Bild 9.5.2). Fällt die<br />

Ableitung des Kirchturmes mit einer<br />

Ableitung des Kirchenschiffes zusammen,<br />

so kann hier eine gemeinsame<br />

Ableitung verwendet werden. Nach<br />

DIN V VDE V 0185-3, Abschnitt 7.3 müssen<br />

Kirchtürme über 20 m Höhe mindestens<br />

zwei Ableitungen erhalten.<br />

Mindestens eine dieser Ableitungen<br />

muss mit dem Äußeren Blitzschutz des<br />

Kirchenschiffes auf dem kürzesten Weg<br />

verb<strong>und</strong>en werden.<br />

Bild 9.5.2 Verlegung der Ableitung am Kirchturm<br />

Ableitungen an Kirchtürmen sind<br />

gr<strong>und</strong>sätzlich außen am Turm herabzuführen.<br />

Eine Verlegung im Inneren des<br />

Turms ist nicht zulässig (DIN V VDE V<br />

0185-3, Abschnitt 7.2). Auch muss der<br />

Trennungsabstand s zu Metallteilen<br />

<strong>und</strong> elektrischen Anlagen im Turm (z. B.<br />

Uhrenanlagen, Glockenstelle usw.) <strong>und</strong><br />

unter dem Dach (z. B. Klima-, Lüftungs<strong>und</strong><br />

Heizungsanlagen) durch eine<br />

geeignete Anordnung des Äußeren<br />

Blitzschutzes beachtet werden. Dieser<br />

geforderte Trennungsabstand kann<br />

speziell an der Turmuhr zu einem Problem<br />

werden. In diesem Fall kann zur<br />

Vermeidung gefährlicher Funkenbildung<br />

gegen Teile des Äußeren Blitzschutzes<br />

die leitfähige Verbindung in<br />

das Gebäudeinnere durch ein Isolierstück<br />

(z. B. GFK-Rohr) ersetzt werden.<br />

Bei Kirchen neuerer Bauart, die in<br />

Stahlbetonbauweise errichtet werden,<br />

können die Bewehrungsstähle als Ableitungen<br />

verwendet werden, wenn<br />

ihre durchgehende leitende Verbindung<br />

sichergestellt wird. Finden Stahlbeton-Fertigteile<br />

Verwendung, so darf<br />

die Bewehrung als Ableitung verwendet<br />

werden, wenn an den Beton-Fertigteilen<br />

Anschlussstellen zum durchgehenden<br />

Verbinden der Bewehrung<br />

angebracht sind.<br />

Potentialausgleich<br />

Ziel des Potentialausgleichs ist es<br />

Potentialunterschiede zwischen verschiedenen,<br />

fremden leitfähigen Teilen<br />

zu vermeiden. <strong>Der</strong> Potentialausgleich<br />

ist sorgfältig nach den Teilen 410, 540<br />

<strong>und</strong> 610 der DIN VDE 0100 auszuführen,<br />

zu installieren <strong>und</strong> zu prüfen. Beim<br />

Einsatz von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

in Niederspannungs-Verbrauchersystemen<br />

ist der Querschnitt der<br />

Erdleitung zum Potentialausgleich mit<br />

mindestens 6 mm 2 Cu zu dimensionieren.<br />

Für den Blitzschutz-Potentialausgleich<br />

ist der Querschnitt der Erdleitung<br />

von den Überspannungs-Schutzgeräten<br />

zum Potentialausgleich mit<br />

mindestens 16 mm 2 Cu zu wählen.<br />

Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz für<br />

das energietechnische System<br />

Da Kirchen nach DIN V VDE V 0185-3,<br />

Abschnitt 7 mit einen Äußerem Blitzschutz<br />

auszurüsten sind, muss im Inneren<br />

der Kirche auch der Blitzschutz-<br />

Potentialausgleich (BPA) ausgeführt<br />

werden. <strong>Der</strong> Blitzschutz-Potentialausgleich<br />

ist herzustellen durch das direkte<br />

Verbinden des Metallgerüst der baulichen<br />

Anlage, der Installationen aus<br />

Metall, den äußeren leitenden Teilen<br />

mit dem Blitzschutzsystem. Zusätzlich<br />

müssen alle von außen eingeführten<br />

leitfähigen Systeme der Energie- <strong>und</strong><br />

Informationstechnik in den Blitzschutz-<br />

Potentialausgleich eingeb<strong>und</strong>en werden.<br />

Alle in die bauliche Anlage hineinführenden<br />

<strong>und</strong> abgehenden aktiven<br />

Adern von energie- <strong>und</strong> informationstechnischen<br />

Kabeln <strong>und</strong> Leitungen<br />

werden direkt, über Blitzstrom-Ableiter<br />

an den BPA angeschlossen.<br />

<strong>Der</strong> Blitzschutz-Potentialausgleich ist<br />

so nahe wie möglich an der Eintrittsstelle<br />

des NS-Kabels in das Gebäude<br />

(Niederspannungs-Hauptverteilung)<br />

durchzuführen. Die Hauptverteilung<br />

der Starkstromkabel einer Kirche<br />

befindet sich oftmals im Bereich der 9<br />

Sakristei. <strong>Der</strong> Blitzschutz-Potentialausgleich<br />

für die Niederspannungsver-<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 181


9<br />

braucheranlage wird mit dem Kombi-<br />

Ableiter DEHNventil gemäß Bild 9.5.3,<br />

durchgeführt. <strong>Der</strong> Kombi-Ableiter<br />

DEHNventil vereint Blitzstrom- <strong>und</strong><br />

Überspannungs-Ableiter in einem Gerät<br />

<strong>und</strong> ist als verdrahtungsfertige<br />

Kompletteinheit für jedes Niederspannungssystem<br />

(TN-C, TN-S, TT) lieferbar<br />

(Tabelle 9.5.1). Bis zu einer Leitungslänge<br />

von ≤ 5m zwischen DEHNventil <strong>und</strong><br />

Endgerät besteht ausreichender Schutz<br />

ohne zusätzliche Schutzgeräte. Bei größeren<br />

Leitungslängen sind zusätzliche<br />

Überspannungs-Schutzgeräte am Endgerät,<br />

z. B. DEHNrail, notwendig.<br />

Eine weitere wichtige Maßnahme ist<br />

der Überspannungsschutz der elektrischen<br />

Anlage innerhalb des Kirchenschiffs<br />

<strong>und</strong> des Kirchturmes. Dazu werden<br />

alle Adern der elektrischen Leitungen,<br />

die in den Kirchturm geführt werden,<br />

oben im Turm sowie an der zugehörigen<br />

Verteilung unten im Turm oder<br />

in der Sakristei mit Überspannungs-<br />

Schutzgeräte beschaltet (Bild 9.5.3). In<br />

Abhängigkeit von der verwendeten<br />

Steuerungstechnik können hier Überspannungs-Schutzgeräte<br />

des Typs<br />

DEHNguard oder BLITZDUCTOR CT zum<br />

Einsatz kommen.<br />

Das Prinzip einer möglichen Ausführung<br />

des Überspannungsschutzes für<br />

die Steueranlage der Hauptuhr ist in<br />

Bild 9.5.4 gezeigt. Im Bereich der Verteilung<br />

der Läutemaschinen (Bild 9.5.5)<br />

werden ebenfalls alle ankommenden<br />

Leitungen mit Überspannungs-Schutzgeräten<br />

beschaltet. Dabei ist zu beachten,<br />

dass der erdseitige Anschluss der<br />

Überspannungs-Schutzgeräte mit dem<br />

lokalen Schuzleiter (PE) der Verteilung<br />

verb<strong>und</strong>en <strong>und</strong> nicht separat auf die<br />

unten im Turm befindliche Potentialausgleichsschiene<br />

geführt wird. Eine<br />

Lösungsmöglichkeit ist in Bild 9.5.6<br />

gezeigt. Ebenso wird mit den Leitungen<br />

für das Fassaden-Motor-Zeigerwerk verfahren.<br />

Auch hier werden alle ankommenden<br />

Leitungen mit Überspannungs-<br />

Schutzgeräten vom Typ DEHNguard DG<br />

275, Art.-Nr. 900 600, beschaltet. Bild<br />

9.5.7 zeigt ein Lösungsbeispiel unter<br />

Verwendung der Überspannungs-<br />

Schutzgeräte DEHNguard 275 zum<br />

Schutz des Antriebs der Turmuhr.<br />

Schlussbemerkung<br />

Die Vermeidung von blitzbedingten<br />

Schäden an kulturhistorischen Denkmälern,<br />

wie Kirchen <strong>und</strong> von Überspannungsschäden<br />

an den Steueranlagen<br />

innerhalb der Kirche setzt einen konzeptionell<br />

aufeinander abgestimmten<br />

182 BLITZPLANER<br />

1<br />

M<br />

3~<br />

1<br />

Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz voraus.<br />

Neben der Realisierung des Äußeren<br />

Blitzschutzes sind Überspannungs-<br />

Schutzmaßnahmen in der Netzeinspeisung<br />

in der Hauptverteilung, als auch<br />

in der Steueranlage der Hauptuhr, Läutemaschine<br />

<strong>und</strong> am Fassaden-Motor-<br />

Zeigerwerk vorzusehen.<br />

UV<br />

kWh<br />

DV<br />

PAS PAS<br />

Erder<br />

Äußerer Blitzschutz<br />

1<br />

Überspannungs-Ableiter<br />

Typ DG 275<br />

Art.-Nr. 900 600<br />

2<br />

1<br />

Kombi-Ableiter<br />

DV TNC<br />

Art.-Nr. 900 373<br />

2<br />

EVU Zuleitung<br />

Bild 9.5.3 Prinzip des Äußeren <strong>und</strong> Inneren Blitzschutzes einer Kirche mit angebautem Kirchturm<br />

Leitungen für ... DEHN-Typ Art.-Nr. Im Bild<br />

9.5.3<br />

Drehstrom TN-C-System DEHNventil DV TNC 255 900 373<br />

Drehstrom TN-S-System DEHNventil DV TNS 255 900 374<br />

Drehstrom TT-System DEHNventil DV TT 900 375<br />

Tabelle 9.5.1 Auswahl Kombi-Ableiter für Drehstromsysteme<br />

www.dehn.de<br />

2


M<br />

3~<br />

NLK<br />

N<br />

R2 N R2 A S1 S2 S3 S4 N SWK R2 NUK<br />

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16<br />

R R<br />

N<br />

2 2<br />

NUK<br />

HLK<br />

MK<br />

NUK<br />

SWK<br />

H<br />

A<br />

A<br />

VK<br />

1<br />

S S S NL<br />

1 2 3 K<br />

VK VK<br />

2 3<br />

HA<br />

®<br />

DEHNguard DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard®<br />

9 x DEHNguard DG 275<br />

Art.-Nr. 900 600<br />

Hauptuhr<br />

Bild 9.5.4 Einsatz von Überspannungs-Schutzgeräten in der Steueranlage der Hauptuhr (Sakristei)<br />

DEHNguard ®<br />

DEHNguard<br />

DG 275<br />

Art.-Nr. 900 600<br />

Bild 9.5.6 Lösungsbeispiel für den Einsatz von Überspannungs-Schutzgeräten im Bereich der Läutemaschine<br />

Fasaden-Motor-Zeigerwerk 1<br />

VAK<br />

1 2<br />

®<br />

DEHNguard DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard®<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 183<br />

M<br />

~<br />

SWK<br />

1 2<br />

2 1 2 N<br />

R c c R SWK<br />

N<br />

2 1 2<br />

6 x DEHNguard DG 275<br />

Art.-Nr. 900 600<br />

Bild 9.5.7 Einsatz von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

für den Antrieb der Turmuhr (oben im Turm)<br />

9


9<br />

N G1 B1 u1 v1 w1 N G2 B2 u2 v2 w2 N G3 B3 u3 v3 w3 N G4 B4 u4 v4 w4<br />

184 BLITZPLANER<br />

u v w<br />

7 5 3 1<br />

8 6 4 2<br />

95<br />

96<br />

b<br />

a<br />

Hauptschalter<br />

3-polig<br />

u v w<br />

7 5 3 1<br />

8 6 4 2<br />

DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard®<br />

4 x DEHNguard DG 275<br />

Art.-Nr. 900 600<br />

95<br />

96<br />

b<br />

a<br />

u v w<br />

7 5 3 1<br />

8 6 4 2<br />

N R1<br />

1 1 2 2<br />

Sch G Sch G Sch G Sch G<br />

3 3 4 4<br />

Bild 9.5.5 Einsatz von Überspannungs-Schutzgeräten in der Verteilung der Läutemaschine (oben im Turm)<br />

95<br />

96<br />

b<br />

a<br />

u v w<br />

7 5 3 1<br />

8 6 4 2<br />

95<br />

96<br />

b<br />

a<br />

Verteilerkasten<br />

Läutemaschinen<br />

®<br />

DEHNguard DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard®<br />

9 x DEHNguard DG 275<br />

Art.-Nr. 900 600<br />

www.dehn.de


9.6 Schutzvorschlag Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz in der<br />

modernen Landwirtschaft<br />

Einführung<br />

Komplexe elektrische <strong>und</strong> informationstechnische<br />

Anlagen prägen das<br />

Bild der modernen Landwirtschaft. Viele<br />

Abläufe sind automatisiert <strong>und</strong> werden<br />

mit Computern gesteuert <strong>und</strong><br />

überwacht. So ist heute ein funktionierendes<br />

Datennetzwerk nicht nur in der<br />

Industrie, sondern auch in der Landwirtschaft<br />

ein wichtiger Überlebensfaktor<br />

am Markt. Zum Schutz der Anlagen<br />

<strong>und</strong> Systeme gegen die Zerstörung<br />

durch energiereiche transiente Überspannungen<br />

ist der Einsatz von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

notwendig.<br />

Ein äußerer Blitzschutz allein reicht<br />

dort bei weitem nicht mehr aus.<br />

Aufbau<br />

Ein Beispiel für den hohen Automatisierungsgrad<br />

in der Landwirtschaft ist<br />

die Rinderhaltung. Hochmoderne elektrische<br />

<strong>und</strong> elektronische Anlagen wie<br />

Automatische Melk- (Bild 9.6.1), Fütterungs-<br />

(Bild 9.6.2), Lüftungs-, Spül- (Bild<br />

9.6.3) <strong>und</strong> Heizungsanlagen mit Wärmerückgewinnung<br />

<strong>und</strong> Brauchwasserversorgung<br />

(Bild 9.6.4) sorgen für den<br />

reibungslosen Ablauf.<br />

Die Melkanlage (Bilder 9.6.1, 9.6.2,<br />

9.6.3 <strong>und</strong> 9.6.5) beispielsweise läuft in<br />

einem modernen Landwirtschaftsbetrieb<br />

nahezu vollautomatisch ab.<br />

Nach einem natürlichen Rhythmus<br />

betreten die Milchkühe einmal am frühen<br />

Morgen <strong>und</strong> einmal am Abend –<br />

immer zur gleichen Zeit – das Melkkarussell,<br />

um ihre Milch abzugeben. Diese<br />

Mengenabgabe wird sofort vom elektronischen<br />

Bedienungssystem dieser<br />

Anlage aufgenommen, gespeichert<br />

<strong>und</strong> Online an ein vorhandenes Rechnernetzwerk<br />

zur Verwaltung weitergegeben.<br />

Jedes Tier verfügt über ein Halsband<br />

mit Registrierchip (Bild 9.6.6) zur Identifizierung.<br />

Neben der Milchmenge werden unter<br />

anderem der Name, das Geburtsdatum<br />

des Tieres, die Abstammung, Krankheiten,<br />

Futtermittelmenge, Trächtigkeitszeit,<br />

usw. hinterlegt <strong>und</strong> gespeichert.<br />

<strong>Der</strong> Landwirt kann z. B. bei Veränderung<br />

der Milchmenge sofort eingreifen,<br />

indem er die Futtermenge entsprechend<br />

verändert <strong>und</strong> dadurch diesen<br />

Zustand so schnell wie möglich wieder<br />

kompensiert.<br />

Bild 9.6.1 Moderne Melkanlage<br />

3 OUT 4<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

1 IN 2<br />

BLITZDUCTOR CT<br />

BCT BAS<br />

Art.-Nr. 919 506 +<br />

BCT MOD ME 24<br />

Art.-Nr. 919 523<br />

Bild 9.6.2 Automatische Fütterungsanlage<br />

Bild 9.6.3 Lüftungs- <strong>und</strong> Spülanlage<br />

DEHNflex<br />

DFL M 255<br />

Art.-Nr. 924 396<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 185<br />

DEHNflex<br />

DEHNguard DEHNguard T<br />

DG T 275<br />

Art.-Nr. 900 650<br />

® T<br />

9


9<br />

Schutzkonzept<br />

<strong>Der</strong> Ausfall auch nur einer Anlagenkomponente<br />

durch Überspannungen<br />

birgt nicht absehbare Folgen für Betreiber<br />

<strong>und</strong> Tiere. So können ges<strong>und</strong>heitliche<br />

Schäden bei den Tieren auftreten.<br />

Das zieht Ausfallzeiten, Produktionseinbußen<br />

<strong>und</strong> Mehrkosten für die<br />

medizinische Versorgung der Tiere<br />

nach sich.<br />

Weitere Folgen können sein:<br />

⇒ hohe Kosten für die Rekonstruktion<br />

von Daten<br />

⇒ Kosten für die Neuanschaffung von<br />

defektem Gerät <strong>und</strong> der damit verb<strong>und</strong>ene<br />

Zeitaufwand<br />

Ein weiteres Beispiel:<br />

Ein großer Schweinemastbetrieb im<br />

Hochsommer, bei dem auf Gr<strong>und</strong> eines<br />

Gewitters oder Überspannung die<br />

komplette Lüftungsanlage für wenige<br />

St<strong>und</strong>en ausfällt.<br />

Hier können auf Gr<strong>und</strong> von Gasen,<br />

Dämpfen <strong>und</strong> der enormen Temperaturerhöhung<br />

innerhalb kürzester Zeit<br />

die Tiere verenden.<br />

Einen solchen Schaden beschreibt der<br />

beigefügte Zeitungsartikel "Blitz erschlug<br />

Kuh in der Scheune – Strom fiel<br />

aus: Schweine erstickten".<br />

Aus diesen Beispielen ist ersichtlich, wie<br />

wichtig in landwirtschaftlichen Anlagen<br />

ein Schutz gegen Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschäden<br />

ist. Für einen umfassenden<br />

Schutz ist sowohl der Einsatz<br />

von Komponenten für die Energietechnik<br />

als auch für das Informationstechnik<br />

(Telekommunikationsnetz, EDV-<br />

Netzwerk, Mess-, Steuer- <strong>und</strong> Regelleitung)<br />

notwendig. Eine besondere<br />

Gefährdung ist bei Betrieben gegeben,<br />

die an Netzausläufern von Verteilungsnetzen<br />

liegen.<br />

Nachfolgend ist ein Beispiel für die<br />

Ausführung eines Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutzes<br />

in landwirtschaftlichen<br />

Anlagen aufgeführt. Dabei zeigen die<br />

Bilder 9.6.7 <strong>und</strong> 9.6.8 den Aufbau des<br />

Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutzes auf<br />

der Netzseite mit dezentral angeordneten<br />

Schutzgeräten mittels Kombi-Ableiter.<br />

186 BLITZPLANER<br />

1 2<br />

DEHNrail<br />

DR ... FML<br />

3 4<br />

DEHNrail<br />

DR 230 FML<br />

Art.-Nr. 901 100<br />

Bild 9.6.4 Heizungsanlage mit Wärmerückgewinnung <strong>und</strong> Brauchwasserversorgung<br />

Bild 9.6.5 Elektrische Steuerkästen-Melkanlage<br />

Bild 9.6.6 Kuh mit Halsband <strong>und</strong> Registrierchip<br />

1 2<br />

DEHNrail<br />

DR ... FML<br />

3 4<br />

DEHNrail<br />

DR 230 FML<br />

Art.-Nr. 901 100<br />

www.dehn.de


EVU-<br />

Zuleitung<br />

Leitungen<br />

vom Wohnhaus<br />

4<br />

1<br />

1<br />

kWh<br />

Steuerung<br />

Fütterungsanlage<br />

HUB<br />

2 4<br />

5 5<br />

4 - 20 mA<br />

M<br />

Futterausgabe<br />

5<br />

5<br />

M<br />

Futterausgabe<br />

Potentialssteuerung im<br />

Standbereich der Tiere<br />

(DIN VDE 0100/705)<br />

Schadensbeispiele:<br />

[ Oberpfalznet ] 16.06.2003<br />

60 Rinder verbrennen im Stall<br />

Blitzschlag setzt landwirtschaftliches<br />

Anwesen in Kainsricht in Brand –<br />

500.000 Euro Sachschaden<br />

Kainsricht. Ein Blitz hat am frühen<br />

Samstagabend in ein landwirtschaftliches<br />

Anwesen eingeschlagen <strong>und</strong> eine<br />

Stallung mit zwei Nebengebäuden in<br />

Brand gesetzt. 60 Rinder kamen in den<br />

Flammen um. <strong>Der</strong> Besitzer des Bauernhofes,<br />

ein 70-jähriger Landwirt, erlitt<br />

einen Schock. <strong>Der</strong> entstandene Sachschaden<br />

beläuft sich auf mindestens<br />

500.000 Euro.<br />

Telefon<br />

NTBA<br />

Bild 9.6.7 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz in der Landwirtschaft<br />

Bild 9.6.8 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz in der Landwirtschaft<br />

3<br />

2<br />

3<br />

4<br />

230 V<br />

2<br />

4<br />

Melkkarusell<br />

Telekom-<br />

Zuleitung<br />

Leitungen zur Stallung<br />

Steuerung<br />

Melkanlage<br />

[ Stuttgarter Nachrichten Online ]<br />

09.05.2003<br />

Viele Brände <strong>und</strong> volle Keller<br />

Die Freiburger Feuerwehr rückte zu<br />

mehr als 60 Einsätzen aus. Binnen zwei<br />

St<strong>und</strong>en gingen bei der Polizei in der<br />

Breisgaustadt gut 150 Notrufe ein. Ein<br />

Blitz setzte in Oberwolfach (Ortenaukreis)<br />

einen Bauernhof in Brand <strong>und</strong><br />

richtete einen Schaden von r<strong>und</strong><br />

150.000 Euro an. Das fast 100 Jahre alte<br />

Gebäude brannte bis auf die Gr<strong>und</strong>mauern<br />

nieder. Verletzt wurde niemand.<br />

Typ Art.-Nr.<br />

[ Donaukurier Online ] 29.06.2001<br />

Blitz erschlug Kuh in der Scheune<br />

Strom fiel aus: Schweine erstickten<br />

München. Bei den Gewittern in der<br />

Nacht zum Donnerstag setzte ein Blitz<br />

im Landkreis Roth eine Scheune in<br />

Brand. In einer Scheune in Höttingen<br />

(Landkreis Weißenburg-Gunzenhausen)<br />

wurde eine Kuh vom Blitz erschlagen.<br />

Den stärksten Wolkenbruch gab es<br />

in Kempten, dort fielen in einer St<strong>und</strong>e<br />

mehr als 21 Liter Regen pro Quadratmeter.<br />

In Weißenburg waren es 20 Liter.<br />

R<strong>und</strong> 450 Schweine sind in einem Maststall<br />

in Kitzingen erstickt <strong>und</strong> an Panikattacken<br />

gestorben. Ein offenbar durch<br />

ein Gewitter ausgelöster Stromausfall<br />

habe in der Nacht zum Donnerstag die<br />

Lüftung des Stalls außer Betrieb gesetzt,<br />

teilte die Polizei mit. <strong>Der</strong> Land- 9<br />

wirt habe zwar noch die Stallfenster<br />

geöffnet, konnte Verenden der Tiere<br />

jedoch nicht mehr verhindern.<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 187<br />

Nr.<br />

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

Nr.<br />

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

5<br />

TN-S-System<br />

DEHNventil TNS<br />

DV TNS 255<br />

TT-System<br />

DEHNventil TT<br />

DV TT 255<br />

ISDN-Protector<br />

ISDN PRO<br />

BLITZDUCTOR CT<br />

BCT MOD BD HF 5 + BCT BAS<br />

BLITZDUCTOR CT<br />

BCT MOD BD 110 + BCT BAS<br />

TN-S-System<br />

DEHNventil TNS<br />

DV TNS 255<br />

TT-System<br />

DEHNventil TT<br />

DV TT 255<br />

900 374<br />

900 375<br />

DEHNrail DR 230 FML 901 100<br />

S-Protector<br />

S PRO<br />

Typ Art.-Nr.<br />

BLITZDUCTOR CT<br />

BCT MOD BD HF 5 + BCT BAS<br />

BLITZDUCTOR CT<br />

BCT MOD ME 24 + BCT BAS<br />

900 374<br />

900 375<br />

909 954<br />

919 670 +<br />

919 506<br />

919 523 +<br />

919 506<br />

909 821<br />

919 670 +<br />

919 506<br />

919 523 +<br />

919 506


9<br />

188 BLITZPLANER<br />

www.dehn.de


9.7 Überspannungsschutz für Videoüberwachungsanlagen<br />

Einleitung<br />

Immer häufiger werden in der Industrie,<br />

wie auch im privaten Bereich,<br />

Videoanlagen für die Zutritt- <strong>und</strong><br />

Objektüberwachung eingesetzt.<br />

Nachfolgend werden Überspannungs-<br />

Schutzmaßnahmen beschrieben, die<br />

dem Verfügbarkeitsanspruch an Videoüberwachungsanlagen<br />

gerecht werden.<br />

Die Videoüberwachungsanlage<br />

Die Videoüberwachungsanlage besteht<br />

mindestens aus einer Kamera, einem<br />

Monitor <strong>und</strong> einer geeigneten Video-<br />

Übertragungsstrecke. Fernsteuerbare<br />

Kamerastationen sind in der Regel mit<br />

Schwenk-Neigekopf Objektiven ausgestattet,<br />

so dass Position <strong>und</strong> Blickwinkel<br />

der Station individuell durch einen<br />

Bediener angepasst werden können.<br />

Wie im Bild 9.7.1 gezeigt, erfolgt die<br />

Bildübertragung <strong>und</strong> Stromversorgung<br />

der Kamera über ein Systemkabel zwischen<br />

Anschlusskasten <strong>und</strong> Kamera.<br />

Die Übertragungsleitung zwischen<br />

Anschlusskasten <strong>und</strong> Monitor kann ein<br />

Koaxialkabel oder eine symmetrische<br />

Zweidrahtleitung sein. Die Übertragung<br />

der Videosignale über Koaxialkabel<br />

ist in der Videotechnik sicherlich die<br />

gebräuchlichste Art. Hierbei handelt es<br />

sich um eine asymmetrische Übertragung,<br />

d. h. in der Seele des Koaxialkabels<br />

(Innenleiter) wird das Videosignal<br />

übertragen. Die Abschirmung (Masse)<br />

ist der Bezugspunkt für die Signalübertragung.<br />

Die Zweidraht-Übertragung<br />

Anschlusskasten<br />

AK<br />

Kamera<br />

Schwenk-<br />

Neigekopf<br />

Systemkabel<br />

1<br />

ist neben der Koaxialkabel-Übertragung<br />

eine verbreitete Möglichkeit.<br />

Existiert für das zu überwachende<br />

Objekt bereits eine flächendeckende<br />

TK-Infrastrukur, wird oftmals auf eine<br />

noch nicht belegte Doppelader (Zweidrahtleitung)<br />

in den TK-Kabeln zurück<br />

gegriffen, um das Videosignal zu übertragen.<br />

Videoüberwachungsanlagen werden<br />

teilweise direkt aus den Starkstromverteilungen,<br />

aber auch über zwischengeschaltete<br />

USVs versorgt.<br />

Auswahl der Überspannungs-Schutzgeräte<br />

Gebäude mit Äußerem Blitzschutz<br />

In Bild 9.7.1 ist die Überwachungskamera<br />

an einem Mast angebracht. Ein<br />

direkter Blitzeinschlag in die Kamera<br />

kann durch eine am Mastende angebrachte<br />

Fangstange verhindert werden.<br />

Es ist sowohl bei der Kamera als<br />

auch bei deren Zuleitung auf einen<br />

ausreichenden Trennungsabstand zu<br />

Teilen des Äußeren Blitzschutzes zu<br />

achten (DIN V VDE V 0185-3).<br />

Üblicherweise wird die Verbindungsleitung<br />

zwischen Anschlusskasten <strong>und</strong><br />

Kamera im metallenen Mast verlegt.<br />

Ist dies nicht möglich, so ist das Kamerakabel<br />

in einem Metallrohr zu führen<br />

<strong>und</strong> mit dem Mast leitend zu verbinden.<br />

Eine Schutzschaltung bei Leitungslängen<br />

von wenigen Metern kann in<br />

diesen Fällen im Anschlusskasten entfallen.<br />

Für das Koaxial- oder die Zweidrahtleitung<br />

sowie für das Steuerkabel, die<br />

3 2<br />

Steuerkabel<br />

Anschlusskasten<br />

AK<br />

Kamera<br />

Schwenk-Neigekopf<br />

Koax- oder<br />

2-Drahtleitung<br />

Monitor<br />

Steuerkabel 230 V Netzkabel<br />

vom Anschlusskasten am Masten in ein<br />

Gebäude mit einem Äußeren Blitzschutz<br />

führt, ist der Blitzschutz-Potentialausgleich<br />

(BPA) zu realisieren (Tabelle<br />

9.7.1). Dieser beinhaltet das Verbinden<br />

der Blitzschutzanlage mit Rohrleitungen,<br />

metallenen Installationen innerhalb<br />

des Gebäudes <strong>und</strong> der Erdungsanlage.<br />

Zusätzlich müssen alle geerdeten<br />

Teile der energie- <strong>und</strong> informationstechnischen<br />

Anlagen in den Blitzschutz-Potentialausgleicheingeb<strong>und</strong>en<br />

werden. Alle in die bauliche Anlage<br />

hineinführenden <strong>und</strong> abgehenden<br />

aktiven Adern von energie- <strong>und</strong> informationstechnischen<br />

Kabeln <strong>und</strong> Leitungen<br />

werden indirekt, über Blitzstrom-Ableiter<br />

an den BPA angeschlossen.<br />

Sind keine Blitzstrom-Ableiter im<br />

Niederspannungssystem in der Niederspannungs-Hauptverteilung<br />

installiert,<br />

so muss der Betreiber darauf hingewiesen<br />

werden, dass diese nachzurüsten<br />

sind.<br />

Die Tabellen 9.7.1 <strong>und</strong> 9.7.2 führen einzusetzendeÜberspannungs-Schutzgeräte<br />

für die Signal- <strong>und</strong> Energieleitungen<br />

entsprechend den laufenden Nummern<br />

in Bild 9.7.1 auf.<br />

Im Bild 9.7.1 (Nr. 4) ist der Einsatz eines<br />

Kombi-Ableiters DEHNventil gezeigt<br />

(Tabelle 9.7.2). Dieser Kombi-Ableiter<br />

vereint Blitzstrom- <strong>und</strong> Überspannungs-Ableiter<br />

in einem Gerät, kommt<br />

ohne Entkopplungsdrossel aus <strong>und</strong> ist<br />

als verdrahtungsfertige Kompletteinheit<br />

für jedes Niederspannungssystem<br />

(TN-C, TN-S, TT) lieferbar.<br />

Bis zu Leitungslängen von ≤ 5m zwischen<br />

DEHNventil <strong>und</strong> Endgerät be-<br />

Steuerpult<br />

1 Überspannungs-Ableiter<br />

2 BLITZDUCTOR CT BCT MOD BD/HF 3 BLITZDUCTOR CT BCT MOD BD... 4<br />

DEHNguard<br />

für 2-Drahtleitung oder<br />

UKG B für Koaxleitung<br />

(z. B. 24 V)<br />

Bild 9.7.1 Video-Überwachungsanlage – Biltz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz<br />

E-Verteilung<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 189<br />

2<br />

3<br />

Kombi-Ableiter<br />

DEHNventil<br />

4<br />

9


9<br />

steht ausreichender Schutz ohne zusätzliche<br />

Schutzgeräte. Bei größeren<br />

Leitungslängen sind zusätzliche Überspannungs-Schutzgeräte<br />

an Endgeräten,<br />

z. B. DEHNrail, notwendig.<br />

Bei Montage der Kamera an einer<br />

Gebäude-Außenfassade sollte darauf<br />

geachtet werden, dass die Kamera<br />

unterhalb der Dachaussenkante, im<br />

Schutzbereich angeordnet wird. Ist dies<br />

nicht möglich, muss nachträglich mit<br />

Maßnahmen des Äußeren Blitzschutzes<br />

ein einschlagsgeschützter Bereich<br />

geschaffen werden. Dies kann mit einer<br />

Fangeinrichtung, wie in Bild 9.7.2<br />

gezeigt, zum Schutz vor direkten Blitzeinschlägen<br />

in die Kamera realisiert<br />

werden.<br />

Außen Innen<br />

190 BLITZPLANER<br />

Kamera<br />

Schwenk-<br />

Neigekopf<br />

Anschlusskasten<br />

AK<br />

Systemkabel<br />

1<br />

Gebäude ohne Äußeren Blitzschutz<br />

Bei Gebäuden ohne Äußeren Blitzschutz<br />

wird zugr<strong>und</strong>e gelegt, dass das<br />

Risiko eines Schadens, verursacht durch<br />

einen direkten oder sehr nahen Blitzeinschlag<br />

in das Gebäude, gering <strong>und</strong><br />

somit akzeptiert ist.<br />

Wird dieses Risiko auch bei der nachträglichen<br />

Errichtung einer Videoübertragungsanlage<br />

akzeptiert, wird ein<br />

ausreichender Schutz durch die Installation<br />

von Überspannungs-Ableitern<br />

erreicht.<br />

Die einzusetzenden Überspannungs-<br />

Schutzgeräte für die Energieleitung in<br />

Bild 9.7.3 (Nr. 1) sind der Tabelle 9.7.2<br />

zu entnehmen.<br />

Die Überspannungs-Ableiter zum<br />

Schutz der Signalleitungen in Bild 9.7.3<br />

sind in Tablle 9.7.3 aufgeführt.<br />

6 5<br />

Steuerkabel<br />

Anschlusskasten<br />

AK<br />

Kamera<br />

Schwenk-Neigekopf<br />

Koax- oder<br />

2-Drahtleitung<br />

Monitor<br />

Steuerkabel 230 V Netzkabel<br />

1 Überspannungs-Ableiter<br />

5 BLITZDUCTOR CT BCT MOD MD HF 6<br />

DEHNguard<br />

für 2-Drahtleitung oder<br />

UGKF für Koaxleitung<br />

Bild 9.7.3 Video-Überwachungsanlage – Überspannungsschutz<br />

5<br />

Fangstange<br />

Bild 9.7.2 Überwachungskamera im Schutzbereich<br />

einer Fangstange<br />

6<br />

Steuerpult<br />

E-Verteilung<br />

BLITZDUCTOR CT BCT MOD MD<br />

www.dehn.de<br />

1


Im Bild<br />

9.7.1<br />

Nr. Schutz für ... Schutzgeräte Art.-Nr.<br />

2<br />

2<br />

3<br />

2-Drahtleitung BLITZDUCTOR CT, BCT MOD BD HF 5 919 670<br />

(Bildübertragung) + Basisteil BCT BAS 919 506<br />

Koaxialleitung UGK B 929 000<br />

(Bildübertragung)<br />

Steuerkabel BLITZDUCTOR CT, BCT MOD BD 24 919 643<br />

(z. B. 24 V DC) + Basisteil BCT BAS 919 506<br />

Tabelle 9.7.1 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz für Signalleitungen<br />

Im Bild Kombi-Ableiter (Blitzstrom- <strong>und</strong> Überspannungs-Ableiter)<br />

9.7.1<br />

Nr. Schutz für ... Schutzgeräte Art.-Nr.<br />

4<br />

Drehstrom TN-C-System DEHNventil DV TNC 255 900 373<br />

Drehstrom TN-S-System DEHNventil DV TNS 255 900 374<br />

Drehstrom TT-System DEHNventil DV TT 255 900 375<br />

Wechselstrom TN-System DEHNventil DV 2P TN 255 900 371<br />

Wechselstrom TT-System DEHNventil DV 2P TT 255 900 370<br />

Im Bild Überspannungs-Ableiter<br />

9.7.1 u.<br />

9.7.3<br />

Nr. Schutz für ... Schutzgeräte Art.-Nr.<br />

1<br />

Drehstrom TN-C-System DEHNguard‚ DG TNC 230 400 900 510<br />

Drehstrom TN-S-System DEHNguard‚ DG TNS 230 400 900 530<br />

Drehstrom TT-System DEHNguard‚ DG TT 230 400 900 520<br />

Wechselstrom TN-System DEHNguard‚ DG TN 230 FM 900 506<br />

Wechselstrom TT-System DEHNguard‚ DG TT 230 FM 900 508<br />

Tabelle 9.7.2 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz für Energieleitung<br />

