Platný od júla 2001 Zmeny v tvaroch a technike, v rozmeroch, hmotnostiach a materiáloch si vyhradzujeme v zmysle technického vývoja.

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1 BLITZ PLANER

2 BLITZ PLANER Platný od júla 20 Zmeny v tvaroch a technike, v rozmeroch, hmotnostiach a materiáloch si vyhradzujeme v zmysle technického vývoja. Vyobrazenia sú nezáväzné. Kopírovanie, aj èiastoèné, len s našim súhlasom. Tlaèovina è. DS 702/20 1

3 Obsah Skupina A Predslov 5 Skupina B Všeobecné nariadenia, poznatky o blesku 7 Skupina C Vonkajšia ochrana pred bleskom / Technika ochrany / Nové normy 45 Skupina D Ochrana pred prepätím 93 Energetika 105 Informaèná technika 179 Skupina E Zemnenie / zemniace sústavy 235 Skupina F Základy projektovania 287 Skupina G Montážne príklady 309 Skupina H Príklady ochrany 329 Skupina I Novinka 20 DEHNventil 377 Odpovedný fax, pre získanie Najnovšieho BLITZplanera 387 3

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5 A1 Predslov Ochrana pred bleskom Blesk - je fascinujúci, pokiaľ ho sledujeme z bezpečnej vzdialenosti. Ak sa však naňho pozrieme zblízka, potom zisťujeme jeho ničiaci potenciál - silu, ktorou štiepi stromy, ničí budovy a zabíja ľudí. Človek zrazu cíti bezmocnosť proti tomuto prírodnému živlu. Rovnako málo ako môžme zabrániť búrkam a bleskom, môžme zabrániť vzniku prepätí, ktorých príčinou sú údery blesku alebo aj spínacie javy v energetickej sieti. Ale môžme "Ľudí a ich majetok ochrániť pred nebezpečenstvami a škodlivými vplyvmi búrok, bleskov a pred účinkami elektrického prúdu." Aby sme Vám poskytli odbornú a kompetentú pomoc pri riešení problémov ochrany pred bleskom a prepätím, obsahuje náš BLITZ-PLANER všetky informácie a pracovné podklady pre odborné plánovanie, montáž a kontrolu sústav ochrán preed bleskom a prepätím. S BLITZ-PLANEROM Vám chceme poskytnúť pracovné podklady, ktoré stále udržujeme v zhode s najnovším stavom techniky a predpisov. K tomu je ale potrebné zaregistrovať sa zaslaním faxového formulára zo strany 387. Pravidelne budete dostávať aktuálne vydanie BLITZ- PLANERA. Táto služba je samozrejme bezplatná. Ak nenájdete dosť potrebných informácií k určitému špeciálnemu problému, potom sa na nás obráťte, prosím; radi Vám poradíme a sme vďační za každý podnet z praxe. Aby Vám bol BLITZ-PLANER hodnotná pomoc pri Vašej každodennej práci, to Vám želá Vaša firma DEHN + SÖHNE a EL - REKO s.r.o. Ochrana pred prepätím

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7 Predpisy, poznatky o bleskoch B1- Všeobecné predpisy 9 B1-02 DIN VDE-predpisy / Ochrana pred bleskom a prepätím 13 B1-03 Nové normy v ochrane pred bleskom 19 B2- Poznatky o bleskoch 27 B3- VDE 85 cast 103 Koncept zón bleskovej ochrany 29 7

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9 B1 Všeobecné predpisy Nasledujúca časť Vám prinesie prehľad "Všeobecných predpisov" v Nemecku, ktoré sa zaoberajú otázkami nutnosti, vyhotovenia a skúšania sústav bleskových ochrán. V tomto zhrnutí sa odkazujeme na knižky DIN VDE č. 519 (sústavy ochrán prede bleskom 1/ vonkajšia ochrana pred bleskom), č. 520 (sústavy ochrán pred bleskom 2/ vnútorná ochrana pred bleskom), ďalej na TÜV-informácie 3/78 "Ochrana pred bleskom - kde a ako", popr. 1/83 "vnútorná ochrana pred bleskom" z vydavateľstva TÜV- Rheinland, Köln, 1978 ako aj "prepäťová ochrana nízkonapäťových zariadení" z vydavateľstva TÜV- Rheinland, ISBN X. 1. DIN VDE 85 časť 1: "Sústavy ochrán pred bleskom - všeobecne o zriadení" DIN VDE 85 časť 2: "Sústavy ochrán pred bleskom - zriadenie zvláštnych sústav" Tieto VDE-smernice nahradzujú od ABBnariadenia (8. vydanie). Existujúce sústavy, ktoré zodpovedajú "všeobecným nariadeniam" (ABB), nemusia byť prispôsobené požiadavkám tejto smernice. Zdroj: Nakladateľstvo VDE Bismarckstrasse BERLIN, DEUTSCHLAND 2. DIN VDE 85 (vysvetlivky) Sústavy ochrán pred bleskom Táto brožúra bola vydaná ako ABB tak aj VDE - rada 44. Zdroj: Nakladateľstvo VDE Bismarckstrasse BERLIN, DEUTSCHLAND 4. DIN V VDE V 00 časť 534: "Elektrické sústavy budov - výber a zriadenie prevádzkových prostriedkov, sústav prepäťových ochrán Táto norma (resp. návrh normy) obsahuje nemecký návrh k medzinárodnej norme IEC / a je zavedená pri IEC a CENELEC. Nemecký návhr predstavuje možný budúci vývoj. 5. DIN VDE V 85 časť 110: Systémy ochrán pred bleskom - vodítko pre skúšanie systémov ochrán pred bleskom Táto norma určuje skúšania systémov bleskových prúdov. Platí pre nové systémy ochrán pred bleskom podľa DIN VDE 85-1 (VDE 85 časť 1) a DIN VDE 85-2 (VDE 85 časť 2) a DIN V ENV (VDE V 85 časť 100). Pre staršie systémy ochrán pred bleskom je táto smernica použiteľná. 6. DIN 184 Základový zemnič Tieto smernice, vydané normovacím vydavateľom Bauwesen (NaBau) v DIN Nemeckom inštitúte pre normovanie e.v. Nemecká elektrotechnická komisia v DIN a VDE (DKE), určujú podmienky pri ukladaní základových zemničov a ukazujú praktické príklady použitia. Zdroj: Nakladateľstvo Beuth GmbH Burggrafenstrasse BERLIN, DEUTSCHLAND 3. CEI IEC : Protection of structures against lightning Táto IEC norma je platná od marca Zodpovedajúci návrh európskej normy je publikovaný ako DIN V ENV a v národnej oblasti ako VDE V 85 časť 100 a má byť zohľadnený pri plánovaní a vyhotovovaní nových budov. 9

10 B1 7. Pracovný poriadok pre stavebné úkony (VOB) VOB, časť C "všeobecné technické predpisy pre výkony na stavbách, sústavy ochrán pred bleskom", DIN 18384, je používaný všetkými príslušníkmi stavby, spolkami, zväzmi, krajinami a obcami. Zdroj: Nakladateľstvo Beuth GmbH Burggrafenstrasse BERLIN, DEUTSCHLAND 8. Kniha štandardných výkonov pre stavebníctvo (STLB) Oblasť výkonu 050, sústavy ochrán pred bleskom a zemniace sústavy. Účelom tejto knihy je použitie v popisoch výkonov obsiahnutých textov a spracovanie dát. Zdroj: Nakladateľstvo Beuth GmbH Burggrafenstrasse BERLIN, DEUTSCHLAND 9. Predpisy krajín Stavebné predpisy krajín vyžadujú sústavy ochrán pred bleskom pre budovy, ktoré je nutné chrániť: "Ochrana pred bleskom je potrebná pre budovy, do ktorých môže ľahko udrieť blesk alebo úder blesku môže viesť k ťažkým následkom, ako napr. a) budovy, ktoré výrazne prevyšujú svoje okolie, napr. výškové budovy, vysoké komíny a veže, b) budovy, ktoré sú ohrozené vysokým rizikom požiaru alebo výbuchu, napr. veľké prevádzky na spracovanie dreva, mlyny, továrne na farby a laky, muničné a zápalkové továrne, pyrotechnické továrne, muničné sklady a sklady výbušnín, sklady horľavých tekutín a plynové nádrže, c) budovy špeciálneho druhu alebo použitia, v ktorých následkom združenia ľudí pri údere blesku sa počíta so vznikom paniky, ako napr. stretávacie miesta (divadlo, bábkové divadlo, športové haly, nepresúvajúce sa cirkusy, viacúčelové budovy, budovy pre bohoslužby), obchodné domy, lekárske budovy, školy, domovy, kasárne, väzenia, farmy, ochranné chaty, stretávacie stany, d) iné budovy, ktoré sú silno ohrozené požiarom alebo majú byť chránené pri kultúrnych udalostiach, ako jednotlivo stojace alebo väčšie poľnohospodárske budovy, budovy s mäkkou strechou, pamätné budovy, múzeá, hodnotné archívy.

11 B1 10. DIN normy o častiach ochrany pred bleskom DIN 488 DIN DIN Vydanie 3.85 Sústava ochrany pred bleskom Vedenia, skrutky a matice Vydanie 8.86 Sústava ochrany pred bleskom Zachytávacie tyče Vydanie 3.85 Sústava ochrany pred bleskom Upevňovacie prvky pre vedenia a stavebné časti DIN DIN DIN Vydanie 3.85 Sústava ochrany pred bleskom Podpera strešného vedenia Podpera vedenia a upevňovacia podložka pre rovné strechy Vydanie 3.85 Sústava ochrany pred bleskom Zachytávací vrchol Vydanie 8.86 Sústava ochrany pred bleskom Oddeľovacie prvky DIN Vydanie 3.85 Sústava ochrany pred bleskom Stojan (držiak) pre tyč DIN Vydanie 8.86 Sústava ochrany pred bleskom Spájač DIN DIN DIN DIN DIN Vydanie Svorky pre sústavy ochrán pred bleskom Vydanie 3.85 Podpera vedenia pre mäkké strechy Upínacia svorka Vydanie 8.86 Sústava ochrany pred bleskom Drevený kolík Vydanie 8.86 Sústava ochrany pred bleskom Schellen Svorkovnica DIN DIN DIN DIN Vydanie 3.85 Sústava ochrany pred bleskom Oddeľovacie krabice a rámy Vydanie 3.85 Sústava ochrany pred bleskom Pripojovacie a premosťovacie prvky Vydanie 3.85 Sústava ochrany pred bleskom Krížový spájač ľahké vyhotovenie Vydanie 3.86 Krížové prvky pre zvodiče bleskov, ťažké vyhotovenie DIN DIN DIN Vydanie 3.85 Sústava ochrany pred bleskom Číselníky Vydanie 3.85 Sústava ochrany pred bleskom Podpera strešného vedenia pre mäkké strechy Odkvapové podpery a upínacie čeľuste Vydanie 8.89 Sústava ochrany pred bleskom Podpera vedenia DIN DIN Vydanie 3.87 Sústava ochrany pred bleskom Zemniace zavádzacie tyče Vydanie 3.85 / časť 1 Sústava ochrany pred bleskom Tyčový zemnič, jednodielny Vydanie 3.85 / časť 2 Sústava ochrany pred bleskom Tyčový zemnič, viac dielny Vydanie 3.85 / časť 3 Sústava ochrany pred bleskom Tyčový zemnič, pripojovacia svorka pre hĺbkový zemnič

12 B1 02 DIN VDE - predpisy / ochrana pred bleskom a prepätím V DIN VDE prepisoch sa často spomína súvislosť elektrických zariadení a zariadení na ochranu pred bleskom ako aj zarhnutie sústav na ochranu pred bleskom do potenciálového vyrovnania. Okrem toho sa v DIN VDE predpisoch pojednáva o prepäťovej ochrane silnoprúdových zariadení a zariadení diaľkového hlásiča. 1. DIN VDE 00 "Predpisy pre zriadenie silnoprúdových sústav s menovitými napätiami do 1000 V" DIN VDE 00 časť 410: popisuje v odsekoch a opatrenia k ochrane pri nepriamom dotyku (vyrovnanie potenciálov). V DIN V VDE V 00 časť 534: sa pojednáva o použití ochrán pred prepätím triedy požiadaviek B, C a D v nízkonapäťových spotrebných sústavách pri zahrnutí ochrany pri nepriamom dotyku. V DIN VDE 00 časť 540: sú predpisy pre zriadenie zemniacich sústav ako aj opatrenia pre vyrovnanie potenciálov (hlavné vyrovnanie potenciálov, prídavné vyrovnanie potenciálov). 2. DIN VDE : "Zriadenie silnoprúdových sústav s menovitými napätiami nad 1 kv" Odseky a 7.5 sa zaoberajú prepäťovou ochranou a ochranou pred bleskom a sčasti aj potrebnými opatreniami podľa ENV (DIN V VDE V 85 časť 100) 3. DIN VDE : "Koordinácia izolácie pre elektrické spotrebiče v nízkonapäťových sústavách" V DIN VDE 10 časť 1: sa určujú minimálne izolačné cesty, ich výber ako aj merné rázové napätia pre prepäťové kategórie I až IV. Tieto hodnoty sú základom pre použitie prepäťových ochrán podľa E DIN VDE 0675 časť 6: DIN VDE 10 časť 1: naviac určuje, ako sa vyberajú minimálne izolačné cesty. 4. DIN VDE : "Zemnenia pre silnoprúdové zariadenia s menovitými napätiami nad 1 kv" V odseku 6 "zemnenia proti vplyvom blesku" sa zdôrazňuje hlavne požiadavka ochrany proti blesku. Upozorňuje sa na nebezpečenstvo spätných prebití a na súvislosť medzi rázovým zemným odporom stožiara resp. kostrového zemnenia, stojaceho rázového napätia izolácie ako aj vrcholovou hodnotou bleskového prúdu. Odsek 6.3 ukazuje, že je účinnejšie postaviť viac jednotlivých zemničov (sieťový zemnič, lúčový zemnič) ako jeden jediný veľmi dlhý hĺbkový alebo povrchový zemnič. pren 564-2: Časti ochrany pred bleskom časť 2: "požiadavky na vedenia a zemniče" Tento návrh obsahuje špecifikácie materiálov, minmálne priemery ako aj údaje o mechanických a elektrických vlastnostiach materiálov. 13

13 B DIN VDE 50: "Ochrana proti korózií tečúcim prúdom zo zariadení jednosmerného prúdu" 9. DIN EN /VDE 65 časť 1: "Elektrické spotrebiče pre oblasti ohrozené výbuchom plynu" Odsek vyžaduje, aby pri do zeme uložených nádržiach, ktoré sú zabudovaním izolačných častí elektricky oddelené od domácej inštalácie, existovalo spojenie nádrže so sústavou bleskovej ochrany cez odeľovacie iskrisko. 6. DIN VDE 51: "Materiály a minimálne rozmery zemničov vo vzťahu ku korózii" V odseku 6.5 sa upozorňuje na nutné zohľadnenie účinkov úderu blesku. V odseku 12.3 nájdeme detaily k zariadeniam pre Ex-zónu 0. Vo všetkých Ex-zónach je nutné veľmi rozsiahle vyrovnanie potenciálov. 10. DIN VDE 85 časť 1: "Sústavy ochrán pred bleskom - všeobecne o zriadení" Toto VDE-vodítko platí pre ochranu pred koróziou pri zriaďovaní a rozširovaní zemničov a zemniacich sústav. Podáva potrebné informácie pre zamedzenie, resp. zníženie rizika korózie na zemničoch a so zemničmi inej uloženej sústavy. Udáva ďalej pokyny pre správny výber materiálu zemniča, ako aj zvláštne opatrenia proti korózii. Okrem toho udáva skúšacie a meracie metódy pre dodržanie minimálnych požiadaviek (napr. poťahy vodičov alebo plášťovanie). 7. DIN EN 578/VDE 60: "Výbava silnoprúdových sústav s elektronickými spotrebičmi" Táto norma obsahuje okrem iného predpisy pre EMVpevnosť elektronických spotrebičov. Bližšiu špecifikáciu nájdeme v odseku DIN EN : "Ochrana pred výbuchom časť 1: podklady a metodika" DIN VDE 85 časť 2: "Sústavy ochrán pred bleskom - zriaďovanie zvláštnych sústav" CEI IEC : "Protection of structures against lightning" DIN V VDE V 185 časť 100: "Ochrana budov pred bleskom, všeobecné zásady" DIN IEC 81/122/CD/VDE 85 časť 10: "Ochrana budov pred bleskom, všeobecné zásady DIN IEC /VDE 85 časť 102: "Smernica pre používanie B" Táto norma je podkladom pre zabránenie výbuchom a pre ochranu pred účinkami výbuchu pomocou opatrení pri návrhu a pri vyhotovení zariadení, ochranných systémov a komponentov. V odseku a sa požaduje ochrana pred účinkami úderu blesku, ak sú ohrozené budovy.

14 B DIN VDE 50: "Ochrana proti korózií tečúcim prúdom zo zariadení jednosmerného prúdu" 9. DIN EN /VDE 65 časť 1: "Elektrické spotrebiče pre oblasti ohrozené výbuchom plynu" Odsek vyžaduje, aby pri do zeme uložených nádržiach, ktoré sú zabudovaním izolačných častí elektricky oddelené od domácej inštalácie, existovalo spojenie nádrže so sústavou bleskovej ochrany cez odeľovacie iskrisko. 6. DIN VDE 51: "Materiály a minimálne rozmery zemničov vo vzťahu ku korózii" V odseku 6.5 sa upozorňuje na nutné zohľadnenie účinkov úderu blesku. V odseku 12.3 nájdeme detaily k zariadeniam pre Ex-zónu 0. Vo všetkých Ex-zónach je nutné veľmi rozsiahle vyrovnanie potenciálov. 10. DIN VDE 85 časť 1: "Sústavy ochrán pred bleskom - všeobecne o zriadení" Toto VDE-vodítko platí pre ochranu pred koróziou pri zriaďovaní a rozširovaní zemničov a zemniacich sústav. Podáva potrebné informácie pre zamedzenie, resp. zníženie rizika korózie na zemničoch a so zemničmi inej uloženej sústavy. Udáva ďalej pokyny pre správny výber materiálu zemniča, ako aj zvláštne opatrenia proti korózii. Okrem toho udáva skúšacie a meracie metódy pre dodržanie minimálnych požiadaviek (napr. poťahy vodičov alebo plášťovanie). 7. DIN EN 578/VDE 60: "Výbava silnoprúdových sústav s elektronickými spotrebičmi" Táto norma obsahuje okrem iného predpisy pre EMVpevnosť elektronických spotrebičov. Bližšiu špecifikáciu nájdeme v odseku DIN EN : "Ochrana pred výbuchom časť 1: podklady a metodika" DIN VDE 85 časť 2: "Sústavy ochrán pred bleskom - zriaďovanie zvláštnych sústav" CEI IEC : "Protection of structures against lightning" DIN V VDE V 185 časť 100: "Ochrana budov pred bleskom, všeobecné zásady" DIN IEC 81/122/CD/VDE 85 časť 10: "Ochrana budov pred bleskom, všeobecné zásady DIN IEC /VDE 85 časť 102: "Smernica pre používanie B" Táto norma je podkladom pre zabránenie výbuchom a pre ochranu pred účinkami výbuchu pomocou opatrení pri návrhu a pri vyhotovení zariadení, ochranných systémov a komponentov. V odseku a sa požaduje ochrana pred účinkami úderu blesku, ak sú ohrozené budovy.

15 B1 02 DIN IEC 61662/VDE 85 časť 1: návrh "Odhad rizika škôd pri následkoch úderu blesku" Vo VDE 85 časť 1 je ukázaná možnosť, s pomocou rizikového faktora posúdiť riziko škôd spôsobených bleskom a vyhodnotiť ho. Popri zranení alebo smrti osôb sa posudzujú aj služobné výkony a vecné hodnoty. 11. DIN VDE 0228 časť 1: "Opatrenia pri ovplyvnení sústav diaľkového hlásiča silnoprúdovými sústavami - časť 1 všeobecné základy" V odseku 4.5 sa hovorí o opatreniach pred bleskom. 12. DIN VDE 0618 časť 1: "Prostriedky pre vyrovnanie potenciálov, ekvipotenciálna prípojnica (EP- PAS) pre hlavné vyrovnanie potenciálov Táto norma obsahuje stavebné nariadenia pre ekvipotenciálnu prípojnicu pre hlavné vyrovnanie potenciálov k použitiu napr. podľa DIN VDE 00 časti 410 a 540, DIN VDE 85 a DIN VDE 0855 časť DIN VDE 0675 "Smernice pre zariadenia ochrany pred prepätím" DIN VDE 0675 časť 1: "Zvodiče prepätia s nelineárnymi odpormi a iskriská pre siete so striedavým napätím" DIN VDE 0675 časť 5: "Návod pre výber a použite" E DIN VDE 0675 časť 6: "Zvodiče prepätia pre použitie v sieťach striedavého napätia s menovitými napätiami medzi 100 V a 1000 V. E DIN VDE 0675 časť 6/A1: "Zvodiče prepätia pre použitie v sieťach striedavého napätia s menovitými napätiami medzi 100 V a 1000 V, zmena A1 k návrhu DIN VDE (VDE 0675 časť 6) E DIN VDE 0675 časť 6/A2: "Zvodiče prepätia časť 6: použite v sieťach striedavého napätia s menovitými napätiami medzi 100 V a 1000 V, zmena A2 k návrhu DIN VDE (VDE 0675 časť 6) Časť 1 obsahuje požiadavky a skúšky ventil zvodiča 1 kv (zapojenie v rade z iskriska a odporu závisiaceho od napätia). Časť 2 udáva informácie pre správne použitie ventil zvodičov v sieťach striedavého napätia. Časť 6 (návrh) A1 a A2 obsahuje stavebné nariadenia pre zvodič <= 1 kv k použitiu v prepäťových kategóriách II až IV podľa DIN VDE 10 časť DIN VDE 0800 "Technika diaľkovej signalizácie" DIN VDE 0800 časť 1: "Všeobecné pojmy, požiadavky a skúšky pre bezpečnosť sústav a zariadení" DIN VDE 0800 časť 2: "Zemnenie a vyrovnanie potenciálov" DIN VDE 0800 časť 10: "Prechodné stanovy pre zriadenie a prevádzku sústav a ich prúdové zásobovanie

16 B1 02 V druhej časti sú zhrnuté všetky požiadavky na funkčnosť telekomunikačných zariadení vzhľadom na zemnenie a vyrovnanie potenciálov. Časť 10 obsahuje požiadavky pre zriaďovanie, rozširovanie, úpravy a prevádzku sústav telekomunikačných zaridení. V odseku 6 tejto časti je požiadavka na ochranu pred prepätiami. DIN EN VDE 0800 Časť Návrh: "Informačná technika - použitie opatrení pre vyrovnanie potenciálov a uzemňovanie v budovách so zariadeniami výpočtovej techniky. V tejto norme sa uvádzajú rozšírené pokyny pre potenciálové vyrovnanie a uzemňovanie budov s veľkým množstvom výpočtovej (informačnej) techniky. DIN EN VDE 0800 časť návrh: "Inštalácia káblových sústav - plánovanie inštalácie a praktická inštalácia v budovách" V tejto norme sa uvádzajú pokyny pre plánovanie inštalácie v budovách s veľkým množstvom elektrotechnickej systémovej techniky. E DIN VDE 0845 časť 2: "Ochrana sústav informačnej a telekomunikačnej techniky proti účinkom blesku, výbojom statickej elektriny a prepätiami zo silnoprúdových sústav", požiadavky a skúšky sústav ochrany pred prepätiami. Tento návrh normy obsahuje inštalačné pokyny pre zvodiče prepätia použité v informačno-technických systémoch. DIN VDE 0855 časť 1: "Káblové rozvodné systémy pre rozhlas a televíziu, bezpečnostné požiadavky. E DIN EN 50280/VDE 0855 časť 300: "Malé vysielacie/prijímacie anténne sústavy, bezpečnostné požiadavky" V odseku 10 prvej časti sa uvádzajú potrebné opatrenia na ochranu proti atmosférickým výbojom (uzemnenie anténneho nosníka, vyrovnanie potenciálov). V odseku 12 časti 300 sa popisuje ochrana pred bleskom a prepätím a uzemnenie anténnych sústav. DIN VDE 0845 časť 1: "Ochrana telekomuniačných zariadení pred účinkami blesku, statických výbojov a prepätiami zo silnoprúdových sústav - opatrenia proti prepätiam. V tejto norme sa uvádzajú potrebné opatrenia proti nebezpečným alebo rušiacim prepätiam v telekomunikačných zariadeniach a sieťach. Tieto opatrenia slúžia na ochranu pred prepätiami, ktoré vznikajú elektromagentickými vplyvmi, účinkami blesku alebo statickými výbojmi. Zdroj VDE - nariadení: VDE-Verlag GmbH, Bismarkstrasse 33, Berlin 12

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18 B1 03 Nová norma na ochranu pred bleskom Aj keď v súčasnosti platná norma na ochranu pred bleskom a prepätím, DIN VDE 85 časť 1 a 2, ešte platí, v žiadnom prípade sa nemôže považovať za aktuálnu, keďže je záväzná od novembra Súčasný, celosvetový stav techniky je publikovaný a zohľadnený v európskej norme ENV a v nemeckom preklade je uvedený v DIN V VDE V 85 časť 100. Pre sústavy s rozsiahlymi elektronickými systémami je určená norma DIN VDE 85 časť 103 (5). Vo viacročnej skúšobnej fáze, ktorá začala v januári 1995, sa majú nazbierať poznatky, či bude platnou normou vo všetkých štátoch európskeho spoločenstva. 2. Právne aspekty Stavebné predpisy jednotlivých zemí určujú, pre ktoré zariadenia sa vyžaduje sústava ochrany pred bleskom. Bezpečnosť / Norma 1. Cieľ ochrany Používateľ normy pre ochranné technické zariadenia, či už je to vlastník, projektant alebo inštalatér objektu, ako aj odborníci, posudzujúci stavbu v prípade škody, vždy stoja v pomyslenom výberovom trojuholníku, ako je to zobrazené na obrázku B3-1. V súkromnej oblasti je čisto materiálna ochrana majetku hlavný určujúci prvok. V komerčnej oblasti, napr. v priemyselných zariadeniach, riadiacich a administratívnych budovách je nutné zohľadniť aj iné prvky, rovnako dôležité, často dôležitejšie ako ochrana fyzických prvkov. Ak je riadne a podľa predpisov nainštalovaná vonkajšia ochrana pred bleskom je spravidla zabezpečená ochrana budovy pred požiarom. V mnohých prípadoch sa však ešte stále ochrana pred bleskom definuje ako vonkajšia ochrana pred bleskom. Pritom systém ochrany pred bleskom pozostáva z opatrení "vonkajšej a vnútornej ochrany pred bleskom". Pri väčších chránených sústavách prevyšujú opatrenia vnútornej ochrany pred bleskom nad opatreniami vonkajšej ochrany pred bleskom, hlavne ak sú v objekte rozsiahle elektronické systémy a zariadenia. Podľa zváženia záujmov musí vlastník, ak nie je nutné zohľadniť iné podmienky, v spolupráci s projektantom definovať ochranný cieľ. Pri zohľadnení aspektov bezpečnosti a nákladov sa rozhodne, na akú ochrannú úroveň sa zaradí požadovaný cieľ ochrany. Európska prednorma pre ochranu pred bleskom DIN V ENV (VDE 85 časť 100) nie je v ešte v súčasnosti uznaná, takže nie je zaväzujúca. Avšak ako pri každej európskej prednorme sa jej používanie odporúča, pretože zohľadňuje nové technické poznatky. Použiteľnosť Náklady B103-1: Faktory ovplyvňujúce výber ochrany Úspornosť Zjednodušená formulácia: "Budovy, do ktorých následkom ich polohy, typu alebo používania môže dôjsť k úderu blesku, resp. pri ktorých môže následkom úderu blesku dôjsť k veľkým škodám, je potrebné trvale zabezpečiť účinnou sústavou ochrany pred bleskom". Táto formulácia popisuje požiadavku len zhruba. Vo vyhláškach je potom bližšie určené, pre ktoré typy budov sa skutočne vyžaduje sústava ochrany pred bleskom. Sú to napr. obchody, reštaurácie, školy, nemocnice, výškové budovy a zvláštne stavby podľa rozhodnutia stavebnej kontroly. 3. Čo je nové v európskej norme DIN V ENV /VDE V 85 časť 100? Táto norma pojednáva o nasledujúcich oblastiach: - triedy ochrán pred bleskom - ustanovenia pre vonkajšiu ochranu pred bleskom - určenie priblížení - ustanovenia pre zemniče - vyrovnanie potenciálov v ochrane pred bleskom. 19

19 B1 03 Norma DIN V ENV (VDE 85/100) platí pre projektovanie a vybudovanie sústav ochrany pred bleskom pre všeobecné stavby do výšky 60 m. Popisuje hlavné opatrenia, ktoré musia byť prevedené zvonku na budove (zachytávacie sústavy, zvody, uzemňovacie sústavy) a tie, ktoré je nutné vykonať vo vnútri budovy (vyrovnanie potenciálov v ochrane pred bleskom). Ustanovenia pre budovy vyššie ako 60 m a zvláštne stavby, napr. výbuchom ohrozené prevádzky atď. nasledujú až neskôr. 3.1 Triedy ochrán pred bleskom (pozri aj C4) V DIN V ENV (VDE 85/100) sú udané tie parametre bleskového prúdu, ktoré sa používajú pri dimenzovaní ochrany pred bleskom podľa zodpovedajúcej triede ochrany pred bleskom (tab. 1).Účinnosť pridelená triedam ochrany pred bleskom I až IV je určená v tab. 1. Trieda ochrany pred bleskom predstavuje priradenie stupnici hodnôt, v ktorej sa podľa pravdepodobnosti úderu blesku, podľa ekonomického významu stavby a podľa následkov možného výpadku určí kompromis medzi rizikom a požiadavkou na náklady pre realizáciu sústavy ochrany pred bleskom. V novej norme je na vývojovom diagrame ukázané (obr. B103-2), ako je možné zistiť požadovanú triedu ochrany pred bleskom. Vychádzajúc z hustoty bleskov Ng (počet bleskov na km2 za rok), ktorá platí pre oblasť, v ktorej stojí chránená budova, sa s pomocou ekvivalentnej plochy Ae (v km2) zistí ten počet Nd bleskov za rok, ktoré sa predpokladajú v priemere na budovu: Nd = Ng * Ae. Parametre bleskového prúdu Trieda ochrany pred bleskom Účinnosť E Blesková guľa r v m Ochranný uhol Šírka oka v m Vrcholová hodnota prúdu I v ka Impulzný náboj Q v As Špecifická energia v MJ/Ohm I 0, x II 0, x ,6 III 0, x ,5 IV 0, x ,5 h r a V ýška zachytávacej sústavy nad zemou Polomer bleskovej gule Ochranný uhol 20 Tabuľka 1: Usporiadanie zachytávacej sústavy a parametre bleskového prúdu podľa triedy ochrany pred bleskom

20 B1 03 Ekvivalentná plocha Ae sa určí podľa obr. B Ekvivalentná plocha Ae predstavuje plochu, v ktorej má priamy úder blesku do budovu ako aj úder blesku do bezprostrednej blízkosti rovnaký účinok. V národnom predslove k norme DIN V ENV sa uvádza zisťovanie hodnoty rizika Nc. Tento rizikový faktor, ktorý sa vypočíta z vynásobenia predvolených faktorov, udáva, koľko bleskov za rok sústava ochrany pred bleskom s vypočítanou triedou ochranu pred bleskom nezvládne. Faktory popisujú: - konštrukciu budovy o typ stien o strešnú konštrukciu o strešnú krytinu o strešné nadstavby - použitie budovy a obsah o používanie osobami o typ vnútra (obsahu) budovy o hodnota obsahu budovy o opatrenia a zariadenia na zníženie škôd - následné škody o ohrozenie životného prostredia o výpadok dôležitých zásobovacích vedení o iné následné škody S rizikovým číslom Nc môže byť určená potrebná trieda ochrany pred bleskom, ako to ukazuje obrázok B Ak sú určené Nd a Nc, potom môže byť potrebná trieda ochrany pred bleskom zistená aj z diagramu tabuľky F3 v DIN V ENV Vonkajšia ochrana pred bleskom (pozri aj C402) Zachytávacie sústavy slúžia na určenie možných miest úderu blesku, zabraňujú nekontrolovaným úderom blesku a chránia budovu pred priamym úderom blesku. Ako zachytávacie sústavy sa používajú zásadne zachytávacie tyče a zachytávacie vedenia, pričom zachyt. vedenia sa inštalujú v sieťovej forme. Ich usporiadanie sa riadi triedou ochrany pred bleskom (tab. 1). Fyzikálne pozadie ochranného uhla alebo zachytávacej siete spočíva v tom, že blesk, blížiaci sa k chránenej budove, si "vyberá" miesto úderu až na posledných 30 až 50 metroch. Na základe tohto poznatku vznikol geometrický/elektrický model bleskovej gule. Predstavíme si vodiaci vrchol blesku v strede gule s priemerom r (zodpovedajúcim triede ochrane pred bleskom). Táto blesková guľa sa "gúľa" do všetkých strán na a okolo objektu (obr. B103-4). Miesta chránenej sústavy, ktorých sa blesková guľa dotkla, musia byť zabezpečené zachytávacou sústavou. Geometricky jednoduché chránené budovy je naprojektovanie vonkajšej ochrany pred bleskom jednoduché s použitím zachytávacích tyčí a zachytávacej siete. Pri komplexných štruktúrach budov alebo pri preverovaní naprojektovanej resp. realizovanej zachytávacej sústavy je vhodné použiť metódu bleskovej gule. Zachytávacie sústavy je potrebné inštalovať tak, aby pred priamym úderom blesku boli chránené aj strešné nadstavby, ako napr. vetranie a klimatizačné jednotky. Preto môže byť niekedy nutné použiť tzv. čiastočne izolovanú sústavu ochrany pred bleskom. Na obr. B103-5 je stavba, ktorej klimatizačná jednotka na priemyselnej budove je chránená pred priamym úderom blesku čiastočne izolovanou sústavou ochrany pred bleskom. Klimatizačná jednotka sa nachádza v priestore, ktorý je chránený čiastočne izolovanou zachytávacou sústavou. 21

21 B Zvody predstavujú spojenie zachytávacej sústavy s uzemňovacou sústavou a sú "prirodzeným" pokračovaním zachytávacej sústavy (pozri aj C403). Trieda ochrany pred bleskom I II III IV Typické odstupy v metroch DIN V ENV (VDE V 85 časť 100) : Tabuľka 5 B103-6: Typické odstupy zvodov podľa tried ochrán pred bleskom Určenie priblíženia (pozri aj C404) Nebezpečný odstup medzi časťami vonkajšej ochrany pred bleskom a kovovými a elektrickými sústavami vo vnútri budovy vzniká vtedy, ako oddeľovací odstup d medzi zachytávacou sústavou alebo zvodmi na jednej strane a elektrickými inštaláciami vo vnútri budovy na druhej strane nie je postačujúci. Oddeľovací odstup d nemôže byť menší ako bezpečnostný odstup: B103-4: Použitie metódy "bleskovej gule" na modeli administratívnej budovy d > s Nový vzťah pre priblíženie sa v praxi ťažšie používa. Jednoznačne však možno povedať, že vzťah pre priblíženie v norme DIN VDE 85 časť 1 bol nesprávny. Tento vzťah vychádza z toho, že pri údere blesku do zachytávacej sústavy sa bleskový prúd rozdelí rovnomerne do všetkých zvodov. V skutočnosti sa bleskový prúd rozdelí do jednotlivých zvodov v závislosti od impedancií, teda nerovnomerne. Nový vzťah pre priblíženie je nasledujúci: s = ki (kc/km) * l(m) pričom: B103-5: Čiastočne izolovaná zachytávacia sústava (DEHN-ISO-COMBI) na ochranu klimatizačnej jednotky ki - závisí od zvolenej triedy ochrany sústavy ochrany pred bleskom kc - závisí od geometrického usporiadania (koeficient rozdelenia prúdu) km - závisí od materiálu v mieste priblíženia l(m) - geometrický odstup, meraný od bodu priblíženia k nasledujúcemu bodu úrovne vyrovnania potenciálov v ochrane pred bleskom 22

22 Faktor kc zohľadňuje rozdelenie prúdu vo zvodovej sústave vonkajšej sústavy ochrany pred bleskom. V norme sú uvedené rozličné vzorce a vzťahy pre kc, ktoré sú neznáme a v súčasnosti sa ešte príliš nepoužívajú. Aby sa hlavne pri vyšších budovách v praxi zabezpečili realizovateľné bezpečnostné odstupy, je potrebné zosieťovanie zvodov. Zosieťovaním sa dosiahne symetrický tok prúdu, čo spôsobí zredukovanie potrebného bezpečnostného odstupu. Dĺžka l nie je dĺžka zvodov, meraná od bodu priblíženia k nasledujúcemu bodu vyrovnania potenciálov v ochrane pred bleskom, ale najkratší odstup, meraný k nasledujúcej úrovni vyrovnania potenciálov v ochrane pred bleskom. V predkladanej norme je to bohužiaľ uvedené trochu nezrozumiteľne Uzemňovacia sústava (pozri aj E3) Uzemňovacia sústava je pokračovaním zachytávacej sústavy a zvodov a slúži na zvedenie bleskového prúdu do zeme. Aj v novej norme ochrany pred bleskom sa zdôrazňuje, že pre rozličné elektrické systémy (ochrana pred bleskom, energetická a informačná technika) sa uprednostňuje spoločná uzemňovacia sústava. Keďže norma DIN V ENV (VDE 85/100) vychádza z dôsledne prevedené-ho vyrovnania potenciálov v ochrane pred bleskom, nepožaduje sa pre zemný odpor žiadna konkrétna hodnota. Nová norma rozlišuje usporiadanie zemničov do dvoch typov: A a B. Usporiadanie podľa typu A popisuje jednotlivo uložené horizontálne lúčové (tyčové) zemniče (povrchový zemnič) alebo vertikálne zemniče (hĺbkový zemnič), ktoré je potrebné spojiť so zvodom. Minimálny počet zemničov typu A je 2. Podľa novej normy je pre triedu ochrany pred bleskom III a IV postačujúca dĺžka hĺbkového zemniča 5 m. V národnom predslove sa však výslovne upozorňuje na to, že hĺbkový zemnič s dĺžkou 9 m sa v Nemecku preukázal ako veľmi výhodný Zemnič typu B je kruhový zemnič okolo chráneného objektu alebo základový zemnič (národne popísaný v DIN 184). Minimálne dĺžky zemničov usporiadania A alebo B závisia od triedy ochrany pred bleskom a od triedy ochrany II aj od špecifického zemného odporu. Is t d e r g e fo rd e rte We rt l 1 g r öße r a ls de r e n ts p r ec h e n d e W e rt vo n r, m ü ss en z u sä tz lich e S tra h len - o d er V e rtik al erd er (o de r S c hr ä g erd e r) hi n zu g efüg t w e rd en, de r en Lä n g e l r (h o r iz o n ta l) u n d l v (v er ti k a l) si c h au s l r = l 1 - r l 1 - r un d l v = er g ib t 2 D ie A n za hl de r z u s ä tzlic h e n E r de r d a r f n i c h t klein e r sein a ls d ie A n z a h l d e r A b leitun ge n, mi n d es tens jed o c h 2. Fu nda m e nte rd e r Ve rt ik a le rde r l 1 = Er d erlä n g e n a ch DI N V E N V r = m ittle r er R a di u s de s Fu n d a m e n t- er d ers o d er O b er flä ch en er d e rs l r =Lä ng e de s H o riz o n ta le rde rs l v =Lä n g e d es V ert ikal er d ers D IN V E N V ( V D E V T e il 100 ) : A b s c hni tt B103-6: Zemnič typu B 3.3 Vnútorná ochrana pred bleskom (pozri aj D102) Vyrovnanie potenciálov v ochrane pred bleskom V DIN V ENV je potenciálové vyrovnanie v ochrane pred bleskom nutne predpísané pre všetky z vonku prichádzajúce vodiace systémy, napr. kovové potrubia, energetické systémy a informačnotechnické systémy atď. Táto požiadavka novej normy je vysvetlená podstatne detailnejšie ako v predchádzajúcej norme a je záväznou požiadavkou. Požiadavka potenciálového vyrovnania v ochrane pred bleskom sa splní priamym pripojením všetkých kovových systémov a nepriamym pripojením všetkých systémov pod napätím cez zvodiče bleskových prúdov (obr. B103-7). B lit zs c h u tz - P o tent ia laus gl eic h Ha u s a n - sc h lu sska sten Fa ng a n or dn u n g Bl itz s tr om - A b le ite r f ü r 23 0/400 V, 50 H z Bl itzs tr om - Ab le iter fü r Te lefo n - le itu n g PA S Po t e n tia la u s g le ic h fü r H e izu ng, Kl im a, Sa n itä r S ich er h eits a b s tan d A b le itu ngs - a n or d nun g E rdung s a n la g e F unda m e nt e r d e r B103-7: Vyrovnanie potenciálov pre zavedené systémy 23

23 B1 03 Vzhľadom na zariadenia elektrickej energetickej a výpočtovej techniky vo všeobec-ných prípadoch sa v odseku uvádza: "Vyrovnanie potenciálov v ochrane pred bleskom je pre zariadenia elektrickej energetickej a výpočtovej techniky potrebné zriadiť v súlade s pododsekom Potenciálové vyrovnanie v ochrane pred bleskom je potrebné previesť čo možno najbližšie k miestu vstupu do budovy. Ak vodiče nie sú tienené alebo nie sú uložené v kovovom potrubí, potom musia byť všetky vedenia siete pripojené priamo alebo nepriamo. Napäťové vodiče by mali byť spojené so sústavou ochrany pred bleskom cez zvodič. V TNsytémoch by mal byť PE- alebo PEN- vodič priamo spojený so sústavou ochrany pred bleskom". Menovité údaje použitého zvodiča bleskového prúdu je potrebné zvoliť podľa parametrov bleskového prúdu určenej triedy ochrany pred bleskom. (obr. B103-8) 4. Koncept zón bleskovej ochrany (pozri aj B3). Koncept zón bleskovej ochrany (KZBO) nachádza uplatnenie v ochrane pred bleskom a prepätím sústav s rozsiahlymi elektronickými systémami. V KZBO sa udáva postup pre zadelenie budovy do zón s rozdielnou citlivosťou voči rušeniam. Veľkosti rušení z priamych a blízkych úderov blesku sa na hraniciach zón redukujú na hodnoty, ktoré nasledujúce systémy dokážu zvládnuť (obr. B103-9). Ü be r g ä ng e v o n BS Z 0 a u f B S Z 1 a u f B S Z 2 BS Z 0 H a us a n s c h lus s - ka sten BS Z 2 A rm ierung in de r W a n d zu r G eb ä ude -S c h i r m u n g und A b le itung Ü be r - s p a n nun gs - A b le iter f ü r 230/ 4 00 V / Te le fon u nd D a te n BS Z 1 Bl itz s tro m - A b le it er f ü r 230/ 400 V, 50 H z PA S Bl i tz s tro m - A b le iter fü r T e lefo n- D a te n- le it u n g le itu n g Ar m ie ru n g in d e r D e c k e zu r G eb ä ude - S c hi rm un g M e t a llra h m e n z u r G e b ä ud e -S c h ir m ung Fun d a m e nt - er d e r Fa ng a n o r dnu ng f ü r D ach au fb au ten A n s c h lu s s de r F a ng leitu ng a n A r m ie r u n g Po te n tia l- au sg le ic h f ü r H e izu ng, Kl im a, S a n itä r Ar m ie ru n g zu r R a u m - S c hi rm un g Ar m ie ru ng im K e lle r - b ode n z u r E r d ung s - an l ag e Ge bä u d e -S c hi r m un g u nd Te il d e r E r d ung s a n la g e B103-9: Vyrovnanie potenciálov pre zavedené systémy 5. Testovanie sústav ochrán pred bleskom (pozri aj F4). Výrazne sa upozorňuje na to, že vyrovnanie potenciálov v ochrane pred bleskom je potrebné vykonať blízko k miestu vstupu do budovy. Realizovaním tejto požiadavky sa zabezpečí, že žiadny čiastkový bleskový prúd sa nedostane do budovy a spôsobí neprípustné rušenia na iných elektrických systémoch. V naras-tajúcej miere preto energetické závody pripúšťajú na požiadanie použitie zvodičov bleskových prúdov na báze iskriska aj v priestore pred elektromerom. 24 Nová norma neobsahuje žiadne informácie o testovaní sústav ochrán pred bleskom. Tie obsahuje smernica v DIN V VDE V 85 časť 110. V tomto návrhu normy sa uvádza: - Typ skúšky - overovanie projektu - overenie odovzdávania - opakovaná skúška - doplnková skúška - vizuálne skúšky Cyklus revízií pre opakované skúšky - špecifikácia časových odstupov skúšok od 2 do 6 rokov v závislosti od chráneného objektu, okolitého prostredia a podľa použitých materiálov - ochranný cieľ skúšok - opatrenia skúšok: o kontrola technických podkladov o obhliadky o merania - dokumentácia

24 B Záverečná poznámka: Európsky návrh normy ENV /2/ je v DIN V ENV klasifikácia VDE V 85 časť 100 /2/ publikovaný a odporúčaný pre použitie. Predstavuje celosvetovo záväzne akceptovaný stav techniky. 25

25 B

26 B2 Parametre bleskov 1. Všeobecne Ročne udrie na plochu Nemecka (cca km2) takmer 1 milión bleskov. Počet búrok a úderov stúpa od pobrežia k horám. Preto vykazuje napr. Schleswig-Holstein ročne približne búrkových dní s cca. tromi údermi blesku na štvorcový kilometer, kým v Allgäu je to búrkových dní s cca. siedmimi údermi blesku na štvorcový kilometer. 2. Vznik búrky Predpokladom ku vzniku búrky sú vlhkosť ako aj vzostupný vietor. Vlhkosť vzniká vplyvom slnka - vyparovaním vody. Otepľovanie zároveň ovplyvňuje stúpanie vzduchových vrstiev blízko pri zemi. Tieto faktory spôsobujú tvorbu búrkových buniek priemeru niekoľkých kilometrov, ktoré sa rozprestierajú vo výškach od 10 km nad Zemou (pre porovnanie: hranica mrakov leží pri cca km). V centre búrkovej bunky je silný vzostupný vietor, ktorý spôsobuje elektrické oddeľovanie nábojov. Vo vrchnej časti bunky sa nachádzajú na ľadových kryštáloch (teplota ca. -50 C) prevažne pozitívne náboje, v spodnej časti na dažďových kvapkách (teplota cca. +10 C) prevládajú negatívne náboje. Ak následkom týchto elektrických nábojov intenzity polí v búrkových bunkách dosiahnu hodnoty niekoľko 100 kv/m, môžu z dažďových kvapiek a ľadových častí vzniknúť odchádzajúce výboje, ktoré sú začiatkom blesku. Vo väčšine prípadov nasledujú v relatívne krátkom čase ďalšie čiastkové výboje, ktoré sa nazývajú viacnásobné výboje. Blesky typu mrak - zem sú opticky definovateľné podľa vetvenia smerujúceho k zemi. Blesk typu mrak - zem 3.2 Blesk typu zem - mrak Pri tomto type blesku sa pohybuje zvyčajne od exponovaných objektov (napr. vrcholy veží, vrcholy hôr) nábojom naplnená trubica smerom k mraku, a potom tečie zo zeme k búrkovému mraku bleskový prúd. Blesky typu zem-mrak je možné spoznať podľa vetvenia smerujúceho k mraku. 3. Typy bleskov 3.1 Blesk typu mrak - zem Z búrkového mraku sa pohybuje elektrickým nábojom naplnená trubica (o priemere niekoľkých desiatok metrov) spätne k zemi. Tento tzv. vodiaci blesk ovplyvňuje na zemi zvýšenie elektrickej intenzity poľa. Hneď po prekročení izolačnej pevnosti vzduchu, rastú oproti blesku zo zeme zachytávacie výboje. Ak sa stretnú s vrcholom vodiaceho blesku, nasleduje náhly výboj (niekoľko mikrosekúnd) vodiaceho blesku, pričom okolo zasiahnutého objektu na zemi tečie veľmi vysoký, krátkodobý impulzný prúd. Blesk typu zem - mrak

27 B2 I 100 ka Impulzný bleskový prúd Vlna 10/350 µs I µs Blesk typu mrak - mrak 3.3 Blesky typu mrak - mrak Pri tejto forme výboja nasleduje vyrovnanie výbojov výhradne od mraku k mraku. 4. Parametre prúdu Hlavné parametre s ohľadom na účinky bleskového prúdu sú: 4.1 Maximálna hodnota bleskového prúdu I 5. Bleskový skúšobný prúd pre časti ochrany pred bleskom DIN EN VDE 85 as 2 Časť 1: Požiadavky na spojovacie časti Na základe predlôh z IEC/TC 81, pri Cenelec TC81X sú v súčasnosti platné Maximálna hodnota bleskového prúdu je určujúca pre výskyt napätia na zemnom odpore zasiahnutého objektu, resp. pre nárast napätia proti vzdialenému okoliu. 4.2 Náboj Q Náboj je zodpovedný za objem energie, ktorý sa vyskytne v mieste úderu blesku. Tento náboj sa vypočíta z bleskového prúdu a dĺžky vplyvu blesku (Q= i * dt) 4.3 Prúdový štvorcový impulz Táto hodnota je určujúca hlavne pre oteplenie a dynamické ovplyvnenie vodičov, ktorými preteká bleskový prúd. Vypočíta sa z kvadratickej hodnoty bleskového prúdu a trvania účinku blesku (i2*dt) 4.4 Strmosť bleskového prúdu Táto hodnota (di/dt) je určujúca pre výšku indukovaných napätí na všetkých otvorených a uzavretých slučkách inštalácie, ktoré sa nachádzajú v okolí vodičov, ktorými preteká bleskový prúd. Na základe mnohých medzinárodných meraní sa stanovili nasledujúce hodnoty pre tieto 4 najdôležitejšie parametre bleskového prúdu. Hodnoty pokrývajú cca. 98 % všetkých bleskov, to zn. len 2 % bleskov môžu dosiahnuť vyššie hodnoty.

