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Innerer Blitzschutz und Überspannungsschutz

Der Potentialausgleich nach DIN VDE 0100-410 und -540 wird für alle elektrischen Verbraucheranlagen gefordert. Der Potentialausgleich nach DIN VDE 0100 beseitigt unzulässige Potentialunterschiede, z.B. zwischen dem Schutzleiter der Niederspannungs-Verbraucheranlagen und metallenen Wasser-, Gas- und Heizungsrohrleitungen sowie zwischen geerdeten elektrischen Betriebsmitteln.

Ergänzend für die Vervollständigung des Blitzschutz-Potentialausgleiches kommt hinzu, dass auch die unter Betriebsspannung stehenden Systeme des energie- und informationstechnischen Versorgungssystems mit in den Potentialausgleich eingebunden werden. Diese Einbindung erfolgt, da diese Systeme eine Betriebsspannung haben, indirekt mit Überspannungs-Schutzgeräten (SPD).

Prinzip des Blitzschutz-Potentialausgleichs
Prinzip des Blitzschutz-Potentialausgleichs
Quelle: Dehn + Söhne

Potentialausgleich für Niederspannungs-Verbraucheranlagen

Zusätzlich zu allen anderen fremden leitfähigen Systemen ist auch die Zuleitung der Niederspannungs-Verbraucheranlage in den Potentialausgleich einzubeziehen. Analog zum Potentialausgleich mit metallenen Installationen soll der Potentialausgleich für die Niederspannungs-Verbraucheranlage ebenfalls unmittelbar an der Einführungsstelle im Objekt durchgeführt werden.

Für die Installation der Überspannungs-Schutzgeräte im ungezählten Bereich der Niederspannungs-Verbraucheranlage (Hauptstrom-Versorgungssystem) gelten die in der Richtlinie des Verbandes der Netzbetreiber VDN e.V. - Überspannungs-Schutzeinrichtungen Typ 1, Richtlinie für den Einsatz von Überspannungs-Schutzeinrichtungen (ÜSE) Typ 1 in Hauptstromversorgungssystemen -  beschriebenen Anforderungen.

Das Ableitvermögen der eingesetzten Blitzstrom-Ableiter (SPD Typ 1) muss den Belastungen am Einsatzort unter Zugrundelegung der für das Objekt eingesetzten Blitz-Schutzklasse entsprechen. Die für die jeweilige bauliche Anlage geeignete Schutzklasse ist aufgrund einer Risikoabschätzung auszuwählen. Liegt keine Risikoabschätzung vor oder können keine detaillierten Aussagen über die Blitzstromaufteilung gemacht werden, empfiehlt auch die VDN-Richtlinie die Blitz-Schutzklasse mit den höchsten Anforderungen (Schutzklasse I) zugrunde zulegen.

Einsatz Blitzstrom-Ableiter
Einsatz Blitzstrom-Ableiter
Quelle: Dehn + Söhne

Bei der Installation von Blitzstrom-Ableitern im Hauptstromversorgungssystem ist zu beachten, dass der Einbau in Übereinstimmung mit dem örtlichen Verteilnetzbetreiber (VNB) realisiert wird. Die Anforderungen an den Blitzstrom-Ableiter im Hauptstromversorgungssystem ergeben sich aus der Richtlinie des VDN. Bei der Auswahl von Blitzstrom-Ableitern ist neben der Bemessung des Ableitvermögens der zu erwartende Kurzschlussstrom am Einbauort zu beachten.

Ableiter auf Funkenstreckenbasis haben ein hohes Eigenlöschvermögen und eine hohe Folgestrombegrenzung. Sie sind dadurch selbständig in der Lage, den aus dem Niederspannungsnetz nachfließenden Netzfolgestrom abzuschalten und ein Fehlauslösen von Überstrom-Schutzeinrichtungen, z.B. Sicherungen, zu verhindern.

Die Blitzstrom-Ableiter realisieren den konsequenten Blitzschutz-Potentialausgleich am Übergang von außen nach innen in die bauliche Anlage. Durch ausgedehnte Netze, insbesondere bei größeren baulichen Anlagen oder am Übergang zu empfindlichen elektronischen Betriebssystemen kann der energetisch koordinierte Einsatz von nachgeschalteten Überspannungs-Ableitern (Typ 2) notwendig sein. Die Überspannungs-Schutzgeräte haben die Aufgabe, die Reststörgrößen weiter zu reduzieren und induzierte Überspannungen auf die in der baulichen Anlage verlegten Leitungen zu begrenzen.

Gestaffelter Überspannungsschutz für energietechnische Systeme
Gestaffelter Überspannungsschutz für energietechnische Systeme
Quelle: Dehn + Söhne

Überspannungsschutz für informationstechnische Systeme

Auch die von außen eingeführten informationstechnischen Leitungen müssen in den Blitzschutz-Potentialausgleich und den Überspannungsschutz eingezogen werden. Die besonderen systemtechnischen Anforderungen der informationstechnischen Systeme sind zu berücksichtigen. Die informationstechnischen Systeme unterscheiden sich durch eine Vielzahl von technischen Parametern, wie z.B.

  • maximale Betriebsspannung,
  • maximaler Betriebsstrom,
  • Signalfrequenz,
  • zulässige Bürde / maximaler Leitungswiderstand,
  • Schirmbehandlung,
  • Spannungsfestigkeit Ader-Erde / Ader-Ader
  • mechanische Anschlusstechnik.
Überspannungs-Ableiter für die Informationstechnik
Überspannungs-Ableiter für die Informationstechnik
Quelle: Dehn + Söhne

Überspannungs-Ableiter für die Informationstechnik schützen moderne elektronische Einrichtungen in Telekommunikations- und signalverarbeitenden Netzwerken vor indirekten und direkten Auswirkungen von Blitzschlägen und anderen transienten Überspannungen.

Ihre Schutzschaltung besteht in der Regel aus einer Kombination von überspannungsbegrenzenden Komponenten, wie TVS-Dioden oder Gasentladungsableitern. Die international gültige Norm EN 61643-21 (DIN VDE 0845 Teil 3-1) legt Mindestanforderungen und Prüfverfahren für diese Ableiter fest. Sie definiert Prüfimpulse, die durch die Geräte mehrfach zerstörungsfrei abgeleitet werden müssen. Da die gegen Überspannungen sehr scharf begrenzenden TVS-Dioden keine höheren Störenergien ableiten können, werden sie mit zusätzlichen Schutzelementen, wie Gasentladungsableitern kombiniert.

Ziel ist dabei das selektive Ansprechen der Schutzelemente entsprechend ihrer Ableitfähigkeit. So wird durch die energetische Koordination sichergestellt, dass jede Schutzstufe nur den Anteil der auftretenden Störenergie übernimmt, für die sie ausgelegt ist. Wird ein Ableiter richtig bemessen, arbeitet die Koordination der Schutzschaltung zuverlässig für die in der EN 61643-21 genannten verschiedenen Störimpulse.

Im Rahmen eines Schutzkonzeptes sind Maßnahmen gegen die Störbeeinflussung zu treffen, die sowohl der galvanischen Einkopplung von leitungsgebundenen Störströmen mit dem Blitzstromverlauf (10/350 µs), als auch gestrahlten elektromagnetischen Einkopplungen mit dem resultierenden Stoßstromverlauf der Wellenform (8/20 µs) Rechnung tragen.


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