Im Bild<br />

9.7.3<br />

Nr. Schutz für ... Schutzgeräte Art.-Nr.<br />

5<br />

5<br />

6<br />

2-Drahtleitung<br />

(Bildübertragung) BLITZDUCTOR CT, BCT MOD MD HF 5 919 570<br />

+ Basisteil BCT BAS 919 506<br />

Koaxialleitung UGKF B L 929 017<br />

(Bildübertragung)<br />

Steuerkabel BLITZDUCTOR CT, BCT MOD MD 24 919 543<br />

(z. B. 24 V DC) + Basisteil BCT BAS 919 506<br />

Tabelle 9.7.3 Überspannungsschutz für Signalleitungen<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 191<br />

9


9<br />

192 BLITZPLANER<br />

www.dehn.de


9.8 Überspannungsschutz elektromechanischer Fahrzeugwaagen mit<br />

mikrocomputergesteuerter Auswerteelektronik<br />

Einleitung<br />

Elektronische Waagen werden vom<br />

elektrischen Schaltungsaufbau in Vieroder<br />

Sechs-Leitertechnik ausgeführt.<br />

⇒ zwei Adern Kompensationsleiter<br />

⇒ zwei Adern Messleitungen<br />

⇒ zwei Adern Spannungsversorgung.<br />

Potentialaugleich<br />

Innerhalb der Waagengrube muss zwischen<br />

allen Druck-/Zugdosen <strong>und</strong><br />

metallenen Teilen der Waagenkonstruktion<br />

ein Potentialausgleich durchgeführt<br />

sein.<br />

Als Erdungsanlage vor Ort an den<br />

Druck-/Zugdosen empfiehlt es sich, die<br />

Armierung der Waagengrube (Errichtung<br />

eines F<strong>und</strong>amenterders) heranzuziehen<br />

(Bild 9.8.1).<br />

Kompensationsleiter<br />

Die Kompensationsleiter (Rückführung)<br />

werden vor allem bei langen Verbindungsleitungen<br />

zwischen Druck-<br />

/Zugdosenaufnehmer <strong>und</strong> Auswert-<br />

PC<br />

V.24<br />

3 OUT 4 3 OUT 4 3 OUT 4<br />

1 IN 2 1 IN 2 1 IN 2<br />

Bild 9.8.2 Überspannungsschutz der Wäge- <strong>und</strong> Anzeigetechnik<br />

3<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

2<br />

2<br />

1 IN 2<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

3 OUT 4<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

1 IN 2<br />

mit Armierung<br />

verbinden<br />

mit F<strong>und</strong>amenterder<br />

verbinden<br />

F<strong>und</strong>amentwanne<br />

ÜS<br />

16 mm² Cu<br />

zum Hauptpotentialausgleich<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 193<br />

ÜS<br />

Verteilerklemmkasten mit<br />

Überspannungsschutz<br />

Eisenplatte<br />

zum Anzeigegerät<br />

Bild 9.8.1 Aufbau einer elektromechanischen Fahrzeugwaage<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

3 OUT 4<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

1 IN 2<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

3 OUT 4<br />

3 OUT 4<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

1 IN 2<br />

1<br />

V.11<br />

230 V~<br />

PE<br />

DMS Wägezelle<br />

®<br />

DEHNguard DEHNguard®<br />

Großziffernanzeige<br />

4<br />

N<br />

L1<br />

PE<br />

Nr.<br />

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

Wiegebrücke<br />

F<strong>und</strong>amenterder<br />

Bandstahl 30 x 3,5 mm<br />

Potentialausgleichsschiene<br />

BLITZDUCTOR ® CT<br />

BCT MOD BE C 12<br />

BCT BAS<br />

BLITZDUCTOR ® CT<br />

BCT MOD BE 12<br />

BCT BAS<br />

FS<br />

FS 25E HS 12<br />

DEHNguard ®<br />

DG 275<br />

Druckmessdose<br />

Typ Art.-Nr.<br />

919 661+<br />

919 506<br />

919 621+<br />

919 506<br />

924 018<br />

900 600<br />

9


9<br />

elektronik zur Kompensation der Leitungsverluste<br />

verwendet.<br />

Für die Schutzbeschaltung werden<br />

unmittelbar vor den zu schützenden<br />

DMS-Wägezellen <strong>und</strong> der Auswerteelektronik<br />

je ein BLITZDUCTOR CT,<br />

BE 12, Nennspannung 12 V –, eingesetzt<br />

(Bild 9.8.2).<br />

Mess- <strong>und</strong> Speiseleitungen<br />

In gleicher Art <strong>und</strong> Weise werden<br />

Wägezellen <strong>und</strong> Auswerteelektronik<br />

mit je zwei BLITZDUCTORen CT, BE 12,<br />

bei Nennspannung 12 V –, schutzbeschaltet<br />

(Bild 9.8.2).<br />

Auswerteelektronik<br />

<strong>Der</strong> Datentransfer zwischen Auswerteelektronik<br />

<strong>und</strong> Großzifferanzeige wird<br />

meist über symmetrische Schnittstellen,<br />

z. B. V.11/RS 422, realisiert (Bild 9.8.2).<br />

Zur schutztechnischen Beschaltung der<br />

Auswerteelektronik (Schnittstelle V.11/<br />

RS 422) wird hierfür der BLITZDUCTOR<br />

CT, BE C 12, Nennspannung 12 V –, eingesetzt<br />

(Bild 9.8.2).<br />

PC/EDV-Anbindung<br />

Steuerung <strong>und</strong> Überwachung können<br />

über Personalcomputer erfolgen, die<br />

unsymmetrische Schnittstellen besitzen.<br />

Schutztechnisch wird hierfür bei einer<br />

Schnittstelle V 24/RS 232 der Überspannungsschutz,<br />

FS 25E HS 12, verwendet<br />

(Bild 9.8.2).<br />

Schutzbeschaltung der energietechnischen<br />

Anlagen<br />

Für die Schutzbeschaltung der energietechnischen<br />

Anlagen werden Überspannungs-Ableiter<br />

DEHNguard, DG<br />

275, verwendet (Bild 9.8.2).<br />

194 BLITZPLANER<br />

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9.9 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz für Brand- <strong>und</strong> Einbruchmeldeanlagen<br />

Einleitung<br />

Gefahrenmeldeanlagen (Brand oder<br />

Einbruchmeldeanlagen) sollen in einer<br />

Gefahrensituation aktiv melden <strong>und</strong> in<br />

gefahrlosen Situationen passiv sein.<br />

Fehlfunktionen dieser Systeme (Nichtmeldung<br />

bei vorhandener Gefahr oder<br />

Alarmmeldung bei nicht vorhandener<br />

Gefahr) sind unerwünscht <strong>und</strong> teuer.<br />

Die mit Falschmeldungen von Gefahrenmeldeanlagen<br />

verb<strong>und</strong>enen Kosten<br />

liegen in den Industrieländern bei mehreren<br />

h<strong>und</strong>ert Millionen Euro pro Jahr.<br />

Ein weiterer Aspekt von Fehlfunktionen<br />

ist die mögliche direkte oder indirektre<br />

Personengefährdung. In diesem<br />

Zusammenhang sei an die Fehlfunktion<br />

der Brandmeldeanlage im Tower des<br />

Rhein-Main-Flughafens Frankfurt im<br />

Jahr 1992 erinnert, wo es infolge eines<br />

Blitzeinschlages zu einer Fehlaktivierung<br />

der Brandlöschanlage kam. Innerhalb<br />

weniger Minuten mussten die Fluglotsen<br />

den Kontrollraum verlassen.<br />

Anfliegende Flugzeuge mussten in dieser<br />

kritischen Situation auf andere<br />

Flughäfen umgeleitet werden. Es kam<br />

zu erheblichen Verspätungen im Flugverkehr.<br />

Fehlalarme von Gefahrenmeldeanlagen<br />

sind jedoch auch in anderer Hinsicht<br />

störend:<br />

⇒ <strong>Der</strong> Betreiber kann sich bei Häufung<br />

von Fehlalarmen nicht mehr<br />

auf die Anlage verlassen <strong>und</strong> stellt<br />

den Sinn einer solchen Anlage<br />

(Investition) überhaupt in Frage.<br />

⇒ Das Wachpersonal beginnt, Alarmmeldungen<br />

nicht mehr zu verfolgen.<br />

⇒ Nachbarn werden durch akustische<br />

Alarme gestört.<br />

⇒ Einsatzkräfte (z. B. Feuerwehr)<br />

⇒<br />

werden unnötig geb<strong>und</strong>en.<br />

Das Auslösen von Brandlöschanlagen<br />

verursacht Betriebsunterbrechungen.<br />

⇒ Es entstehen Schäden durch die<br />

Nichtmeldung vorhandener Gefahren.<br />

Alle diese Faktoren verursachen unnötige<br />

Kosten <strong>und</strong> können vermieden<br />

werden, wenn bereits im Planungsstadium<br />

mögliche Ursachen für Falschmeldungen<br />

erkannt <strong>und</strong> durch geeignete<br />

präventive Maßnahmen beseitigt<br />

werden. Dazu wurden vom „Gesamtverband<br />

der Deutschen Versicherungswirtschaft<br />

e. V. (GDV)“ VdS-Richtlinien<br />

(VdS 2095; VdS 2311; Vds 2833) herausgegeben.<br />

Eine auch in den VdS-Richtli-<br />

nien geforderte Maßnahme ist der<br />

Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz.<br />

Ein koordinierter Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz<br />

beugt einer Fehlalarmierung<br />

durch atmosphärische Entladungen<br />

vor <strong>und</strong> erhöht die Verfügbarkeit<br />

der Gefahrenfrüherkennung <strong>und</strong> Alarmierung.<br />

Bei der Installation von vergleichbaren<br />

Meldeanlagen, bei denen aus Kostengründen<br />

jedoch auf eine VdS-Anerkennung<br />

verzichtet werden soll (z. B.<br />

Wohnhaus, ...), können die Richtlinien<br />

ebenso zur Projektierung <strong>und</strong> zum Aufbau<br />

sowie zur Festlegung von Einzelmaßnahmen<br />

zwischen Errichter <strong>und</strong><br />

Betreiber genutzt werden.<br />

Die meisten heutzutage installierten<br />

Brandmeldeanlagen (BMA) haben<br />

zwar eine erhöhte Störfestigkeit nach<br />

IEC 61000-4-5 gegen transiente Überspannungen<br />

auf den Primär- <strong>und</strong><br />

Sek<strong>und</strong>ärleitungen sowie den Netzspannungseingängen.<br />

Aber einen<br />

umfassenden Schutz gegen Schäden<br />

durch Blitzschlag <strong>und</strong> Überspannungen<br />

erreicht man nur durch Maßnahmen<br />

des äußeren <strong>und</strong> inneren Blitzschutzes.<br />

Überwachungsprinzipien<br />

Für Gefahrenmeldeanlagen werden<br />

unterschiedliche Überwachungsprinzipien<br />

angewendet:<br />

⇒ Impulslinientechnik<br />

Die Information des auslösenden<br />

Melders wird in digitaler Form<br />

übertragen. Dies ermöglicht das<br />

Erkennen des Melders <strong>und</strong> die<br />

genaue Lokalisierung des Gefahrenherdes<br />

(Bild 9.9.1).<br />

⇒ Gleichstromlinientechnik<br />

Nach dem Ruhestromprinzip wird<br />

jede Meldelinie permanent überwacht.<br />

Spricht ein Melder in der<br />

Linie an, wird diese unterbrochen<br />

<strong>und</strong> ein Alarm in der Zentrale ausgelöst.<br />

Dabei kann nur die Meldelinie,<br />

nicht aber der einzelne Melder<br />

identifiziert werden (Bilder 9.9.3<br />

<strong>und</strong> 9.9.4).<br />

Unabhängig von dem verwendeten<br />

Überwachungsprinzip müssen die Leitungen<br />

der Gefahrenmeldeanlage in<br />

den Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz<br />

des Gesamtsystems einbezogen werden.<br />

Schutzempfehlung<br />

Für die Schutzbeschaltung der Meldelinien<br />

mit Gleichstromlinientechnik eignet<br />

sich der BLITZDUCTOR CT, BCT MOD<br />

BE ... . Die Auswahl erfolgt entsprechend<br />

der Spannung der Meldelinien<br />

<strong>und</strong> ist in der Regel 12 oder 24 V. Um<br />

den Schleifenwiderstand der Meldelinien<br />

nicht zu stark zu verändern, wird<br />

der BLITZDUCTOR CT, BCT MOD BE,<br />

empfohlen.<br />

Die Ausgänge der Meldezentrale, wie<br />

zum Beispiel akustische <strong>und</strong> optische<br />

Signalisierung, sollten unabhängig von<br />

der Linientechnik mit dem BLITZDUC-<br />

TOR CT schutzbeschaltet werden. Zu<br />

beachten ist, dass der Nennstrom der<br />

Schutzgeräte nicht überschritten wird.<br />

Bei Nennströmen > 1 A ist alternativ das<br />

Schutzgerät DEHNrail DR 24 FML anzuwenden<br />

(siehe Tabelle 9.9.1).<br />

Die Aufschaltung der Meldezentrale<br />

auf eine Amtsleitung eines Festnetzbetreibers<br />

(z. B. Deutsche Telekom) erfolgt<br />

in der Regel mit einem Telefonanwahlgerät.<br />

Für diesen Anwendungsfall<br />

eignet sich das Überspannungsschutzgerät<br />

BLITZDUCTOR CT, BCT MOD BD<br />

110 (siehe dazu ergänzend Kapitel 9.16<br />

„Überspannungsschutz des Telekommunikationsanschlusses“).<br />

Wichtig ist auch die Schutzbeschaltung<br />

der Netzversorgung. Es empfiehlt sich<br />

hier der Einsatz von Überspannungs-<br />

Schutzgeräten DEHNguard (siehe<br />

Tabelle 9.9.2).<br />

Bei Meldesystemen, die vom Verband<br />

der Sachversicherer zertifiziert sind<br />

(VdS-Anlagen), ist die Abstimmung mit<br />

dem Hersteller der Meldeanlage notwendig.<br />

Die Anlagen sowie der Blitz<strong>und</strong><br />

Überspannungsschutz ist nach VdS<br />

2095 (BMA) VdS 2311 (EMA) oder Vds<br />

2833 zu errichten.<br />

Die beigefügten Skizzen enthalten<br />

exemplarisch den Vorschlag für die<br />

Überspannungsschutzbeschaltung von<br />

Brand- <strong>und</strong> Einbruchmeldezentralen,<br />

die nach dem Prinzip der Gleichstromlinien-<br />

oder Impulstechnik arbeiten.<br />

Falls die Brand- <strong>und</strong> Einbruchmeldezentrale<br />

in ein Blitzschutzsystem integriert<br />

werden soll, dann müssen alle ins<br />

Gebäude kommenden Leitungen mit<br />

Blitzstrom-Ableitern oder Kombi-Ableitern<br />

beschaltet sein. Siehe hierzu Tabellen<br />

9.9.1 <strong>und</strong> 9.9.2.<br />

9<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 195


9<br />

Fazit<br />

Mit dem gezielten Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz<br />

von Gefahrenmeldeanlagen<br />

kann eine deutliche Erhöhung der<br />

Betriebszuverlässigkeit dieser Systeme<br />

erreicht werden. Dies betrifft zum<br />

einen die Verhinderung von Fehlalarmen<br />

bei nicht vorhandenen Gefahren<br />

<strong>und</strong> die Vermeidung dadurch entstehender<br />

Kosten. Andererseits wird<br />

durch eine sichere Signalisierung von<br />

Hilfskräften eine wirksame Schadensbegrenzung<br />

möglich. Einer etwaigen<br />

Ausweitung zu katastrophenartigen<br />

Zuständen (z. B. Personengefährdung,<br />

Umweltverschmutzung) wird so entgegengewirkt.<br />

Es sei an dieser Stelle<br />

darauf hingewiesen, dass im Falle von<br />

Personen- oder Umweltschäden zunächst<br />

der Anlagenbetreiber dafür<br />

haftbar gemacht wird. Diese umfassende<br />

Sicherheitsverantwortung ist im<br />

Regelfall in der Vorstands- oder Geschäftsführungsebene<br />

eines Unternehmens<br />

angesiedelt. Im rechtlichen Sinne<br />

ist ein Anlagenbetreiber jedoch ein<br />

technischer Laie, der nicht abzuschätzen<br />

vermag, ob aus einer technischen<br />

Lösung Gefahren erwachsen können.<br />

Elektrofachkräfte als Anbieter technischer<br />

Lösungen müssen sich deshalb in<br />

jedem einzelnen Fall vergewissern, ob<br />

die durch sie angebotenen Lösungen<br />

auch den tatsächlichen Anforderungen<br />

entsprechen. Das Zurückziehen auf die<br />

anerkannten Regeln der Technik ist<br />

nicht ausreichend, wenn der Stand der<br />

Technik bereits eine höherwertige<br />

Lösung beschreibt. Dies kann einen<br />

technischen Laien (Anlagebetreiber) zu<br />

Regressforderungen berechtigen.<br />

Unabhängig davon, ob es sich bei<br />

Brandmeldeanlagen um VdS-zugelassene<br />

Systeme handelt oder nicht, sollte<br />

bei deren Installation der Überspannungsschutz<br />

vorgesehen werden.<br />

196 BLITZPLANER<br />

Meldezentrale<br />

Meldergruppe 1<br />

Meldergruppe 2<br />

Meldergruppe 3<br />

Meldergruppe 4<br />

Meldergruppe 5<br />

Meldergruppe 6<br />

Meldergruppe 7<br />

Überfallgruppe<br />

Blockschloss<br />

Bereich 1<br />

Blockschloss<br />

Bereich 2<br />

Signalgeber<br />

Außenalarm 1<br />

Sabotagelinie<br />

Außenalarm 2<br />

Außenalarm 3<br />

L1 N PE<br />

1<br />

3<br />

4<br />

4<br />

4<br />

4<br />

6<br />

6<br />

2 2<br />

6<br />

6<br />

2<br />

2<br />

2<br />

8 8 8 8 8<br />

8 8 8 8 8<br />

Summer 1<br />

IR-Melder 1<br />

IR-Melder 2<br />

Körperschallmelder<br />

Überfalltaster 1+2<br />

www.dehn.de<br />

Magnetkontakte<br />

Glasbruchmelder<br />

Magnetkontakte<br />

Glasbruchmelder<br />

Blockschloss 1<br />

Scharfschaltequittierung 1<br />

Blockschloss 2<br />

Scharfschaltequittierung 2<br />

Sirene 1<br />

Sirene 2<br />

Bild 9.9.1 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz einer Einbruchmeldezentrale (EMZ) in Impulslinientechnik<br />

UE<br />

Meldezentrale<br />

Telekom<br />

ÜE<br />

A- A+<br />

B- B+<br />

Außenalarm 1<br />

Außenalarm 2<br />

Außenalarm 3<br />

2<br />

L1 N PE<br />

1<br />

3<br />

2<br />

2<br />

10<br />

2<br />

2<br />

2<br />

Analog Ring<br />

Anzeige Tableau<br />

Sirene 1<br />

Sirene 2<br />

Bild 9.9.2 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz einer Brandmeldezentrale (BMZ) – analoger Ring<br />

Blitz<br />

Leuchte<br />

Blitz<br />

Leuchte


UE<br />

Meldezentrale<br />

Telekom<br />

ÜE<br />

UE<br />

Meldezentrale<br />

Telekom<br />

2<br />

Melderlinie 1<br />

Melderlinie 2<br />

Außenalarm 1<br />

Außenalarm 2<br />

Außenalarm 3<br />

L1 N PE<br />

Meldergruppe 1<br />

Meldergruppe 2<br />

Meldergruppe 3<br />

Meldergruppe 4<br />

Außenalarm 1<br />

Außenalarm 2<br />

Außenalarm 3<br />

L1 N PE<br />

1<br />

3<br />

3<br />

3<br />

2<br />

2<br />

2<br />

2<br />

10<br />

4<br />

8<br />

8<br />

4<br />

Magnetkontakte <strong>und</strong><br />

Glasbruchmelder<br />

Magnetkontakte <strong>und</strong><br />

Glasbruchmelder<br />

Summer<br />

Sirene 1<br />

Sirene 2<br />

Blockschloss 2<br />

Scharfschalte<br />

Quittierung 2<br />

Sirene 1<br />

Sirene 2<br />

Blitz<br />

Leuchte<br />

Bild 9.9.3 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz einer Einbruchmeldezentrale (EMZ) in Gleichstromlinientechnik<br />

ÜE<br />

2<br />

3<br />

1<br />

2<br />

2<br />

2<br />

Anzeige Tableau<br />

Sprinkleranlage<br />

Feuerwehrbedf.<br />

Feuerwehrschl.<br />

Hauptmelder<br />

Bild 9.9.4 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz einer Brandmeldezentrale (BMZ) in Gleichstromlinientechnik<br />

Blitz<br />

Leuchte<br />

IR Melder 1<br />

IR Melder 2<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 197<br />

3<br />

3<br />

Blockschloss 1<br />

Überfalltaster<br />

Scharfschalte<br />

Quittierung 1<br />

9


9<br />

Bild-Nr. Typ Kurzbeschreibung Art.-Nr.<br />

1<br />

2<br />

Tabelle 9.9.2 Auswahl der Schutzgeräte<br />

198 BLITZPLANER<br />

BLITZDUCTOR CT, Zweipoliges, universelles Gerät in Reihenklemmentechnik zum Schutz 919 523<br />

BCT MOD ME 12 oder von Anlagen <strong>und</strong> Geräten der Informationstechnik bestehend aus oder<br />

BCT MOD ME 24 Basisteil <strong>und</strong> Schutzmodul; Überspannungs-Ableiter zum Einsatz im 919 524+<br />

+ Basisteil BCT BAS EMV-orientierten Blitz-Schutzzonenkonzept an den Schnittstellen<br />

0B nach 1 oder höher<br />

919 506<br />

Alternativ: Kombi-Ableiter:<br />

BLITZDUCTOR CT, Zweipoliges, universelles Gerät in Reihenklemmentechnik zum Schutz 919 623<br />

BCT MOD BE 12 oder von Anlagen <strong>und</strong> Geräten der Informationstechnik bestehend aus oder<br />

BCT MOD BE 24 Basisteil <strong>und</strong> Schutzmodul; Blitz- <strong>und</strong> Überspannungs-Ableiter zum 919 624+<br />

+ Basisteil BCT BAS Einsatz im EMV-orientierten Blitz-Schutzzonenkonzept an den Schnittstellen<br />

0A nach 1 bzw. 0A nach 2<br />

919 506<br />

BLITZDUCTOR CT, Zweipoliges, universelles Gerät in Reihenklemmentechnik zum Schutz<br />

BCT MOD MD 110 von Anlagen <strong>und</strong> Geräten der Informationstechnik bestehend aus 919 547+<br />

+ Basisteil BCT BAS Basisteil <strong>und</strong> Schutzmodul; Überspannungs-Ableiter zum Einsatz im<br />

EMV-orientierten Blitz-Schutzzonenkonzept an den Schnittstellen<br />

0B nach 1 oder höher<br />

919 506<br />

Alternativ: Kombi-Ableiter:<br />

BLITZDUCTOR CT, Zweipoliges, universelles Gerät in Reihenklemmentechnik zum Schutz<br />

BCT MOD BD 110 von Anlagen <strong>und</strong> Geräten der Informationstechnik bestehend aus 919 647+<br />

+ Basisteil BCT BAS Basisteil <strong>und</strong> Schutzmodul; Blitz- <strong>und</strong> Überspannungs-Ableiter zum<br />

Einsatz im EMV-orientierten Blitz-Schutzzonenkonzept an den<br />

Schnittstellen 0A nach 1 bzw. 0A nach 2<br />

919 506<br />

Tabelle 9.9.1 Kurzbeschreibung der Ableiter<br />

Bild-Nr. Leitungen für ... Schutzgeräte Art.-Nr.<br />

3<br />

Drehstrom TN-C-System DEHNguard‚ DG TNC 230 400 900 510<br />

Drehstrom TN-S-System DEHNguard‚ DG TNS 230 400 900 530<br />

Drehstrom TT-System DEHNguard‚ DG TT 230 400 900 520<br />

Wechselstrom TN-S-System 2x DEHNguard‚ DG 275 900 600<br />

Wechselstrom TN-C-System DEHNguard‚ DG 275 900 600<br />

Wechselstrom TT-System DEHNguard‚ DG 275 – Phase L gegen N 900 600<br />

+ DEHNgap C/T, DGP C T 255 – N gegen PE 900 133<br />

Drehstrom TN-C-System DEHNventil, DV TNC 255 900 373<br />

Drehstrom TN-S-System DEHNventil, DV TNS 255 900 374<br />

Drehstrom TT-System DEHNventil, DV TT 255 900 375<br />

www.dehn.de


9.10 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz eines EIB-Systems<br />

Einleitung<br />

In modernen Bürogebäuden <strong>und</strong><br />

öffentlichen Einrichtungen, wie Schulen,<br />

wird zur Automatisierung von<br />

Funktionsabläufen der Gebäudeleittechnik<br />

das Installationsbus-System EIB<br />

integriert. <strong>Der</strong> EIB bietet die Möglichkeit,<br />

komplexe Abläufe mit einem einzigen,<br />

aufwärtskompatiblen System<br />

umzusetzen. Diese zukunftssichere<br />

Investition kann jedoch durch Blitzeinwirkung<br />

schnell zerstört werden. Somit<br />

steht die Gebäudeautomation nicht zur<br />

Verfügung <strong>und</strong> es entstehen weitere<br />

Kosten durch Austausch <strong>und</strong> Neukonfigurierung<br />

des Systems. Deshalb sind<br />

bei der Planung <strong>und</strong> Errichtung solcher<br />

komplexen Systeme auch Maßnahmen<br />

gegen die direkten <strong>und</strong> indirekten Auswirkungen<br />

einer Blitzentladung zu<br />

treffen.<br />

Blitzschutz oder Überspannungsschutz?<br />

Um die Auswahl von Überspannungs-<br />

Ableitern richtig zu treffen, sind Rahmenbedingungen<br />

zu beachten. Hierzu<br />

gehören nicht nur die systemspezifischen<br />

elektrischen Daten, wie Nennspannung,<br />

Nennstrom, Frequenz, sondern<br />

auch die Gefährdungsparameter,<br />

die es zu beherrschen gilt. Es ist ein<br />

Unterschied, ob das Risiko direkter<br />

Blitzeinschläge in Gebäude, in denen<br />

der EIB installiert ist, bei der Dimensionierung<br />

der Schutzmaßnahmen zu<br />

beachten ist oder ob lediglich Schutz<br />

vor Überspannungen gewünscht wird.<br />

Sollen direkte Blitzeinschläge <strong>und</strong> das<br />

damit verb<strong>und</strong>ene hohe Zerstörungspotential<br />

beherrscht werden, ist die<br />

Infrastruktur des EIB-Systems nach dem<br />

Blitz-Schutzzonen-Konzept zu planen.<br />

Das Blitz-Schutzzonen-Konzept ist genormt<br />

in DIN V VDE V 0185-4 <strong>und</strong><br />

beschreibt die Schutzmaßnahmen<br />

gegen den elektromagnetischen Blitzimpuls.<br />

Wichtiger Bestandteil ist die<br />

Einteilung der zu schützenden Infrastruktur<br />

in Blitz-Schutzzonen. Je höher<br />

die Ordnungszahl der Blitz-Schutzzonen,<br />

desto kleiner müssen die<br />

elektromagnetischen Gefährdungsparameter<br />

sein. Elektrische <strong>und</strong> elektronische<br />

Systeme, wie das EIB-System, sind<br />

entsprechend ihrer Störfestigkeit in<br />

Blitz-Schutzzonen einzuordnen, die<br />

auch bei einem direkten Blitzeinschlag<br />

ein elektromagnetisches Umfeld bieten,<br />

so dass die Technik weiter funktioniert,<br />

ohne gestört oder gar zerstört zu<br />

werden.<br />

Als Faustregel gilt: Ist ein Äußerer Blitzschutz<br />

nach DIN V VDE V 0185-3 installiert,<br />

ist entsprechend dem Blitz-<br />

Schutzzonen-Konzept ein wirksamer<br />

Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz für<br />

den EIB notwendig <strong>und</strong> auszuführen.<br />

Bei EIB-Systemen spricht man hier häufig<br />

von Primär- <strong>und</strong> Sek<strong>und</strong>ärschutzmaßnahmen.<br />

Ist das Ziel der Schutzmaßnahmen<br />

lediglich der Schutz vor Überspannungen<br />

(Sek<strong>und</strong>ärschutz), wird das Gefahrenpotential<br />

eines direkten Blitzeinschlages<br />

nicht berücksichtigt. Im Falle<br />

eines direkten oder sehr nahen Einschlages<br />

in Gebäude mit installiertem<br />

EIB sind hier Schäden zu erwarten.<br />

Beherrscht werden lediglich Störungen<br />

herrührend aus induktiver oder kapazitiver<br />

Kopplung, wie sie bei Blitzentladungen<br />

in einigen Kilometern Entfernung<br />

oder bei Schalthandlungen auftreten.<br />

Mit Blitzentladungen sind<br />

elektromagnetische Störfelder verb<strong>und</strong>en,<br />

die in Installationsschleifen gefährlich<br />

hohe Spannungen <strong>und</strong> Ströme<br />

verursachen können.<br />

Applikation Gebäudeüberschreitende<br />

Verkabelung<br />

In einem ausgedehnten Gebäudekomplex,<br />

der mit einem Blitzschutzsystem<br />

versehen ist, soll eine EIB-Anlage mit<br />

eingeb<strong>und</strong>en <strong>und</strong> gegen transiente<br />

Überspannungen geschützt werden.<br />

Eine Pförtnerloge ist ca. 50 m von<br />

einem Hauptgebäude entfernt. Beide<br />

Gebäude sind mit einem Blitzschutzsystem<br />

ausgestattet. Da die Pförtnerloge<br />

über eine Busleitung mit der EIB-Anlage<br />

des Hauptgebäudes verb<strong>und</strong>en ist,<br />

sind sowohl für die 230/400 V-Leitung<br />

als auch für die Busleitung Maßnahmen<br />

des Inneren Blitzschutzes zu<br />

ergreifen.<br />

Rahmenbedingungen 1:<br />

Verbinden der beiden Gebäude mit<br />

Erdkabel (Kupferkabel).<br />

Lösung 1:<br />

Folgende Ableiter werden eingesetzt<br />

(Bild 9.10.1):<br />

⇒ 1 2 Stück<br />

⇒ 2 2 Stück<br />

⇒ 3 2 Stück<br />

⇒ 4 n Stück<br />

Rahmenbedingungen 2:<br />

Verbindung der beiden Gebäude mit<br />

Kabel <strong>und</strong> Leitungen in einem Versorgungskanal,<br />

dessen Armierung auf beiden<br />

Seiten in den Potentialausgleich<br />

einbezogen ist. Diese Bedingung wird<br />

auch durch ein über die Erdkabel verlegtes<br />

Erdungsbandeisen 50 mm2 erfüllt,<br />

das auf beiden Seiten an die<br />

Potentialausgleichschiene angeschlossen<br />

ist.<br />

Lösung 2:<br />

Folgende Ableiter werden eingesetzt<br />

(Bild 9.10.2):<br />

⇒ 3 2 Stück<br />

⇒ 4 n Stück<br />

Rahmenbedingungen 3:<br />

Die EIB-Verbindung zwischen beiden<br />

Gebäuden erfolgt über eine Lichtwellenleiterverbindung<br />

(LWL). Besitzt das<br />

LWL-Kabel im inneren der Leitung ein<br />

Metallgeflecht (Nagetierschutz), so ist<br />

dieses Geflecht jeweils an der Eintrittsstelle<br />

ins Gebäude mit dem Potentialausgleich<br />

zu verbinden.<br />

Lösung 3:<br />

Folgende Ableiter werden eingesetzt<br />

(Bild 9.10.3):<br />

⇒ 1 2 Stück<br />

⇒ 3 2 Stück<br />

⇒ 4 n Stück<br />

Nr. Typ Art.-Nr.<br />

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

Drehstrom TN-C-System: DEHNventil, DV TNC 255 900 373<br />

Drehstrom TN-S-System: DEHNventil, DV TNS 255 900 374<br />

Drehstrom TT-System: DEHNventil, DV TT 255 900 375<br />

BLITZDUCTOR CT‚ BCT MOD B 110 919 510<br />

+ Basisteil BCT BAS 919 506<br />

Drehstrom TN-C-System: DEHNguard‚ DG TNC 230 400 900 510<br />

Drehstrom TN-S-System: DEHNguard‚ DG TNS 230 400 900 530<br />

Drehstrom TT-System: DEHNguard‚ DG TT 230 400 900 520<br />

BUStector, BT 24 925 001<br />

Tabelle 9.10.1 Kurzbeschreibung der Ableiter<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 199<br />

9


9<br />

Fazit<br />

Bei der Planung <strong>und</strong> Ausführung eines<br />

EIB-Systems ist es unumgänglich, dass<br />

Planer <strong>und</strong> Errichter geeignete Maßnahmen<br />

zum ordnungsgemäßen Betrieb<br />

eines solchen Systems ergreifen.<br />

Im Besonderen ist darauf zu achten, in<br />

welchem Umfeld das EIB-System integriert<br />

<strong>und</strong> aufgebaut wird. Schnittstellen<br />

zu anderen Infrastrukturen, wie<br />

Niederspannungs-, Telekommunikations-<br />

<strong>und</strong> Datensysteme, sind, ebenso<br />

wie der EIB, selbst vor Störungen oder<br />

gar Zerstörungen zu schützen.<br />

Gegen die Einwirkungen von Störspannungen<br />

stehen entsprechende Blitz<strong>und</strong>Überspannungsschutz-Maßnahmen<br />

sowie die zugehörigen Schutzgeräte<br />

zur Verfügung. Diese können<br />

durch technisch/wirtschaftliche Überlegungen<br />

bei der Planung <strong>und</strong> bei fachmännischer<br />

Installation die zukunftssichere<br />

EIB-Gebäudeinstallation kostengünstig<br />

schützen.<br />

200 BLITZPLANER<br />

Hauptgebäude-Komplex Pförtnerloge<br />

EIB-Verteiler<br />

3 4<br />

1 2<br />

Starkstromkabel<br />

Buskabel<br />

PAS PAS<br />

PAS<br />

3<br />

4<br />

2 1<br />

www.dehn.de<br />

EIB-Verteiler<br />

Bild 9.10.1 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz gebäudeüberschreitende Verkabelung ohne F<strong>und</strong>amenterderverbindung<br />

3<br />

Hauptgebäude-Komplex Pförtnerloge<br />

EIB-Verteiler<br />

4<br />

Kabelschacht<br />

oder 50 mm² Stahl<br />

Starkstromkabel<br />

Buskabel<br />

PAS PAS PAS<br />

EIB-Verteiler<br />

Bild 9.10.2 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz gebäudeüberschreitende Verkabelung mit F<strong>und</strong>amenterderverbindung<br />

3<br />

Hauptgebäude-Komplex Pförtnerloge<br />

EIB-Verteiler<br />

4<br />

PAS PAS PAS<br />

LWL / EIB - Umsetzer<br />

Starkstromkabel<br />

LWL-Kabel<br />

1 1<br />

Bild 9.10.3 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz gebäudeüberschreitende Verkabelung ohne F<strong>und</strong>amenterderverbindung,<br />

mit EIB-LWL-Verkabelung<br />

3<br />

4<br />

3<br />

4<br />

EIB-Verteiler


9.11 Überspannungsschutz für ETHERNET- <strong>und</strong> Fast Ethernet-Netzwerke<br />