28 B3 VDE 85 časť 103 Koncept zón bleskových ochrán Koncept zón bleskových ochrán DIN VDE (VDE 85 časť 103) Od septembra 1997 je medzinárodná norma IEC platná aj v Nemecku ako DIN VDE (VDE 85 časť 103): "Ochrana proti elektromagnetickému bleskovému impulzu". Zvodič bleskových prúdov Nutnosť použitia tejto normy vyšla zo zvýšeného používania mnohých druhov elektronických systémov, vrátane počítačov, telekomunikačných zariadení, riadiacich systémov atď, (v tejto norme označené ako informačné systémy). Tieto systémy sa používajú v rôznych oblastiach obchodu a priemyslu, vrátane riadenia výrobných zariadení s vysokou hodnotou a veľkými rozmermi, ktorých poškodenie je z finančných a bezpečnpstných dôvôdov neprípustné. Analýza rizika, ktorá je cielená predovšetkým na LEMP - ohrozenie elektronických zariadení, je uvedená v IEC 61662, Anmendment 1 "Assessment of the risk of damage due to lightningl, Annex C "Structures containing electronic systems". ü Zvodič prepätia BS ZBO Z 1 Budova, tvoriaca 1. tienenie BS ZBO Z 2 miestna ekvipotenciálna prípojnica 2 na hranici ZBO 1 a ZBO 2. SZBO Z 00A A Napr. počítačová miestnosť Vyrovnanie potenciálov tienenia 2 ü BSZBO Z 00B B Vonkajšia ochrana pred bleskom Ekvipotenciálna prípojnica 1 na hranici ZBO 0a/0b a ZBO 1 Kábel, vedenia Vzhľadom na všeobecné základy ochrany pred bleskom použiteľná aj norma DIN V ENV (VDE V 85 časť 100), nepopisuje však ochranu elektrických a elektronických systémov. Norma DIN VDE (VDE 85 časť 103) zahŕňa elektromagnetický bleskový impulz s jeho rušiacimi poľami a preto predstavuje základ pre ochranu systémov. Všeobecné princípy na ochranu pred elektromagnetickým bleskovým impulzom (LEMP: Lightning Electromagnetic Impulse) sú popísané v DIN VDE (VDE 85 časť 103). Uvádza sa tu rozdelenie budovy do viacerých ochranných bleskových zón podľa konceptu zón bleskových ochrán (ZBO; v DIN VDE (VDE 85 časť 103 nazvané LPZ (odvodené z Lightning Protection Zone) a uvádza prevedenie potenciálového vyrovnania na rozhraní týchto zón (Obr. B3-1). Prechody zo ZBO 0 na ZBO 1 na ZBO 2 ZBO 0 Hlavná domová skriňa Zvodiče prepätia pre 230/400 V / ZBO 2 Armovanie v stene na tienenie budovy a zvod telefóny a dáta ZBO 1 Zvodič blesk. prúdov pre 230/400 V,, 50 Hz EP Zvodič blesk. prúdov pre telefónne vedenia dátové vedenia Armovanie v streche na tienenie budovy Potenciálové vyrovnanie pre kúrenie,klimatizáciu a sanitu Základový zemnič Zachytávacia sústava pre strešné nadstavby Pripojenie zachytávacej sústavy na armovanie Kovové rámy na odtienenie budovy Armovanie na odtienenie budovy Armovanie v pivnici na odtienenie budovy a časť uzemňovacej sústavy Uzemňovacia sústava Toto sa pre pasívne vodiče (rúry, plášte káblov) uskutoční elektricky vodiacimi spojeniami s tienením zóny; pre elektrické vedenia použitím zvodičov, ktoré rušiacu energiu zvedú. V norme DIN VDE (VDE 85 časť 103) budú: Chránený rozsah budovy je rozdelený do zón bleskových ochrán. Jednotlivé ochranné zóny sú tvorené tienením budovy, miestnosti a zariadení pri použití existujúcich kovových štruktúr. Jednotlivé ochranné zóny sú charakterizované výraznými zmenami veľkosti rušenia bleskom na ich hraniciach. Ak časť napájacieho systému (kovového) prekračuje hranice zón a tým aj elektromagnetického tienenia zóny, je potrebné tento systém na rozhraní ošetriť. 29

29 B3 Krok mäłåçî~åáé=çåüê~åó éêéç=ibjm mêéîéçéåáé=çåüê~åó ibjm mêéîò~íáé=çåüê~åó ibjm lé~âìàşå~=ë~ áå ééâåá~ Cieľ sóéê~åçî~åáé=çåüê~ååéà=ëåüýãó=ë=çéñáå ÅáçìW J=íêáÉÇ=çÅÜêłå J=w_l=~=áÅÜ=Üê~å Å J=íáÉåÉåá~=ãáÉëíåçëí J=ëáÉí =éçíéååáłäçîýüç=îóêçîå~åá~ J= éçíéååáłäçîý= îóêçîå~åáé= éêé= îéçéåá~= òłëçäçî~åá~= ~= ÉäÉâíêáÅâÝÜç=îÉÇÉåá~=å~=êçòÜê~åá~ÅÜ=w_l J=éêÉéê~Åçî~åáÉ=~=éçéáë J=éêÉéê~Åçî~åáÉ=òçòå~ãì=îČâçåçî J=ÇÉí~áäåÝ=îČâêÉëó=~=éäłå=éêáÉÄÉÜì=áå í~äłåáé få í~äłåá~=çåüê~åó J=âî~äáí~=áå í~äłåáé ibjm= îêłí~åé= J=ÇçâìãÉåíłÅá~ ëäéççî~åá~ J=ãçºåÝ=éêÉéê~Åçî~åáÉ=ÇÉí~áäåČÅÜ=îČâêÉëçî== 1) S odbornými znalosťami EMV J=âçåíêçä~=~=ÇçâìãÉåíłÅá~=ëí~îì=ëóëíÝãì= č Ý Prevádza bñééêí= çåüê~åó= ék= ÄäÉëâçã= î= âçåí~âíé=ëw J=îä~ëíå âçã J=~êÅÜáíÉâíçã J=îČêçÄÅçã=áåÑçêã~åČÅÜ=ëóëK J= éêçàéâí~åíçã= êéäéî~åíåčåü= áå í~äłåá = k~éêk= ÉäÉâíêçíÉÅÜåáÅâł= áåáåáéêëâ~=â~ååéäłêá~ sčêçäå~= ëóëíýãì= ~= ÉñéÉêí= çåüê~åó= ék= ÄäÉëâçã= ~äéäç= áåk= â~ååéäłêá~= ~äéäç= âçåíêçäåč= kéòłîáëäč= ÉñéÉêí= çåüê~åó= ék= ÄäÉëâçã= ~äéäç= âçåíêçäåč= bñééêí= çåüê~åó= éêéç= ÄäÉëâçã= ~äéäç=âçåíêçäåč=şê~ç Tab. 1: Manažment LEMP - ochrany pre nové stavby a pre rozsiahle zmeny vo vybavení alebo použití existujúcich stavieb. - pre analýzy výpočtov sú uvedené časové funkcie komponentov bleskového prúdu; - pojednáva o vyrovnaní potenciálov v rámci ochrany pred bleskom; - uvádza elektromagnetické tienenie budov a miestností ako aj - použitie zvodičov bleskových prúdov a prepätia. V tejto norme je popísaný manažment LEMP - ochrany tak ako pre nové stavby ako aj pre rozsiahle zmeny vo vyhotovení alebo použití budov (tabuľka 1). V nasledujúcom texte sú popísané jednotlivé kroky pri vypracovávaní ochrany a uvádzané príklady z praxe. PM

30 B3 1. Plánovanie LEMP ochrany Plánovanie LEMP ochrany pre chránenú sústavu musí previesť expert ochrany pred bleskom (s komplexnými znalosťami EMV) v úzkej spolupráci a súhlasom vlastníka, architekta a projektantami ďalších dôležitých inštalácií. Plánovanie začína definíciou zón bleskových ochrán. sú určené podstatné krajné údaje pre celkové náklady plánovaného a inštalovaného systému ochrany pred bleskom. Preto je napr. možné s pomocou analýzy rizika rozličným budovám s rozsiahlymi priemyslenými zariadeniami (ako ukazuje obr. B3-2) prideliť rôzne ochranné triedy. 1.1 Definícia tried bleskových ochrán S pomocou odhadu rizika zodpovedajúceho DIN V ENV (VDE V 85 časť 100), príloha F, alebo podľa DIN IEC (VDE 85 časť 1), v ktorom sa zohľadňuje poloha budovy, konštrukcia, použitie, obsah a možné dôsledky škôd, môže byť, ako je uvedené v odseku 4.1.1, zistená trieda ochrany pre chránenú budovu. BSZ 0 A Blitz-Schutzzonen mit Schutzklassen BSZ 0 (SK III) r = 20 m (SK I) SK I BSZ 0 B (SK I) SK III BSZ 0 B (SK III) r = 45 m (SK III) SK II BSZ = Blitz-Schutzzone SK = Schutzklasse r = 30 m (SK II) BSZ 0 A 1.2 Definícia zón bleskových ochrán Chránený objekt sa rozdelí do zón bleskových ochrán (zobrazené na obr. B3-1). Jednotlivé ochranné zóny sú tvorené tienením budovy, miestností a zaridení pri použití existujúcich kovových komponentov, ako kovové fasády, armovania, kovové kryty. Číslovanie ochranných zón prebieha podľa ich tlmenia elektromagnetických bleskových polí. BSZ 0 A BSZ 0 B BSZ 0 A B3-2: Zóny bleskových ochrán (ZBO) s triedou ochrany. Podľa konkrétnych požiadaviek môžu byť zachytávacie sústavy, zvody a zemniace sústavy "izolované", "čiastočne izolované" alebo "integrované do budovy", ako je zobrazené na obr. B3-3a až c. Obrázky B3-4a až c ukazujú praktické príklady vyhotovenia. Netlmené okolie je definované ako zóna bleskovej ochrany 0, ktorá je rozdelená do: - zóna bleskovej ochrany 0A, tu sa môžu vyskytnúť priame údery blesku, - zóna bleskovej ochrany 0B, v tejto oblasti zabraňuje priamemu úderu blesku zachytávacia sústava. Definovanie zón bleskovej ochrany a určenie ich hraníc sa pri rozsiahlych budovách prevádza po krokoch, pričom expert bleskovej ochrany sa vždy radí s hlavnými účastníkmi stavby a prevádzkovateĺmi aby zohľadniľ všetky skutočnosti a aby vznikol optimálny (ako technický tak aj vedecký) celkový koncept. Na tomto mieste je potrebné upozorniť, že definíciou tried ochrán a určením zón bleskových ochrán BSZ 0A BSZ 0A Prinzip BSZ 0B BSZ 0B BSZ 1 BSZ 1 Fang-Anlage Erdungs-Anlage Gebäudeschirm Ableitungs- Anlage BSZ 0B BSZ 0B Beispiel Fang-Anlage = Fangspitze Gebäude BSZ 1 BSZ 1 Erdungs-Anlage BSZ 0A BSZ 0A B3-3a:ZBO pri "izolovanej" sústave ochrany pred bleskom Optimálne umiestnenie zachytávacích sústav môže byť určené metódou bleskovej gule: - buď na obrázku (obr. B3-5) - alebo na modele v mierke (obr. B3-6) 31

31 B3 Princíp Príklad ZBO BS Z 0A0 A Zachytávacia sústava Zachytávacia sústava = zachyt. vedenie ZBO BS Z 00A A ZBO BS Z 0BB ZBO BS Z 0B B ZBO BS Z 0B0 B Tienenie budovy Zvodová sústava Budova ZBO BS Z 00B B ZBO BS Z 1 ZBO BS Z 1 Uzemňovacia sústava Uzemňovacia sústava B3-3b: ZBO pri "čiastočne izolovanej" sústave ochrany pred bleskom Princíp zi p Be Príklad is p ie l B3-4b: Príklad pre "čiastočne izolovanú" sústavu ochrany pred bleskom ZBO BS Z 00A A Zachytávacia sústava ZBO BS Z 0A A Tienenie budovy Budova ZBO BS Z 1 Zvodová sústava ZBO BS Z 1 ZBO BS Z 0B B ZBO BS Z 0B B Uzemňovacia sústava Uzemňovacia sústava B3-3c: ZBO pri "do budovy integrovanej" sústave ochrany pred bleskom B3-4c: Príklad pre "do budovy integrovanú" sústavu ochrany pred bleskom B3-4a: Príklad pre "izolovanú" sústavu ochrany pred bleskom 32

32 B3 - ochranný uhol "alfa" - veľkosť oka w Veľkosť oka w h 2 Zachyt. tyč 1 2 r h 1 Ochranný uhol Zvod Blesková guľa Uzemňovacia sústava B3-5: Umiestnenenie zachytávacích sústav s pomocou metódy bleskovej gule (v plánovacom zakreslení) Zachytávacou sústavou musia byť opatrené len tie časti budovy, ktorých sa dotkla blesková guľa (obr. B3-7). V nasledujúcom kroku sú určené opatrenia pre tienenia miestností. B3-6: Umiestnenie zachytávacích vedení s pomocou metódy bleskovej gule (na modele) 1.3 Opatrenia pre tienenia miestností Zvlášť dôležité pre plánovanie tienenia budov a miestností pre zóny bleskovej ochrany sú existujúce kovové komponenty (napr. kovové strechy a fasády, oceľové armovania v betóne, plechové mrežoviny v stenách, kovové mreže, kovové nosné konštrukcie, kovové potrubia), ktoré zosieťovaním vytvoria efektívne elektromagnetické tienenie. Už pri tomto kroku plánovania musí byť určené (a s firmami podieľajúcimi sa na stavbe dohodnuté), že: - všetky oceľové armovania v stropoch, stenách a podlahách sa pospájajú a (min. každých 5 metrov) pripoja sa na uzemňovaciu sústavu (obr. B3-8a až f, - kovové fasády prevedené ako tienenie a (v odstupe min. 5 m) sa pripoja na uzemňovaciu sústavu (obr. B3-9); - oceľové konštrukcie sa pripoja na uzemňovaciu sústavu - oceľové armovania základov (min. každých 5 m) sa pripoja na uzemňovaciu sústavu (obr. B3-10). B3-7: Umiestnenie zachytávacích vedení s pomocou metódy bleskovej gule (označených plôch sa blesková guľa dotýka) 33

33 B3 Atika Armovanie Betónová podložka (pozinkovaná) Prepojenia medzi podložkami typicky každých 50 cm typicky 2,5 m B3-8a: Efektívne elektromagnetické tienenie podložkami zo stavebnej ocele na streche B3-8d: Efektívne elektromagnetické tienenie spojením armovania v podlahách, stenách a stropoch B3-8b: Efektívne elektromagnetické tienenie podložkami zo stavebnej ocele na streche Armovanie Betónová fasáda B3-8e: Efektívne elektromagnetické tienenie použitím uzemňovacích bodov na spojenie armovaní hotových betónových častí Uzemňovací bod Betónová podpera Betónová fasáda B3-8c: Efektívne elektromagnetické tienenie spojením armovania v podlahách, stenách a strechách. 34

34 B1 B3-8f: Efektívne elektromagnetické tienenie použitím uzemňovacích bodov na preklenutie dilatačných škár. B3-10: Interný plochý zemnič, realizovaný armovaním podlahových platničiek, ktorý je pospájaný žiarovo zinkovanou páskovou oceľou (v sieti 5 m x 5 m). 1.4 Siete potenciálového vyrovnania Už v štádiu plánovania je potrebné rátať s tým, že všetky kovové inštalácie, ktoré vstupujú do ZBO, musia byť: - priamo alebo - cez oddeľovacie iskriská alebo - cez zvodič pripojené na ekvipotenciálnu prípojnicu. B3-9: Pripojenie prepojených kovových fasád na u z e m ň o v a c i u sústavu Takéto inštalácie sú medzi iným: - zemniče - telekomunikačné zemniče - zemnič podľa DIN VDE 41 (priamo alebo cez oddeľovacie iskriská) - pomocný zemnič - merací zemnič (cez oddeľovacie iskriská) - elektrické vedenia - kovové plášte a kryty káblov ako aj tienenia vedení - informačné vedenia (telefónne alebo dátové) - anténne vedenia - energetické vedenia (podľa DIN VDE 00 časť 410 a 540) - neelektrické vedenia - vodovodné potrubia - vykurovacie potrubia - plynové potrubia - klimatizačné kanály - potrubia katodicky chránených sústav alebo s opatrením pred blúidvými prúdmi (cez oddeľovacie iskriská) 35

35 B3 Pri rozsiahlych oznamovacích sústavách je potrebné ekvipotenicálnu prípojnicu naprojektovať tak, aby spĺňala funkciu "zberného zemniaceho vodiča", preto je zvyčajne inštalovaná vo forme "zemniaceho okružného vodiča" (obr. B3-11). Je potrebné, aby táto okružná ekvipotenciálna prípojnica bola nízkoimpedančne spojená s uzemňovacou sústavou a tienením zóny. ZBO m ZBO n Prístroj Tienenie ochranných zón Vedenie potenciálového vyrovnania Ekvipotenciálna prípojnica na ochranu pred bleskom "Uzemňovací zberací vodič", resp. "Uzemňovací kruhový vodič": 50 mm Cu ZBO: Zóna bleskovej ochrany 5 m B3-12: Zmiešaná sústava potenciálového vyrovnania v jednej zóne bleskovej ochrany Pripojenie Základový zemnič ZBO A Prístroj ZBO n Tienenie ochranných zón Vedenie potenciálového vyrovnania Prístroj B3-8a: Efektívne elektromagnetické tienenie podložkami zo stavebnej ocele na streche Pri ochranných opatreniach zodpovedajúcich konceptu zón bleskových ochrán je forma sústavy potenciálového vyrovnania v každej ZBO voliteľná. Spravidla sa projektuje sústava potenciálového vyrovnania v sieťovej forme (obr. B3-12). Zariadenia v ochrannej zóne by mali byť medzi sebou, s kovovými časťami ochrannej zóny a s tienením ochrannej zóny pospájané čo najväčším množstvom čo najkratších vodičov. AJ tu je potrebné využiť už existujúce kovové komponenty, ako armovanie v zemi, na stenách a v strope, kovové inštalácie, ako vzduchové potrubia a káblové kanály. Zvyčajne je sieť natiahnutá s veľkosťou oka minimálne 1 m. Obr. B3-13 ukazuje spojenie dvoch zosieťovaných ochranných zón, pričom tienenia sú integrované do sústavy potenciálového vyrovnania. Obr. B3-14 ilustruje možnosť naprojektovania komplexných štruktúr zón: Do seba vložené ochranné zóny a miestne ochranné zóny s rozdielnymi konceptami potenciálového vyrovnania sú medzi sebou pre-poiené. ZBO: Zóna bleskovej ochrany B3-13: Spojenie zón bleskových ochrán so zosieťovaným vyrovnaním potenciálov ZBO m ZBO 1a ZBO n prístroj ZBO: zóna bleskovej ochrany ZBO 1 ZBO m V ZBO 1 a ZBO n: zosieťované funkčné vyrovnanie potenciálov Tienenie ochranných zón ZBO 1b Elektrická izolácia Tienenie ochranných zón Bod centrálneho vyrovnania potenciálov B3-14: Spojenie zón bleskových ochrán so zosieťovaným a hviezdicovým potenciálovým vyrovnaním pri komplexnej štrutkúre zóny.

36 B3 ZBO: Zóna bleskovej ochrany Rozhranie ZBO 0A ZBO 0B Všetky uzly spojené Medzi - tienenie ak je potrebné Oznamovacie vedenie Energetické vedenie ZBO 1 16,7 % 15 cm 100 % bleskového (čiastkového) prúdu 16,7 % 50 % 16,7 % 50 cm Cu - tyče alebo Fe - tyče 6mm² 16 mm² Uzemňovacia sústava B3-17: Čiastkové bleskové prúdy cez externé zásobovacie systémy pri blízkom údere blesku 1.6 Vedenie káblov a tienenie Dve lokálne, oddelené zóny bleskovej ochrany môžu s pomocou jedného tieniaceho vedenia, ktoré ich spája (vo forme kovovej ochrannej rúry, tienenej káblovej cesty alebo vonkajšieho káblového tienenia) predstavovať jednu zónu bleskovej ochrany (obr. B3-18). Pre projektanta ľahko použiteľné výpočtové podklady sú v príručke pre ochranu pred bleskom a uzemňovanie. Obrázky B3-19a+b ukazujú káblové kanály, ktorých armovanie je pripojené k tieneniu. V pozdĺžnom smere spojené, napr. svorkami, do seba pozvárané kanálové armovanie v šírke oka zvyčajne 15 cm a priemere tyče 6 mm môže byť priamo pripojené na základové armovanie budovy. ZBO 1 ZBO 2 ZBO: Zóna bleskovej ochrany tienenie vedenia ZBO 0A resp. 0B ZBO 2 ZBO 1 čiastkový bleskový prúd Chránené vedenie B3-18: Spojenie tienenia vedení budov ZBO 1 ZBO 2 B3-19a: Káblový kanál s prepojením armovania (principiálna výstavba) B3-19b: Káblový kanál s prepojením armovania (praktické prevedenie) Vnútri ZBO 1 a vyšších by mali byť pre informačno-technické účely použité elektromagneticky tienené káble, pričom tienenia je potrebné inštalovať minimál-ne na oboch koncoch; tienenia potom pôsobia aj v rámci zosieťovaného potenciálového vyrovnania ako vedenia potenciálového vyrovnania. Alternatívy k tieneným káblom môžu byť: - kovové, uzavreté a prepojené káblové plošiny, - kovové rúry, - tienené ochranné káblové rúry. Obr. B3-20 ukazuje, ako sa paralelným usporiadaním energetických a informačnotechnických vedení plocha indukčnej slučky môže zmenšiť. 38

37 B3 Pre rozšírenie tohto opatrenia môžu byť vedenia uložené do vodiacich tienení (napr. tienené rúry), pričom tienenia sa na koncoch pripoja na koncové zariadenie. na rozhranie zón alebo sa spojí tienenými vedeniami a potom predstavuje spoločnú ochrannú zónu pre vedenia a zariadenia. Je však možné, kryt zariadenia vytvoriť ako lokálnu zónu bleskovej ochrany, ktorá sa buď pospája s netienenými vedeniami a potom základná pozícia indukčná slučka s veľkým magnetickým poľom ZBO 0B tienenie prístroja prístroj oznamovacie vedenie indukčná slučka energetické vedenie prvý krok indukčná slučka s redukovaným magnetickým poľom ZBO 0B prístroj ZBO 1 indukčná slučka tienenie budovy alebo prístroja ZBO 0B prístroj tienenie druhý krok indukčná slučka s redukovanou plochou indukčná slučka tretí krok ZBO 0B prístroj tienenie tienenie vedenia vedenia v uzavretom tienenom vedení priestor bez poľa tienenie prístroj alternatívny krok zvodič zvodič na vstupe do zariadenia B3-20: Opatrenia tienením a optimálneho uloženia vedení 39

38 B3 2. Prevedenie LEMP - ochrany K tomuto kroku pri projektovaní LEMP - ochrany patrí: - vytvorenie prehľadných nákresov a popisov - prepracovanie súpisu výkonov - vyhotovenie detailných výkresov a plánov priebehu prác pre inštaláciu Tieto práce môžu byť vykonané kanceláriou elektrotechnického inžiniera. Tu sa napr. predpíše, ako sa prevedie pripojenie vchádzajúcich kovových potrubí na armovanie na rozhraní zón bleskových ochrán 0A a 1, aby bolo odolné voči bleskovému prúdu a v súlade s EMV. Tiež je tu uvedený spôsob zahrnutia miestností s informačno-technickými sústavami, kovovými regálmi, skriňami, krytmi, káblovými cestami do zosieťovaného vyrovnania potenciálov (obr. B3-21). Je potrebné vytvárať káblové listy, v ktorých sú zapísané typy káblov, počty žíl, ošetrenie tienením, elektrické a mechanické konfigurácie rozhraní, prevádzkové napätia, prenosové frekvencie, predistenia, atď. Okrem toho je potrebné určiť skúšobné hodnoty zvodiča, ktoré sa použijú na zatienenie vedení na rozhraní zón bleskových ochrán (tabuľka 2). V rámci zvodičov vybraných podľa konceptu zón bleskových ochrán sú zapojené za sebou podľa výkonov. Preto je potrebné východzie úrovne zvodičov určiť tak, aby bola zaručená ich koordinácia s nasledujúcim zvodičom, resp. s koncovým zariadením/systémom, pričom je potrebné zohľadniť aj sieťové skratové prúdy. Vo všeobecnosti má projektant voľný výber koordinácie a usporiadania zvodičov a zariadení/systémov, pokiaľ je zaručené, že rušenia budú obmedzené na úroveň, ktorá leží pod odolnosťou koncového zariadenia/systému, inštalovaného v zóne bleskovej ochrany. nosný rám kovová skriňa spojenie s armovaním kryt káblový kanál Cu Fe 16 mm² 50 mm² B3-21: Zosieťované vyrovnanie potenciálov na vstupe do skrine Rozhrania ZBO 0A/1 0B/1 1/2 Skúšobné hodnoty zvodiča na vodič [1/(n*m)] * 100 ka 10/350 µs [1/(n*m)] * 25 ka 0.25/100 µs [1/(n*m)] * 200 ka 0.5 s zmiešané 1) 10 kv 1) Zmiešané: Napätie naprázdno u 1,2/50 µs - skratový prúd i 8/20 µs - umax / imax = 2 Ω zmiešané 1) 6 kv Tab. 2: Typické skúšobné hodnoty zvodičov, ktoré sa používajú na zatienenie výkonov na rozhraní zón bleskových ochrán 40

39 B3 1. Plánovanie LEMP ochrany Dôležité časti tohto kroku pri projektovaní LEMP - ochrany sú: - zaistenie kvality inštalácie - dokumentácia - prepracovanie detailných výkresov Na týchto krokoch pracujú zriaďovateľ systému, expert ochrany pred bleksom, inžinierske kancelárie a príslu-šníci kontrolného úradu. Ak sú spojené napr. podložky zo stavebnej ocele s pomocou žiarovo zinkovaných oceľových pásikov/drôtov a svoriek, potom je možná jednoduchá optická kontrola spolu s dokumentáciou a fotografiami. B3-23: Zvodič bleskového prúdu pre informačno - technické vedenia (ZBO 0A>ZBO 1) 4. Prevzatie LEMP - ochrany Nezávislý expert ochrany pred bleskom alebo člen kontrolného úradu vykoná pri prevzatí LEMP - ochrany kontrolu systému a vypracuje dokumentáciu. B3-22: Armovanie podlahy spojené s armovaním podpery pomocou vedení a svoriek. Pri zvodičoch bleskových prúdov pre energeticko - technické sústavy (ktoré sa používajú na rozhraní medzi ZBO 0A a 1, obr. B3-24) je potrebná dbať na odbornú inštaláciu (pričom napr. pri vyfukujúcich zvodičoch je potrebné dodržať odstup k blízkym holým častiam). 5. Pravidelná kontrola Aby sa zabezpečila plná funkčnosť ochranného systému, je potrebné, aby experti ochrany pred bleskom alebo členovia kontrolného úradu vykonávali pravidelné kontroly. Návrh normy DIN V VDE 85 časť 110: "Systém ochrany pred bleskom - príručka pre skúšanie systémov ochrany pred bleskom" [2] podáva informácie o druhu skúšky, časových intervaloch skúšok, o opatreniach pri skúškach a o dokumentácii. Pri zvodičoch bleskových prúdov pre informačno - technické vedenia je potrebné dbať hlavne na oddelené uloženie vedení prichádzajúcich zo ZBO 0a, ktoré vedú ďalej do ZBO 1 (obr. B3-23). Pri väčších sústavách je väčšinou vhodnejšie, aby ochranné skrinky (obr. B3-25) boli vytvorené ako centrálne rozhranie medzi dvoma ZBO. 41

40 B3 LEMP Zachytávacia sústava BSZ ZBO 0 A BSZ ZBO 0 B M tienenie miestnosti ZBO BSZ 1 LEMP ü "blesková guľa" polomer 20 m BSZ ZBO 0 B vetranie ZBO BSZ 2 tienenie zariadenia ü ü ZBO BSZ 3 ü LEMP medzipodlaha okružná ekvipotenciálna prípojnica ü Kamera osvetlenie ü ü zásuvka BSZ ZBO 00B B energetická sieť ü Oceľové armovanie Základový zemnič SEMP ü ZBO BSZ 1 vyrovnanie potenc. v ochrane pred blesk. zvodič bleskového prúdu ü energetická sieť informačnotechnická sieť miestne vyrovnanie potenciálov cez zvodič prepätia B3-24: Zvodič bleskových prúdov pre energeticko - technické vedenia na prechoda zo ZBO 0A do ZBO 1 B3-26: Koncept zón bleskových ochrán Aj náklady na EMV - orientovanú ochranu pred bleskom je možné na základe mnohých zrealizova-ných projektov vypočítať. Pri veľkých novostavbách je nutné počítať s približne 0,5 % - max. 1 % hrubých stavebných nákladov, aby sa dosiahla efektivita ochra-ny približne 99 %. Pri dodatočnej inštalácii a dovyba-vení môžu byť náklady až 10 násobne vyššie a efekti-vita ochrany sa snižuje na 95 až 90 %. B3-25: Ochranná skriňa s uloženými tieneniami káblov a zvodičmi 6. Náklady Požiadavka, aby informačno - technické, elektronické sústavy neboli poškodené ani rušené elektromagne-tickými vplyvmi z priameho alebo blízkeho úderu blesku, viedla k novej kvalite a dimenzii techniky och-rany pred bleskom. Pre túto oblasť vyvinutý a v DIN VDE (VDE 85 časť 103) uvedený koncept zón bleskových ochrán (obr. B3-26) sa pri komplex-ných a rôznorodých prípadoch osvedčil ako efektívna metóda a ako univerzálna organizačná zásada. Ako príklady uvádzame: výpočtové strediská, riadiace budovy, sústavy technického riadenia, elektrárne vrá-tane slnečných a veterných elektrární, telefónne sústavy, radarové zariadenia a sústavy veľkých vysie-lačov. 42

41 B3 Quelle: Peter Hasse: Überspannungsschutz von Niederspannungsanlagen ISBN TÜV-Verlag GmbH, Köln Literatur: [1] Hasse, P ; Wiesinger, J : EMV-Blitz-Schutzzonen- Konzept Pflaum Verlag, München; VDE-Verlag, Berlin/ Offenbach, 1994 Hasse, P : Blitzschutz-Management Planung und Organisation Tagungsband 1 VDE/ABB-Blitzschutztagung "Blitzschutz für Gebäude und Elektrische Anlagen" / , Kassel Hasse, P : Neu: DIN VDE 85 Teil 103: Schutz gegen elektromagnetischen Blitzimpuls Teil 1: Allgemeine Grundsätze Anwendung in der Praxis - (I) de (der elektromeister + deutsches elektrohandwerk), H 14, 1997 IEC 61662, Amendment 1: : Assessment of the risk of damage due to lightning, Annex C: Structures containing electronic systems Bureau Central de la Commission Electrotechnique Internationale, 3 rue de Varembe, Geneve, Suisse [2] DIN V VDE V (VDE V 85 Teil 110):1997-: Blitzschutzsysteme Leitfaden zur Prüfung von Blitzschutzsystemen Berlin/ Offenbach: VDE-Verlag, GmbH Müller, K -P : Neue Blitzschutznormung Elektropraktiker, H 6, 1996 DIN VDE 85: : Blitzschutzanlage - Teil 1: Allgemeines für das Errichten - Teil 2: Errichten besonderer Anlagen Berlin/Offenbach: VDE-Verlag, GmbH IEC : : Protection of structures against lightning Part 1: General principles International Electrotechnical Commission, 3 rue de Varembe, Geneve, Suisse IEC : : Protection against lightning electromagnetic impulse Part 1: General principles Central de la Commission Electrotechnique Internationale, 3 rue de Varembe, Geneve, Suisse IEC 61662: : Assessment of the risk of damage due to lightning Bureau Central de la Commission Electrotechnique Internationale, 3 rue de Varembe, Geneve, Suisse DIN V ENV (VDE V 85 Teil 100): : Blitzschutz baulicher Anlagen Teil 1: Allgemeine Grundsätze (IEC : 1990, modifiziert) Berlin/Offenbach: VDE- Verlag GmbH DIN VDE (VDE 85 Teil 103): : Schutz gegen elektromagnetischen Blitzimpuls (LEMP) Teil 1: Allgemeine Grundsätze Identisch mit IEC 81(Sec)44 Berlin/ Offenbach: VDE-Verlag, GmbH [3] Hasse, P ; Wiesinger, J : Anforderungen und Prüfungen bei einem EMV-orientierten Blitz-Schutzzonen-Konzept etz, H 21/1990 Hasse, P ; Wiesinger, J : Handbuch für Blitzschutz und Erdung Pflaum-Verlag, München; VDE-Verlag, Berlin- Offenbach; 4 Auflage, 1993 Hasse, P ; Wiesinger, J : EMV - Blitz-Schutzzonen-Konzept Pflaum-Verlag, München; VDE-Verlag, Berlin-Offenbach, 1994 Hasse, P ; Wiesinger, J ; Zahlmann, P ; Zischank, W : Zukunftsorientiertes Prinzip für die Ableiter-Koordination in Niederspannungsanlagen etz, H 1/1995 Hasse, P : Blitzschutz-Management - Planung und Organisation 1 VDE/ABB-Blitzschutztagung "Blitzschutz für Gebäude und Elektrische Anlagen", / , Kassel Wettingfeld, J : Was ist neu in ENV / 95 (DIN VDE 85 Teil 100)? 1 VDE/ABB-Blitzschutztagung "Blitzschutz für Gebäude und Elektrische Anlagen", / , Kassel Steinbigler, H : Verfahren und Komponenten des Gebäudeblitzschutzes 1 VDE/ABB-Blitzschutztagung "Blitzschutz für Gebäude und Elektrische Anlagen", / , Kassel Wiesinger, J : Was ist neu in IEC /02 95 ( DIN VDE 85 Teil 103)? 1 VDE/ABB-Blitzschutztagung "Blitzschutz für Gebäude und Elektrische Anlagen", / , Kassel Kern A : Blitz-Schutzzonen mit Schirmungen und Schnittstellen 1 VDE/ABB-Blitzschutztagung "Blitzschutz für Gebäude und Elektrische Anlagen", / , Kassel Pusch, H ; Raab, V : Gebäudeblitzschutz - Neue Europanorm TAB, H 12, S 69-73, 1996 Hasse, P : Blitzschutz für Gebäude und Elektrische Anlagen - 1 VDE/ABB-Blitzschutztagung de, H 11, S , H 12, S ,

42 B3 44

43 Vonkajšia ochrana pred bleskom (DIN VDE 85 časť 1)/ technika ochrany pred bleskom/ nové normy (DIN V VDE V 85 časť 100) C1- Princíp vonkajšej ochrany pred bleskom (podľa DIN VDE 85 časť 1+2) 47 C2- Zachytávacia sústava (DIN VDE 85 časť 1) 49 C2-02 Princíp zachytávcej sústavy pre budovy s mäkkým zastrešením 59 C3- Zvody (DIN VDE 85 časť 1) 61 C4- Triedy ochrany pred bleskom (DIN V VDE V 85 časť 100) 67 C4-02 Zachytávacia sústava (DIN V VDE V 85 časť 100) 73 C4-03 Zvody (DIN V VDE V 85 časť 100) 77 C4-04 Priblíženia, bezpečnostný odstup 81 C5- Izolované zachytávacie sústavy 83 45

44 46

45 C1 Princíp vonkajšej ochrany pred bleskom (podľa DIN VDE 85 časť 1 + 2) Vonkajšia ochrana pred bleskom je podľa -DIN VDE 85, časť 1- súhrn všetkých zariadení/inštalácií okolo chránenej sústavy, na chránenej sústave; smerujúcich do budovy, určených pre zachytávanie a zvádzanie bleskových prúdov do uzemňovacej sústavy. Pozostáva zo: - zachytávacej sústavy - zvodov - uzemňovacej sústavy zachytávacia sústava zvody EP EP uzemňovacia sústava B3-17: Princíp vonkajšej ochrany pred bleskom s pripojením na vyrovnanie potenciálov (EP) pre spojenie s vnútornou ochranou pred bleskom 1. Zachytávacia sústava Zachytávacia sústava je súhrn všetkých kovových častí (napr. zachytávacích vedení, zachytávacích tyčí) na, okolo, po stranách alebo vedľa budovy. Slúži ako bod úderu pre blesk. Obr. C1-2 predstavuje rozličné možnosti. - spravidla sa nezávisle od výšky budovy na streche vybuduje zachytávacia sieť (veľkosť oka cca. 10 m x 20 m) (obr. C1-2a). - pri budovách do max. 20 m celkovej výšky (vrátane zachytávacej sústavy) sa môžu inštalovať zachytávacie vedenia a/alebo zachytávacie tyče, ktoré majú ochranný uhol 45 (obr. C1-2b). - okrem toho je možná inštalácia izolovaných sústav na ochranu pred bleskom, ktoré sa inštalujú vedľa budovy pri zohľadnení ochranného uhla 45 (obr. c1-2c). Tieto sústavy môžu pozostávať zo zachytávacích tyčí, zachytávacích vedení, zachytávacích sietí alebo ich kombinácií. 2. Zvody Zvod (pozri aj C3-) je elektricky vodiace spojenie medzi zachytávacou sústavou a zemniacou sústavou. Počet zvodov je závislý od tvaru strechy a veľkosti budovy. Každých 20 m obvodu vonkajších hrán striech (pri projekcii na základ) je potrebné inštalovať zvod (obr. C1-3). 3. Uzemňovacia sústava Uzemňovacia sústava (pozri aj E1- až E4-) slúži na zvedenie bleskového prúdu do zeme. Zvyčajne pozostáva z uzavretého kruhového zemniča (napr. základový zemnič alebo alebo povrchový zemnič v pôde) alebo vo výnimočných prípadoch z jednotlivých zemničov.

46 C1 Oko max. 10 x 20 m 45 ochranný uhol 45 ochranný uhol 45 ochranný uhol 45 ochranný uhol 45 ochranný uhol C1-2: Príklady zachytávacích sústav <= 20m C1-3: Usporiadanie zvodov pri sieťovej zachytávacej sústavy 48

47 C2 Zachytávacia sústava (DIN VDE 85 časť 1) Zachytávacia sústava je súhrn kovových častí (napr. zachytávacích vedení, zachytávacích tyčí, zachytávacích vrcholov, atď.) na, okolo, po stranách alebo vedľa budovy. Slúži ako možný bod úderu blesku. Bleskom uprednostňované miesta úderu, ako napr. vrcholy striech, komíny, okraje odkvapovej sústavy, zábradlia a atiky, antény a iné vyčnievajúce strešné nadstavby je potrebné vybaviť zachytávacou sústavou. Ak sú tieto uprednostňované miesta z kovu, môžu byť pri dostačujúcom priemere použité ako zachytávacia sústava. Zachytávacie sústavy, resp. ako kovové časti slúžiace ako zachytávacie sústavy musia byť uložené holé. Zachytávacie sústavy s ochrannou vrstvou, resp. s náterom sa pokladajú za holé. Zachytávacie sústavy môžu byť zriadené podľa nasledujúcich aspektov: oko max. 10 x 20 m 1. Zachytávacia sústava "sieť" Toto vyhotovenie môže byť použité nezávisle od výšky budovy. Na povrchu strechy sa vytvorí sieť so slučkami (okom), max. veľkosť oka 10 x 20 m. Pozícia jednotlivých slučiek - žiadny bod povrchu strechy nesmie ležať ďalej ako 5 m od najbližšej zachytávacej sústavy - je pri uprednostnení vrcholov, resp. vonkajších hrán a ich kovové časti slúžiace ako zachytávacia sústava, je voliteľná (obr. C2-1). Zachytávacie vedenia na vonkajších hranách budovy musia byť uložené ak možno priamo na rohoch. Strešné nadstavby z elektricky nevodiacich materiálov sa pokladajú za dostatočne chránené, ak nevyčnievajú viac ako 0,3 m z roviny siete (obr. C2-2). Ak vyčnievajú viac ako 0,3 m, potom je nadstavbu potrebné vybaviť zachytávacou sústavou (napr. zachytávacím vrcholom) a spojiť s najbližšie umiestnením zachytávacím vedením. h napr. odkvap oko max. 10 x 20 m Strešné nadstavby (bez spojenia s uzemnenými časťami) nemusia byť pripojené na zachytávaciu sústavu, keď sú splnené všetky nasledujúce predpoklady: 1a) Strešné nadstavby môžu vyčnievať max. 0,3 m (h <= 0,3 m) z roviny siete (obr. 3a) a 1b) strešné nadstavby nemôžu byť od zachytávacej sústavy vzdialené menej ako 0,5 m (a => 0,5 m) a 1c) strešné nadstavby môžu predstavovať uzavretú plochu max. 1 m2 (napr. strešné okná) alebo dĺžku max. 2 m (napr. plechová krytina). C2-1 Len ak sú splnené všetky tri predpoklady, nemusí sa pripojenie vykonať. 49

48 C2 h 45 ochranný priestor a h max. 20 m C2-3 Ak nie je splnená čo len jedna podmienka, musí sa pripojenie vykonať. 2. Zachytávacia sústava "zachytávacie vedenie s ochranným priestorom" Toto prevedenie je prípustné len pre budovy s celkovou výškou do 20 m (určujúci je odstup naj-vyšších bodov zachytávacej sústavy od zeme). Zachytávacie vedenie vytvorí 45 - ochranný priestor (obr. C2-4). Chránená budo-va sa musí nachádzať v tomto priestore. 45 ochranný priestor Tento druh je možné použiť len pri strmých strechách s odpovedajúcim sklonom strechy. Ostatné vedenia umiestnené na streche preberajú v tomto prípade len funkciu zvodov. C2-4 Strešné nadstavby z elektricky nevodiacich materiálov sa považujú za dostatočne chránené, ak nevyčnievajú viac ako 0,3 m z ochranného priestoru (obr. C2-5). Ak je miera h > 0,3 m, je potrebné inštalovať zachytávací vrchol s pripojením na zachytávacie vedenie, resp. zvod. Strešné nadstavby z kovu (bez pojenia s uzemnenými časťami) nemusia byť pripojené na zachytávacie vedenie, ak sú splnené všetky nasledujúce podmienky: 1a) Strešné nadstavby môžu vyčnievať max. 0,3 m (h <= 0,3 m) z roviny siete (obr. 3a) a 1b) strešné nadstavby nemôžu byť od zachytávacej sústavy vzdialené menej ako 0,5 m (a => 0,5 m) a 1c) strešné nadstavby môžu predstavovať uzavretú plochu max. 1 m2 (napr. strešné okná) alebo dĺžku max. 2 m (napr. plechová krytina). C ochranný priestor Len ak sú splnené všetky tri podmienky, nie je pripojenie potrebné. Ak nie je splnená čo len jedna podmienka, musí sa pripojenie vykonať. h 50

49 C2 45 ochranný priestor 45 ochranný priestor h h max. 20 m a C ochranný priestor 45 ochranný priestor a b h max. 20 m C Zachytávacia sústava "zachytávacia tyč s ochranným priestorom" C Jedna zachytávacia tyč Toto prevedenie sa používa len pre budovy s celkovou výškou do 20 m (rozhodujúci je odstup najvyššieho bodu zachytávacej tyče od povrchu zeme). Zachytávacia tyč vytvorí ochranný priestor v tvare kužeľa pod uhlom 45 (ochranný uhol 45 od zachytávacej tyče na všetky strany). Chránená budova sa musí nachádzať v tomto ochrannom priestore (obr. C2-7 a C2-8). C2-9 h 45 ochranný priestor Ostatné vedenia umiestnené na streche preberajú v tomto prípade iba funkciu zvodov. Strešné nadstavby z elektricky nevodiacich kovov sa považujú za dostatočne chránené, ak nevyčnievajú z ochranného priestoru o viac ako 0,3 m (obr. C2-9). Ak je dĺžka h > 0,3 m, je potrebné nainštalovať zachytávací vrchol s pripojením na zachytávaciu tyč, resp. zvody. Strešné nadstavby z kovu (bez spojenia s uzemnenými časťami) nemusia byť pripojené ma zachytávacie vedenie, ak sú splnené všetky nasledujúce podmienky (obr. C2-10): 1a) Strešné nadstavby môžu vyčnievať max. 0,3 m (h <= 0,3 m) z roviny siete (obr. C2-10a) a 1b) strešné nadstavby nemôžu byť od zachytávacej sústavy vzdialené menej ako 0,5 m (a => 0,5 m) (obr. C2-10b) a 1c) strešné nadstavby môžu predstavovať uzavretú plochu max. 1 m2 (napr. strešné okná) alebo dĺžku max. 2 m (napr. plechová krytina). Len keď sú splnené všetky tri podmienky, nie je pripojenie potrebné. Ak nie je splnená čo len jedna podmienka, je pripojenie nutné vykonať. 51

50 C2 C ochranný priestor 3.2 Viac zachytávacích tyčí Aj toto prevedenie je určené len pre budovy s celkovou výškou do 20 m (rozhodujúci je odstup najvyššieho bodu zachytávacej tyče od zeme). Zachytávacia tyč vytvorí ochranný priestor v tvare kužela pod uhlom 45 stupňov (ochranný uhol 45 stupňov od zachytávacej tyče na všetky strany). Chránená budova sa musí nachádzať v tomto ochrannom priestore. Vzájomné odstupy jednotlivých zachytávacích tyčí sú rozhodujúce pre ochranný priestor. a 45 ochranný priestor 3.2a) Odstup zachytávacích tyčí medzi sebou max. 30 m. Ochranný priestor sa vytvorí ochrannými priestormi jednotlivých zachytávacích tyčí ako aj ochranným priestorom, ktorý sa vytvorí pomysleným zachytávacím vedením mezi zachytávacími tyčami. Odstup h tohto pomysleného zachytávacieho vedenia od vrcholu zachytávacej tyče závisí od odstupu a zachytávacej tyče. 52 a Obr. C2-11 ukazuje tento princíp pre 2 zachytávacie tyče. Pri viacerých zachytávacích tyčiach sa môže použiť upravený. Čo sa týka zo strechy vyčnievajúcich kovových častí je postup popísaný v odseku C2-. h b 3.2a) Odstup zachytávacích tyčí medzi sebou viac ako 30 m. Pri tomto prevedení odpadá prídavný ochranný priestor vytvorený pomysleným zachytávacím vedením. Ostáva iba ochranný priestor pod uhlom 45, ktorý je tvorený len zachytávacími tyčami. 4. Izolovaná zachytávacia sústava "zachytávacie tyče s ochranným priestorom 4.1 Jedna zachytávacia tyč Toto prevedenie platí pre zachytávacie tyče do max. výšky 20 m (nad povrchom zeme). Zachytávacej tyči sa priradí kužeľový ochranný priestor s uhlom 45 stupňov od vrcholu tyče. Odstup d zachytávacej tyče od budovy musí byť min. 2 m. Ak nie je uzemnenie zachytávacej tyče spojené s vyrovnaním potenciálov v ochrane pred bleskom chránenej budovy, je potrebné odstup zväčšiť nasledovne: d = 2 + (RE / 5) d v metroch, RE v Ohmoch (obr. C2-13) 4.1 Dve zachytávacie tyče Zachytávacie tyče môžu mať max. výšku 20 m. V zásade platí ako ochranný priestor kuželovitý priestor okolo zachytávacieho vrcholu s ochranným uhlom 45 stupňov. 4.2 Odstup zachytávacích tyčí medzi sebou max. 30 m Naviac k ochrannému priestoru okolo zachytávacej tyče platí ochranný priestor 45-stupňov pomysleného zachytávacieho vedenia medzi zachytávacími tyčami. Výška tohto fiktívneho zachytávacieho vedenia závisí od výšky zachytávacích tyčí ako aj od ich odstupov (obr. C2-14). Odstup "d" zachytávacích tyčí od budov musí byť min. 2 m. Ak uzemnenie zachytávacích tyčí nie je spojené s vyrovnaním potenciálov v ochrane pred bleskom, je potrebné zväčšiť odstup "d" nasledovne: d = 2 + (RE1 / 5), resp. 2 + (RE2 / 5) d v metroch, RE v Ohmoch

