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In Industrie und Gewerbe wie in privaten Haushalten sind wir von immer mehr empfindlicher Elektronik umgeben - und abhängig. Ihrem Schutz vor elektrostatischen Entladungen, Schaltüberspannungen aus dem Energieversorgungs- und Kommunikations- bzw. Datennetz und Überspannungen durch Blitzeinschlag kommt daher zunehmende Bedeutung zu. Blitzstrom- und Überspannungsableiter schützen zuverlässig Anlagen und Geräte und verhindern kostspielige Ausfälle.

Rund 1 Mio Blitze schlagen pro Jahr auf der Fläche der Bundesrepublik ein. Das entspricht etwa zwei bis drei Einschlägen pro Quadratkilometer. Gefährdet sind Gebäude und Anlagen weniger durch direkte als durch indirekte Blitzeinschläge. Diese sind noch in rund 1,5 km Entfernung von der Einschlagstelle wirksam. Daraus ergeben sich jedes Jahr rund 14 bis 21 Gefahrensituationen für Anlagen. Deswegen mach es Sinn, bereits bei der Konzeption einer Anlage den Blitzschutz (Blitzstromschutz) und den Überspannungsschutz mit zu berücksichtigen.

Überspannungsschutz durch Blitzstromableiter im Gebäude wird dann notwendig, wenn eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist:

  • das Gebäude verfügt über eine äußere Blitzschutzanlage mit Fang- und Ableiteinrichtungen
  • auf dem Dach ist eine Antenne installiert, die möglicherweise als Blitzfänger fungiert,
  • die Stromversorgung erfolgt über einen Dachständer
  • ein Betrieb von Geräten an unterschiedlichen Netzen erfolgt (z. B. PC im Internet).

Auch wenn eine der genannten Bedingungen bei einem Gebäude in unmittelbarer Umgebung erfüllt ist, sollten Überspannungsableiter installiert werden.

Grundsätzlich sind die Ursachen von Überspannungen in zwei Kategorien einzuteilen: Zum einen handelt es sich dabei um Überspannungen, die durch atmosphärische Einflüsse wie direkten Blitzeinschlag oder elektromagnetische Blitzfelder hervorgerufen werden (LEMP - LightningElectromagnetic Impuls). Zum anderen spielen zunehmend Überspannungen eine wichtige Rolle, die von Schalthandlungen wie z. B. dem Abschalten von Kurzschlüssen oder dem betriebsmäßigen Schalten von induktiven Lasten verursacht werden (SEMP - Switching Electromagnetic Impuls). Diese Überspannungen werden u. a. über die Versorgungsnetze der örtlichen Energie (Stromanbieter) und Telekommunikationsversorger (Telefon, Kabelfernsehen etc.) übertragen.

Eine unzureichende Absicherung gegen Blitzstrom und Überspannung kann unterschiedliche Folgen nach sich ziehen. Als direkten Schaden bezeichnet man die Zerstörung der Installation von elektronischen Geräten oder Einrichtungen. Diese Effekte betreffen sowohl die privaten Haushalte als auch die Industrie. In den letzten Jahren entfiel durchschnittlich ein Anteil von etwa 30 % der gesamten Schadensfälle, für die die Wohngebäudeversicherung aufzukommen hatte, auf Blitz- und Überspannungsschäden; bei der Hausratversicherung betrug der Anteil sogar 45%!

Für Industrie und Gewerbe steigt zudem das Risiko sekundärer Schäden. So bezeichnet man die Folgen, die aus einem Defekt der Elektroinstallation entstehen. Heutzutage kann wohl kein Industriebetrieb mehr ohne Stromversorgung produzieren; und steht die Produktion still, entstehen dem jeweiligen Betrieb schnell enorme Verluste. So kostet ein einstündiger Produktionsausfall in der Papier- oder der Brauerei-Industrie etwa 10.000 €, Automobilzulieferer haben mit etwa 12.500 € zu rechnen, Kraftwerke mit 90.000 € und der Automobilbau mit bis zu 250.000 € pro Stunde, je nach Aufgabengebiet. Diese Summen machen schnell klar, dass sich die Investition in umfassenden Überspannungs- bzw. Blitzschutz auf jeden Fall lohnt.

Um dem modernen Konzept des EMV-orientierten Blitzschutzes nach DIN IEC 1312-1 (VDE 0185 Teil 4) gerecht zu werden, sind Blitzstrom- und Überspannungsableiter so konstruiert, dass sie ihre Aufgaben zuverlässig erledigen. Das beginnt beim Blitzstromableiter der Klasse B. Er reduziert Stroßstromwellen der Form 10/350 µs auf Reststromwellen der Form 8/20 µs. Zu diesem Zweck wird über eine Funkenstrecke der Blitzstrom gegen Erde abgeleitet. Nach der Ableitung muss das Schutzgerät zudem dazu in der Lage sein, den durch den Kurzschluss im Ableiter fließenden Netzfolgestrom sicher zu löschen. Die verbleibende Spannung wird durch einen Klasse-B-Ableiter auf unter 4 kV reduziert. Positioniert wird ein solcher Blitzstromableiter im Übergang von Schutzzone 0A auf 1, nach Möglichkeit unmittelbar an der Stelle, wo ins Gebäude eingespeist wird.

Im Überspannungsableiter der Anforderungsklasse C sorgt ein Metalloxid-Varisator als spannungsabhängiger Widerstand mit schnellen Ansprechverhalten und geringer Restspannung dafür, dass die Spannung auf einen für jede Anlage verträglichen Wert von unter 1,5 kV gebracht wird. Eingesetzt wird das Gerät beim Übergang von Schutzzone 1 auf 2, möglichst nah am zu schützenden Verbraucher.

Der Bereich zwischen Schutzzone 2 und 3 ist auf die Belange von besonders zu schützenden Endgeräten ausgerichtet. Zu diesem Zweck wird Überspannungsschutz der Anforderungsklasse D in Form einer Steckdose oder als Verteilereinbaugerät für Hutschienenmontage angeboten. Diese Schutzgeräte eignen sich speziell zum Schutz von empfindlichen Geräten wie etwa PCs.

Hinzu kommt noch eine Entkopplungsdrossel für die energetische Koordination von Blitzstrom- und Überspannungsableitern. Die Entkopplungsdrossel übernimmt dieselbe Funktion, die eine minimale Leitungslänge von 5 m ohne Schutzleiter im Kabel bzw. von 15 m Schutzleiter im Kabel zwischen Blitzstrom- und Überspannungsableiter hat. Liegt die Länge der jeweilig eingesetzten Leitung unter diesen Werten, wird der Einsatz einer Entkopplungsdrossel notwendig. Bei entsprechend reduziertem Einbauraum im Verteiler empfiehlt sich der Einbau des Kombiableiters. Dieser benötigt gegenüber der konventionellen Lösung mit Entkopplungsdrossel bei dreiphasiger Verdrahtung bis zu 70 % weniger Platz im Verteiler.

 
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