Allgemein<br />

Überspannungen verursachen Störungen,<br />

aber auch Zerstörungen, <strong>und</strong> damit<br />

Ausfälle von EDV-Anlagen, durch<br />

welche der Betriebsablauf infolge längerer<br />

Stillstandszeiten nachhaltig beeinträchtigt<br />

werden kann. Die zuverlässige<br />

Nutzung von EDV-Anlagen<br />

benötigt daher neben einer gesicherten<br />

Energieversorgung <strong>und</strong> der Datensicherung<br />

auch Schutzkonzepte gegen<br />

Überspannungen.<br />

Schadensursachen<br />

Ausfälle von EDV-Anlagen werden typischerweise<br />

verursacht durch<br />

⇒ Ferne Blitzeinschläge, die leitungsgeb<strong>und</strong>ene<br />

transiente Überspannungen<br />

in Energieversorgungs-,<br />

Daten- oder Fernmeldeleitungen<br />

erzeugen<br />

⇒ Nahe Blitzeinschläge, die elektromagnetische<br />

Felder erzeugen,<br />

durch welche transiente Überspannungen<br />

in Energieversorgungs-,<br />

4<br />

4<br />

UV<br />

UV<br />

5 5<br />

1<br />

HV<br />

4<br />

5<br />

Server<br />

7<br />

3<br />

6<br />

8 9<br />

PAS<br />

EDV<br />

Gebäudeverteiler<br />

LWL<br />

Daten- oder Fernmeldeleitungen<br />

eingekoppelt werden<br />

⇒ Direkte Blitzeinschläge, diese rufen<br />

in den Gebäudeinstallationen unzulässige<br />

Potentialunterschiede<br />

<strong>und</strong> Blitzteilströme hervor.<br />

Auswahl der Überspannungs-<br />

Schutzgeräte<br />

Allgemeines<br />

Für einen wirksamen Überspannungsschutz<br />

ist es erforderlich, dass die Maßnahmen<br />

für die unterschiedlichen Systeme<br />

durch die beteiligten Fachleute<br />

wie Elektro, EDV- <strong>und</strong> Fernmeldefachkräfte<br />

sowie der Gerätehersteller koordiniert<br />

werden. Bei größeren Projekten<br />

ist es notwendig, einen Sachverständigen<br />

(z. B. von einem Ingenieurbüro)<br />

hinzuzuziehen.<br />

Schutz der Energietechnik<br />

Das Bild 9.11.1 zeigt beispielhaft ein<br />

Verwaltungsgebäude. Für die Energieversorgung<br />

können Blitzstrom-Ableiter<br />

der Anforderungsklasse B (z. B. DEHN-<br />

TK-<br />

Etagenverteiler<br />

10<br />

TK-Anlage<br />

Bild 9.11.1 Verwaltungsgebäude mit hochverfügbaren Anlagenteilen<br />

2<br />

14<br />

13<br />

11<br />

12<br />

13<br />

Rangierverteiler<br />

Telefon<br />

bloc) <strong>und</strong> Überspannungs-Ableiter der<br />

Anforderungsklasse C (z. B. DEHNguard)<br />

installiert werden. Zum Schutz<br />

der Endgeräte können z. B. DEHNrail,<br />

SFL-Protector oder DEHNflex M eingesetzt<br />

werden.<br />

Schutz der Dateleitungen<br />

Ob Daten oder Sprachübertragung, beide<br />

benötigen entsprechende Schutzbausteine<br />

zum sicheren Betrieb. Netzwerke<br />

werden in der Regel als universelle<br />

Verkabelung nach EN 50173 aufgebaut.<br />

Selbst wenn Glasfaserleitungen<br />

zwischen den Gebäude- <strong>und</strong> Etagenverteilern<br />

Standard sind, werden doch vom<br />

Etagenverteiler zum Endgerät üblicherweise<br />

Kupferleitungen verlegt. Ein<br />

Schutz der HUBs, Bridges oder Switches<br />

durch den NET-Protector LSA 4 TP ist<br />

deshalb notwendig.<br />

Endgeräte können durch Wandanschlussdosen<br />

DSM RJ45 4 TP oder durch<br />

Kabeladapter UGKF RJ45 4 TP geschützt<br />

werden.<br />

Nr. Schutzgerät Typ Art.-Nr.<br />

DEHNbloc â<br />

Überspannungs-Schutzstecker DPL 1 F...<br />

Trennleiste<br />

Erdungsschiene<br />

Montagebügel für Leisten 10 x 10 DA<br />

Potentialausgleichsschiene<br />

DEHNguard â 1<br />

DB 3 255 900 110<br />

2<br />

DPL 1F ARD 110 907 145<br />

TL2 10DA LSA 907 996<br />

ES 10DA 907 998<br />

MB2 10 LSA 907 995<br />

3<br />

K12 563 200<br />

4<br />

TNS<br />

DG TNS 230 400 900 530<br />

5 DEHNrail<br />

DR 230 FML 901 100<br />

6 Überspannungsableiter UGKF<br />

UGKF RJ 45 4 TP 929 023<br />

7 DEHNlink<br />

DLI ISDN I 929 024<br />

8 NET-Protector für 8 Ports<br />

NET PRO LSA 4TP 929 036<br />

19" Einbaugehäuse für 3 x NET-Protector EG NET PRO 19" 929 034<br />

9 SFL-Protector<br />

SFL PRO 912 260<br />

10 9 NET-Protector für 8 x 2 DA<br />

NET PRO TC 2 LSA 929 072<br />

19" Einbaugehäuse für 3 x NET-Protector EG NET PRO 19" 929 034<br />

11 DEHNflex M<br />

DFL M 255 924 396<br />

12 Datenschutzmodul DSM<br />

DSM RJ45 4TP 924 263<br />

12 13 Datenschutzmodul DSM<br />

DSM TC 1 SK 924 271<br />

14 DATA-Protector<br />

DATA PRO 4 TP 909 955<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 201<br />

9


9<br />

202 BLITZPLANER<br />

www.dehn.de


9.12 Überspannungsschutz für M-Bus<br />

Einleitung<br />

<strong>Der</strong> M-Bus dient der Übertragung von<br />

Zählerständen für Verbrauchsmessgeräte.<br />

Alle an ein M-Bus-System angeschlossenen<br />

Geräte können zentral<br />

abgelesen werden. Entweder direkt vor<br />

Ort oder per Datenübermittlung von<br />

einer externen Leitstelle. Das erhöht<br />

die Wohnqualität der Mieter, <strong>und</strong> es<br />

kann der Energiehaushalt eines gesamten<br />

Gebäudes jederzeit kontrolliert<br />

werden.<br />

Nachfolgend werden Überspannungs-<br />

Schutzmaßnahmen beschrieben, die<br />

dem Verfügbarkeitsanspruch an dieses<br />

System gerecht werden.<br />

<strong>Der</strong> M-Bus<br />

<strong>Der</strong> M-Bus (Meter-Bus aus dem engl.<br />

Meter = Messgerät, Zähler) ist ein kostenoptimierter<br />

Feldbus zur Übertragung<br />

von Energieverbrauchsdaten. Wie in<br />

Bild 9.12.1 gezeigt, kommuniziert ein<br />

zentraler Master (im einfachsten Fall ein<br />

PC mit nachgeschaltetem Pegelwandler)<br />

über einen 2-Draht-Bus mit den Busteilnehmern.<br />

Durch den Einsatz von M-Bus-<br />

Repeatern kann die Anlage in M-Bus-<br />

Segmente aufgeteilt werden. Pro Segment<br />

können bis max. 250 Slaves, wie<br />

Wärmezähler, Wasserzähler, Elektrozähler,<br />

Gaszähler, <strong>und</strong> auch Sensoren <strong>und</strong><br />

Aktoren jeglicher Art, angeschlossen<br />

werden. Immer mehr Hersteller imple-<br />

M-Bus - Zentrale<br />

Pegelwandler<br />

RS 485 M - Bus<br />

Direkte Verbindung<br />

Repeater<br />

Bild 9.12.1 Systembeispiel für M-Bus<br />

RS 232<br />

RS 485<br />

M-Bus<br />

mentieren die elektrische M-Bus-<br />

Schnittstelle samt Protokollebene in ihre<br />

Verbrauchszähler.<br />

<strong>Der</strong> M-Bus ist europäischer Standard <strong>und</strong><br />

wird beschrieben in der Norm EN 1434.<br />

Bislang wurden die Energiedaten in den<br />

einzelnen Gebäuden über drahtgeb<strong>und</strong>ene<br />

Verbindungen aus dem Netzwerk<br />

an die Zentrale übertragen. Häufig wird<br />

bei verteilten Gebäudekomplexen auf<br />

die Übertragung der Daten über eine<br />

Modem-Verbindung zurückgegriffen.<br />

Das M-Bus-System wird eingesetzt für<br />

die Verbrauchskostenabrechnung <strong>und</strong><br />

Fernüberwachung von<br />

⇒ Nah- <strong>und</strong> Fernwärmesystemen<br />

⇒ Mehrfamilienhäusern<br />

Das Auslesen der Stromzähler kann<br />

durch zentrale <strong>und</strong> dezentrale Systeme<br />

erfolgen. Befinden sich die Stromzähler<br />

in unmittelbarer Nähe, so wird die einfache<br />

<strong>und</strong> preiswerte zentrale Systemarchitektur<br />

gewählt. Hier erfolgt eine<br />

sternförmige Verdrahtung jedes einzelnen<br />

Zählers auf die Systemzentrale. Im<br />

Falle eines dezentralen Systems werden<br />

die Daten, der vor Ort eingebauten<br />

Zähler, zunächst in Unterstationen gesammelt<br />

<strong>und</strong> dann über Busleitung zur<br />

Systemzentrale gesendet.<br />

<strong>Der</strong> M-Bus ist ein 2-Draht-Bussystem,<br />

welches vom Bus-Master quasi erdfrei<br />

Bus - Segment<br />

RS 232<br />

RS 485<br />

gespeist wird. Bei allen anderen Teilnehmern<br />

des M-Bus darf im Betrieb kein<br />

Bezug zur Erde entstehen. Die maximale<br />

Busspannung beträgt 42 V.<br />

Die Ausdehnung des Netzes sowie die<br />

maximale Übertragungsgeschwindigkeit<br />

werden durch die Anzahl der M-<br />

Bus-Geräte, Schutzbeschaltungen, die<br />

Kabelführung <strong>und</strong> die Kabeltypen eingeschränkt.<br />

Die Summe aller Leitungen sowie die<br />

angeschlossenen M-Bus-Geräte <strong>und</strong><br />

Schutzbeschaltungen erzeugen im M-<br />

Bus-Segment eine Kapazität. Diese<br />

Kapazität schränkt die Datenübertragungsrate<br />

ein.<br />

Die maximale Datenübertragungsrate<br />

pro M-Bus-Segment kann anhand der<br />

nachfolgenden Tabelle bestimmt werden<br />

(Tabelle 9.12.1).<br />

Telefon Verbindung<br />

Modem Modem<br />

M-Bus - Zentrale<br />

Pegelwandler<br />

Gesamtkapazität Maximale<br />

M-Bus- Datenüber-<br />

Segment tragungsrate<br />

Telefonnetz<br />

M-Bus - Zentrale<br />

Fernüberwachung einer<br />

M-Bus Anlage mit 5 Verbrauchszählern<br />

M-Bus M-Bus<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 203<br />

Modem<br />

bis 382 nF 9600 Baud<br />

bis 1528 nF 2400 Baud<br />

bis 12222 nF 300 Baud<br />

Tabelle 9.12.1 Maximale Datenübertragungsrate<br />

RS 232<br />

RS 232<br />

9


9<br />

Setzt man Überspannungs-Schutzgeräte<br />

ein, so müssen die Kapazitäten <strong>und</strong><br />

Längsimpedanzen der Schutzgeräte<br />

beachtet <strong>und</strong> bei der Auslegung der<br />

Netzteilnehmer berücksichtigt werden.<br />

In nachfolgenden Tabellen sind die<br />

Kapazitäten <strong>und</strong> die Längsimpedanzen<br />

der Überspannungs-Schutzgeräte aufgeführt<br />

(Tabelle 9.12.2).<br />

Auswahl der Überspannungs-Schutzgeräte<br />

für M-Bus-Systeme<br />

Beim M-Bus-System werden die Busleitungen<br />

auch außerhalb der Gebäude<br />

verlegt. Deshalb sind die Geräte der Zerstörungsgefahr<br />

durch Transienten von<br />

Blitzschlägen ausgesetzt <strong>und</strong> müssen<br />

entsprechend geschützt werden. Nachfolgend<br />

werden an Hand von zwei<br />

Anwendungsbeispielen die Überspannungs-Schutzbeschaltung<br />

für M-Bus-Systeme<br />

näher beschrieben.<br />

Anwendungsbeispiel: Gebäude mit<br />

Äußerem Blitzschutz<br />

Besitzt ein Gebäude einen Äußeren Blitzschutz,<br />

so ist der Blitzschutz-Potentialausgleich<br />

(BPA) zu realisieren. Dieser beinhaltet<br />

das Verbinden der Blitzschutzanlage<br />

mit Rohrleitungen, metallenen Installationen<br />

innerhalb des Gebäudes <strong>und</strong> der<br />

Erdungsanlage. Zusätzlich müssen alle<br />

geerdete Teile der energie- <strong>und</strong> informationstechnischen<br />

Anlagen in den Blitzschutz-Potentialausgleich<br />

eingeb<strong>und</strong>en<br />

werden. Alle in die bauliche Anlage hineinführenden<br />

<strong>und</strong> abgehenden aktiven<br />

Adern von energie- <strong>und</strong> informationstechnischen<br />

Kabeln <strong>und</strong> Leitungen werden<br />

indirekt, über Blitzstrom-Ableitern<br />

an den BPA angeschlossen. Sind keine<br />

Blitzstrom-Ableiter am Gebäudeeintritt<br />

(z. B. im Niederspannungs-Verbrauchersystem<br />

in der Niederspannungs-Hauptverteilung)<br />

installiert, so muss der Betrei-<br />

204 BLITZPLANER<br />

ber darauf hingewiesen werden, dass<br />

diese nachzurüsten sind.<br />

Weiterführende Maßnahmen zum<br />

Schutz von elektrischen Anlagen <strong>und</strong> Systemen<br />

sind Überspannungsschutz-Maßnahmen.<br />

Diese Maßnahmen ermöglichen<br />

als Zusatzmaßnahme zum Blitzschutz-Potentialausgleich<br />

den Schutz der<br />

Schutzgeräte Kapazität: Längsimpedanz<br />

Ader/ Ader pro Ader<br />

BLITZDUCTOR CT, BCT MOD BD 48<br />

Art.-Nr. 919 645 0,4 nF 0,4 Ω<br />

BLITZDUCTOR CT, BCT MOD BE 24<br />

Art.-Nr. 919 623 0,7 nF 2,2 Ω<br />

BLITZDUCTOR CT, BCT MOD BE 5<br />

Art.-Nr. 919 620 1 nF 1,9 Ω<br />

DEHNconnect, DCO RK MD 48<br />

Art.-Nr. 919 942 0,6 nF 0,4 Ω<br />

DEHNconnect, DCO RK ME 24<br />

Art.-Nr. 919 921 0,5 nF 1,8 Ω<br />

DEHNconnect, DCO RK ME 12<br />

Art.-Nr. 919 920 1,2 nF 1,8 Ω<br />

Tabelle 9.12.2 Angaben über Kapazitäten <strong>und</strong> Längsimpedanzen von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

elektrischen Anlagen <strong>und</strong> Systeme auch<br />

bei direktem Blitzeinschlag.<br />

Werden Blitzschutz-Potentialausgleich<br />

<strong>und</strong> Überspannungsschutz-Maßnahmen<br />

ebenso wie der Äußere Blitzschutz sorgfältig<br />

ausgeführt, trägt dies zum sicheren<br />

Funktionieren elektrotechnischer<br />

Systeme bei. Ausfälle auch bei direkten<br />

Blitzeinschlägen werden reduziert.<br />

Anmerkung:<br />

Zum gestaffelten Einsatz von Blitzstrom-<br />

<strong>und</strong> Überspannungs-Ableiter<br />

Die energetische Koordination ist das<br />

Prinzip des gestaffelten Einsatzes von<br />

Blitzstrom- <strong>und</strong> Überspannungs-Ableitern.<br />

Die energetische Koordination<br />

wird üblicherweise durch die Impedanz<br />

der zwischen den Ableitern liegenden<br />

Verbindungsleitung von mindestens<br />

15 m erreicht. Ist dies nicht möglich,<br />

kann die Entkopplungsdrossel DEHNbridge<br />

35 A oder 63 A verwendet werden.<br />

Eine andere Möglichkeit besteht im Einsatz<br />

des Kombi-Ableiters DEHNventil‚.<br />

Dieser Kombi-Ableiter vereint Blitzstrom-<br />

<strong>und</strong> Überspannungs-Ableiter in<br />

einem Gerät, kommt ohne Entkopplungsdrossel<br />

aus <strong>und</strong> ist als verdrahtungsfertige<br />

Kompletteinheit für jedes<br />

Niederspannungssystem (TN-C, TN-S, TT)<br />

lieferbar (Tabelle 9.12.3).<br />

Bis zu Leitungslängen von ≤ 5m zwischen<br />

DEHNventil‚ <strong>und</strong> Endgerät besteht<br />

ausreichender Schutz ohne zusätzliche<br />

Schutzgeräte. Bei größeren Leitungslängen<br />

sind zusätzliche Überspannungs-Schutzgeräte<br />

an Endgeräten, z. B.<br />

DEHNrail, einzusetzen.<br />

Tabellen 9.12.3, 9.12.4 <strong>und</strong> 9.12.5 führen<br />

einzusetzende Überspannungs-Schutzgeräte<br />

entsprechend den laufenden<br />

Nummern in Bild 9.12.2 auf.<br />

Im Bild Leitungen für ... Schutzgeräte Art.-Nr.<br />

9.12.2<br />

Nr.<br />

10<br />

Im Bild Leitungen für ... Schutzgeräte Art.-Nr.<br />

9.12.2 BLITZDUCTOR CT<br />

Nr. Typ<br />

1<br />

8<br />

9<br />

11<br />

bis<br />

7<br />

Drehstrom TN-C-System DEHNventil DV TNC 255 900 373<br />

Drehstrom TN-S-System DEHNventil DV TNS 255 900 374<br />

Drehstrom TT-System DEHNventil DV TT 255 900 375<br />

Wechselstrom TN-System DEHNventil DV 2P TN 255 900 371<br />

Wechselstrom TT-System DEHNventil DV 2P TT 255 900 370<br />

Tabelle 9.12.3 Auswahl des Kombi-Ableiters entsprechend dem Netzsystem<br />

M-Bus BCT MOD BD 48 919 645<br />

+ Basisteil BCT BAS 919 506<br />

0-20 mA, 4-20 mA BCT MOD BE 24 919 623<br />

+ Basisteil BCT BAS 919 506<br />

Temperaturmessung BCT MOD BE 5 919 620<br />

PT 100, PT 1000 + Basisteil BCT BAS 919 506<br />

Tabelle 9.12.4 Überspannungsschutz für Signalschnittstellen<br />

www.dehn.de


10 11<br />

L1 L2 L3<br />

PEN<br />

DEHNbloc ® DB 3 255<br />

N/PEN<br />

Gebäude 1<br />

Leitungslänge<br />

³ 15 mm<br />

3 1<br />

3 OUT 4<br />

3<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

1 IN 2<br />

4 2<br />

®<br />

DEHNguard DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard®<br />

L1 L2 L3 N<br />

USV<br />

3 4<br />

3 OUT 4<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

1 IN 2<br />

1 2<br />

COM 2<br />

Rechner<br />

1 3<br />

3 OUT 4<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

1 IN 2<br />

2 4<br />

1 3<br />

3 OUT 4<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

1 IN 2<br />

2 4<br />

Modem<br />

PC-Server<br />

3 4<br />

3 OUT 4<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

1 IN 2<br />

1 2<br />

COM 1<br />

Rechner<br />

Repeater<br />

Bild 9.12.2 Schutzkonzept für M-Bus-System bei Gebäuden mit Äußerem Blitzschutz<br />

1<br />

4<br />

5<br />

2<br />

0 ... 20 mA<br />

1 2<br />

3 OUT 4<br />

1 IN 2<br />

3 4<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 205<br />

M-Bus<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

3 4<br />

3 OUT 4<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

1 IN 2<br />

1 2<br />

Temperaturfühler<br />

PT 100<br />

1 2<br />

3 OUT 4<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

1 IN 2<br />

3 4<br />

M - Bus - Box M - Bus - Box<br />

230 V - Netz<br />

Gebäude 2<br />

8 9<br />

3 4<br />

3 OUT 4<br />

6 7<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

1 IN 2<br />

1 2<br />

Im Bild Leitungen für ... Schutzgeräte Art.-Nr.<br />

9.12.2<br />

Nr.<br />

10<br />

11<br />

12<br />

Drehstrom TN-C-System DEHNbloc‚ DB 3 255 – Phase L1/L2/L3 gegen PEN 900 110<br />

Drehstrom TN-S-System DEHNbloc‚ DB 3 255 – Phase L1/L2/L3 gegen PE 900 110<br />

+ DEHNbloc‚ DB 1 255 – N gegen PE 900 111<br />

Drehstrom TT-System DEHNbloc‚ DB 3 255 – Phase L1/L2/L3 gegen N 900 110<br />

+ DEHNgap, DGP BN 255 – N gegen PE 900 132<br />

Wechselstrom TN-S-System 2 x DEHNbloc‚ DB 1 255 – Phase L1 + N gegen PE 900 111<br />

Wechselstrom TN-C-System DEHNbloc‚ DB 1 255 – Phase L gegen PEN 900 111<br />

Wechselstrom TT-System DEHNbloc‚ DB 1 255 – Phase L gegen N 900 111<br />

+ DEHNgap, DB 1 255 – N gegen PE 900 132<br />

Drehstrom TN-C-System DEHNguard‚ DG TNC 230 400 900 510<br />

Drehstrom TN-S-System DEHNguard‚ DG TNS 230 400 900 530<br />

Drehstrom TT-System DEHNguard‚ DG TT 230 400 900 520<br />

Wechselstrom TN-System DEHNguard‚ DG TN 230 900 506<br />

Wechselstrom TT-System DEHNguard‚ DG TT 230 900 508<br />

Tabelle 9.12.5 Überspannungsschutz für die 230 V-Spannungsversorgung<br />

®<br />

DEHNguard DEHNguard®<br />

12<br />

9


9<br />

Gebäude 1<br />

Anwendungsbeispiel:<br />

Gebäude ohne Äußeren Blitzschutz<br />

Das Bild 9.12.3 zeigt in einem Beispiel,<br />

wie ein vernetztes M-Bus-System beschaltet<br />

werden muss, um einen wirksamen<br />

Schutz vor Überspannungen zu<br />

erhalten.<br />

In den Tabellen 9.12.6 <strong>und</strong> 9.12.7 sind<br />

die einzusetzenden Überspannungs-<br />

Schutzgeräte entsprechend den laufenden<br />

Nummern in Bild 9.12.3 aufgeführt.<br />

206 BLITZPLANER<br />

3 1<br />

3<br />

4 2<br />

®<br />

DEHNguard DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard®<br />

L1 L2 L3 N<br />

10<br />

PEN<br />

USV<br />

3 4<br />

1<br />

1 2<br />

COM 2<br />

Rechner<br />

1 3<br />

4<br />

2 4<br />

1 3<br />

5<br />

2 4<br />

Modem<br />

PC-Server<br />

3 4<br />

2<br />

1 2<br />

COM 1<br />

Rechner<br />

Repeater<br />

Bild 9.12.3 Schutzkonzept für M-Bus-System bei Gebäude ohne Äußeren Blitzschutz<br />

M-Bus<br />

Tabelle 9.12.6 Überspannungsschutz für Signalschnittstellen<br />

0 ... 20 mA<br />

Temperaturfühler<br />

PT 100<br />

1 2 1 2<br />

8 9<br />

3 4 3 4<br />

M - Bus - Box M - Bus - Box<br />

3 4<br />

6 7<br />

1 2 1 2<br />

230 V - Netz<br />

Gebäude 2<br />

3 4<br />

Im Bild Leitungen für ... Schutzgeräte Art.-Nr.<br />

9.12.3<br />

Nr.<br />

1<br />

8<br />

9<br />

Im Bild Leitungen für ... Schutzgeräte Art.-Nr.<br />

9.12.3<br />

Nr.<br />

10<br />

–<br />

11<br />

7<br />

M-Bus DEHNconnect, DCO RK MD 48 919 942<br />

0-20 mA, 4-20 mA DEHNconnect, DCO RK ME 24 919 921<br />

Temperaturmessung DEHNconnect, DCO RK ME 12 919 920<br />

PT 100, PT 1000<br />

Drehstrom TN-C-System DEHNguard‚ DG TNC 230 400 900 510<br />

Drehstrom TN-S-System DEHNguard‚ DG TNS 230 400 900 530<br />

Drehstrom TT-System DEHNguard‚ DG TT 230 400 900 520<br />

Wechselstrom TN-System DEHNguard‚ DG TN 230 900 506<br />

Wechselstrom TT-System DEHNguard‚ DG TT 230 900 508<br />

Tabelle 9.12.7 Überspannungsschutz für die 230V-Spannungsversorgung<br />

®<br />

DEHNguard DEHNguard®<br />

11<br />

www.dehn.de


9.13 Überspannungsschutz für Sauter Cumulus<br />

Einleitung<br />

<strong>Der</strong> Einsatz von frei programmierten<br />

DDC-Systemen (Abkürzung für Direct<br />

Digital Control) zur Steuerung <strong>und</strong><br />

Regelung gebäudetechnischer Anlagen<br />

hat in den vergangenen Jahren sehr<br />

stark an Bedeutung gewonnen. Vor<br />

allem wenn es darum geht, betriebstechnische<br />

Anlagen nutzungsgerecht<br />

<strong>und</strong> verbrauchsoptimal zu steuern, zu<br />

regeln <strong>und</strong> zu überwachen. Über kurz<br />

oder lang wird diese Technik die herkömmliche<br />

analoge Regelungstechnik<br />

vollständig verdrängt haben. Durch<br />

Vernetzung können DDC-Unterstationen<br />

in größeren Gebäuden verknüpft<br />

<strong>und</strong> in sogenannten Gebäudeautomatiosationssystemen<br />

(GA-System) betrieben<br />

werden. Gebäudetechnische Anlagen<br />

in verstreut liegenden Bauten können<br />

über das öffentliche Fernsprechnetz<br />

mit Modem zentral überwacht<br />

<strong>und</strong> bedient werden.<br />

Nachfolgend werden Überspannungs-<br />

Schutzmaßnahmen beschrieben, die<br />

dem Verfügbarkeitsanspruch an dieses<br />

System gerecht werden.<br />

Das Gebäudeautomatisationsystem EY<br />

3600<br />

Wie im Bild 9.13.1 gezeigt, handelt es<br />

sich bei dem Gebäudeautomatisationssystem<br />

EY3600 von Sauter Cumulus um<br />

eine komplette Systemfamilie für die<br />

Regelung, Steuerung <strong>und</strong> Überwachung<br />

von haustechnischen Anlagen.<br />

Ethernet<br />

IEEE802.3<br />

AS Netz 1 novaNet novaNet AS Netz 2<br />

Dieses System EY 3600 setzt sich aus folgenden<br />

Komponenten zusammen:<br />

⇒ Automations-Stationen<br />

EY 3600 nova<br />

⇒ Einzelraumregelsystem<br />

EY 3600 ecos<br />

⇒ Netzwerk novaNet<br />

⇒ Kommunikation mit Fremdsystemen<br />

über novacom<br />

⇒ Managementebene mit Systembediensoftware<br />

EY 3600 novaPro<br />

⇒ Projektierungssoftware<br />

EY 3600 CASE<br />

Durch den Einsatz eines Modems/<br />

ISDN-Adapters kann ein Fernzugriff auf<br />

die Anlage über das öffentliche Fernmeldenetz<br />

realisiert werden. Meldungen<br />

<strong>und</strong> Protokolle können an Drucker,<br />

Fax, Pager, Personensuchanlage usw.<br />

weitergeleitet werden.<br />

Verbindung Management-Ebene mit<br />

Automations-Ebene über novaNet<br />

Bei novaNet handelt es sich um ein Sauter<br />

Cumulus spezifisches Bussystem, das<br />

als Übertragungsmedium ein 2-polig<br />

verdrilltes Übertragungskabel (Abschirmung<br />

empfohlen) besitzt. Es können<br />

bis zu 28 672 Automationsstationen<br />

sowie 256 PCs an dieses System angeschlossen<br />

werden. Die PCs ihrerseits<br />

werden über ein LAN/WAN-Netzwerk<br />

miteinander verb<strong>und</strong>en.<br />

novaLink<br />

Management-Ebene<br />

Automations-Ebene<br />

Feld-Ebene<br />

Bild 9.13.1 Gebäudeautomationssystem EY 3600 von Sauter Cumulus (Quelle: Sauter Cumulus GmbH)<br />

Verbindung Automations-Ebene mit<br />

Feld-Ebene über novaLink<br />

Bei novaLink handelt es sich um ein<br />

Sauter Cumulus spezifisches Bussystem,<br />

das als Übertragungsmedium eine verdrillte,<br />

abgeschirmte <strong>und</strong> beidseitig<br />

geerdete Zweidrahtleitung besitzt.<br />

EY 3600 novaLink ist eine Punkt-zu-<br />

Punkt-Verbindung zu jeder Einheit.<br />

Maximale Länge zwischen Automations-Station<br />

<strong>und</strong> Feldmodul darf<br />

100 m (< 5 nF, 12 Ohm) betragen.<br />

Anschluss an Fremdsysteme über<br />

nova230<br />

Damit können z. B. Feldbussysteme wie<br />

EIB <strong>und</strong> LON in die Sauter Gebäudeautomation<br />

eingeb<strong>und</strong>en werden.<br />

Auswahl der Überspannungs-Schutzgeräte<br />

Blitzstrom-Ableiter<br />

Blitzstrom-Ableiter schützen die Leitungen<br />

<strong>und</strong> Installation, die aus der<br />

Blitz-Schutzzone 0A in die Blitz-Schutzzone<br />

1 eingeführt werden. Die Schutzgeräte<br />

werden jeweils an den Zonengrenzen<br />

eingebaut <strong>und</strong> auf dem kürzesten<br />

Weg niederohmig mit dem<br />

Potentialausgleich des Gebäudes verb<strong>und</strong>en.<br />

Überspannungs-Ableiter<br />

Überspannungs-Ableiter schützen die<br />

Leitungen <strong>und</strong> die Installation, die aus<br />

der Blitz-Schutzzone 0 B in die Blitz-<br />

Schutzzone 1 oder höher führen. Die<br />

Überspannungs-Ableiter werden niederohmig<br />

<strong>und</strong> auf dem kürzesten Weg an<br />

den örtlichen Potentialausgleich in der<br />

Blitz-Schutzzone 1 angeschlossen.<br />

Kombi-Ableiter<br />

In den Fällen, in denen die Blitz-Schutzzone<br />

0 direkt in die Blitz-Schutzzone 2<br />

übergeht, kann ein Kombi-Ableiter eingesetzt<br />

werden. Ein Kombi-Ableiter<br />

entspricht der Kombination aus Blitzstrom-<br />

<strong>und</strong> Überspannungs-Ableiter.<br />

Bei gestaffeltem Einsatz von Blitzstrom-<br />

<strong>und</strong> Überspannungs-Ableitern<br />

ist auf die energetische Koordination<br />

zu achten. Die Kombi-Ableiter werden<br />

niederohmig <strong>und</strong> auf dem kürzesten<br />

Weg mit dem Potentialausgleich des<br />

Gebäudes verb<strong>und</strong>en.<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 207<br />

9


9<br />

novaNET<br />

L1 L2 L3<br />

DEHNbloc ® DB 3 255<br />

208 BLITZPLANER<br />

N/PEN<br />

Gebäude 1<br />

Leitungslänge<br />

³ 15 m<br />

3 4<br />

1 PEN3<br />

3 4<br />

OUT<br />

®<br />

DEHNguard DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard®<br />

L1 L2 L3 N<br />

2 1<br />

3 OUT 4<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

1 IN 2<br />

4 3<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

1 IN 2<br />

1 2<br />

4 2<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ... 2<br />

3 1<br />

1 IN 2<br />

3 OUT 4<br />

Schaltschrank Schaltschrank<br />

Automationsstation<br />

(As)<br />

DI<br />

Feldgeräte<br />

Bild 9.13.2 Schutzkonzept für Gebäudeleittechniksystem bei einem Gebäude mit Äußerem Blitzschutz<br />

L1 L2 L3<br />

DEHNbloc ® DB 3 255<br />

novaNet<br />

N/PEN<br />

Leitungslänge<br />

³ 15 m<br />

1<br />

Schaltschrank<br />

®<br />

DEHNguard DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard®<br />

L1 L2 L3 N<br />

4<br />

5<br />

2 1<br />

3 OUT 4<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

1 IN 2<br />

4 3<br />

3 4<br />

3 OUT 4<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

1 IN 2<br />

1 2<br />

3 4<br />

3 OUT 4<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

4<br />

Automationsstation<br />

(As)<br />

1 IN 2<br />

1 2<br />

novaLink<br />

Bild 9.13.3 Schutzkonzept für Gebäudeleittechniksystem bei einem Gebäude ohne Äußeren Blitzschutz<br />

PEN3<br />

7<br />

8<br />

2 4<br />

2<br />

1 3<br />

3OUT4<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

Gebäude 2<br />

1 IN 2<br />

2 1<br />

3 OUT 4<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

1 IN 2<br />

4 3<br />

Automationsstation<br />

(As)<br />

AO<br />

3 4<br />

3 OUT 4<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

1 IN 2<br />

1 2<br />

3 4<br />

3 OUT 4<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

4<br />

6<br />

2<br />

1 IN 2<br />

1 2<br />

Feldgeräte<br />

Hinweise zur Installation:<br />

Folgende Gr<strong>und</strong>sätze sind immer zu<br />

beachten:<br />

⇒ Überspannungs-Ableiter immer<br />

⇒<br />

auf dem kürzesten Weg mit dem<br />

PA des Gebäudes verbinden<br />

Falls notwendig, zusätzlichen PA<br />

einsetzen<br />

⇒ Anschlussleitung zwischen Ableiter<br />

<strong>und</strong> PA so kurz wie möglich halten<br />

(max. 0,5 m). Leitungen in der Blitz-<br />

Schutzzone 1 nicht mit ungeschützten<br />

Leitungen aus den Blitz-Schutzzonen<br />

0A oder 0B parallel verlegen.<br />

Auswahltabellen der Überspannungs-<br />

Schutzgeräte für das Gebäudeautomationssystem<br />

EY3600<br />

In den nachfolgenden Auswahltabellen<br />

sind die Überspannungs-Schutzgeräte<br />

je nach Blitzschutz-Zonenübergang<br />

<strong>und</strong> je nach Netzform aufgeführt, die<br />

zum Schutz der EY 3600 Automationskomponenten<br />

zum Einsatz kommen.<br />

Im Bild 9.13.2 <strong>und</strong> Bild 9.13.3 sind die<br />

Einbauorte der Überspannungs-Schutzgeräte<br />

dargestellt.<br />

PEN<br />

®<br />

DEHNguard DEHNguard® DEHNguard® DEHNguard®<br />

L1 L2 L3 N<br />

3<br />

www.dehn.de


Schnittstelle zwischen den Blitz-Schutzzonen 0 A ⇔ 1<br />

Im Bild Leitungen für ... ... beschalten Sie an der Schnittstelle 0 A ⇔ 1 mit: Art.-Nr.<br />

9.13.2 Nr.<br />

1<br />

2<br />

Drehstrom TN-C-System DEHNbloc‚ DB 3 255 – Phase L1/L2/L3 gegen PEN 900 110<br />

Drehstrom TN-S-System DEHNbloc‚ DB 3 255 – Phase L1/L2/L3 gegen PE 900 110<br />

+ DEHNbloc‚ DB 1 255 – N gegen PE 900 111<br />

Drehstrom TT-System DEHNbloc‚ DB 3 255 – Phase L1/L2/L3 gegen N 900 110<br />

+ DEHNgap B/n, DGP BN 255 – N gegen PE 900 132<br />

Wechselstrom TN-S-System 2x DEHNbloc‚ DB 1 255 – Phase L1 + N gegen PE 900 111<br />