51 C2 a <= 30 m h max. 20 m b prídavný 45 ochranný priestor 45 ochranný priestor (smerom von) (medzi zachytávacími tyčami) prídavný 45 ochranný priestor (medzi zachytávacími tyčami) 45 ochranný priestor (smerom von) a ochranný priestor C2-11: a) situácia b) ochranný priestor a > 30 m b 45 ochranný priestor 45 ochranný priestor h max. 20 m a ochranný priestor C2-12: a) situácia b) ochranný priestor 53

52 C2 a <= 30 m 45 ochranný priestor a <= 30 m h max. 20 m h max. 20 m RE ochranný priestor RE1 45 ochranný priestor RE2 ochranný priestor C2-13 Určovanie d h Odstup a d h pri výške zachytávacej tyče 10m 15m 20m 5 m 0,1 m 0,2 m 0,3 m 10 m 0,4 m 0,5 m 0,8 m 20 m 1,6 m 2,0 m 2,5 m 30 m 3,6 m 4,2 m 5,0 m 4.2b) Odstup zachytávacích tyčí medzi sebou je viac ako 30 m Pri tomto usporiadaní platí len ochranný priestor každej jednej zachytávacej tyče (obr. C2-15). Odstup d je potrebné dodržať podľa odseku 4.2.a. C Štyri zachytávacie tyče v štvorcovom usporiadaní Pri tomto usporiadaní platia tieto okrajové podmienky: - výška "h" zachytávacej tyče môže byť max. 30 m - odstup zachytávacích tyčí medzi sebou môže byť max. 30 m - odstup tyčí "d" od chránenej budovy musí byť min 3 m (resp. diagonálne od rohov budovy min. 4,5 m) Ako ochranný priestor tohto usporiadania zachytávacích tyčí sa vo všeobecnosti považuje (obr. C2-16) pomyslená zachytávacia rovina medzi štyrmi tyčami pri odstupe FE pod najvyšším zachytávacím vrcholom (FE závisí od odstupu "a" zachytávacích tyčí). 54

53 C2 a > 30 m a <= 30 m h max. 20 m h max. 20 m RE1 d d RE2 45 ochranný priestor RE Ochranný priestor "zachytávacia rovina" RE ochranný priestor Ochranný priestor C2-15 C2-16 Odstup a delta FE 5 m 10 m 0,3 m 0,7 m 20 m 30 m 2,7 m 6,0 m 5. Izolovaná zachytávacia sústava "zachytávacie vedenie s ochranným priestorom" Ak sú zachytávacie tyče vysoké max. 20 m, potom platí naviac k ochrannému priestoru "zachytávacia rovina" aj ochranný priestor pre dve susedné tyče (pozri odsek 4.2). Ak uzemnenie zachytávacích tyčí nie je spojené s vyrovnaním potenciálov budovy, potom je potrebné odstup d zväčšiť nasledovne: d = 4,5 + (RE/5) d v metroch, RE v Ohmoch 5.1 Jedno zachytávacie vedenie Výška podpier na upevnenie zachytávacieho vedenia môže byť max. 20 m. Odstup "a" podpier medzi sebou môže byť ľubovoľne veľký, ale odstup "d" od budovy ku chránenej sústave musí byť min. 2 m. Ak uzemnenie podpier nie je spojené s vyrovnaním potenciálov budovy, potom sa odstup zvyšuje takto: d = 2 + (REges./5) d v metroch, REges (vypočítané z RE1, RE2, atď.) v Ohmoch 55

54 C2 V tomto prípade je určujúci zemný odpor oboch podpier. Odstup D zachytávacieho vedenia (meraný pri najväčšom previse, to zn. pri najmenšom odstupe od budovy) musí zodpovedať nasledujúcej podmienke: D => ((1/2)+h/14) D, l, h v metroch Tu sa pre I použije dĺžka zachytávacieho vedenia a pre h výška podpery. Všetky chránené priestory (obr. C2-17) majú klenbovitý tvar, ktorý je tvorený ochranným uhlom 45 stupňov zachytávacieho vedenia. Okrem toho platí v priestore podpier prídavne kužeľovitý ochranný priestor 45 stupňov okolo vrcholov podpier. a 5.2 Paralelné zachytávacie vedenia Výška podpier "h" nie je zhora ohraničená. Zachytávacie vedenia je potrebné nad budovou napnúť v protiľahlom odstupe max. 10 m (obr. C2-18). Odstup D zachytávacích vedení (meraný pri najväčšom previse, to zn. pri najmenšom odstupe od budovy) musí zodpovedať podmienke podľa odseku 5.1. Odstup "d" podpier od budovy musí byť min. 2 m. Ak uzemnenie podpier nie je spojené s vyrovnaním potenciálov budovy, potom sa odstup zvyšuje: d = 2 + (REges / 5) d v metroch, RE v Ohmoch D I <=10m D h max. 20 m d d d RE1 d d RE2 45 ochranný priestor "zachytávacia tyč" 45 ochranný priestor "zachytávacie vedenie" ochranný priestor C a)Výška zachytávacieho vedenia max20m Ako ochranný priestor platí priestor pod zachytávacími vedeniami (obr. C2-19) a naviac: - priestor pod 45, meraný z vonkajšej strany zachytávacieho vedenia - priestor okolo vrcholov s ochranným uhlom 45 stupňov ochranný priestor hmax 20 m C2-17 C

55 C2 5.2b) Výška zachytávacieho vedenia väčšia ako 20 m ale nie menšia ako 40 m. Zachytávacie vedenia je potrebné natiahnuť nad vonkajšími okrajmi (odstup h > 0). Ako ochranný priestor sa považuje priestor pod zachytávacími vedeniami (obr. C2-20). a prepojenie oko max. 10 x 20 m b b ochranný priestor hmax 20 m D C c) Výška zachytávacích vedení viac ako 40 m. Vonkajšie zachytávacie vedenia musia byť uložené ďalej smerom von. Podľa výšky zachytávacieho vedenia je potrebné dodržať rozmer "b" (obr. C2-20). Napr. pre výšky 50 m je rozmer b = 1m a pre výšky 60 m rozmer b=3 m minimálne. Ako ochranný priestor platí aj tu priestor pod zachytávacími vedeniami. 6. Izolovaná zachytávacia sústava "zachytávacia sieť" Nad budovou sa nainštaluje zachytávacia sieť (obr. C2-21). Je potrebné dodržať nasledujúce podmienky: - výška "h" podpier ako aj ich rozmery (a a b) nie sú obmedzené - rozmer oka max. 10 m x 20 m - oba konce každého vedenia je potrebné natiahnuť na uzemnenú podperu - na miestach, kde sa vedenia križujú, je potrebné ich medzi sebou pospájať - sieť musí pokrývať všetky obrysy chránenej budovy - odstup "b" zachytávacej siete (meraný pri najväčšom previse) musí byť min. 1,5 m a odstup "d" podpier min. 2 m. Ak uzemnenie podpier, resp. zachytávacej siete nie je spojené s vyrovnaním potenciálov v ochrane pred bleskom chránenej budovy, je potrebné tieto odstupy zväčšiť o: REges / 5 C2-21 d Za ochranný priestor sa považuje: - pre výšky podpier do 20 m - priestor pod zachytávacou sieťou a navyše okolo tohto priestoru s ochranným uhlom 45 stupňov. - pre výšky podpier nad 20 m - len priestor pod zachytávacou sieťou Poznámka: Zachytávacia sieť môže byť natiahnutá aj odlišne od obrázku C v strede izolovaných podpier a po stranách cez izolované podpery. Od výšky 3 m nad povrchom zeme môžu byť zvody priamo upevnené na chránenú budovu. h 57

56 C2 58

57 C2 02 Princíp zachytávacej sústavy pre budovy s mäkkým zastrešením VDE-smernica DIN VDE 85, časť 2/11.82 vyžaduje pre budovy s mäkkým zastrešením (mäkké strrechy) v odseku zvláštne usporiadanie zachytávacej sústavy. Zachytávacie vedenia na takýchto strechách (napr. slamenné, trstinové...) musia byť umiestnené na izolovaných podperách a voľne natiahnuté. Aj v oblasti odkvapu je potrebné dodržať určité odstupy. Odstup zvodov od seba sa určí podľa rozmerov budovy podľa DIN VDE 85, časť 1/11.82, odseku 5.2. Aj pre uzemňovaciu sústavu platí DIN VDE 85, časť 1/11.82 (odsek 5.3). Zvláštnu pozornosť je potrebné venovať prevedeniu vnútornej ochrany pred bleskom (vyrovnanie potenciálov v ochrane pred bleskom, ochrana pred prepätím) podľa DIN VDE 85, časť 1/11.82, odsek 6. d Vysvetlivky Zachytávacie vedenie Prepojovacie miesto Oddeľovacie/meracie Uzemňovacie vedenie A. Zvod A1 A2 A3 A1 A6 A5 a a A1 A2 A3 c Dôležité odstupy (minimálne rozmery) a 0,6 m Zachytávacie vedenie / hrebeň strechy b 0,4 m Zachytávacie vedenie / strešná krytina c 0,15 m Odkvap / podpera odkvapu d 2,0 m Zachytávacie vedenie / vetvy stromu 59

58 C2 02 Ďalšie upozornenia: - pri vrcholových vedeniach sú rozpätia do 15 m, pri zvodoch do cca. 10 m bez prídavných podpier - napínacie kolíky musia byť pevne spojené so strešnou konštrukciou s prepojovacím čapom vrátane podložiek - ak stromy, ktoré prevyšujú budovu s mäkkou krytinou, tesne pri budove, potom je potrebné na stene pri strome inštalovať zachytávacie vedenie - ak mäkká strecha hraničí s kovovou strešnou krytinou, potom je potrebné medzi mäkkú strechu a túto krytinu zaviesť nevodiacu strešnú krytinu s minimálnou šírkou 1 m - antény a elektrické sirény nie sú na mäkkých strechách prípustné Poznámka: Pre mäkké strechy, ktoré sú potiahnuté kovovou drô-tovou sieťou resp. krytiny, zavlažovacie systémy, vetracie potrubia, komíny, strešné okná, svetlíky atď. z kovu, tieto opatrenia nie sú určené. V týchto prípadoch je účinná ochrana pred bleskom možná len izolovanou sústavou ochrany pred bleskom podľa DIN VDE 85, časť 1/11.82, odsek

59 C3 Zvody (DIN VDE 85 časť 1) Zvody sú elektricky vodiace spojenia medzi zachytávacím vedením a uzemňovacou sústavou. Pri usporiadaní je nutné dbať na čo možno najkratšie spojenia. Počet zvodov závisí od obvodu vonkajších strešných hrán (obvod projekcie na základnú plochu). Každých 20 m obvodu je potrebné umiestniť zvod. Usporiadanie zvodov je potrebné vytvoriť tak, aby boli rozložené čo najpravidelnejšie po obvode budovy. Podľa vlastností budovy však môžu byť vzájomné odstupy rozdielne. V každom prípade je potrebné dodržať celkový počet potrebných zvodov a okrem toho nesmie byť prekročený odstup zvodov medzi sebou 10 m. Zvody môžu byť priebežne uložené aj pod omietku, v betó-ne, v škárach, v žliabkoch alebo šachtách. Zvody musia mať oddeľovacie miesta (ak je to možné tak nad vstupom do zeme). To nie je nutné, ak typ stavby oddelenie neumožňuje (napr. želežobetónové stavby). Zvody môžu byť uložené aj ako izolované vedenia. 1. Výpočet potrebných zvodov Určujúci pre zistenie počtu potrebných zvodov je obvod vonkajších strešných hrán, to zn. projekcia strešnej plochy (C3-1). 1.1 Budovy s obvodom vonkajších strešných hrán do 20 m Pri týchto rozmeroch budovy postačuje jeden zvod. 1.2 Budovy s obvodom vonkajších strešných hrán viac ako 20 m Na každých 20 m obvodu je potrebné inštalovať zvod, to zn. počet zvodov: obvod vonkajších strešných hrán v m / 20 Toto číslo sa od 5/10 zaokrúhľuje smerom hore a pod touto hodnotou sa zaokrúhľuje smerom dole (smerom dole lne nad číslom 3). Ak je obvod napr. 88 m, výpočtom získame hodnotu 4,4. Platí zaokrúhlená hodnota 4. Takto získané číslo je potrebné ďalej zvážiť. a) Symetrické budovy Ak je vypočítané číslo párne, potom sa nemení. Ak je vypočítané číslo nepárne, potom musí byť počet zvodov zvýšený o 1. Vo vyššie uvedenom príklade sú preto potrebné 4 zvody. Týmto opatrením sa pri symetrických budovách dosiahne pravidelná štruktúra ochrany pred bleskom. b) Nesymetrické budovy Vypočítaný počet zvodov sa nemení. b c) Budovy so sedlovými strechami do šírky / dĺžky 12 m. Ak je vypočítané číslo párne, potom sa nemení. Ak je vypočítané číslo nepárne, potom môže byť počet zvodov znížený o 1. Obr. C3-2 v tabuľke udáva potrebný počet zvodov pri rozličných rozmeroch budovy. C3-1: Určujúci obvod U = 2 x L + 2 x b 61

60 C3 Obvod vonkajších strešných hrán Symetrická budova Počet zvodov pri Nesymetr. budova m m m m m Usporiadanie zvodov Sedlová strecha do max.šírky,resp. dĺžky 12 m m m C3-2 1.) Pri použití zachytávacej sústavy "sieť" Pri zosieťovanej zachytávacej sústave (pozri C2-, odsek 1) by mali byť zvody uložené čo najbližšie k rohu, resp. k uzlu jednotlivých slučiek. Obr. C3-3 ukazuje niektoré príklady. 2.) Pri použití zachytávacej sústave "zachytávacie vedenie s ochranným priestorom" Tento typ zachytávacej sústavy sa používa len pri sedlových strechách s odpovedadjúcim sklonom (pozri C2-, odsek 2). Zvody sa prepoja so zachytávacím vedením. Počet zvodov sa určí podľa postupu popísaného v odseku A. Obr. C3-4 ukazuje niektoré príklady. Kovové dažďové odkvapy musia byť na krížových miestach spojené so zvodmi. Ak ležia vo vnútri 45 - ochranného priestoru a nie sú križované žiadnym zvodom, potom nie je nutné ich pripájať. 3.) Pri použití zachytávacej sústavy "zachytávacia tyč s ochranným priestorom" Pri sústavách so zachytávacími tyčami na streche (pozri C2-, odsek 3) je nutné opatriť každú zachytávaciu tyč minimálne jedným zvodom. Okrem toho je nutné dodržať určený počet potrebných zvodov (zodpovedajúci obvodu hrán strechy, pozri odsek 1). Obr. C3-5 ukazuje niekoľko príkladov. Kovové časti (napr. plechové kryty, dažďové odkvapy atď.) musia byť na krížových miestach s týmito zvodmi spojené. Ak ležia vo vnútri 45 stupňového ochranného priestoru a nie sú križované žiadnym zvodom, potom nie je nutné ich pripájať. 20 m 20 m 15 m 20 m Obvod < 20 m: postačuje 1 zvod 18 m 12 m Počet zvodov: 70 m : 20 m = 3,5 teda 4 zvody 32 m 14 m 10 m Počet zvodov: 80 m : 20 m = 4 teda 4 zvody 40 m 20 m 62 Počet zvodov: 60 m : 20 m = 3 šírka <= 12 m: 3-1 = 2 teda 2 zvody C3-3 Počet zvodov: 92 m : 20 m = 4,6 teda 5 Sym. budova: = 6 teda 6 zvodov 20 m Počet zvodov: 120 m : 20 m = 6 teda 6 zvodov

61 C3 Zachytávacie vedenie so 45 ochranným uhlom 18 m 12 m Počet zvodov: 60 m : 20 m = 3 Šírka <= 12 m: 3-1 = 2 teda 2 zvody 20 m Obvod < 20 m: stačí 1 zvod 15 m Počet zvodov: 70 m : 20 m = 3,5 teda 4 zvody Zachytávacia tyč so 45 ochranným uhlom 20 m 15 m C3-5 Obvod < 20 m: stačí 1 zvod 4) Pri použití "izolovanej zachytávacej sústavy a) "Zachytávacia tyč s ochranným priestorom" Počet zvodov je určený počtom kovových zachytávacích tyčí (pozri C2-, odsek 4). Počet zvodov: 70 m : 20 m = 3,5 teda 4 zvody b) "Zachytávacie vedenie s ochranným priestorom" Ak sú podpery z kovu, nie sú potrebné zvody. Každú nevodivú podperu je nutné ošetriť zvodom (C2-, odsek 5). c) "Zachytávacia sieť" Pozri bod b) (pozri C2-, odsek 6). 63

62 C3 3. Prídavné zvody 1) Budovy s pôdorysom väčším ako 40 m x 40 m. Ak to usporiadanie umožňuje, je potrebné nainštalovať vnútorné zvody. Pritom je potrebné dbať na to, aby odstup vnútorných zvodov medzi sebou nebol väčší ako 40 m a okrem toho odstup k vonkajším zvodom neprekročil 40 m. Z týchto údajov sa určí potrebný počet vnútorných zvodov (obr. C3-6). Ak nie je možné inštalovať vnútorné zvody, je potrebné zvýšiť počet vonkajších zvodov. Odstup vonkajších zvodov nemusí prekročiť 10 m. 60 m C3-6 2) Budovy s uzavretými vnútornými dvormi (resp. s átriami) Ak je obvod uzavretého dvora väčší ako 30 m, je potrebné inštalovať na každých 20 m obvodu zvod. V každom prípade sú potrebné min. 2 zvody (obr. C3-7). 4. Zvláštne prípady Pri voľne stojacich komínoch a kostolných vežiach do výšky 20 m vo všeobecnosti postačuje jeden zvod. Pri výškach nad 20 m sú nutné 2 zvody. Pri chladiacich vežiach sa potrebný počet zvodov určí podľa vrchného obvodu. 64 a a a 100 m a 1) 2) 1) a 2) - prídavné vnútorné zvody (a <= 40 m) a a a 20 m C m 40 m 1) 2) 3) 6) 5) 4) Obvod vnútorného dvora: 120 m; počet prídavných zvodov: 120 m : 20 m = 6 zvodov (č. 1) až 6)) 5) Náhrada zvodov 40 m Kovové časti z vonkajšej strany budovy, ako napr. koľajnice externých výťahov, požiarne rebríky, atď. môžu byť použité ako zvody. Pri budovách s oceľovou kostrou slúži oceľová kostra ako zvod. Aj pri železobetónových stavbách môže slúžiť výstužová oceľ ako zvod, pokiaľ je zabezpečená dobrá elektrická vodivosť. Ak nie je, je potrebné uložiť do železobetónu oddelené vedenia alebo ich umiestniť externe. Pri železobetónových paneloch môže výstuž nahradiť zvody, ak je zabezpečené prechodové prepojenie (napr. cez pripojovacie časti). Pri kovových fasádach môžu byť ako zvody použité kolmo prechádzajúce, elektricky vodivé spojené kovové časti (napr. profilové plechy, spodné konštrukcie). Ak nie je zabezpečený vodivý prechod, je nutné inštalovať oddelené zvody a spojiť ich s jednotlivými časťami kovovej fasády. Pri prekladaných plechoch sa považuje klzný kontakt ako postačujúce prepojenie. Izolujúce vrstvy na kovových fasádach (napr. Eloxal, umelá hmota) nie je nutné odstrániť. Kovové odkvapové rúry môžu byť použité ako zvody, pokiaľ sú spájacie miesta spájkované, resp. spojené so spájkovanými lamelami. V každom prípade je nutné ich dole pripojiť na uzemňovaciu sústavu. Kovové inštalácie vo vnútri budovy nemôžu byť v žiadnom prípade použité ako zvody. Je však potrebné ich pripojiť na vyrovnanie potenciálov, resp. na uzemňovaciu sústavu.

63 C3 6) Upozornenie k inštalácii Pri inštalácii zvodov je nutné dbať na to, aby dvere, okná a iné otvory budovy boli v min. odstupe d=0.5 m (obr. C3-8). Pre podrobnosti k inštalácii (usporiadanie vstupov do zeme, montážne miery, atď.) si pozrite časť BLITZPLANERU G1-. d d C3-8 65

64 C3 66

65 C4 Triedy ochrán pred bleskom (DIN V VDE V 85 časť 100) 1.2 Cieľ ochrany V súkromnej oblasti je čistá materiálna ochrana vecí určujúca pri rozhodovaní o nutnosti ochrany pred bleskom. V komerčnej oblasti, napr. v priemyselných objektoch, riadiacich budovách, je rozhodujúcim faktorom použiteľnosť. V mnohých prípadoch sa bohužiaľ ešte stále definuje ochrana pred bleskom ako vonkajšia ochrana pred bleskom. Často sa nevie o tom, že ochrana pred bleskom sa skladá z opatrení "vonkajšej a vnútornej ochrany pred bleskom". Rozsah vnútornej ochrany pred bleskom pri väčších budovách často rýchlo presiahne rozsah vonkajšej ochrany pred bleskom, tým viac, čím viac elektroniky sa v chránenom objekte nachádza. Zvážením svojich požiadaviek definuje vlastník objektu cieľ ochrany. Zvážením aspektov bezpečnosti a nákladov sa rozhodne, na akej úrovni sa ochrana nainštaluje. 1.3 Právne aspekty Stavebné predpisy jednotlivých krajín určujú, pre ktoré objekty a zariadenia je potrebná sústava ochrany pred bleskom. "Zjednodušená" formulácia: Budovy, do ktorých podľa ich polohy, typu stavby a použitia môže ľahko udrieť blesk alebo jeho úder môže viesť k ťažkým následkom, je nutné zabezpečiť trvalou účinnou ochranou pred bleskom. Táto formulácia popisuje požiadavky len povrchne. Vo vyhláškach je potom bližšie určené, pre ktoré typy stavieb je sústava ochrany pred bleskom nutná. Sú to napr. obchodné domy, reštaurácie, školy, nemocnice, výškové budovy a zvláštne budovy podľa určenia stavebného dozoru. 1.4 Nová norma z oblasti ochrany pred bleskom podľa DIN V ENV (DIN V VDE V 85 časť 100): Čo sa zmenilo? - triedy ochrán pred bleskom (TO) - ustanovenia pre vonkajšiu ochranu pred bleskom - ustanovenia pre uzemnenia - vyrovnanie potenciálov v ochrane pred bleskom - určenie priblíženia. Norma DIN V ENV platí pre projektovanie a zriaďovanie ochrán pred bleskom pre všeobecné budovy do výšky 60 m. Popisuje základné ochranné opatrenia, ktoré musia byť prevedené z vonkajšej strany budovy (zachytávacie sústavy, zvody, uzemňovacia sústava), a opatrenia, ktoré musia byť vykonané vo vnútri budovy (vyrovnanie potenciálov v ochrane pred bleskom). Ustanovenia pre budovy s výškou nad 60 m a zvláštne budovy, napr. prevádzky s nebezpečenstvom výbuchu, atď. nasledujú až neskôr. 1.6 Triedy ochrán pred bleskom V DIN V ENV sú udané tie parametre bleskového prúdu, ktoré sa používajú pri dimenzovaní ochrany pred bleskom zodpovedajúcej triede ochrany pred bleskom (obr. C404-1). Efektivitu priradená jednotlivým triedam ochrany pred bleskom I až IV je taktiež potrebné zistiť podľa obr. C

66 C4 Blitz- Blitz- Schutzwinkel Maschen- Wirksamkeit schutz- kugel weite E α( ) 80 klasse r(m) (m) I x 5 98 % II x % 20 I II III IV 10 III x % 0 IV h(m) 20 x % h α r geschützter Raum h: Höhe der Fangeinrichtung über Erdboden r: Radius der "Blitzkugel" α :Schutzwinkel Lit.: ENV : Tab Eingabedaten: Abmessungen und Lage der baulichen Anlage Dichte der Erdblitze Ng Ermittle die äquivalente Fläche Ae und berechne die jährliche Anzahl der Einschläge in die bauliche Anlage Nd=Ng x Ae x Ce 10-6 Start Bestimme aus der Nationalen Norm die zulässige Anzahl der kritischen Einschläge Nc C4-1: Anordnung der Fangeinrichtung gemäß der Blitzschutzklasse ja Ist Nd Nc? Die Blitzschutzklasse stellt eine Zuordnung zu einer Werteskala dar, in der Abhängigkeit von der Einschlagswahrscheinlichkeit, ökonomischer Bedeutung und den Folgen aus einem möglichen Ausfall der Anlage eine Abwägung zwischen Restrisiko und kostenmäßigen Aufwand für die Realisierung der Blitzschutzanlage ermöglicht In der neuen Norm ist in einem Flussdiagramm gezeigt (Bild C4-2) wie die erforderliche Blitz- Schutzklasse zu ermitteln ist Ausgehend von einer Blitzdichte Ng (Blitze pro km² und Jahr), die für die Gegend, in der das zu schützende Gebäude steht (Bild C4-4), gilt, wird mit Hilfe der äquivalenten Fläche Ae (km²) diejenige Anzahl Nd von Blitzen pro Jahr ermittelt, die für das Gebäude im Mittel zu erwarten ist Nd = Ng x Ae x Ce x 10-6 Die äquivalente Fläche Ae wird, wie in Bild C4-3 gezeigt, ermittelt Diese äquivalente Fläche Ae berücksichtigt, dass für ein zu betrachtendes Objekt Direkteinschläge in die zu betrachtende Anlage und Blitzeinschläge in unmittelbarer Nähe die gleiche Auswirkung besitzen Die Bestimmung des Umgebungskoeffizienten Ce in Bezug auf die relative Lage der baulichen Anlage ist in Bild C4-5 dargestellt C4-2: Blitzschutzsystem ist nicht notwendig Errichte ein Blitzschutzsystem entsprechend dem E -Wert und den für die Schutzklasse geltenden Abmessungen Berechne Nc E=1 - Nd Errichte ein Blitzschutzsystem mit der Wirksamkeit E ³ E ja Ist E ³ E? Errichte ein Blitzschutzsystem entsprechend dem E -Wert und den für die Schutzklasse geltenden Abmessungen Plane zusätzliche Schutzmaßnahmen Flussdiagramm für die Auswahl eines Blitzschutzsystems Im nationalen Vorwort der Norm DIN V ENV ist die Ermittlung der Risikokennzahl Nc (Bild C4-6) angegeben Dieser Risikofaktor Nc, welcher sich aus der Multiplikation vorgegebener Faktoren ermitteln lässt, gibt an, wieviele Blitze eine Gebäudeblitzschutzanlage pro Jahr "durchlassen" darf Die Faktoren beschreiben: Gebäudekonstruktion (Tab A) * Bauart der Wände * Dachkonstruktion * Dachdeckung * Dachaufbauten Gebäudenutzung und Gebäudeinhalt (Tab B) * Nutzung durch Personen * Art des Gebäudeinhaltes * Wert des Gebäudeinhaltes * Maßnahmen und Einrichtungen zur Schadensverringerung Folgeschäden (Tab C) * Umweltgefährdung * Ausfall wichtiger Versorgungsleistungen * sonstige Folgeschäden nein 68

67 C4 H Äquivalente Fangfläche einer baulichen Anlage in flachem Gelände (Flachdach) A e S L 3H 1:3 W Beispiel: L = 10 m W = 5 m H = 6 m A e = L W + 6 H (L+W) + 9π H 2 =50m² + 36m (15m) + 9π 36m² = 1607,4 m² = 0,06 km² DIN V ENV (VDE V 85 Teil 100) : Bild F.1, Nationaler Anhang F.2.3 Relative Lage der baulichen Anlage: geschlossene Häuserreihen 0,25 oder dichte Bebauung lockere Bebauung, bei der der Abstand 0,5 der Häuser größer ist als deren Höhe freistehende bauliche Anlage, keine 1 weiteren Gebäude oder Objekte innerhalb einer Distanz von 3 H von der Anlage freistehende bauliche Anlage auf der 2 Bergspitze oder einer Kuppe DIN V ENV (VDE V 85 Teil 100) : Tabelle F.2 / NC zu Anhang F.2.3. C4-5: Bestimmungen der Umgebungskoeffizienten Ce C e H Äquivalente Fangfläche einer baulichen Anlage in flachem Gelände (Satteldach) S 1:3 In F.2.4 von Anhang F wird die Bestimmung des Wertes von N C (vertretbare jährliche Anzahl von Blitzeinschlägen in eine bauliche Anlage, die Schäden verursachen können) in die Hände der Nationalen Komitees gelegt. Das in der Deutschen Kommission für Elektrotechnik (DKE) zuständige Komitee K 251 hat den folgenden Nationalen Anhang zur Ermittlung von N C erarbeitet. A e L 3H W A e = 6 H W + 9π H 2 N C A B C N C = A B C = akzeptierte Einschlagshäufigkeit = Komponente, mit der die Gebäudekonstruktion (Bauart, Material) berücksichtigt wird = Komponente, mit der die Gebäudenutzung und der Gebäudeinhalt berücksichtigt werden = Komponente, mit der die Folgeschäden berücksichtigt werden DIN V ENV (VDE V 85 Teil 100) Lit.: DIN V ENV (VDE V 85 Teil 100) : Bild F.1, Nationaler Anhang F.2.3 C4-3: C4-4: Ermittlung der äquivalenten Auffang-Fläche Ae für ein einzeln gelegenes Bauwerk Ausgehend von diesem Risikofaktor kann dann, wie im Bild C4-2 gezeigt, die erforderliche Blitz- Schutzklasse ermittelt werden Mittelwerte < 20 Td = < Ng 1, Td = Ng 2, Td = Ng 2, Td = Ng 3,4 > 35 Td = Ng 4,0 Td = Anzahl der Gewittertage je Jahr Ng = Anzahl der Erdblitz je Jahr pro km 2 DIN V ENV (VDE V 85 Teil 100) Bild NC.1 Essen Freiburg Dortmund Saarbücken Anzahl der Gewittertage je Jahr Frankfurt Stuttgart Hamburg Hannover Erfurt Nürnberg München Berlin C4-6: 1 6 Ermittlung akzeptierter Einschlagshäufigkeit Nc Blitzschutz-Potentialausgleich In DIN V ENV ist der Blitzschutz-Potentialausgleich für alle von außen eingeführten leitfähigen Systeme (z B metallene Rohrleitungen, energietechnische und informationstechnische Systeme, usw ) zwingend vorgeschrieben Diese Forderung in der neuen Norm ist wesentlich detaillierter dargelegt und stellt eine bindende Forderung dar Die Forderung des Blitzschutz-Potentialausgleiches wird erfüllt durch direkten Anschluss aller metallenen Systeme und indirekten Anschluss aller unter Betriebsspannung stehender Systeme über Blitzstrom-Ableiter (Bild C4-7) In Bezug auf Einrichtungen der elektrischen Energie- und Informationstechnik in allgemeinen Fällen heißt es im Abschnitt der Norm: "Der Blitzschutz-Potentialausgleich ist für Einrichtungen der elektrischen Energie- und Informationstechnik in Übereinstimmung mit Unterabschnitt einzurichten Der Blitzschutz-Potentialausgleich ist möglichst nahe an der Eintrittstelle in die bauliche Anlage durchzuführen 69

68 C4 Sind die Leiter nicht geschirmt oder nicht im Metallrohr verlegt, dann müssen alle Leiter des Netzes direkt oder indirekt angeschlossen werden Spannungsführende Leiter sollten über Ableiter mit der Blitzschutzanlage verbunden werden In TN-Systemen sollen PE- oder PEN-Leiter direkt mit der Blitzschutzanlage verbunden werden " Die hier zum Einsatz kommenden Ableiter sind entsprechend den Blitzstromparametern der festgelegten Blitzschutzklasse auszuwählen Deutlich wird auch die Aussage unterstrichen, dass der Blitzschutz-Potentialausgleich nahe an der Eintrittstelle der baulichen Anlage durchzuführen ist Durch die Realisierung dieser Forderung wird sichergestellt, dass kein Blitzteilstrom in die Anlage verschleppt wird und zu unzulässigen Störungen an anderen elektrischen Systemen führt Im zunehmenden Maße lassen deswegen auch Energie-Versorgungsunternehmen (EVUs) auf Anfrage den Einsatz von Funkenstreckenableitern im Vorzählerbereich zu Faktoren zur Bestimmung der Schutzklasse Tab A: Bauart der Wände Gebäudekonstruktion Bewehrter Ortbeton, durchgehende Metallfassade 5 Leitend miteinander verbundene Fertigbauteile, Skelett aus Stahl oder durchgehend verbundenem Beton 4 Mauerwerk, Beton ohne Bewehrung, nicht miteinander verbundene Fertigbauteile 0,5 Holzfachwerk und andere brennbare Baustoffe 0,1 Dachkonstruktion Stahl 4 Stahlbeton 2 Stahlbeton-Fertigteile 0,5 Holz 0,1 Dachdeckung Bewehrter Beton 4 A1 A2 A3 Tankrohr kathodisch geschützt Blitzschutz-Potentialausgleich Z PAS BSZ 0 BSZ 1 Wasser Gas EVU Heizung Fundamenterder Äußerer Blitzschutz Blech 2 Ziegel, Schiefer 1 Kunststoff-Folien, Dachpappe, Kiespressdach 0,5 Weichdächer 0,05 Dachaufbauten A4 Keine Dachaufbauten 1,0 Nicht geerdete Metallteile, Antennen 0,5 C4-7: Blitzschutz-Potentialausgleich für eingeführte Leitungen Elektrogeräte 0,2 Empfindliche elektrische Aufbauten (z B Überwachungskamera, Temperaturfühler) 0,1 Quelle: DIN V ENV (VDE V 85 Teil 100) 70

69 C4 Tab B: Gebäudenutzung und Gebäudeinhalt Tab C: Folgeschäden Empfindliche elektrische Aufbauten (z B Überwachungskamera, Temperaturfühler) 0,1 Nutzung durch Personen Keine Panikgefahr 1 Mäßige Panikgefahr 0,1 Große Panikgefahr 0, Art des Gebäudeinhalts Nicht brennbar, schwer entflammbar 1 Entflammbar 0,2 Explosionsgefährdete Anlage 0,1 Explosivstoffgefährdete Anlage 0, Kerntechnische Anlage 0, Wert des Gebäudeinhalts Einfache Einrichtung 1 Wertvolle Einrichtung 0,2 Besonders wertvolle Einrichtung 0,1 Unersetzlich 0, B1 B2 B3 Umweltgefährdung keine 1 mäßige 0,5 hohe 0,1 Sehr hohe 0, Ausfall wichtiger Versorgungsleistungen, die von den Einrichtungen des Gebäudes zur Verfügung gestellt werden Kein Ausfall 1,0 Erheblicher Ausfall 0,1 Sehr hoher Ausfall 0, Sonstige Folgeschäden geringe 1,0 mäßige 0,5 hohe 0,1 Sehr hohe 0, Quelle: DIN V ENV (VDE V 85 Teil 100) C1 C2 C3 Maßnahmen und Einrichtungen zur Schadensverringerung B4 Automatische Feuerlöscheinrichtung 10 Feuerhemmende Einrichtung 5 Feuermeldeeinrichtungen 2 Eine maßgebliche Unterstützung zur Blitzschutzklassenberechnung bietet Ihnen unsere Info CD-Rom "DEHNguide" Keine Maßnahmen bzw Einrichtungen 1 Quelle: DIN V ENV (VDE V 85 Teil 100) 71

70 C4 72

71 C4 02 Fangeinrichtung (DIN V VDE V 85 Teil 100) Die Fangeinrichtung ist die Gesamtheit der metallenen Bauteile, z B Fangleitungen, Fangstangen und Fangspitzen auf, oberhalb, seitlich oder neben der zu schützenden baulichen Anlage Fangeinrichtungen haben die Aufgabe, die möglichen Blitzeinschlagpunkte festzulegen, unkontrollierte Blitzeinschläge zu vermeiden und das zu schützende Volumen vor Direkteinschlägen zu bewahren Vom Blitz bevorzugte Einschlagstellen, wie Giebelspitzen, Firste, Grate, Schornsteine, Giebel und Traufenkanten, Attiken, Antennen und sonstige herausragende Dachaufbauten sind mit Fangeinrichtungen zu versehen Bestehen diese bevorzugten Einschlagstellen aus Metall, so können sie bei ausreichendem Querschnitt als Fangeinrichtung gleichzeitig mitbenutzt werden Grundsätzlich müssen Fangeinrichtungen oder als Fangeinrichtung dienende metallene Bauteile blank verlegt sein Ein isolierender Schutzanstrich gilt im Sinne des Blitzschutzes noch als metallisch blank r Alle Punkte, welche von der Blitzkugel berührt werden, sind durch Direkteinschläge gefährdet und müssen mit Fangeinrichtungen versehen werden Lit.: TC 81 / 109 / FDIS, Bild 13 C402-1: r r r Das Blitzkugelverfahren in der Anwendung r r 1 1 Planung der Fangeinrichtung Planung und Anordnung der Fangeinrichtung kann nach drei Verfahren durchgeführt werden (Tabelle 1): Blitzkugelverfahren geeignet für komplizierte Gebäude Das Blitzkugelverfahren ist die universelle Methode, die Positionierung von Fangeinrichtungen festzulegen Schutzwinkelverfahren geeignet für Gebäude mit einfacher Form, z B dachüberragende Einrichtungen Blitz- Blitz- Schutzwinkel Maschen- Wirksamkeit schutz- kugel weite E α( ) 80 klasse r(m) (m) I x 5 98 % II x % 20 I II III IV 10 III x % 0 IV h(m) 20 x % h Tab 1: α r geschützter Raum h: Höhe der Fangeinrichtung über Erdboden r: Radius der "Blitzkugel" α :Schutzwinkel Lit.: ENV : Tab Anordnung der Fangeinrichtung gemäß der Blitzschutzklasse Maschenverfahren geeignet für den Schutz ebener Flächen 1 2 Blitzkugelverfahren Für die Anordnung von Fangeinrichtungen bei komplexen Anlagen wird allgemein das Blitzkugelverfahren angewendet Hierbei wird jeder Blitz- Schutzklasse ein bestimmter Radius der Blitzkugel zugeordnet An einem Modell oder anhand von Zeichnungen, wird die "Blitzkugel", wie in Bild C402-1 gezeigt, in allen Richtungen über die zu schützende bauliche Anlage gerollt 73

72 C Schutzwinkelverfahren Dieses Verfahren ist bei den Gebäuden mit symmetrischen Abmessungen anzuwenden (z B Steildach) Der Schutzwinkel ist abhängig von der Schutzklasse und der Höhe der Fangeinrichtung über dem Erdboden (Bilder C402-2a bis c) h Fangleitung α h C402-2a: α α Zuordnung der Schutzklassen zu Fangeinrichtungen Winkel a Der Winkel α ist abhängig von der Schutzklasse und Höhe der Fangstange über dem Erdboden α ( ) Schutzklasse I h (m) DIN V ENV (VDE V 85 Teil 100) : Anhang B, Tabelle 3 Winkel a Winkel a II III Winkel a IV DIN V ENV (VDE V 85 Teil 100) : Anhang B, Tabelle 3 C402-2c: Der Winkel α ist abhängig von der Schutzklasse und Höhe der Fangleitung über dem Erdboden Durch eine Fangleitung geschützter Raum Besondere Probleme treten auf, wenn Dachaufbauten, die oft nachträglich eingebracht werden, aus Schutzbereichen herausragen Besitzen diese Dachaufbauten zudem noch elektrische bzw elektronische Einrichtungen, wie z B Dachlüfter, Messsysteme, Fernsehkameras und Flughindernisbefeuerungsanlagen, sind ergänzende Schutzmaßnahmen erforderlich Bei galvanischem Anschluss solcher Einrichtungen an den Äußeren Blitzschutz werden im Falle eines Blitzeinschlags Teilströme in das Gebäude geführt, die zur Zerstörung überspannungsempfindlicher Einrichtungen führen können Durch geeignete Fangeinrichtungen sind Direkteinschläge in diese dachüberragenden Aufbauten zu verhindern Zum Schutz von kleineren Dachaufbauten (mit elektrischen Einrichtungen) eignen sich Fangstangen nach Bild C402-3 Sie bilden einen Schutzbereich und verhindern so einen Direkteinschlag in den Dachaufbau 1 4 Maschenverfahren C402-2b: Beispiel für Fangeinrichtungen mit Schutzwinkel a Die Fangeinrichtung "Masche" kann universell und unabhängig von Gebäudehöhe und Dachform angewandt werden Auf der Dacheindeckung wird ein maschenförmiges Fangnetz mit einer der Schutzklasse entsprechenden Maschenweite angeordnet Die Lage der einzelnen Maschen ist unter Verwendung des Firstes und der Außenkanten des Gebäudes sowie den als Fangeinrichtung dienenden metallenen natürlichen Baukomponenten frei wählbar Die Fangleitungen an den Außenkanten der baulichen Anlage müssen möglichst nahe an den Kanten verlegt werden (Bild C402-4) 74

73 C4 02 C402-3: Schutz kleinerer Dachaufbauten vor Direkteinschlägen mit Fangstangen Eine metallene Attika kann als Fang- bzw Ableitung verwendet werden, wenn die unter Punkt 1 6 aufgeführten Kriterien erfüllt werden Eine einfache und sichere Möglichkeit der Lagesicherung sind Dachleitungshalter in Kombination mit Laschen aus dem Material der Dachbahn Die Lasche wird entsprechend Bild C402-5 in den Kunststoffhalter geklemmt und beidseitig auf die Abdichtung geschweißt Halter und Lasche sollen unmittelbar neben einer Dachbahnnaht im Abstand von ca 1 m positioniert werden Der Folienstreifen wird nach Maßgabe des Dachbahn-Herstellers, z B mit dem üblichen Heißluftverfahren, bei einer Temperatur von ca 500 C mit der Dachbahn verschweißt Dadurch wird ein Verschieben von Haltern und Fangleitungen auf Flachdächern verhindert Schweißarbeiten auf der Abdichtung berühren den Gewährleistungsbereich des Dachdeckers Die auszuführenden Arbeiten sind daher von Elektrofachkräften nur in Abstimmung mit dem jeweils verantwortlichen Dachdecker durchzuführen oder sie sind von diesem selbst vorzunehmen Schutz- Maschen- klasse weite I 5 x 5 II 10 x 10 III 15 x 15 IV 20 x 20 z. B. Regenrinne Dehnungsstück Abstand der Dachleitungshalter ca. 1m flexibler Anschluss Dachleitungshalter Typ KF Art.-Nr DIN V ENV (VDE V 85 Teil 100) : Abschnitt 2.1.2, Tabelle 3 C402-4: Maschenförmige Fangeinrichtung 1 5 Fangeinrichtungen für Flachdächer mit Kunststoff-, Dichtungs- oder Dachbahnen C402-5: Fangeinrichtung für Flachdächer mit Kunststoff-, Dichtungsoder Dachbahnen Unter Windeinwirkung können sich Dachbahnen, soweit sie nur mechanisch befestigt, aufgelegt oder nicht geklebt sind, horizontal zur Dachfläche bewegen Damit Leitungshalter für Fangeinrichtungen auf der glatten Oberfläche nicht verschoben werden, ist eine spezielle Lagesicherung der Fangleitung erforderlich Herkömmliche Dachleitungshalter können auf Dachbahnen nicht dauerhaft geklebt werden, da die Verträglichkeit von Klebemitteln mit der Dachbahn meistens nicht gegeben ist 75

74 C Natürliche Bestandteile der Fangeinrichtung 1 7 Werkstoffe und Mindestmaße Die folgenden Teile einer baulichen Anlage können "natürliche" Bestandteile der Fangeinrichtung sein: 1 Verkleidungen aus Metallblech vorausgesetzt, dass: eine dauerhaft elektrische, leitfähige Verbindung zwischen den Konstruktions- und Verkleidungsteilen besteht die Mindestmaterialstärken nach Tabelle 2 gegeben sind sie nicht mit Isoliermaterial verbunden sind In den Tabellen 3 bis 5 sind Mindestmaßen für Fangeinrichtungen angegeben Fangleitungen und Fangspitzen bis 0,5 m Höhe Werkstoff festgelegt in Mindestmaße Rundleiter Flachleiter Ø mm mm² b mm d mm mm² Stahl verzinkt DIN ,5 50 nichtrostend Stahl 2) ,5 105 Kupfer Kupferseil DIN x 1, Cu 20 2,5 50 Kupfer rund, Bleimantel 1 mm 10 (8 Cu) 50 Cu Verkleidungen aus Metallblech können als "natürliche" Bestandteile der Fangeinrichtung verwendet werden, wenn die Dicke des Metallbleches nicht kleiner ist als: Materialien Dicke t (mm) Durchschmelzen am Einschlagpunkt zulässig nicht zulässig Stahl verzinkt 0,5 4 Stahl rostfrei 0,4 - Kupfer 0,3 5 Aluminium 0,5 7 Zink 0,7 - Blei 2,0 - DIN V ENV (VDE V 85 Teil 100) Abschnitt (2.1.3 a) und Tabelle 4 Aluminium DIN 488 Alu-Knetlegierung 8 50 Tab 3: Werkstoffe für Fangeinrichtungen, Ableitungen, Verbindungsleitungen und ihre Mindestmaße Fangleitungen zum freien Überspannen von zu schützenden Anlagen Werkstoff festgelegt in Mindestmaße Rundleiter Flachleiter Ø mm mm² b mm d mm mm² Stahl verzinkt DIN 482 T3 19 x 1, Tab 2: Anordnung der Fangeinrichtung unter Verwendung des Maschenverfahrens Kupferseil Aluminiumseil DIN 482 T1 DIN 482 T5 7 x 2,5 7 x 2, metallene Bestandteile der Dachkonstruktion (Träger, durchverbundene Bewehrung, usw ) unter einer nicht-metallenen Dachdeckung, vorausgesetzt, dass diese nicht zu der zu schützenden baulichen Anlage gehört metallene Teile, wie Dachrinnen, Verzierungen, Geländer usw, deren Querschnitt nicht kleiner ist als für Fangeinrichtungen vorgeschrieben metallene Rohre und Behälter, vorausgesetzt, dass sie aus Material nicht dünner als 2,5 mm hergestellt sind, und dass ein Durchschmelzen am Einschlagpunkt keine gefährlichen oder unzulässigen Zustände verursacht metallene Rohre und Behälter im allgemeinen, vorausgesetzt, dass sie aus Material hergestellt sind, dessen Dicke nicht kleiner ist als: siehe Tabelle 2 und dass die Temperaturerhöhung an der inneren Wandfläche am Einschlagpunkt keine Gefahr verursacht Anmerkung 1: Eine dünne Beschichtung mit Farbe oder 1 mm Bitumen oder 0,5 mm PVC ist nicht als Isolation zu betrachten Anmerkung 2: Die Benutzung von Rohrleitungen als Fangeinrichtung ist in besonderen Fällen eingeschränkt (in Bearbeitung) Alu-Stahl-Seil Aldrey-Seil Tab 4: Fangstangen Werkstoff festgelegt in Mindestmaße Rundleiter Flachleiter Ø mm mm² b mm d mm mm² Stahl verzinkt nichtrostend Stahl 2) Kupfer Alu-Legierung 8) DIN DIN 488 Winkelrahmen für Schornsteine Stahl verzinkt 1) nichtrostend Stahl 2) Kupfer Tab 5: DIN DIN 482 Werkstoffe für Fangeinrichtungen, Ableitungen, Verbindungsleitungen und ihre Mindestmaße 16,20 3) 16,20 3) 16,20 3) 1) Nur Feuerverzinkung: Zinküberzug; Schichtdicke: Mittelwert 70 µm, Einzelwert 55 µm 2) Werkstoffnummer z B 1 40 oder ) Bei freistehenden Schornsteinen 4) Im Rauchgasbereich 5) Für Brückenlager, auch NSLFÖÜ 50 mm² nach VDE 0250 verwendbar 6) Für kurze Verbindungsleitungen 7) Nicht bei freistehenden Schornsteinen 8) Nicht im Rauchgasbereich 9) Nicht für unterirdische Verbindungsleitungen 9,6 7 x 2, /8 DIN /50 50/50 50/50 Werkstoffe für Fangeinrichtungen, Ableitungen, Verbindungsleitungen und ihre Mindestmaße

