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 />
www.dehn.de
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 />
www.dehn.de
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 />
www.dehn.de BLITZPLANER 17<br />
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 />
www.dehn.de
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 />
www.dehn.de<br />
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 />
www.dehn.de BLITZPLANER 27<br />
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 />
www.dehn.de<br />
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 />
www.dehn.de BLITZPLANER 41<br />
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 />
www.dehn.de
~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 />
www.dehn.de<br />
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 />
www.dehn.de
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 />
www.dehn.de<br />
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 />
www.dehn.de
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 />
www.dehn.de
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 />
www.dehn.de
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 />
www.dehn.de BLITZPLANER 89<br />
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 />
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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 />
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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 />
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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 />
www.dehn.de
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 />
www.dehn.de
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 />
www.dehn.de<br />
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 />
www.dehn.de
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 />
www.dehn.de
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 />
www.dehn.de
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 />
www.dehn.de
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 />
www.dehn.de
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 />
www.dehn.de
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 />
www.dehn.de
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 />
www.dehn.de
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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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 />
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