Wechselstrom TN-C-System DEHNbloc‚ DB 1 255 – Phase L gegen PEN 900 111<br />

Wechselstrom TT-System DEHNbloc‚ DB 1 255 – Phase L gegen N 900 111<br />

+ DEHNgap B/n, DGP BN 255 – N gegen PE 900 132<br />

NovaNet-Leitung BLITZDUCTOR CT‚ BCT MOD B 110 919 510<br />

+ Basisteil BCT BAS 919 506<br />

Digitale Eingänge BLITZDUCTOR CT‚ BCT MOD B 110 919 510<br />

⇒ DC 24 V + Basisteil BCT BAS 919 506<br />

Digitale Ausgänge BLITZDUCTOR CT, BCT MOD B 110 919 510<br />

⇒ DC 24V + Basisteil BCT BAS 919 506<br />

Analoge Eingänge BLITZDUCTOR CT‚ BCT MOD B 110 919 510<br />

⇒ Temperaturmessung + Basisteil BCT BAS 919 506<br />

Analoge Eingänge BLITZDUCTOR CT‚ BCT MOD B 110 919 510<br />

⇒ U/I/R-Messung + Basisteil BCT BAS 919 506<br />

Analoge Ausgänge BLITZDUCTOR CT‚ BCT MOD B 110 919 510<br />

+ Basisteil BCT BAS 919 506<br />

Impulszählung BLITZDUCTOR CT‚ BCT MOD B 110 919 510<br />

+ Basisteil BCT BAS 919 506<br />

EIB BLITZDUCTOR CT‚ BCT MOD B 110 919 510<br />

(z. B. Schnittstellenumsetzer) + Basisteil BCT BAS 919 506<br />

LON BLITZDUCTOR CT‚ BCT MOD B 110 919 510<br />

(z. B. Schnittstellenumsetzer) + Basisteil BCT BAS 919 506<br />

ISDN – Uk0-Schnittstelle BLITZDUCTOR CT‚ BCT MOD B 110 919 510<br />

(Einsatz vor NTBA) + Basisteil BCT BAS 919 506<br />

Tabelle 9.13.1 Schnittstelle zwischen den Blitz-Schutzzonen 0 A ⇔ 1<br />

Schnittstelle zwischen den Blitz-<br />

Schutzzonen 0 A ⇔ 2 <strong>und</strong> größer<br />

⇒ Kombi-Ableiter für Drehstrom-<br />

Systeme<br />

Falls die Leitungslänge in Bild 9.13.2<br />

zwischen Blitzstrom-Ableitern (1) <strong>und</strong><br />

Überspannungs-Ableitern (3) kleiner<br />

oder gleich 15 m ist, kommt der Kombi-<br />

Ableiter DEHNventil TNC, TNS oder TT<br />

zum Einsatz (siehe Tabelle 9.13.3 ).<br />

⇒ Kombi-Ableiter für Bus- <strong>und</strong> Messfühlerleitungen<br />

Ist eine getrennte Installation des<br />

BLITZDUCTOR CT‚ BCT MOD B 110 (3)<br />

am Gebäudeeintritt, wie in Bild 9.13.2<br />

gezeigt, <strong>und</strong> des BLITZDUCTOR CT‚ M...<br />

(4) im Schaltschrank nicht möglich, so<br />

ist eine Kombi-Ableiter im Schaltschrank<br />

zu installieren (siehe Tabelle<br />

9.13.4)<br />

Leitungen für ... ... beschalten Sie an der Art.-Nr.<br />

Schnittstelle 0 A ⇔ 2 mit:<br />

Drehstrom TN-C-System DEHNventil DV TNC 255 900 373<br />

Drehstrom TN-S-System DEHNventil DV TNS 255 900 374<br />

Drehstrom TT-System DEHNventil DV TT 255 900 375<br />

Tabelle 9.13.3 Auswahl Kombi-Ableiter für Drehstromsysteme, Blitz-Schutzzone 0 A – 2<br />

Leitungen für ... ... beschalten Sie an der Art.-Nr.<br />

Schnittstelle 0 A ⇔ 2 mit:<br />

NovaNet-Leitung BLITZDUCTOR CT, BCT MOD BE C 5 919 660<br />

+ Basisteil BCT BAS 919 506<br />

Digitale Eingänge, BLITZDUCTOR CT, BCT MOD BE 12 919 621<br />

Analoge Ein- <strong>und</strong> Ausgänge, + Basisteil BCT BAS 919 506<br />

Impulszählung<br />

NovaLink-Leitung BLITZDUCTOR CT, BCT MOD BE C 12 919 661<br />

(an DDC-Station) + Basisteil BCT BAS 919 506<br />

NovaLink-Leitung BLITZDUCTOR CT, BCT MOD BE 12 919 621<br />

(am Eingang Feldmodul) + Basisteil BCT BAS 919 506<br />

Tabelle 9.13.4 Auswahl Kombi-Ableiter für Bus- <strong>und</strong> Messfühlerleitungen, Blitz-Schutzzone 0 A – 2<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 209<br />

9


9<br />

Schnittstelle zwischen den Blitz-Schutzzonen 0 B ⇔ 1<br />

Im Bild Leitungen für ... ... beschalten Sie an der Schnittstelle 1 ⇔ 2 mit: Art.-Nr.<br />

9.13.2<br />

Nr.<br />

3<br />

4<br />

5<br />

6<br />

Zu beachten:<br />

Setzt man Überspannungsschutz ein, so<br />

müssen die Kapazitäten <strong>und</strong> Längsimpedanzen<br />

der Schutzgeräte beachtet<br />

<strong>und</strong> bei der Auslegung der Netzteilnehmer<br />

berücksichtigt werden. In<br />

Tabelle 9.13.5 sind die Kapazitäten <strong>und</strong><br />

die Längsimpedanzen von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

aufgeführt.<br />

210 BLITZPLANER<br />

Drehstrom TN-C-System DEHNguard‚ DG TNC 230 400 900 510<br />

Drehstrom TN-S-System DEHNguard‚ DG TNS 230 400 900 530<br />

Drehstrom TT-System DEHNguard‚ DG TT 230 400 900 520<br />

Wechselstrom TN-System DEHNguard‚ DG TN 230 900 506<br />

Wechselstrom TT-System DEHNguard‚ DG TT 230 900 508<br />

novaNet BLITZDUCTOR CT‚ BCT MOD ME C 5 919 560<br />

+ Basisteil BCT BAS 919 506<br />

Digitale Eingänge BLITZDUCTOR CT‚ BCT MOD ME 12 919 521<br />

⇒ DC 24 V + Basisteil BCT BAS 919 506<br />

Digitale Ausgänge BLITZDUCTOR CT‚ BCT MOD ME 12 919 521<br />

⇒ DC 24 V + Basisteil BCT BAS 919 506<br />

Analoge Eingänge BLITZDUCTOR CT‚ BCT MOD ME 12 919 521<br />

⇒ Temperaturmessung + Basisteil BCT BAS 919 506<br />

Analoge Eingänge BLITZDUCTOR CT‚ BCT MOD ME 12 919 521<br />

⇒ U/I/R-Messung + Basisteil BCT BAS 919 506<br />

Analoge Ausgänge BLITZDUCTOR CT‚ BCT MOD ME 12 919 521<br />

+ Basisteil BCT BAS 919 506<br />

Impulszählung BLITZDUCTOR CT‚ BCT MOD ME 12 919 521<br />

+ Basisteil BCT BAS 919 506<br />

EIB<br />

(z. B. Schnittstellenumsetzer)<br />

Pro Linie 1 Stück BUStector 925 001<br />

LON für TP/FFT 10 <strong>und</strong> TP/LPT 10<br />

(z. B. Schnittstellenumsetzer) BLITZDUCTOR CT‚ BCT MOD MD 48 919 545<br />

+ Basisteil BCT BAS 919 506<br />

ISDN – S0-Schnittstelle DSM ISDN SK 924 270<br />

Im Bild Leitungen für ... ... beschalten Sie an der Schnittstelle 1 ⇔ 2 mit: Art.-Nr.<br />

9.13.3<br />

Nr.<br />

7<br />

8<br />

novaLink (an DDC-Station) BLITZDUCTOR CT‚ BCT MOD ME C 12 919 561<br />

+ Basisteil BCT BAS 919 506<br />

novaLink (am Eingang BLITZDUCTOR CT‚ BCT MOD ME 12 919 521<br />

Feldmodul) + Basisteil BCT BAS 919 506<br />

Tabelle 9.13.2 Schnittstelle zwischen den Blitz-Schutzzonen 1 ⇔ 2 <strong>und</strong> größer<br />

Schutzgeräte Kapazität Längsimpedanz<br />

BLITZDUCTOR CT Ader/ Ader pro Ader<br />

BCT MOD B 110 6 pF 0,4 Ω<br />

BCT MOD ME C 5 8 nF 6,6 Ω<br />

BCT MOD ME C 12 3 nF 13,5 Ω<br />

BCT MOD ME 12 0,9 nF 1,8 Ω<br />

BCT MOD BE 12 1 nF 1,9 Ω<br />

BCT MOD BE C 12 3 nF 13,9 Ω<br />

Tabelle 9.13.5 Angaben von Kapazitäten <strong>und</strong> Längsimpedanzen von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

www.dehn.de


Hinweis:<br />

Sollen statt Blitzschutz-Maßnahmen nur<br />

Überspannungs-Schutzmaßnahmen<br />

ergriffen werden, so kann auf den Einsatz<br />

der Blitzstrom-Ableiter verzichtet werden.<br />

Die Beschaltungen reduzieren sich<br />

dann auf den Einsatz von Überspannungs-Ableiter<br />

(siehe Tabelle 9.13.2).<br />

Leitungsschirmung<br />

Wird vom Systemhersteller die Verwendung<br />

geschirmter Leitungen vorgeschrieben,<br />

so müssen diese nach Angaben<br />

des Systemherstellers funktionsgerecht<br />

angeschlossen werden.<br />

⇒ novaNet<br />

Sauter Cumulus empfiehlt für den Systembus<br />

novaNet eine Abschirmung.<br />

Falls der verwendete Kabeltyp eine<br />

Abschirmung besitzt, ist diese laut Sauter<br />

Cumulus je Busabschnitt nur einmal<br />

auf Schaltschrankerde aufzulegen. Um<br />

aber den Forderungen der EMV gerecht<br />

zu werden, muss der Schirm beidseitige<br />

geerdet werden.<br />

Um gleichsam Ausgleichsströme auf<br />

der Abschirmung zu vermeiden, wird<br />

die Abschirmung auf der einen Leitungsseite<br />

direkt <strong>und</strong> auf der anderen<br />

indirekt an Erde angeschlossen. Die<br />

indirekte Schirmung erfolgt über das<br />

Basisteil des BLITZDUCTOR CT. Hierzu<br />

ist der Gasentladungs-Ableiter, Art.-Nr.<br />

919 502, in den dafür vorgesehenen<br />

Einschub am Basisteil des BLITZDUCTOR<br />

CT einzusetzen (siehe Bild 9.13.4)<br />

Im funktionalen Betrieb geht bei<br />

Anwendung der indirekten Schirmerdung,<br />

die E- Busleitung als einmal geerdet.<br />

⇒ novaLink<br />

Beim novaLink muss der Schirm beidseitig<br />

direkt geerdet werden.<br />

2.<br />

1.<br />

3.<br />

Überspannungs-Schutzgeräte für universelle<br />

Verkabelung<br />

Zwischen Standort- <strong>und</strong> Gebäudeverteiler<br />

werden üblicherweise Lichtwellenleiter<br />

als Datenverbindung verwendet.<br />

Hierfür ist kein Überspannungsschutz<br />

notwendig. Die Sternkoppler<br />

zur Verteilung der Lichtwellenleiter<br />

werden jedoch energieseitig mit 230 V<br />

versorgt, die gegen Überspannung<br />

geschützt werden müssen.<br />

Die Sek<strong>und</strong>är- (Gebäudeverteiler zu<br />

Etagenverteiler) <strong>und</strong> Tertiärverbindungen<br />

zwischen Etagenverteiler (Hub)<br />

<strong>und</strong> Endgerät werden zum großen Teil<br />

mit Kupferleitungen ausgeführt. Bei<br />

einem Blitzeinschlag in das Gebäude<br />

können hohe Längsspannungen induziert<br />

werden, die das Isolationsvermögen<br />

der Hubs <strong>und</strong> der Netzwerkkarten<br />

überschreiten.<br />

Sowohl am Gebäude-/Etagenverteiler,<br />

als auch am Endgeräteanschluss sind<br />

Schutzmaßnahmen zu ergreifen. <strong>Der</strong><br />

Einsatzort der einzelnen Überspannungs-Schutzgeräte<br />

ist im Bild 9.13.5<br />

gezeigt.<br />

Zwischen dem Hub <strong>und</strong> dem Patch<br />

Panel wird der NET-Protector installiert<br />

<strong>und</strong> über Patch-Leitungen verb<strong>und</strong>en.<br />

Zum Schutz der Endgeräte vor Überspannungen<br />

gibt es je nach Installationsbedingungen<br />

verschiedene Möglichkeiten,<br />

die in Tabelle 9.13.6 aufgeführt<br />

sind.<br />

Bild 9.13.4 Einbau des Überspannungs-Schutzgerätes BLITZDUCTOR CT 9<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 211


9<br />

1<br />

HUB<br />

NET-Protector LSA-Plus NET-Protector 4TP<br />

212 BLITZPLANER<br />

Etagenverteiler<br />

Patchpanel<br />

2<br />

DATA-PROTECTOR<br />

250 V~ Defekt<br />

Bild 9.13.5 Überspannungsschutz für universelle<br />

Verkabelung<br />

3<br />

4<br />

Im Bild<br />

9.13.4<br />

Nr. Überspannungs-Schutzgeräte Beschreibung Art.-Nr.<br />

Überspannungs-Schutzgerät zum Schutz des Gebäude-/Etagenverteilers (Hub)<br />

1<br />

NET-Protector 19“ Einbaugehäuse Geschlossenes Schirmgehäuse nach EN 55022 mit 929 034<br />

EG NET PRO 19” 3 Einbauplätzen für Überspannungs-Feinschutzmodule<br />

z. B. NET-Protector 4TP<br />

NET-Protector, NET PRO 4TP Schutzmodul für 8 geschirmte Ports <strong>und</strong> Schutzbeschaltung<br />

für alle 4 Adernpaare<br />

Ein- <strong>und</strong> Ausgang mit RJ45-Buchsen<br />

929 035<br />

NET-Protector, NET PRO LSA 4TP Schutzmodul für 8 geschirmte Ports <strong>und</strong> Schutzbeschaltung<br />

für alle 4 Adernpaare<br />

Eingang: LSA-Plus-Anschlusstechnik / Ausgang: RJ45-Buchsen<br />

929 036<br />

Überspannungs-Schutzgeräte zum Schutz der Endgeräte<br />

2<br />

3<br />

4<br />

UGKF RJ45 4TP Kapeladapter mit geschirmten Ein- <strong>und</strong> Ausgang 929 023<br />

RJ45-Buchsen <strong>und</strong> Schutzbeschaltung für alle 4 Adernpaare<br />

DSM RJ45 4TP Universelle Datensteckdose mit geschirmter RJ45-Buchse 924 263<br />

<strong>und</strong> Überspannungs-Schutzschaltung,<br />

zum Einbau in Unterputz-Steckdosen <strong>und</strong> Kabelkanälen<br />

Data-Protector, DATA PRO 4TP Kombiniertes Schutzgerät für Energieversorgung 909 955<br />

<strong>und</strong> Datenanschluss eines Endgerätes.<br />

Datenein- <strong>und</strong> Ausgang über geschirmte RJ45-Buchsen<br />

Tabelle 9.13.6 Auswahl Überspannungs-Schutzgeräte für universelle Verkabelung<br />

www.dehn.de


9.14 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz für das Gebäudemanagementsystem<br />

von Honeywell<br />

Einleitung<br />

<strong>Der</strong> Einsatz von frei programmierten<br />

DDC-Systemen (Abkürzung für Direct<br />

Digital Control) zur Steuerung <strong>und</strong><br />

Regelung gebäudetechnischer Anlagen<br />

hat in den vergangenen Jahren sehr<br />

stark an Bedeutung gewonnen. Vor<br />

allem wenn es darum geht, betriebstechnische<br />

Anlagen nutzungsgerecht<br />

<strong>und</strong> verbrauchsoptimal zu steuern, zu<br />

regeln <strong>und</strong> zu überwachen. Über kurz<br />

oder lang wird diese Technik die herkömmliche<br />

analoge Regelungstechnik<br />

vollständig verdrängt haben. Durch<br />

Vernetzung können DDC-Unterstationen<br />

in größeren Gebäuden verknüpft<br />

<strong>und</strong> in sogenannten Gebäudemanagementsystemen<br />

(GA-Systeme) betrieben<br />

werden. Gebäudetechnische Anlagen<br />

in verstreut liegenden Bauten können<br />

über das öffentliche Fernsprechnetz<br />

mit Modem zentral überwacht <strong>und</strong><br />

bedient werden.<br />

Nachfolgend werden Überspannungs-<br />

Schutzmaßnahmen beschrieben, die<br />

dem Verfügbarkeitsanspruch an dieses<br />

System gerecht werden.<br />

Das Excel 500/100 Automationssystem<br />

von Honeywell<br />

Excel 500 von Honeywell ist ein frei<br />

programmierbares Regelungs-, Steuerungs-<br />

<strong>und</strong> Überwachungssystem in<br />

DDC-Technik, das speziell für die Gebäudetechnik<br />

entwickelt wurde.<br />

Excel 500<br />

Es handelt sich dabei um ein modular<br />

aufgebautes DDC-System, das sich aus<br />

Sockeln mit Sockelplatten, Systemgehäuse<br />

<strong>und</strong> Einschubmodulen zusammensetzt.<br />

Die Excel 500 Automationsstation kann<br />

max. mit 5 Systemgehäusen mit insgesamt<br />

16 E/A-Modulen (XFL 521 ... 524)<br />

bestückt werden. Im ersten Systemgehäuse<br />

(XH561) befindet sich das Netzteil<br />

(XP 502) <strong>und</strong> ein Computermodul<br />

(XC 5010C oder XC 6010). Zwei weitere<br />

Steckplätze in diesem Gehäuse können<br />

mit E/A-Modulen bestückt werden.<br />

Das Versorgungsmodul XP 502 wird<br />

von einem externen 24 V-Transformator<br />

der Serie CRT gespeist. Pro Regelgerät<br />

ist ein eigener Transformator erforderlich.<br />

Zu jeder Automationsstation<br />

zugehörige Feldgeräte benötigen<br />

ebenfalls einen separaten Transformator.<br />

Excel 500 smart<br />

Beim XCL 5010 handelt es sich um ein<br />

kompaktes Regelgerät für dezentrale<br />

Ein-/Ausgangsmodule mit voller Funktionalität<br />

einer CPU, jedoch ohne<br />

Anbindung von internen (Steck-)<br />

Modulen. Das Gerät kommuniziert mit<br />

bis zu 16 Ein-/Ausgabemodulen über<br />

den E-Bus. Excel 500 smart benötigt<br />

kein Systemgehäuse <strong>und</strong> kein Versorgungsmodul.<br />

Die Versorgungsspannung<br />

24 V AC übernimmt ein Transformator<br />

der Serie CRT.<br />

<strong>Der</strong> Transformator darf für Regelgeräte<br />

<strong>und</strong> Feldgeräte gemeinsam benutzt<br />

werden.<br />

Basierend auf dem LONWORKS-Kommunikationsstandard<br />

bieten Excel 500 /<br />

Excel 500 smart die Möglichkeit, Ein-/<br />

Ausgangsmodule dezentral im Gebäude<br />

zu platzieren. Die E/A-Module kommunizieren<br />

miteinander über einen Zweidraht-Bus,<br />

den E-Bus. <strong>Der</strong> E-Bus kann als<br />

Freiverkabelung FTT-10A (LON) ausgeführt<br />

werden. Bei Freiverkabelung sind<br />

Stern- <strong>und</strong> Linienverkabelung sowie<br />

Kombination daraus zulässig.<br />

Alle Automationsstationen besitzen<br />

eine C-Bus-Schnittstelle, über die sie<br />

untereinander gekoppelt werden können.<br />

Bis zu 29 Automationsstationen<br />

können auf dem Systembus (C-Bus)<br />

angeschlossen werden. Auf dem Systembus<br />

kommunizieren die Automationsstationen<br />

miteinander als gleichberechtigte<br />

Partner. Diese Multimaster-<br />

Bustopologie gestattet eine volle<br />

Datenkommunikation zwischen den<br />

angeschlossenen Automationsstationen<br />

auch ohne Leitzentrale.<br />

Als Übertragungsmedium beim C-Bus<br />

dient in der Regel eine 2-Draht-Busleitung.<br />

Die physikalischen Eigenschaften<br />

des Bussystems entsprechen im wesentlichen<br />

dem RS 485-Standard.<br />

Überspannungsschutz <strong>und</strong> maximale<br />

Knotenzahl<br />

Bei der Auslegung der Netzteilnehmer<br />

müssen die Kapazitäten der Überspannungs-Schutzgeräte<br />

beachtet werden.<br />

In einem FTT/LPT-Netzwerksegment<br />

sind die Ader-Ader-Kapazitäten<br />

300 pF x 64 Busteilnehmer zulässig. Die<br />

Kapazitäten der Transceiver betragen<br />

dabei (Tabelle 9.14.1):<br />

Transceiver<br />

Kapazität<br />

Ader / Ader<br />

FTT 10 A 300 pF<br />

LPT 10 150 pF<br />

Tabelle 9.14.1 Angabe über Kapazitäten von<br />

Transceivern<br />

Anbei sind die Kapazitätswerte der<br />

Überspannungs-Schutzgeräte aufgeführt<br />

(Tabelle 9.14.2):<br />

Schutzgeräte Kapazität Art.-Nr.<br />

BLITZDUCTOR Ader / Ader<br />

BCT MOD B 110 6 pF 919 510<br />

BCT MOD MD 48 600 pF 919 545<br />

BCT MOD BD 48 600 pF 919 645<br />

Tabelle 9.14.2 Angabe der Kapazitätswerte von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

FTT-Netzwerksegment<br />

Durch den Einsatz der Überspannungs-<br />

Schutzgeräte verringert sich die Anzahl<br />

der zulässigen FTT-Knoten im Segment:<br />

⇒ pro BLITZDUCTOR CT,<br />

BCT MOD B 110<br />

1/2FTT-Knoten weniger<br />

⇒ pro BLITZDUCTOR CT,<br />

BCT MOD BD 48 / BCT MOD MD 48<br />

zwei FTT-Knoten weniger<br />

Beispiel:<br />

Bei Einsatz von<br />

1 x BCT MOD B 110 <strong>und</strong><br />

1 x BCT MOD MD 48<br />

können in einem Segment noch maximal<br />

61 FFT-Knoten eingesetzt werden<br />

(64 Busteilnehmer – 2 – 0,5 = 61,5).<br />

LPT-Netzwerksegment<br />

In einem LPT10-Netzwerk sind insgesamt<br />

maximal 128 Knoten zulässig,<br />

davon sind 127 Knoten adressierbar.<br />

Hier reduziert sich die Anzahl der LPT-<br />

Knoten im Segment durch den Einsatz<br />

von Überspannungs-Schutzgeräte:<br />

⇒ pro BLITZDUCTOR CT,<br />

BCT MOD B 110<br />

ein LPT-Knoten weniger<br />

⇒ pro BLITZDUCTOR CT<br />

BCT MOD BD 48 / BCT MOD MD 48<br />

vier LPT-Knoten weniger<br />

Beispiel:<br />

Bei Einsatz von<br />

1 x BCT MOD B 110 <strong>und</strong><br />

1 x BCT MOD MD 48<br />

können in einem Segment noch maximal<br />

123 LPT-Knoten eingesetzt werden<br />

(128 Knoten – 1 – 4 = 123).<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 213<br />

9


9<br />

Überspannungs-Einkopplung durch<br />

Schleifen<br />

Oft werden nur die elektrischen Einrichtungen,<br />

die von außen nach innen<br />

ins Gebäude hineinführen, am Gebäudeeintritt<br />

mit Überspannungs-Ableitern<br />

geschützt. Dabei können Überspannungen<br />

auf Busleitung auch dann<br />

entstehen, wenn magnetische Feldänderungen<br />

eine Leiterschleife durchdringen.<br />

Schleifen von Starkstrom- <strong>und</strong> Busleitungen<br />

sowie von Rohrnetzen <strong>und</strong> Busoder<br />

Starkstromleitungen sind die häufigsten<br />

Einkopplungswege für Überspannungen.<br />

In Bild 9.14.1 sind Beispiele<br />

von Installationsschleifen gezeigt.<br />

Oft kann jedoch nicht vermieden werden,<br />

dass Starkstrom- <strong>und</strong> Busleitungen<br />

Leiterschleifen bilden. Deshalb sind<br />

Bus- <strong>und</strong> Starkstromleitungen immer<br />

möglichst dicht nebeneinander zu verlegen,<br />

um die aufgespannte Fläche so<br />

klein wie möglich zu halten. Induktionsschleifen<br />

entstehen auch, wenn<br />

Busleitungen in der Nähe geerdeter<br />

Leiter installiert werden, z. B. nahe von<br />

Wasser- <strong>und</strong> Heizungsrohren. Hier wird<br />

die Schleife über die Potentialausgleichsschiene<br />

(PAS) geschlossen.<br />

Schleifen zu geerdeten Leitern sollen<br />

vermieden werden, d. h. LON-Knoten<br />

sollen mit Abstand zu Heizungs- <strong>und</strong><br />

Wasserrohre <strong>und</strong> Blitzschutz-Anlagen<br />

installiert werden.<br />

Die Größe der induzierten Spannung<br />

ist proportional zur Fläche der Leiterschleife.<br />

Je größer die Fläche in der Leiterschleife,<br />

desto größer die induzierte<br />

Spannung. Das bedeutet, dass bei der<br />

Kabelverlegung keine Schleifen entstehen<br />

dürfen. Durch parallele Leitungsführung<br />

können Installationsschleifen<br />

vermieden werden.<br />

LON-Ringstruktur<br />

Die DDC- Unterstation Excel 500 im Bild<br />

9.14.2 befindet sich im Schaltschrank,<br />

der als Blitz-Schutzzone 2 definiert ist.<br />

Von dieser DDC-Unterstation werden<br />

die einzelnen Module im Feld über eine<br />

LON-Ringbusleitung (JY(ST) 2 x 2 x 0,8)<br />

angefahren. Zum Schutz der DDC-<br />

Unterstation gegen transiente Überspannungen<br />

kommt am Anfang <strong>und</strong><br />

am Ende dieser Ringbusleitung jeweils<br />

ein Überspannungsschutz, BLITZDUC-<br />

TOR CT, BCT MOD MD 48 (Art.-Nr.<br />

919 545 + Basisteil Art.-Nr. 919 506),<br />

zum Einsatz.<br />

214 BLITZPLANER<br />

LON 230 V AC<br />

Knoten<br />

Knoten<br />

Schleife LON - 230 V AC<br />

Bild 9.14.1 Bildung von Installationsschleifen<br />

Excel 500<br />

z.B. XC 5010C<br />

Excel 500<br />

smart<br />

z.B. XCL 5010<br />

LPZ 2<br />

Schaltschrank<br />

PAS<br />

BLITZDUCTOR ® BCT MD 48<br />

Beschaltung ungenutzter Adern<br />

In DIN V VDE V 0185-4 werden die allgemeinen<br />

Gr<strong>und</strong>sätze für den Schutz<br />

gegen elektromagnetischen Blitzimpuls<br />

beschrieben. Es wird erläutert, wie<br />

eine bauliche Anlage entsprechend<br />

dem Blitz-Schutzzonen-Konzept in<br />

mehrere Blitzschutzzonen unterteilt<br />

wird <strong>und</strong> wie dann der Potentialausgleich<br />

an den Zonen-Schnittstellen auszuführen<br />

ist. Die Blitz-Schutzzonen<br />

sind charakterisiert durch deutliche<br />

Änderungen der feld- <strong>und</strong> leitungsgeb<strong>und</strong>enen<br />

Blitzstörgrößen an ihren<br />

Grenzen. Wenn ein metallenes Versorgungssystem<br />

eine Zonengrenze <strong>und</strong><br />

damit einen elektromagnetischen<br />

Schirm einer Zone durchdringt, ist dieses<br />

Versorgungssystem an der Schnittstelle<br />

zu behandeln. Das bedeutet, dass<br />

alle elektrischen Leitungen durch den<br />

Direkte<br />

Erdung<br />

Knoten mit<br />

Schutzleiteranschluss<br />

LON<br />

PE Wasserrohr<br />

Modul<br />

indirekten Erdung über<br />

gasgefüllten Ableiter<br />

Direkte<br />

Erdung<br />

Modul<br />

Bild 9.14.2 Einsatz von Überspannungs-Schutzgeräten in LON-Ringstruktur<br />

PAS<br />

Knoten<br />

Knoten<br />

Schleife LON - Wasserrohr<br />

JY(ST)Y 2x2x0,8<br />

Einsatz von Ableitern an der Zonenschnittstelle<br />

beschaltet werden müssen.<br />

Dies beinhaltet auch die Beschaltung<br />

aller ungenutzten Adern mit<br />

einem BLITZDUCTOR CT. Wie in Bild<br />

9.14.3 gezeigt, werden dabei nicht<br />

benutzte, aber aufgelegte Adern mit<br />

Hilfe des Erdungsklemmsatzes direkt<br />

geerdet.<br />

Leitungsschirmung (Anschluss geschirmter<br />

Leitungen)<br />

Wird vom Systemhersteller die Verwendung<br />

geschirmter Leitungen vorgeschrieben,<br />

so müssen diese nach Angaben<br />

des Systemherstellers funktionsgerecht<br />

angeschlossen werden. Ein wichtiger<br />

Bestandteil des Schutzkonzepts ist<br />

die richtige Behandlung des Kabelschirms.<br />

Gr<strong>und</strong>sätzlich sind die Kabelschirme<br />

an beiden Leitungsenden<br />

www.dehn.de<br />

LPZ 1<br />

Gebäude


sowie beim Durchlaufen einer Blitz-<br />

Schutzzone zu erden. Leitungsschirme<br />

können kapazitive <strong>und</strong> induktive Störeinkopplungen<br />

auf die Busadern bedämpfen.<br />

Jedoch nur, wenn die Schirme<br />

bei jedem Busteilnehmer konsequent<br />

geerdet werden. In der Praxis<br />

jedoch wird die Schirmanbindung häufig<br />

nur einmal ausgeführt, da niederfrequente<br />

Ausgleichsströme befürchtet<br />

werden. An einer zentralen Stelle<br />

(Schaltschrank, Leitwarte) werden alle<br />

Schirme mit dem lokalen Potentialausgleich<br />

direkt verb<strong>und</strong>en. An den fernen<br />

Leitungsenden schließt man die Schirme<br />

über Gasentladungs-Ableiter am<br />

Erdpotential an. Die Einschubmöglichkeit<br />

eines Gasableiters zur indirekten<br />

Schirmerdung ist in Bild 9.14.4 dargestellt.<br />

Da der Widerstand des Gasentladungs-Ableiters<br />

bei etwa 10 GΩ liegt,<br />

werden im überspannungsfreien Zustand<br />

Ausgleichsströme verhindert. Ziel<br />

der indirekten Schirmerdung ist es, die<br />

Forderung der EMV <strong>und</strong> die Vermeidung<br />

von Ausgleichsströmen gleichsam<br />

zu realisieren. Treten EMV-Störungen<br />

wie Blitzeinwirkungen auf, so zündet<br />

der Gasentladungs-Ableiter <strong>und</strong> leitet<br />

Stoßströme zerstörungsfrei ab.<br />

⇒ E-Bus<br />

Honeywell schreibt für den E-Bus keine<br />

Abschirmung vor. Falls der verwendete<br />

Kabeltyp eine Abschirmung besitzt, ist<br />

diese laut Honeywell je Busabschnitt<br />

nur einmal auf Schaltschrankerde aufzulegen.<br />

Um aber den Forderungen der<br />

EMV gerecht zu werden, muss der<br />

Schirm beidseitige geerdet werden. Um<br />

gleichsam Ausgleichsströme auf der<br />

Abschirmung zu vermeiden, wird die<br />

Abschirmung auf der einen Leitungsseite<br />

(Schaltschrank, Leitwarte) direkt<br />

<strong>und</strong> auf der anderen indirekt an Erde<br />

angeschlossen. Die indirekte Schirmung<br />

erfolgt über das Basisteil des<br />

Zur direkten Erdung<br />

der beiden Adern<br />

Bild 9.14.3 Einsatz des Erdungsklemmsatzes zur Erdung ungenutzter Adern<br />

Æ min. 6 mm²<br />

BLITZDUCTOR CT. Hierzu ist der Gasentladungs-Ableiter,<br />

Art.-Nr. 919 502, in<br />

den dafür vorgesehenen Einschub am<br />

Basisteil des BLITZDUCTOR CT einzusetzen<br />

(siehe Bilder 9.14.4 <strong>und</strong> 9.14.5).<br />

Im funktionalen Betrieb geht bei Anwendung<br />

der indirekten Schirmerdung,<br />

die E- Busleitung als einmal geerdet.<br />

⇒ C-Bus<br />

Beim C-Bus muss der Schirm beidseitig<br />

direkt geerdet werden.<br />

Hinweis:<br />

Sollen statt Blitzschutz-Maßnahmen<br />

nur Überspannungs-Schutzmaßnahmen<br />

ergriffen werden, so kann auf den<br />

Einsatz der Blitzstrom-Ableiter verzichtet<br />

werden. Die Beschaltungen reduzieren<br />

sich dann auf den Einsatz von<br />

Überspannungs-Ableiter, die in Tabelle<br />

9.14.4 aufgelistet sind.<br />

2<br />

1<br />

No. ..<br />

Erdungsklemmsatz<br />

Art.-Nr. 919 505<br />

Auswahltabelle nach Blitz-Schutzzonen<br />

Blitzstrom-Ableiter<br />

Blitzstrom-Ableiter schützen die Leitungen<br />

<strong>und</strong> Installation, die aus der<br />

Blitz-Schutzzone 0A in die Blitz-Schutzzone<br />

1 eingeführt werden. Die Schutzgeräte<br />

werden jeweils an den Zonengrenzen<br />

eingebaut <strong>und</strong> auf dem kürzesten<br />

Weg niederohmig mit dem<br />

Potentialausgleich des Gebäudes verb<strong>und</strong>en<br />

(Tabelle 9.14.3).<br />

Überspannungs-Ableiter<br />

Überspannungs-Ableiter schützen die<br />

Leitungen <strong>und</strong> die Installation, die aus<br />

der Blitz-Schutzzone 0 B in die Blitz-<br />

Schutzzone 1 oder höher führen. Die<br />

Überspannungs-Ableiter werden niederohmig<br />

<strong>und</strong> auf dem kürzesten Weg<br />

an den örtlichen Potentialausgleich in<br />

der Blitz-Schutzzone 1 angeschlossen<br />

(Tabelle 9.14.4).<br />

Kombi-Ableiter<br />

In den Fällen, in denen die Blitz-Schutzzone<br />

0 direkt in die Blitz-Schutzzone 2<br />

übergeht, kann ein Kombi-Ableiter eingesetzt<br />

werden. Ein Kombi-Ableiter<br />

entspricht der Kombination aus Blitzstrom-<br />

<strong>und</strong> Überspannungs-Ableiter.<br />

Bei gestaffeltem Einsatz von Blitzstrom-<br />

<strong>und</strong> Überspannungs-Ableitern<br />

ist auf die energetische Koordination<br />

zu achten. Die Kombi-Ableiter werden<br />

niederohmig <strong>und</strong> auf dem kürzesten<br />

Weg mit dem Potentialausgleich des<br />

Gebäudes verb<strong>und</strong>en (Tabelle 9.14.5).<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 215<br />

3<br />

3<br />

Bild 9.14.4 Einsatz des Gasentladungs-Ableiters zur indirekten Schirmerdung<br />

9


9<br />

B<br />

Class I<br />

Schnittstelle zwischen den Blitz-<br />

Schutzzonen 0 A ⇔ 1<br />

216 BLITZPLANER<br />

1<br />

Leitungslänge<br />

³ 15 m<br />

C<br />

2<br />

Class II<br />

Standard-Trafo<br />

vom Typ CRT<br />

230 V<br />

AC<br />

24 V<br />

DC<br />

3<br />

3<br />

1<br />

Excel 500<br />

z.B. XC 5010C<br />

Excel 500 smart<br />

z.B. XCL 5010<br />

1 IN 2<br />

3 OUT 4<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

4 3<br />

3<br />

2 1<br />

Feuermeldetableau<br />

E-Bus C-Bus<br />

1 IN 2<br />

3 OUT 4<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

4<br />

2<br />

Anschluss an<br />

Module, z.B.<br />

XFL 521<br />

XFL 524<br />

4<br />

1 IN 2<br />

1 IN 2<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

3 6<br />

4<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

3 5<br />

LPZ 2<br />

Schaltschrank<br />

3 OUT 4<br />

3OUT4<br />

2<br />

1<br />

2<br />

1<br />

4<br />

1 IN 2<br />

1 IN 2<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

3 7<br />

4<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

3 8<br />

LPZ 1<br />

Gebäude<br />

Bild 9.14.5 Schutzkonzept für das Gebäudemanagementsystem von Honeywell bei einem Gebäude mit Äußerem Blitzschutz<br />

3 OUT 4<br />

3OUT4<br />

2<br />

1<br />

2<br />

1<br />

LPZ 0 B<br />

Gebäudeüberschreitende<br />

Leitung<br />

Außenfühler<br />

-<br />

+<br />

Anschluss zu anderen<br />

Controllern in<br />

anderen Gebäuden<br />

(z.B. XC 5010,<br />

XCL 5010)<br />

LPZ 0 A<br />

Gebäudeüberschreitende<br />

Leitung<br />

In Bild Leitungen für ... ... beschalten Sie an der Schnittstelle 0 A ⇔ 1 mit: Art.-Nr.<br />

9.14.5<br />

Nr.<br />

1<br />

8<br />

7<br />

Drehstrom TN-C-System DEHNbloc, DB 3 255 – Phase L1/L2/L3 gegen PEN 900 110<br />

Drehstrom TN-S-System DEHNbloc, DB 3 255 – Phase L1/L2/L3 gegen PE 900 110<br />

+ DEHNbloc, DB 1 255 – N gegen PE 900 111<br />

Drehstrom TT-System DEHNbloc, DB 3 255 – Phase L1/L2/L3 gegen N 900 110<br />

+ DEHNgap B/n, DGP BN 255 – N gegen PE 900 132<br />

Wechselstrom TN-S-System 2x DEHNbloc, DB 1 255 – Phase L1 + N gegen PE 900 111<br />