75 C4 03 Ableitungen (DIN V VDE V 85 Teil 100) 1 1 Allgemeines Um das Auftreten von Schäden bei der Ableitung des Blitzstromes zur Erdungsanlage zu verringern, sind die Ableitungen so anzubringen, dass vom Einschlagpunkt zur Erde a) mehrere parallele Strompfade bestehen, b) die Länge der Stromwege so kurz wie möglich gehalten wird, c) die Verbindungen zum Potentialausgleich überall dort hergestellt werden, wo es notwendig ist und d) ein Potentialausgleich auf Höhe des Erdbodens und alle 20 m in der Höhe sich bewährt hat Die geometrische Anordnung der Ableitungen und der Ringleitungen beeinflussen die Sicherheitsabstände (siehe Abschnitt C4-04) b) Besteht die Fangeinrichtung aus gespannten Leitungen oder Seilen (oder einer Leitung), ist für jedes Leitungsende wenigstens eine Ableitung erforderlich c) Falls die Fangeinrichtung ein vermaschtes Leitungsnetz enthält, sind wenigstens zwei Ableitungen notwendig, gleichmäßig auf den Umfang des zu schützenden Raumes verteilt Im Gegensatz zur bisherigen Richtlinie DIN VDE 85 Teil 1 werden in der DIN V ENV keine bestimmten Abstände für Ableitungen und Verbindungsleitungen vorgeschrieben Die geometrischen Abmessungen der baulichen Anlage in Verbindung mit der Formel für die Berechnung des Sicherheitsabstandes liefern die genaue Anzahl von Ableitungen, die jedes Gebäude benötigt werden Die in der DIN V ENV , Abschnitt 2 2 3, Anmerkung 1, angegebene Tabelle 5, enthält typische Werte des Abstandes zwischen den Ableitungen und den horizontalen Ringleitern 1 2 Anordnung getrennter Blitzschutzeinrichtungen Blitz-Schutzklasse I Typische Abstände in Meter 10 a) Besteht die Fangeinrichtung aus Fangstangen auf getrennt stehenden Masten (oder einem Mast), ist für jeden Mast mindestens eine Ableitung erforderlich Stahlmaste oder Maste mit durchverbundenem Bewehrungsstahl benötigen keine zusätzlichen Ableitungen II 15 III 20 IV 25 DIN V ENV (VDE V 85 Teil 100) : Tabelle 5 Typische Abstände zwischen den Ableitungen und Ringleitern b) Besteht die Fangeinrichtung aus gespannten Seilen (oder einer Leitung), ist für jedes Leitungsende wenigstens eine Ableitung erforderlich c) Falls die Fangeinrichtung ein vermaschtes Leitungsnetz bildet, ist mindestens eine Ableitung pro Mast notwendig 1 3 Anordnung nicht getrennter Blitzschutzeinrichtungen a) Besteht eine Fangeinrichtung aus einer Fangstange, ist mindestens eine Ableitung erforderlich Besteht eine Fangeinrichtung aus mehreren nicht verbundenen Fangstangen, dann ist für jede Stange wenigstens eine Ableitung erforderlich 77

76 C Errichten von Ableitungen Ein weiterer wesentlicher Unterschied zur bisherigen Norm DIN VDE 85 ist die Forderung der DIN V ENV , Abschnitt 2 2 3, dass Ableitungen nahe der Erdoberfläche untereinander verbunden werden müssen Weiterhin sollen Ableitungen vorzugsweise gleichmäßig auf den Gebäudeumfang aufgeteilt werden und wenn möglich in der Nähe jeder Ecke der baulichen Anlage vorhanden sein Dabei sind Ableitungen so anzuordnen, dass sie, soweit wie möglich, eine direkte Fortsetzung der Fangleitung sind Ableitungen sind gerade und senkrecht zu verlegen, so dass sie die kürzestmögliche direkte Verbindung zur Erde darstellen Schleifenbildung ist zu vermeiden Werkstoffe für Fangeinrichtungen, Ableitungen, Verbindungsleitungen und ihre Mindestmaße Ableitungen und oberirdische Verbindungsleitungen Werkstoff festgelegt in Mindestmaße Rundleiter Flachleiter Ø mm mm² b mm d mm mm² Stahl verzinkt DIN 488 8, 10 3), 50, , ) ,5 105 nichtrostend Stahl 2) Kupfer Kupferseil Kupfer rund, Bleimantel 1 mm DIN , 12 3), 16 4) 8 19 x 1,8 10 (8 Cu) 78, Cu 50 Cu ,5 3) 4 4) 2, Verbindung muss so kurz wie möglich, gerade und senkrecht verlegt sein Ein Abstand von der Ableitung zu Fenster und Türen wird empfohlen DIN V ENV (VDE V 85 Teil 100) : Abschnitt Verlötet oder vernietet darf ein Regenfallrohr als Ableitung verwendet werden Ableitungen müssen Messstellen und Erdeinführungsstangen erhalten (außer bei natürlichen Ableitungen) Fangleitungen zum freien Überspannen von zu schützenden Anlagen Werkstoff festgelegt in Mindestmaße Rundleiter Flachleiter Ø mm mm² b mm d mm mm² Stahlseil verzinkt Kupferseil Aluminiumseil Alu-Stahl-Seil Aldrey-Seil DIN 482 T3 DIN 482 T1 Din 482 T5 Din DIN x 1,8 7 x 2,5 7 x 2,5 9,6 7 x 2, /8 35 Ableitungen ober- und unterirdische Verbindungsleitungen 1 5 Natürliche Ableitungen Wenn die elektrisch leitende Verbindung zwischen den verschiedenen Teilen dauerhaft besteht, dürfen metallene Fassadenelemente, Profilschienen und Unterkonstruktionen von Metallfassaden als Ableitungen verwendet werden, vorausgesetzt, dass ihre Abmessungen den Anforderungen an Ableitungen entsprechen und die Materialdicke nicht weniger als 0,5 mm beträgt Werkstoff festgelegt in Mindestmaße Rundleiter Flachleiter Ø mm mm² b mm d mm mm² Stahl verzinkt flexibel mit Kunststoffmantel Stahl mit Kunststoffmantel Kabel NYY 7) Kabel 7) Leitung H07V-K 7) 9) VDE 0271 VDE 0271 DIN T 103 VDE 0281 T (Stahl) 25 6) metallene Außenwandbekleidung darf mit Isoliermaterial umhüllt sein Außenwandbekleidung metallene Unterkonstruktion 1) Nur Feuerverzinkung: Zinküberzug; Schichtdicke: Mittelwert 70 µm, Einzelwert 55 µm 2) Werkstoffnummer z B 1 40 oder ) Bei freistehenden Schornsteinen 4) Im Rauchgasbereich 5) Für Brückenlager, auch NSLFÖÜ 50 mm² nach VDE 0250 verwendbar 6) Für kurze Verbindungsleitungen 7) Nicht bei freistehenden Schornsteinen 8) Nicht im Rauchgasbereich 9) Nicht für unterirdische Verbindungsleitungen DIN V ENV (VDE V 85 Teil 100) : Abschnitt Anmerkung: Metallene Regenfallrohre müssen, auch wenn sie nicht als Ableitung verwendet werden, in der Höhe des Erdbodens mit dem Potentialausgleich oder der Erdungsanlage verwunden werden 78

77 C Installation von Ableitungen Ableitungen eines nicht getrennten Blitzschutzsystems können wie folgt installiert werden: Die Ableitungen können direkt auf oder in der Wand installiert werden, wenn die Wand aus nicht brennbarem Material besteht Anmerkung: Blankes Aluminium darf nicht unmittelbar (ohne Abstand) auf, im oder unter Putz, Mörtel, Beton sowie nicht im Erdreich verlegt werden Die Ableitungen können direkt auf die Oberfläche der Wand installiert werden, falls die Wand aus entflammbarem Material besteht und die Temperaturerhöhung beim Blitzstromfluss nicht gefährlich für das Material der Wand ist Anmerkung: Die Temperaturerhöhungen der verschiedenen Leiter je nach Blitzschutzklasse können Sie der nachfolgenden Tabelle entnehmen Wenn die Wand aus entflammbarem Material besteht und die Temperaturerhöhung gefährlich ist, sind die Ableitungen so anzubringen, dass der Abstand zwischen ihnen und der Wand immer größer als 0,1 m ist Metallene Befestigungselemente dürfen die Wand berühren (siehe nachfolgendes Bild) 0,1 m DIN V ENV (VDE V 85 Teil 100) : Abschnitt Ob die Wand, an der eine Ableitung zu verlegen ist, aus brennbarem oder entflammbarem Material besteht, muss der Errichter der baulichen Anlage angeben. Maximale Temperaturerhöhung D J in K verschiedener Leitermaterialien q in mm² Aluminium III + IV II I Eisen Kupfer Schutzklasse III III + II I + II IV IV I III + IV Niro II I 4 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 1120 * * * * * * * * *schmelzen bzw verdampfen DIN IEC 81/114/CD (VDE 85 Teil 107) 79

78 C

79 C4 04 Näherungsberechnung, Sicherheitsabstand Näherungsbestimmung Ein gefährlicher Näherungsabstand zwischen Teilen des Äußeren Blitzschutzes und metallenen und elektrischen Anlagen im Inneren des Gebäudes besteht dann, wenn der Trennungsabstand d zwischen der Fangeinrichtung oder Ableitung einerseits und metallenen und elektrischen Installationen innerhalb der zu schützenden baulichen Anlage andererseits nicht ausreichend ist Der Trennungsabstand d darf nicht kleiner sein als der Sicherheitsabstand: d > s Die neue Näherungsformel ist für den Praktiker schwieriger zu handhaben Eindeutig muss aber festgestellt werden, dass die in der Norm DIN VDE 85 Teil 1, festgelegte Näherungsformel falsch war Diese Formel geht davon aus, daß sich bei einem Blitzeinschlag in eine Fangeinrichtung der Blitzstrom gleichmäßig auf alle Ableitungen verteilt In der Realität verteilt sich der Blitzstrom auf die einzelnen Ableitungen in Abhängigkeit der Impedanzen, also damit ungleichmäßig Die neue Näherungsformel lautet: Wobei s = ki kc km l(m) Die Länge l ist nicht die Länge der Ableitung, gemessen vom Punkt der Näherung bis zum nächsten Punkt des Blitzschutz-Potentialausgleiches, sondern der kürzeste Abstand, gemessen bis zur nächsten Blitzschutz- Potentialausgleichs-Ebene In der vorliegenden Norm ist dies leider etwas missverständlich ausgedrückt Der Trennungsabstand d zwischen den Ableitungen einerseits und metallenen Installationen und elektrischen und informationstechnischen Einrichtungen innerhalb der zu schützenden baulichen Anlage andererseits darf nicht kleiner als s sein: Dabei ist ki kc d ³ s s = ki kc km l(m) abhängig von der gewählten Schutzklasse der Blitzschutzanlage entsprechend Tabelle 1 abhängig von der geometrischen Anordnung des Äußeren Blitzschutzes entsprechend Tabelle 2 km abhängig vom Material in der Trennungsstrecke nach Tabelle 3 ki kc von der gewählten Schutzklasse der Blitzschutzanlage abhängt von der geometrischen Anordnung abhängt (Stromaufteilungskoeffizient) l(m) ist der senkrechte Abstand, gemessen vom Punkt der Näherung bis zum nächsten Punkt der Blitzschutz-Potentialausgleichsebene km vom Material in der Näherungsstelle abhängt Schutzklasse ki l(m) der geometrische Abstand, gemessen von dem Punkt der Näherung bis zum nächsten Punkt der Blitzschutz-Potentialausgleichs-Ebene ist Der Faktor kc berücksichtigt die Stromaufteilung im Ableitungssystem der Äußeren Blitzschutzanlage In der Norm sind verschiedene Bestimmungsformeln für kc angegeben, die zur Zeit in der Anwendung noch ungewohnt sind Um vor allem bei höheren Gebäuden in der Praxis noch realisierbare Sicherheitsabstände zu erreichen, wird die Installation von Ringleitungen, dies bedeutet eine Vermaschung der Ableitungen, empfohlen Durch diese Vermaschung wird eine Symmetrierung des Stromflusses erreicht, was sich reduzierend auf den notwendigen Sicherheitsabstand auswirkt I 0, 1 II 0,075 III und IV 0,05 Tab 1: Werte des Koeffizienten ki Schutzklasse 81

80 C4 04 Typ der Fangeinrichtung Ableitungen auf Erdniveau Ableitungen auf Erdniveau nicht verbunden verbunden kc kc einzelne Fangstange 1 1 gespannte Drähte oder Seile 1 siehe DIN V VDE V Bild C Teil 100 vermaschte Leiter 1 Bild C405-2 Tab 2: Werte des Koeffizienten kctyp der Fangeinrichtung Material km Luft 1 festes Material 0,5 Tab 3: Werte des Koeffizienen km Beispiel: c Eine Fangleitung und Erdungsanlage Typ B f Berechne den "k c "-Wert bei einer Ableitungslänge "c" von 9 Meter und einer Länge der Fangleitung "f" von 12 Meter. c + f k c = 2c + f h C404-2: c 1 k c = + 0,1 + 0,2 2n Werte des Koeffizienten k c im Falle eines vermaschten Fangleitungsnetzes und einer Typ-B-Erdung 3 c h Erdungsanlage Typ B DIN V ENV (VDE V 85 Teil 100) : Anhang E k c = k c = 0,70 (A) 1 c s c d kc1 = + 0,1 + 0, n h 1 c s h 1 d f la d a lf 1 k d c2 = + 0,1 h g 2 n l b d b l g 1 h 3 k c3 = + 0, l c d c n h 4 1 l d d d k c4 = n h n c s c d 1 k cn = n DIN V ENV (VDE V 85 Teil 100) : Anhang E4 C404-3: Werte des Koeffizienten k c im Falle eines vermaschten Fangleitungsnetzes, die Ableitungen verbindende Ringleiter und einer Typ-B-Erdung C404-1: Werte des Koeffizienten k c im Falle einer Fangleitung und Erdungsanlage Typ B k i Schutzklasse I = 0,1 k m festes Material = 0,5 n = 10 0,1 da sa = 0,35 3 = 0,21m 0,5 0,1 db sb = 0,2 3 = 0,12m 0,5 0,1 dc sc = 0,11 2 = 0,044m 0,5 0,1 dd sd = 0,1 1 = 0,02m 0,5 0,1 d f s f = (0,35 3,5 + 0,2 5) = 0,44m 0,5 0,1 d g s g = (0,2 2,5 + 0, ,1 5) = 0,31m 0,5 DIN V ENV (VDE V 85 Teil 100) : Anhang E 82 C404-4: Beispiel der Berechnung des Sicherheitsabstandes im Falle eines vermaschten Fangleitungsnetzes, die Ableitungen verbindende Ringleiter und einer Typ-B-Erdung

81 C5 Isolierte Fangeinrichtungen 1 Isolierte Blitzfangeinrichtungen zum Schutz von Dachaufbauten Dachaufbauten, wie Klimaanlagen und Kühleinrichtungen für Großrechner, befinden sich heute meistens auf den Dächern großer Büro- und Industriebauten Nach dem Stand der Blitzschutztechnik werden diese ausgedehnten Dachaufbauten mit isoliert angebrachten Fangeinrichtungen gegen direkte Blitzeinschläge geschützt Dadurch wird vermieden, dass Blitzteilströme in das Gebäudeinnere "eingespeist" werden, wo sie die empfindlichen elektrischen/elektronischen Einrichtungen beeinflussen oder gar zerstören würden Nach DIN V ENV /VDE V 85 Teil 100 können Fangleitungen über die zu schützende Anlage gespannt werden Der Fangleitung wird an den Seiten ein zeltförmiger und an den Enden ein kegelförmiger Schutzraum zugeordnet Der Schutzwinkel a ist abhängig von der Blitzschutzklasse und Höhe der Fangeinrichtungen über dem Erdboden (Bilder C5-1 und C5-2) a ist von Höhe und Schutzklasse abhängig aa aa Fangleitung a Der Winkel a ist abhängig von der Schutzklasse und Höhe der Fangleitung über dem Erdboden a ( ) Schutzklasse III IV I II h (m) C Fangstangen mit Betonsockel Für kleinere Dachaufbauten kann der Schutz durch einzelne oder durch die Kombination mehrerer Fangstangen erreicht werden Fangstangen bis zu einer Höhe von 2,5 m können mit einem Betonsockel (Art -Nr oder ) freistehend befestigt werden Ab 2,5 m bis 3,0 m können 2 Betonsteine (Art -Nr 102 0) gestapelt werden oder die Fangstangen mit Distanzhaltern aus Kunststoff (Art -Nr ) und Befestigungswinkel (Art -Nr ) an dem zu schützenden Element befestigt werden Ab einer Fangstangenhöhe von 3,0 m ist eine Befestigung mit Distanzhaltern an dem zu schützenden Objekt zwingend notwendig h a Schutzraum A C C5-3 83

82 C5 1 2 DEHN-ISO-Combi Bei großen Dachaufbauten ist der Schutz mit Fangstangen oftmals nicht realisierbar, da die Stangen zu hoch und damit kippgefährdet sind Abhilfe bringt in solchen Fällen eine isolierte Fangeinrichtung A) Anwendung Die Ausführung hat nach den Plänen oder Angaben eines Blitzschutzplaners zu erfolgen Notwendige Baumaßnahmen, z B Befestigungen und Abspannungen an den baulichen Einrichtungen und am Dach, sind mit den verschiedenen Fachgewerken abzustimmen Die Größe der Fangmaschen muss so ausgelegt sein, dass sich alle zu schützenden Dachaufbauten im Schutzraum der Fangeinrichtung befinden Damit die Stützrohre auch bei ungünstigen Witterungseinflüssen (z B Sturm und Vereisung) durch die Seilabspannung nicht unzulässig beansprucht werden, ist bei einer Spannweite von 4,5 m ein Seildurchhang von ³10 cm gefordert Die Anzahl der notwendigen Ableitungen (oder Abspannungen, die als Ableitungen verwendet werden) ergibt sich aus dem äußeren Umfang der Fangeinrichtung Der Umfang in m geteilt durch 10 m ergibt die Mindestanzahl der Ableitungen Es sind jedoch min 2 Ableitungen vorzusehen Das Spannschloss ist, wenn die Abspannung als Ableitung benützt wird, blitzstromtragfähig zu überbrücken Der Abstand der Fangeinrichtung zu leitfähigen Teilen der Dachaufbauten muss min dem Sicherheitsabstand nach DIN V ENV /VDE V 85, Teil 100, Abschnitt 3 2 (jedoch min 0,3 m) entsprechen Dabei ist ebenfalls ein Seildurchhang von 10 cm zu berücksichtigen Die Verwendung von Isolierrohren als Verstrebung zwischen den leitfähigen Teilen des Dachaufbaus und den Stützrohren erfordert den 1,4fachen Sicherheitsabstand gegenüber denjenigen in Luft (S Luft in Bild C5-4) C5-4: Die Stützrohre müssen einen Durchmesser von 51 mm aufweisen Stütz- und Isolierrohre dürfen an der Montagestelle abgeschnitten werden, um die Länge den örtlichen Gegebenheiten anzupassen Bei mechanisch empfindlichen Dachbahnen ist zwischen der Dachbahn und dem Betonsockel eine Zwischenlage aus z B dem Werkstoff der Dachbahn zu verwenden Soweit eine Verträglichkeit mit der Dachbahn gegeben ist, kann z B hierfür die Unterlegplatte, Art -Nr , verwendet werden Die Dachlast der Konstruktion mit frei stehenden Stützrohren beträgt im Extremfall unter Berücksichtigung von Eisansatz und Sturm 200 kg je Stützrohr Die metallenen Aufnahmerohre dürfen nicht mit den Stützrohren vernietet oder verschraubt werden Sicherheitsabstand X X = SLuft 1,4 Sicherheitsabstand nach VDE V 85 Teil 100, Abschnitt

83 C5 B) Aufbau B 1 Am zu schützenden Dachaufbau befestigte Fangeinrichtung Grundsätzlich ist eine Montage der Stützrohre mit Halteschelle, Art -Nr , und Befestigungswinkel, Art -Nr , direkt am Dachaufbau (Bild C5-5 und C5-6) zu bevorzugen Die maximal zulässige Höhe ohne Fangspitze und der Abstand der einzelnen Stützrohre bei dieser Variante der DEHN-ISO-Combi-Konstruktion ist 4,5 m Die freie Länge des isolierenden Stützrohres mit 51 mm Ø darf 2,5 m (ohne Fangspitze) nicht überschreiten (L 1 in Bild C5-5 und C5-6) Die Einspannlänge (L 2 in Bild C5-5 und C5-6) soll etwa 1/6 der Gesamtlänge des Isolierrohres betragen Universalklemme mit Fangspitze Halteschelle + Befestigungswinkel Distanzhalter mit Überleger Stützrohr 51 mm L 1 2,5 m 1 / 6 L G L 2 L G 4,5 m C5-6: DEHN-ISO-Combi (mit Fangenrichtung) Universalklemme Fangleitung z.b. Aldreyseil 50 mm 2 Distanzhalter mit Überleger Stützrohr 51 mm 1 / 6 L G L 1 2,5 m L G 4,5 m C5-8) ist zu beachten, dass die freie Länge des isoliernden Stützrohres mit 51 mm Ø 1,5 m nicht überschreiten darf Der Abstand zwischen Betonsockel und Befestigung soll etwa 1,0 m betragen Bei Dachneigungen bis 10 kann zur Senkrechtstellung der Stützrohre ein verstellbarer Adapter (Bild C5-9) für Betonsockel mit Innengewinde verwendet werden L 2 Halteschelle + Befestigungswinkel Fangleitung z.b. Aldreyseil 50 mm 2 Universalklemme mit Fangspitze Adapterstück C5-5: DEHN-ISO-Combi (mit Fangeinrichtung) Durch die Verwendung von Distanzstücken, Art -Nr , (Bild C5-7) kann der Abstand zwischen zu schützendem Element und dem Stützrohr universell bis 195 mm verstellt werden Der Abstand der Ableitung zu leitenden Teilen der Dachaufbauten muss durch einen oder mehrere Distanzhalter aus Kunststoff, Art -Nr , mit einer Länge von 650 mm, welche mit der Halteschelle, Art -Nr , am Isolierrohr befestigt werden, sichergestellt werden Bei der Befestigung des Stützrohres mit Befestigungswinkel und Halteschelle sowie einem Betonstein (Bild C5-7: Befestigungswinkel Distanzstück L Distanzhalter mit Überleger Halteschelle zum Befestigen der Stützrohre L = 70 bis 195 mm Aufnahmerohr Stützrohr 51 mm DEHN-ISO-Combi (Halterung mit Befestigungswinkel und Distanzstück; Abstand variabel) 1 / 6 L G L 1 2,5 m L 2 L G 4,5 m 85

84 C5 C5-8: C5-9: Fangleitung z.b. Aldreyseil 50 mm 2 Befestigungswinkel Distanzstück Betonsockel Unterlegplatte Fangleitung z.b. Aldreyseil 50 mm 2 Befestigungswinkel Betonsockel Unterlegplatte Universalklemme mit Fangspitze Adapterstück Aufnahmerohr Distanzhalter mit Überleger Halteschelle zum Befestigen der Stützrohre Stützrohr 51 mm Aufnahmerohr zum Verbinden der Stützrohre mit demadapterstück Adapterstück zum Verbinden der Stützrohre mit dem Betonsockel DEHN-ISO-Combi (Halterung mit Befestigungswinkel und Distanzstück, Abstand variabel) Universalklemme Adapterstück Aufnahmerohr Distanzhalter mit Überleger Halteschelle zum Befestigen der Stützrohre Stützrohr 51 mm Adapterstück bei geneigten Dächern DEHN-ISO-Combi (Halterung mit Befestigungswinkel und Betonsockel bei geneigten Dächern) L 1m L 1,5 m L 1m L 1,5 m B 2 Frei stehende Fangeinrichtung Davon ausgehend, dass jeder Betonsockel sicher auf dem Dach befestigt wird, ist die max zulässige Breite, Höhe, Länge der frei stehenden ISO-Combi-Konstruktion 4,5 m (bei der Verwendung von unseren Stützrohren mit 51 mm Ø) Es können mehrere dieser Grundmodule, entsprechend Bild C5-12, zur Vergrößerung des einschlaggeschützten Bereiches installiert werden Bild C5-10 zeigt die Einzelkomponenten für die Errichtung einer frei stehenden isolierten Fangeinrichtung Im Bild C5-11 sind die prinzipiell notwendigen Abspannungen und Befestigungen eines Stützrohres mit max Länge von 4,5 m dargestellt Das frei stehende Stützrohr muss immer eine Befestigung zur Erhöhung der Standsicherheit des Betonsockels erhalten Für diese Befestigung können 2 Isolierrohre mit 30 mm Ø, Art -Nr 105 1, verwendet werden Diese Isolierrohre sind mit Halteschellen am unteren Bereich des Stützrohres und mechanisch sicher an der Dachkonstruktion zu befestigen Als zusätzliche Befestigung sind ab einer Stützrohrhöhe von 2,65 m an jedem Stützrohr 3 um 120 versetzte Befestigungen anzubringen, wobei die Maße L 1 0,7 L 2 und L G = L 1 + L 2 4,5 m einzuhalten sind Bis zu einer Stützrohrhöhe von 2,65 m ist keine zusätzliche Befestigung erforderlich Für die Abspannung sind korrosionsbeständige Stahlseile mit einer Zugfestigkeit ³ 1570 N/mm², Art -Nr , geeignet Die Abspannung kann alternativ auch mit Isolierrohr 51 mm Ø, Art -Nr , erfolgen Eine frei stehende Konstruktion mit Stützrohren zeigt beispielhaft Bild C5-12 Die Maße der Abspannungen und der Befestigung der Betonsockel entsprechend Bild C5-11 sind zu beachten Bild C5-13 zeigt die Anwendung mit einseitiger Abspannung der Stützrohre mit Isolierrohren 30 mm Ø an einem Dachaufbau Die Befestigung der Drahtseile an den Halteschellen und Befestigungswinkeln darf nur unter Verwendung von Seilkauschen (Befestigungsset II, Bild C5-10) durchgeführt werden Für jede Befestigungsstelle der Drahtseilabspannungen sind mindestens 3 Drahtseilklemmen vorzusehen Bei Verwendung des Aldreyseiles als Abspannseil sind Kauschen und min 4 Drahtseilklemmen je Abspannstelle vorzusehen (Befestigungsset I, Bild C5-10) Die erste Drahtseilklemme wird dicht an der Kausche angebracht Die Drahtseilklemmen müssen so weit voneinander entfernt angebracht werden, dass zwischen ihnen ein freier Abstand von min einer Drahtseilklemmenbreite verbleibt Die Klemmbügel sind immer auf das unbeanspruchte Seilende aufzulegen 86

85 C5 Universalklemme Art -Nr Aldreyseil Art -Nr Adapterstück Art -Nr Isolierrohr 30 mm Ø, Länge 3 m Art -Nr Halteschelle Art -Nr Spannschloss M8 Art -Nr Stahlseil 4 mm Art -Nr Ableitung Klemmbock Art -Nr Spannschloss M10 Art -Nr Aufnahmerohr Art -Nr Aufnahmerohr Art -Nr Isolierendes Stützrohr 51 mm Ø Länge 3 m, Art -Nr Länge 4,5 m, Art -Nr Halteschelle Art -Nr Befestigungsset I für Aldreyseil bestehend aus: 1 x Drahtseilkausche 4 x Drahtseilklemmen 1 x Schraube M12 x 30 1 x Mutter M12 2 x Scheiben Art -Nr Wandhaken mit Holzgewinde Art -Nr oder Befestigungswinkel Art -Nr Adapterstück Art -Nr Betonsockel Art -Nr Wandhaken mit Holzgewinde Art -Nr oder Befestigungswinkel Art -Nr Befestigungsset II für Stahlseil bestehend aus: 1 x Drahtseilkausche 3 x Drahtseilklemmen 1 x Schraube M8 x 25 1 x Mutter M8 2 x Scheiben Art -Nr Aufnahmeplatte für Stützer zum Verbinden von Stützrohren, Art -Nr C5-10: Bauteileübersicht; Komponenten zum Erstellen einer isolierten Fangeinrichtung Die Enden der Drahtseile sind gegen Spleissen zu sichern Bei der Anbringung der Drahtseilklemmen muss die DIN 1442 beachtet werden C Alternative zur Grundkonstruktion Die in den inneren Bereich der Fangeinrichtung geführten Stahlseile können entfallen, wenn zusätzlich diagonal zwischen den äußeren Stützen Isolierrohre angebracht werden, die an ihren Kreuzungspunkten mit einer Aufnahmeplatte 200 x 200 x 4 mm zu befestigen sind (Bild C5-14) Wegen des Durchhanges ist in der Mitte des waagerecht verlaufenden Isolierrohres ein weiteres senkrechtes Stützrohr vorzusehen (Bild C5-14) Bestellbeispiele siehe Bild C5-15 und C

86 C5 L 2 2,65 m L 1 0,7 L 2 = 1,85 m Isolierendes Stützrohr 51 mm Ø Länge 3 m, Art -Nr Länge 4,5 m, Art -Nr a Halteschelle Art -Nr b L G 4,5 m Ableitung Aldreyseil Dachaufbau Isolierrohr 30 Ø L 2 2,65 m L 1 0,7 L 2 L G 4,5 m Stahlseil 4 mm Ø Art -Nr Isolierrohr 30 mm Ø Art -Nr B 4,5 m C5-11: Abspannung des Stützrohres mit Befestigung des Betonsockels (a ³ 30, b ~ 60 ) C5-13: Abspannung der Stützrohre und Befestigung der Stützrohre am Dachaufbau Aldreyseil Aldreyseil Isolierrohr 51 mm Ø Ableitung Stahlseil 4 mm L 1 0,7 L 2 L 2 2,65 m L G 4,5 m Aufnahmeplatte 200 x 200 x 4 mm Art -Nr Stahlseil 4 mm L 2 2,65 m L 1 0,7 L 2 L G 4,5 m B 4,5 m B 4,5 m C5-12: Abspannung der Stützrohre C5-14: Abspannung der Stützrohre mit diagonaler Verstrebung zwischen Stützrohren 88

87 C5 Bestellbeispiel 1: Universalklemme mit Fangspitze Adapterstück 1 Stützrohr, Art -Nr Befestigungswinkel, Art -Nr Befestigungswinkel Aufnahmerohr Distanzhalter mit Überleger Halteschelle zum Befestigen der Stützrohre Stützrohr 51 mm 1 / 6 L G L 1 2,5 m L G 4,5 m 3 Halteschellen, Art -Nr Distanzhalter mit Überleger, Art -Nr Aufnahmerohr, Art -Nr L 2 1 Adapterstück, Art -Nr C5-15: Bestellbeispiel 1 DEHN-ISO-Combi (Halterung mit Befestigungswinkel) 1 Universalklemme mit Fangspitze, Art -Nr Bestellbeispiel 2: 1 Stützrohr, Art -Nr Fangleitung z.b. Aldreyseil 50 mm 2 Befestigungswinkel Distanzstück L L = 195 mm Universalklemme mit Fangspitze Adapterstück Aufnahmerohr Distanzhalter mit Überleger Halteschelle zum Befestigen der Stützrohre Stützrohr 51 mm 1 / 6 L G L1 2,5 m L 2 L G 4,5 m 2 Befestigungswinkel, Art -Nr Distanzstücke, Art -Nr Halteschellen, Art -Nr Distanzhalter mit Überleger, Art -Nr Aufnahmerohr, Art -Nr Adapterstück, Art -Nr C5-16: Bestellbeispiel 2 DEHN-ISO-Combi (Halterung mit Befestigungswinkel und Distanzstück) 1 Universalklemme mit Fangspitze, Art -Nr

88 C5 2 Isolierte Fangeinrichtungen zum Schutz von freistehenden Anlagen Die Erdung des Stahl-Tele-Blitzschutzmastes soll mit der Erdungsanlage des zu schützenden Objektes verbunden werden 2 1 E H 250 Stahl-Tele-Blitzschutzmaste / Stecksystem D Fangstange 0,5 m lang Erdanschluss M10 Für bauliche Anlagen mit einfacher Bauform ist es zweckmäßig, die Schutzwinkelmethode zu verwenden Bei Gebäuden bis zu einer Gesamthöhe von 60 m können Fangstangen errichtet werden, denen ein kegelförmiger Schutzraum entsprechend Bild C5-17 zugeordnet wird Die Werte des Schutzwinkels a sind abhängig von der Blitzschutzklasse und Höhe der Fangstange über dem Erdboden Der Trennungsabstand d zwischen der Fangstange und dem zu schützenden Objekt darf nach DIN V ENV / VDE V 85 Teil 100 nicht kleiner sein als der Sicherheitsabstand s (d ³ s) Ein Beispiel für eine Fangeinrichtung mit einer Fangstange für den Blitzschutz einer Photovoltaik-Anlage zeigt Bild C5-18 Stahl-Tele-Blitzschutzmaste können mit 50 mm² Aldreyseil verbunden werden (Bild C5-19) Dadurch ergibt sich zu den Seiten der Fangleitung ein zelt-förmiges geschütztes Volumen, dem ein Schutzwinkel a nach der Tabelle 1 zugeordnet wird Liefer-/Transportzustand Rohre aus St 37, feuerverzinkt mit Fangstange 16 mm Ø x 500 mm Mastdurchmesser oben: 60 mm Erdanschlussschraube unten: M10 x 20 Bitumierung der Eingrabtiefe: E mm Transportlänge: 2 m Art.-Nr. Höhe über Eingrabtiefe Mast Gewicht max. zul. max. zul. Flur Beton- Biege- Spannweite fundament- moment bei 50 mm 2 tiefe bei Windge- Aldrey-Seil schwindig- H in mm E in mm Ø D in mm ca. kg keit in km/h in m * , , , , , , , , , ,0 * Die Angaben zur Spannweite berücksichtigen keinen Eisansatz a ( ) a H I a II III H Der Winkel a ist abhängig von der Schutzklasse und Höhe der Fangstange über dem Erdboden Schutzklasse h (m) Bild C5-17 IV 2000 mm 90

89 C5 Bild C5-18 Aldreyseil E H Spannweite für 50 mm² Aldreyseil Bild C5-19 Das Konstruktionsprinzip der Stahl-Tele-Blitzschutzmaste besteht aus einer Reihe von konischen Rohren, die zu einer Einheit zusammengesteckt werden (Bild C5-20) Bild C5-20 Die 2 m langen Elemente eines Mastes werden bei der Montage mit einem Vorschlaghammer zusammengetrieben (Bild C5-21) Bild C5-21 Stahl-Tele-Blitzschutzmaste können bis ca 15 m Höhe im gewachsenen Boden eingegraben werden Der im Erdreich stehende Teil des Mastes erhält zusätzlich zur Feuerverzinkung innen und außen einen Bitumenanstrich (Bild C5-22) Bild C5-22 Rohrmaste mit einer Höhe > 15 m werden in Betonfundamenten errichtet (Bild C5-23) Die Fundamenttiefe muss min der geforderten Eingrabtiefe entsprechen Bild C

90 C5 92

91 Überspannungsschutz D1- Prinzip Überspannungsschutz 95 D1-02 Blitzschutzpotentialausgleich Hauptpotentialausgleich 99 Energietechnik D2- Einsatz von Ableitern für Geräte und Anlagen der Energietechnik 105 im Rahmen des Blitz-Schutzzonen-Konzeptes nach DIN VDE (IEC ) D2-02 Koordination von Schutzgeräten unterschiedlicher Anforderungsklassen 133 D2-03 Installations- und Montagehinweise von Überspannungs-Schutzgeräten 139 D2-04 Lösung zur Umsetzung der VDEW-Richtlinie für den Einsatz von 149 Überspannungs-Schutzeinrichtungen der Anforderungsklasse B in Hauptstromversorgungssystemen Informationstechnik D3- Überspannungsschutz für Datenverarbeitungsanlagen 179 D3-02 Sicherheit für Ihre Datennetze 189 D4- Auswahl und Einsatz der Überspannungs-Schutzgeräte 199 BLITZDUCTOR CT D4-02 Sicherheit für Ihre MSR-Technik

92 94

93 D1 Prinzip Überspannungsschutz Der Begriff "Überspannungsschutz" umfasst die Gesamtheit aller Maßnahmen gegen die Auswirkungen des Blitzstromes und seiner elektrischen und magnetischen Felder auf metallene Installationen und elektrische Anlagen im Bereich der baulichen Anlage Kernstück des Überspannungsschutz ist der Blitzschutz- Potentialausgleich Dieser beinhaltet das Verbinden der Blitzschutzanlage mit Rohrleitungen, metallenen Installationen innerhalb des Gebäudes, der Erdungsanlage, geerdeten Teilen von energie- und informationstechnischen Anlagen und das indirekte Verbinden aller in die bauliche Anlage hineinführenden und abgehenden aktiven Adern von energie- und informationstechnischen Kabeln und Leitungen Diese indirekte Verbindung wird mit Blitzstrom-Ableitern hergestellt 1 Einführung Alle Bereiche der Wirtschaft sind in zunehmendem Maße von der elektronischen Datentechnik abhängig EDV- sowie MSR-Anlagen erstrecken sich oft über weite Flächen in Industriebetrieben Diese zunehmende Ausweitung informationstechnischer Netze und die zunehmende Empfindlichkeit der verwendeten Hardware gegenüber Unregelmäßigkeiten in der Stromversorgung führen zu einer immer weiter wachsenden Störanfälligkeit elektronischer Systeme gegen Überspannungen In den letzten Jahren haben daher die Schäden, die durch Gewitterüberspannungen verursacht wurden, in starkem Maße zugenommen Tabelle 1 zeigt die Empfindlichkeit von elektronischen Anlagen und Geräten gegenüber Stoßspannungen Der "Äußere Blitzschutz" bewahrt bauliche Anlagen nur vor mechanischer Zerstörung und Brand Er verhindert jedoch nicht, dass das vom Blitz getroffene Gebäude in seinem elektrischen Potential je nach Stromstärke des Blitzes und Wert des Stoßerdungswiderstandes der Erdungsanlage um einige 10 bis einige 100 kv gegenüber der Umgebung angehoben wird Diese Potentialdifferenzen übersteigen die Isolationsfestigkeit von Niederspannungsverbraucheranlagen um ein Vielfaches, deren Einrichtungen deshalb sehr stark schutzbedürftig sind 2 Ursachen für Überspannungen Die Ursachen für Überspannungen lassen sich in zwei Kategorien unterteilen: 1 Überspannungen, die durch atmosphärische Entladungen (z B Blitz) hervorgerufen werden (LEMP), 2 Überspannungen, die durch Schalthandlungen hervorgerufen werden (SEMP) Die Ursachen für Gewitterüberspannungen lassen sich in zwei Gruppen einteilen: 1 Überspannungen, die infolge eines Nah- oder Direkteinschlages entstehen Dies sind Blitzeinschläge in die Niederspannungsfreileitung oder in die Blitzschutzanlage Die dadurch hervorgerufenen Stoßströme und Stoßspannungen stellen bezüglich ihrer Amplitude und ihres Energieinhaltes die härteste Bedrohung für das zu schützende System dar 2 Überspannungen, die durch Ferneinschläge hervorgerufen werden Ferneinschläge sind Blitzeinschläge in größerer Entfernung vom zu schützenden Objekt, die entweder direkt das Mittelspannungsfreileitungsnetz treffen oder die von Wolke zu Wolke verlaufen oder neben der Mittelspannungsfreileitung einschlagen und dann Überspannungswanderwellen hervorrufen Naheinschlag Bei den beim Naheinschlag entstehenden Überspannungen lassen sich zwei Fälle unterscheiden (Bild D1-2): Zum einen, im Fall 1 a, wird durch den Spannungsfall am Stoßerdungswiderstand das Gebäude gegenüber der fernen Umgebung im Potential angehoben, zum anderen, im Fall 1 b, werden durch Induktionswirkungen in metallenen Installationsschleifen Überspannungen erzeugt 95

94 D1 Ferneinschlag Bei einem Ferneinschlag breiten sich Überspannungswanderwellen mit Lichtgeschwindigkeit längs der Mittelspannungsfreileitungen (Bild D1-2 / Fall 2) aus und gelangen zu den Transformatorstationen, die in die Niederspannungsnetze einspeisen Durch Überschläge an den Isolatoren und gegebenenfalls durch Überspannungsableiter an den Transformatorstationen werden die Maximalwerte der Überspannungen, die über die Niederspannungsfreileitungen oder -erdkabel in die Gebäude eindringen, auf einige 10 kv begrenzt BSZ 0 A EVU PAS informationstechnisches Netz Überspannungsschutz Wasser Gas Tankrohr kathodisch geschützt energietechnisches Netz Blitzstrom-Ableiter für informationstechnisches- und energietechnisches Netz Trennfunkenstrecke BSZ: Blitz-Schutzzone PAS: Potentialausgleichsschiene Blitzschutz-Potentialausgleich BSZ 1 Z Fundamenterder Äußerer Blitzschutz Sind in den Gebäuden keine Schutzgeräte vorhanden, so kommt es zu unkontrollierten Über- oder Durchschlägen an Isolationsschwachpunkten in den Installationen und Geräten Schaltüberspannungen haben vor allem folgende Ursachen: Abschalten induktiver Lasten (z B Transformationen, Motore, Drosseln), die parallel zur Spannungsquelle liegen, Abschalten von Induktivitäten im Längszweig von Stromkreisen (z B Längsdrosseln), Ein- und Ausschalten von Leuchtstofflampen, Zünden und Abreißen von Lichtbögen (z B Lichtbogenschweißgeräte), Zu- und Abschaltung leerlaufender Kabel und Leitungen, Prellvorgänge an mechanischen Kontakten, Trennerschaltungen in gasisolierten Kompaktschaltanlagen (SF6-Schaltanlagen) 3 Schutzmaßnahmen Kernstück des Inneren Blitzschutzes ist der Blitzschutz- Potentialausgleich Dieser begrenzt die durch das Fließen eines Blitzstromes hervorgerufenen Potentialunterschiede zwischen metallenen Installationen innerhalb des Gebäudes und aktiven Leitern von den in das Gebäude hineinführenden und abgehenden energietechnischen und informationstechnischen Leitungen Bei komplexen Anlagen (z B Rechenzentren) mit umfangreichen informationstechnischen Einrichtungen zeigte es sich, dass ein herkömmlicher Blitzschutz keinen ausreichenden Schutz bietet Zunehmend setzt sich deshalb bei der Planung von Anlagen das EMV- Blitz-Schutzzonen-Konzept durch Diese Methode des Blitzschutzes ist inzwischen auch in die Norm DIN VDE (VDE 85 Teil 103) eingearbeitet D1-1: Prinzip Überspannungsschutz Der Grundgedanke des EMV-orientierten Blitz-Schutzzonen-Konzeptes besteht darin, Räume gleichen elektromagnetischen Gefährdungspotentials zu EMV-orientierten Blitz-Schutzzonen zusammenzufassen Dabei werden auftretende Überspannungen infolge Blitzeinschlag (LEMP) und Schaltüberspannungen (SEMP) koordiniert betrachtet Voraussetzung für die Definition von EMV-orientierten Blitz-Schutzzonen ist die Möglichkeit der Raumschirmung Diese lässt sich erzielen durch die Verbindung von Metallfassaden und Armierungen zu Abschirmkäfigen Die Nutzung von Bewehrungsstählen zur Raumschirmung stellt eine besonders wirtschaftliche Schutzmaßnahme dar, die jedoch in der Planungsphase bereits berücksichtigt und deren Verwirklichung während der Bauphase laufend überprüft werden muss Die Bereiche außerhalb der baulichen Anlagen, in die keine direkten Blitzeinschläge möglich sind, werden als Blitz-Schutzzone 0 B bezeichnet Der übrige Außenbereich wird als Blitz-Schutzzone 0 A definiert Hier sind direkte Blitzeinschläge möglich 96

95 D1 1 1a Direkt-/Naheinschlag: Einschlag in Äußeren Blitzschutz, Prozessgerüst (in Industrieanlagen), Kabel usw. Spannungsfall am Stoßerdungswiderstand R st 2a 2b 1b Induzierte Spannungen in Schleifen 1 L1 L2 L3 PEN 20 kv 2c 1b 1a R st Informationstechnisches Netz Energietechnisches Netz 2a 2b 2c Ferneinschlag: Einschlag in Mittelspannungsfreileitung Überspannungswanderwellen auf Freileitung infolge von Wolke- Wolke-Blitzen Felder des Blitzkanals D1-2: Entstehung von Gewitterüberspannungen Geräte / Kabel / Leitungen Stoßüberschlag-/Stoßdurchschlagsspannung (1,2 / 50) Längsspannung U L Starkstromgeräte 5 8 kv Gegen Gehäuse / Erde Fernmeldegeräte 1 3 kv Querspannung U q Schaltungen mit diskreten 0,5 5 kv zwischen den Eingangs- Bauteilen (Widerstände, klemmen von elektronischen Kondensatoren usw ) Geräten / Schaltungen Integrierte Schaltungen V * ) Bipolartechnik (TTL) Integrierte Schaltungen V * ) Bipolartechnik high level HTTL und Operationsverstärker Integrierte Schaltungen V * ) MOS - Technik Fernmeldekabel Signal- und Messkabel, Starkstromleitungen Starkstromkabel 5 8 kv bis 20 kv bis 30 kv Tab 1: Stoßüberschlag-/Stoßdurchschlagspannung von Isolationen in elektrischen Anlagen bis V * ) Werte energieabhängig 97

96 D1 In den Blitz-Schutzzonen 0 A und 0 B herrschen die ungedämpften elektromagnetischen Felder des Blitzes An der Schnittstelle zwischen Blitz-Schutzzone 0 A und 1 sind alle ankommenden und abgehenden Leitungen über Blitzstrom-Ableiter in den Blitzschutz-Potentialausgleich einzubeziehen Bei elektrischen Leitungen, die aus Blitz-Schutzzonen 0 B in Blitz-Schutzzone 1 eintreten, sind die aktiven Leiter mit Überspannungs-Ableitern in den Blitzschutz- Potentialausgleich einzubeziehen Bei jeder weiteren Zonenschnittstelle innerhalb des zu schützenden Volumens ist ein weiterer örtlicher Potentialausgleich einzurichten, in den alle metallenen Leitungen und Installationen, die diese Zonenschnittstelle durchdringen, einbezogen werden Schließlich sind die örtlichen Potentialausgleichsschienen untereinander und mit der Blitzschutz-Potentialausgleichsschiene zu verbinden Die Dämpfung des elektromagnetischen Feldes an jedem Blitz-Schutzzonen-Übergang beträgt bei der Verwendung von Bewehrungsstahl nach VG96907 ca 30 db, d h nur noch etwa 3 % der ursprünglichen elektromagnetischen Feldstärke von z B Blitz-Schutzzone 0 A ist in Blitz-Schutzzone 1 vorhanden Schaltüberspannungen können über die Leitungen fremdgeneriert aus den Blitz-Schutzzonen 0 A oder 0 B kommen oder eigengeneriert in den Blitz-Schutzzonen 1 und höherer Nummer entstehen (z B Schalten von Leuchtstoffröhren) Elektromagnetische Störungen durch Schalthandlungen in Starkstromanlagen sind in der Regel häufiger als Blitzstörungen Beim Übergang von Leitungen an jeder Blitz-Schutzzonen-Schnittstelle im Inneren der zu schützenden Anlage sind die aktiven Adern mittels Überspannungs-Ableitern an den dortigen Potentialausgleich anzuschließen Die Überspannungs-Ableiter sind dabei bezüglich ihres Schutzpegels und Ableitvermögens gestaffelt einzusetzen (Blitz-Schutzzonen-Konzept siehe auch B3-) 4 Überspannungsschutz Bei der Planung von Überspannungsschutzmaßnahmen in Gebäuden ohne wirksame Raumschirmung ist darauf zu achten, dass auch bei Direkteinschlägen in die Blitzschutzanlage des Gebäudes oder in Nachbargebäude oder in eingeführte Leitungen die Isolationskoordination der Niederspannungs- Verbraucheranlage sichergestellt ist Im Bild D1-3 ist gezeigt, wie bei fehlender Gebäudeschirmung und ungünstiger Leitungsführung, auch bei ausgeführtem Blitzschutz-Potentialausgleich, gefährlich hohe Überspannungen an Geräten auftreten können, die an zwei verschiedene Netze angeschlossen sind (z B Computer, Fax-, TV-Geräte) Hier sind zusätzliche Überspannungsschutzmaßnahmen an den Geräteeingängen notwendig Um für diese komplexe Aufgabe "Blitz- und Überspannungsschutz" ein technisch und wirtschaftlich ausgewogenes Schutzkonzept zu finden, ist bereits in der Planungsphase die Zusammenarbeit der betroffenen Fachkräfte für Bau, Installation, Energie-, Informationstechnik, Blitz- und Überspannungsschutz erforderlich Informationstechnisches Netz Energietechnisches Netz D1-3: Induktive Kopplung Blitz-Schutzzone 0 B Induktionsschleife PAS Blitz-Schutzzone 0 A Äußerer Blitzschutz Datensteckdose Starkstromsteckdose 98

97 D1 02 Blitzschutzpotentialausgleich Hauptpotentialausgleich 1 Schutzwirkung 1 1 Potentialausgleich nach DIN VDE 00 Teil 410 und Teil 540 Der Potentialausgleich wird für alle neu errichteten elektrischen Verbraucheranlagen gefordert Der Potentialausgleich nach DIN VDE 00 beseitigt Potentialunterschiede, d h verhindert gefährliche Berührungsspannungen z B zwischen dem Schutzleiter der Starkstromanlage und metallenen Wasser-, Gas- und Heizrohrleitungen Nach DIN VDE 00 Teil 410 besteht der Potentialausgleich aus dem Hauptpotentialausgleich (Abschnitt 6 1 2), siehe Bild E102-1 und dem zusätzlichen Potentialausgleich (Abschnitt 6 1 6) Anschluss- Jedes Gebäude muss danach einen Hauptpotentialausgleich erhalten Der zusätzliche Potentialausgleich ist für die Fälle vorgesehen, für die die Abschaltbedingungen nicht erfüllt werden können Potentialausgleichschiene Abstandhalter Keilverbinder Blitzstrom-Ableiter Anschlussklemme Rohrschelle Anschlussfahne Trenn-Funkenstrecke D102-1: Beispiel für die Durchführung des Hauptpotentialausgleichs nach DIN VDE 00 Teil 410 und des Blitzschutzpotentialausgleichs nach DIN V VDE V 85 Teil

98 D Blitzschutzpotentialausgleich nach DIN V VDE V 85 Teil 100 In DIN V ENV ist der Blitzschutz-Potentialausgleich für alle von außen eingeführten leitfähigen Systeme (z B metallene Rohrleitungen, energietechnische und informationstechnische Systeme, usw ) zwingend vorgeschrieben Diese Forderung in der neuen Norm ist wesentlich detaillierter dargelegt und stellt eine bindende Forderung dar Die Forderung des Blitzschutz-Potentialausgleichs wird erfüllt durch direkten Anschluss aller metallenen Systeme und indirekten Anschluss aller unter Betriebsspannung stehender Systeme über Blitzstrom-Ableiter (Bild D102-2) In Bezug auf Einrichtungen der elektrischen Energie- und Informationstechnik in allgemeinen Fällen heißt es im Abschnitt der Norm: "Der Blitzschutz-Potentialausgleich ist für Einrichtungen der elektrischen Energie- und Informationstechnik in Übereinstimmung mit Unterabschnitt einzurichten Der Blitzschutz-Potentialausgleich ist möglichst nahe an der Eintrittstelle in die bauliche Anlage durchzuführen Sind die Leiter nicht geschirmt oder nicht im Metallrohr verlegt, dann müssen alle Leiter des Netzes direkt oder indirekt angeschlossen werden Spannungsführende Leiter sollten über Ableiter mit der Blitzschutzanlage verbunden werden In TN-Systemen sollen PE- oder PEN-Leiter direkt mit der Blitzchutzanlage verbunden werden " Die hier zum Einsatz kommenden Ableiter sind entsprechend den Blitzstromparametern der festgelegten Blitzschutzklasse auszuwählen Deutlich wird auch die Aussage unterstrichen, dass der Blitzschutz-Potentialausgleich nahe an der Eintrittstelle in die bauliche Anlage durchzuführen ist Durch die Realisierung dieser Forderung wird sichergestellt, dass kein Blitzteilstrom in die Anlage verschleppt wird und zu unzulässigen Störungen an anderen elektrischen Systemen führt Im zunehmenden Maße lassen deswegen auch Energieversorgungsunternehmen (EVUs) auf Anfrage den Einsatz von Funkenstreckenableitern im Vorzählerbereich zu D102-2: Tankrohr kathodisch geschützt Blitzschutz-Potentialausgleich Z PAS BSZ 0 BSZ 1 Wasser Gas EVU Heizung Fundamenterder Blitzschutz-Potentialausgleich für eingeführte Leitungen Folgende DIN VDE-Bestimmungen geben weitere Hinweise für den Potentialausgleich bzw Blitzschutzpotentialausgleich: DIN VDE 00 Teil 7 für Baderäume DIN VDE 00 Teil 702 für Schwimmbäder DIN VDE 00 Teil 707/Entwurf für Datenverarbeitungsanlagen DIN VDE 00 Teil 482 für feuergefährdete Betriebsstätten DIN VDE 00 Teil 723 für Unterrichtsräume und Experimentierstände DIN VDE 00 Teil 551 Niederspannungs-Stromversorgungsamt DIN VDE 07 für medizinisch genutzte Räume DIN VDE 08 für Versammlungsstätten DIN VDE 65 für explosionsgefährdete Bereiche DIN VDE 85 Teil 1 und Teil 2 für Blitzschutzanlagen DIN VDE 85 Teil 103 Schutz gegen elektromagnetischen Blitzimpuls DIN VDE 0800 Teil 2 und Teil 10 für Fernmeldetechnik DIN VDE 0845 Teil 1 für Fernmeldeanlagen VDE V 85 Teil 100 Gebäudeblitzschutz Äußerer Blitzschutz 100

99 D Ausführung Potentialausgleich Die Richtlinien DIN VDE 85 "Blitzschutzanlagen" enthalten darüber hinaus Angaben über die Durchführung des Potentialausgleichs in Verbindung mit dem Gebäudeblitzschutz Der Potentialausgleich wird bei kleineren Bauwerken (Wohngebäude usw ) in einer Ebene, meistens im Keller, durch den Zusammenschluss der Potentialausgleichsleitungen an einer Potentialausgleichsschiene durchgeführt Bei größeren und turmartigen Bauwerken ist der Potentialausgleich in verschiedenen Ebenen (beginnend ab 30 m Gebäudehöhe und alle weiteren 20 m Höhe) durchzuführen Ist ein direkter Anschluss der in den Potentialausgleich einzubeziehenden Anlage nicht möglich (z B bei Streustromgefahr), so soll der Anschluss über Trennfunkenstrecken vorgenommen werden 2 1 Welche Anlageteile sind einzubeziehen? a) Eine unmittelbare Verbindung ist zulässig für: Leiter für den Hauptpotentialausgleich nach DIN VDE 00 Teil 410 Fundamenterder bzw Blitzschutzerder metallene Wasserverbrauchsleitung metallene Abwasserleitung Zentrale Heizungsanlage Gasinnenleitung Erdungsleitung für Antennen (nach DIN VDE 0855 Teil 1) Erdungsleitung für Fernmeldeanlagen (nach DIN VDE 0800 Teil 2) Metallmäntel von Starkstromkabeln bis 1000 V Schutzleiter der Elektroanlage nach DIN VDE 00 (PEN-Leiter bei TN-System und PE-Leiter bei TTbzw IT-Systemen) Erdungsanlagen von Starkstromanlagen über 1 kv nach DIN VDE 41, wenn keine unzulässig hohe Erdungsspannung verschleppt werden kann b) Nur über Trennfunkenstrecken dürfen verbunden werden: Erdungsanlagen von Starkstromanlagen über 1 kv nach DIN VDE 41, wenn unzulässig hohe Erdungsspannungen verschleppt werden können Bahnerde bei Wechselstrom- und Gleichstrombahnen nach DIN VDE 15 (Gleise von Bahnen der DB dürfen nur mit schriftlicher Genehmigung angeschlossen werden) Messerde für Laboratorien, sofern sie von den Schutzleitern getrennt ausgeführt wird Anlagen mit kathodischem Korrosionsschutz und Streustromschutzmaßnahmen nach DIN VDE 50 c) Nur über Blitzstrom-Ableiter/Überspannungs- Ableiter dürfen verbunden werden: unter Spannung stehende Leiter (aktive Leiter) von Starkstromanlagen mit Nennspannungen bis 1000 V der Neutralleiter (N-Leiter) in TT-Systemen alle aktiven Leiter von Fernmeldeanlagen 2 2 Anschlüsse für den Potentialausgleich Anschlüsse für den Potentialausgleich müssen einen guten und dauerhaften Kontakt geben 2 3 Potentialausgleichsleitungen Die Potentialausgleichsleitungen können, sofern sie Schutzfunktion haben, wie Schutzleiter, d h grün/ gelb, gekennzeichnet werden Maßgebend für die Bemessung der Hauptpotentialausgleichsleitungen nach DIN VDE 00 Teil 540 ist der Querschnitt des Hauptschutzleiters (Bild D102-3 oder Tabelle 1) Hauptschutzleiter ist der von der Stromquelle kommende oder vom Hausanschlusskasten oder dem Hauptverteiler abgehende Schutzleiter In jedem Fall beträgt der Mindestquerschnitt des Hauptpotentialausgleichsleiters min 6 mm Cu Als mögliche Begrenzung nach oben wurde 25 mm Cu festgelegt Als Mindestquerschnitte für den zusätzlichen Potentialausgleich (Tabelle 1) wird bei geschützter Verlegung 2,5 mm 2 Cu und bei ungeschützter Verlegung 4 mm 2 Cu gefordert Für Erdungsleitungen von Antennen (nach DIN VDE 0855 Teil 1) beträgt der Mindestquerschnitt 16 mm 2 Cu 2 4 Potentialausgleichsschiene Die Potentialausgleichsschiene muss alle in der Praxis vorkommenden Anschlussleitungen und Querschnitte kontaktsicher klemmen Die Potentialausgleichsschiene Typ K 12, Art -Nr , mit der kammförmigen Kontaktschiene für universelle Anschlusstechnik und Aufsteckklemmen erfüllt alle Anforderungen der Praxis Neben 10 Aufsteckklemmen (2,5 95 mm Klemmbereich) steht eine weitere Aufsteckklemme für den Anschluss von Bandleitungen (bis 4 x 30 mm) zur Verfügung 1

100 D1 02 Die Potentialausgleichsschiene Typ K 12 entspricht den Anforderungen nach DIN VDE 0618 Teil 1 Nach dieser VDE-Bestimmung wird unter anderem auch die Blitzstromtragfähigkeit nach DIN nachgewiesen Die Technik der Aufsteckklemmen ermöglicht ein einzelnes Lösen der Klemmverbindung für Prüfzwecke Die Abdeckhaube ist plombierbar und weist Kennzeichnungsfelder für die angeschlossenen Potentialausgleichsleiter auf 3 Ausführung Potentialausgleich Da die elektrische Starkstromanlage bestimmte Erdungswiderstände erforderlich macht und der Fundamenterder gute Erdungswiderstände bei wirtschaftlicher Verlegung bietet, stellt der Fundamenterder eine optimale und wirkungsvolle Ergänzung zum Potentialausgleich dar Für die Ausführung des Fundamenterders ist die DIN 184 maßgebend 2 5 Prüfung und Überwachung des Potentialausgleichs Vor Inbetriebsetzung der elektrischen Verbraucheranlage sind die Verbindungen auf ihre einwandfreie Beschaffenheit und ihre Wirksamkeit zu überprüfen 3 1 Erderwerkstoffe Als Erder kann entweder verzinkter Rundstahl 10 mm Ø oder auch verzinkter Bandstahl 30 mm x 3,5 mm verwendet werden 3 2 Verlegung D102-3: links: rechts: Für die Bemessung des Hauptpotentialausgleichsleiters maßgebender Hauptschutzleiter Anlage mit Hausanschlusskasten Anlage ohne Hausanschlusskasten Tab 1: Der Fundamenterder ist als geschlossener Ring in den Außenmauern der Gebäude unterhalb der untersten Isolierschicht zu verlegen (Bild D102-4) Bei größeren Gebäudeabmessungen sind nach Möglichkeit Querverbindungen mit einer maximalen Maschenweite von 20 x 20 m vorzusehen Um einen ausreichenden Schutz gegen Korrosion zu erreichen, muss der Erder allseitig von min 5 cm Beton umgeben sein Dies wird durch die Verwendung von Abstandshaltern (z B Art -Nr / ), die in jeweils ca 2 m Abständen eingesetzt werden, erreicht Querschnitte für Potentialausgleichsleiter maßgebender Hauptschutzleiter Unterverteilung Unterverteilung Hauptverteilung Hausanschluss Hauptverteilung Hauptpotentialausgleich Zusätzlicher Potentialausgleich normal 0,5 Querschnitt zwischen zwei 1 Querschnitt des des größten Schutz- Körpern kleineren Schutzleiters leiters der Anlage zwischen einem 0,5 Querschnitt Körper und einem des Schutzleiters fremden leitfähigen Teil mindestens 6 mm 2 bei mechanischen 2,5 mm 2 Cu oder Al Schutz ohne mechanischem Schutz 4 mm 2 Cu oder Al Gebäude Gebäude mögliche 25 mm 2 Cu Begrenzung oder gleichwertiger Leitwert 102

101 D1 02 zur Ableitung der Blitzschutzanlage Hausanschlussraum Leitungsführung im Beton/Mauerwerk D102-4: Anordnung des Fundamenterders mit Anschlussfahnen Erdeinführung Anmerkung: Kunststoffolien als Ersatz für die Sauberkeitsschicht unter dem Betonfundament mit Fundamenterder haben nach praktischen Erfahrungen keinen entscheidenden Einfluss auf die Wirksamkeit des Erders Dagegen wirken sich Schutzwannen mit eingelegten Bitumen- oder Kunststofffolien isolierend aus In solchen Fällen sollte der Fundamenterder unterhalb der Wanne verlegt werden 3 3 Anschlussfahnen Vom Fundamenterder aus ist eine Anschlussfahne in den Hausanschlussraum des Gebäudes (zur Potentialausgleichschiene) sowie bei Bedarf die Anschlussleitungen des Äußeren Blitzschutzes hochzuführen Anschlussfahnen sollten unmittelbar nach dem Verlegen auffällig gekennzeichnet werden (z B mit Markierungsband bzw Schrumpfschlauch, Art -Nr /554 1), damit sie nicht während der Bauphase versehentlich abgeschnitten werden Anschlussfahnen nach innen sind min 0,3 m über Kellerfußboden aus der Wand herauszuführen und sollen ein freies Ende (zur Potentialausgleichsschiene) von min 1,5 m aufweisen Nach außen geführte Anschlussfahnen (für den Äußeren Blitzschutz) sind an der Austrittsstelle gegen Korrosion, z B durch Korrosionsschutzbinde oder Bitumenanstrich, zu schützen Die Fahnen können entweder innerhalb der Wände aus Beton mit eingegossen oder im Mauerwerk hochgeführt werden und sollten erst oberhalb der Erdoberfläche nach außen geführt werden Innerhalb des Mauerwerks müssen sie mit einer Korrosionsschutzbinde umhüllt oder PVC-isoliert ausgeführt werden (Bild D102-5) Werden diese Anschlussfahnen bereits unterhalb der Erdoberfläche herausgeführt, so sind korrosionsfeste Leitungen, z B isolierte Leitungen oder NIRO-Anschlussfahnen (Werkst Nr 1 457/V4A) zu verwenden D102-5: Leitungen aus verz Stahl, z B 10 mm Ø mit Kunststoff umhüllt Leitungsführung im Beton/Mauerwerk Betonschicht min cm Kellerfußboden Erdeinführung kunststoffummantelt oder NIRO- Anschlussfahnen Kellerfußboden Betonschicht min cm Anschlussfahnen für Ableitung des Äußeren Blitzschutzes D102-6: Überbrückung einer Dehnungsfuge mit Dehnungsband, Art -Nr

102 D Verbindungsstellen D102-7 Die Verbindungen innnerhalb des Fundaments können durch geeignete Keilverbinder (z B Art -Nr 308 0/ 08 0), Verbindungsklemmen Art -Nr und , hergestellt werden Erdungsfestpunkt 3 5 Bewegungsfugen Keilverbinder Bei größeren Gebäuden mit Bewegungsfugen ist der Fundamenterder innerhalb der Gebäude, jedoch außerhalb des Betons durch geeignete Dehnungsbänder (Art -Nr ) oder -leitungen zu überbrücken (Bild D102-6) Außerdem eignen sich diese Stellen zum Auftrennen des Fundamenterderringes und für elektrische Überprüfungen Potentialausgleichsschiene D102-8: Überbrückung einer Bewegungsfuge mit Erdungsfestpunkten 3 6 Erdungsfestpunkt Typ M und Typ K Erdungsfestpunkte sind zum Anschluss an den Betonstahl sowie den Rund- und Bandstahl von Fundamenterdern geeignet Sie werden vorwiegend im Zuge der Schalungsarbeiten montiert Durch die Verwendung von zwei Erdungsfestpunkten sowie einer Verbindungsklemme kann eine Gebäudedurchführung erstellt werden Darüber hinaus kann mit dem Erdungsfestpunkt ein Anschlusspunkt für die Verbindung der Ableitungen des Äußeren Blitzschutzes mit dem Fundamenterder realisiert werden (Bild D102-7) Eine weitere Anwendungsmöglichkeit für Erdungsfestpunkte ist die Überbrückung von Bewegungsfugen (Bild D102-8) und das Verbinden des Fundamenterders mit der Hauptpotentialausgleichsschiene (Bild D102-9) Bild D zeigt die Montage von Erdungsfestpunkten im Betonstahl und an der Schalung sowie den Anschluss an den Fundamenterder und der Armierung mit der Vebindungs- und MV-Klemme, Art -Nr und Weitere Informationen für den Anschluss und die Durchverbindung der Armierung für einen EMV-Schutz und Gebäudeschirmung enthält unsere Druckschrift Nr DS592 "Bauteile für den EMV-Schutz Gebäudeschirmung" D102-9: Anschluss der PAS an einen Erdungsfestpunkt D102-10: Beispiel für den Anschluss von Erdungsfestpunkten und den Fundamenterder an die Armierung 104

103 D2 Einsatz von Ableitern für Geräte und Anlagen der Energietechnik im Rahmen des Blitz-Schutzzonen-Konzeptes nach DIN VDE (IEC ) 1 Klassifizierung von Ableitern für Anlagen und Geräte der Energietechnik Die Errichtung eines Blitz- und Überspannungsschutz- Systems für elektrische Anlagen repräsentiert den aktuellen Stand der Technik und ist unabdingbare infrastrukturelle Voraussetzung für den störungs- und zerstörungsfreien Betrieb komplexer elektrischer und elektronischer Systeme Die Anforderungen an Ableiter, die für die Errichtung eines derartigen Blitz- und Überspannungsschutz-Systems im Rahmen des Blitz- Schutzzonen-Konzeptes nach DIN VDE (IEC ) im Bereich der Energietechnik benötigt werden, wurden durch IEC SC 37 A erarbeitet und in Ergänzung zur bereits bestehenden E DIN VDE 0675 Teil 6, als E DIN VDE 0675 Teil 6/A1 und Teil 6/A2 in das VDE-Vorschriftenwerk integriert Entsprechend den Anforderungen und Belastungen, die an Ableiter an ihrem Installationsort gemäß Bild D2-1 gestellt werden, sind diese in die Anforderungsklassen A, B, C und D eingeteilt (Tabelle 1) Ableiter, die im Bereich der festen Gebäudeinstallation eingesetzt werden, sind Ableiter der Anforderungsklasse B, C und D Die höchsten Anforderungen hinsichtlich ihres Ableitvermögens werden an Ableiter der Anforderungsklasse B gestellt Diese werden im Rahmen des Blitz- und Überspannungsschutz-Systems an der Schnittstelle der Blitz-Schutzzone 0 A auf 1, gemäß Bild D2-1, eingesetzt Diese Ableiter müssen in der Lage sein, Blitz-Teilströme der Wellenform 10/350 µs mehrmals zerstörungsfrei zu führen Die Ableiter der Anforderungsklasse B werden Blitzstrom-Ableiter genannt Aufgabe dieser Schutzgeräte ist es, ein Eindringen von zerstörenden Blitz-Teilströmen in die elektrische Anlage eines Gebäudes zu verhindern Am Übergang der Blitz-Schutzzone 1 auf 2 werden Überspannungs-Ableiter zum Schutz vor Überspannungen eingesetzt, die zwischen den aktiven Leitern L 1, L 2, L 3 und N gegenüber dem Schutzleiter PE auftreten Dieses sind Überspannungs-Ableiter der Anforderungsklasse C Ihr Ableitvermögen liegt im Bereich von einigen 10 ka (8/20 µs) Ableiter der Anforderungen an Ableiter entsprechend Anforderungsklasse Einsatzort Schutzpegel Belastbarkeit DEHN-Schutzgeräte A zum Einsatz in Nieder- kein Schutz gegen di- entsprechend entsprechend spannungsfreileitungen rektes Berühren erforderlich IEC 99 1 E DIN VDE : können bei direkten Blitz- (Tab 1, in Beratung) , Tabelle 6 einschlägen überlastet Stehstoßspannungskate- (i sn = 5 ka (8/20)) oder zerstört werden gorie IV nach DIN VDE E DIN VDE /A1: Isolationsfestigkeit auch 10-1: , Abschnitt bei Witterungseinflüssen E DIN VDE /A1: , Tabelle 7 B bestimmt zum Zweck des Schutz gegen direktes entsprechend entsprechend Blitzstrom- DEHNbloc Blitzschutz-Potentialaus- Berühren erforderlich Stehstoßspannungs- E DIN VDE /A1: Ableiter DEHNbloc NH gleiches nach kein Defekt und keine kategorie IV nach , Tabelle 4 DEHNport Maxi DIN VDE 85-1 Brandgefahr bei Bean- DIN VDE 10-1: (l imp = 0,5 50 ka (10/350)) DEHNport VDE V spruchung entsprechend E DIN VDE /A1: E DIN VDE /A1: DEHNgap B/n DIN VDE der geforderten Belast , Tabelle , Abschnitt DEHNgap B barkeit E DIN VDE /A2: DEHNgap B/NH/n , Abschnitt DEHNventil C bestimmt zum Zweck des entsprechend entsprechend Über- DEHNguard Überspannungsschutzes in Stehstoßspannungs- E DIN VDE : spannungs- DEHNguard T der festen Installation, vor- kategorie III nach , Tabelle 6 Ableiter DEHNguard TNC vorzugsweise zum Einsatz DIN VDE 10-1: (i sn = 5 ka (8/20)) DEHNguard TNS in der Stehstoßspannungs- E DIN VDE : E DIN VDE /A1: DEHNguard TT kategorie (Überspannungs , Tabelle , Abschnitt VNH kategorie) III E DIN VDE /A1: VANH , Tabelle 7 DEHNgap C/T E DIN VDE /A2: , Abschnitt D bestimmt zum Zweck des entsprechend entsprechend DEHNrail Überspannungsschutzes Stehstoßspannungs- E DIN VDE : SPS-Protector in der ortsveränderlichen/ kategorie II nach , Tabelle 6 DEHNsafe festen Installation, vorzugs- DIN VDE 10-1: (i sn = 1, 5 ka (8/20)) DEHNflex weise zum Einsatz in der E DIN VDE : E DIN VDE /A1: NSM-Protector Stehstoßspannungkategorie , Tabelle , Abschnitt S-/SF-Protector (Überspannungskategorie II) E DIN VDE /A1: SFL-Protector , Tabelle 7 Tab 1: Anforderungsklassen von Ableitern für energietechnische Anlagen nach E DIN VDE 0675 Teil 6, E DIN VDE 0675 Teil 6/A1 und Teil 6/A2 mit Zuordnung unserer Schutzgeräte 105

104 D2 Letztes Glied im Blitz- und Überspannungsschutz-System in Anlagen der Energietechnik stellt der Endgeräteschutz (Übergang Blitz-Schutzzone 2 auf 3) dar Hauptaufgabe des an dieser Stelle eingesetzten Schutzgerätes der Anforderungsklasse D ist der Schutz gegen Überspannungen, die zwischen L und N im elektrischen System auftreten Hierbei handelt es sich insbesondere um Schaltüberspannungen Charakteristische Merkmale für Ableiter sind: 1 Max zulässige Betriebsspannung (Bemessungsspannung), 2 Nennableitstoßstrom, 3 Schutzpegel Die verschiedenen Aufgaben, Anordnungen und Anforderungen an Ableiter zeigt zusammenfassend Tabelle 2 Hauptverteilung Unterverteilung Endgeräte Blitzstrom-Ableiter Überspannungs- Überspannungs- HAK Zähler Ableiter Ableiter L1 PEN kwh L2 L3 PE N PAS PAS BSZ 0 BSZ 1 BSZ 2 BSZ = Blitz-Schutzzone D2-1: Einsatz von Ableitern im energietechnischen System (BSZ: Blitz-Schutzzone) Bezeichnung der Bezeichnung der Aufgabe der Installationsort Schutzgeräte Schutzmaßnahme Schutzmaßnahme Blitzstrom-Ableiter Blitzschutz- Schutz gegen das Ein- Gebäude- (Anforderungsklasse B) Potentialausgleich dringen von Blitz- Hauptverteilung Teilströmen in die elektrische Anlage Überspannungs-Ableiter Überspannungsschutz Schutz gegen Unterverteilungen (Anforderungsklasse C) in der Verteilerebene Längs-Überspannungen (L gegen PE) (N gegen PE) Überspannungs-Ableiter Überspannungsschutz Schutz gegen Steckdosen, (Anforderungsklasse D) am Endgerät Quer-Überspannungen Brüstungskanäle, (L gegen N) Geräteanschlüsse Tab 2: Zuordnung der Schutzgeräte 106

105 D2 2 Einsatz von Ableitern in verschiedenen Netzsystemen Elektrische Ströme, die über den menschlichen Körper fließen, können gefährliche Auswirkungen haben Deshalb sind Schutzmaßnahmen zur Verhinderung gefährlicher Körperdurchströmungen in jeder elektrischen Anlage notwendig Durch Isolieren, Abdecken, Umhüllen oder Anordnen der im ungestörten Betrieb unter Spannung stehenden Teile muss deren Berühren ausgeschlossen werden, wenn dadurch eine gefährliche Körperdurchströmung möglich ist Diese Schutzmaßnahme wird als "Schutz gegen direktes Berühren" bezeichnet Darüber hinaus darf natürlich auch dann keine Gefährdung durch eine Körperdurchströmung entstehen, wenn infolge eines Fehlers, z B eine schadhafte Isolierung, die Spannung auf das Metallgehäuse (Körper eines elektrischen Betriebsmittels) verschleppt wird Dieser Schutz vor Gefahren, der sich im Fehlerfall aus einer Berührung mit Körpern oder fremden, leitfähigen Teilen ergeben kann, wird als "Schutz bei indirektem Berühren" bezeichnet In der Regel ist die Grenze der dauernd zulässigen Berührungsspannung U L bei Wechselspannungen 50 V und bei Gleichspannung 120 V Höhere Berührungsspannungen, die im Fehlerfall auftreten können, müssen in Stromkreisen bis 35 A Nennstrom mit Steckdosen und in Stromkreisen, die ortsveränderliche Betriebsmittel der Schutzklasse I enthalten, die während des Betriebes üblicherweise dauernd in der Hand gehalten werden, innerhalb von 0,4 s selbsttätig abgeschaltet werden In allen anderen Stromkreisen müssen höhere Berührungsspannungen innerhalb von 5 s selbsttätig abgeschaltet werden In DIN VDE 00 Teil 410 sind Schutzmaßnahmen bei indirektem Berühren mit Schutzleitern beschrieben Diese Schutzmaßnahmen wirken im Fehlerfall durch automatische Abschaltung oder Meldung Bei der Einrichtung der Maßnahmen zum "Schutz bei indirektem Berühren" ist eine Zuordnung hinsichtlich der Systemform und Schutzeinrichtung notwendig Nach DIN VDE 00 Teil 410 wird ein Niederspannungs- Verteilungssystem in seiner Gesamtheit von Stromquelle bis zum letzten Betriebsmittel im wesentlichen charakterisiert durch: Erdungsverhältnisse der Stromquelle (z B Niederspannungsseite des Ortsnetztransformators) und Erdungsverhältnisse der Körper der Betriebsmittel in elektrischen Verbraucheranlagen Damit werden als Verteilungssysteme im wesentlichen drei Grundarten definiert: TN-System, TT-System und IT-System Die angewandten Buchstaben haben folgende Bedeutung: Der ERSTE BUCHSTABE beschreibt die Erdungsbedingungen der speisenden Stromquelle: T direkte Erdung eines Punktes der Stromquelle (in der Regel der Sternpunkt der Transformatorwicklung), I Isolierung aller aktiven Teile von der Erde oder Verbindung eines Punktes der Stromquelle mit Erde über eine Impedanz Der ZWEITE BUCHSTABE beschreibt die Erdungsbedingungen der Körper der Betriebsmittel der elektrischen Anlage: T Körper des Betriebsmittels ist direkt geerdet, unabhängig von einer eventuell bestehenden Erdung eines Punktes der Stromversorgung, N Körper des elektrischen Betriebsmittels ist direkt mit dem Betriebserder (Erdung der Stromquelle) verbunden WEITERE BUCHSTABEN beschreiben die Anordnung des Neutralleiters und des Schutzleiters: S Neutralleiter und Schutzleiter sind voneinander getrennt (separat), C Neutralleiter und Schutzleiter sind (in einem Leiter) kombiniert Damit ergeben sich für das TN-System drei mögliche Varianten: TN-S-System, TN-C-System und TN-C-S- System Die Schutzeinrichtungen, die in den verschiedenen Systemen installiert werden können, sind: Überstromschutzeinrichtung, Fehlerstromschutzeinrichtung, Isolationsüberwachungseinrichtung, Fehlerspannungsschutzeinrichtung 107

106 D2 Wie bereits erwähnt, ist eine Zuordnung zwischen Systemform und Schutzeinrichtung notwendig Es ergeben sich folgende Zuordnungen: TN-System Überstromschutzeinrichtung, Fehlerstromschutzeinrichtung TT-System Überstromschutzeinrichtung, Fehlerstromschutzeinrichtung, Fehlerspannungsschutzeinrichtung IT-System Überstromschutzeinrichtung, Fehlerstromschutzeinrichtung, Isolationsüberwachungseinrichtung, Fehlerspannungsschutzeinrichtung Diese Maßnahmen des Personenschutzes haben bei der Errichtung von Starkstromanlagen erste Priorität Den ergriffenen Schutzmaßnahmen gegen indirektes Berühren mit Schutzleiter unter Berücksichtigung der Netzform und der Schutzeinrichtung haben sich alle anderen Schutzmaßnahmen wie Blitz- und Überspannungsschutz elektrischer Systeme und Anlagen unterzuordnen und dürfen durch den Einsatz von Schutzgeräten zum Blitz- und Überspannungsschutz nicht außer Kraft gesetzt werden Dabei ist auch der Fehlerfall eines Ableiters, und sei er noch so unwahrscheinlich, in Betracht zu ziehen Dies ist von besonderer Bedeutung, weil der Einsatz von Blitzstrom- und Überspannungs-Ableitern stets gegen den Schutzleiter erfolgt In den nachfolgenden Abschnitten wird deshalb der Einsatz von Blitzstrom- und Überspannungs-Ableitern in verschiedenen Systemformen beschrieben Diese Schaltungsvorschläge sind vom VDE-Arbeitskreis "Schutzmaßnahmen nach den Normen der Reihe DIN VDE 00 in Anlagenteilen mit Überspannungs-Schutzgeräten" erarbeitet und als DIN V VDE V : veröffentlicht worden Die aufgezeigten Lösungsbeispiele zeigen den Einsatz von Blitzstrom-Ableitern prinzipiell im Bereich des Hausanschlusskastens, d h im Vorzählerbereich Der Einsatz von Blitzstrom-Ableitern im Vorzählerbereich wird durch die "Richtlinie für den Einsatz von Überspannungs-Schutzeinrichtungen der Anforderungsklasse B in Hauptstrom-Versorgungssystemen" geregelt Diese vom VDEW erarbeitete Richtlinie legt Basisanforderungen fest, die auf Grund der Spezifik der einzelnen EVU's zu unterschiedlichen technischen Ausführungen führen können Es wird deshalb empfohlen, die im jeweiligen Versorgungsgebiet bevorzugte technische Ausführung beim zuständigen EVU zu erfragen Spezielle Lösungen zur Umsetzung der VDEW-Richtlinie finden Sie in unserem Blitzplanerblatt D Einsatz von Ableitern im TN-System Für das TN-System sind als Schutzeinrichtung für den "Schutz bei indirektem Berühren" Überstromschutz- und Fehlerstromschutzeinrichtungen zugelassen Das bedeutet für den Einsatz von Blitzstrom- und Überspannungs-Ableitern, dass diese Ableiter nur nach den Schutzeinrichtungen zum "Schutz bei indirektem Berühren" angeordnet werden dürfen, um die Personenschutzmaßnahme auch im Fehlerfalle eines Ableiters sicherzustellen Wird ein Ableiter der Anforderungsklasse B oder C nach einem Fehlerstromschutzschalter angeordnet, so ist damit zu rechnen, dass aufgrund des abgeleiteten Stoßstromes gegen PE dieser Vorgang von einem Fehlerstromschutzschalter (FI- Schutzschalter) als Fehlerstrom interpretiert wird und der FI-Schutzschalter den Stromkreis unterbricht Zusätzlich dazu ist bei der Beanspruchung mit Blitz-Teilströmen beim Einsatz eines Ableiters der Anforderungsklasse B davon auszugehen, dass aufgrund der hohen Dynamik dieses Blitzstromes der FI-Schutzschalter mechanisch beschädigt werden würde Damit wäre die Schutzmaßnahme bei indirektem Berühren außer Kraft gesetzt Dies ist natürlich zu vermeiden, so dass der Einsatz des Blitzstrom-Ableiters der Anforderungsklasse B als auch der Einsatz des Überspannungs-Ableiters der Anforderungsklasse C vor dem FI-Schutzschalter folgen sollte Damit kommt für Ableiter der Anforderungsklassen B und C als Maßnahme zum "Schutz bei indirektem Berühren" nur der Einsatz von Überstromschutzeinrichtungen in Frage Der Einsatz der Ableiter ist deshalb immer im Zusammenwirken mit einer Sicherung als Überstromschutzeinrichtung zu sehen Ob eine zusätzliche separate Vorsicherung im Ableiterzweig vorzusehen ist, hängt von der Größe der nächst vorgelagerten Einspeisesicherung und der für den Ableiter zulässigen Vorsicherung ab Für den Einsatz 108

107 D2 von Ableitern der Anforderungsklassen B, C und D gelten im TN-System folgende Bemessungsspannungen: U C ³ 1,1 x U N damit ergibt sich für ein 230/400 V-System U C ³ 1,1 x 230 V U C ³ 253 V Ein Anschlussbeispiel für den Einsatz von Blitzstrom- und Überspannungs-Ableitern im TN-C-S- System ist in Bild D2-2 gezeigt Es ist zu erkennen, dass der Einsatz von Überspannungs-Ableitern der Anforderungsklasse D nach dem FI- Schutzschalter erfolgt Hierzu ist folgendes anzumerken: Der Einsatz von Überspannungs-Ableitern der Anforderungsklasse D zum Schutz von Endgeräten erfolgt in der Regel als Schutz gegen Querüberspannungen, d h Überspannungen, die zwischen L und N auftreten Mit einer Überspannungsbegrenzung zwischen L und N wird kein Stoßstrom gegen PE abgeleitet, so dass dieser Vorgang durch den FI-Schutzschalter auch nicht als Fehlerstrom interpretiert werden kann Im Übrigen sind Überspannungs-Ableiter der Anforderungsklasse D für ein Nennableitvermögen von 1,5 ka ausgelegt Beim Einsatz eines stoßstromfesten FI-Schutzschalters sind diese Stoßströme nicht in der Lage, den FI-Schutzschalter auszulösen oder eine mechanische Beschädigung herbeizuführen Die nachfolgenden Bilder zeigen den Einsatz unserer Ableiter im Rahmen des Blitz-Schutzzonen-Konzeptes und der dafür erforderlichen Blitz- und Überspannungsschutzmaßnahmen für ein TN-C- S-System KWh l L s N PE PAS D2-2: Einsatz von Ableitern im TN-C-S-System 109

108 D2 Blitzschutz-Potentialausgleich im TN-C-System Einbauschaltbild DEHNbloc / 3 F 1 F 2 F 3 L 1 L 2 L 3 PEN 160 A gl/gg F 4 F 5 F 6 Die Vorsicherungen F 4 bis F 6 sind nur dann erforderlich, wenn die Netzsicherungen (F 1 bis F 3 ) größer als 160 A gl/gg sind Weitere Einbaubedingungen siehe D2-03 DEHNbloc/3 DEHNbloc / 3 Art -Nr

109 D2 Blitzschutz-Potentialausgleich im TN-C-System Einbauschaltbild DEHNport F 1 F 2 F 3 L 1 L 2 L 3 PEN 250 A gl/gg F 4 F 5 F 6 Die Vorsicherungen F 4 bis F 6 sind nur dann erforderlich, wenn die Netzsicherungen (F 1 bis F 3 ) größer als 250 A gl/gg sind Weitere Einbaubedingungen siehe D2-03 DEHNport DEHNport DEHNport DEHNport Art -Nr Alternativ: DEHNport Maxi Art -Nr

110 D2 Überspannungsschutz im Verteiler im 230 / 400 V TN-C-System Einbauschaltbild DEHNguard TNC 230 / 400 F 1 F 2 F 3 L 1 L 2 L 3 PEN F 4 F 5 F A gl/gg PEN Die Vorsicherungen F 4 bis F 6 sind nur dann erforderlich, wenn die Netzsicherungen (F 1 bis F 3 ) größer als 125 A gl/gg sind DEHNguard TNC DEHNguard TNC DEHNguard TNC Weitere Einbaubedingungen siehe D2-03 L 1 L 2 L 3 DEHNguard TNC 230 / 400 Art -Nr

111 D2 Überspannungsschutz im Verteiler im 230 / 400 V TN-C-System Einbauschaltbild DEHNguard / DEHNguard T F 1 F 2 F 3 L 1 L 2 L 3 PEN 125 A gl/gg F 4 F 5 F 6 Die Vorsicherungen F 4 bis F 6 sind nur dann erforderlich, wenn die Netzsicherungen (F 1 bis F 3 ) größer als 125 A gl/gg sind Weitere Einbaubedingungen siehe D2-03 DEHNguard DEHNguard DEHNguard DEHNguard Art -Nr DEHNguard T Art -Nr

112 D2 Überspannungsschutz von Endgeräten im 230 / 400 V TN-C-S-System Einbauschaltbild Überspannungs-Schutzgerät DEHNsafe, Art -Nr L N PE Alternative Schutzgeräte: NSM-Protector (Einbauschaltbild D2- Seite 120) Art -Nr Art -Nr Art -Nr Art -Nr SF-Protector (Einbauschaltbild D2- Seite 127) Art -Nr S-Protector Art -Nr

113 D2 Die nachfolgenden Abbildungen zeigen den Einsatz von Blitzstrom- und Überspannungs-Ableitern im TN-S- System Wh l L <<<<<<<<<<<<<<<<<<<< s N B C D PAS PE D2-3: Einsatz von Ableitern im TN-S-System 115

114 D2 Blitzschutz-Potentialausgleich im 230 / 400 V TN-S-System Einbauschaltbild DEHNbloc / 3 und DEHNbloc / 1 F 1 L F 1 2 L F 2 3 L 3 N PE F A gl/gg F 5 F 6 Die Vorsicherungen F 4 bis F 6 sind nur dann erforderlich, wenn die Netzsicherungen (F 1 bis F 3 ) größer als 160 A gl/gg sind Weitere Einbaubedingungen siehe D2-03 DEHNbloc/3 DEHNbloc/3 DEHNbloc/1 DEHNbloc1 DEHNbloc / 3 Art -Nr DEHNbloc / 1 Art -Nr

115 D2 Blitzschutz-Potentialausgleich im 230 / 400 V TN-S-System Einbauschaltbild DEHNport F 1 L F 1 2 L F 2 3 L 3 N PE 250 A gl/gg F 4 F 5 F 6 Die Vorsicherungen F 4 bis F 6 sind nur dann erforderlich, wenn die Netzsicherungen (F 1 bis F 3 ) größer als 250 A gl/gg sind Weitere Einbaubedingungen siehe D2-03 DEHNport DEHNport DEHNport DEHNport DEHNport Art -Nr Alternativ: DEHNport Maxi Art -Nr

116 D2 Überspannungsschutz im Verteiler im 230 / 400 V TN-S-System Einbauschaltbild DEHNguard TNS 230 / 400 V F 1 F 2 F 3 F 4 F 5 F 6 L 1 L 2 L 3 N PE 125 A gl/gg PE Die Vorsicherungen F 4 bis F 6 sind nur dann erforderlich, wenn die Netzsicherungen (F 1 bis F 3 ) größer als 125 A gl/gg sind DEHNguard TNS DEHNguard TNS DEHNguard TNS DEHNguard TNS Weitere Einbaubedingungen siehe D2-03 L 1 L 2 L 3 N DEHNguard TNS 230 / 400 Art -Nr

117 D2 Überspannungsschutz im Verteiler im 230 / 400 V TN-S-System Einbauschaltbild DEHNguard / DEHNguard T F 1 L F 1 2 L F 2 3 L 3 N PE F A gl/gg F 5 F 6 Die Vorsicherungen F 4 bis F 6 sind nur dann erforderlich, wenn die Netzsicherungen (F 1 bis F 3 ) größer als 125 A gl/gg sind Weitere Einbaubedingungen siehe D2-03 DEHNguard DEHNguard DEHNguard DEHNguard DEHNguard Art -Nr DEHNguard T Art -Nr

118 D2 Überspannungsschutz von Endgeräten im 230 / 400 V TN-S-System Einbauschaltbild Überspannungs-Schutzgerät NSM-Protector, Art -Nr , , , Überspannungsschutz L N PE 16 A gl/gg Alternative Schutzgeräte: DEHNsafe (Einbauschaltbild D2- Seite 114) Art -Nr SF-Protector (Einbauschaltbild D2- Seite 127) Art -Nr S-Protector Art -Nr

119 D2 2 2 Einsatz von Ableitern im TT-System Für das TT-System sind als Schutzeinrichtung für den "Schutz bei indirektem Berühren" Überstrom- Schutzeinrichtungen, Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen und in Sonderfällen auch Fehlerspannungs-Schutzeinrichtungen (FU-Schutzeinrichtungen) zugelassen Für den Einsatz von Blitzstrom- und Überspannungs-Ableitern im TT-System bedeutet dies, dass diese nur nach den oben beschriebenen Schutzeinrichtungen angeordnet werden dürfen, um im Fehlerfalle eines Ableiters den "Schutz bei indirektem Berühren" sicherzustellen Wie bereits im Abschnitt 2 1 beschrieben, ist bei einer Anordnung der Ableiter der Anforderungsklassen B und C nach einem FI-Schutzschalter damit zu rechnen, dass aufgrund des abgeleiteten Stoßstromes gegen PE dieser Ableitvorgang von dem FI-Schutzschalter als Fehlerstrom interpretiert wird und der FI-Schutzschalter den Stromkreis unterbricht Beim Einsatz von Ableitern der Anforderungsklasse B ist zusätzlich davon auszugehen, dass ebenso wie im TN-System, der FI- Schutzschalter durch die Dynamik des abgeleiteten Blitz-Teilstromes beim Ansprechen der Ableiter der Anforderungsklasse B mechanisch beschädigt werden würde Damit wäre die Schutzeinrichtung zum "Schutz bei direktem Berühren" beschädigt und die Schutzmaßnahme außer Kraft gesetzt Ein derartiger Zustand, der Personengefährdung nach sich ziehen kann, ist natürlich zu vermeiden Deshalb hat die Anordnung von Ableitern der Anforderungsklasse B als auch von Ableitern der Anforderungsklasse C grundsätzlich vor dem FI-Schutzschalter im TT-System zu erfolgen Die Ableiter der Anforderungsklassen B und C müssen im TT-System so angeordnet sein, dass die Bedingungen für den Einsatz von Überstrom- Schutzeinrichtungen zum "Schutz bei indirektem Berühren" erfüllt werden: Im Fehlerfall, d h bei einem defekten Ableiter, müssen Ströme zum Fließen kommen, die einen automatische Abschaltung der Überstrom-Schutzeinrichtungen in 5 s einleiten Es müssen also Kurzschluss-Ströme fließen Würde die Anordnung der Ableiter im TT-System so erfolgen, wie in Bild D2-2 und D2-3 für das TN-System gezeigt, so würden sich im Fehlerfalle keine Kurzschluss-Ströme ausbilden, sondern nur Erdschluss-Ströme Diese Erdschluss-Ströme bringe jedoch unter Umständen eine vorgelagerte Überstrom-Schutzeinrichtung nicht in der geforderten Zeit zum Auslösen Die Anordnung der Ableiter der Anforderungsklassen B und C im TT-System erfolgt deshalb L gegen N Mit dieser Anordnung soll sichergestellt werden, dass sich im Falle eines defekten Ableiters im TT-System ein Kurzschluss-Strom ausbilden kann und die nächst vorgelagerte Überstrom-Schutzeinrichtung zum Ansprechen bringt Da jedoch Blitzströme grundsätzlich gegen Erde, d h PE, auftreten, ist hier zusätzlich eine Verbindung zwischen N und PE herzustellen Diese N- PE-Ableiter müssen besondere Anforderungen erfüllen, da hier die Summe der Blitz-Teilströme aus L 1, L 2, L 3 und N geführt werden muss Für den Einsatz von Ableitern im TT-System zwischen L und N gelten folgende Bemessungsspannungen: U c ³ 1,1 x U N Die Ableiter-Bemessungsspannung U c der Schutzgeräte zwischen N und PE beträgt: U c ³ 1,1 x U N x 0,5 mindestens jedoch ³ 250 V Wechselspannung Damit ergibt sich für ein 230/400 V TT-System für Ableiter zwischen L und N: U c ³ 1,1 x 230 V U c ³ 253 V Für die Ableiter-Bemessungsspannung der Schutzgeräte zwischen N und PE ergibt sich: U c ³ 1,1 x U N x 0,5 = 126,5 U c ³ 250 V Die Blitzstromtragfähigkeit der Ableiter der Anforderungsklasse B wird entsprechend den Blitzschutzklassen I, II, III/IV, gemäß DIN V ENV bemessen Für die Blitzstromtragfähigkeit des Ableiters zwischen N und PE sind nachfolgende Werte min einzuhalten: Blitzschutzklasse: I I imp ³ 100 ka (10/350) II I imp ³ 75 ka (10/350) III/IV I imp ³ 50 ka (10/350) 121

120 D2 Die Ableiter der Anforderungsklasse C werden ebenfalls zwischen L und N sowie N und PE geschaltet Für den Ableiter zwischen N und PE, in Zusammenhang mit Ableitern der Anforderungsklasse C, besteht die Forderung nach einem Ableitvermögen von i sn ³ 20 ka (8/20 µs) Ein Anschlussbeispiel für den Einsatz von Blitzstrom- und Überspannungs-Ableitern im TT-System ist in Bild D2-4 gezeigt Der Einsatz von Überspannungs-Ableitern der Anforderungsklasse D erfolgt hier wie auch im TN-System nach dem FI- Schutzschalter Der von diesem Überspannungs- Ableiter abgeleitete Stoßstrom ist in der Regel so gering, daß dieser Vorgang durch den FI-Schutzschalter nicht als Fehlerstrom erkannt wird Jedoch sollte auch hier auf den Einsatz eines stoßstromfesten FI-Schutzschalters Wert gelegt werden Wh l L s N PE PAS D2-4: Einsatz von Ableitern TT-System 122

121 D2 Blitzschutz-Potentialausgleich im TT-System Einbauschaltbild DEHNbloc / 3 und DEHNgap B/n F 1 F 2 F 3 L 1 L 2 L 3 N PE F 4 F 5 F A gl/gg Die Vorsicherungen F 4 bis F 6 sind nur dann erforderlich, wenn die Netzsicherungen (F 1 bis F 3 ) größer als 160 A gl/gg sind Weitere Einbaubedingungen siehe D2-03 DEHNbloc/3 DEHNgap B/n DEHNbloc / 3 Art -Nr DEHNgap B/n Art -Nr

122 D2 Blitzschutz-Potentialausgleich im TT-System Einbauschaltbild DEHNport / DEHNgap B F 1 F 2 F 3 L 1 L 2 L 3 N PE F 4 F 5 F A gl/gg Die Vorsicherungen F 4 bis F 6 sind nur dann erforderlich, wenn die Netzsicherungen (F 1 bis F 3 ) größer als 250 A gl/gg sind Weitere Einbaubedingungen siehe Seite D2-03 DEHNport DEHNport DEHNport DEHNgap B DEHNport Art -Nr DEHNgap B Art -Nr