Wechselstrom TN-C-System DEHNbloc, DB 1 255 – Phase L gegen PEN 900 111<br />

Wechselstrom TT-System DEHNbloc, DB 1 255 – Phase L gegen N 900 111<br />

+ DEHNgap B/n, DGP BN 255 – N gegen PE 900 132<br />

C-Busleitung BLITZDUCTOR CT, BCT MOD B 110 919 510<br />

+ Basisteil BCT BAS 919 506<br />

E-Busleitung BLITZDUCTOR CT, BCT MOD B 110 919 510<br />

+ Basisteil BCT BAS 919 506<br />

Messfühler 24 V BLITZDUCTOR CT, BCT MOD B 110 919 510<br />

potentialfrei + Basisteil BCT BAS 919 506<br />

0 – 20 mA BLITZDUCTOR CT, BCT MOD B 110 919 510<br />

4 – 20 mA-Signal + Basisteil BCT BAS 919 506<br />

Tabelle 9.14.3 Einsatz von Blitzstrom-Ableitern an der Schnittstelle 0 A ⇔ 1<br />

www.dehn.de


Schnittstelle zwischen den Blitz-<br />

Schutzzonen 0 B ⇔ 1<br />

In Bild Leitungen für ... ... beschalten Sie an der Schnittstelle 0 B ⇔ 1 mit: Art.-Nr.<br />

9.14.5<br />

Nr.<br />

3<br />

Drehstrom TN-C-System DEHNguard, DG TNC 230 400 900 510<br />

Drehstrom TN-S-System DEHNguard, DG TNS 230 400 900 530<br />

Drehstrom TT-System DEHNguard, DG TT 230 400 900 520<br />

Wechselstrom TN-System DEHNguard, DG TN 230 900 506<br />

Wechselstrom TT-System DEHNguard, DG TT 230 900 508<br />

C-Busleitung BLITZDUCTOR CT, BCT MOD MD HF 5 919 670<br />

+ Basisteil BCT BAS<br />

oder alternativ<br />

919 506<br />

BLITZDUCTOR VT, BVT RS485 5 918 401<br />

E-Busleitung BLITZDUCTOR CT, BCT MOD MD 48 919 545<br />

+ Basisteil BCT BAS 919 506<br />

Messfühler 24 V potentialfrei BLITZDUCTOR CT, BCT MOD ME 24 919 523<br />

+ Basisteil BCT BAS 919 506<br />

0 – 20 mA BLITZDUCTOR CT, BCT MOD ME 24 919 523<br />

4 – 20 mA-Signal + Basisteil BCT BAS 919 506<br />

Tabelle 9.14.4 Einsatz von Überspannungs-Ableitern an der Schnittstelle 0 B ⇔ 1<br />

Schnittstelle zwischen den Blitz-<br />

Schutzzonen 1 ⇔ 2 <strong>und</strong> größer<br />

In Bild Leitungen für ... ... beschalten Sie an der Schnittstelle 1 ⇔ 2 mit: Art.-Nr.<br />

9.14.5<br />

Nr.<br />

2<br />

5<br />

6<br />

Drehstrom TN-C-System DEHNguard, DG TNC 230 400 900 510<br />

Drehstrom TN-S-System DEHNguard, DG TNS 230 400 900 530<br />

Drehstrom TT-System DEHNguard, DG TT 230 400 900 520<br />

Wechselstrom TN-System DEHNguard, DG TN 230 900 506<br />

Wechselstrom TT-System DEHNguard, DG TT 230 900 508<br />

C-Busleitung BLITZDUCTOR CT, BCT MOD MD HF 5 919 570<br />

+ Basisteil BCT BAS<br />

oder alternativ<br />

919 506<br />

BLITZDUCTOR VT, BVT RS485 5 918 401<br />

E-Busleitung BLITZDUCTOR CT, BCT MOD MD 48 919 545<br />

+ Basisteil BCT BAS 919 506<br />

Messfühler 24 V potentialfrei BLITZDUCTOR CT, BCT MOD ME 24 919 523<br />

+ Basisteil BCT BAS 919 506<br />

0 – 20 mA BLITZDUCTOR CT, BCT MOD ME 24 919 523<br />

4 – 20 mA-Signal + Basisteil BCT BAS 919 506<br />

Tabelle 9.14.5 Einsatz von Überspannungs-Ableitern an der Schnittstelle 1 ⇔ 2<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 217<br />

9


9<br />

Schnittstelle zwischen den Blitz-<br />

Schutzzonen 0 A ⇔ 2 <strong>und</strong> größer<br />

⇒ Kombi-Ableiter für Drehstrom-<br />

Systeme<br />

Falls die Leitungslänge zwischen Blitzstrom-Ableitern<br />

(Nr. 1 in Bild 9.14.5)<br />

<strong>und</strong> Überspannungs-Ableitern (Nr. 2 in<br />

Bild 9.14.5) kleiner oder gleich 15 m ist,<br />

kommt der Kombi-Ableiter DEHNventil<br />

TNC, TNS oder TT (Tabelle 9.14.6) zum<br />

Einsatz.<br />

⇒ Kombi-Ableiter für Bus- <strong>und</strong> Messfühlerleitungen<br />

Ist eine getrennte Installation des<br />

BLITZDUCTOR CT, BCT MOD B 110 (z.B.<br />

Nr. 7 in Bild 9.14.5) am Gebäudeeintritt<br />

<strong>und</strong> des BLITZDUCTOR CT, M... (z.B.<br />

Nr. 6 in Bild 9.14.5) im Schaltschrank<br />

nicht möglich, so ist ein Kombi-Ableiter<br />

(Tabelle 9.14.7) im Schaltschrank zu<br />

installieren.<br />

218 BLITZPLANER<br />

Leitungen für ... ... beschalten Sie an der Art.-Nr.<br />

Schnittstelle 0 A ⇔ 2 mit:<br />

Drehstrom TN-C-System DEHNventil DV TNC 255 900 373<br />

Drehstrom TN-S-System DEHNventil DV TNS 255 900 374<br />

Drehstrom TT-System DEHNventil DV TT 255 900 375<br />

Tabelle 9.14.6 Auswahl Kombi-Ableiter für Drehstromsysteme<br />

Leitungen für ... ... beschalten Sie an der Art.-Nr.<br />

Schnittstelle 0 A ⇔ 2 mit:<br />

C-Busleitung BLITZDUCTOR CT, BCT MOD BD HF 5 919 670<br />

+ Basisteil BCT BAS 919 506<br />

Messfühler 24 V potentialfrei BLITZDUCTOR CT, BCT MOD BE 24 919 623<br />

+ Basisteil BCT BAS 919 506<br />

0 – 20 mA BLITZDUCTOR CT, BCT MOD BE 24 919 623<br />

4 – 20 mA-Signal + Basisteil BCT BAS 919 506<br />

Tabelle 9.14.7 Auswahl Kombi-Ableiter für Bus- <strong>und</strong> Signalleitungen<br />

www.dehn.de


9.15 Überspannungsschutz für PROFIBUS FMS, PROFIBUS DP <strong>und</strong> PROFIBUS PA<br />

Einleitung<br />

Sowohl durch die Anwendung des<br />

PROFIBUS als Kommunikationssystem<br />

im prozess-/fertigungsnahen Bereich<br />

als auch die Verwendung als zellen<strong>und</strong><br />

objekübergreifendes Leittechnik-<br />

Medium ergibt sich ein hoher Verfügbarkeitsanspruch<br />

an dieses Bussystem.<br />

Diesem Verfügbarkeitsanspruch steht<br />

durch die Einsatzorte bedingt ein<br />

hohes Maß an Überspannungsgefährdung<br />

entgegen.<br />

<strong>Der</strong> PROFIBUS<br />

PROFIBUS ist die Produktbezeichnung<br />

der Firma SIEMENS für Kommunikationsprodukte<br />

(Hard-/Software) des in<br />

DIN 19245 <strong>und</strong> EN 50170 genormten<br />

PROFIBUS-Standards (Process Field Bus).<br />

Alternative Bezeichnungen für PROFI-<br />

BUS FMS <strong>und</strong> Profibus DP sind die Siemens-Produktbezeichnungen<br />

SINEC L2<br />

<strong>und</strong> SINEC L2-DP. Während der PROFI-<br />

BUS FMS lediglich für Datenübertragungsraten<br />

bis 500 kBit/s ausgelegt ist,<br />

ist der PROFIBUS DP in der Lage, Daten<br />

mit einer Übertragungsrate bis<br />

12 MBit/s zu übertragen. <strong>Der</strong> Anwendungsschwerpunkt<br />

des PROFIBUS FMS<br />

(SINEC L2) liegt vor allem im Handling<br />

großer Datenmengen der Prozess- <strong>und</strong><br />

Gruppenleitebene. <strong>Der</strong> schnelle PROFI-<br />

BUS DP ist konzipiert für Anwendungen<br />

im Bereich der dezentralen SPS-<br />

Peripherie.<br />

Die jüngste Entwicklung im PROFIBUS-<br />

Segment ist der eigensichere PROFI-<br />

BUS-PA, der im Bereich der Verfahrenstechnik<br />

auch in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen einsetzbar ist.<br />

Als Übertragungsmedium dient in der<br />

Regel eine 2-Draht-Busleitung. Die physikalischen<br />

Eigenschaften des Bussystems<br />

entsprechen im wesentlichen dem<br />

RS 485-Standard.<br />

<strong>Der</strong> Anschluss der Busteilnehmer kann<br />

auf unterschiedliche Art erfolgen:<br />

⇒ Anschluss über 9-poligen D-Sub-<br />

Miniatur-Stecker (meist Pin-Belegung<br />

3/8)<br />

⇒ Anschluss über Schraubklemmen<br />

⇒ Anschluss über Busklemmen.<br />

Auswahl der Überspannungs-Schutzgeräte<br />

Gebäude mit Äußerem Blitzschutz<br />

Besitzt ein Gebäude ein Äußeres Blitzschutzsystem,<br />

so ist der Blitzschutz-<br />

Potentialausgleich (BPA) zu realisieren.<br />

Dieser beinhaltet das Verbinden des<br />

Blitzschutzsystems mit Rohrleitungen,<br />

metallenen Installationen innerhalb<br />

des Gebäudes <strong>und</strong> der Erdungsanlage.<br />

Zusätzlich müssen alle geerdeten Teile<br />

der energie- <strong>und</strong> informationstechnischen<br />

Anlagen in den Blitzschutz-<br />

Potentialausgleich eingeb<strong>und</strong>en werden.<br />

Alle in die bauliche Anlage hineinführenden<br />

<strong>und</strong> abgehenden aktiven<br />

Adern von energie- <strong>und</strong> informationstechnischen<br />

Kabeln <strong>und</strong> Leitungen<br />

werden indirekt, über Blitzstrom-Ableiter<br />

an den BPA angeschlossen. Sind keine<br />

Blitzstrom-Ableiter im Niederspannungs-Verbrauchersystem<br />

installiert, so<br />

muss der Betreiber darauf hingewiesen<br />

werden, dass diese nachzurüsten sind.<br />

Weiterführende Maßnahmen zum<br />

Schutz von elektrischen Anlagen <strong>und</strong><br />

Systemen sind Überspannungsschutz-<br />

Maßnahmen. Diese Maßnahmen ermöglichen<br />

als Zusatzmaßnahme zum<br />

Blitzschutz-Potentialausgleich den<br />

Schutz der elektrischen Anlagen <strong>und</strong><br />

Systeme auch bei direktem Blitzeinschlag.<br />

Werden Blitzschutz-Potentialausgleich<br />

<strong>und</strong> Überspannungsschutz-Maßnahmen<br />

ebenso wie der Äußere Blitzschutz<br />

sorgfältig ausgeführt, werden Ausfälle<br />

auch bei direkten Blitzeinschlägen<br />

reduziert.<br />

230/400 V<br />

Busleitung<br />

4 5 6<br />

1<br />

1 - 4<br />

Schaltschrank bzw.<br />

Leittechnikraum<br />

Busteilnehmer<br />

Anmerkung:<br />

Zum gestaffelten Einsatz von Blitzstrom-<br />

<strong>und</strong> Überspannungs-Ableiter<br />

Die energetische Koordination ist das<br />

Prinzip des gestaffelten Einsatzes von<br />

Blitzstrom- <strong>und</strong> Überspannungs-Ableitern.<br />

Die energetische Koordination<br />

wird üblicherweise durch die Impedanz<br />

der zwischen den Ableitern liegenden<br />

Verbindungsleitung von mindestens<br />

15 m erreicht. Ist dies nicht möglich,<br />

kann die Entkopplungsdrossel DEHNbridge<br />

35 A oder 63 A verwendet werden.<br />

Eine andere Möglichkeit besteht im<br />

Einsatz des Kombi-Ableiters DEHNventil.<br />

Dieser Kombi-Ableiter vereint Blitzstrom-<br />

<strong>und</strong> Überspannungs-Ableiter in<br />

einem Gerät, kommt ohne Entkopplungsdrossel<br />

aus <strong>und</strong> ist als verdrahtungsfertige<br />

Kompletteinheit für jedes<br />

Niederspannungssystem (TN-C, TN-S,<br />

TT) lieferbar (Tabelle 9.15.2).<br />

Bis zu Leitungslängen von ≤ 5m zwischen<br />

DEHNventil‚ <strong>und</strong> Endgerät besteht<br />

ausreichender Schutz ohne zusätzliche<br />

Schutzgeräte. Bei größeren<br />

Leitungslängen sind zusätzlich Überspannungs-Schutzgeräte<br />

an Endgeräten,<br />

z. B. DEHNrail, notwendig.<br />

Die nachfolgenden Tabellen führen<br />

einzusetzende Überspannungs-Schutzgeräte<br />

auf.<br />

1 2 3 4<br />

2 2 1<br />

Potentialausgleich<br />

Bild 9.15.1 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz für SIMATIC NET PROFIBUS FMS <strong>und</strong> DP<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 219<br />

6<br />

5 4<br />

9


9<br />

Überspannungsschutz für Busleitungen<br />

des PROFIBUS DP/ PROFIBUS FMS<br />

⇒ Kombi-Ableiter für Busleitungen<br />

Ist eine getrennte Installation des<br />

BLITZDUCTOR CT‚ BCT MOD B 110<br />

(Nr. 1 in Bild 9.15.1 / 9.15.2) am<br />

Gebäudeeintritt <strong>und</strong> des BLITZ-<br />

DUCTOR CT, BCT MOD MD HF 5<br />

(Nr. 3 in Bild 9.15.1 / 9.15.2) am Teilnehmer<br />

nicht möglich, so ist eine<br />

Kombi-Ableiter vom Typ BLITZDUC-<br />

TOR CT‚ BCT MOD BD HF 5 (Art.-Nr.<br />

919 670) <strong>und</strong> Basisteil BCT BAS<br />

(Art.-Nr. 919 506) direkt am Teilnehmer<br />

zu installieren.<br />

Kombi-Ableiter für Drehstrom <strong>und</strong><br />

Wechselstrom-Systeme:<br />

Falls die Leitungslänge zwischen Blitzstrom-Ableitern<br />

(Nr. 4 in Bild 9.15.1 /<br />

9.15.2) <strong>und</strong> Überspannungs-Ableitern<br />

(Nr. 5 in Bild 9.15.1 / 9.15.2) ≤ 15 m ist,<br />

empfiehlt sich der Einsatz des Kombi-<br />

Ableiters DEHNventil TNC, TNS oder TT<br />

(Tabelle 9.15.2).<br />

Überspannungsschutz für Busleitungen<br />

des PROFIBUS PA<br />

230/400 V<br />

PROFIBUS DP<br />

PROFIBUS PA<br />

Im Bild Schutzgerät DEHN-Typ Art.-Nr.<br />

9.15.2<br />

Nr.<br />

5<br />

4<br />

220 BLITZPLANER<br />

5<br />

6<br />

Schaltschrank bzw.<br />

Leittechnikraum<br />

1 3<br />

5<br />

PROFIBUS DP / PROFIBUS FMS<br />

Im Bild Schutzgerät DEHN-Typ Art.-Nr.<br />

9.15.1<br />

Nr.<br />

1<br />

2<br />

Potentialausgleich<br />

am Teilnehmer BLITZDUCTOR CT‚ BCT MOD MD EX 24 919 580<br />

+ Basisteil BCT BAS 919 506<br />

oder<br />

BLITZDUCTOR CT‚ BCT MOD MD EX 30 919 581<br />

+ Basisteil BCT BAS 919 506<br />

oder<br />

DEHNpipe, DPI MD 24 M 2S 929 941<br />

Tabelle 9.15.3 Überspannungsschutz für Busleitungen des PROFIBUS PA<br />

am Gebäude- BLITZDUCTOR CT‚ BCT MOD B 110 919 510<br />

eintritt + Basisteil BCT BAS 919 506<br />

am Teilnehmer BLITZDUCTOR CT‚ BCT MOD MD HF 5 919 570<br />

+ Basisteil BCT BAS 919 506<br />

Tabelle 9.15.1 Überspannungsschutz für Busleitungen des PROFIBUS DP / PROFIBUS FMS<br />

Nicht Ex-Bereich Ex-Bereich<br />

5 5 5<br />

Bild 9.15.2 Einsatz von Überspannungs-Schutzgeräten im eigensicheren PROFIBUS PA<br />

Leitungen für ... Schutzgeräte Art.-Nr.<br />

Drehstrom TN-C-System DEHNventil DV TNC 255 900 373<br />

Drehstrom TN-S-System DEHNventil DV TNS 255 900 374<br />

Drehstrom TT-System DEHNventil DV TT 255 900 375<br />

Wechselstrom TN-System DEHNventil DV 2P TN 255 900 371<br />

Wechselstrom TT-System DEHNventil DV 2P TT 255 900 370<br />

Tabelle 9.15.2 Auswahl Kombi-Ableiter für Drehstromsysteme<br />

www.dehn.de


Überspannungsschutz für die 230 V-<br />

Spannungsversorgung<br />

Im Bild Leitungen für ... Schutzgeräte Art.-Nr.<br />

9.15.1 <strong>und</strong><br />

9.15.2<br />

Nr.<br />

Blitzstrom-Ableiter<br />

4<br />

Überspannungs-Ableiter<br />

5<br />

Drehstrom TN-C-System DEHNbloc‚ DB 3 255 – Phase L1/L2/L3 gegen PEN 900 110<br />

Drehstrom TN-S-System DEHNbloc‚ DB 3 255 – Phase L1/L2/L3 gegen PE 900 110<br />

+ DEHNbloc‚ DB 1 255 – N gegen PE 900 111<br />

Drehstrom TT-System DEHNbloc‚ DB 3 255 – Phase L1/L2/L3 gegen N 900 110<br />

+ DEHNgap B/n, DGP BN 255 – N gegen PE 900 132<br />

Wechselstrom TN-S-System 2x DEHNbloc‚ DB 1 255 – Phase L1 + N gegen PE 900 111<br />

Wechselstrom TN-C-System DEHNbloc‚ DB 1 255 – Phase L gegen PEN 900 111<br />

Wechselstrom TT-System DEHNbloc‚ DB 1 255 – Phase L gegen N 900 111<br />

+ DEHNgap B/n, DGP BN 255 – N gegen PE 900 132<br />

Drehstrom TN-C-System DEHNguard‚ DG TNC 230 400 900 510<br />

Drehstrom TN-S-System DEHNguard‚ DG TNS 230 400 900 530<br />

Drehstrom TT-System DEHNguard‚ DG TT 230 400 900 520<br />

Wechselstrom TN-System DEHNguard‚ DG TN 230 900 506<br />

Wechselstrom TT-System DEHNguard‚ DG TT 230 900 508<br />

Überspannungs-Ableiter für Endgeräte<br />

6<br />

für 230 -V-Versorgung DEHNrail, DR 230 FML 901 100<br />

für 24-V-DC-Versorgung DEHNrail, DR 24 FML 901 104<br />

Tabelle 9.15.4 Überspannungsschutz für die 230V-Spannungsversorgung<br />

Gebäude ohne Äußeren Blitzschutz<br />

Ist kein Äußerer Blitzschutz vorhanden,<br />

so sind die Busteilnehmer mit Überspannungs-Schutzgeräten<br />

zu beschalten.<br />

Auf den Einsatz von Blitzstrom-<br />

Ableitern auf den energie- als auch auf<br />

den informationstechnischen Leitungen<br />

kann in diesem Fall verzichtet werden.<br />

In Bild 9.15.2 kann einmal auf der<br />

Energieleitung der Blitzstrom-Ableiter<br />

mit der Nr. (4) <strong>und</strong> zum anderen auf der<br />

Busleitung der Blitzstrom-Ableiter mit<br />

der Nr. (1) entfallen.<br />

Leitungsschirmung<br />

Die PROFIBUS-Leitung ist in der Regel<br />

eine 2adrige geschirmte Leitung, deren<br />

Leitungsschirm beidseitig geerdet wird.<br />

Diese Erdung kann komfortabel am<br />

Überspannungs-Schutzgerät BLITZ-<br />

DUCTOR CT mittels EMV-Federklemme,<br />

Art.-Nr. 919 508, durchgeführt werden.<br />

Ist es nicht möglich, den Leitungsschirm<br />

an beiden Leitungsenden direkt zu<br />

erden, so besteht mit dem Basisteil des<br />

BLITZDUCTOR CT die Möglichkeit einer<br />

indirekten Schirmerdung über Gasentladungs-Ableiter.<br />

Hierzu ist der Gasentladungs-Ableiter,<br />

Art.-Nr. 919 502, in<br />

den dafür vorgesehenen Einschub am<br />

Basisteil des BLITZDUCTOR CT einzusetzen.<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 221<br />

9


9<br />

222 BLITZPLANER<br />

www.dehn.de


9.16 Überspannungsschutz des Telekommunikationsanschlusses<br />

Einführung<br />

Telekommunikationsleitungen sind neben<br />

der energietechnischen Einspeiseleitung<br />

die wichtigste Leitungsverbindung<br />

nach „außen“. Für den hochtechnisierten<br />

Ablauf in Industrieanlagen<br />

<strong>und</strong> im Büro ist eine immer funktionsfähige<br />

Schnittstelle zur ”Außenwelt”<br />

heute überlebenswichtig. Eine Nichtverfügbarkeit<br />

stellt den Nutzer dieser<br />

Dienstleistung vor schwierige Probleme.<br />

<strong>Der</strong> Imageverlust durch überspannungsbedingte<br />

Anlagenstörungen des<br />

Abschlusspunktes des Telekomnetzes-<br />

NT (NTBA, NTPM oder Datennetz-<br />

Abschlusseinrichtun DNAE) ist nur ein<br />

Aspekt dieser Ereignisse. Für den Nutzer<br />

entstehen kurzfristig hohe Ausfallkosten,<br />

da z. B. K<strong>und</strong>enaufträge nicht<br />

abgewickelt werden können oder Firmendaten<br />

nur noch lokal aktualisiert,<br />

aber nicht mehr überregional zur Verfügung<br />

gestellt werden. Bei der Frage<br />

der Schutzwürdigkeit geht es nicht um<br />

den Schutz der Hardware, sondern um<br />

die permanente Bereitstellung einer<br />

wichtigen Dienstleistung durch den<br />

Festnetzbetreiber.<br />

Nach den Statistiken der Schadensversicherer<br />

von Elektronikgeräten ist die<br />

häufigste Schadensursache die Überspannung.<br />

Die relevanteste Art der Entstehung ist<br />

die durch direkte oder ferne Blitzeinwirkung<br />

verursachte Überspannung.<br />

Die Überspannung aufgr<strong>und</strong> von direkten<br />

Einschlägen in eine bauliche Anlage<br />

ist die härteste Beanspruchung, aber<br />

der seltenere Fall.<br />

Telekommunikationsleitungen überdecken<br />

als Leitungsnetz vielfach eine Fläche<br />

von einigen km 2 .<br />

Bei einer Blitzeinschlaghäufigkeit von<br />

ca. 1 bis 5 Blitzeinschlägen pro Jahr <strong>und</strong><br />

km 2 in Deutschland ist dadurch häufig<br />

bei großflächigen Netzwerken mit<br />

einer Überspannungseinkopplung zu<br />

rechnen.<br />

Die sicherste System, eine bauliche<br />

Anlage gegen die Auswirkungen von<br />

Blitzeinwirkungen zu schützen, ist eine<br />

vollständige Blitzschutzanlage aus<br />

Maßnahmen des Äußeren <strong>und</strong> Inneren<br />

Blitzschutzes.<br />

Diese Gesamtmaßnahme ist jedoch<br />

Aufgabe des Eigentümers der baulichen<br />

Anlage <strong>und</strong> beinhaltet dann<br />

auch im Rahmen des Inneren Blitzschutzes<br />

den vollständigen Blitzschutz-<br />

Potentialausgleich, also auch die<br />

schutztechnische Einbeziehung der<br />

Telekom-Endleitungen in den Potentialausgleich.<br />

In den Blitzschutz-Normen<br />

DIN V VDE V 0185-3-4 ist dies beschrieben.<br />

Die Gefährdung<br />

Die Verbindungsleitungen zur Ortsvermittlungsstelle<br />

sowie die betriebsinterne<br />

Verkabelung werden über Kupferkabel<br />

durchgeführt, deren Abschirmwirkung<br />

sehr gering ist. Durch die gebäudeüberschreitende<br />

Verlegung der<br />

Eingangsleitungen können hohe Potentialdifferenzen<br />

zwischen der Gebäudeinstallation<br />

<strong>und</strong> den eingehenden<br />

Leitungen entstehen. Mit Potentialanhebung<br />

der Adern durch galvanische<br />

<strong>und</strong> induktive Kopplung muss<br />

gerechnet werden. Bei Parallelverlegung<br />

von Starkstrom- <strong>und</strong> Schwachstromleitungen<br />

können Schaltüberspannungen<br />

im Starkstromnetz ebenfalls<br />

Störstrahlungen verursachen, die<br />

die Leitungen beeinflussen. Ausgehend<br />

von Schadensfällen in Anlagen wurde<br />

nach einer auch nachträglich leicht realisierbarenÜberspannungs-Schutzbeschaltung<br />

am NT gesucht.<br />

Vielfacher K<strong>und</strong>enwunsch, aber auch<br />

eine Frage der Zuverlässigkeit der<br />

angebotenen Dienstleistung ist es, eine<br />

Überspannungs-Schutzbeschaltung bereits<br />

auf der Eingangsseite einzusetzen,<br />

um das Eindringen gefährlicher Überspannungen<br />

in den NT <strong>und</strong> über den<br />

NT zu verhindern. Überspannungsschutz<br />

für die a/b-Adern <strong>und</strong> die 230 V~<br />

Energieversorgung des Modems ist zu<br />

empfehlen. Gleiches gilt für Telefonanlagen,<br />

wobei zusätzlich die Abgänge<br />

der Nebenstellen zu schützen sind.<br />

Um auch für die Energieversorgung<br />

einen Blitz- bzw. Überspannungsschutz<br />

zu gewährleisten, sollte unser Schutzvorschlag<br />

Nr. 44 “Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz<br />

für ein Wohngebäude mit<br />

Büroetage”, berücksichtigt werden,<br />

welcher abrufbar ist unter “www.<br />

dehn.de\service\download\”.<br />

Überspannungsschutz für Analoganschluss<br />

Sowohl im industriellen als auch im privaten<br />

Bereich ist die analoge Datenfernübertragung<br />

über Modem-Verbindungen<br />

weit verbreitet. Über das herkömmliche<br />

Fernmeldenetz können<br />

Daten von jeder beliebigen Telefon-<br />

Anschlussdose übertragen werden.<br />

Die Modem-Verbindungen<br />

Die Übertragungsgeschwindigkeit richtet<br />

sich nach den Hardwaremöglichkeiten<br />

des Modems. Als Steckverbinder ist<br />

das TAE-System mit N-Codierung von<br />

der Telekom vorgeschrieben.<br />

Die Telefonanlage<br />

Die Telefonanlage in einem Unternehmen<br />

ist eines der wichtigsten Kommunikationsmittel.<br />

Sowohl die Amtsleitungen<br />

wie auch die Nebenstellenleitungen<br />

werden meist über Rangierverteiler<br />

geführt.<br />

Die LSA-Plus-Anschluss- <strong>und</strong> Trennleisten<br />

sind hierfür weit verbreitet. Ein<br />

Endgerät wird häufig über TAE-Anschlussdosen<br />

mit der Kodierung F angeschlossen<br />

(Bild 9.16.1).<br />

Überspannungsschutz für ISDN Basisanschluss<br />

Mit ISDN (Integrated Service Digital<br />

Network) werden unterschiedliche<br />

Dienste in einem gemeinsamen öffentlichen<br />

Netz angeboten. Durch die digitale<br />

Übertragung können sowohl Sprache<br />

als auch Daten übermittelt werden.<br />

Ein Netzabschlussgerät (NT) ist die<br />

Übergabeschnittstelle für den Teilnehmer.<br />

Die Versorgungsleitung von der<br />

digitalen Orts-vermittlungsstelle ist ein<br />

symmetrisches Adernpaar. Zusätzlich<br />

kann das NT energieseitig mit 230 V<br />

versorgt sein.<br />

<strong>Der</strong> Basisanschluss<br />

<strong>Der</strong> Basisanschluss beinhaltet 2 B-Kanäle<br />

mit je 64 kBit/s <strong>und</strong> einem D-Kanal<br />

mit 16 kBit/s. <strong>Der</strong> NT wird mit der<br />

Schnittstelle Uk0 versorgt. Die Teilnehmer-Schnittstelle<br />

trägt die Bezeichnung<br />

S0 <strong>und</strong> kann als vieradrige Busleitung<br />

bis zu 150 m <strong>und</strong> als Punkt zu Punkt-<br />

Verbindung bis zu 1.000 m lang sein.<br />

Daran können digitale Endgeräte, wie<br />

Telefone, Faxgeräte oder Nebenstellenanlagen,<br />

angeschlossen werden (Bild<br />

9.16.2).<br />

Überspannungsschutz für ADSL mit<br />

Analog- bzw. ISDN-Anschluss<br />

Voraussetzungen für einen ADSL-<br />

Anschluss<br />

Zusätzlich zum herkömmlichen Telefonanschluss<br />

benötigt ein ADSL-Anschluss,<br />

je nach Zugangsvariante, eine<br />

Netzwerk- oder ATM-Karte im PC <strong>und</strong><br />

ein spezielles ADSL-Modem plus einem<br />

Splitter zur Trennung von Telefon- <strong>und</strong><br />

Datenverkehr. <strong>Der</strong> Telefonanschluss<br />

kann dabei wahlweise als analogeroder<br />

ISDN-Anschluss ausgeführt sein.<br />

<strong>Der</strong> Splitter trennt das analoge Sprachsignal<br />

oder das digitale ISDN-Signal von<br />

den ADSL-Daten unter Beachtung aller<br />

wichtigen Systemparameter wie Impedanzen,<br />

Dämpfung, Pegel, usw. Er<br />

erfüllt somit die Funktion einer Frequenzweiche.<br />

<strong>Der</strong> Splitter ist eingangsseitig<br />

mit der TAE-Telefondose verbun- 9<br />

den. Ausgangsseitig stellt er einerseits<br />

dem ADSL-Modem die höherfrequen-<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 223


9<br />

Festnetzanbieter K<strong>und</strong>e<br />

APL<br />

APL 1)<br />

1)<br />

1<br />

Festnetzanbieter<br />

U K0<br />

ten Signale des ADSL-Frequenzbandes<br />

zur Verfügung <strong>und</strong> andererseits regelt<br />

er die Kommunikation im niedrigen<br />

Frequenzbereich mit dem NTBA oder<br />

dem analogen Endgerät. Da der Splitter<br />

kompakt <strong>und</strong> preiswert sein soll,<br />

wird er meist in passiver Form ausgeführt,<br />

das heißt ohne eigene Stromversorgung.<br />

ADSL-Modems werden in verschiedenen<br />

Varianten gefertigt. Die externen<br />

Geräte nutzen sehr häufig einen separaten<br />

Splitter. An den PC wird das<br />

ADSL-Modem über eine Ethernet<br />

(10 Mbit/s), ATM25 oder eine USB-<br />

Schnittstelle angeschlossen. Zusätzlich<br />

benötigt das Modem eine 230 V~ Versorgungsspannung.<br />

224 BLITZPLANER<br />

NF/F<br />

NF/F<br />

Bild 9.16.1 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz für Analoganschluss<br />

K<strong>und</strong>e<br />

1 2<br />

5<br />

UV<br />

NTBA<br />

Bild 9.16.2 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz für ISDN-Anschluss<br />

3<br />

S 0<br />

4<br />

UV<br />

2<br />

3<br />

2<br />

RJ 45<br />

RJ 45<br />

Modem<br />

Um auch für die Energieversorgung<br />

einen Blitz- bzw. Überspannungsschutz<br />

zu gewährleisten, sollte unser Schutzvorschlag<br />

Nr. 44 “Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz<br />

für ein Wohngebäude mit<br />

Büroetage” berücksichtigt werden<br />

(Bild 9.16.3 <strong>und</strong> 9.16.4).<br />

Überspannungsschutz für Datenfernübertragung<br />

ISDN Primär-Multiplexanschluss<br />

Mit ISDN (Integrated Service Digital<br />

Network) werden unterschiedliche<br />

Dienste in einem gemeinsamen öffentlichen<br />

Netz angeboten. Durch die digitale<br />

Übertragung können sowohl Sprache<br />

als auch Daten übermittelt werden.<br />

Ein Netzabschlussgerät (NT) ist die<br />

Übergabe-schnittstelle für den Teilnehmer.<br />

Die Versorgungsleitung von der<br />

digitalen Ortsvermittlungsstelle ist vieradrig.<br />

Zusätzlich wird das NT energieseitig<br />

mit 230 V versorgt.<br />

4<br />

4<br />

Telefon<br />

Fax<br />

PC<br />

ISDN-Telefon<br />

Nr.<br />

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

1) Abschluss Punkt Linie<br />

Nr.<br />

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

5<br />

Typ Art.-Nr.<br />

BLITZDUCTOR ® CT 919 647+<br />

BCT MOD BD 110 + BCT BAS 919 506<br />

DEHNconnect DCO RK MD 110 919 923<br />

DPL DPL 1 F / ARD 110 907 145<br />

BLITZDUCTOR ® VT BVT TC 1 918 411<br />

FAX-Protector FAX PRO TAE FN 909 955<br />

DEHNlink DLI TC 1 I 929 027<br />

DSM DSM TC 1 SK 924 271<br />

DEHNguard TNS<br />

DG TNS 230 400<br />

900 530<br />

Typ Art.-Nr.<br />

BLITZDUCTOR ® CT 919 647+<br />

BCT MOD BD 110 + BCT BAS 919 506<br />

DEHNconnect DCO RK MD 110 919 923<br />

DPL DPL 1 F / ARD 110 907 145<br />

NT-Protector NT PRO 909 958<br />

BLITZDUCTOR ® VT BVT ISDN 918 410<br />

DEHNlink DLI ISDN I 929 024<br />

DSM DSM ISDN SK 924 270<br />

ISDN-Protector ISDN PRO 909 954<br />

DEHNguard TNS<br />

DG TNS 230 400<br />

900 530<br />

1) Abschluss Punkt Linie<br />

* BLITZDUCTOR â CT <strong>und</strong> NT-Protector sind von der<br />

Deutschen Telekom als Schutz des NTBAs offiziel erlaubt<br />

<strong>Der</strong> Primär-Multiplexanschluss<br />

<strong>Der</strong> Primär-Multiplexanschluss (NTPM)<br />

hat 30 B-Kanäle à 64 kBit/s <strong>und</strong> einen D-<br />

Kanal mit 64 kBit/s. Über den Primär-<br />

Multiplexanschluss können Datenübertragungen<br />

bis 2,048 MBit/s geführt<br />

werden. <strong>Der</strong> NT wird mit der Schnittstelle<br />

U 2m versorgt – die Teilnehmer-<br />

Schnittstelle hat die Bezeichnung S 2m .<br />

An dieser Schnittstelle werden große<br />

Nebenstellenanlagen oder Datenverbindungen<br />

mit hohem Datenvolumen<br />

angeschlossen (Bild 9.16.5).<br />

www.dehn.de


Festnetzanbieter K<strong>und</strong>e<br />

APL 1)<br />

1<br />

BBAE 2)<br />

230 V~<br />

Splitter<br />

3<br />

ADSL-Modem<br />

Bild 9.16.3 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz für ADSL mit Analoganschluss<br />

Festnetzanbieter K<strong>und</strong>e<br />

APL 1)<br />

1<br />

BBAE 2)<br />

2<br />

230 V~<br />

Splitter<br />

5<br />

UV<br />

ADSL-<br />

Modem<br />

NTBA<br />

Bild 9.16.4 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz für ISDN <strong>und</strong> ADSL-Anschluss<br />