123 D2 Überspannungsschutz im Verteiler im 230 / 400 V TT-System Einbauschaltbild DEHNguard TT 230 / 400 F 1 F 2 F 3 F 4 F 5 F 6 L 1 L 2 L 3 N PE 125 A gl/gg Die Vorsicherungen F 4 bis F 6 sind nur dann erforderlich, wenn die Netzsicherungen (F 1 bis F 3 ) größer als 125 A gl/gg sind DEHNguard TT DEHNguard TT DEHNguard TT PE DEHNguard TT Weitere Einbaubedingungen siehe D2-03 L 1 L 2 L 3 N DEHNguard TT 230 / 400 Art -Nr

124 D2 Überspannungsschutz im Verteiler im 230 / 400 V TT-System Einbauschaltbild DEHNguard / DEHNgap C/T DEHNguard T / DEHNgap C/T F 1 F 2 F 3 L 1 L 2 L 3 N PE 125 A gl/gg F 4 F 5 F 6 Die Vorsicherungen F 4 bis F 6 sind nur dann erforderlich, wenn die Netzsicherungen (F 1 bis F 3 ) größer als 125 A gl/gg sind Weitere Einbaubedingungen siehe Seite D2-03 DEHNguard DEHNguard DEHNguard DEHNgapC/T DEHNguard Art -Nr DEHNgap C/T Art -Nr

125 D2 Überspannungsschutz von Endgeräten im 230 / 400 V TT-System Einbauschaltbild Überspannungsschutz-Adapter S-/SF-Protector S-Protector L N PE Alternative Schutzgeräte: NSM-Protector (Einbauschaltbild D2- Seite 120) Art -Nr Art -Nr Art -Nr Art -Nr DEHNsafe (Einbauschaltbild D2- Seite 114) Art -Nr

126 D2 2 3 Einsatz von Ableitern im IT-System Für das IT-System sind als Schutzeinrichtung für den "Schutz bei indirektem Berühren" Überstrom- Schutzeinrichtungen, FI-Schutzeinrichtungen, Isolations-Überwachungseinrichtungen sowie in Sonderfällen FU-Schutzeinrichtungen zugelassen Während im TN- oder TT-System der "Schutz bei indirektem Berühren" im Falle des ersten Fehlers durch die entsprechenden Abschaltbedingungen der Überstrom-Schutzeinrichtungen oder FI- Schutzeinrichtungen sichergestellt ist, erfolgt im IT-System beim ersten Fehler lediglich eine Meldung Eine zu hohe Berührungsspannung kann nicht entstehen, da beim ersten Fehler im IT- System lediglich ein Erdbezug des Systems hergestellt wird Das IT-System geht dann hinsichtlich seines Betriebszustandes in ein TN- oder TT- System über Deshalb kann ein IT-System nach dem ersten Fehler gefahrlos weiter betrieben werden, so dass eingeleitete Arbeiten oder Produktionsprozesse (z B chemische Industrie) noch abgeschlossen werden können Beim ersten Fehler nimmt der Schutzleiter das Potential des fehlerhaften Außenleiters an, was jedoch keine Gefahr darstellt, da über den Schutzleiter alle Körper und berührbaren Metallteile dieses Potential annehmen und somit auch keine gefährlichen Potentialdifferenzen überbrückt werden können Es ist jedoch zu beachten, dass beim ersten Fehlerfall die Spannung des IT-Systems der nicht fehlerbehafteten Leiter gegen Erde der Spannung zwischen den Außenleitern entspricht Damit liegt in einem 230/400 V IT-System im Falle von einem defekten Ableiter an den nicht fehlerhaften Ableitern eine Spannung von 400 V Diesen möglichen Betriebszustand ist bei der Auswahl der Ableiter hinsichtlich ihrer Bemessungsspannung Rechnung zu tragen Für den Einsatz von Ableitern der Anforderungsklassen B, C und D gelten im IT-System folgende Bemessungsspannungen: Bei einem zweiten Fehler in einem IT-System muss es dann zur Auslösung einer Schutzeinrichtung kommen Für den Einsatz von Ableitern im IT-System im Zusammenhang mit einer Schutzeinrichtung für den "Schutz bei indirektem Berühren" gelten die unter Abschnitt 2 1 und 2 2 für das TN- und TT-System gemachten Aussagen Damit ist auch im IT-System der Einsatz der Ableiter der Anforderungsklassen B und C vor dem FI-Schutzschalter angeraten Ein Anschlussbeispiel für den Einsatz von Blitzstrom- und Überspannungs-Ableitern im IT-System zeigt Bild D2-5 U C ³ 1,1 x U N x 3 Damit ergibt sich für ein 230/440 V-IT-System: U C ³ 1,1 x 230 V x 3 U C ³ 440 V 128

127 D2 Wh l L s N PE PAS D2-5: Einsatz von Ableitern im IT-System 129

128 D2 Blitzschutz-Potentialausgleich im 230 / 400 V IT-System Einbauschaltbild DEHNport F 1 F 2 F 3 L 1 L 2 L 3 N PE 63 A gl/gg F 4 F 5 F 6 Die Vorsicherungen F 4 bis F 6 sind nur dann erforderlich, wenn die Netzsicherungen (F 1 bis F 3 ) größer als 63 A gl/gg sind Weitere Einbaubedingungen siehe D2-03 DEHNport DEHNport DEHNport DEHNport DEHNport DEHNport DEHNport DEHNport DEHNport 440 V Art -Nr

129 D2 Überspannungsschutz im Verteiler im 230 / 400 V IT-System Einbauschaltbild DEHNguard / DEHNguard T F 1 F 2 F 3 L 1 L 2 L 3 N PE F A gl/gg F 5 F 6 Die Vorsicherungen F 4 bis F 6 sind nur dann erforderlich, wenn die Netzsicherungen (F 1 bis F 3 ) größer als 125 A gl/gg sind Weitere Einbaubedingungen siehe D2-03 DEHNguard DEHNguard DEHNguard DEHNguard DEHNguard 440 V Art -Nr DEHNguard T 440 V Art -Nr

130 D2 Besondere Einbaubedingungen für Blitzstrom-Ableiter DEHNport und DEHNport Maxi Beim Ableitvorgang bläst die Gleitfunkenstrecke im Bereich der Löschkammern heiße (ionisierte) Gase mit einer entsprechenden Druckwelle aus Bei Einbau des DEHNport / DEHNport Maxi ist zu beachten, dass das Gerät nicht in der Nähe von entzündlichen Stoffen eingebaut wird Damit außerhalb, beim "Ausblasen", kein Kurzschluss an benachbarten blanken und spannungsführenden Leitern/Teilen verursacht wird, müssen folgende Einbaubedingungen eingehalten werden: a) DEHNport / DEHNport Maxi im Verteilerfeld so anwenden, dass der Ausblasbereich auf eine Verteilergehäusewand trifft b) Alle im seitlichen Ausblasbereich bis 150 mm (Bild D2-6a) entfernt liegenden blanken, spannungsführenden Teile sind isolierend abzudecken oder es ist eine isolierende Trennwand zwischen den spannungsführenden Teilen und dem Ableiter anzubringen c) Trifft der untere Ausblasbereich nicht auf eine Gehäuserückwand, sondern auf blanke, spannungsführende Teile (Bild D2-6b), so ist ein Schutzabstand von 50 mm (DEHNport Maxi) bzw 250 mm (DEHNport) einzuhalten oder es sind die spannungsführenden Teile isolierend abzudecken d) Bei Beanspruchung mit dem maximal ausgewiesenen Ableitstoßstrom treten dynamische Kräfte auf den Anschlussleitungen auf Bei Anschlusslängen > 20 cm müssen diese (z B mit Kabelschellen) befestigt werden Besondere Einbaubedingungen für N-PE-Blitzstrom- Ableiter DEHNgap B Beim Ableitvorgang bläst die integrierte Funkenstrecke des Ableiters im Bereich der Löschkammern heiße (ionisierte) Gase mit einer entsprechenden Druckwelle aus Beim Einbau des DEHNgap B ist zu beachten, dass das Gerät nicht in der Nähe von entzündlichen Stoffen eingebaut wird Damit beim Ausblasen kein Kurzschluss an benachbarten, blanken und spannungsführenden Leitern/Teilen verursacht wird, müssen folgende Einbaubedingungen eingehalten werden: a) DEHNgap B im Verteilerfeld so anwenden, dass der Ausblasbereich auf eine Verteilergehäusewand trifft b) Alle im seitlichen Ausblasbereich bis 150 mm (Bild D2-6a) entfernt liegenden blanken, spannungsführenden Teile sind isolierend abzudecken oder es ist eine isolierende Trennwand zwischen den spannungsführenden Teilen und DEHNgap B anzubringen c) Trifft der untere Ausblasbereich nicht auf eine Gehäuserückwand sondern auf blanke, spannungsführende Teile, so ist ein Schutzabstand von 250 mm (Bild D2-6b) einzuhalten oder es sind die spannungsführenden Teile isolierend abzudecken d) Bei Beanspruchung mit dem maximal ausgewiesenen Ableiterstoßstrom treten dynamische Kräfte auf den Anschlussleitungen auf Bei Anschlusslängen > 20 cm müssen diese (z B mit Kabelschellen) befestigt werden a) b) 150 mm blanke spannungsführende Teile 150 mm 150 mm ³ 50 mm DEHNport Maxi 150 mm 250 mm DEHNport D

131 D2 02 Koordination von Überspannungs-Schutzgeräten unterschiedlicher Anforderungsklassen 1 Koordination von Ableitern Im praktischen Einsatz (siehe Blitzplaner D2-, Bilder D2-2 bis D2-5) werden Ableiter der Anforderungsklasse B (Blitzstrom-Ableiter) und Ableiter der Anforderungsklassen C und D (Überspannungs-Ableiter) quasi parallelgeschaltet Aufgrund unterschiedlicher Ansprechcharakteristiken, Ableitvermögen und Schutzaufgaben von Ableitern der Anforderungsklassen B, C und D müssen diese Ableitertypen so im System installiert werden, dass die Nenndaten der einzelnen Ableiter nicht überschritten werden Dazu sind energetische Betrachtungen notwendig, damit sichergestellt ist, dass ein Stoßstrom immer dann auf den nächst vorgelagerten Ableiter kommutiert, wenn der betreffende Ableiter durch den Stoßstrom überlastet werden könnte Eine solche Betrachtungsweise wird energetische Koordination von Ableitern genannt Diese ist sowohl zwischen Ableitern der Anforderungsklassen B und C als auch zwischen Ableitern der Anforderungsklassen C und D durchzuführen 1 1 Koordination von Ableitern der Anforderungsklassen B und C Bei einer Blitzstrombeanspruchung der Anordnungen nach (siehe Blitzplaner D2-, Bilder D2-2 bis D2-5) wird aufgrund des niedrigeren Schutzpegels zuerst der Überspannungs-Ableiter der Anforderungsklasse C in der Unterverteilung ansprechen Dieser Ableiter besitzt bei seinen Nennableitdaten einen Schutzpegel < 1,5 kv Dieser Spannungswert reicht nicht aus, um die parallelgeschaltete Funkenstrecke des Blitzstrom-Ableiters der Anforderungsklasse B zum Ansprechen zu bringen (denn der Ansprechwert dieser Funkenstrecke liegt zwischen 3 und 3,5 kv) Um den Überspannungs-Ableiter der Anforderungsklasse C in der Unterverteilung nicht zu überlasten, muss auf der Leitung zwischen dem Überspannungs-Ableiter und dem Blitzstrom-Ableiter ein zusätzlicher Längsspannungsfall erzeugt werden, der in der Summe mit dem Schutzpegel des Überspannungs- Ableiters der Anforderungsklasse C in der Unterverteilung den Ansprechwert der Funkenstrecke im Blitzstrom-Ableiter der Anforderungsklasse B erreicht Dieser Längsspannungsfall kann im Starkstromnetz 230/400 V zum einen durch die Nutzung der vorhandenen Kabelimpedanz erzeugt werden, zum anderen kann dies durch den Einsatz einer konzentrierten Induktivität (Entkopplungsdrossel) erfolgen Die Größe der Entkopplungsimpedanz, die zur Entkopplung von Blitzstrom-Ableitern der Anforderungsklasse B und Überspannungs-Ableitern der Anforderungsklasse C der Produktfamilie Red/Line erforderlich ist, beträgt 15 µh Die Induktivität eines Kabels hängt von der Führung des Schutzleiters PE ab Wird der Schutzleiter in einem gemeinsamen Kabel mit L 1, L 2, L 3 und N verlegt (zum Beispiel NYM-J), so ist als Entkopplungslänge zwischen dem Blitzstrom-Ableiter der Anforderungsklasse B und dem Überspannungs-Ableiter der Anforderungsklasse C eine Kabellänge von ³ 15 m erforderlich (Bild D202-1) Erfolgt die Verlegung des Schutzleiters getrennt von L 1, L 2, L 3 und N (zum Beispiel als NYM-0), so ist bei einem Abstand des Schutzleiters von diesem Kabel gemäß Bild D202-2 eine Entkopplungslänge von ³ 5 m erforderlich Können diese Kabellängen nicht realisiert werden, so ist die Koordination zwischen Ableitern der Anforderungsklasse B und Ableitern der Anforderungsklasse C durch den Einsatz der Entkopplungsdrossel DEHNbridge notwendig Die Montageanordnung der Entkopplungsdrossel DEHNbridge in Verbindung mit dem Blitzstrom-Ableiter DEHNport und dem Überspannungs-Ableiter DEHNguard gemäß der (siehe Blitzplaner D2-, Bilder D2-2 bis D2-5) zeigen die Bilder D202-3 bis D

132 D2 02 l ³ 15 m L 1 L 2 L 3 N PE Anforderungsklasse B (Blitzstrom-Ableiter) L 1 L 2 L 3 N PE Anforderungsklasse C (Überspannungs-Ableiter) D202-1: Entkopplungslänge für Ableiter der Anforderungsklassen B und C bei Verlegung des PE's im Kabel l ³ 5 m L 1 L 2 L 3 N PE Anforderungsklasse B (Blitzstrom-Ableiter) l ³ 1 m L 1 L 2 L 3 N PE Anforderungsklasse C (Überspannungs-Ableiter) D202-2: Entkopplungslänge für Ableiter der Anforderungsklassen B und C bei getrennter Verlegung des PE's L 3 L 2 L 1 L 3 ' L 2 ' L 1 ' DEHNport DEHNport DEHNport DEHNport DEHNbridge DEHNbridge DEHNbridge DEHNguard DEHNport DEHNguard DEHNguard PEN PEN' D202-3: Montageanordnung der Schutzkombination DEHNport DEHNbridge DEHNguard im TN-C-System 134

133 D2 02 N L 3 L 2 L 1 N' L 3 ' L 2 ' L 1 ' DEHNbridge DEHNport DEHNport DEHNport DEHNport DEHNbridge DEHNbridge DEHNbridge DEHNport DEHNguard DEHNguard DEHNguard DEHNguard PE PE' D202-4: Montageanordnung der Schutzkombination DEHNport DEHNbridge DEHNguard im TN-S-System 135

134 D2 02 L 3 L 2 L 1 N PE' L 3 ' L 2 ' L 1 ' Durch- DEHNport DEHNbridge DEHNport DEHNbridge DEHNport DEHNbridge DEHNport DEHNguard DEHNguard DEHNguard gangs- klemme N N' N' Kammschiene, Art -Nr für DEHNbridge 35 A Kammschiene, Art -Nr für DEHNbridge 63 A DEHNgap B DEHNbridge DEHNgapC/T C PE D202-5: Montageanordnung der Schutzkombination DEHNport DEHNbridge DEHNguard sowie DEHNgap B DEHNbridge DEHNgap C/T im TT-System 136

135 D2 02 N L 3 L 2 L 1 N' L 3 ' L 2 ' L 1 ' DEHNport DEHNport DEHNbridge DEHNport DEHNbridge DEHNbridge DEHNport DEHNport DEHNbridge DEHNguard DEHNguard DEHNguard DEHNguard PE PE' D202-6: Montageanordnung der Schutzkombination DEHNport 440 V DEHNbridge DEHNguard 440 V im IT-System 3 2 Koordination von Ableitern der Anforderungsklassen C und D Aufgrund der verschiedenen Aufgaben der Überspannungs-Ableiter der Anforderungsklassen C und D ist auch zwischen diesen beiden Ableitern eine Koordination notwendig Die Koordinationsbedingungen sind dann sichergestellt, wenn zwischen Ableitern der Anforderungsklassen C und D eine Leitungslänge von mindestens 5 m NYM-J verlegt ist (Bild D202-7) l ³ 5 m L N PE Anforderungsklasse C (Überspannungs-Ableiter) Anforderungsklasse D (Überspannungs-Ableiter) D202-7: Entkopplungslänge für Ableiter der Anforderungsklassen C und D 137

136 D

137 D2 03 Installations- und Montagehinweise von Überspannungs-Schutzgeräten Bemessung der Anschlussquerschnitte von Ableitern Anschlussleitungen von Ableitern können durch Stoßströme und Kurzschluss-Ströme beansprucht werden Sie sind deshalb entsprechend zu bemessen Ableiter der Anforderungsklasse B Die Anschlussleitungen von Ableitern der Anforderungsklasse B nach Bild D203-1 werden von Blitz-Stoßströmen (10/350 µs) durchflossen Tab 1: t zulässige Ausschaltzeit im Kurzschlussfall in s S Leiterquerschnitt in mm² l Strom bei vollkommenen Kurzschluss in A k Materialbeiwert in A s/mm² nach Tabelle 1 Leitermaterial Werkstoff der Isolierung NR PVC VPE IIK SR EPR Cu Al Materialbeiwert k für Kupfer- und Aluminiumleiter mit verschiedenen Isolierwerkstoffen [3 18] L PEN S 1 S 4 S 2 S 3 Hinsichtlich des Schutzes bei indirekten Berühren ist eine Abschaltzeit t 5 s notwendig Der dafür erforderliche Auslösestrom ist dem Datenblatt der Überstrom-Schutzeinrichtung zu entnehmen Für Schmelzsicherungen der Betriebsklasse gl/gg gelten die in Tabelle 2 aufgeführten Werte Nach Umstellung von Gleichung A ergeben sich unter Verwendung einer PVC-isolierten Cu-Leitung, t = 5 s und I a, die in Tabelle 2 dargestellten Querschnitte von S 2 (siehe auch D203, Seite 141) S 5 Hauptpotentialausgleich D203-1: Querschnitte beim Anschluss eines Ableiters der Anforderungsklasse B Gleichzeitig treten Netzfolgeströme auf, die die Höhe des am Einbauort zu erwartenden Kurzschluss-Stromes annehmen können Die Bemessung des Querschnittes S 2 in Bild D203-1 muss deshalb nach DIN VDE 00 Teil 430 [1 27] erfolgen Aufgrund der in Abschnitt 3 beschriebenen Schaltcharakteristik von Funkenstrecken wird die Leitung mit dem Querschnitt S 2 nur von Kurzschluss-Strömen, nicht aber von Betriebsströmen durchflossen Die Bemessung des Querschnittes S 2 braucht deshalb nur nach den Kriterien des Schutzes bei Kurzschluss nach DIN VDE 00 Teil 430 [1 27] Abschnitt 6 zu erfolgen Die Bemessung des Leiterquerschnittes ergibt sich aus Gleichung A: t = k S 2 æ ö ç è l ø Nennstromstärke der Vorsicherung A Tab 2: erforderlicher Anschlussquerschnitt S 2 errechnet Nennquerschnitt mm² mm² 63 6, , , , , , ,05 35 Erforderliche Anschlussquerschnitte eines Ableiters Für andere Überstrom-Schutzeinrichtungen sind die Querschnitte entsprechend zu berechnen Die Bemessung des Querschnittes S 3 erfolgt in gleicher Größe wie der Querschitt S 2, da sowohl S 2 als auch S 3 von den gleichen Strömen durchflossen werden Der Leiter mit dem Querschnitt S 5 ist als Hauptpotentialausgleichsleiter zu bemessen Die Querschitte für Leiter des Hauptpotentialausgleichs müssen nach DIN VDE 00 Teil 540 [1 28] halb so groß wie der Querschnitt des größ- 139

138 D2 03 ten Schutzleiters (z B S 4 ) der Anlage sein, mindestens jedoch 6 mm² Der Querschnitt des Hauptpotentialausgleichsleiters braucht maximal 25 mm² Cu zu betragen Bei der Anwedung nach Bild D203-1 kommt bei der Auslegung hinzu, dass die Leitung mit dem Querschnitt S 5 Bestandteil des Blitzschutz-Potentialausgleichs ist Der Querschnitt S 5 muss deshalb mindestens 16 mm² betragen und braucht maximal 25 mm² Cu zu betragen 1 2 Ableiter der Anforderungsklasse C Die Anschlussleitungen von Ableitern der Anforderungsklasse C nach Bild D203-2 werden von Stoßströmen (8/20 µs) durchflossen, die keinerlei Anforderungen an die Auslegung des Querschnittes S 2 und S 3 stellen Im Vergleich zum Anschluss eines Ableiters der Anforderungsklasse B gemäß Bild D203-1 treten in diesem Anwendungsfall auch keine Netzfolgeströme beim Ansprechen des Ableiters auf Die Querschnitte S 2 und S 3 sind deshalb nach den Kriterien des Schutzes bei Kurzschluss nach DIN VDE 00 Teil 430 [1 27] für den Fehlerfall des Ableiter (Kurzschluss) zu bemessen Die Auslegung der Querschnitte S 2 und S 3 erfolgt entsprechend der dem Ableiter nächstvorgelagerten Sicherung (Anlagensicherung oder Sicherung im Ableiterzweig) Die Zuordnung der Querschnitte zu den Nennströmen der Sicherungen ist auf Seite 143, D203, aufgeführt L S 1 F1 S 2 PE S 4 S 3 D203-2: Querschnitte beim Anschluss eines Ableiters der Anforderungsklasse C 140

139 D Použitie zvodičov pre prístroje a zariadenia sietí nn v rámci konceptu ZBO podľa DIN VDE (IEC ) Pripojovacie prierezy DEHNport 255 V Poistka F1 S 1 S2 S3 L1,L2,L3, resp. N- oddelené predistenie zvodiča F2 DEHNport 255 V Poistka F1 Predistenie F2 S2/mm2 Poznámka S3/mm2 16 A gl/gg 20 A gl/gg 25 A gl/gg 35 A gl/gg 50 A gl/gg 63 A gl/gg 80 A gl/gg 100 A gl/gg 125 A gl/gg 160 A gl/gg 200 A gl/gg 224 A gl/gg 250 A gl/gg > 250 A gl/gg nie nie nie nie nie nie nie nie nie nie nie nie nie 250 A gl/gg 1,5 (H07V-U) 2,5 (H07V-u) 4 (H07V-U) 6 (H07V-U) 10 ka 25 ka 25 ka 50 ka Pripojovacie prierezy DEHNport V Poistka F1 Predistenie F2 S2/mm2 Poznámka S3/mm2 S 1 L1,L2,L3, resp. N 16 A gl/gg nie 1,5 (H07V-U) 10 ka Redukovaná Poistka oddelené zvodová 20 A gl/gg nie 2,5 (H07V-U) 25 ka F1 schopnosť predistenie 25 A gl/gg nie 4 (H07V-U) 25 ka v spojení zvodiča F2 35 A gl/gg nie 6 (H07V-U) 50 ka s napájacou S2 S3 DEHNport 440 V 50 A gl/gg 63 A gl/gg > 63 A gl/gg Redukovaná zvodová schopnosť v spojení s napájacou svorkou Moeller typ BK 25-FAZ svorkou nie 10 Moeller nie 16 typ - BK 25-FAZ 63 A gl/gg Pripojovacie prierezy DEHNbloc/3 a DEHNbloc/1 S 1 L1,L2,L3, resp. N- Poistka F1 Predistenie F2 S2/mm2 Poznámka S3/mm2 16 A gl/gg nie 1,5 (H07V-U) 10 Redukovaná ka 10 Poistka oddelené 20 A gl/gg nie 2,5 (H07V-U) 25 ka zvodová 10 F1 schopnosť predistenie 25 A gl/gg nie 4 (H07V-U) 25 ka v spojení 16 zvodiča F2 35 A gl/gg nie 6 (H07V-U) 50 ka s napájacou 16 S2 svorkou 50 A gl/gg nie 10 Moeller 16 DEHNbloc 63 A gl/gg nie 16 typ - BK 25-FAZ A gl/gg nie S3 100 A gl/gg nie A gl/gg nie A gl/gg nie > 160 A gl/gg 160 A gl/gg 25 25

140 D2 03 Pripojovacie prierezy DEHNguard 275 / DEHNguard 275 FM DEHNguard T 275 / DEHNguard T 275 FM DEHNguard 440 / DEHNguard 440 FM DEHNguard T 440 / DEHNguard T 440 FM Poistka F1 S 1 S2 S3 L1,L2,L3, resp. N- oddelené predistenie zvodiča F2 DEHNguard Poistka Predistenie Poznámka S3/mm2 16 A gl/gg 20 A gl/gg 25 A gl/gg 35 A gl/gg 50 A gl/gg 63 A gl/gg 80 A gl/gg 100 A gl/gg 125 A gl/gg > 125 A gl/gg nie nie nie nie nie nie nie nie nie 125 A gl/gg 1,5 2, ,5 2, Pripojovacie prierezy DEHNgap - C/T S 1 S2 S 1 /mm2 S 2 /mm2 S 3 /mm2 1,5 2, >16 1,5 2, ,5 2, S3

141 D2 03 S 1 Sicherung S 2 S 3 L 1, L 2, L 3 bzw N DEHNport Maxi Anschlussquerschnitte DEHNport Maxi Der Blitzstrom-Ableiter DEHNport Maxi ist in der Lage, Netzfolgeströme bis 50 kaeff selbsttätig zu löschen Die Anschlussquerschnitte ergeben sich aus den Abschaltbedingungen nach DIN VDE 00 Teil 410/IEC und den Bedingungen für Kurzschluss nach DIN VDE 00 Teil 430/IEC Bei der Verwendung von PVC-isolierter Kupferleitung mit einem Querschnitt von 50 mm² ergeben sich bei einer Abschaltzeit von 0,2 s eine Abzweigsicherung F 2 von 630 A gl/gg und bei einer Abschaltzeit von 5 s eine Abschaltsicherung F 2 von 315 A gl/gg für die Anschlussleitung S 2 L 1 L 2 L 3N S 1 S 2 S i * Anschlussquerschnitte DEHNgap B DEHNgap B/n Der Querschnitt des eingangsseitigen Anschlusses S 2 und ausgangsseitigen Erdanschlusses S 3 des DEHNgap B bwz DEHNgap B/n wird nach den in der jeweiligen Einbauanleitung ausgewiesenen Querschnitten S 2 und S 3 der empfohlenen Blitzstrom-Ableiter, z B DEHNport ausgewählt S 2 S 3 DEHNgap B und DEHNgap B/n 143

142 D Bemessung der Anschlusslängen von Überspannungs-Schutzgeräten L/N U dyn 1 D203-3: Entscheidend für den Schutz von Anlagen, Betriebsmitteln und Verbrauchern ist derjenige Stoßspannungspegel, der tatsächlich an den zu schützenden Einrichtungen anliegt Optimale Schutzwirkung ist dann erreicht, wenn der Stoßspannungspegel an der zu schützenden Einrichtung mit dem Schutzpegel des Überspannungs-Schutzgerätes übereinstimmt Aus diesem Grund wird zum Anschluss von Überspannungs-Schutzgeräten in DIN V VDE V 00 Teil 534/A1 [1 25] eine V-förmige Anschlusstechnik nach Bild D203-3 vorgeschlagen Dabei werden keine separaten Leitungsabzweige zum Anschluss der Überspannungsschutzgeräte verwendet i Stoß usp U Ges i Stoß : abgeleiteter Stoßstrom u sp : Begrenzungsspannung des Schutzgerätes U Ges : am Endgerät anliegende Begrenzungsspannung U Ges = u sp Anschluss von Überspannungs-Schutzgeräten in V-förmiger Anschlusstechnik Diese optimale Anschlusstechnik lässt sich nicht unter allen Anlagenbedingungen anwenden Insbesondere bei Systemen, deren Nennbetriebsströme größer als die Nennstromstärke der max zulässigen Vorsicherung der Überspannungsschutzgeräte sind, scheidet die V-förmige Verdrahtung aus In einem solchen Falle ist der Einbau von Überspannungs-Schutzgeräten in einem separaten Querzweig des Stromkreises notwendig Erfahrungsgemäß wird diese Anschlusstechnik heute in der Mehrzahl der Anwendungsfälle ausgeführt Übersteigt der Nennwert der nächstvorgelagerten Anlagensicherung die Nennstromstärke der max zulässigen Vorsicherung des Überspannungschutzgerätes, so muss der Querzweig mit einer Vorsicherung für das Überspannungs-Schutzgerät versehen werden (Bild D203-4) PE D203-4: i Stoß u sp U Ges U dyn 2 Anschluss von Überspannungs-Schutzgeräten im Querzweig Beim Ansprechen des Überspannungs-Schutzgerätes im Querzweig werden zusätzliche Elemente (Leitungen, Sicherung) vom Ableitstoßstrom durchflossen, der an diesem Impedanzen zusätzliche dynamische Spannungsfälle hervorruft Bei Leitungsquerschnitten kleiner als 35 mm² kann bei 50-Hz-Betrachtungen die induktive Komponente vernachlässigt werden, da sie im Vergleich zur ohmschen Komponente sehr klein ist [3 18] Anders ist dies jedoch bei der Betrachtung dynamischer Vorgänge Unter Berücksichtigung der Beziehung U dyn = i R + (di/dt) L U Ges = U dyn 1 + u sp + U dyn 2 i Stoß: abgeleiteter Stoßstrom u sp: Begrenzungsspannung des Schutzgerätes U Ges: am Endgerät anliegende Begrenzungsspannung U dyn 1: dynamischer Spannungsfall am phasenseitigen Anschluss des Schutzgerätes U dyn 2: dynamischer Spannungsfall am erdseitigen Anschluss des Schutzgerätes und von Stromänderungsgeschwindigkeiten (di/dt) bei transienten Vorgängen von einigen 10 ka/µs wird der dynamische Spannungsfall U dyn maßgeblich durch die induktive Komponente bestimmt Um diesen dynamischen Spannungsfall gering zu halten, muss durch die ausführende Elektrofachkraft die Induktivität der Anschlussleitung und damit deren Länge so gering wie möglich gehalten werden In DIN V VDE V 00 Teil 534/A1 [1 25] wird deshalb empfohlen, die Gesamtanschlusslänge von Überspannungs-Schutzgeräten in Querzweigen nicht größer als 0,5 m zu gestalten (Bild D203-5) Diese scheinbar schwer umzusetzende Forderung soll am Beispiel von Bild D203-6 erläutert werden Es wird dort der Hauptpotentialausgleich einer Niederspannungsverbraucheranlage nach DIN VDE 00 Teil 410 [1 6] in Verbindung mit dem Einsatz von Überspannungs- Schutzgeräten der Anforderungsklasse B mit dem Blitzschutz-Potentialausgleich gezeigt 144

143 D2 03 L/N PE I 1 I 2 0,5 m 0,5 m Die Distanz wischen Hausanschlusskasten oder Hauptverteiler und Potentialausgleichschiene ist damit unerheblich Die Lösung dieses Problemfalles bezog sich ausschließlich auf die Gestaltung der erdseitigen Anschlussleitung der Überspannungs-Schutzgeräte Die phasenseitige Anschlusslänge ist ebenfalls zu betrachten Dazu soll folgendes Fallbeispiel gezeigt werden: In einer räumlich ausgedehnten Schaltanlage ist ein Überspannungsschutz für das Sammelschienensystem und die daran angeschlossenen Stromkreise (A bis D) mit ihren Verbrauchern vorzusehen (Bild 203-7) I 1 : I 2 : Länge des phasenseitigen Anschlusses Länge des erdseitigen Anschlusses D203-5: Empfohlene maximale Anschlusslänge von Überspannungs-Schutzgeräten im Querzweig l 1 l 2 Einbauort 1 L1 L2 L3 PEN L1 L2 L3 PEN Einbauort 2 l a l b A B C D D203-6: ungünstig Hauptpotentialausgleich Hauptpotentialausgleich günstig Ausführung des Anschlusses von Überspannungs-Schutzgeräten unter Berücksichtigung der empfohlenen maximalen Anschlusslänge: a) ungünstig b) günstig In Bild D203-6a sind beide Maßnahmen getrennt voneinander errichtet worden Dabei wurde der PEN mit der Potentialausgleichsschiene verbunden sowie über einen separaten Potentialausgleichsleiter der Erdungsanschluss der Überspannungs-Schutzgeräte vorgenommen Die wirksame Anschlusslänge (l a ) für die Überspannungs- Schutzgeräte ist damit die Distanz zwischen dem Einsatzort der Überspannungs-Schutzgeräte (z B Hausanschlusskasten, Hauptverteiler) bis hin zur Potentialausgleichsschiene Mit einer solchen Anschlussgestaltung lässt sich in den wenigsten Fällen ein wirksamer Schutz der Anlage erzielen Ohne großen Aufwand kann jedoch mit einer Leitungsführung gemäß Bild D203-6b die wirksame Anschlusslänge der Überspannungsschutzgeräte auf das Maß L b < 1,0 m vermindert werden D203-7: l 1 : Gesamtanschlusslänge am Einbauort 1 l 2 : Gesamtanschlusslänge am Einbauort 2 Anordnung von Überspannungs-Schutzgeräten in einer Anlage und die daraus resultierende wirksame Anschlusslänge Für den Einsatz der Überspannungs-Schutzgeräte in diesem Fall seien alternativ die Einbauorte 1 und 2 angenommen Der Einbauort 1 befindet sich unmittelbar an der Einspeisung des Sammelschienensystems Damit ist für alle Verbraucher der Schutz vor Überspannungen gleichermaßen sichergestellt Die wirksame Anschlusslänge des Überspannungs-Schutzgerätes am Einbauort 1 ist für alle Verbraucher das Maß l 1 Manchmal wird aus Platzgründen der Einbauort der Überspannungs-Schutzgeräte im Verlauf des Sammelschienensystems gewählt Im Extremfall kann bei der betrachteten Anordnung im Bild D203-7 der Einbauort 2 gewählt werden Hinsichtlich des Stromkreises A ergibt sich damit die wirksame Anschlusslänge l 2 Sammelschienensysteme besitzen zwar im Vergleich zu Kabeln und Leitungen eine geringe Induktivität (ca 1 / 4 ) [3 18] und damit einen geringeren induktiven Spannungsfall, jedoch darf die Länge der Sammelschienen nicht vernachlässigt werden Die Gestaltung der Anschlussleitungen übt einen maßgeblichen Einfluss auf die Wirksamkeit von Überspannungs-Schutzgeräten aus und muss deshalb bereits in der Planung der Anlage beachtet werden! 145

144 D Auslegung von Vorsicherungen für Überspannungs-Schutzgeräte Das Verhalten einer Schmelzsicherung zeigt deutlich Unterschiede bei der Ausschaltung von Kurzschluss- Strömen im Vergleich zur Beanspruchung mit Stoßströmen, insbesondere mit Blitz-Stoßströmen der Wellenform 10/350 µs In Abhängigkeit vom Sicherungsnennstrom und vom Blitz-Stoßstrom (10/350 µs) wurde die Charakteristik nach Bild D203-8 ermittelt Drei verschiedene Verhaltenscharakteristiken von NH- Sicherungen lassen sich dabei feststellen: D203-9: F 1 F 2 F 3 F 1... F 3 max. zul. Vorsicherung des Ableiters L1 L2 L3 N Verwendung der Anlagensicherung als Vorsicherungen für Überspannungs-Schutzgeräte PE Nennströme und Bauform 250A/1 25 ka 75 ka F 1 L1 200A/1 160A/00 100A/C00 63A/C00 35A/C00 22 ka 20 ka Schmelzen 9,5 ka 25 ka 5,5 ka 20 ka 4 ka 15 ka 70 ka 50 ka Explosion F 2 F 3 F 1... F 3 > max. zul. Vorsicherung des Ableiters F 4 F 5 F 6 L2 L3 N 20A/C00 1,7 ka 8 ka D203-8: I/kA 100 Verhalten von NH-Sicherungen während der Stoßstrombelastung 10/350 µs Kein Schmelzen Die durch den Blitz-Stoßstrom in die Sicherung eingetragene Energie ist so gering, dass der Sicherungsstreifen nicht zum Schmelzen gebracht werden kann Bei einer Schaltung der Ableiter nach Bild D203-9 bleibt damit die Versorgung der nachfolgenden Verbraucheranlage gewährleistet, ebenso bei einer Anordnung nach Bild D Schmelzen Die Energie des Blitz-Stoßstromes reicht aus, um den Sicherungsstreifen der NH-Sicherung zum Schmelzen zu bringen und damit den Strompfad durch die Sicherung zu unterbrechen Das Oszillogramm einer durch einen Blitz-Stoßstrom aufzuschmelzenden Sicherung zeigt Bild D F 4... F 6 = max. zul. Vorsicherung des Ableiters D203-10: ka Ι D203-11: PE Einsatz separater Vorsicherung für Überspannungs-Schutzgeräte Ι t µs U Strom und Spannung an einer aufschmelzenden 25-A-NH- Sicherung während einer Blitz-Stoßstrombelastung (10/ 350 µs) 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 kv U Charakteristisch für das Verhalten der Sicherung ist, dass der eingeprägte Blitz-Stoßstrom unbeeinflusst durch das Verhalten der Sicherung weiterfließt 146

145 D2 03 Die Sicherung schaltet erst nach dem Abklingen des Blitz-Stoßstromes ab Deutlich zu erkennen, dass hier keine Strombegrenzung durch die Sicherung eintritt Nachdem das Schmelzintegral der Sicherung durch den Blitz-Stoßstrom überschritten wurde, bildet sich in der Sicherung ein Lichtbogen aus Dies ist an der sich über der Sicherung ausbildenden Spannung zu erkennen In einer Schaltung der Überspannungsschutzgeräte nach Bild wird dadurch die nachfolgende Verbraucheranlage abgeschaltet Damit rückt die Lösungsvariante nach Bild D in den Vordergrund Oftmals wird dabei vorgeschlagen, die Größe der Sicherungen F4-F6 selektiv zu den Sicherungen F1-F3 zu wählen Das bedeutet in der Praxis, dass das Verhältnis der Nennstromstärken der Sicherungen F1-F3 zu F4-F6 im Verhältnis 1,6:1 gewählt wird Dieses selektive Verhalten von Sicherungen gilt nur unter dem Gesichtpunkt von Kurzschluss-Strömen, nicht jedoch unter Berücksichtigung von Blitz-Stoßströmen 1 die Nennstromstärke der Sicherungen F1-F3 160 A und 2 die Nennstromstärke der Sicherungen F4-F6 100 A Diese Anordnung wird mit einem Blitz-Stoßstrom von 25 ka (10/350 µs) pro Pfad beaufschlagt Bei einer derartigen Beanspruchung werden nach Bild D203-8 sowohl F1-F3 als auch F4-F6 auslösen Eine solche Anordnung ist unter Blitz-Stoßstrom-Beanspruchungen nicht selektiv Die nachgeschaltete Verbraucheranlage würde in einem solchen Fall abgeschaltet werden Verschärfend kommt in diesem Fall noch hinzu, dass der Spannungsfall der aufschmelzenden Sicherungen F4-F6 von 2 kv (Bild D203-11) im Querzweig und damit parallel zur zu schützenden Niederspannungsanlage auftritt Dieser Spannungsfall wirkt als treibende Spannung für nachgeschaltete Überspannungs-Schutzgeräte und kann unter Umständen deren Überlastung verursachen Um diesen Effekt zu verhindern, sind die Vorsicherungen F4-F6 immer so groß wie möglich zu wählen Für die Praxis bedeutet dies, dass F4-F6 nur dann einzusetzen sind, wenn F1-F3 größer als die vom Hersteller vorgegebene maximal zulässige Vorsicherung der Überspannungs-Schutzgeräte ist Die Nennstromstärke von F4-F6 ist dann in der Größe der maximal zulässigen Vorsicherung zu wählen Explosion Die Energie des Blitz-Stoßstromes ist so groß, dass der Sicherungsstreifen der NH-Sicherung explosionsartig verdampft Dabei kann das Gehäuse der NH-Sicherung zerplatzen [2 12] Neben diesen mechanischen Erscheinungen kommen auch alle elektrischen Auswirkungen zum Tragen, die unter dem Schmelzen beschrieben wurden Damit leiten sich die gleichen Konsequenzen für den Einsatz von Vorsicherungen für Überspannungs-Schutzgeräte ab Prinzipiell gilt, dass die Vorsicherung eines Überspannungsschutzgerätes (insbesondere der Anforderungsklasse B) immer so groß wie möglich zu wählen ist Auf den Einsatz separater Vorsicherungen im Querzweig ist zu verzichten, wenn es die Einbaubedingungen zulassen Unter dem Blickwinkel der kontinuierlichen Verfügbarkeit von Elektroenergie in einer Kundenanlage soll der Einsatzort von Überspannungs-Schutzgeräten der Anforderungsklasse B so gewählt werden, dass die vorgelagerte Anlagensicherung aufgrund ihrer Nennstromstärke nicht oder nur selten durch Blitz-Stoßströme ausgelöst werden kann Sollte es gewünscht sein, dass die Überspannungs-Schutzgeräte im Querzweig auch ohne Abschaltung der Niederspannungsverbraucheranlage gewartet werden können, dann sind die im Bild D angegebenen Sicherungen F4-F6 als NH- Trennermesser auszuführen Bedingung dafür ist jedoch, dass F1-F3 kleiner oder gleich der maximal zulässigen Vorsicherung der Überspannungs-Schutzgeräte sind 147

146 D

147 D2 04 Lösung zur Umsetzung der VDEW-Richtlinie für den Einsatz von Überspannungs- Schutzeinrichtungen der Anforderungsklasse B in Hauptstromversorgungssystemen Voraussetzungen für den Einsatz von Überspannungs-Schutzeinrichtungen der Anforderungsklasse B in Hauptstromversorgungssystemen Produkte DEHNbloc DEHNport Maxi "Es werden Überspannungs-Schutzeinrichtungen der Parameter: Parameter: Anforderungsklasse B eingesetzt und in ihren I imp = 50 ka (10/350 µs) - DEHNbloc/1 I imp = 50 ka (10/350 µs) Parametern gemäß DIN V VDE V I imp = 75 ka (10/350 µs) - DEHNbloc/3 ausgewählt und errichtet " TN-C-System: TN-C-System: 1 x DEHNbloc/3 ( ) 3 x DEHNport Maxi ( ) Anmerkung: oder Der Einsatz von Überspannungs-Schutzeinrichtungen 3 x DEHNbloc NH ( ) der Anforderungsklasse B nach DIN V VDE V setzt voraus, dass diese Geräte nach der Produktnorm TN-S-System: TN-S-System: E DIN VDE 0675 Teil 6/A1 und Teil 6/A2 gebaut 1 x DEHNbloc/3 ( ) und 4 x DEHNport Maxi ( ) und geprüft sind 1 x DEHNbloc/1 ( ) oder 4 x DEHNbloc NH ( ) TT-System: TT-System: 1 x DEHNbloc/3 ( ) und 3 x DEHNport Maxi ( ) und 1 x DEHNgap B/n ( ) 1 x DEHNgap B ( ) oder 3 x DEHNbloc NH ( ) und 1 x DEHNgap B/NH/n ( ) "Es ist sicherzustellen, dass die Überspannungs- Bei Hausanschlusssicherungen bis Bei Hausanschlusssicherungen bis Schutzeinrichtungen bei einem inneren Kurzschluss einschließlich 160 A durch diese einschließlich 315 A durch diese dauerhaft vom Netz getrennt werden " sichergestellt, bei größeren Nenn- sichergestellt, bei größeren Nennstromstärken separate Sicherung stromstärken separate Sicherung im Ableiterabzweig erforderlich! im Ableiterabzweig erforderlich! "Die Blitzstromtragfähigkeit der Überspannungs-Schutz- TN-C-System: TN-C-System: einrichtungen muss der Beanspruchung an ihrem Einbau- 1 x DEHNbloc/3 ( ) 3 x DEHNport Maxi ( ) ort gemäß DIN V ENV (VDE V 85 Teil 100) oder 100 ka pro System für Einsatz entsprechen Ist diese nicht bekannt, so muss die Blitz- 3 x DEHNbloc NH ( ) in Blitzschutzklasse I stromtragfähigkeit mindestens der Blitzschutzklasse I 100 ka pro System für Einsatz gemäß DIN V VDE V entsprechen " in Blitzschutzklasse I TN-S-System: TN-S-System: 1 x DEHNbloc/3 ( ) und 4 x DEHNport Maxi ( ) 1 x DEHNbloc/1 ( ) 100 ka pro System für Einsatz oder in Blitzschutzklasse I 4 x DEHNbloc NH ( ) 100 ka pro System für Einsatz in Blitzschutzklasse I TT-System: TT-System: 1 x DEHNbloc/3 ( ) und 3 x DEHNport Maxi ( ) und 1 x DEHNgap B/n ( ) 1 x DEHNgap B ( ) 100 ka pro System für Einsatz 100 ka pro System für Einsatz in Blitzschutzklasse I in Blitzschutzklasse I 149

148 D2 04 Produkte DEHNbloc DEHNport Maxi "Es werden ausschließlich Überspannungs-Schutzein- druckgesteuerte Kapsel- folgestrombegrenzende Gleitrichtungen auf Funkenstreckenbasis eingesetzt Ein Gleitfunkenstrecke funkenstrecke in RADAX-flow- Parallelschalten mit Varistoren ist nicht zulässig " (nichtausblasend) Technologie (ausblasend) "Die gemäß TAB Abschnitt 7 2 erforderliche Kurzschluss- lt Datenblatt: 50 ka eff lt Datenblatt: 50 ka eff festigkeit der Überspannungs-Schutzeinrichtungen wird bei nächstvorgelagerter vom Hersteller garantiert " Sicherung von maximal 160 A "Die Überspannungs-Schutzeinrichtungen der Anforde- Einbaugehäuse mit besonderen TN-C-System: rungsklasse B werden grundsätzlich gemeinsam mit den mechanischen Merkmalen nicht Netz-AK TAB/3 (Art -Nr ) ihnen zugeordneten Überstrom-Schutzeinrichtungen in erforderlich, da eine nicht- Einbaugehäuse, stoßstromgeprüft, besondere schutzisolierte Gehäuse mit der Schutzart IP 54 ausblasende Funkenstrecke mit 3 x DEHNport Maxi eingebaut, die vom Hersteller der Überspannungs-Schutz- Verwendung findet (Keine einrichtungen für diesen Zweck zugelassen sein müssen " Druckerhöhung im Isolierstoff- TN-S-System: gehäuse bei Stoßstrombean- Netz-AK TAB/4 (Art -Nr ) "Besondere Gehäuse für die Aufnahme von Überspannungs- spruchung) Einbaugehäuse, stoßstromgeprüft, Schutzeinrichtungen und den ihnen zugeordneten Über- Art -Nr mit 4 x DEHNport Maxi strom, Schutzeinrichtungen sind immer dann notwendig, wenn Schutzgeräte zum Einsatz kommen, die im Bean- Einbau im unteren Anschlussraum TT-System: spruchungsfall ausblasen " eines Zählerplatzes möglich Netz-AK TAB/3+1 (Art -Nr ) Einbaugehäuse, stoßstromgeprüft, mit 3 x DEHNport Maxi und 1 x DEHNgap B/n "Die schutzisolierten Gehäuse für die Aufnahme von Wird durch Art -Nr erfüllt! Werden durch die o g Art -Nr erfüllt! Überspannungs-Schutzeinrichtungen müssen entsprechend den "Anforderungen an Plombenverschlüsse" herausgegeben von der VDEW plombierbar sein " "Die Überspannungs-Schutzeinrichtungen sind in Abstän- Vor Ort-Prüfung durch Vor-Ort-Prüfung durch den von höchstens vier Jahren auf ihren einwandfreien Isolationswiderstandsmessung Isolationswiderstandsmessung Zustand überprüfen zu lassen Auf Anfrage des bei U = 500 V, R iso > 500 kw bei U = 500 V, R iso > 500 kw Elektrizitätsversorgungsunternehmens (EVU) ist diesbezüglich ein Nachweis zu erbringen " Bei Verwendung der NH-Bauform ist ein Herausnehmen der Anmerkung: Überspannungs-Schutzeinrich- Funkenstrecken weisen ausschließlich zwei definierte tungen auch ohne ein Abschalten Betriebszustände auf Der Normalzustand ist hochohmig, der Versorgungsspannung möglich! der Fehlerfall ist ein dauerhaft niederohmiger Zustand Dies lässt sich mit einer Messung des Isolationswiderstandes nachweisen 150

149 D

150 D2 04 Sieť TN-C Príklad 1 L1 L2 L3 Schéma zapojenia PEN Netz-AK TAB/3 Kat. č Skrinka domovej prípojky

151 D2 04 Anordnung der Blitzstrom-Ableiter DEHNport Maxi in einem blitzstromgeprüften Gehäuse in Verbindung mit einem Hausanschlusskasten Hauptleitung Hausanschlusssicherungen 315 A gl/gg S 2 S 2 S 2 DEHNport Maxi DEHNport Maxi DEHNport Maxi Durch- F gangs- klemme S 3 Netz-AK TAB/3 Art -Nr L1 L2 L3 PEN Hauseinführungsleitung Sicherung F S 2 / S 3 / A gl/gg mm² mm²

152 D2 04 TN-C-System Beispiel 2 L1 L2 L3 Schaltbild PEN 00000, ,0 DEHNbloc/3 Art -Nr Durchgangsklemme Art -Nr Isolierstoffgehäuse Art -Nr

153 D2 04 Anordnung des nichtausblasenden Blitzstrom-Ableiters DEHNbloc /3 in einem plombierbaren Gehäuse am Zählerplatz Sicherung F S 2 / S 3 / A gl/gg mm² mm² PEN L1 L2 L3 S 2 S 2 S 2 DEHNbloc/3 Durchgangsklemme S 3 F Hausanschlusssicherungen 160 A gl/gg 155

154 D2 04 TN-C-System Beispiel 3 L1 L2 L3 Schaltbild PEN 00000, ,0 Verdrahtungsschema DEHNbloc NH Art -Nr

155 D2 04 Anordnung nichtausblasender Blitzstrom-Ableiters DEHNbloc NH im unteren Anschlussraum eines Zählerplatzes Sicherung F S 2 / S 3 / A gl/gg mm² mm² PEN L1 L2 L3 S 2 S 2 S 2 DEHNbloc NH DEHNbloc NH DEHNbloc NH S 3 S 3 S 3 S 3 F Hausanschlusssicherungen 160 A gl/gg 157

156 D2 04 TN-C-System Beispiel 4 L1 L2 L3 Schaltbild PEN 00000, ,0 Verdrahtungsschema DEHNbloc/3 Art -Nr

157 D2 04 Anordnung des nichtausblasenden Blitzstrom-Ableiters DEHNbloc /3 im unteren Anschlussraum eines Zählerplatzes mit Hauptstromsicherungsautomaten * * * Sicherung F S 2 / S 3 / A gl/gg mm² mm² PEN L1 L2 L3 S 2 S 2 S 2 DEHNbloc/3 S 3 F Hausanschlusssicherungen 160 A gl/gg 159

158 D2 04 TN-C-S-System Beispiel 5 L1 L2 L3 Schaltbild PEN Netz-AK TAB/3 Art -Nr Hausanschlusskasten 160

159 D2 04 Anordnung der Blitzstrom-Ableiter DEHNport Maxi in einem blitzstromgeprüften Gehäuse in Verbindung mit einem Hausanschlusskasten Hauptleitung Hausanschlusssicherungen 315 A gl/gg S 2 S 2 S 2 DEHNport Maxi DEHNport Maxi DEHNport Maxi Durch- F gangs- klemme S 3 Netz-AK TAB/3 Art -Nr L1 L2 L3 PEN Hauseinführungsleitung Sicherung F S 2 / S 3 / A gl/gg mm² mm²

160 D2 04 TN-C-S-System Beispiel 6 L1 L2 L3 N Schaltbild PE 00000, ,0 DEHNbloc/3 Art -Nr DEHNbloc/1 Art -Nr Isolierstoffgehäuse Art -Nr

161 D2 04 Anordnung nichtausblasender Blitzstrom-Ableiters DEHNbloc /3 Und DEHNbloc /1 im plombierbaren Gehäuse am Zählerplatz Sicherung F S 2 / S 3 / A gl/gg mm² mm² N L1 L2 L3 PE S 2 S 2 S 2 S 2 DEHNbloc/3 DEHNbloc/1 S 3 F Hausanschlusssicherungen 160 A gl/gg 163

162 D2 04 TN-C-S-System Beispiel 7 L1 L2 L3 N Schaltbild PE 00000, ,0 Netz-AK TAB/4 Art -Nr

163 D2 04 Anordnung nichtausblasender Blitzstrom-Ableiters DEHNport Maxi in einem blitzstromgeprüften Gehäuse an einem Zählerplatz N L1 L2 L3 PE Sicherung F S 2 / S 3 / A gl/gg mm² mm² S 2 S 2 S 2 S DEHNport Maxi DEHNport Maxi Netz-AK TAB/4 Art -Nr DEHNport Maxi S 3 DEHNport Maxi Durchgangsklemme F Hausanschlusssicherungen 315 A gl/gg 165

164 D2 04 TN-C-S-System Beispiel 8 L1 L2 L3 N Schaltbild PE 00000, ,0 Verdrahtungsschema DEHNbloc NH Art -Nr

165 D2 04 Anordnung nichtausblasender Blitzstrom-Ableiters DEHNbloc NH im unteren Anschlussraum eines Zählerplatzes Sicherung F S 2 / S 3 / A gl/gg mm² mm² N L1 L2 L3 PE S 2 S 2 S 2 S 2 DEHN- DEHN- DEHN- DEHN- bloc NH bloc NH bloc NH bloc NH S 3 S 3 S 3 S 3 S 3 F Hausanschlusssicherungen 160 A gl/gg 167

166 D2 04 TT-System Beispiel 9 L1 L2 L3 N PE Schaltbild Netz-AK TAB/3+1 Art -Nr Hausanschlusskasten 168

167 D2 04 Anordnung der Blitzstrom-Ableiter DEHNport und DEHNgap B in einem blitzstromgeprüften Gehäuse in Verbindung mit einem Hausanschlusskasten Hauptleitung Hausanschlusssicherungen 315 A gl/gg S 2 S 2 S 2 S 2 F DEHNport Maxi DEHNport Maxi DEHNport Maxi Durch- DEHNgap B Durch- gangs- gangs- klemme klemme Netz-AK TAB/3+1 Art -Nr S 3 L1 L2 L3 N Hauseinführungsleitung Sicherung F S 2 / S 3 / A gl/gg mm² mm²

168 D2 04 TT-System Beispiel 10 L1 L2 L3 N Schaltbild PE 00000, ,0 Verdrahtungsschema DEHNbloc/3 Art -Nr DEHNgap B/n Art -Nr

169 D2 04 Anordnung nichtausblasender Blitzstrom-Ableiters DEHNbloc /3 und DEHNgap B/n im unteren Anschlussraum eines Zählerplatzes S 2 S 2 S 2 DEHNbloc/3 S 2 N L1 L2 L3 Durch- DEHNgap B/n gangs- klemme S 3 Hausanschlusssicherungen 160 A gl/gg Sicherung F S 2 / S 3 / A gl/gg mm² mm² F

170 D2 04 TT-System Beispiel 11 L1 L2 L3 N Schaltbild PE 00000, ,0 Verdrahtungsschema DEHNbloc NH Art -Nr DEHNgap B/n Art -Nr

171 D2 04 Anordnung nichtausblasender Blitzstrom-Ableiters DEHNbloc NH und DEHNgap B/n im unteren Anschlussraum eines Zählerplatzes N L1 L2 L3 S 2 S 2 S 2 S 2 DEHN- DEHN- DEHN- Durch- DEHNgap B/n bloc NH bloc NH bloc NH gangs- klemme S 2 S 2 S 2 S 3 Hausanschlusssicherungen 160 A gl/gg Sicherung F S 2 / S 3 / A gl/gg mm² mm² F

172 D2 04 TN-System Auftrennung des PEN in der Hauptverteilung L 1 L 2 L 3 N PE Steckdosenebene DEHNsafe 230 LA für Kabelkanäle Art -Nr Leitungslänge ³ ca 5 m DEHNflex A für Unterflursysteme Art -Nr ÜS-Modul STC für vorhandene Steckdosen Art -Nr A DEHNguard TNS 230/400 Art -Nr Leitungslänge ³ ca 15 m oder 3 x DEHNbridge Art -Nr (bis 35 A) oder 3 x DEHNbridge Art -Nr (bis 63 A) Unterverteilung DEHNguard TNS 230/400 FM Art -Nr Hauptverteilung Alternativ: 4xDEHNguard T 275 Art -Nr (teilbar) 1x Kammschiene Art -Nr oder 4x DEHNguard T 275 FM Art -Nr (teilbar) 1x Kammschiene Art -Nr oder 4x DEHNguard 275 Art -Nr x Kammschiene Art -Nr oder 4x DEHNguard 275 FM Art -Nr x Kammschiene Art -Nr * nur erforderlich, wenn im Netz nicht bereits eine Sicherung mit gleichem oder kleineren Nennwert vorhanden PAS 1xDEHNbloc /3 Art -Nr x DEHNport Art -Nr xKammschiene Art -Nr Alternativ: 3xDEHNport Maxi Art -Nr xKammschiene Art -Nr xDEHNbloc NH Art -Nr

173 D2 04 TN-System Hauptverteilung mit einer direkt angeschlossenen Unterverteilung L 1 L 2 L 3 N PE Steckdosenebene DEHNsafe 230 LA für Kabelkanäle Art -Nr SF-Protector Art -Nr S-Protector Art -Nr DEHNconstant Art -Nr Leitungslänge ³ ca 5 m 16 A Unterverteilung DEHNguard TNC 230/400 Art -Nr Leitungslänge ³ ca 15 m oder 3 x DEHNbridge Art -Nr (bis 35 A) oder 3 x DEHNbridge Art -Nr (bis 63 A) DEHNguard TNC 230/400 FM Art -Nr Alternativ: 3xDEHNguard T 275 Art -Nr (teilbar) 1x Kammschiene Art -Nr oder 3x DEHNguard T 275 FM Art -Nr (teilbar) 1x Kammschiene Art -Nr oder 3x DEHNguard 275 Art -Nr x Kammschiene Art -Nr oder 3x DEHNguard 275 FM Art -Nr x Kammschiene Art -Nr * nur erforderlich, wenn im Netz nicht bereits eine Sicherung mit gleichem oder kleineren Nennwert vorhanden Hauptverteilung mit angeschlossener Unterverteilung PAS 1xDEHNbloc /3 Art -Nr x DEHNbridge 35 A 3 x Durchgangsklemme 1 x DEHNguard TNC 230/400 Art -Nr Art -Nr Art -Nr x Kammschiene Art -Nr x Kammschiene 3phasig Art -Nr

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175 D2 04 TT-System "3+1"-Schaltungsvariante typische Industrieverkabelung L 1 L 2 L 3 N PE Schaltschrank / Maschine FI SPS-Protector Art -Nr Leitungslänge ³ ca 5 m 16 A 1xDEHNrail 230 FML Art -Nr xNetzfilter NF 10 Art -Nr Unterverteilung 1xDEHNrail 230/3N FML Art -Nr Alternativ: 1xDEHNgap C/T Art -Nr xDurchgangsklemme DK Art -Nr xDEHNguard T 275 Art -Nr ** (teilbar) 1xKammschiene Art -Nr ** (oder 3x DEHNguard T 275 FM Art -Nr oder 3x DEHNguard 275 Art -Nr oder 3x DEHNguard 275 FM Art -Nr ) DEHNguard TT 230/400 Art -Nr Leitungslänge ³ ca 15 m oder 4 x DEHNbridge Art -Nr (bis 35 A) oder 4 x DEHNbridge Art -Nr (bis 63 A) DEHNguard TT 230/400 FM Art -Nr Hauptverteilung * nur erforderlich, wenn im Netz nicht bereits eine Sicherung mit gleichem oder kleineren Nennwert vorhanden PAS 3x DEHNbloc NH Art -Nr x DEHNgap B/NH/n Art -Nr x DEHNport Maxi Prinzip-Schaltbild Art -Nr ** "3+1"-Schaltung 1 x Durchgangsklemme DK Art -Nr x DEHNgap B Art -Nr x Kammschiene Art -Nr x Kammschiene Art -Nr ** Alternativ: 3 x DEHNport Art -Nr

176 D

177 D3 Überspannungsschutz für Datenverarbeitungsanlagen 1 Einführung In der modernen multimedialen Gesellschaft sind informationstechnische Systeme (IT-Systeme) sowohl aus dem gewerblichen als auch aus dem privaten Leben nicht mehr wegzudenken Mit zunehmendem Einsatz elektronischer Datenverarbeitungsanlagen steigt aber auch die Abhängigkeit von diesen Einrichtungen Die Auswirkungen eines Komplettausfalls der EDV können innerhalb von wenigen Tagen zum Ruin eines Unternehmens führen Kundenaufträge können nicht erfasst werden, Materialbestellungen bleiben aus, hochmoderne Halbteilelager stehen still, Millionen DM-teure Fertigungssysteme ruhen ein Horror für jeden IT-Verantwortlichen und Geschäftsführer Um diese Auswirkungen begrenzen bzw verhindern zu können, ist neben der Erstellung von "Notfallplänen" eine Ursachenanalyse für derartige Elektronikausfälle hilfreich Nachfolgendes Bild zeigt die Auswertung von mehr als 6848 regulierten Elektronikschäden eines Versicherers nach deren Ursache Deutlich wird dabei erkennbar, dass Überspannungen die "Top-Elektronikkiller" sind Fahrlässigkeit 36,11% Wasser 5,10% Brand 0,56% Diebstahl Vandalismus 12,95% Sonstiges 16,67% Elementar 1,18% Quelle: Württembergische Versicherung AG, Stuttgart Überspannungen 27,43% Blitzentladungen und Schalthandlungen Schadensursachen 1999 aus mehr als 6848 Schadensfällen 179

178 D3 2 Ursachen für transiente Überspannungen Eine häufige Ursache von transienten Überspannungen sind atmosphärische Entladungen Abhängig von der Art der Entladung (Wolke-Wolke-Blitz oder Wolke- Erde-Blitz) unterscheidet sich die Beeinflussungscharakteristik von Fall zu Fall sehr stark Blitz-Überspannungen können sowohl als energiereiche Langzeitimpulse aber auch als kurze energiearme "Spikes" auftreten Nicht nur bei atmosphärischen Entladungen können transiente Überspannungen auf Netzversorgung und Datenleitung generiert werden Schalthandlungen im speisenden Niederspannungsnetz oder der eigenen Niederspannungsanlage führen nicht selten zur Entstehung von Überspannungen Dabei werden Schalthandlungen ganz allgemein unterschieden zwischen beabsichtigten und unbeabsichtigten Ereignissen Was passiert genau? Die physikalische Erklärung Blitzströme und Überspannungen können auf die verschiedensten Arten in eine Anlage gelangen Diese Kopplungsmechanismen treten bei direkten oder nahen Blitzeinschlägen in Kombination auf Wir unterscheiden in galvanische, induktive und kapazitive Kopplung Informationstechnisches Netz Energietechnisches Netz PAS Blitz-Schutzzone 0 B Blitz-Schutzzone 0 A Galvanische Kopplung Bei direktem Blitzeinschlag gelangen Stoßströme und -spannungen über die Erdungsanlage zu allen geerdeten Teilen Dies bedeutet, dass zwischen der 230 V-Energieversorgung/Datennetzwerk und den geerdeten Teilen eine Potentialdifferenz von mehreren V auftritt Blitz-Schutzzone 0 A Äußerer Blitzschutz Unter beabsichtigten Schalthandlungen fallen zum Beispiel alle Schalthandlungen, die zum Weiterleiten und Verteilen elektrischer Energie notwendig sind, oder das An- und Abschalten von Verbrauchern Unbeabsichtigte Schalthandlungen sind zum Beispiel das Auslösen von Sicherungen oder die automatische Kurzzeitunterbrechung im EVU-Verteilernetz Informationstechnisches Netz Blitz-Schutzzone 0 B Induktionsschleife PAS Äußerer Blitzschutz Diese Überspannungen finden über unterschiedlichste Wege Eintritt in ein elektronisches System Allgemein wird zwischen der galvanischen, der induktiven, der kapazitiven und der Strahlungseinkopplung unterschieden Während die Auswirkung galvanischer Beeinflussung vorwiegend durch Potentialausgleich und Ableitereinsatz vermieden werden kann, lassen sich induktive, kapazitive und Strahlungsbeeinflussungen durch zusätzliche Schirmungsmaßnahmen (Geräte-, Leitungs- und Gebäudeschirmung) reduzieren Energietechnisches Netz Induktive Kopplung Bei dem Ableitvorgang des Blitzes über die äußere Blitzschutzanlage, aber auch bei Naheinschlägen, entsteht ein hohes elektromagnetisches Feld Dieses elektromagnetische Feld induziert Spannungen von mehreren V in elektrischen Leiter Blitz-Schutzzone 0 A Äußerer Blitzschutz Blitz-Schutzzone 0 B Informationstechnisches Netz PAS Energietechnisches Netz 180 Kapazitive Kopplung Der Blitzkanal eines in der Nähe einschlagenden Blitzes hat ein großes elektrisches Feld Diese wirkt wie ein riesiger Kondensator auf elektrisch leitende Teile Das Dielektrikum ist die Luft So ergeben sich hohe Spannungen auf elektrischen Leitungen, obwohl der Blitz die Anlage überhaupt nicht trifft

179 D3 Gefahr erkannt Gefahr gebannt Wie man Überspannungen unschädlich macht: Galvanische Einkopplung Bei direktem Blitzeinschlag gelangen Stoßströme bis zu A in die Fangeinrichtung In diesem Moment wird das elektrische Gebäude-Potential enorm angehoben Die Folge sind Potential-Differenzen bis zu mehreren V zu Energieversorgungsleitungen, Fernmeldeleitungen und sonstigen MSR-Leitungen mit fremden Potential Unkontrollierte Überschläge in Elektrogeräten lassen Teilblitzströme mit zerstörerischer Wirkung gegen Erde abfließen In einem Kreis von einigen km um den Blitz-Einschlagort kann jedes angeschlossene Endgerät betroffen sein! Gebäudeüberschreitend verdrahtete MSR-Anlagen und Telekommunikationseinrichtungen sind besonders gefährdet (D3-1) PAS 1 î 1 D3-1: Gebäude 1 Gerät 1 PE 1 Signalleitung î 2 eingekoppelter Strom Galvanische Einkopplung Gebäude 2 Gerät 2 PE 2 PAS 2 Maßnahmen zur Abhilfe Man steht direkten Blitzeinschlägen nicht machtlos gegenüber Blitzstromtragfähige Ableiter, wie der BLITZDUCTOR CT B, leiten selbst 10/350µs- Blitzströme problemlos und zerstörungsfrei ab Um Beeinflussungen auf gebäudeinterne Systeme zu reduzieren, sollten die Blitzstrom-Ableiter am Gebäudeeintritt (Blitz-Schutz-Zonen-Übergang 0 A /1) montiert werden Sie werden niederimpedant mit dem Gebäudepotentialausgleich verbunden î 2 Induktive Einkopplung Sowohl beim Ableitvorgang des Blitzes über den äußeren Blitzschutz als auch bei Schaltvorgängen oder Kurzschlüssen im Starkstromnetz entstehen starke elektromagnetische Störfelder Diese Felder können zerstörende Stoß-Spannungen bis zu mehreren V und Stoß-Strömen bis zu mehreren A in Signalleitungen induzieren Längs-Überspannungen Die erdgebundene Signalleitung, die in der MSR- Technik am häufigsten verwendet wird, bildet eine Induktionsschleife Auch RS 485 Bussysteme und Stromschleifen (z B 0-20 ma) sind gefährdet Die Längs-Überspannung wird Ader gegen Erde eingekoppelt und kann bis zu mehreren V betragen In Sekundenbruchteilen werden die Isolation der Endgeräte durchschlagen und den Ein- und Ausgänge zerstört Längs-Überspannungen treten am häufigsten auf (D3-2) Quer-Überspannungen Die zweiadrige erdfreie Signalleitung, hauptsächlich in der Telekommunikation eingesetzt, bildet eine Induktionsschleife Aus Gründen der Leitungssymmetrie und der unterschiedlichen Verlegung werden in beiden Adern unterschiedliche Spannungen induziert Folglich bildet sich zwischen den Signaladern eine Quer- Überspannung aus, (bis zu mehreren V) ausreichend stark, um angeschlossene Endgeräte zu zerstören (D3-3) 181

180 D3 Induktionsschleife zwischen Signalleitung und Erde Induktionsschleife zwischen den Adern der Signalleitung PAS 1 Gebäude 1 Gebäude 2 Signalleitung eingekoppelter Strom Gerät 1 PE 1 Gerät 2 PE 2 PAS 2 Gebäude 1 Gebäude 2 Gerät 1 Induktionsschleife Gerät 2 Signalleitung Induktionsschleife Induktionsschleife eingekoppelter Strom D3-2: Induktive Einkopplung D3-3: Induktive Einkopplung Maßnahmen zur Abhilfe Induzierte Quer- und Längs-Überspannungen können überall, auch innerhalb von Gebäuden, entstehen Mittels Einsatz von leistungsfähigen Überspannungs-Ableitern, z B BLITZDUCTOR CT Modul mit feiner Begrenzung können jedoch die eingekoppelten Störungen sicher beherrscht und vermieden werden Der Ableitereinsatz ist unmittelbar vor dem Endgerät (BSZ1/2) sinnvoll Weiterhin sollte man darauf achten, die Fläche der Induktionsschleife möglichst klein zu halten Parallelverlegungen mit einer Blitzfangeinrichtung oder mit Energieleitungen sind zu vermeiden Ergänzend wird zum Einsatz von geschirmten und verdrillten Leitungen geraten Kapazitive Einkopplung Schlägt der Blitz in ein benachbartes Objekt ein, so kann dessen Potential gegenüber seiner Umgebung um mehrere V angehoben werden Der Blitzkanal wirkt wie ein riesiger Kondensator über das Dielektrikum Luft auf umliegende elektrisch leitende Teile Aufgrund unterschiedlicher Koppelkapazitäten entstehen Ströme bis zu mehreren 10 A auf den informationstechnischen Leitungen Die daraus resultierenden Überspannungen durchschlagen die Isolation der Endgeräte und lassen die Ströme zur Erde hin abfließen (D3-4) Maßnahmen zur Abhilfe Weil der Blitz die Anlage nicht direkt trifft, können mit dem Einsatz von Überspannungs-Ableitern (BSZ0 B /1) kapazitiv eingekoppelte Ströme sicher und gefahrenfrei abgeleitet werden, z B über den BLITZDUCTOR CT M Werden keine anderen Maßnahmen getroffen, so ist der Ableitereinsatz unmittelbar vor dem Endgerät sinnvoll Des Weiteren kann durch eine geschirmte Leitung die kapazitive Störungseinkopplung gemindert werden D3-4: Blitzkanal Kapazitive Einkopplung PAS 1 Gebäude 1 Gerät 1 PAS 1 PE 1 eingekoppelter Strom Signalleitung Gebäude 2 Gerät 2 PE 2 PAS 2 182

181 D3 Geschirmte Leitungen was bringt das? In der Tat "gut" geschirmte Leitungen können gegenüber induktiv und kapazitiv eingekoppelten Störungen einen gewissen Schutz bieten und sind daher immer ungeschirmten vorzuziehen Doch, wann kann man im Blitz- und Überspannungsschutz von einer "gut" geschirmten Leitung sprechen? m Ein Leitungsschirm muss entlang der gesamten Verbindungsstrecke gut leitend durchverbunden und mindestens an beiden Enden geerdet sein Nur ein beidseitig aufgelegter Schirm kann induktive Einkopplungen mindern l =? PAS 1 PAS 2 m m Die Schirmerdung muss niederimpedant ausgeführt sein Dadurch wird verhindert, dass wegen schlechter Schirmanbindung am Endgerät Spannungsspitzen von vielen V auftreten Besonders günstig ist es, den Leitungsschirm mit speziellen Schirmanschlussklemmen, z B Typ SAS1, am Potentialausgleich anzuschließen Werden Leitungen gebäudeüberschreitend verlegt, müssen ihre Leitungsschirme kurzzeitig hohe Impulsstrom führen können Dies funktioniert nur mit einem ausreichend großen Schirmquerschnitt Folienschirme alleine sind dazu nicht in der Lage D3-5: Beidseitiger Schirmanschluss, Abschirmung wirksam m Aus wirtschaftlichen Gründen werden in der Praxis häufig Leitungen mit unvollständiger Schirmbedeckung eingesetzt Reststörungen auf den Signaladern sind die Folge Diese Störung kann durch ein hochwertig geschirmtes Kabel oder durch den Einsatz von Überspannungs-Schutzgeräten beherrscht werden Ergebnis Mit Hilfe der zusätzlichen Verwendung von geschirmten Leitungsmaterial zu Blitz- und Überspannungs-Ableitern kann die Schutzwirkung gegen Überspannungen optimiert werden Geschirmte Leitungen alleine können Störungen und Zerstörungen von Endgeräten verringern, jedoch nicht verhindern Der Einsatz von Ableitern ist meist unentbehrlich (D3-5) 183

182 D3 3 Anforderungen an die Infrastruktur von informationstechnischen Anlagen Um zu gewährleisten, dass IT-Systeme in einem Gebäude zusammen mit anderen Systemen sowohl unter normalen als auch unter Extrembedingungen bestimmungsgemäß funktionieren, sollten folgende infrastruktuelle Maßnahmen ergriffen werden: räumliche Trennung von IT-Geräten und bekannten Störerzeugern; gleiche Leitungswege von Energie- und Datenleitungen zu den IT-Geräten; Vermeidung der Parallelverlegung von Daten-/ Stromversorgungsleitungen von IT-Geräten mit Stromversorgungsleitungen leistungsstarker Verbraucher, Schirmung oder Schottung von Datenleitungen; Erdung aller IT-Komponenten, zum Beispiel über Ringpotentialausgleichsschiene; bei geschirmten Datenleitungen sollte der Leitungsschirm beidseitig geerdet sein; keine Parallelverlegung von Daten- und Energieversorgungsleitungen zu Ableitungen des Äußeren Blitzschutzes; Aufbau einer Gebäude-Blitzschutzanlage; Aufbau einer Gebäudeschirmung durch Zusammenschließen vorhandener metallener Komponenten (Armierung, Streckmetalle) oder durch nachträgliche Gebäudeschirmung; vermaschter Funktions-Potentialausgleich; Einsatz von Blitzstrom- und Überspannungs-Ableitern an den Schnittstellen nach dem EMV-Blitz- Schutzzonen-Konzept in Netzversorgung und Datenleitungen; Schutzmaßnahmen gegen elektrostatische Entladungen (leitfähige Fußböden, ausreichende Luftfeuchtigkeit, Potentialausgleich); In Niederspannungsanlagen mit Netzform TN sollte ab Niederspannungs-Hauptverteilung Schutzleiter und Neutralleiter getrennt geführt werden (TN-S); von den übrigen Verbrauchern getrennt geführte Stromversorgung ab Niederspannungs-Hauptverteilung; Einsatz von USV-Anlagen 4 Besonderheiten der Schutzauslegung Bei der Auslegung der Schutzmaßnahmen bedarf die Analyse der Störumgebung besonderes Augenmerk Dabei ist meist die Betrachtung der gerätenahen Umgebung nicht ausreichend Besonders bei vernetzten Systemstrukturen ist eine wesentlich umfassendere Betrachtung notwendig, um sowohl mögliche Störquellen als auch Einkopplungswege in das System bewerten zu können Nachfolgend werden drei typische Strukturen von informationstechnischen Systemen mit deren Besonderheiten bezüglich der Schutzauslegung beschrieben: IT-"Stand alone"-gerät (z B IT-Gerät ohne elektrische Datenschnittstelle), IT-Gerät mit Datenschnittstelle (z B PC mit Modem oder ISDN-Verbindung), Rechenzentrum 5 IT-Gerät ohne elektrische Datenschnittstelle In diese Rubrik sind Geräte einzuordnen, die außer zur speisenden Niederspannungsanlage keine elektrische Schnittstelle aufweisen Ein typisches Beispiel ist der Heim-PC, wobei jedoch auch hier der Trend zur Vernetzung über das Internet anhält Auch in anderen Bereichen, zum Beispiel Industrie, Gewerbe, Medizin, sind derartige Systeme anzutreffen Oft sind dies Spezial-Arbeitsplätze, die sich von den übrigen Systemen im Unternehmen durch besondere Hard- oder Software-Ausrüstung abheben (z B Layout-Arbeitsplatz zur Leiterplattenerstellung) Der Blitz- und Überspannungsschutz derartiger Geräte beschränkt sich neben den im Abschnitt "Anforderung an die Infrastruktur " ausgeführten allgemeinen Maßnahmen auf den Einsatz von Ableitern in der das System speisenden Niederspannungsanlage 184

183 D3 Bei Bestehen eines Gebäude-Blitzschutzes ist darauf zu achten, dass der Blitzschutz-Potentialausgleich entsprechend DIN V ENV / VDE V 85 Teil 100 durchgeführt ist Zu diesem Zweck sind alle metallenen, elektrisch-leitfähigen Systeme direkt über Klemmen oder indirekt über blitzstromtragfähige Ableiter mit dem Anlagenerder zu verbinden Ableiter, welche in der Lage sind, direkte Blitzteilströme führen zu können, werden Blitzstrom- Ableiter genannt Nachgeschaltet zum Blitzstrom-Ableiter sind Überspannungs-Ableiter entweder im Bereich des zu schützenden Gerätes der speisenden Niederspannungs- Unterverteilung oder direkt am Anschlusspunkt (evtl Steckdose) zu installieren Eine Auswahl der möglichen Schutzgeräte wird in D2 gegeben 6 IT-Gerät mit elektrischer Datenschnittstelle Vernetzte IT-Geräte sind durch die Zusammenführung zweier unterschiedlicher Leitungsnetze besonders schutzbedürftig Für ein sicheres Funktionieren des Systems ist auch die Datenverbindung in die Schutzmaßnahmen einzubeziehen Nicht nur dann, wenn Datenleitungen gebäudeüberschreitend verlegt sind, besteht eine erhöhte Störgefährdung Ebenso kann es bei räumlich getrennter Verlegung von Netzversorgung und Datenleitung zu einer induktiven Störeinkopplung in die von Datenleitung und Netzzuleitung "aufgespannten Fläche" kommen Diese Einkopplung kann auch durch die einmalige Netzwerkerdung (meist an einem der Netzwerkabschlüsse) nicht verhindert werden (D3-6) Ein wirkungsvoller Endgeräteschutz wird durch den "örtlichen Potentialausgleich" direkt am Gerät erreicht Zu diesem Zwecke werden sowohl Netzzuleitung als auch Datenleitung über Überspannungs-Ableiter geführt Dabei ist zu beachten, dass die Erdleitungen der Schutzgeräte auf möglichst kurzem Wege mit dem Schutzleiter und/oder dem geerdeten Gehäuse des Gerätes verbunden sind (D3-7) Die Schutzgeräte für die Datenschnittstelle sind nach Belastbarkeit, Schutzwirkung, Übertragungsverhalten und Anschlusstechnik auszuwählen Für eine Vielzahl von Datenschnittstellen steht ein umfassendes Angebot an abgestimmten Überspannungsschutzgeräten zur Verfügung informationstechnisches Netz Datensteckdose Starkstromsteckdose energietechnisches Netz D3-6: PAS Blitz-Schutzzone 0 B Induktionsschleife Blitz-Schutzzone 0 A Äußerer Blitzschutz Gefährdung eines an zwei Netze angeschlossenen Gerätes durch induzierte Blitz-Überspannungen Bei geschirmten Inhouse-Leitungen ist in der Regel eine Feinschutzbeschaltung der Datenschnittstelle ausreichend Da bei gebäudeüberschreitenden Datenleitungen eine höhere Bedrohung zu erwarten ist, sind die entsprechenden Schutzmaßnahmen für die zu erwartenden Störgrößen auszulegen Besteht eine Blitzgefährdung der Anlage (zum Beispiel Gebäude-Blitzschutz, Verbindung zu Antennenanlagen oder fernmeldetechnischen Einrichtungen) ist die Feinschutzschaltung am Endgerät durch Blitzstrom-Ableiter mit Vorzug am Gebäudeeintritt zu ergänzen Netzseitig ist, wie bei nicht vernetzten Geräten, ein gestaffelter Netzschutz, bestehend aus Blitzstrom- und Überspannungs- Ableitern, zu empfehlen (D2) Hinweis: Beim Einsatz von Schutzgeräten in fernmeldetechnischen Leitungswegen ist zu beachten, dass im Monopolbereich der Festnetzbetreiber eine Zustimmung der zuständigen Behörden erforderlich ist Nach dem Übergabepunkt der Festnetzbetreiber (Übergang Monopol/Wettbewerbebereich) ist der Einsatz ohne Zustimmung der Festnetzbetreiber möglich (D3-8) Hinweis: Seitens der Deutschen Telekom AG liegt eine Konformitätserklärung für die Anwendung der oben beschriebenen Schutzgeräte vor Die Realisierung der Überspannungs-Schutzmaßnahme im Festnetzbereich der Deutschen Telekom kann durch Servicepersonal oder auch konzessionierte Elektrofachbetriebe, die mit der Deutschen Telekom einen Aufnehmervertrag abgeschlossen haben, erfolgen Der NT-Protector kann, analog dem NTBA, durch den Kunden selbst angeschlossen werden (Selbstmontage) 185

184 D3 Überspannungsschutz Energie-Netz Daten-Netz Erdung D3-7: "Örtlicher Potentialausgleich" am zu schützenden Gerät öffentliches Telekommunikationsnetz Telekom Wettbewerbsbereich Kunde Abschlusspunkt Linientechnik Abschlusspunkt Telekom-Netz Kabelverzweiger Telekommunikationsendeinrichtung KVz KVz 2 1a APL APL 1b NT NT ISDN-TK-Anlage ISDN-TK-Anlage Eumex Eumex Überspannungsschutzgerät informationstechnisches Netz informationstechnisches Netz energietechnisches Netz 1a 1b V~ 230V~ Einbau durch Telekom Einbau durch Telekom, konzessionierte Elektro- Fachbetriebe oder steckbare Selbstmontage Einbau durch Telekom Einbau in Verantwortung Kunde D3-8: Installation von Überspannungs-Schutzgeräten in posteigene Fernsprechleitungen 186

185 D3 7 Rechenzentrum Aufgrund der Komplexität einer derartigen Anlage ist eine umfassende Darstellung der zu treffenden Schutzmaßnahmen nur einführend möglich Sowohl die bereits erwähnte Komplexität als auch der Anspruch an die Verfügbarkeit eines Rechenzentrums sind mit denen der bereits beschriebenen Strukturen kaum vergleichbar Ein Konzept, welches sich auch für die Schutzplanung eines Rechenzentrums eignet, ist das EMV-gerechte Blitz-Schutzzonen-Konzept (BSZK) [1] Eine derartige Konzeptplanung nach dem BSZK umfasst ausgehend von der Risikobetrachtung der zu schützenden Anlage die Auslegung des Gebäudeblitzschutzes, die Gebäude- und Raumschirmung, die Schutzzonen- Einteilung sowie die Dimensionierung der Schutzmaßnahmen an den Zonenschnittstellen (D3-9) Ziel der Risikobetrachtung ist es, die Effektivität der notwendigen Schutzmaßnahmen unter Berücksichtigung des zulässigen Restrisikos der Anlage zu ermitteln Anleitungen zur Risikobetrachtung und zur Bestimmung der Effektivität der Schutzmaßnahme werden in IEC und ENV gegeben [2], [3] Der ermittelten Effektivität ist eine entsprechende Blitzschutzklasse zuordenbar Mit der Festlegung der Blitzschutzklasse sind die Maßnahmen des Gebäudeblitzschutzes sowie die anzusetzenden Blitzparameter ebenfalls festgelegt [4] Üblicherweise wird ein Rechenzentrum aufgrund der hohen Anforderungen an die Verfügbarkeit der Anlage mit der Blitzschutzklasse I versehen Für die Fangeinrichtung sind Maschenweiten < (5 m x 5 m) zu errichten Dabei sind die einzelnen Baustahlmatten untereinander im Abstand von ca 50 cm miteinander zu verbinden Diese Verbindung ist ebenfalls im Fußboden- und Deckenbereich auszuführen, um einen geschlossenen Schirmkäfig zu erhalten Um auch im späteren Betrieb der Anlage sichere Anschlusspunkte für den Potentialausgleich zur Verfügung zu stellen, sollten bereits während der Bauphase diese mittels Erdungsfestpunkte vorgesehen werden Zur Kontrolle der Schutzmaßnahmen ist es vorteilhaft, wenn alle die Rechnerzentrale verlassenden Datenleitungen über einen Netzwerkverteiler geführt sind Neben der Möglichkeit der Schutzbeschaltung der einzelnen Datenleitungen besteht ferner die Möglichkeit, in diesen Verteiler die einzelnen Endverbraucher zu rangieren Endgeräte, welche sich außerhalb der Rechnerzentrale jedoch im selben Gebäude befinden, sind mit Überspannungs-Feinschutzgeräten direkt am Geräteeingang zu beschalten Befinden sich Endgeräte in anderen Gebäudekomplexen, ist unter Umständen eine gestaffelte Schutzbeschaltung notwendig Blitzstrom-Ableiter und Überspannungs-Ableiter für die Schutzbeschaltung der Niederspannungs-Verbraucheranlage, entsprechend den Anforderungen aus dem EMV-orientierten Blitz-Schutzzonen-Konzept, sind in B3 dargestellt Um den hohen Anforderungen an das Schutzbedürfnis gerecht zu werden, ist das zu schützende Objekt entsprechend DIN VDE (IEC ) in einzelne Blitz-Schutzzonen zu unterteilen [5] Dabei werden Geräte und Systeme mit gleichen elektromagnetischen Umgebungsanforderungen zusammengefasst Erfahrungsgemäß wird der eigentlichen Rechnerzentrale die Blitz-Schutzzone 2 (oder höher) zugeordnet Mit der so erfolgten Strukturierung sind ebenfalls die Schnittstellen zwischen den einzelnen Blitz-Schutzzonen festgelegt Alle elektrisch leitfähigen Systeme (Stromversorgung, Datenleitung, Klimatechnik, usw ) sind vor Eintritt in die nächst höhere Blitz-Schutzzone in den örtlichen Potentialausgleich einzubeziehen Um nachträgliche Schirmungsmaßnahmen zu minimieren, ist die Verwendung bereits bauseits vorhandener Schirmungselemente (Baustahlgewebe) zur Gebäude- und Raumschirmung vorteilhaft 187

186 D3 LEMP Fangeinrichtung BSZ 0 A M BSZ 0 B Raumschirm BSZ 1 LEMP ü "Blitzkugel" Radius 20 m BSZ 0 B Lüftung BSZ 2 BSZ 3 ü ü ü ü BSZ 2 LEMP Zwischenboden Kamera Leuchte Ring-Potentialausgleichsschiene Steckdose ü ü ü BSZ 0 B energietechnisches Netz D3-9: ü Stahlarmierung Fundamenterder SEMP ü BSZ 1 Blitzschutz-Potentialausgleich Blitzstrom-Ableiter ü energietechn. Netz informationstechnisches Netz örtlicher Potentialausgleich Überspannungs-Ableiter Einsatz von Blitzstrom- und Überspannungs-Ableitern im Rahmen des EMV-orientierten Blitz-Schutzzonen-Konzeptes 188 Literatur [1] Hasse, P ; Wiesinger, J : EMV-Blitz-Schutzzonen-Konzept München, Pflaum-Verlag; Berlin-Offenbach, VDE-Verlag, 1993 [2] CEI IEC /08 93: Protection of structures against lightning Part 1: General principles Section 1: Guide A Selection of protection levels for lightning protection systems International Electrotechnical Commission, 3 Rue de Varembe, 1211 Geneva 20, Switzerland [3] DIN IEC (DIN VDE Teil 1): Technical Report Type 2 Assessment of the risk of damage due to lightning Bureau Central de la Commission Electrotechnique Internationale, 3, rue de Varembe, Geneve, Suisse [4] DIN V ENV : Gebäudeblitzschutz Teil 1: Allgemeine Grundsätze Europäisches Komitee für Elektrotechnische Normung, Rue de Stassart 35, B-1050 Brüssel [5] DIN VDE /09 97: Schutz gegen elektromagnetischen Blitzimpuls; Teil 1: Allgemeine Grundsätze, Berlin/Offenbach: VDE-Verlag GmbH

187 D3 02 Sicherheit für die Datennetze Überspannungsschutz für universelle Verkabelung Um eine anwendungsneutrale Verkabelung von Datennetzen zu erhalten, wurde die europäische Norm EN 573 herausgebracht Diese beschreibt die Struktur eines informationstechnischen Verkabelungssystems, das geeignet ist, zahlreiche Netzanwendungen zu unterstützen Das Ziel ist, eine Verkabelung zu installieren, ohne Kenntnisse über die später benötigten Netzanwendungen zu haben Die Lebensdauer einer universellen Verkabelung wird mit > 10 Jahren angesetzt Die Struktur Über Standort-, Gebäude- und Etagenverteiler wird eine Grundstruktur zwischen Gebäuden und im Gebäude aufgebaut Vom Etagenverteiler werden bis zu 90 m lange Leitungen zu Anschlussdosen verlegt, um ein Endgerät anzuschließen Als Medium für diese "Tertiärverkabelung" werden in der Regel Twisted Pair-Leitungen verwendet Als Anschlussmedium ist der RJ 45- Connector Standard Die Gefährdung Zwischen Standort- und Gebäudeverteiler werden üblicherweise Lichtwellenleiter als Datenverbindung verwendet Da es sich um kein galvanisch leitendes Medium handelt, ist hierfür kein Überspannungsschutz notwendig Die Sternkoppler zur Verteilung der Lichtwellenleiter werden jedoch energieseitig mit 230 V versorgt, die gegen Überspannungen geschützt werden sollten Die Sekundär- (Gebäudeverteiler zu Etagenverteiler) und Tertiärverbindungen zwischen Etagenverteiler und Endgerät werden zum großen Teil mit Kupferleitungen ausgeführt Bei einer Länge von max 500 bzw 90 m Leitung können bei Blitzeinschlägen in das Gebäude hohe Längsspannungen induziert werden, die das Isolationsvermögen eines Hubs bzw einer Netzwerkkarte überschreiten würden Sowohl am Gebäude-/Etagenverteiler (HUB), als auch am Endgeräteanschluss sind daher Schutzmaßnahmen zu ergreifen Die Schutzgeräte, mit der Kennzeichnung 4 TP werden für folgende Netzanwendungen eingesetzt: z B o Token Ring o Ethernet 10 Base T o Fast Ethernet 100 Base TX o ISDN ohne Fernspeisung HUB Etagenverteiler NET-Protector 4TP Zwischen dem Hub und dem Patch Panel wird der NET- Protector über Patch-Leitungen eingeschleift ÜGKF/RJ45 4TP DSM-RJ45 4TP ÜGKF/RJ45 4TP Am Endgerät wird die Netzwerkkarte durch ÜGKF/ RJ45 4TP und die Energieversorgung des Endgeräres durch den SF-Protector geschützt DATA-Protector RJ45 4TP NET-Protector 19"-Einbaugehäuse Art -Nr Überspannungsschutzplatine zum einschleifen zwischen HUB und Patch Panel NET-Protector 4TP Art -Nr Überspannungsschutzplatine zum direkten Anschluss an die Tertiärverkabelung über LSA-Plus NET-Protector LSA-Plus 4TP Art -Nr DATA-Protector RJ45 4TP Art -Nr DSM-RJ45 4TP Art -Nr ÜGKF/RJ45 4TP Art -Nr

188 D3 02 Überspannungsschutz für Token Ring Verkabelung Einer der bekanntesten Vertreter der Ringtopologie ist das Token Ring-System Es stellt logisch einen Ring dar, ist aber physikalisch wie ein Stern aufgebaut Die Kommunikation ist in IEEE festgehalten Die Struktur Über Etagenverteiler werden die einzelnen Endgeräte versorgt Die Etagenverteiler bestehen meist aus einem steuerbaren Ringleitungsverteiler, der die Netzwerksteuerung der einzelnen Endgeräte sowie eine Signalverstärkung übernimmt Die Datenübertragungsgeschwindigkeit beträgt bis zu 16 MBit/s Als Connector dient ein Herm-Aphroditen-Stecker, der auch als IVS-Verbinder bekannt ist Dieser Connector ist sowohl Buchse als auch Stecker in einem und hat sich in der Praxis sehr bewährt Die Gefährdung Durch steuerbare Ringleitungsverteiler, die sowohl das Daten-Netzwerk überwachen als auch eine Signalverstärkung übernehmen, können große Leitungslängen erreicht werden Dies führt zu einer gewaltigen Angriffsfläche für die Induktionswirkung des Blitzes Die daraus entstehende Längsspannung zwischen Schirm und Ader wird eine Gefahr für Ringleitungsverteiler und Netzwerkkarten Sowohl am Ringleitungsverteiler als auch an der Netzwerkkarte sollen Schutzgeräte eingesetzt werden Etagenverteiler FS HA im Rangierverteiler Der FS HA wird rückseitig in einem Etagenverteiler zwischen ankommender Leitung und Frontplatte zwischenadaptiert MAU TR 8 TR 8 FS HA FS HA (in die Anschlussdose gesteckt) Anwendung FS HA Der FS HA am Endgerät mit Überspannungs-Netzschutz SF-Protector TR 8 Art -Nr FS HA Art -Nr

189 D3 02 Überspannungsschutz für Ethernet Koax-Verkabelung Die Bustopologie mit koaxialen Leitungen hat den Vorteil, dass sie ohne Etagenverteiler und zusätzliche Verstärkereinheiten auskommt Man unterscheidet zwischen zwei unterschiedlichen koaxialen Systemen: o Ethernet Thickwire nach IEEE 10 Base 5, auch "Yellow Cable" genannt o Ethernet Thinwire nach IEEE 10 Base 2, auch "Cheaper Net" genannt Die Übertragungsgeschwindigkeit ist mit 10 MBit/s festgelegt Ethernet Thickwire Ein spezielles Koaxialkabel, welches oft gelb ummantelt ist (Yellow Cable), kann bis zu 500 m Segmentlänge haben Mittels einer Sende-/Empfangseinrichtung wird z B ein HUB oder Rechner angeschlossen (Transceiver) Als Verbinder werden N-Connectoren oder "Vampir- Klemmtechnik" verwendet Maximal 100 Transceiver können angekoppelt werden Ein bis zu 50 m langes "Drop-Cable" stellt die Verbindung zwischen Transceiver und Endgerät her Ethernet Thinwire Ein Ethernet Thinwire-Segment kann bis zu 185 m lang sein Als Medium wird üblicherweise das Koaxkabel RG58 verwendet Es können über BNC-Connectoren bis zu 30 Anschlüssen am Segment durchgeführt werden Über T-Verbinder oder EAD-Dosen kann ein Anschluss einer Netzwerkkarte erfolgen Die Gefährdung Die koaxialen Leiter bestehen aus Seele und Schirm, wobei dieser Schirm einseitig, meist beim Server oder HUB des Systems, geerdet wird Der Schirm ist gleichzeitig Rückleiter der Datenverbindung Durch die langen Segmente werden diese Leitungen oftmals auch gebäudeüberschreitend verlegt Durch die fehlende Schirmwirkung (kein Störschutzschirm) und den Leitungsaufbau entstehen sowohl Längs- als auch Querspannungen, die über der Eingangsfestigkeit von Transceiver-Eingängen bzw Netzwerkkarten liegen können Im Ethernet Thickwire-Segment sind nur zwei Schutzgeräte zugelassen Diese sollten am Eingang der Gebäude bzw an der Stockwerksüberschreitung eingesetzt werden Im Ethernet Thinwire-Segment können beliebig viele Schutzgeräte eingesetzt werden, und es empfiehlt sich daher, jede Netzwerkkarte zu schützen Thickwire (Yellow Cable) Transceiver ÜGKF/B-L Überspannungs-Schutz eines Ethernet-Thickwire- Segments an der Netzwerkkarte einer Workstation ÜGKF/ B-L Thinwire HUB ÜGKF/B-L Thinwire EAD ÜGKF/B-L ÜGKF/N-L ÜGKF/N-L Ethernet-Thickwire-Segment mit Überspannungs- Schutz am Sternkoppler/ HUB ÜGKF/N-L Art -Nr ÜGKF/B-L Art -Nr