Festnetzanbieter K<strong>und</strong>e<br />

APL 1)<br />

1<br />

6<br />

4<br />

2<br />

UV<br />

UV<br />

U 2m<br />

NTPM<br />

4<br />

Ethernet 10 Mbit<br />

oder ATM 25<br />

Ethernet 10 Mbit<br />

oder ATM 25<br />

S 2m-<br />

2 2<br />

3<br />

4<br />

Analoges<br />

Telefon<br />

Bild 9.16.5 Überspannungsschutz für TK-Anlagen “ISDN-Primär-Multiplexanschuss”<br />

RJ 45<br />

RJ 45<br />

S 0<br />

RJ 45<br />

5<br />

2<br />

3<br />

4<br />

Analog-Telefon<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 225<br />

3<br />

5<br />

3 3<br />

PC<br />

TK-Anlage<br />

PC<br />

ISDN-<br />

Telefon<br />

Nr.<br />

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

5<br />

Typ Art.-Nr.<br />

BLITZDUCTOR ® CT 919 647+<br />

BCT MOD BD 110 + BCT BAS 919 506<br />

DEHNconnect DCO RK MD 110 919 923<br />

DPL DPL 1 F / ARD 110 907 145<br />

NT-Protector NT PRO 909 958<br />

DATA-Protector DATA PRO 4 TP 909 955<br />

DEHNlink DLI TC 1 I 929 027<br />

DSM DSM TC 1 SK 924 271<br />

DEHNguard TNS<br />

DG TNS 230 400<br />

900 530<br />

1) Abschluss Punkt Linie<br />

2) Breitband-Anschlusseinheit<br />

Nr.<br />

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

5<br />

6<br />

Typ Art.-Nr.<br />

BLITZDUCTOR ® CT 919 647+<br />

BCT MOD BD 110 + BCT BAS 919 506<br />

DEHNconnect DCO RK MD 110 919 923<br />

DPL DPL 1 F / ARD 110 907 145<br />

NT-Protector NT PRO 909 958<br />

DATA-Protector DATA PRO 4 TP 909 955<br />

ISDN-Protector ISDN PRO 909 954<br />

DEHNlink DLI ISDN I 929 024<br />

DSM DSM ISDN SK 924 270<br />

DEHNguard TNS<br />

DG TNS 230 400<br />

900 530<br />

1) Abschluss Punkt Linie<br />

2) Breitband-Anschlusseinheit<br />

* BLITZDUCTOR â CT <strong>und</strong> NT-Protector sind von der<br />

Deutschen Telekom als Schutz des NTBAs offiziel erlaubt<br />

Nr.<br />

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

5<br />

Typ Art.-Nr.<br />

BLITZDUCTOR ® CT 919 675+<br />

BCT MOD BD HFD 24 + BCT BAS 919 506<br />

BLITZDUCTOR ® CT 919 510+<br />

BCT MOD B 110 + BCT BAS 919 506<br />

BLITZDUCTOR ® CT 919 575+<br />

BCT MOD MD HFD 24 + BCT BAS 919 506<br />

DPL DPL 1 F ATP 5 907 144<br />

DEHNlink DLI TC 1 I 929 027<br />

DSM DSM TC 1 SK 924 271<br />

DEHNguard TNS<br />

DG TNS 230 400<br />

900 530<br />

SFL-Protector SFL PRO 912 260<br />

1) Abschluss Punkt Linie<br />

9


9<br />

226 BLITZPLANER<br />

www.dehn.de


9.17 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz für eigensichere Messkreise<br />

Einführung<br />

In chemischen <strong>und</strong> petrochemischen<br />

Industrieanlagen entstehen bei der<br />

Herstellung, Verarbeitung, Lagerung<br />

<strong>und</strong> Beförderung von brennbaren Stoffen<br />

(z. B. Benzin, Alkohol, Flüssiggas,<br />

explosionsfähige Stäube) häufig explosionsgefährdete<br />

Bereiche, in denen zur<br />

Vermeidung von Explosionen jegliche<br />

Art von Zündquellen vermieden werden<br />

müssen. In einschlägigen Schutzvorschriften<br />

wird auf die Gefährdung<br />

solcher Anlagen durch atmosphärische<br />

Entladungen (Blitz) hingewiesen. Hier<br />

ist zu beachten, dass eine Brand- <strong>und</strong><br />

Explosionsgefahr durch eine direkte<br />

oder indirekte Blitzentladung aufgr<strong>und</strong><br />

der teilweise weiten räumlichen<br />

Ausdehnung solcher Anlagen besteht.<br />

Damit die erforderliche Anlagenverfügbarkeit<br />

<strong>und</strong> auch die notwendige<br />

Anlagensicherheit erreicht wird, ist<br />

zum Schutz von prozesstechnischen<br />

elektrischen <strong>und</strong> elektronischen Anlagenteilen<br />

gegen Blitzströme <strong>und</strong> Überspannungen<br />

ein konzeptionelles Vorgehen<br />

notwendig.<br />

Blitz-Schutzzonen-Konzept<br />

In explosionsgefährdeten Bereichen<br />

werden häufig eigensichere Messkreise<br />

angewendet. Bild 9.17.1 zeigt den prinzipiellen<br />

Aufbau eines solchen Systems<br />

<strong>und</strong> die Zuordnung in Blitz-Schutzzonen<br />

(siehe Kapitel 7.2). Aufgr<strong>und</strong> der<br />

notwendigen, sehr hohen Verfügbarkeit<br />

der Systeme <strong>und</strong> um den hohen<br />

Anforderungen der Sicherheit im Ex-<br />

Bereich gerecht zu werden, wurden<br />

folgende Bereiche in Blitz-Schutzzone<br />

1 (LPZ 1) <strong>und</strong> Blitz-Schutzzone 2 (LPZ 2)<br />

eingeteilt:<br />

Fangeinrichtung<br />

Gebäudeschirm,<br />

z.B. Stahlarmierung<br />

Leitung zu fernen Potential<br />

Bild 9.17.1 Einteilung einer Ex-Anlage mit Blitz-Schutzzonen (LPZ)<br />

⇒ Auswerteelektronik in der Messwarte<br />

(LPZ 2)<br />

⇒ Temperatur-Messumformer am<br />

Tank (LPZ 1)<br />

⇒ Innenraum des Tanks (LPZ 1)<br />

Entsprechend des Blitz-Schutzzonen-<br />

Konzeptes nach DIN V VDE V 0185-4<br />

müssen alle Leitungen an den Blitz-<br />

Schutzzonen-Grenzen mit den entsprechendenÜberspannungs-Schutzmaßnahmen<br />

versehen sein, die nachfolgend<br />

beschrieben werden.<br />

Äußerer Blitzschutz<br />

<strong>Der</strong> Äußere Blitzschutz ist die Gesamtheit<br />

aller außerhalb an oder in der zu<br />

schützenden Anlage verlegten <strong>und</strong><br />

bestehenden Einrichtungen zum Auffangen<br />

<strong>und</strong> Ableiten des Blitzstromes<br />

in die Erdungsanlage.<br />

Ein Blitz-Schutzsystem für explosionsgefährdete<br />

Bereiche (siehe Kapitel<br />

5.1.16) entspricht bei normalen Anforderungen<br />

der Blitz-Schutzklasse II . In<br />

begründeten Einzelfällen, bei besonderen<br />

Bedingungen (gesetzliche Vorgaben)<br />

oder durch das Ergebnis einer Risikoanalyse<br />

nach DIN V VDE V 0185-2<br />

kann davon abgewichen werden. Die<br />

nachfolgenden Anforderungen basieren<br />

jeweils auf der Blitz-Schutzklasse II.<br />

Wie bei allen <strong>Blitzschutzanlagen</strong> muss<br />

auch hier der Trennungsabstand eingehalten<br />

werden (Bild 9.17.2).<br />

Air Ventilation<br />

Fangleitungen<br />

Blitzschutz-Potentialausgleich außerhalb<br />

des Ex-Bereiches<br />

<strong>Der</strong> Einsatz von Überspannungs-<br />

Schutzeinrichtungen in der Niederspannungs-Verbraucheranlage<br />

<strong>und</strong> TK-<br />

Leitungen außerhalb des Ex-Bereiches<br />

(Leitwarte) weisen gegenüber anderen<br />

Anwendungen keinerlei Besonderheiten<br />

auf <strong>und</strong> sind bereits mehrfach<br />

beschrieben worden (siehe DS 649 –<br />

Red / Line: „... Auswahl leicht gemacht“).<br />

Es sei in diesem Zusammenhang<br />

darauf hingewiesen, dass die<br />

Überspannungs-Schutzeinrichtungen<br />

für Leitungen von LPZ 0 A nach LPZ 1<br />

(Bild 9.17.3 <strong>und</strong> 9.17.4) ein Blitzstrom-<br />

Ableitvermögen aufweisen müssen,<br />

das in der Prüf-Wellenform 10/350 µs<br />

Vermaschter Potentialausgleich<br />

Betonnwanne<br />

des Tanks<br />

Fangstangen<br />

Bild 9.17.2 Fangeinrichtungen für einen Tank mit<br />

Fangstangen <strong>und</strong> Fangseilen<br />

Metallbehälter<br />

mit ausreichender<br />

Materialstärke<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 227<br />

9


9<br />

EVU<br />

Wasser<br />

Gas<br />

angegeben wird. Die Überspannungs-<br />

Schutzeinrichtungen der unterschiedlichen<br />

Anforderungsklassen müssen<br />

untereinander koordiniert sein. Durch<br />

den Aufbau der Schutzkette mit Überspannungsschutzeinrichtungen<br />

von<br />

DEHN + SÖHNE ist dies sichergestellt.<br />

228 BLITZPLANER<br />

Tankrohr kathodisch geschützt<br />

Blitzschutz - Potentialausgleich<br />

F<strong>und</strong>amenterder<br />

Potentialausgleich<br />

In allen explosionsgefährdeten Bereichen<br />

ist ein konsequenter Potentialausgleich<br />

durchzuführen. Auch Gebäudestützen<br />

<strong>und</strong> Konstruktionsteile, Rohrleitungen,<br />

Behälter usw. müssen in den<br />

Potentialausgleich so einbezogen werden,<br />

dass mit einer Spannungsdifferenz,<br />

auch im Fehlerfall, nicht zu rechnen<br />

ist. Die Anschlüsse der Potentialausgleichsleiter<br />

müssen gegen Selbstlockern<br />

gesichert sein. <strong>Der</strong> Potentialausgleich<br />

ist sorgfältig nach den Teilen<br />

410, 540 <strong>und</strong> 610 der DIN VDE 0100 auszuführen,<br />

zu installieren <strong>und</strong> zu prüfen.<br />

Beim Einsatz von Überspannungsschutzgeräten<br />

ist der Querschnitt der<br />

Erdleitung zum Potentialausgleich mit<br />

mindestens 4 mm 2 Cu zu dimensionieren.<br />

Überspannungsschutz im eigensicheren<br />

Messkreis<br />

Schon bei der Planung wurden die<br />

Blitz-Schutzzonen <strong>und</strong> Ex-Zonen in Einklang<br />

gebracht. Dies hat zur Folge, dass<br />

die Forderungen zum Einsatz von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

im Ex-Bereich<br />

<strong>und</strong> an den Blitz-Schutzzonen-<br />

Grenzen gleichermaßen erfüllt werden<br />

müssen. <strong>Der</strong> Installationsort des Überspannungsschutzgerätes<br />

wurde somit<br />

exakt definiert. Dieser befindet sich am<br />

Übergang LPZ 0 B nach LPZ 1. Damit<br />

Z Heizung<br />

Bild 9.17.3 Ausführung des Blitzschutzpotentialausgleiches nach DIN V VDE V 0185-3 auf der Basis des Hauptpotentialausgleichs nach DIN VDE 0100 Teil 410<br />

Bild 9.17.4 DEHNventil DV TT 255 im Schaltschrank<br />

zum Schutz der Energietechnik<br />

PAS<br />

wird das Eindringen von gefährlichen<br />

Überspannungen in die Ex-Schutzzone<br />

0 oder 20 verhindert, da der Störimpuls<br />

schon vorher abgeleitet wird. Auch die<br />

für den Prozess wichtige Verfügbarkeit<br />

des Temperatur-Transmitters wird dadurch<br />

wesentlich erhöht. Zusätzlich<br />

müssen die Anforderungen nach EN<br />

60079-14 (DIN VDE 0165-1) erfüllt werden<br />

(Bild 9.17.5):<br />

⇒ Einsatz von Überspannungs-<br />

⇒<br />

Schutzgeräten mit einem Mindestableitvermögen<br />

von 10 Impulsen<br />

mit jeweils 10 kA (8/20 µs) ohne<br />

Defekt oder Beeinträchtigung der<br />

Überspannungs-Schutzfunktion<br />

(Tabelle 9.17.1).<br />

Einbau des Schutzgerätes in einem<br />

metallisch geschirmten Gehäuse<br />

<strong>und</strong> Erdung mit mindestens 4 mm2 Cu.<br />

⇒ Installation der Leitungen zwischen<br />

dem Ableiter <strong>und</strong> dem<br />

Betriebsmittel im beidseitig geerdeten<br />

Metallrohr oder die Verwendung<br />

geschirmter Leitungen mit<br />

einer max. Länge von 1 m.<br />

Entsprechend der Definition im Schutzkonzept<br />

ist die SPS in der Leitwarte als<br />

LPZ 2 definiert. Die vom Temperatur-<br />

Transmitter abgehende, eigensichere<br />

Leitung wird am Übergang von LPZ 0 B<br />

nach LPZ 1 ebenfalls über ein Über-<br />

www.dehn.de<br />

Äußerer Blitzschutz


PA<br />

3 OUT 4<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

min. 4 mm²<br />

BLITZDUCTOR<br />

BCT BAS EX, BCT MOD ...EX<br />

spannungs-Schutzgerät BLITZDUCTOR<br />

CT, BCT MOD MD EX 24 geführt. Dieses<br />

Schutzgerät am anderen Ende der<br />

gebäudeüberschreitenden Feldleitung<br />

muss das gleiche Ableitvermögen besitzen<br />

wie das am Tank installierte Schutzgerät.<br />

Nach dem Überspannungs-<br />

Schutzgerät wird die eigensichere Leitung<br />

über einen Trennverstärker<br />

geführt (Bild 9.17.5 <strong>und</strong> 9.17.6). Von<br />

dort aus wird die geschirmte Leitung<br />

zur SPS in LPZ 2 verlegt. Durch das beidseitige<br />

Auflegen des Kabelschirmes<br />

wird am Übergang LPZ 1 nach LPZ 2<br />

kein Schutzgerät mehr benötigt, da die<br />

noch zu erwartende elektromagnetische<br />

Reststörung durch den beidseitig<br />

geerdeten Kabelschirm stark gedämpft<br />

wird.<br />

Auswahlkriterien für Überspannung-<br />

Schutzgeräte im eigensicheren Messkreis<br />

Am Beispiel eines Temperatur – Messumformers<br />

(Bild 9.17.6) wird gezeigt,<br />

welche Punkte bei der Auswahl von<br />

Überspannungsschutzgeräten (SPD)<br />

beachtet werden müssen:<br />

Isolationsfestigkeit der Betriebsmittel<br />

Damit es durch Leckströme zu keinen<br />

Messwertverfälschungen kommt, werden<br />

die Sensorsignale aus dem Tank<br />

häufig galvanisch getrennt. <strong>Der</strong> Messumformer<br />

hat zwischen der eigensicheren<br />

4 ... 20 mA – Stromschleife <strong>und</strong> dem<br />

geerdeten Temperatursensor eine Isolationsfestigkeit<br />

von ≥ 500 V AC. Das<br />

Betriebsmittel gilt somit als „erdfrei“.<br />

Beim Einsatz von Überspannungs-<br />

Schutzgeräten darf diese Erdfreiheit<br />

nicht beeinflusst werden.<br />

Besitzt der Messumformer eine Isolationsfestigkeit<br />

von < 500 V AC, so gilt<br />

der eigensichere Messkreis als geerdet.<br />

In diesem Fall müssen Schutzgeräte ver-<br />

1 IN 2<br />

1 IN 2<br />

min. 4 mm²<br />

Blitzductor CT<br />

BCT MOD ...<br />

3OUT4<br />

Ex-Zone 1, 2<br />

Ex-Zone 0<br />

Leitungslänge<br />

max. 1m<br />

Bild 9.17.5 Überspannungs-Schutzgeräte im eigensicheren Messkreis Bild 9.17.6 BCT MOD MD EX 24 für eigensichere<br />

Messkreise<br />

wendet werden, deren Schutzpegel<br />

beim Nennableitstoßstrom von 10 kA<br />

(Impulsform 8/20 µs) unterhalb der Isolationsfestigkeit<br />

des „geerdeten“ Messumformers<br />

liegt (z. B. U p (Ader / PG)<br />

≤ 35 V).<br />

Zündschutzart – Kategorie ia oder ib?<br />

<strong>Der</strong> Messumformer <strong>und</strong> das Überspannungs-Schutzgerät<br />

sind in Ex-Schutzzone<br />

1 montiert, so dass die Zündschutzart<br />

ib für die 4 ... 20 mA – Stromschleife<br />

ausreicht. <strong>Der</strong> eingesetzte<br />

Überspannungsschutz erfüllt gemäß<br />

Zertifizierung nach ia die schärfsten<br />

Anforderungen <strong>und</strong> eignet sich somit<br />

auch für ib-Applikationen.<br />

Zulässige Maximalwerte für L 0 <strong>und</strong> C 0<br />

Bevor ein ex-geschützter Messkreis in<br />

Betrieb genommen wird, muss der<br />

Nachweis für die Eigensicherheit des<br />

Messkreises erbracht werden. Hier müs-<br />

sen das Speisegerät, der Messumformer,<br />

die verwendeten Kabel sowie die<br />

Überspannungs-Schutzgeräte die Zusammenschaltbedingungen<br />

erfüllen.<br />

Gegebenenfalls sind die Induktivitäten<br />

<strong>und</strong> Kapazitäten der Schutzgeräte in<br />

die Betrachtung mit aufzunehmen.<br />

Beim Überspannungs-Schutzgerät von<br />

DEHN + SÖHNE vom Typ BCT MOD MD<br />

EX 24 (Bild 9.17.6) sind, gemäß der EG-<br />

Baumusterbescheinigung (PTB 99 ATEX<br />

2092), die inneren Kapazitäten <strong>und</strong><br />

Induktivitäten vernachlässigbar <strong>und</strong><br />

brauchen bei der Betrachtung der Zusammenschaltbedingungen<br />

nicht berücksichtigt<br />

werden.<br />

Maximalwerte für Spannung U i <strong>und</strong><br />

Strom I i<br />

<strong>Der</strong> zu schützende eigensichere Messumformer<br />

hat laut seinen technischen<br />

Daten für Ex-Anwendungen eine maxi-<br />

Technische Messumformer Überspannungs-Schutzgerät<br />

Daten TH02 BCT MOD MD EX 30<br />

Montageort Zone 1 Zone 1<br />

Zündschutzart ib ia<br />

Spannung U i max. 29,4 V DC U c = 34,8 V DC<br />

Strom I i max. 130 mA I N = 500 mA<br />

Frequenz f HART = 2200 Hz f G = 6 MHz<br />

frequenzmoduliert<br />

Störfestigkeit nach NE 21, z. B. 0,5 kV Ableitvermögen 10 kA (8/20 µs)<br />

Ader / Ader Koordinationskennzeichen (X/1)<br />

Geprüft nach ATEX, CE ATEX, CE, IEC 61643-21<br />

Erdfreiheit 500 V Ja Ja<br />

Innere Kapazität C i C i = 15 nF vernachlässigbar klein<br />

Innere Induktivität L i L i = 220 µH vernachlässigbar klein<br />

Tabelle 9.17.1 Beispiel für einen Temperaturmessumformer<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 229<br />

9


9<br />

male Versorgungsspannung U i <strong>und</strong><br />

einen maximalen Kurzschlussstrom I i<br />

(Tabelle 9.17.1). Die Ableiterbemessungsspannung<br />

U c des Schutzgerätes<br />

muss mindestens so hoch sein wie die<br />

maximale Leerlaufspannung des Speisegerätes.<br />

Auch der Nennstrom des<br />

Schutzgerätes muss mindestens so groß<br />

sein wie der im Fehlerfall zu erwartende<br />

Kurzschlussstrom I i des Messumformers.<br />

Weicht man bei der Dimensionierung<br />

der Überspannungs-Ableiter von<br />

diesen Randbedingungen ab, so kann<br />

das Schutzgerät überlastet werden <strong>und</strong><br />

somit ausfallen oder die Eigensicherheit<br />

des Messkreises wird durch eine<br />

unzulässige Temperaturerhöhung am<br />

Schutzgerät aufgehoben.<br />

Koordination der Überspannungs-<br />

Schutzgeräte mit Endgeräten<br />

Die NAMUR-Empfehlung NE 21 legt<br />

Störsicherheitsanforderungen für den<br />

allgemeinen Gebrauch an die Betriebsmittel<br />

(z. B. Messumformer) der Prozess<br />

– <strong>und</strong> Leittechnik fest. Die Signaleingänge<br />

solcher Betriebsmittel müssen<br />

Spannungsbelastungen von 0,5 kV zwischen<br />

den Leitungsadern (Querspannung)<br />

<strong>und</strong> 1,0 kV Leitungsader gegen<br />

Erde (Längsspannung) widerstehen.<br />

<strong>Der</strong> Messaufbau <strong>und</strong> die Wellenform<br />

werden in der Gr<strong>und</strong>norm EN 61000-4-<br />

5 beschrieben. Je nach Amplitude des<br />

Prüfimpulses wird dem Endgerät eine<br />

entsprechende Störfestigkeit zugewiesen.<br />

Diese Störfestigkeiten der Endgeräte<br />

werden durch die Prüfschärfegrade<br />

(1 – 4) dokumentiert. Dabei bedeutet<br />

1 die geringste <strong>und</strong> 4 die höchste<br />

Störfestigkeit. Bei Gefahr von Blitz<strong>und</strong><br />

Überspannungseinwirkung müssen<br />

die leitungsgeb<strong>und</strong>enen Störimpulse<br />

(Spannung, Strom <strong>und</strong> Energie) auf<br />

einen Wert begrenzt werden, der<br />

innerhalb der Störfestigkeit des Endgerätes<br />

liegt. Die Koordinationskennzeichen<br />

(z. B. X / 1) auf den Schutzgeräten<br />

geben einen direkten Bezug zum Prüfschärfegrad<br />

des Endgerätes. Die Ziffer<br />

1 beschreibt den geforderten Prüfschärfegrad<br />

des Endgerätes <strong>und</strong> X das<br />

Ableitvermögen des Schutzgerätes von<br />

10 kA (Impulsform 8/20 µs).<br />

Bild 9.17.7 Überspannungs-Ableiter für Feldgeräte –<br />

DEHNpipe, DPI MD EX 24 M2<br />

230 BLITZPLANER<br />

Zusammenfassung<br />

Eine Gefährdung von chemischen <strong>und</strong><br />

petrochemischen Anlagen durch eine<br />

Blitzentladung <strong>und</strong> der daraus resultierenden<br />

elektromagnetischen Beeinflussung<br />

werden in den einschlägigen<br />

Richtlinien erfasst. Bei der Verwirklichung<br />

des Blitz-Schutzzonen-Konzeptes<br />

in der Planung <strong>und</strong> Ausführung derartiger<br />

Anlagen lassen sich die Risiken<br />

einer Funkenbildung durch Direkteinschlag<br />

oder Entladen von leitungsgeb<strong>und</strong>enen<br />

Störenergien in einem<br />

sicherheitstechnisch <strong>und</strong> auch wirtschaftlich<br />

vertretbaren Rahmen minimieren.<br />

Die verwendeten Überspannungs-Ableiter<br />

müssen sowohl die<br />

Anforderungen des Explosionsschutzes,<br />

die Koordination zum Endgerät,<br />

als auch die Anforderungen aus den<br />

Betriebsparametern der MSR-Kreise<br />

erfüllen (Tabelle 9.17.2).<br />

Eigensichere Schutzgerätetyp Art.-Nr.<br />

Schnittstelle mit FISCO 1) – Zulassung<br />

0 – 20 mA, 4 – 20 mA BCT MOD MD EX 24 + BCT BAS EX 919 580 + 919 507<br />

(auch mit HART) BCT MOD MD EX 30 + BCT BAS EX 919 581 + 919 507<br />

DCO RK MD EX 24 919 960<br />

DPI MD EX 24 M 2 929 960<br />

Digitale I /O BCT MOD MD EX 24 + BCT BAS EX 919 580 + 919 507<br />

BCT MOD MD EX 30 + BCT BAS EX 919 581 + 919 507<br />

DCO RK MD EX 24 919 960<br />

DPI MD EX 24 M 2 929 960<br />

NAMUR – Signale BCT MOD MD EX 24 + BCT BAS EX 919 580 + 919 507<br />

BCT MOD MD EX 30 + BCT BAS EX 919 581 + 919 507<br />

DCO RK MD EX 24 919 960<br />

DPI MD EX 24 M 2 929 960<br />

PROFIBUS – PA BCT MOD MD EX 24 + BCT BAS EX 919 580 + 919 507<br />

BCT MOD MD EX 30 + BCT BAS EX 919 581 + 919 507<br />

DCO RK MD EX 24 919 960<br />

DPI MD EX 24 M 2 929 960<br />

Fo<strong>und</strong>ation Fieldbus BCT MOD MD EX 24 + BCT BAS EX 919 580 + 919 507<br />

BCT MOD MD EX 30 + BCT BAS EX 919 581 + 919 507<br />

DCO RK MD EX 24 919 960<br />

DPI MD EX 24 M 2 929 960<br />

PROFIBUS – DP BCT MOD MD HFD 6 + BCT BAS EX 919 583 + 919 507<br />

1) FISCO = Fieldbus Intrinsically Safe Concept<br />

Tabelle 9.17.2 Überspannungs-Schutzgeräte für den Einsatz im eigensicheren Messkreisen <strong>und</strong> Bussystemen<br />

www.dehn.de


Literatur<br />

Normen<br />

DIN VDE 0100 Teil 410:1997-01<br />

Errichten von Starkstromanlagen mit<br />

Nennspannungen bis 1000 V – Teil 4:<br />

Schutzmaßnahmen; Kapitel 41: Schutz<br />

gegen elektrischen Schlag<br />

(IEC 60364-4-41:1992, modifiziert);<br />

Deutsche Fassung HD 384.4.41 S2:1996<br />

VDE 0100 Teil 540:1991-11<br />

Errichten von Starkstromanlagen mit<br />

Nennspannungen bis 1000 V – Teil 540:<br />

Auswahl <strong>und</strong> Errichtung elektrischer<br />

Betriebsmittel – Erdung, Schutzleiter,<br />

Potentialausgleichsleiter<br />

DIN V VDE V 0100-534:1999-04<br />

Elektrische Anlagen von Gebäuden Teil<br />

534: Auswahl <strong>und</strong> Errichtung von Betriebsmitteln<br />

– Überspannungs-Schutzeinrichtungen<br />

VDE 0100 Teil 610:1994-04<br />

Errichten von Starkstromanlagen mit<br />

Nennspannungen bis 1000 V – Prüfungen,<br />

Erstprüfungen<br />

VDE 0100 Teil 712:2000-08<br />

Errichtung von Niederspannungsanlagen<br />

Teil 7-712 Anforderungen für spezielle<br />

Anlagen <strong>und</strong> Räume Photovoltaik-Versorgungssysteme<br />

(IEC 64/1123/CD: 2000), Berlin/ Offenbach:<br />

VDE-Verlag, GmbH<br />

DIN V VDE V 0185-1 * VDE V 0185 Teil 1<br />

Blitzschutz – Teil 1: Allgemeine Gr<strong>und</strong>sätze<br />

DIN V VDE V 0185-2 * VDE V 0185 Teil 2<br />

Blitzschutz – Teil 2: Risiko-Management:<br />

Abschätzung des Schadensrisikos<br />

für bauliche Anlagen<br />

DIN V VDE V 0185-3 * VDE V 0185 Teil 3<br />

Blitzschutz – Teil 3: Schutz von baulichen<br />

Anlagen <strong>und</strong> Personen<br />

DIN V VDE V 0185-4 * VDE V 0185 Teil 4<br />

Blitzschutz – Teil 4: Elektrische <strong>und</strong><br />

elektronische Systemen in baulichen<br />

Anlagen<br />

DIN 4131:1991-11<br />

Antennentragwerke aus Stahl, Berlin:<br />

Beuth-Verlag, GmbH<br />

DIN 18014:1994-02<br />

F<strong>und</strong>amenterder<br />

DIN EN 61643-11 * VDE 0675 Teil 6-11:<br />

2002-12<br />

Überspannungs-Schutzgeräte für<br />

Niederspannung – Teil 11: Überspannungs-Schutzgeräte<br />

für den Einsatz in<br />

Niederspannungsanlagen; Anforderungen<br />

<strong>und</strong> Prüfungen<br />

(IEC 61643-1:1998 + Corrigendum:<br />

1998, modifiziert)<br />

DIN EN 61663-1 * VDE 0845 Teil 4-1:<br />

2000-07<br />

Telekommunikationsleitungen – Teil 1:<br />

Lichtwellenleiteranlagen<br />

DIN EN 61663-2 * VDE 0845 Teil 4-2:<br />

2002-07<br />

Telekommunikationsleitungen – Teil 2:<br />

Telekommunikationsleitungen mit<br />

metallischen Leitern<br />

DIN IEC 88/117/CD * VDE 0127 Teil 24:<br />

2000-06<br />

Windenergieanlagen – Teil 24: Blitzschutz<br />

für Windenergieanlagen<br />

IEC 61400-24<br />

Wind turbine generator sys tems,<br />

Lightning protection for wind turbines<br />

VdS 2010:2002-07 (01)<br />

Risikoorientierter Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz,<br />

Richtlinien zur Schadenverhütung;<br />

VdS Schadenverhütung im<br />

Gesamtverband der Schadenversicherer<br />

e. V. (GDV)<br />

VDE-Info 12:<br />

Blitzkugelverfahren – Untersuchung<br />

von blitzeinschlaggefährdeten Bereichen<br />

am Beispiel des Aachener Doms.<br />

1. Auflage, 1998<br />

Schriften<br />

AIXTHOR Softwarepaket zur DIN V<br />

VDE V 0185-2<br />

weitere Info unter www.aixthor.com<br />

BLIDS Blitz-Informationsdienstleistung,<br />

Siemens AG, ATD IT PS KHE, Siemensallee<br />

84, Karlsruhe<br />

Blitz- <strong>und</strong> Überspannungschutz für<br />

Solarkraftwerke, TAB Technik am Bau<br />

7-8/ 2003<br />

B<strong>und</strong>esministerium für Umwelt (BmU)<br />

Erfahrungen in der Prüfung von inneren<br />

<strong>Blitzschutzanlagen</strong><br />

V. Kopecky, Aachen<br />

Elektropraktiker-Online<br />

http://www.elektropraktiker.de/fachinfo/artikel/frei/epblitz/epblitz.htm<br />

Germanischer Lloyd; Vorschriften <strong>und</strong><br />

Richtlinien, Kapitel IV: Nichtmaritime<br />

Technik, Abschnitt 1: Richtlinie für die<br />

Zertifizierung von Windeenergieanlagen<br />

Excel 500/100<br />

Automationsstationen<br />

Einbaurichtlinien<br />

GE1B-110 GE51 R0799<br />

Excel 500/100<br />

Automationsstationen<br />

Gerätetechnik<br />

GE0B-091 GE51 R0300<br />

Excel 500/100<br />

Automationsstationen<br />

Kurzübersicht<br />

GE 3B-221 GE51 R0798<br />

EY3600 Systembeschreibung von Sauter<br />

Cumulus GmbH<br />

EY3600 Gebäudeleitsystem von Sauter<br />

Cumulus GmbH „Sie können ganz<br />

klein anfangen <strong>und</strong> ganz groß weiterfahren“<br />

LonWorks Installationshandbuch<br />

LON Nutzer Organisation e. V. (LNO),<br />

ISBN 3-8007-2575-4, 11/2000<br />

MIL-STD-285: 1956-25 June: Military<br />

Standard. Attenuation Measurements<br />

for enclosures, electromagnetic Shielding,<br />

for electronic Test purposes,<br />

method of United States Government ,<br />

Printing Office, Washington, 1956.<br />

Richtlinie für den Einsatz von Überspannungs-Schutzeinrichtungen<br />

der<br />

Anforderungsklasse B in Hauptstromversorgungssystemen,<br />

Herausgegeben<br />

von der Vereinigung Deutscher Elektrizitätswerke<br />

– VDEW-e.V.<br />

Sonderdruck aus etz, Heft 1/2004<br />

Überspannungs-Schutzgeräte mit<br />

hoher Folgebegrenzung<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 231


Bücher<br />

Hasse, P.; Wiesinger, J.:<br />

Handbuch für Blitzschutz <strong>und</strong> Erdung.<br />

4. Auflage, 1993. Pflaum Verlag München<br />

/ VDE Verlag Berlin-Offenbach.<br />

Hasse, P.:<br />

Überspannungsschutz von Niederspannungsanlagen.<br />

Einsatz elektronischer<br />

Geräte auch bei direkten Blitzeinschlägen.<br />

Köln: TÜV-Verlag GmbH, 1998.<br />

Wetzel, G.R.; Müller, K.P.:<br />

EMV-Blitzschutz.<br />

1. VDE/ABB-Blitzschutztagung,<br />

29.02/01.03.1996, Kassel: Blitzschutz<br />

für Gebäude <strong>und</strong> elektrische Anlagen.<br />

Berlin/Offenbach: VDE-Verlag GmbH.<br />

Müller, K.P.:<br />

Wirksamkeit von Gitterschirmen, zum<br />

Beispiel Baustahlgewebematten, zur<br />

Dämpfung des elektromagnetischen<br />

Feldes.<br />

2. VDE/ABB-Blitzschutztagung,<br />

6./7.11.1997, Neu-Ulm: Neue Blitzschutznormen<br />

in der Praxis.<br />

Berlin/Offenbach: VDE-Verlag GmbH.<br />

Raab, V.:<br />

Überspannungsschutz von Verbraucheranlagen<br />

– Auswahl, Errichtung,<br />

Prüfung. Berlin: Verlag Technik. 2. Auflage,<br />

2003.<br />

Overmöhle, K.:<br />

Nutzung regenerativer Energien –<br />

Kurzanalyse des Marktes für Windkraftprojektierer<br />

in Deutschland;<br />

Update 2002<br />

Die Bibliothek der Technik<br />

Band 36 Frequenzumrichter,<br />

Verlag Moderne Industrie<br />

Sauter Cumulus GmbH<br />

Projektierungshandbuch<br />

232 BLITZPLANER<br />

DEHN + SÖHNE<br />

Informationsdruckschriften<br />

DS103<br />

DEHN schützt Windenergieanlagen<br />

DS107<br />

Überspannungsschutz: Sicherheit für<br />

Kläranlagen<br />

DS109<br />

DEHN schützt Photovoltaik<br />

DS111<br />

DEHNiso-Distanzhalter: Das modulare<br />

Blitzschutzsystem<br />

DS118<br />

Neuheiten im DEHNiso Distanzhalter<br />

Programm<br />

DS119<br />

DEHNconductor System – Näherungen<br />

kein Problem<br />

DS122<br />

DEHN schützt Anlagen der Öl- <strong>und</strong><br />

Gasindustrie<br />

DS123<br />

DEHNiso-Combi-System für Getrennte<br />

Fangeinrichtungen<br />

DS427<br />

Blitzschutz Hauptkatalog<br />

DS541<br />

Stahl-Tele-Blitzschutzmast-Stecksystem<br />

DS570<br />

Überspannungsschutz Hauptkatalog<br />

DS592<br />

Bauteile für den EMV-Schutz Gebäudeschirmung<br />

DS626<br />

Isolierte Blitzfangeinrichtungen<br />

DS647<br />

Sicherheit für Datennetze<br />

DS649<br />

Red/Line: ... Auswahl leicht gemacht<br />

DS663<br />

Sicherheit für MSR-Technik<br />

DS691<br />

PLUG & PLAY: Überspannungsschutz<br />

für ISDN<br />

DS699<br />

DEHNventil – Die Zukunft hat begonnen<br />

www.dehn.de


Sachwortverzeichnis<br />

Ableitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59<br />

Ableitung am Regenfallrohr. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62<br />

Ableitungseinrichtungen Innenhöfe. . . . . . . . . . . . . 63<br />

Abnahmeprüfung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33<br />

Abstände zwischen Ableitungen . . . . . . . . . . . . . . . 59<br />

Abwärtsblitz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12<br />

Aggressive Abfälle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92<br />

Allgemeine Bestimmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21<br />

Amplituden von Prüfströmen. . . . . . . . . . . . . . . . . 118<br />

Anode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88<br />

Anschlussfahnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83<br />

Anschlusslänge von ÜSS-Geräten . . . . . . . . . . . . . 140<br />

Anschlussquerschnitt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145<br />

Antennenanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104<br />

Antennenanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66<br />

Anzahl der Ableitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59<br />

Äquipotentialfläche des F<strong>und</strong>amenterders . . . . . . . 94<br />

Äquivalente Einfangfläche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26<br />

Aufwärtsblitz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12<br />

Ausbreitungswiderstand . . . . . . . . . . . . 75, 77, 78, 81<br />

Ausgleichsstrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117<br />

Auslenkung der Fangstangenspitze . . . . . . . . . . . . . 59<br />

Ausschmelzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47<br />

Äußere Zone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107<br />

Äußerer Blitzschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35<br />

Ausschaltselektivität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146<br />

Auswahlkriterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149<br />

Auswahlkriterien für elektrische<br />

Temperaturmesseinrichtung. . . . . . . . . . . . . . . 153<br />

Auswahlkriterien für SPD – BLITZDUCTOR CT . . . . 158<br />

Back up-Schutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145<br />

Baubegleitende Prüfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32<br />

Baurechtliche Vorgabe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20<br />

Baustahlmatte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111<br />

Bauteile für den Äußeren Blitzschutz<br />

eines Wohnhauses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72<br />

Bauteile für weiche Bedachung . . . . . . . . . . . . . . . . 50<br />

Befahrbare Dächer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50<br />

Begehbare Dächer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50<br />

Berechnung D h . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40<br />

Berechnung von L 0 <strong>und</strong> C 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158<br />

Berührungsspannung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75, 98<br />

Besichtigen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33<br />

Bewehrter Beton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82<br />

Bezugselektrode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88<br />

Bezugserde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75<br />

Bezugspotential. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88<br />

Blankes Kupfer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91<br />

Blitzbeeinflussung in IT-Verkabelung. . . . . . . . . . . 156<br />

BLITZDUCTOR CT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121<br />

Blitzentladung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11<br />

Blitzkugelverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37<br />

Blitzortung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11<br />

Blitzschutz eines Wohnhauses . . . . . . . . . . . . . . . . . 71<br />

Blitzschutz für Kirchen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181<br />

Blitzschutz für Metalldach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48<br />

Blitzschutz von Windenergieanlagen . . . . . . . . . . . . 55<br />

Blitzschutzerdung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75<br />

Blitzschutzmast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53<br />

Blitzschutz-Potentialausgleich . . . . . . . . . . . . . . . 117<br />

Blitzschutzsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35<br />

Blitzschutzzone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107<br />

Blitz-Schutzzonen-Konzept . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166<br />

Blitz-Stoßstrom I imp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126<br />

Blitzstoßstromtragfähigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . 118<br />

Blitzstrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104<br />

Blitzstrom-Ableiter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118, 125<br />

Blitzstromtragfähiges Schirmanschlusssystem . . . 105<br />

Blitzstromverlauf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11<br />

Bruchsicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58<br />

Bruchsicherheit der Fangstange. . . . . . . . . . . . . . . . 58<br />

Dachaufbauten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65<br />

Dachaufbauten aus elektrisch nicht<br />

leitendem Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45<br />

Dachaufbauten aus Metall ohne<br />

leitfähige Verbindung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45<br />

Dachleitungshalter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73<br />

Dachleitungshalter auf Flachdach . . . . . . . . . . . . . . 45<br />

Dachüberragende Einrichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . 49<br />

Datenübertragungsgeschwindkeit . . . . . . . . . . . . . 150<br />

DEHNbloc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122<br />

DEHNflex . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121<br />

DEHNgrip. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71<br />

DEHNguard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121<br />

DEHNguard TT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122<br />

DEHNsnap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71<br />

DEHNventil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119<br />

Dreibeinstativ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52<br />

Durchgängigkeit der Verbindung . . . . . . . . . . . . . . . 33<br />

Durchhang der Blitzkugel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40<br />

EIB-System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199<br />

Eigensicherer Messkreis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156<br />

Eigensicherer Messkreis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227<br />

Eigensicherer SPD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158<br />

Einteilung in Explosionsgruppen . . . . . . . . . . . . . . 157<br />

Elektrochemische Korrosion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88<br />

Elektrode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88<br />

Elektrolyt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88<br />

Elektromagnetische Schirmung . . . . . . . . . . . . . . . 111<br />

Elektromagnetisches Feld . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109<br />

Elektropotential. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89<br />

Enddurchschlagstrecke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38<br />

Endgeräteschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125<br />

Energetische Koordination. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119<br />

Erdanschluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116<br />

Erdanschluss Metallfassade. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62<br />

Erde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75<br />

Erder bei felsigem Boden. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87<br />

Erder bei Gebäuden mit Schwarzer Wanne . . . . . . . 85<br />

Erder Typ A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81<br />

Erder Typ B. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81<br />

Erder Typ B. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82<br />

Erde-Wolke-Blitz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12<br />

Erdoberflächen-Potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75<br />

Erdseitige Anschlussleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142<br />

Erdungsanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75, 81, 166<br />

Erdungsanlage für Potentialausgleich . . . . . . . . . . 102<br />

Erdungsfestpunkt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112<br />

Erdungsleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75<br />

Erdungsspannung U E . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75,78, 79<br />

Errichten von Ableitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60<br />

Errichternorm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7<br />

ETHERNET- <strong>und</strong> Fast Ethernet-Netzwerke . . . . . . . 201<br />

Ex-Zonen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156<br />

Falzpfanne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73<br />

Falzziegel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74<br />

Fangeinrichtung auf Metalldach . . . . . . . . . . . . . . . 47<br />

Fangeinrichtung auf Satteldach . . . . . . . . . . . . . 37, 44<br />

Fangeinrichtung für<br />

begrünte Dächer / Flachdächer . . . . . . . . . . . . . 51<br />

Fangeinrichtung für<br />

Gebäude mit weicher Bedachung . . . . . . . . . . . 49<br />

Fangeinrichtung für Kirchtürme <strong>und</strong> Kirchen . . . . . . 54<br />

Fangmasten getrennt vom Gebäude . . . . . . . . . . . . 63<br />

Fangmasten überspannt durch Seile . . . . . . . . . . . . 63<br />

Fangstange . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39, 52<br />

Fangstange mit Distanzhalter . . . . . . . . . . . . . . . . . 52<br />

Fangstangenhöhe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40<br />

Feuerverzinkter Stahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91<br />

First- <strong>und</strong> Gratsteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73<br />

Flache Ziegel oder Platten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74<br />

Folgestrombegrenzung<br />

(bei SPDs auf Funkenstreckenbasis). . . . . . . . . 127<br />

Folgestromlöschvermögen bei U C (I fi ). . . . . . . . . . 127<br />

Freistehende Fangstange . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53, 56<br />

Frequenzumrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163<br />

F<strong>und</strong>amenterder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75, 79, 82<br />

F<strong>und</strong>amenterder bei Gebäuden<br />

mit Weißer Wanne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84<br />

F<strong>und</strong>amenterder mit Anschlussfahne. . . . . . . . . . . . 82<br />

F<strong>und</strong>amentplatten aus Faserbeton . . . . . . . . . . . . . 85<br />

Gebäude mit Flachdach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45<br />

Gebäudeeintritt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104<br />

Gebäudemanagementsystem . . . . . . . . . . . . . . . . 213<br />

Gefahrenmeldeanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195<br />

Geometrisch-elektrisches Modell. . . . . . . . . . . . . . . 38<br />

Gerader Oberflächenerder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77<br />

Getrennte Fangeinrichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52<br />

Getrennte <strong>und</strong> nicht getrennte Fangeinrichtung . . . 43<br />

Gitterschirm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109<br />

Grenzfrequenz f G . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149<br />

Grenzwert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18<br />

Häufigkeit von Blitzeinschlägen . . . . . . . . . . . . . . . 25<br />

Hauptpotentialausgleich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101<br />

Höchste Dauerspannung U C . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126<br />

HVI-Ableitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66<br />

HVI-Leitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63, 64<br />

Igeldach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47<br />

Induktionsfaktor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94<br />

Induzierte Überspannung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120<br />

Innere Ableitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62<br />

Innere Zone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107<br />

Innerer Blitzschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35<br />

Isolationsfestigkeit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158<br />

Isolierte Ableitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64<br />

IT-System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128, 138, 140, 141<br />

Kabelschirm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112<br />

Kathode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88<br />

Kegelförmiger Schutzbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41<br />

Kippsicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57<br />

Kläranlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177<br />

Kombi-Ableiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119<br />

Kombination aus Band- <strong>und</strong> Tiefenerdern . . . . . . . . 79<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 233


Kompakte Anlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119<br />

Konzentrationselement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90<br />

Koordination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122, 123, 127<br />

Koordinations-Kennzeichen . . . . . . . . . . . . . 119, 123<br />

Korrosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88<br />

Korrosionselement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88<br />

Korrosionsschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53, 69, 88<br />

Korrosionsschutzmaßnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . 92<br />

Korrossionsgefährdete Stellen . . . . . . . . . . . . . . . . . 69<br />

Kupfersulfat / Elektrode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88<br />

Kurzschlussfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127<br />

Ladung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13, 15<br />

Lagesicherung der Fangleitung . . . . . . . . . . . . . . . . 46<br />

Landesbauordnung (LBO) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19<br />

Landwirtschaft. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185<br />

Längs-Überspannung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150<br />

Langzeitstrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16<br />

Leader . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11<br />

Leitungshalter für Firstziegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73<br />

Leitungshalter für Flachdach . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46<br />

LEMP-Bedrohungswert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107<br />

LEMP-Schutz-Management . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108<br />

Lichtwellenleiteranlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105<br />

Magnetfeld . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109<br />

Maschenförmige Anordnung . . . . . . . . . . . . . . . . . 115<br />

Maschenverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40, 45<br />

Maße für Ringerder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69<br />

Materialfaktor k m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94<br />

M-Bus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203<br />

Messen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33<br />

Messstelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62<br />

Mess-Steuer- <strong>und</strong> Regelanlage . . . . . . . . . . . . . . . 154<br />

Metalldach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44<br />

Metalldach mit R<strong>und</strong>stehfalz. . . . . . . . . . . . . . . . . . 48<br />

Metallene Unterkonstruktion. . . . . . . . . . . . . . . . . . 62<br />

Mindestdicke von Metallblechen . . . . . . . . . . . . . . . 44<br />

Mobilfunkanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65<br />

Montagemaße für den Äußeren Blitzschutz. . . . . . . 69<br />

Natürliche Bestandteile der Ableitung . . . . . . . . . . 61<br />

Natürliche Bestandteile der Fangeinrichtung. . . . . . 48<br />

Natürliche Bestandteile von Fangeinrichtungen . . . 44<br />

Natürlicher Erder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75<br />

Nennableitstoßstrom I n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126<br />

Nennstrom I L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149<br />

Nichtrostende Stähle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91<br />

Oberflächenerder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75, 80<br />

Parabolantenne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45<br />

Parallel geschaltete Tiefenerder . . . . . . . . . . . . . . . . 79<br />

Parallele Anschlusstechnik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141<br />

Perimeter- / Sockeldämmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83<br />

Phasenseitige Anschlussleitung . . . . . . . . . . . . . . . 143<br />

Photovoltaik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169<br />

Potentialanhebung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14<br />

Potentialausgleich . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76, 101, 116<br />

Potentialausgleich-Netzwerk . . . . . . . . . 112, 114, 115<br />

Potentialausgleichsleitung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102<br />

Potentialausgleichsschiene . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102<br />

Potentialsteuerung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76, 99<br />

234 BLITZPLANER<br />

Potentialtrichter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13<br />

Potentialwerte <strong>und</strong> Abtragsraten<br />

gebräuchlicher Metalle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89<br />

PROFIBUS DP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219<br />

PROFIBUS FMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219<br />

PROFIBUS PA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219<br />

Prüfbericht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34<br />

Prüfung des Blitzschutzsystems . . . . . . . . . . . . . . . . 32<br />

Prüfung des LEMP-Schutzes . . . . . . . . . . . . . . . . . 123<br />

Quer-Überspannung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150<br />

Radius der Blitzkugel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38<br />

Regensicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47<br />

Ringabstände <strong>und</strong> Tiefen der Potentialsteuerung . . 99<br />

Ringerder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80, 86<br />

Ringerder (Steuererder) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99<br />

Ringpotentialausgleich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120<br />

Ring-Potentialausgleichsschiene . . . . . . . . . . . . . . 115<br />

Risiko-Abschätzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25<br />

Risiko-Komponente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30<br />

Risiko-Management. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7, 23<br />

Sachk<strong>und</strong>iger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32<br />

Sachverständiger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32<br />

Sauter Cumulus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207<br />

Schadensart. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28<br />

Schadensfaktor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28<br />

Schadensursache . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28<br />

Schadenswahrscheinlichkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27<br />

Scheitelwert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13<br />

Schieferdächer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73<br />

Schirmerdung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112<br />

Schirmfaktor SF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110<br />

Schirmungsmaßnahme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166<br />

Schirmwirkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110<br />

Schleifenbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60<br />

Schornsteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45<br />

Schrittspannung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76, 99<br />

Schutz bei indirektem Berühren. . . . . . . . . . . . . . . 127<br />

Schutz gegen direktes Berühren . . . . . . . . . . . . . . 127<br />

Schutzpegel U p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126, 148<br />

Schutzraum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39<br />

Schutzwinkelverfahren für getrennte<br />

Fangeinrichtung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41<br />

Schwarze, Weiße Wanne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84<br />

Sicherstellung des Personenschutzes . . . . . . . . . . 127<br />

Sichtprüfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33<br />

Signalfrequenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150<br />

Solarkraftwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174<br />

Sonstige Werkstoffe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91<br />

SPD Typ 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9, 125<br />

SPD Typ 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9, 125<br />

SPD Typ 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9, 125<br />

Spezifische Energie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13, 17<br />

Spezifischer Erdungswiderstand r E . . . . . . . . 75, 76, 77<br />

SPS-Protector. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121<br />

Stahl mit Kupfermantel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91<br />

Stahlbewehrung von Betonf<strong>und</strong>amenten . . . . . . . . 92<br />

Stehfalz-Dach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49<br />

Steilheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13, 15<br />

Sternförmige Anordnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115<br />

Steuererder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75<br />

Stoßerdungswiderstand. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75<br />

Stoßstrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13<br />

Strahlenerder. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78<br />

Streifenf<strong>und</strong>ament . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83<br />

Stromaufteilungskoeffizient. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94<br />

Telekommunikationsanschluss . . . . . . . . . . . . . . . 223<br />

Temperaturbedingte Längenänderung<br />

von Fangeinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70<br />

Temperaturerhöhung D T in K verschiedener<br />

Leitermaterialien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60<br />

Tiefenerder. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75, 80, 86<br />

TN-System . . . . . . . . . . . 128, 129, 131, 132, 133, 134<br />

TOV-Spannung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127<br />

Transiente Überspannung im Ex-Bereich . . . . . . . . 157<br />

Trennfunkenstrecke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101<br />

Trennungsabstand . . . . . . . . . . . 43, 45, 49, 65, 67, 93<br />

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95, 96, 97<br />

TT-System . . . . . . . . . . . . . . . 128, 134, 136. 137, 138<br />

Überlappte Konstruktionen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74<br />

Überspannungsschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127<br />

Überspannungsschutz der Wäge-<br />

<strong>und</strong> Anzeigetechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193<br />

Überspannungsschutz für eine elektrische<br />

Temperaturmesseinrichtung. . . . . . . . . . . . . . . 152<br />

Unbewehrter Beton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82<br />

Unbewehrtes F<strong>und</strong>ament . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82<br />

Unterirdische Anschlüsse <strong>und</strong> Verbindungen . . . . . . 92<br />

Verdampfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47<br />

Vermaschung von Erdungsanlagen . . . . . . . . . . . . . 87<br />

V-förmige Anschlusstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . 140<br />

Videoüberwachungsanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189<br />

Wartung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34<br />

Wartung des Blitzschutzsystems . . . . . . . . . . . . . . . 32<br />

Wartung des LEMP-Schutzes . . . . . . . . . . . . . . . . . 123<br />

Werkstoff, Form <strong>und</strong> Mindestquerschnitte von<br />

Erdern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93<br />

Werkstoff, Form <strong>und</strong> Mindestquerschnitte von<br />

Fangleitungen, Fangstangen <strong>und</strong> Ableitungen. . 68<br />

Werkstoffkombinationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70<br />

Werkstoff-Kombinationen von Erdungsanlagen. . . . 92<br />

Werkvertrag. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8<br />

Wiederholungsprüfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33<br />

Windangriffsfläche der Abspannung . . . . . . . . . . . . 57<br />

Windangriffsfläche der Fangstange . . . . . . . . . . . . . 57<br />

Windenergieanlagen (WEA) . . . . . . . . . . . . . . . . . 165<br />

Windlastbeanspruchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56<br />

Windlastbeanspruchungen von<br />

Blitzschutz-Fangstangen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55<br />

Windlastzonen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57<br />

Winkelabstützung der Fangstange. . . . . . . . . . . . . . 52<br />

Wirkung des Korrosionsstromes . . . . . . . . . . . . . . . 90<br />

Wolke-Erde-Blitz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11<br />

Zündschutzart Eigensicherheit . . . . . . . . . . . . . . . 156<br />

Zusätzlicher Potentialausgleich . . . . . . . . . . . . . . . 103<br />

Zusatzprüfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33<br />

Zustand der Erdungsanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33<br />

Zweileiter-Anschluss-Klemme . . . . . . . . . . . . . . . . 142<br />

www.dehn.de


Bild- <strong>und</strong> Tabellenverzeichnis<br />

Luftbild des Unternehmens DEHN + SÖHNE – August 2003 . . . . . . . . . . . . . . . .1<br />

Bild 2.1.1 Abwärtsblitz (Wolke-Erde-Blitz) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11<br />

Bild 2.1.2 Entladungsmechanismus eines negativen Abwärtsblitzes (Wolke-Erde-Blitz) . . .11<br />

Bild 2.1.3 Entladungsmachanismus eines positiven Abwärtsblitzes (Wolke-Erde-Blitz) . . .11<br />

Bild 2.1.4 Aufwärtsblitze (Erde-Wolke Blitz) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12<br />

Bild 2.1.5 Entladungsmechanismus eines negativen Aufwärtsblitzes (Erde-Wolke-Blitz) . .12<br />

Bild 2.1.6 Entladungsmechanismus eines positiven Aufwärtsblitzes (Erde-Wolke-Blitz) . . .12<br />

Bild 2.1.7 Mögliche Komponenten eines Aufwärtsblitzes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13<br />

Bild 2.1.8 Mögliche Komponenten eines Aufwärtsblitzes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13<br />

Bild 2.2.1 Potentialverteilung bei Blitzeinschlag in homogenes Erdreich . . . . . . . . . . . . . .13<br />

Bild 2.2.2 Tod von Tieren infolge gefährlicher Durchströmung durch Schrittspannung . . . .14<br />

Bild 2.2.3 Potentialanhebung der Erdungsanlage eines Gebäudes gegenüber der fernen<br />

Erde durch den Scheitelwert des Blitzstromes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14<br />

Bild 2.2.4 Gefährdung elektrischer Anlagen durch Potentialanhebung der Erdungsanlage .14<br />

Bild 2.3.1 Induzierte Rechteckspannung in Schleifen durch die Stromsteilheit D i /D t des<br />

Blitzstromes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15<br />

Bild 2.3.2 Berechnungsbeispiel für induzierte Rechteckspannungen in quadratischen<br />

Schleifen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15<br />

Bild 2.4.1 Energieumsatz am Einschlagpunkt durch die Ladung des Blitzstromes . . . . . . .16<br />

Bild 2.4.2 Wirkung eines Stoßstrom-Lichtbogens auf eine metallene Oberfläche . . . . . . . .16<br />

Bild 2.4.3 Perforation von Blechen durch die Einwirkung von Langzeitstrom-Lichtbögen .16<br />

Bild 2.5.1 Erwärmung <strong>und</strong> Kraftwirkung durch die spezifische Energie des Blitzstromes . .17<br />

Bild 2.5.2 Elektrodynamische Kraftwirkung zwischen parallelen Leitern . . . . . . . . . . . . . .17<br />

Bild 3.2.3.1 Raster 50km x 50km für die Blitzdichten nach Tabelle 3.2.3.1<br />

(Bezirke nach Kraftfahrzeug-Kennzeichen – Bearbeitung: Dr.-Ing. E.U. Landers) 24<br />

Bild 3.2.3.2 Äquivalente Einfangfläche Ad für direkte Blitzeinschläge in eine freistehende<br />

bauliche Anlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26<br />

Bild 3.2.3.3 Äquivalente Einfangflächen Am, Al, Ai für indirekte Blitzeinschläge bezüglich<br />

der baulichen Anlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26<br />

Bild 3.2.9.1 Flussdiagramm für die Auswahl von Schutzmaßnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . .31<br />

Bild 4.1 Bestandteile eines Blitzschutzsystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35<br />

Bild 4.2 Blitzschutzsystem (LPS – Lightning Protection System) . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35<br />

Bild 5.1.1 Fangeinrichtung für hohe Gebäude (h ≥ 60 m) – Maschenverfahren . . . . . . . . .37<br />

Bild 5.1.1.1 Startende Fangentladung, die den Einschlagpunkt festlegt . . . . . . . . . . . . . . . .37<br />

Bild 5.1.1.10 Maschenförmige Fangeinrichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40<br />

Bild 5.1.1.11 Schutzwinkel <strong>und</strong> vergleichbarer Radius der Blitzkugel . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41<br />

Bild 5.1.1.12 Schutzwinkel α als Funktion der Höhe h in Abhängigkeit von der Schutzklasse .41<br />

Bild 5.1.1.13 Kegelförmiger Schutzbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41<br />

Bild 5.1.1.14 Beispiel für Fangeinrichtungen mit Schutzwinkel α . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41<br />

Bild 5.1.1.15 Durch eine Fangleitung geschützter Raum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41<br />

Bild 5.1.1.16 Äußerer Blitzschutz,durch eine senkrechte Fangstange geschütztes Volumen . .41<br />

Bild 5.1.1.17 Schutz kleinerer Dachaufbauten vor Direkteinschlägen mit Fangstangen . . . . .43<br />

Bild 5.1.1.18 Satteldach mit Leitungshalter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43<br />

Bild 5.1.1.19 Flachdach mit Leitungshalter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43<br />

Bild 5.1.1.2 Eine Blitzkugel kann, wie in dieser Modelluntersuchung gezeigt, nicht nur die<br />

Turmspitze, sondern auch das Kirchenschiff an mehreren Stellen berühren.<br />

An allen Berührungsstellen sind Einschläge möglich.<br />

Quelle: Prof. Dr. A. Kern, Aachen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37<br />

Bild 5.1.1.20 Getrennter Äußerer Blitzschutz mit zwei getrennten Fangmasten nach dem<br />

Schutzwinkelverfahren: Projektion auf eine vertikale Fläche . . . . . . . . . . . . . . .43<br />

Bild 5.1.1.21 Getrennter Äußerer Blitzschutz, bestehend aus zwei getrennten Fangmasten,<br />

verb<strong>und</strong>en durch eine horizontale Fangleitung: Projektion auf eine vertikale<br />

Fläche durch die zwei Masten (Aufriss) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43<br />

Bild 5.1.1.3 Schematische Anwendung des “Blitzkugel”-Verfahrens an einem Gebäude<br />

mit stark gegliederter Oberfläche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38<br />

Bild 5.1.1.4 Neubau Verwaltungsgebäude: Modell mit “Blitzkugel” der Schutzklasse I<br />

Quelle: WBG Wiesinger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38<br />

Bild 5.1.1.5 Neubau DAS-Verwaltungsgebäude: Blitzeinschlag-gefährdete Bereiche für<br />

die Schutzklasse I in der Draufsicht (Ausschnitt) Quelle: WBG Wiesinger . . . . .39<br />

Bild 5.1.1.6 Aachener Dom: Modell mit Umgebung <strong>und</strong> “Blitzkugeln” der Schutzklassen II<br />

<strong>und</strong> III Quelle: Prof. Dr. A. Kern, Aachen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39<br />

Bild 5.1.1.7 Eindringtiefe p der Blitzkugel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39<br />

Bild 5.1.1.8 Fangeinrichtung für Dachaufbauten mit ihrem Schutzraum . . . . . . . . . . . . . . . .39<br />

Bild 5.1.1.9 Berechnung ∆h bei mehreren Fangstangen nach Blitzkugelverfahren . . . . . . . .40<br />

Bild 5.1.10.1 WEA mit integrieten Rezeptoren in den Flügeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .55<br />

Bild 5.1.10.2 Blitzschutz für Windmessgeräte bei WEA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .55<br />

Bild 5.1.11.1 Schutz vor direkten Blitzeinschlägen durch freistehende Fangstangen . . . . . . .55<br />

Bild 5.1.11.2 Verfahren für die Auslegung von Fangeinrichtungen nach DIN V VDE V 0185-3 .56<br />

Bild 5.1.11.3 Freistehende Fangstange mit variablem Dreibein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56<br />

Bild 5.1.11.4 Einteilung Deutschlands in Windlastzonen <strong>und</strong> zugehörige Werte für Staudruck<br />

<strong>und</strong> maximale Windgeschwindigkeit<br />

Quelle: DIN 4131:1991-11: Antennentragwerke aus Stahl,<br />

Berlin: Beuth-Verlag, GmbH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57<br />

Bild 5.1.11.5 Vergleich Biegemomentverläufe an freistehenden Fangstangen ohne <strong>und</strong> mit<br />

Abspannung (Länge = 8,5 m) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58<br />

Bild 5.1.11.6 FEM-Modell der freistehenden Fangstange ohne Abspannung (Länge = 8,5 m) .59<br />

Bild 5.1.11.7 FEM-Modell der freistehenden Fangstange mit Abspannung (Länge = 8,5 m) . . .59<br />

Bild 5.1.2.1 Fangeinrichtung auf Satteldach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44<br />

Bild 5.1.2.2 Höhe Dachaufbau aus elektrisch nicht leitendem Material (z.B. PVC), h ≤ 0,3m .45<br />

Bild 5.1.2.3 Zusätzliche Fangeinrichtung für Entlüftungsrohre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45<br />

Bild 5.1.2.4 Gebäude mit Photovoltaik-Anlage Quelle: Blitzschutz Wettingfeld, Krefeld . . .45<br />

Bild 5.1.2.5 Antenne mit Fangstange Quelle: Oberösterreichischer Blitzschutz, Linz . . . . . .45<br />

Bild 5.1.3.1 Blitz-Fangeinrichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46<br />

Bild 5.1.3.2 Fangeinrichtung auf einem Flachdach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46<br />

Bild 5.1.3.3 Anwendung Fangstangen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46<br />

Bild 5.1.3.4 Attika-Überbrückung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46<br />

Bild 5.1.3.5 Hochpolymere Flachdachbahnen – Dachleitungshalter Typ KF / KF2 . . . . . . . . .47<br />

Bild 5.1.4.1 Ausführungen der Metalldächer, z.B. R<strong>und</strong>stehfalz-Dächer . . . . . . . . . . . . . . . .47<br />

Bild 5.1.4.2 Schadensbeispiel Blechabdeckung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47<br />

Bild 5.1.4.3 Fangeinrichtung Metalldach – Schutz gegen Durchlöcherung . . . . . . . . . . . . . .48<br />

Bild 5.1.4.4a Leitungshalter für Metalldach – R<strong>und</strong>stehfalz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48<br />

Bild 5.1.4.4b Leitungshalter für Metalldach R<strong>und</strong>stehfalz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48<br />

Bild 5.1.4.5 Musteraufbau Trapezblech-Dach, Leitungshalter mit Klemmbock . . . . . . . . . . .49<br />

Bild 5.1.4.6 Musteraufbau Stehfalz-Dach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49<br />

Bild 5.1.4.7 Fangstange für Lichtkuppel auf R<strong>und</strong>stehfalz-Dach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49<br />

Bild 5.1.5.1 Fangeinrichtung für Gebäude mit weicher Bedachung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49<br />

Bild 5.1.5.2 Bauteile für weiche Bedachung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50<br />

Bild 5.1.5.3 Reetdach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50<br />

Bild 5.1.6.1 Blitzschutz von Parkdächern – Gebäudeschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50<br />

Bild 5.1.6.2 Blitzschutz von Parkdächern – Gebäude- <strong>und</strong> Personenschutz . . . . . . . . . . . . . .51<br />

Bild 5.1.7.1 Begrüntes Dach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51<br />

Bild 5.1.7.2 Fangeinrichtung auf begrüntem Dach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51<br />

Bild 5.1.7.3 Leitungsführung oberhalb der Deckschicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51<br />

Bild 5.1.8.1 Anschluss von Dachaufbauten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52<br />

Bild 5.1.8.10 Aufgeständerte Fangeinrichtung Quelle: Blitzschutz Wettingfeld, Krefeld . . . . .53<br />

Bild 5.1.8.11 Dreibeinstativ für freistehende Stützrohre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53<br />

Bild 5.1.8.12 Getrennte Fangeinrichtungen mit DEHNiso-Combi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54<br />

Bild 5.1.8.13 Detail zu DEHNiso-Combi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54<br />

Bild 5.1.8.14 Getrennte Fangeinrichtungen mit DEHNiso-Combi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54<br />

Bild 5.1.8.2 Getrennte FangeinrichtungSchutz durch Fangstange . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52<br />

Bild 5.1.8.3 Fangstange mit Distanzhalter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52<br />

Bild 5.1.8.4 Winkelabstützung der Fangstange . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52<br />

Bild 5.1.8.5 Aufnahme der Fangstange . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52<br />

Bild 5.1.8.6 Getrennte Fangeinrichtung für Photovoltaik-Anlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53<br />

Bild 5.1.8.7 Getrennte Fangeinrichtung für terrestrische Antenne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53<br />

Bild 5.1.8.8 Zusätzlicher Korrosionsschutz im Übergangsbereich durch Korrosionsschutzbinde<br />

für unterirdische Anwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53<br />

Bild 5.1.8.9 Aufstellen eines Stahl-Tele-Blitzschutzmastes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53<br />

Bild 5.1.9.1 Verlegung der Ableitung am Kirchturm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54<br />

Bild 5.2.2.1.1 Schleife in der Ableitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60<br />

Bild 5.2.2.1.2 Ableitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60<br />

Bild 5.2.2.1.3 Fangeinrichtung mit Anschluss an die Dachrinne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61<br />

Bild 5.2.2.1.4 Erdung Regenfallrohr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61<br />

Bild 5.2.2.2.1 Verwendung von natürlichen Bestandteilen – neue Gebäude aus Fertigbeton .61<br />

Bild 5.2.2.2.2 Metallene Unterkonstruktion elektrisch leitend überbrückt . . . . . . . . . . . . . . . .62<br />

Bild 5.2.2.2.3 Erdanschluss Metallfassade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62<br />

Bild 5.2.2.2.4 Ableitung am Regenfallrohr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62<br />

Bild 5.2.2.3.1 Trennstelle mit Nummer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62<br />

Bild 5.2.2.4.1 Fangeinrichtung bei großen Dächern – innere Ableitungen . . . . . . . . . . . . . . . .63<br />

Bild 5.2.2.5.1 Ableitungseinrichtungen Innenhöfe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63<br />

Bild 5.2.3.1 Fangmasten getrennt vom Gebäude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63<br />

Bild 5.2.3.2 Fangmasten überspannt durch Seile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63<br />

Bild 5.2.3.3 Fangmasten überspannt durch Seile mit Querverbindung (Maschen) . . . . . . . .63<br />

Bild 5.2.4.1 Getrennte Fangeinrichtung mit Distanzhaltern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64<br />

Bild 5.2.4.1.1 Prinzipielle Entwicklung einer Gleitentladung an einer isolierten Ableitung<br />

ohne Spezialmantel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64<br />

Bild 5.2.4.1.2 Bauteilekomponenten HVI-Leitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65<br />

Bild 5.2.4.2.1 Getrennte Fangeinrichtung mit spannungsgesteuerter isolierter Ableitung . . . .65<br />

Bild 5.2.4.2.2a Stützrohr im Bereich der Antenne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65<br />

Bild 5.2.4.2.2b Anschluss an Antennenwerkskonstruktion für Potential-Absteuerung . . . . . . . .65<br />

Bild 5.2.4.2.3 Einhalten des notwendigen Trennungsabstandes mit spannungsgesteuerter<br />

isolierter Ableitung (HVI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65<br />

Bild 5.2.4.3.1 Gesamtansicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66<br />

Bild 5.2.4.3.2 Getrennte Fangeinrichtung <strong>und</strong> getrennte Ringleitung<br />

Quelle: H. Bartels GmbH, Oldenburg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66<br />

Bild 5.2.4.3.3 Ableitung von getrennter Ringleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67<br />

Bild 5.2.4.3.4 Gesamtansicht neu errichteter Äußerer Blitzschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67<br />

Bild 5.2.4.4.1 Berechnung des notwendigen Trennungsabstandes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67<br />

Bild 5.4.1 Beispiele von Einzelheiten eines Äußeren Blitzschutzes an einer baulichen<br />

Anlage mit geneigtem Ziegeldach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69<br />

Bild 5.4.1.1 Fangeinrichtung – Dehnungsausgleich mit Überbrückungsband . . . . . . . . . . . .70<br />

Bild 5.4.2 Fangstange für Schornstein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69<br />

Bild 5.4.2.1 Äußerer Blitzschutz eines Wohnhauses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71<br />

Bild 5.4.2.2 Leitungshalter DEHNsnap <strong>und</strong> DEHNgrip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71<br />

Bild 5.4.3 Anwendung auf einem Flachdach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69<br />

Bild 5.4.3.1 Leitungshalter mit DEHNsnap für Firstziegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73<br />

Bild 5.4.3.10 Dachleitungshalter PLATTENsnap für überlappte Konstruktionen . . . . . . . . . . .74<br />

Bild 5.4.3.2 SPANNsnap mit Kunststoff-Leitungshalter DEHNsnap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 235


Bild 5.4.3.3 FIRSTsnap zum Aufsetzen auf bereits vorhandene Firstklammern . . . . . . . . . . .73<br />

Bild 5.4.3.4 Dachleitungshalter mit geprägter Strebe – Anwendung auf Falzpfannen . . . . .73<br />

Bild 5.4.3.5 Dachleitungshalter mit geprägter Strebe – Anwendung auf glatten Ziegeln<br />

z.B. Biberschwanz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73<br />

Bild 5.4.3.6 Dachleitungshalter mit geprägter Strebe – Anwendung auf Schieferdächern . .73<br />

Bild 5.4.3.7 Leitungshalter zum direkten Anformen an die Falze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74<br />

Bild 5.4.3.8 Dachleitungshalter zum Einhängen in den unteren Falz bei Pfannendächern . .74<br />

Bild 5.4.3.9 ZIEGELsnap, zum Befestigen zwischen flachen Ziegeln oder Platten . . . . . . . . .74<br />

Bild 5.4.4 Maße für Ringerder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69<br />

Bild 5.4.5 Korrossionsgefährdete Stellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69<br />

Bild 5.5.1 Erdoberflächenpotential <strong>und</strong> Spannungen beim stromdurchflossenen<br />

F<strong>und</strong>amenterder FE <strong>und</strong> Steuererder SE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75<br />

Bild 5.5.1.1 Mindestlängen von Erdern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .81<br />

Bild 5.5.1.2 Erder Typ B – Ermittlung des mittleren Radius – beispielhafte Berechnung . . . .81<br />

Bild 5.5.1.3 Erder Typ B – Ermittlung des mittleren Radius . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .82<br />

Bild 5.5.10 Ausbreitungswiderstand R A von Tiefenerdern in Abhängigkeit von ihrer<br />

Länge I bei verschiedenen spezifischen Erdwiderständen ρ E . . . . . . . . . . . . . . .78<br />

Bild 5.5.11 Ausbreitungswiderstand R A gekreuzter Oberflächenerder (90°)<br />

in Abhängigkeit von der Eingrabtiefe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .79<br />

Bild 5.5.12 Erdungsspannung U E zwischen Erderzuleitung <strong>und</strong> Erdoberfläche<br />

gekreuzter Oberflächenerder (90°) in Abhängigkeit vom Abstand<br />

zum Kreuzmittelpunkt (Eingrabtiefe 0,5 m) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .79<br />

Bild 5.5.13 Stoßerdungswiderstand R st ein- <strong>und</strong> mehrstrahliger Oberflächenerder<br />

gleicher Länge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .79<br />

Bild 5.5.14 Reduktionsfaktor p für die Berechnung des Gesamtausbreitungswiderstandes<br />

R A von parallel geschalteten Tiefenerdern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .79<br />

Bild 5.5.15 Ausbreitungswiderstand R A von Oberflächen- <strong>und</strong> Tiefenerdern in<br />

Abhängigkeit von der Erderlänge I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .81<br />

Bild 5.5.2 Stromaustritt aus einem Kugelerder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76<br />

Bild 5.5.2.1 F<strong>und</strong>amenterder mit Anschlussfahne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .82<br />

Bild 5.5.2.10 Anordnung des Erders außerhalb der Wannenabdichtung “Schwarze Wanne” . .85<br />

Bild 5.5.2.11 Anordnung des Erders außerhalb der Wannenabdichtung “Schwarze Wanne” . .85<br />

Bild 5.5.2.2 Masche beim F<strong>und</strong>amenterder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .82<br />

Bild 5.5.2.3 F<strong>und</strong>amenterder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .82<br />

Bild 5.5.2.4 Anwendung F<strong>und</strong>amenterder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .83<br />

Bild 5.5.2.5 Anordnung des F<strong>und</strong>amenterders bei einem Streifenf<strong>und</strong>ament<br />

(Kellerwand isoliert) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .83<br />

Bild 5.5.2.6 Anordnung des F<strong>und</strong>amenterders bei einem Streifenf<strong>und</strong>ament . . . . . . . . . . . .83<br />

Bild 5.5.2.7 Anordnung des F<strong>und</strong>amenterders bei einer geschlossenen Bodenplatte<br />

(vollisoliert) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .84<br />

Bild 5.5.2.8 Erdungsfestpunkt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .84<br />

Bild 5.5.2.9 Anordnung des F<strong>und</strong>amenterders bei einer geschlosssenen Bodenplatte<br />

“Weiße Wanne” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .84<br />

Bild 5.5.3 Ausbreitungswiderstand R A eines Kugelerders mit Ø20 cm in 3 m Tiefe,<br />

bei ρ E = 200 Ωm in Abhängigkeit von der Entfernung x vom Kugelmittelpunkt .76<br />

Bild 5.5.3.1 Ringerder um ein Wohnhaus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .86<br />

Bild 5.5.4 Spezifischer Erdwiderstand ρ E bei verschiedenen Bodenarten . . . . . . . . . . . . . .76<br />

Bild 5.5.4.1 Kupplungen von DEHN-Tiefenerdern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .86<br />

Bild 5.5.4.2 Eintreiben des Tiefenerders mit einem Arbeitsgerüst <strong>und</strong> einem Vibrationshammer<br />

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .86<br />

Bild 5.5.5 Spezifischer Erdwiderstand ρ E in Abhängigkeit von der Jahreszeit ohne<br />

Beeinflussung durch Niederschläge (Eingrabtiefe des Erders


Bild 7.8.1.3 DEHNventil TNS – Kombi-Ableiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .122<br />

Bild 7.8.2.1 Koordination nach Durchlassmethode von 2 Schutzgeräten <strong>und</strong> einem<br />

Endgerät (nach E DIN VDE 0100 Teil 534, Beiblatt 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .123<br />

Bild 7.8.2.2 Zuordnung von Koordinations-Kennzeichen der SPDs zu LPZ-Übergängen . . .123<br />

Bild 8.1.1 Einsatz von Ableitern im energietechnischen System (prinzipielle Darstellung) .125<br />

Bild 8.1.3.1 Durch Blitzstoßstrom zerstörter RCD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .129<br />

Bild 8.1.3.2 Schaltungsvariante “3-0” im TN-C-System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .129<br />

Bild 8.1.3.3a Schaltungsvariante “4-0” im TN-S-System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .129<br />

Bild 8.1.3.3b Schaltungsvariante “3+1” im TN-S-System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .129<br />

Bild 8.1.3.4 Einsatz von SPDs im TN-C-S-System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .130<br />

Bild 8.1.3.5 Einsatz von SPDs im TN-S-System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .130<br />

Bild 8.1.3.6 Einsatz von SPDs im TN-System – Beispiel Bürogebäude mit Auftrennung<br />

des PEN in der Hauptverteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .131<br />

Bild 8.1.3.7 Einsatz von SPDs im TN-System – Beispiel Bürogebäude mit Auftrennung<br />

des PEN in der Unterverteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .132<br />

Bild 8.1.3.8 Einsatz von SPDs im TN-System – Beispiel Industrie mit Auftrennung des<br />

PEN in der Unterverteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .133<br />

Bild 8.1.3.9 Einsatz von SPDs im TN-System – Beispiel Einfamilienwohnhaus . . . . . . . . . .134<br />

Bild 8.1.4.1 TT-System (230/400 V); Schaltungsvariante “3+1” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .135<br />

Bild 8.1.4.2 Einsatz von SPDs im TT-System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .135<br />

Bild 8.1.4.3 Einsatz von SPDs im TT-System – Beispiel Bürogebäude . . . . . . . . . . . . . . . . .136<br />

Bild 8.1.4.4 Einsatz von SPDs im TT-System – Beispiel Industrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .137<br />

Bild 8.1.4.5 Einsatz von SPDs im TT-System – Beispiel Einfamilienwohnhaus . . . . . . . . . . .138<br />

Bild 8.1.5.1a IT-System ohne mitgeführten Neutralleiter; “3-0” – Schaltungsvariante . . . . .138<br />

Bild 8.1.5.1b IT-System mit mitgeführtem Neutralleiter; “4-0” – Schaltungsvariante . . . . . .139<br />

Bild 8.1.5.1c IT-System mit mitgeführtem Neutralleiter; “3+1” – Schaltungsvariante . . . . .139<br />

Bild 8.1.5.2 Einsatz von Ableitern im IT-System ohne mitgeführten Neutralleiter . . . . . . . .139<br />

Bild 8.1.5.3 Einsatz von SPDs im 500 V IT-System – Beispiel ohne mitgeführten Neutralleiter 140<br />

Bild 8.1.5.4 Einsatz von SPDs im 230/400 V– IT-System – Beispiel mit mitgeführtem<br />

Neutralleiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .141<br />

Bild 8.1.6.1 Anschluss von Überspannungs-Schutzgeräten in V-förmiger Anschlusstechnik .141<br />

Bild 8.1.6.10 Parallelverdrahtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .144<br />

Bild 8.1.6.2 Prinzip der „Zweileiter-Anschluss-Klemme (ZAK)“ – einpolige Darstellung . . .142<br />

Bild 8.1.6.3 „Zweileiter-Anschluss-Klemmen“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .142<br />

Bild 8.1.6.4 Anschluss von Überspannungs-Schutzgeräten im Leitungsabzweig . . . . . . . . .142<br />

Bild 8.1.6.5 Empfohlene maximale Anschlusslängen von Überspannungs-Schutzgeräten<br />

im Leitungsabzweig . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .142<br />

Bild 8.1.6.6a Ausführung des Anschlusses von Überspannungs-Schutzgeräten unter<br />

Berücksichtigung der empfohlenen maximalen Anschlusslängen . . . . . . . . . . .143<br />

Bild 8.1.6.6b Ausführung des Anschlusses von Überspannungs-Schutzgeräten unter<br />

Berücksichtigung der empfohlenen maximalen Anschlusslängen . . . . . . . . . . .143<br />

Bild 8.1.6.7 Anordnung von Überspannungs-Schutzgeräten in einer Anlage <strong>und</strong> die<br />

daraus resultierende wirksame Anschlusslänge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .143<br />

Bild 8.1.6.8 V-förmige Verdrahtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .143<br />

Bild 8.1.6.9 V-Verdrahtung mittels Kammschiene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .144<br />

Bild 8.1.7.1 One-port Schutzbeschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .144<br />

Bild 8.1.7.10 Reduzierung des Folgestromes durch das patentierte RADAX-Flow-Prinzip . . .146<br />

Bild 8.1.7.11 Ausschaltselektivität DEHNventil zu NH-Sicherungseinsätzen unterschiedlicher<br />

Bemessungsströme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .146<br />

Bild 8.1.7.2 Two-port Schutzbeschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .144<br />

Bild 8.1.7.3 SPD mit Durchgangsverdrahtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .144<br />

Bild 8.1.7.4 Beispiel DEHNventil, DV TNC 255 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .145<br />

Bild 8.1.7.5 Beispiel DEHNguard TNS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .145<br />

Bild 8.1.7.6 Beispiel DEHNrail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .145<br />

Bild 8.1.7.7 Verhalten von NH-Sicherungen während der Stoßstrombelastung 10/350 µs .145<br />

Bild 8.1.7.8 Strom <strong>und</strong> Spannung an einer aufschmelzenden 25 A-NH-Sicherung<br />

während einer Blitz-Stoßstrombelastung (10/350 µs) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .146<br />

Bild 8.1.7.9 Einsatz separater Vorsicherung für Überspannungs-Schutzgeräte . . . . . . . . . .146<br />

Bild 8.2.1 Ableiterklassifizierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .147<br />

Bild 8.2.1.1 Optokoppler – Prinzipdarstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .154<br />

Bild 8.2.10 Typischer Frequenzgang eines BLITZDUCTORs CT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .149<br />

Bild 8.2.11 Gebäude mit Äußerem Blitzschutz <strong>und</strong> gebäudeüberschreitender<br />

Leitungsverlegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .149<br />

Bild 8.2.12 Gebäude ohne Äußeren Blitzschutz <strong>und</strong> gebäudeüberschreitender<br />

Leitungsverlegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .150<br />

Bild 8.2.13 Gebäude mit Äußerem Blitzschutz <strong>und</strong> gebäudeinterner Leitungsverlegung . .150<br />

Bild 8.2.14 Gebäude ohne Äußeren Blitzschutz <strong>und</strong> gebäudeinterner Leitungsverlegung .150<br />

Bild 8.2.15 Blockschaltbild Temperaturmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .152<br />

Bild 8.2.2 Begrenzungsverhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .148<br />

Bild 8.2.2.1 Ebenenmodell eines Gebäudes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .155<br />

Bild 8.2.3 Hinweis auf besondere Anwendungsfälle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .148<br />

Bild 8.2.3.1 Anwendungsneutrale Verkabelungsstruktur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .155<br />

Bild 8.2.3.2 Blitzbeeinflussung in IT-Verkabelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .156<br />

Bild 8.2.4 Nennspannung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .148<br />

Bild 8.2.4.1 Berechnung von L 0 <strong>und</strong> C 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .157<br />

Bild 8.2.4.2a eigensicherer SPD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .158<br />

Bild 8.2.4.2b Prinzipdarstellung BCT MOD MD EX ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .158<br />

Bild 8.2.4.3 SPD in Ex-Anlagen – Isolationsfestigkeit > 500 V AC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .159<br />

Bild 8.2.4.4 Anwendungsfall – Isolationsfestigkeit < 500 V AC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .159<br />

Bild 8.2.5 Prüfaufbau zur Ermittlung der Begrenzungsspannung bei einer Spannungsanstiegsgeschwindigkeit<br />

du/dt = 1kV/µs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .149<br />

Bild 8.2.5.1 Richtige Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .160<br />

Bild 8.2.5.2 Häufigste Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .160<br />

Bild 8.2.5.3 Falsch durchgeführter Potentialausgleich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .160<br />

Bild 8.2.5.4 Falsche Leitungsführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .161<br />

Bild 8.2.5.5 Trennung von Kabeln in Kabelführungssystemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .161<br />

Bild 8.2.6 Ansprechverhalten eines ÜsAg bei du/dt = 1kV/µs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .149<br />

Bild 8.2.7 Prüfaufbau zur Ermittlung der Begrenzungsspannung bei Nennableitstoßstrom 149<br />

Bild 8.2.8 Begrenzungsspannung bei Nennableitstoßstrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .149<br />

Bild 8.2.9 Nennstrom des BLITZDUCTORs CT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .149<br />

Bild 9.1.1 Prinzipaufbau eines Frequenzumrichters (Quelle: Die Bibliothek der Technik<br />

Band 36 Frequenzumrichter, Verlag Moderne Industrie) . . . . . . . . . . . . . . . . . .163<br />

Bild 9.1.2 EMV Maßnahmen (Quelle: Die Bibliothek der Technik Band 36 Frequenzumrichter,<br />

Verlag Moderne Industrie) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .163<br />

Bild 9.1.3 Aufbau eines Frequenzumrichters (Quelle: Die Bibliothek der Technik<br />

Band 36 Frequenzumrichter, Verlag Moderne Industrie) . . . . . . . . . . . . . . . . . .164<br />

Bild 9.10.1 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz gebäudeüberschreitende Verkabelung<br />

ohne F<strong>und</strong>amenterderverbindung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .200<br />

Bild 9.10.2 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz gebäudeüberschreitende Verkabelung<br />

mit F<strong>und</strong>amenterderverbindung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .200<br />

Bild 9.10.3 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz gebäudeüberschreitende Verkabelung<br />

ohne F<strong>und</strong>amenterderverbindung, mit EIB-LWL-Verkabelung . . . . . . . . . . . . .200<br />

Bild 9.11.1 Verwaltungsgebäude mit hochverfügbaren Anlagenteilen . . . . . . . . . . . . . . . .201<br />

Bild 9.12.1 Systembeispiel für M-Bus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .203<br />

Bild 9.12.2 Schutzkonzept für M-Bus-System bei Gebäuden mit Äußerem Blitzschutz . . . .205<br />

Bild 9.12.3 Schutzkonzept für M-Bus-System bei Gebäude ohne Äußeren Blitzschutz . . . .206<br />

Bild 9.13.1 Gebäudeautomationssystem EY 3600 von Sauter Cumulus<br />

(Quelle: Sauter Cumulus GmbH) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .207<br />

Bild 9.13.2 Schutzkonzept für Gebäudeleittechniksystem bei einem Gebäude mit<br />

Äußerem Blitzschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .208<br />

Bild 9.13.3 Schutzkonzept für Gebäudeleittechniksystem bei einem Gebäude ohne<br />

Äußeren Blitzschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .208<br />

Bild 9.13.4 Einbau des Überspannungs-Schutzgerätes BLITZDUCTOR CT . . . . . . . . . . . . . .211<br />

Bild 9.13.5 Überspannungsschutz für universelle Verkabelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .212<br />

Bild 9.14.1 Bildung von Installationsschleifen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .214<br />

Bild 9.14.2 Einsatz von Überspannungs-Schutzgeräten in LON-Ringstruktur . . . . . . . . . . .214<br />

Bild 9.14.3 Einsatz des Erdungsklemmsatzes zur Erdung ungenutzter Adern . . . . . . . . . . .215<br />

Bild 9.14.4 Einsatz des Gasentladungs-Ableiters zur indirekten Schirmerdung . . . . . . . . .215<br />

Bild 9.14.5 Schutzkonzept für das Gebäudemanagementsystem von Honeywell bei<br />

einem Gebäude mit Äußerem Blitzschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .216<br />

Bild 9.15.1 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz für SIMATIC NET PROFIBUS FMS <strong>und</strong> DP . . .219<br />

Bild 9.15.2 Einsatz von Überspannungs-Schutzgeräten im eigensicheren Profibus PA . . . .220<br />

Bild 9.16.1 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz für Analoganschluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . .224<br />

Bild 9.16.2 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz für ISDN-Anschluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .224<br />

Bild 9.16.3 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz für ADSL mit Analoganschluss . . . . . . . . . . .225<br />

Bild 9.16.4 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz für ISDN <strong>und</strong> ADSL-Anschluss . . . . . . . . . . . .225<br />

Bild 9.16.5 Überspannungsschutz für TK-Anlagen “ISDN-Primär-Multiplexanschuss” . . . .225<br />

Bild 9.17.1 Einteilung einer Ex-Anlage mit Blitz-Schutzzonen (LPZ) . . . . . . . . . . . . . . . . . .227<br />

Bild 9.17.2 Fangeinrichtungen für einen Tank mit Fangstangen <strong>und</strong> Fangseilen . . . . . . . .227<br />

Bild 9.17.3 Ausführung des Blitzschutzpotentialausgleiches nach DIN V VDE V 0185-3<br />

auf der Basis des Hauptpotentialausgleichs nach DIN VDE 0100 Teil 410 . . . .228<br />

Bild 9.17.4 DEHNventil DV TT 255 im Schaltschrank zum Schutz der Energietechnik . . . . .228<br />

Bild 9.17.5 Überspannungs-Schutzgeräte im eigensicheren Messkreis . . . . . . . . . . . . . . .229<br />

Bild 9.17.6 BCT MOD MD EX 24 für eigensichere Messkreise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .229<br />

Bild 9.17.7 Überspannungs-Ableiter für Feldgeräte – DEHNpipe, DPI MD EX 24 M2 . . . .230<br />

Bild 9.2.1 Stoßstromlabor DEHN + SÖHNE<br />

maximaler Blitzstoßstrom 200 kA der Wellenform 10/350µs . . . . . . . . . . . . . .165<br />

Bild 9.2.2 Blitz-Schutzzonen-Konzept einer WEA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .166<br />

Bild 9.2.3 Erdermaschennetz einer WEA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .166<br />

Bild 9.2.4 Anwendung nichtausblasender Blitzstrom-Ableiter DEHNbloc . . . . . . . . . . . . .167<br />

Bild 9.2.5 Anwendung Überspannungs-Ableiter<br />

DEHNguard, DG TNC FM, U C = 750 V, Serien-Nr. 1371 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .167<br />

Bild 9.2.6 Anwendung Blitz- <strong>und</strong> Überspannungs-Ableiter BLITZDUCTOR CT . . . . . . . . .167<br />

Bild 9.3.1.1 Prinzipschaltbild Überspannungsschutz für eine PV-Anlage<br />

auf einem Gebäude ohne Äußeren Blitzschutz<br />

a) TT-System 230 V AC<br />

b) TN-System 230 V AC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .170<br />

Bild 9.3.1.2 PV-Module im Schutzbereich von Fangstangen unter Berücksichtigung<br />

des Trennungsabstandes s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .170<br />

Bild 9.3.1.3 Betrachtung des Trennungsabstandes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .172<br />

Bild 9.3.1.4 Prinzipschaltbild Überspannungsschutz für eine PV-Anlage<br />

auf einem Gebäude mit Äußerem Blitzschutz<br />

a) TT-System 230 V AC<br />

b) TN-System 230 V AC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .172<br />

Bild 9.3.2.1 Übersichtsplan einer PV-Großanlage auf einer Freifläche . . . . . . . . . . . . . . . . .174<br />

Bild 9.3.2.2 Prinzipschaltbild Überspannungsschutz für ein Solarkraftwerk . . . . . . . . . . . .176<br />

Bild 9.3.2.3 Schutzkonzept für Datenerfassung <strong>und</strong> -auswertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .176<br />

Bild 9.4.1 Schematischer Aufbau einer Kläranlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .177<br />

Bild 9.4.2 Einteilung einer Kläranlagenwarte in Blitzschutzzonen . . . . . . . . . . . . . . . . . .178<br />

www.dehn.de BLITZPLANER 237


Bild 9.4.3 Eingeführte elektrische Leitungen in die Kläranlagenwarte . . . . . . . . . . . . . . .178<br />

Bild 9.4.4 Schutzwinkelverfahren nach DIN V VDE V 0185-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .179<br />

Bild 9.4.5 Blitzschutz-Potentialausgleich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .179<br />

Bild 9.4.6 DEHNventil im Schaltschrank zum Schutz der Energietechnik . . . . . . . . . . . . .180<br />

Bild 9.4.7 Überspannungs-Schutzgerät DCO ME 24 im Schaltschrank zum Schutz<br />

der gesamten MSR-Technik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .180<br />

Bild 9.4.8 Überspannungs-Schutzgerät DCO ME 24 im Schaltschrank,<br />

Eintritt der Leitungen aus Doppelboden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .180<br />

Bild 9.5.1 Äußerer Blitzschutz des Kirchenschiffs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .181<br />

Bild 9.5.2 Verlegung der Ableitung am Kirchturm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .181<br />

Bild 9.5.3 Prinzip des Äußeren <strong>und</strong> Inneren Blitzschutzes einer Kirche mit angebautem<br />

Kirchturm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .182<br />

Bild 9.5.4 Einsatz von Überspannungs-Schutzgeräten in der Steueranlage der Hauptuhr<br />

(Sakristei) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .183<br />

Bild 9.5.5 Einsatz von Überspannungs-Schutzgeräten in der Verteilung der Läutemaschine<br />

(oben im Turm) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .184<br />

Bild 9.5.6 Lösungsbeispiel für den Einsatz von Überspannungs-Schutzgeräten im<br />

Bereich der Läutemaschine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .183<br />

Bild 9.5.7 Einsatz von Überspannungs-Schutzgeräten für den Antrieb der Turmuhr<br />

(oben im Turm) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .183<br />

Bild 9.6.1 Moderne Melkanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .185<br />

Bild 9.6.2 Automatische Fütterungsanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .185<br />

Bild 9.6.3 Lüftungs- <strong>und</strong> Spülanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .185<br />

Bild 9.6.4 Heizungsanlage mit Wärmerückgewinnung <strong>und</strong> Brauchwasserversorgung . . .186<br />

Bild 9.6.5 Elektrische Steuerkästen-Melkanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .186<br />

Bild 9.6.6 Kuh mit Halsband <strong>und</strong> Registrierchip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .186<br />

Bild 9.6.7 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz in der Landwirtschaft . . . . . . . . . . . . . . . . . .187<br />

Bild 9.6.8 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz in der Landwirtschaft . . . . . . . . . . . . . . . . . .187<br />

Bild 9.7.1 Video-Überwachungsanlage – Biltz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz . . . . . . . . . . .189<br />

Bild 9.7.2 Überwachungskamera im Schutzbereich einer Fangstange . . . . . . . . . . . . . . .190<br />

Bild 9.7.3 Video-Überwachungsanlage – Überspannungsschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . .190<br />

Bild 9.8.1 Aufbau einer elektromechanischen Fahrzeugwaage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .193<br />

Bild 9.8.2 Überspannungsschutz der Wäge- <strong>und</strong> Anzeigetechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . .193<br />

Bild 9.9.1 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz einer Einbruchmeldezentrale (EMZ)<br />

in Impulslinientechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .196<br />

Bild 9.9.2 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz einer Brandmeldezentrale (BMZ) –<br />

analoger Ring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .196<br />

Bild 9.9.3 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz einer Einbruchmeldezentrale (EMZ)<br />

in Gleichstromlinientechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .197<br />

Bild 9.9.4 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz einer Brandmeldezentrale (BMZ)<br />

in Gleichstromlinientechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .197<br />

Tabelle 1.1.1 Mit Wirkung vom 1.11.2002 zurückgezogene Blitzschutz-Normen . . . . . . . . . . .7<br />

Tabelle 1.1.2 Blitzschutz-Vornormen gültig seit 1.11.2002 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8<br />

Tabelle 1.3.1 Klassifizierung von Überspannungs-Schutzgeräten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9<br />

Tabelle 2.5.1 Temperaturerhöhung ∆T in K verschiedener Leitermaterialien . . . . . . . . . . . . . .17<br />

Tabelle 2.6.1 Grenzwerte von Blitzstromparametern <strong>und</strong> ihre Wahrscheinlichkeiten . . . . . . .18<br />

Tabelle 3.1.1 Baurechtliche Vorgaben der B<strong>und</strong>esländer zum Blitzschutz (Teil 1) . . . . . . . . . .20<br />

Tabelle 3.1.1 Baurechtliche Vorgaben der B<strong>und</strong>esländer zum Blitzschutz (Teil 2) . . . . . . . . . .21<br />

Tabelle 3.2.3.1 Erdblitzdichte Ng je km 2 <strong>und</strong> Jahr in Deutschland: Blitzstatistik von BLIDS<br />

für die Jahre 1992 bis 2000 im Raster 50 km x 50 km. Wiedergabe mit der<br />

fre<strong>und</strong>lichen Erlaubnis von BLIDS (www.blids.de) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25<br />

Tabelle 3.2.3.2 Umgebungsfaktor C d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26<br />

Tabelle 3.2.3.3 Äquivalente Fangflächen A l <strong>und</strong> A i in m 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26<br />

Tabelle 3.2.4.1 Berechnung der Schadenswahrscheinlichkeiten P y aus den einfachen<br />

Wahrscheinlichkeiten p x <strong>und</strong> den Reduktionsfaktoren r x . . . . . . . . . . . . . . . . . .27<br />

Tabelle 3.2.5.1 Schadensursachen <strong>und</strong> Schadensarten in Abhängigkeit von der Einschlagstelle. .29<br />

Tabelle 3.2.7.1 Risiko-Komponenten für verschiedene Einschlagstellen (Schadensquellen)<br />

<strong>und</strong> Schadensursachen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30<br />

Tabelle 3.3.1.1 Intervalle zwischen den Wiederholungsprüfungen eines Blitzschutzsystems . . .33<br />

Tabelle 5.1.1.1 Beziehungen zwischen Gefährdungspegel, Auffangkriterium E i , Enddurchschlagstrecke<br />

R <strong>und</strong> kleinstem Scheitelwert des Stromes I<br />

Quelle: Tabelle 5 <strong>und</strong> 6 der DIN V VDE V 0185-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38<br />

Tabelle 5.1.1.2 Durchgang der Blitzkugel bei zwei Fangstangen oder zwei parallelen<br />

Fangleitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40<br />

Tabelle 5.1.1.3 Maschenweite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40<br />

Tabelle 5.1.1.4 Schutzwinkel α in Abhängigkeit der Blitzschutzklassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42<br />

Tabelle 5.1.1.5 Mindestdicke von Metallblechen (wenn Durchschmelzungen erlaubt) . . . . . . . .44<br />

Tabelle 5.1.1.6 Mindestdicke von Metallblechen (wenn Durchschmelzungen nicht erlaubt) . . .44<br />

Tabelle 5.1.4.1 Natürliche Bestandteile der Fangeinrichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48<br />

Tabelle 5.1.4.2 Blitzschutz für Metalldächer – Höhe der Fangspitzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48<br />

Tabelle 5.2.1.1 Abstände zwischen Ableitungen nach DIN V VDE V 0185-3 . . . . . . . . . . . . . . . .59<br />

Tabelle 5.2.2.1 Maximale Temperaturerhöhung ∆T in K verschiedener Leitermaterialien . . . . . .60<br />

Tabelle 5.3.1 Werkstoff, Form <strong>und</strong> Mindestquerschnitte von Fangleitungen, Fangstangen<br />

<strong>und</strong> Ableitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68<br />

Tabelle 5.4.1 Werkstoffkombinationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70<br />

238 BLITZPLANER<br />

Tabelle 5.4.1.1 Berechnung der temperaturbedingten Längenänderung ∆L von Metalldrähten<br />

im Blitzschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70<br />

Tabelle 5.4.1.2 Dehnungsstücke im Blitzschutz – Anwendungsempfehlung . . . . . . . . . . . . . . . .70<br />

Tabelle 5.4.2.1 Bauteile für den Äußeren Blitzschutz eines Wohnhauses . . . . . . . . . . . . . . . . . .72<br />

Tabelle 5.5.1 Formeln zur Berechnung des Ausbreitungswiderstandes R A für<br />

verschiedene Erder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77<br />

Tab. 5.5.7.2.1 Potentialwerte <strong>und</strong> Abtragsraten gebräuchlicher Metalle . . . . . . . . . . . . . . . . .89<br />

Tab. 5.5.7.4.1 Werkstoff-Kombinationen von Erdungsanlagen bei unterschiedlichen<br />

Flächenverhältnissen (A K > 100 x A A ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .92<br />

Tabelle 5.5.8.1 Werkstoff, Form <strong>und</strong> Mindestquerschnitte von Erdern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .93<br />

Tabelle 5.7.1 Ringabstände <strong>und</strong> Tiefen der Potentialsteuerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99<br />

Tabelle 6.1.1 Querschnitte für Potentialausgleichsleiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .102<br />

Tabelle 7.2.1 LEMP-Schutz-Management für neue Gebäude <strong>und</strong> für umfassende<br />

Änderungen der Konstruktion oder der Nutzung von Gebäuden . . . . . . . . . . .109<br />

Tabelle 7.3.1 Magnetische Dämpfung von Gittern bei NaheinschlagDIN V VDE V 0185-... . .110<br />

Tabelle 7.5.2.1 Geforderte Blitzstoßstromtragfähigkeit von Überspannungs-Schutzeinrichtungen<br />

SPD Typ 1 (Anforderungsklasse B) nach DIN V VDE 0100-534/A1 .118<br />

Tabelle 8.1.1 Klassifizierung der Schutzgeräte nach VDE, IEC <strong>und</strong> EN . . . . . . . . . . . . . . . . . .125<br />

Tabelle 8.1.2 Anforderungsklassen von Ableitern für energietechnische Anlagen nach<br />

E DIN VDE 0675-6:1989-11 <strong>und</strong> E DIN VDE 0675-6/A1:1996-03<br />

(übergangsweise bis 10-2004 gültig) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .126<br />

Tabelle 8.1.7.1 Materialbeiwert k für Kupfer- <strong>und</strong> Aluminiumleiter mit verschiedenen<br />

Isolierwerkstoffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .144<br />

Tabelle 8.2.1 Typenbezeichnung der Schutzmodule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .147<br />

Tabelle 8.2.2 Nennströme der Schutzmodule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .149<br />

Tabelle 8.2.3 Auswahlkriterien für elektrische Temperaturmesseinrichtung . . . . . . . . . . . . .153<br />

Tabelle 8.2.5.1 Trennung von Telekommunikationsleitungen <strong>und</strong> Niederspannungsleitungen<br />

(Auszug aus EN 50174-2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .161<br />

Tabelle 9.10.1 Kurzbeschreibung der Ableiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .199<br />

Tabelle 9.12.1 Maximale Datenübertragungsrate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .203<br />

Tabelle 9.12.2 Angaben über Kapazitäten <strong>und</strong> Längsimpedanzen von Überspannungs-<br />

Schutzgeräten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .204<br />

Tabelle 9.12.3 Auswahl des Kombi-Ableiters entsprechend dem Netzsystem . . . . . . . . . . . . .204<br />

Tabelle 9.12.4 Überspannungsschutz für Signalschnittstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .204<br />

Tabelle 9.12.5 Überspannungsschutz für die 230 V-Spannungsversorgung . . . . . . . . . . . . . . .205<br />

Tabelle 9.12.6 Überspannungsschutz für Signalschnittstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .206<br />

Tabelle 9.12.7 Überspannungsschutz für die 230 V-Spannungsversorgung . . . . . . . . . . . . . . .206<br />

Tabelle 9.13.1 Schnittstelle zwischen den Blitz-Schutzzonen 0 A ⇔ 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .209<br />

Tabelle 9.13.2 Schnittstelle zwischen den Blitz-Schutzzonen 1 ⇔ 2 <strong>und</strong> größer . . . . . . . . . . .210<br />

Tabelle 9.13.3 Auswahl Kombi-Ableiter für Drehstromsysteme, Blitz-Schutzzone 0 A – 2 . . . . .209<br />

Tabelle 9.13.4 Auswahl Kombi-Ableiter für Bus- <strong>und</strong> Messfühlerleitungen,<br />

Blitz-Schutzzone 0 A – 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .209<br />

Tabelle 9.13.5 Angaben von Kapazitäten <strong>und</strong> Längsimpedanzen von Überspannungs-<br />

Schutzgeräten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .210<br />

Tabelle 9.13.6 Auswahl Überspannungs-Schutzgeräte für universelle Verkabelung . . . . . . . .212<br />

Tabelle 9.14.1 Angabe über Kapazitäten von Transceivern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .213<br />

Tabelle 9.14.2 Angabe der Kapazitätswerte von Überspannungs-Schutzgeräten . . . . . . . . . .213<br />

Tabelle 9.14.3 Einsatz von Blitzstrom-Ableitern an der Schnittstelle 0 A ⇔ 1 . . . . . . . . . . . . .216<br />

Tabelle 9.14.4 Einsatz von Überspannungs-Ableitern an der Schnittstelle 0 B ⇔ 1 . . . . . . . . .217<br />

Tabelle 9.14.5 Einsatz von Überspannungs-Ableitern an der Schnittstelle 1 ⇔ 2 . . . . . . . . . .217<br />

Tabelle 9.14.6 Auswahl Kombi-Ableiter für Drehstromsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .218<br />

Tabelle 9.14.7 Auswahl Kombi-Ableiter für Bus- <strong>und</strong> Signalleitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . .218<br />

Tabelle 9.15.1 Überspannungsschutz für Busleitungen des PROFIBUS DP / PROFIBUS FMS . .220<br />

Tabelle 9.15.2 Auswahl Kombi-Ableiter für Drehstromsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220<br />

Tabelle 9.15.3 Überspannungsschutz für Busleitungen des PROFIBUS PA . . . . . . . . . . . . . . . .220<br />

Tabelle 9.15.4 Überspannungsschutz für die 230 V-Spannungsversorgung . . . . . . . . . . . . . . .221<br />

Tabelle 9.17.1 Beispiel für einen Temperaturmessumformer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .229<br />

Tabelle 9.17.2 Überspannungs-Schutzgeräte für den Einsatz im eigensicheren Messkreisen<br />

<strong>und</strong> Bussystemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .230<br />

Tabelle 9.3.1.1 Auswahltabelle Überspannungsschutz für Gleichspannungs-Systeme . . . . . . .171<br />

Tabelle 9.3.1.2 Überspannungs-Schutzgeräte für Wechselstrom-Systeme . . . . . . . . . . . . . . . .171<br />

Tabelle 9.3.1.3 Auswahl des Kombi-Ableiters entsprechend der Systemform . . . . . . . . . . . . . .171<br />

Tabelle 9.3.1.4 Potentialausgleich für eine PV-Anlage auf Gebäuden ohne Äußeren Blitzschutz 173<br />

Tabelle 9.3.1.5 Potentialausgleich für eine PV-Anlage auf Gebäuden mit Äußerem Blitzschutz 173<br />

Tabelle 9.3.2.1 Auswahl des Kombi-Ableiters entsprechend der Systemform . . . . . . . . . . . . . .175<br />

Tabelle 9.3.2.2 Überspannungs-Schutzgeräte für Datenerfassung <strong>und</strong> -auswertung . . . . . . . .175<br />

Tabelle 9.5.1 Auswahl Kombi-Ableiter für Drehstromsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .182<br />

Tabelle 9.7.1 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz für Signalleitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .191<br />

Tabelle 9.7.2 Blitz- <strong>und</strong> Überspannungsschutz für Energieleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .191<br />

Tabelle 9.7.3 Überspannungsschutz für Signalleitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .191<br />

Tabelle 9.9.1 Kurzbeschreibung der Ableiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .198<br />

Tabelle 9.9.2 Auswahl der Schutzgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .198<br />

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Bitte senden Sie dieses Fax unbedingt ausgefüllt zurück – nur dann ist sichergestellt, dass Sie immer den aktuellen BLITZ-PLANER erhalten.<br />

Ich werde mit dem BLITZ-PLANER arbeiten <strong>und</strong> möchte in die Datei für die laufende Zusendung der neuesten BLITZ-PLANER-Ausgabe aufgenommen<br />

werden.<br />

Den BLITZ-PLANER gibt es sowohl in Buch-Form als auch auf CD-Rom.<br />

Schicken Sie mir künftig den BLITZ-PLANER<br />

in Buch-Form auf CD-Rom<br />

Bitte schicken Sie mir zusätzlich Informationsmaterial zu folgenden Themen:<br />

Blitzschutz-Hauptkatalog Arbeitsschutz-Hauptkatalog<br />

Überspannungsschutz-Hauptkatalog Seminarplan<br />

Bitte geben Sie uns noch einige Informationen zu Ihrer Firmenstruktur:<br />

Tätigkeitsschwerpunkte (Mehrfachnennungen möglich):<br />

Ausbildung (ABI)<br />

Arbeitssicherheit (ASZ)<br />

Blitzschutzausbau (BSB)<br />

Brancheneinteilung (nur eine Nennung möglich):<br />

1.1 Elektroinstallateur<br />

1.2 Blitzableiterbauer<br />

1.3 VDB-Mitglieder<br />

1.4 Sonstige Fachhandwerksbetriebe<br />

2.1 Elektrogroßhandel<br />

2.2 Sonstige Großhändler<br />

2.3 Exporteure<br />

2.4 Elektronik-Zubehör-Großhandel<br />

3.1 Hoch-, Tief-, Fertig- <strong>und</strong> Rohrleitungsbau<br />

3.2 Schornstein- <strong>und</strong> Feuerungsbau<br />

4.1 Versorgungsunternehmen<br />

Datentechnik (DATA)<br />

Energietechnik (ENER)<br />

Mess-Steuer-Regeltechnik (MSR)<br />

5.1 Elektroindustrie<br />

5.2 Industrie allgemein<br />

5.3 Schaltanlagenbauer<br />

5.4 Computer-Hersteller<br />

Petrochemie (PETR)<br />

Photovoltaik (PV)<br />

Windenergie (WIND)<br />

6.1 Telekom / Post<br />

6.2 Deutsche Bahn AG<br />

6.3 B<strong>und</strong>eswehr / B<strong>und</strong>esgrenzschutz<br />

6.4 Sonstige staatliche, kommunale, fachliche Ämter / Einrichtungen<br />

7.1 Planer, Technische Aufsichtsgremien<br />

7.2 Dienstleistungsunternehmen allgemein<br />

7.3 Schadensversicherer<br />

Name: Vorname:<br />

Firma:<br />

Abteilung:<br />

Mitarbeiter: gesamt: im Fachbereich:<br />

Straße:<br />

PLZ / Ort:<br />

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