190 D3 02 Überspannungsschutz für Standard-Verkabelung und IBM Twinax Seit Jahren verbreitet sind zum Anschluss für Terminals und Drucker die Schnittstellen RS 232 C (V 24) ud RS 422 (V 11) sowie in der Hardware-Umgebung von IBM die Schnittstelle Twinax Die Schnittstelln RS 232 C (V 24) und RS 422 (V 11) werden klassisch in der Sternverkabelung eingesetzt Der Vorteil liegt darin, dass sie mit herkömmlichen Telefonleitungen installiert werden können Schnittstellen RS 232 C Die serielle RS 232 C (V 24)-Schnittstelle hat eine Datenübertragungsrate von bis zu 19,2 kbit/s Die Leitungslänge kann ca 15 m betragen, wobei mit speziellen Treiberbausteinen auch Leitungslängen bis 300 m möglich sind Mit Schnittstellenwandler TTY können noch größer Längen erreicht werden Als Connectoren werden 25polige D-Subminiatur-Steckverbinder verwendet Es wird inzwischen auch die 9polige Version des Connectors benützt Auf die Belegung des Pins sollte immer geachtet werden Schnittstelle RS 422 Bei der RS 422 (V 11)-Schnittstelle handelt es sich um eine serielle Schnittstelle mit 2 Aderpaaren, die eine Datenübertragungsrate bis zu 2 MBit/s zulässt Leitungslängen bis 1000 m sind möglich Für die mechanische Verbindung wird oft der 15polige D-Subminiatur-Stecker verwendet IBM-Twinax Die Twinax-Verkabelung nach IBM-Standard wird mit einem 2adrigen, geschirmten Twinax-Kabel durchgeführt Es können an einer Twinax-Linie in einer Art Bus- Topologie bis zu 8 Geräte angeschlossen werden Eine Datenübertragungsgeschwindigkeit von 1MBit/s ist möglich der Twinax-Connector wird sowohl am Hostrechner, z B AS 400, als auch am Terminal eingesetzt Die Gefährdung Da die RS 232 C (V 24)- und RS 422 (V 11)-Schnittstellen über herkömmliche Telefonadern betrieben werden, sind sie besonders durch induzierte Überspannungen, die auch durch Schalthandlungen entstehen können, gefährdet Bei der Twinax-Verkabelung können bei Blitzeinschlägen gefährliche Längsspannungen zwischen Schirm und Signaladern auftreten ÜGKF/Twinax Ein IBM-Terminal wird mit ÜGKF/Twinax geschützt FS 25 E an der Steuereinheit Alle abgehenden Terminals werden über FS 25 E-HS geschützt FS 25 E am Terminal Am anderen Ende der Leitung wird über das Terminal geschützt Die Energieseite wird über den NSM- Protector gesichert 192

191 D3 02 Standard-Verkabelung (für Terminals und Drucker) FS 15 E RS 422 RS 232 C BLITZ- DUC- TOR CT B FS 25 E FS 25 E-HS IBM Twinax ÜGKF/ Twinax ÜGKF/ Twinax BLITZDUCTOR CT B Art -Nr FS 25 E Art -Nr FS 15 E Art -Nr FS 25 E-HS Art -Nr ÜGKF/Twinax Art -Nr

192 D3 02 Überspannungsschutz für Datenfernübertragung ISDN-Basisanschluss Mit ISDN (Integrated Service Digital Network) werden unterschiedliche Dienste in einem gemeinsamen öffentlichen Netz angeboten Durch die digitale Übertragung können sowohl Sprache als auch Daten übermittelt werden Ein Netzanschlussgerät (NT) ist die Übergabeschnittstelle für den Teilnehmer Die Versorgungsleitung von der digitalen Ortsvermittlungsstelle ist ein symmetrisches Adernpaar Zusätzlich kann das NT energieseitig mit 230 V versorgt sein Der Basisanschluss Mit dem Basisanschluss stehen dem Anwender 2 B- Kanäle mit je 64 kbit/s und einem D-Kanal mit 16 kbit/ s zur Verfügung Die Schnittstelle des NTBA zum Festnetz heißt U k0 Die Teilnehmer-Schnittstelle trägt die Bezeichnung S 0 und kann als vieradrige Busleitung bis zu m lang sein Daran können digitale Endgeräte, wie Telefone, Faxgeräte oder Nebenstellenanlagen angeschlossen werden Die Gefährdung Durch die gebäudeüberschreitende Leitungsverlegung können hohe Spannungsdifferenzen zwischen dem Gebäudepotentialausgleich und den Leitungsadern entstehen Da meist auf bestehende Kupferleitungen zugegriffen wird, sind vor und nach dem NTBA Schutzgeräte vorzusehen Beim Einsatz eines Schutzgerätes auf der U k0 - Seite sind die Bedingungen der Telekom zu berücksichtigen BLITZDUCTOR CT und NT-Protector sind von der Deutschen Telekom als Schutz des NTBA offiziell zugelassen Die S 0 -Schnittstelle wird mit herkömmlichen Telefonleitungen betrieben Die Dämpfungswirkungen gegen Störstrahlungen sind dementsprechend niedrig mit Potentialanhebung der Adern durch galvanische und induktive Kopplung muss gerechnet werden Bei Parallelverlegung von Starkstrom- und Schwachstromleitungen können Schaltüberspannungen aus dem Starkstromnetz ebenfalls Störstrahlungen verursachen, die die Leitungen beeinflussen Ein Überspannungsschutz am NTBA und am ISDN-Endgerät ist zu empfehlen Die Energieversorgung 230 V ist ebenfalls zu berücksichtigen NT-Protector Schutz für U Ko -Leitung vor dem NTBA DEHNlink ISDN/I Schutz einer TK-Anlage DSM-2 x RJ45 ISDN S 0 Schutz der ISDN-Endgeräte mit DSM-2 x RJ45 ISDN S 0 DSM ISDN SK Telekommunikations-Endgerät zum Schutz für S 0 -Leitungen zum Einbau in UP- Dosen oder in Kleinverteiler 194

193 Telekom účastník NET PRO ISDN telefón DEHNlink BLITZDUCTOR CT typ MD 110 V DSM ISDN SK alebo DSM-2x RJ45 ISDN S0 fax BLITZDUCTOR CT typ B 110 V ISDN - Protector ISDN-Protector NT-Protector BLITZDUCTOR CT B 110 V BLITZDUCTOR CT MD 110 V DSM ISDN SK DSM-2x RJ 45 ISDN S0 DEHNlink ISDN/I NET PRO ISDN Kat. č Kat. č Kat. č Kat. č Kat. č Kat. č Kat. č Kat. č

194 D3 02 Überspannungsschutz für Datenfernübertragung ISDN-Primär-Multiplexanschluss Mit ISDN (Integrated Service Digital Network) werden unterschiedliche Dienste in einem gemeinsamen öffentlichen Netz angeboten Durch die digitale Übertragung können sowohl Sprache als auch Daten übermittelt werden Ein Netzanschlussgerät (NT) ist die Übergabeschnittstelle für den Teilnehmer Die Versorgungsleitung von der digitalen Ortsvermittlungsstelle ist vieradrig Zusätzlich wird das NT energieseitig mit 230 V versorgt Der Primär-Multiplexanschluss Der Primär-Mutiplexanschluss hat 30 B-Kanäle à 64 kbit/s und einem D-Kanal mit 64 kbit/s Über den Primär-Multiplexanschluss können Datenübertragungen bis 2,048 MBit/s geführt werden Der NTPM wird mit der Schnittstelle U 2m aus Festnetz angeschlossen die Teilnehmer-Schnittstelle hat die Bezeichnung S 2m An dieser Schnittstelle werden große Nebenstellenanlagen oder Datenverbindungen mit hohem Datenvolumen angeschlossen Die Gefährdung Durch die gebäudeüberschreitende Leitungsverlegung können hohe Spannungsdifferenzen zwischen dem Gebäudepotentialausgleich und den Leitungsadern entstehen Da meist auf bestehende Kupferleitungen zugegriffen wird, sind hier vor und nach dem NTPM Schutzeinrichtungen vorzusehen Bei dem Einsatz von Schutzgeräten vor dem NTPM auf seiten der U 2m -Schnittstelle sind die Bedingungen der Telekom zu berücksichtigen Der Einsatz muss mit der Telekom abgestimmt werden BLITZDUCTOR CT ist offiziell von der Deutschen Telekom für den Schutz des NTPM zugelassen An der S 2m -Schnittstelle sind herkömmliche Telefonleitungen angeschlossen Die Dämpfungswirkung gegen Störstrahlungen ist dementsprechend niedrig mit Potentialanhebung der Adern durch galvanische und induktive Kopplung muss gerechnet werden Bei Parallelverlegung von Starkstrom- und Schwachstromleitungen können Schaltüberspannungen aus dem Starkstromnetz ebenfalls Störstrahlungen verursachen, die die Leitungen beeinflussen Ein Überspannungsschutz am NTPM und am ISDN-Endgerät ist zu empfehlen Die Energieversorgung 230 V ist ebenfalls zu berücksichtigen Telekom Teilnehmer TK-Anlage NTPM Blitzstrom-Ableiter BLITZDUCTOR CT Typ BD/HFD eingebaut in Aluminium-Gehäuse IP 65 zum Schutz der Schnittstelle U 2m BLITZDUCTOR CT Typ BD/HFD APL U 2m S 2m BLITZDUCTOR CT Typ MD/HFD oder: DPL 1F/ATP BLITZDUCTOR CT Typ MD/HFD oder: DPL 1F/ATP DPL 1 F/ATP Art -Nr BLITZDUCTOR CT MD/HFD Art -Nr BLITZDUCTOR CT BD/HFD Art -Nr

195 D3 02 Überspannungsschutz für Datenfernübertragung analog, a/b-ader-anschluss Sowohl im industriellen als auch im privaten Bereich ist die analoge Datenfernübertragung über Modem-Verbindung weit verbreitet Über das herkömmliche Fernmeldenetz können Daten von jeder Telefon-Anschlussdose übertragen werden Die Modem-Verbindungen Die Übertragungsgeschwindigkeit richtet sich nach den Hardwaremöglichkeiten des Modems Als Steckverbinder ist das TAE-System nach N-Codierung von der Telekom vorgeschrieben Die Telefonanlage Die Telefonanlage in einem Unternehmen ist eines der wichtigsten Kommunikationsmittel Sowohl die Amtsleitungen wie auch die Nebenstellenleitungen werden meist über Rangierverteiler geführt Die LSAplus-Anschluss- und Trennleisten sind hierfür weit verbreitet Ein Endgerät wird häufig über TAE- Anschlussdose mit Kodierung F angeschlossen Die Gefährdung Die Verbindungsleitungen zur Ortsvermittlungsstelle sowie die betriebsinterne Verkabelung werden über Telefonkabel durchgeführt, deren Abschirmwirkung sehr gering ist Durch die gebäudeüberschreitende Verlegung der Eingangsleitungen können hohe Spannungsdifferenzen zwischen der Gebäudenstallation und den eingehenden Leitungen entstehen mit Potentialanhebung der Adern durch galvanische und induktive Kopplung muss gerechnet werden Bei Parallelverlegung von Starkstrom- und Schwachstromleitungen können Schaltüberspannungen im Starkstromnetz ebenfalls Störstrahlungen verursachen, die die Leitungen beeinflussen Überspannungsschutz für die a/b-adern und die 230 V- Energieversorgung des Modems ist zu empfehlen Gleiches gilt für Telefonanlagen, wobei zusätzlich die Abgänge der Nebenstellen zu schützen sind NET PRO TC 2 Telekom Teilnehmer DPL 1 F Überspannungsschutz der Fernmeldezentrale; DPL 1 F Typ ALD 110 V auf LSAplus-Trennleiste gesteckt Telefon FAX-Protector TAE Überspannungsschutz der a/b-ader und der Energieversorgung 230 V eines Modems mit FAX-Protector TAE DPL 10G FAX-Protector DPL 1F/ARD 110 V DSM TC 2 SK Modem Fax DPL 1 F/ARD 110 V Art -Nr DPL 10 G Art -Nr FAX-Protector Art -Nr DSM TC 2 SK Art -Nr NET PRO TC 2 Art -Nr

196 D

197 D4 Auswahl und Einsatz der Überspannungs-Schutzgeräte BLITZDUCTOR CT Zunehmende Packungsdichten, das Zusammenrücken von Leistungselektronik und Informationselektronik, das Schalten immer höherer Leistungen durch immer geringer werdende Anschlussleistungen können zu Problemen durch elektromagnetische Beeinflussung führen In einer hochtechnisierten elektromagnetischen Umwelt ist es jedoch nicht ratsam, auf eine gegenseitige Beeinflussung von elektrischen und elektronischen Geräten und Systemen zu warten und diese dann mit teilweise erheblichem Aufwand zu beseitigen, sondern es ist erforderlich, bereits im Vorfeld Maßnahmen zu planen und durchzuführen, die das Risiko von Beeinflussungen herabsetzen Ziel ist es, eine elektromagnetisch verträgliche Gebäude- und System-Infrastruktur zu schaffen, die den störungsfreien Betrieb von Mess-, Steuer- und Regelanlagen in Industrie, öffentlichen Versorgungsunternehmen und Verkehrstechnik zulässt Eine Maßnahme zur Sicherstellung der Elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) von Mess-, Steuer- und Regel-Anlagen stellt die Errichtung eines Blitz- und Überspannungsschutz-Systems für diese Anlagen dar Die Anforderungen an Ableiter, die für die Errichtung eines derartigen Blitz- und Überspannungsschutz-Systems im Rahmen des Blitz-Schutzzonen-Konzeptes nach IEC / DIN VDE im Bereich von MSR-Anlagen benötigt werden, wurden durch DIN VDE 0845 Teil 1 und E DIN VDE 0845 Teil 2 formuliert und durch IEC SC 37 B ergänzt Entsprechend den Anforderungen und Belastungen, die an Ableiter an ihrem Installationsort gemäß dem Blitz-Schutzzonen-Konzept gestellt werden, müssen grundsätzlich zwei Typen von Ableitern unterschieden werden: BLITZSTROM-ABLEITER ÜBERSPANNUNGS-ABLEITER Die höchsten Anforderungen hinsichtlich ihres Ableitvermögens werden an Blitzstrom-Ableiter gestellt Diese werden im Rahmen des Blitz- und Überspannungsschutz-Systems an der Schnittstelle der Blitz- Schutzzone 0 A auf 1 eingesetzt Ihre Aufgabe ist es, ein Eindringen von zerstörenden Blitzteilströmen in die informationstechnische Verkabelung einer MSR-Anlage zu verhindern Blitzstrom-Ableiter müssen deshalb in der Lage sein, Blitzteilströme, die mit der Wellenform 10/350 µs prüftechnisch nachgebildet werden, zerstörungsfrei abzuleiten Zum Schutz der informationstechnischen Ein- und Ausgabe-Baugruppen von Geräten der MSR-Technik vor Zerstörung infolge Überspannungen werden Überspannungs-Ableiter verwendet Ihre Aufgabe besteht darin, eine in der MSR-Anlage auftretende Überspannung (z B durch Blitzeinschläge induzierte Überspannung) so abzuleiten und zu begrenzen, dass sie für die Ein- oder Ausgangsstufen der Geräte ungefährlich sind In DIN VDE 0845 wird deshalb auch der Begriff Überspannungsbegrenzer verwendet Im Blitz-Schutzzonen-Konzept erfolgt der Einsatz von Überspannungs-Ableitern oder Überspannungsbegrenzern an der Schnittstelle der Blitz-Schutzzone 1 auf 2 sowie an den Schnittstellen der Blitz-Schutzzonen noch höherer Ordnung In der Praxis hat es sich jedoch durchgesetzt, das zu schützende Endgerät als Blitz- Schutzzone 3 aufzufassen Um das eingangs formulierte Ziel des störungs- und zerstörungsfreien Betriebes von Geräten der Automatisierungstechnik sicherzustellen, muss letztlich eine im Automatisierungssystem auftretende Störung so weit begrenzt werden, dass sie unterhalb der Störungs- oder Zerstörungs-Grenze eines Gerätes liegt Die Störungs- und Zerstörungs-Grenzen von Geräten sind jedoch weitgehend unbekannt und werden nicht ausgewiesen Ansatzpunkt bietet jedoch die im Rahmen von EMV-Störfestigkeitsprüfungen getestete und ausgewiesene Störfestigkeit gegenüber impulsförmigen Störgrößen (Surges) nach DIN EN (IEC ) Um Störungen oder gar Zerstörungen von Automatisierungs-Geräten zu vermeiden, müssen Überspannungs-Ableiter Störbeeinflussungen auf Werte unterhalb der Störfestigkeit der zu schützenden Geräte begrenzen Im Gegensatz zur Auswahl von Schutzgeräten in energietechnischen Systemen (siehe D2-), wo im 230/400 V- System mit einheitlichen Bedingungen hinsichtlich Spannung und Frequenz zu rechnen ist, gibt es in Automatisierungssystemen verschiedene Arten von zu übertragenden Signalen hinsichtlich Spannung (z B 0 10 V) Strom (z B 0 20 ma, 4 20 ma) Signalbezug (symmetrisch, unsymmetrisch) Frequenz (DC, NF, HF) Signalart (analog, digital) Jede dieser elektrischen Größen des zu übertragenden Nutzsignales kann die eigentliche zu übermittelnde Information enthalten Deshalb darf das Nutzsignal durch den Einsatz von Blitzstrom- und Überspannungs-Ableitern in MSR-Anlagen nicht unzulässig beeinflusst werden Dabei sind für die Auswahl von Schutzgeräten für MSR-Anlagen einige Punkte zu beachten, die nachfolgend für unsere universellen Schutzgeräte BLITZDUCTOR CT beschrieben und durch Einsatzbeispiele illustriert werden 199

198 D4 Erklärung der technischen Daten des BLITZDUCTORs CT Typenbezeichnung Ableiterklassifizierung I in ka Ableitvermögen U in V Schutzpegel B = Blitzstrom-Ableiter I imp = 2,5 ka (10/350 µs) pro Ader t in µs t in µs B_ = Kombi-Ableiter I imp = 2,5 ka (10/350 µs) pro Ader, jedoch Schutzpegel wie Überspannungs-Ableiter (M) I in ka U in V t in µs t in µs M_ = Überspannungs-Ableiter i sn = 10 ka (8/20 µs) pro Ader I in ka U in V Begrenzungsverhalten t in µs t in µs E = Überspannungs-Feinbegrenzung Ader Þ Erde (Längsspannungs-Begrenzung) Usp U sp Usp U sp D = Überspannungs-Feinbegrenzung Ader Þ Ader (Querspannungs-Begrenzung) Usp U 200

199 D4 Typ 0 0 /0 0 0 Typen B 110 Siehe D4, (Seite ) BE 5 ME 5 BE 12 ME 12 BE 15 ME 15 BE 24 ME 24 BE 30 ME 30 BE 48 ME 48 BE 60 ME 60 BE 110 ME 110 BD 5 MD 5 BD 12 MD 12 BD 15 MD 15 BD 24 MD 24 BD 30 MD 30 BD 48 MD 48 BD 60 MD 60 BD 110 MD 110 BD 250 MD 250 BE / C 5 ME / C 5 BE / C 12 ME / C 12 BE / C 24 ME / C 24 BE / C 30 ME / C 30 BD / HF 5 MD / HF 5 BD / HFD 5 MD / HFD 5 MD / Ex 24 MD / Ex 30 2

200 D4 Typenbezeichnung Hinweis auf besondere Anwendungsfälle C = zusätzliche Querspannungsbegrenzung und zusätzliche Entkopplungswiderstände im BLITZDUCTOR CT- Ausgang zur Entkopplung der BLITZDUCTOR-Schutzdioden von evtl vorhandenen Dioden im Eingang des zu schützenden Gerätes (z B Clamping-Dioden, Optokoppler- Dioden) HF = Bauform zum Schutz hochfrequenter Übertragungsstrecken (Einsatz einer Diodenmatrix zur Überspannungs-Feinbegrenzung), Längs- und Querspannungs-Begrenzung Ex = Schutzgerät zum Einsatz in eigensicheren Messkreisen (Wechselspannungsfestigkeit gegen Erde 500 V AC) Nennspannung Die Nennspannungs-Angabe kennzeichnet den Bereich der Signalspannung, der unter Nennbedingungen über das Schutzgerät übertragen werden kann und bei dem das Schutzgerät keinerlei Begrenzerwirkung zeigt Die Angabe des Wertes der Nennspannung erfolgt als DC- Wert Bei der Übertragung von Wechselspannungen darf der Spitzenwert der Wechselspannung den Nennspannungswert nicht überschreiten Die Nennspannungswerte sind für die einzelnen Typen wie folgt angegeben: Typ _E: Nennspannung U Nenn Spannung zwischen Ader und Erde 1 BLITZDUCTOR 3 UAder-Erde U _D: Spannung zwischen Ader und Ader 2 4 _E/C: Spannung zwischen Ader und Ader, als auch zwischen Ader und Erde _D/HF: D/HFD: Spannung zwischen Ader und Ader Spannung zwischen Ader und Ader 1 BLITZDUCTOR 3 UAder-Ader U Ader-Ader _D/Ex: Spannung zwischen Ader und Ader

201 D4 Typ 0 0 /0 0 0 Typen B 110 BE 5 ME 5 BE 12 ME 12 BE 15 ME 15 BE 24 ME 24 BE 30 ME 30 BE 48 ME 48 BE 60 ME 60 BE 110 ME 110 BD 5 MD 5 BD 12 MD 12 BD 15 MD 15 BD 24 MD 24 BD 30 MD 30 BD 48 MD 48 BD 60 MD 60 BD 110 MD 110 BD 250 MD 250 BE / C 5 ME / C 5 BE / C 12 ME / C 12 BE / C 24 ME / C 24 BE / C 30 ME / C 30 BD / HF 5 MD / HF 5 BD / HFD 5 MD / HFD 5 MD / Ex 24 MD / Ex

202 D4 Technische Daten Schutzpegel: Der Schutzpegel ist ein Parameter eines Überspannungs-Schutzgerätes, der die Leistungsfähigkeit charakterisiert, die Spannung über seinen Klemmen zu begrenzen Der Wert des Schutzpegels muss größer sein als der höchste Wert der gemessenen Begrenzungsspannungen Die gemessene Begrenzungsspannung ist die maximale Spannungshöhe, die über den Klemmen des Überspannungs-Schutzgerätes während der Beaufschlagung mit Stoßströmen und/oder Stoßspannungen von vorgegebener Stoßform und Amplitude gemessen wird a) Begrenzungsspannung bei einer Steilheit der verwendeten Prüfspannungswelle von 1 kv/µs Diese Prüfung dient zur Ermittlung des Ansprechverhaltens von Gasentladungsableitern (ÜsAg) Diese Schutzelemente besitzen eine "Schaltcharakteristik" Die Wirkungsweise eines ÜsAg lässt sich als Schalter beschreiben, dessen Widerstand beim Überschreiten eines bestimmten Spannungswertes "automatisch" von > 10 GW (im nichtgezündeten Zustand) auf Werte < 0,1 W (im gezündeten Zustand) "springen" kann, so dass die anliegende Überspannung nahezu kurzgeschlossen wird Der Spannungswert, bei dem das Ansprechen des ÜsAg erfolgt, ist abhängig von der Anstiegsgeschwindigkeit der einlaufenden Spannungswelle (du/dt) Spannung du/dt= 1 kv/µs Bild 1: Bild 2: Strom i sn U in V Prüfaufbau zur Ermittlung der Begrenzungsspannung bei einer Spannungsanstiegsgeschwindigkeit du/dt = 1 kv/µs Begrenzungsspannung 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 3 4 Spannungsanstiegsgeschwindigkeit du/dt = 1 kv/µs t in µs Begrenzungsspannung bei Nennableitstoßstrom 1 3 Tendenziell gilt: Je größer das du/dt, desto größer die Ansprechspannung des ÜsAg Um eine Vergleichbarkeit der Ansprechwerte verschiedener ÜsAg's zu ermöglichen, wird zur Ermittlung der dynamischen Ansprechspannung eine Spannung mit der Anstiegsgeschwindigkeit 1 kv/µs an die Elektroden des ÜsAg angelegt und der Ansprechwert ermittelt (Bilder 1 und 2) b) Begrenzungsspannung bei Nennableitstoßstrom Diese Prüfung dient zur Ermittlung des Begrenzungsverhaltens von Schutzelementen mit stetiger Begrenzungscharakteristik (Bilder 3 und 4) Bild 3: U in V Prüfaufbau zur Ermittlung des Begrenzungsspannung bei Nennableitstoßstrom Begrenzungsspannung t in µs Bild 4: Ansprechverhalten eines ÜsAg bei du/dt = 1 kv/µs 204

203 D4 Nennstrom: Der Nennstrom des BLITZDUCTORs CT kennzeichnet den zulässigen Betriebsstrom des zu schützenden Messkreises Der Nennstrom des BLITZDUCTORs CT wird bestimmt durch die Stromtragfähigkeit und die Verlustleistung der zur Entkopplung zwischen Gasentladungsableitern und Feinschutzelementen verwendeten Impedanzen sowie durch die Folgestromlöschfähigkeit der Gasentladungsableiter Er wird als Gleichstromwert angegeben (Bild 5) IN 1 3 BLITZDUCTOR CT 2 4 Die einzelnen Typen des BLITZDUCTORs CT besitzen folgende Nennströme: Bild 5: Nennstrom des BLITZDUCTORs CT B 1 A f G f in Hz BE 1 A 3 db BD 1 A BE / C 0,1 A BD / HF 0,1 A ME 1 A MD 1 A a E in db ME / C MD / HF MD / Ex MD / HFD BD / HFD 0,1 A 0,1 A 0,5 A 0,1 A 0,1 A Bild 6: Typischer Frequenzgang eines BLITZDUCTORs CT Grenzfrequenz: Die Grenzfrequenz beschreibt das frequenzabhängige Verhalten eines Ableiters Als Grenzfrequenz gilt diejenige Frequenz, die unter bestimmten Prüfbedingungen eine Einfügungsdämpfung (a E ) von 3 db hervorruft (siehe E DIN VDE 0845 Teil 2/7 93) Wird nichts anderes ausgewiesen, bezieht sich die Frequenzangabe auf ein 50 Ohm-System (Bild 6) 205

204 D4 Auswahlkriterien (AK) 1 Welches Ableitvermögen wird benötigt? Die Bemessung des Ableitvermögens des BLITZDUCTOR CT hängt davon ab, welche Schutzaufgabe durch diesen Ableiter erfüllt werden soll Zur Vereinfachung der Auswahl sind die nachfolgenden Fälle a bis d angegeben Fall a: In diesem Anwendungsfall befindet sich das zu schützende Endgerät in einem Gebäude mit Äußerem Blitzschutz oder das Gebäude besitzt metallene, blitzeinschlaggefährdete Dachaufbauten (z B Antennenmaste, Klimageräte) Das MSR- oder Telekommunikationskabel, das das Endgerät (im nebenstehenden Bild) mit einem Messwertgeber verbindet, ist Blitzschutz- Zone 0A Schutzgerät MSR-Kabel Telekommunikationskabel Äußerer Blitzschutz Blitzschutz- Zone 1 Endgerät als gebäudeüberschreitende Leitung verlegt: Sie führt zum Messwertgeber, der sich im Feld befindet Da sich auf dem Gebäude ein Äußerer Blitzschutz befindet, wird an dieser Stelle der Einsatz eines Blitzstrom-Ableiters notwendig Aus der Produktfamilie BLITZ- DUCTOR CT kommen dafür die Typen B oder B in Frage Fall b: Der Fall b ist ähnlich gelagert wie der Fall a, jedoch besitzt hier das Gebäude, in dem sich das zu schützende Endgerät befindet, keinen Äußeren Blitzschutz: Es wird hier nicht unmittelbar mit dem Auftreten von Blitzoder Blitzteilströmen gerechnet Der Einsatz eines blitzstromtragfähigen Ableiters Typ B oder Typ B ist nur Schutzgerät MSR-Kabel Telekommunikationskabel Endgerät dann erforderlich, wenn das MSR- Kabel durch benachbarte Gebäude blitzbeeinflusst werden kann Wird das ausgeschlossen, dann kommt der BLITZDUCTOR CT Typ M zum Einsatz Fall c: Im Fall c wird im Bereich der MSR-/ Telekommunikationsverkabelung keine gebäudeüberschreitende Leitung verlegt Trotzdem das Gebäude über einen Äußeren Blitzschutz verfügt, kann in dem betrachteten Bereich des Telekommunikationssystemes kein direkter Blitzstrom einkoppelt werden Damit erfolgt in diesem Fall Äußerer Blitzschutz Schutzgerät Messwertgeber Meßwertgeber Endgerät die Anwendung von Überspannungs- Ableitern, die in der BLTZDUCTOR CT-Produktfamilie als Typ M gekennzeichnet sind Fall d: Der Fall d unterscheidet sich zum Fall c dahingehend, dass das betreffende Gebäude keinen Äußeren Blitzschutz besitzt und auch keine gebäudeüberschreitenden MSR-/Telekommunikationskabel verlegt sind Damit sind zum Schutz der Geräte nur Überspannungs-Ableiter erforderlich Wie auch im Beispiel b und c erfolgt auch Schutzgerät Messwertgeber Meßwertgeber Endgerät hier der Einsatz von Schutzmodulen des Typs M der BLITZDUCTOR CT-Produktfamilie 206

205 D4 2 Gegen welche Störphänomene soll geschützt werden? Bei der Einteilung von Störphänomenen (Typ E) Bei bestimmten Eingangsstufen von Geräten, wie z B Trenn- wird grundsätzlich unterschieden in Längs- und Quer-Überspannungen übertragern, ist eine Feinbegrenzung der Längs-Überspannungen treten immer Überspannung zwischen Ader und Erde zwischen dem Signalleiter und Erde entbehrlich Hier erfolgt der Schutz gegen auf, während dem Quer-Überspannungen ausschließlich zwischen zwei durch die Gasentladungs-Ableiter Da die- Längs-Überspannungen ausschließlich Signalleitungen auftreten Die meisten se jedoch ein unterschiedliches zeitliches der in Signalstromkreisen auftretenden Ansprechverhalten zeigen, tragen Gasentladungs-Ableiter durch ihr Ansprechen Störungen sind Längs-Überspannungen Für die Auswahl von Schutzgeräten bedeutet dies, dass in der Regel Schutznung u U eine Quer-Überspannung er- dazu bei, dass aus der Längs-Überspangeräte ausgewählt werden sollen, die eine zeugt werden kann Deshalb ist in einem Feinbegrenzung der Überspannung zwischen Signalader und Erde vornehmen Signaladern eingesetzt (Typ solchen Fall der Feinschutz zwischen den D) Auswahl von Typ E oder Typ D 3 Bestehen spezielle Anforderungen der Anpassung der Schutzschaltung an die Eingangsschaltung des zu schützenden Gerätes? Mitunter kann es erforderlich sein, Geräteeingänge gegen das Auftreten von Längsund Quer-Überspannungen zu schützen Die Eingangsstufen von derartigen zu schützenden elektronischen Geräten sind in der Regel bereits mit eigenen Schutzschaltungen versehen oder besitzen Optokopplereingänge zur Potentialtrennung des Signalkreises und der internen Schaltung des Automatisierungsgerätes Damit sind zusätzliche Maßnahmen zur Entkopplung des BLITZDUCTORs CT zur Eingangsschaltung des zu schützenden Gerätes notwendig Diese Entkopplung wird realisiert durch zusätzliche Entkopplungselemente zwischen den Feinschutzelementen und den Ausgangsklemmen des BLITZDUCTORs CT Auswahl von Typ E / C 4 Wie hoch ist die zu übertragende Signalfrequenz / Datenübertragungsgeschwindkeit? Wie jedes natürliche Übertragungssystem, weist auch die Schutzschaltung des BLITZDUCTORs CT ein tiefpassähnliches Verhalten auf Die Angabe der Grenzfrequenz (siehe Seite 205) zeigt auf, ab welchem Frequenzwert die zu übertragende Frequenz in der Amplitude (mehr als 3 db) bedämpft wird Um die Rückwirkung des BLITZDUCTORs CT auf das Übertragungssystem in zulässigen Grenzen zu halten, muss die Signalfrequenz des Signalstromkreises unterhalb der Grenzfrequenz für den BLITZ- DUCTOR CT liegen Die Angabe der Grenzfrequenz gilt für sinusförmige Größen Im Bereich der Datenübertragung treten jedoch meistens keine sinusförmigen Signalformen auf In diesem Zusammenhang ist darauf zu achten, dass die max Datenübertragungsgeschwindig- keit des BLITZDUCTORs größer als die Übertragungsgeschwindigkeit des Signalkreises ist Bei der Übertragung impulsförmiger Signalgrößen, bei denen die aufsteigende oder abfallende Impulsflanke bewertet wird, ist darauf zu achten, dass diese Flanke innerhalb einer bestimmten Zeit von L nach H oder von H nach L wechselt Dieses Zeitintervall ist wichtig für das Erkennen einer Flanke und für das Durchfahren eines "verbotenen Bereiches" Dieses Signal benötigt damit eine Frequenzbandbreite, die wesentlich höher ist als die Grundwelle dieser Schwingung Die Grenzfrequenz für das Schutzgerät muss damit entsprechend hoch angesetzt werden Als Faustregel gilt, dass die Grenzfrequenz nicht kleiner sein darf als das 5fache der Grundwelle Auswahl von Typ D / HF oder Typ D / HFD anstelle von Typ E oder Typ D 207

206 D4 Auswahlkriterien (AK) 5 Aufgrund der elektrischen Eigenschaften der in der Schutzschaltung des BLITZ- DUCTORs CT verwendeten Bauteile ist der Signalstrom, der über das Schutzgerät übertragen werden kann, begrenzt Wie groß ist der Betriebsstrom des zu schützenden Systems? Für die Anwendung bedeutet dies, dass der Betriebsstrom eines Signalsystems kleiner oder gleich dem Nennstrom des Schutzgerätes sein darf I Betrieb I N? 6 Welche maximal mögliche Betriebsspannung kann in dem zu schützendem System auftreten? Die max auftretende Betriebsspannung im Signalkreis muss kleiner oder gleich der Nennspannung des BLITZDUCTORs CT sein, damit das Schutzgerät unter normalen Betriebsbedingungen keinerlei Begrenzerwirkung zeigt Die max auftretende Betriebsspannung in einem Signalstromkreis ist in der Regel die Nennspannung des Über-tragungssystems unter Berücksichtigung von Toleranzen Im Bereich der Anwendung von Stromschleifen (z B 0-20 ma) ist für die max mögliche Betriebsspannung immer die Leerlaufspannung des Systems anzusetzen U Betrieb U N? 7 Welchen Bezug hat die max auftretende Betriebsspannung? Unterschiedliche Signalstromkreise besitzen unterschiedlichen Signalbezug Feinschutzelemente im BLITZDUCTOR Durch die unterschiedliche Schaltung der (symmetrisch/unsymmetrisch) Zum einen kann die Betriebsspannung des Syschiedliche Nennspannungen angege- CT-Schutzmodul werden auch unterstems als Ader/Ader Spannung angegeben werden und zum anderen als Ader/ die Nennspannung des BLITZDUCTORs ben Die unterschiedlichen Bezüge für Erde Spannung Das ist bei der Auswahl CT sind im Abschnitt Nennspannung auf des Schutzgerätes zu berücksichtigen: Seite 202 angegeben U Betrieb U Ader-Ader? oder U Betrieb U Ader-Erde? 8 Wirkt sich das Einschalten der Entkopplungsimpedanzen des BLITZDUCTOR CT in den Signalstromkreis nachhaltig beeinflussend auf die Signalübertragung aus? Zur Koordination der Schutzelemente im BLITZDUCTOR CT sind Entkopplungsimpedanzen eingebaut Diese liegen unmittelbar im Signalstromkreis und können damit unter Umständen diesen beeinflussen Insbesondere bei Stromschleifen (0 20 ma, 4 20 ma) kann das Einschalten des BLITZDUCTORs CT eine Überschreitung der max zulässigen Bürde des Signalstromkreises verursachen, wenn dieser bereits mit seiner max zulässigen Bürde betrieben wird Dies ist vor dem Einsatz zu betrachten! Maximale Bürde erreicht? Maximaler Schleifenwiderstand erreicht? 208

207 D4 9 Welche Schutzwirkung ist notwendig? Prinzipiell besteht die Möglichkeit, den Für die Schutzwirkung eines Überspannungs-Schutzgerätes bedeutet dies, Schutzpegel für ein Überspannungs- Schutzgerät so zu bemessen, dass dieser unterhalb der Zerstörungsgrenze für ne "Durchlassenergie" so gering sein dass die mit dem Schutzpegel verbunde- ein Automatisierungs-/Telekommunikationsendgerät liegt Das Problem bei eifestigkeit des betreffenden zu schützen- muss, dass diese unterhalb der Störner derartigen Bemessung besteht darin, den Gerätes liegt Deshalb wurde für die dass die Zerstörungsgrenze für ein Endgerät meist nicht bekannt ist Deshalb ist Koordinationskennzeichen (KK) entwik- BLITZDUCTOR CT-Produktfamilie ein es notwendig, hier ein anderes Vergleichskriterium heranzuziehen Im Rahmen der Einsatz der BLITZDUCTORen CT zum kelt, mit dessen Hilfe ein koordinierter Prüfung auf elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) müssen elektrische und möglich ist Die Störfestigkeitsprüfung für Schutz von Automatisierungsgeräten elektronische Betriebsmittel eine Störfestigkeit gegenüber leitungsgeführten für das BLITZDUCTOR-Koordinations- diese Geräte wurde zum Ausgangspunkt impulsförmigen Störgrößen aufweisen kennzeichen genommen Ist beispielsweise ein Automatisierungsgerät mit ei- Die Anforderungen für diese Prüfungen und die Prüfaufbauten sind in DIN EN nem Prüfschärfegrad 1 geprüft, so darf (VDE 0847 Teil 4/5) beschrieben Für unterschiedliche Geräte, die in "Durchlassenergie" haben, die diesem das Schutzgerät nur eine max unterschiedlichen elektromagnetischen Störpegel entspricht Für die Praxis bedeutet dies, dass Automatisierungsgeräte, Umgebungsbedingungen eingesetzt werden, werden unterschiedliche Prüfschärfegrade hinsichtlich der Störfestigkeit ge- wurden, dann störungsfrei arbeiten kön- die mit dem Prüfschärfegrad 4 geprüft genüber impulsförmigen Störgrößen festgelegt Diese Prüfschärfegrade tragen gerätes einen Schutzpegel entsprechend nen, wenn der Ausgang des Schutz- die Bezeichnung 1 bis 4, wobei der Prüfschärfegrad 1 die geringsten Störfestig- aufweist Damit ist es für den Anwender des Prüfschärfegrades 1, 2, 3 oder 4 keitsanforderungen (an die zu schützenden Geräte) beinhaltet und der Prüfzuwählen sehr einfach, geeignete Schutzgeräte ausschärfegrad 4 die höchsten Störfestigkeitsanforderungen eines Gerätes sicherstellt Beachte Koordinations- Kennzeichen! z B Blitzstrom-Ableiter: XX X Überspannungs- Ableiter mit "Durchlassenergie" entsprechend Prüfschärfegrad 1: X 1 10 Soll der Schutz in der Anlage 1- oder 2stufig ausgeführt werden? In Abhängigkeit von der Gebäudeinfrastruktur und von den Schutzan- B als Blitzstrom-Ableiter sowie dem DUCTORs CT mit dem Schutzmodul Typ forderungen, die durch das Schutzzonen- BLITZDUCTOR CT-Schutzmodul Typ M Konzept gestellt werden, kann es notwendig sein, entweder Blitz- und Überund Überspannungs-schutzmaßnahmen als Überspannungs-Ableiter Sind Blitzspannungs-Ableiter räumlich getrennt an einem Punkt der Anlage erforderlich, voneinander zu installieren oder aber an so kann hier der Einsatz des Kombieinem Punkt der Anlage Im ersten Fall Ableiters, BLITZDUCTOR CT, Typ B, ergibt sich der Einsatz des BLITZ- erfolgen Ausführung als 1 Typ B und Typ M oder 2 Typ B Anmerkung: Die nachfolgenden Lösungsbeispiele zeigen die Auswahl von Über-spannungs- Schutzgeräten der Produktfamilie BLITZ- DUCTOR CT anhand der bisher beschrie- benen 10 Auswahlkriterien (AK) Das Resultat eines jeden einzelnen Auswahlschrittes wird in der Spalte "Zwischen-Resultat" angegeben Die Spalte "Gesamt-Resultat" zeigt den Einfluss des jeweiligen Zwischen-Resultats auf das Gesamt-Auswahlergebnis 209

208 D4 Blitz- und Überspannungsschutz für elektronische Wägeanlagen Elektronische Fahrzeugwaagen (Straßen-Fahrzeugwaagen, Gleis-Fahrzeugwaagen) bieten aufgrund der großen räumlichen Entfernung zwischen Messwertaufnehmer und Auswerteeinheit, besonders bei Wägeeinrichtungen im Freien, die Möglichkeit der Einkopplung von Überspannungen in das System Die damit verbundene Zerstörung von Komponenten und der Ausfall des gesamten Wägesystems ist eine empfindliche Störung des Logistiksystems eines Unternehmens Nachfolgend wird exemplarisch die Auswahl von Schutzgeräten zum Schutz einer Fahrzeugwaage gegen Blitz- und Überspannungen beschrieben Die elektrische Messung der nichtelektrischen Größen Kraft oder Masse erfolgt indirekt über die Messung des elektrischen Widerstandes Als ohmsche Wandlerelemente werden Dehnungsmess-Streifen (DMS) verwendet Diese bestehen aus Widerstandsbahnen, die meist mäanderförmig auf einen Trägerkörper aufgebracht wird Die Dehnung oder Stauchung eines DMS längs der Leiterbahn verursacht entsprechende Veränderungen von Länge und Querschnitt der Leiterbahnen und damit Widerstandsänderungen Die Dehnungsmess-Streifen werden so auf einen Verformungskörper aufgebracht, so dass 2 DMS an Stellen der Dehnung und 2 DMS an Stellen der Stauchung des Verformungskörpers liegen Die DMS werden in einer Brücke so zusammengeschaltet, dass sich richtungsgleich beanspruchte DMS in diametral gegenüberliegenden Zweigen befinden Die Brükke wird mit Gleichspannung gespeist Da die Widerstandsänderungen infolge der Dehnung sehr klein sind und der thermischen Belastung der DMS Grenzen gesetzt sind, beträgt im Nennbereich der Brückenspeisespannung von bis zu 12 V die Brückendiagonalspannung nur einige mv (Bild 7) Zur Kompensation von Temperatureinflüssen auf das Verbindungskabel sowie zur Kompensation der Spannungsfälle auf langen Verbindungskabeln werden oftmals zwei Kompensationsleiter vom Messwertaufnehmer zur Auswerteeinheit geführt Dieses Verfahren wird als Sechsleitertechnik bezeichnet Speisung (V) + D I D I Komensation (V) V-Versorgung D I + D I Mess-Signal (mv) Verbindungskabel Messwertaufnehmer Auswerteeinheit Bild 7 210

209 D4 AK Fall-Beschreibung Zwischen-Resultat Gesamt-Resultat 1 Die Messwertaufnehmer der Wägeanlage befinden sich im Freien und die Auswerteeinheit in einem Betriebsgebäude, das mit Äußerem Blitzschutz versehen ist BLITZDUCTOR CT BLITZDUCTOR CT Dieses Beispiel entspricht dem Fall a auf Seite 206 Typ B Typ B 2 Sowohl die Überspannungsgefährdung der Messwertaufnehmer als auch die der Auswerteeinheit der Wägeanlage tritt zwischen Signalader und Erde auf BLITZDUCTOR CT BLITZDUCTOR CT Damit ist eine Längsspannungs-Feinbegrenzung notwendig Typ E Typ BE 3 Es bestehen keine speziellen Anforderungen der Anpassung der Schutzschaltung an die Eingangsschaltung der zu schützenden Geräte BLITZDUCTOR CT (Messwertaufnehmer, Auswerteeinheit) Kein Einfluss Typ BE 4 Bei dem zu schützenden Wägesystem handelt es sich um eine Anlage, die mit Gleichspannung betrieben wird BLITZDUCTOR CT Damit sind keine Signalfrequenzen zu beachten Kein Einfluss Typ BE 5 Der Betriebsstrom des Signalkreises ergibt sich aus folgenden Überlegungen: 1 Die Wiegebrücke einer Wägeanlage ist mit 4 Messwertaufnehmern nach Bild 7 ausgestattet Diese sind parallel geschaltet Damit ist der Gesamtstrom viermal dem Nennstrom einer einzelnen Wägezelle 2 Technische Daten einer Wägezelle: Betriebsspannungsbereich: U Betrieb = 0,5 12 V DC Eingangswiderstand der Wägezelle: R in = 350 W ± 2 I N des Typs BE = 1 A Betriebsstrom bei U Betrtieb = 12 V DC: I Betrieb» 35 ma BLITZDUCTOR CT 3 Gesamtbetriebsstrom des Systems: I Gesamt = 140 ma 140 ma < 1 A Þ o k Typ BE 6 Betriebsspannung des Systems: U Betrieb = 12 V DC BLITZDUCTOR CT BLITZDUCTOR CT Typ 12 V Typ BE 12 7 Die Betriebsspannung des Systems tritt Ader gegen Ader auf Typ BE 12 V hat die Nennspannung 12 V DC Ader Þ Erde, damit Ader Þ Ader 24 V DC möglich Þ keine Beeinflussung des BLITZDUCTOR CT Messsignals Typ BE 12 8 Durch die Verwendung der Sechsleitertechnik für das Wägesystem wird eine Kompensation der Widerstandserhöhung in den Messleitungen erreicht Dies betrifft auch die Erhöhung des Leitungswiderstandes durch die Ent- BLITZDUCTOR CT kopplungsimpedanzen des BLITZDUCTORs CT Kein Einfluss Typ BE 12 9 Die Auswerteeinheit des Wägesystems besitzt eine Störfestigkeit gegenüber BLITZDUCTOR CT leitungsgeführten Störgrößen gemäß Prüfschärfegrad 2 nach DIN EN Typ BE 12 Die mit dem Schutzpegel des Überspannungs-Schutzgerätes in Zusammen- hang stehende "Durchlassenergie" darf maximal dem Prüfschärfegrad 2 der DIN EN entsprechen KK: XX 1 "Durchlassenergie" entspr Prüfschärfegrad 1 "Durchlassenergie" d Schutzgerätes ist geringer als Störfestigkeit des Endgerätes BLITZDUCTOR CT Þ KK: XX 1 ist o k Typ BE Der Blitz- und Überspannungsschutz soll einstufig ausgeführt werden BLITZDUCTOR CT Typ BE 12 BLITZDUCTOR CT Þ Kombi-Ableiter Typ BE 12 Auswahlergebnis: BLITZDUCTOR CT Typ BE

210 D4 Lösung für Blitz- und Überspannungsschutz einer Wägeanlage Abnehmer 1 Abnehmer 2 Abnehmer 3 Abnehmer Anmerkung: Zur Vereinheitlichung der Bestückung des Wägesystems mit Überspannungs-Schutzgeräten werden alle Messleitungen mit den gleichen Schutzgerätetypen ausgerüstet In der Praxis hat es sich bewährt, die Adernpaare für Speisung, Kompensation und Messung jeweils einem Schutzgerät zuzuordnen 212 Der Einsatz von BLITZDUCTORen CT in den Messkreisen eichpflichtiger Wägeanlagen darf nur dann erfolgen, wenn die Schutzgeräte von einem autorisierten Prüfinstitut der EU (z B Physikalisch-Technische Bundesanstalt) zusammen mit dem Waagenfabrikat bestätigt sind Beim nachträglichen Einbau von Schutzgeräten in die Messkreise muss die Wägeanlage erneut geeicht werden Ein Blitz- und Überspannungsschutz der 230 V Versorgung ist ebenfalls erforderlich, jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit in dem Lösungsbeispiel nicht gezeigt (siehe hierzu D2-)

211 Napájanie 230 V

212 D4 Überspannungsschutz für eine elektrische Temperaturmesseinrichtung Die elektrische Temperaturmessung von Medien in technologischen Prozessen wird in allen Industriezweigen betrieben Dabei können die Einsatz- Bereiche sehr unterschiedlich sein: Sie reichen von der Lebensmittelverarbeitung über chemische Reaktionen bis hin zu Gebäude-Klimatisierung und Gebäude-Leittechnik All diesen Prozessen ist eigen, dass der Ort der Messwerterfassung weit vom Ort der Messwertanzeige oder Verarbeitung entfernt ist Durch diese langen Verbindungsleitungen bietet sich die Möglichkeit der Einkopplung von Überspannungen, die nicht nur durch atmosphärisch Entladungen verursacht sind Nachfolgend wird deshalb ein Vorschlag zum Schutz gegen Überspannungen bei der Temperaturmessung mit einem Standard-Widerstandsthermometer Pt 100 erarbeitet werden Das Gebäude, in dem sich diese Messeinrichtung befindet, besitzt keinen Äußeren Blitzschutz Die Messung der Temperatur erfolgt indirekt über die Messung des elektrischen Widerstandes Das Widerstandsthermometer Pt 100 besitzt bei 0 C einen Widerstandswert von 100 W In Abhängigkeit von der Temperatur verändert sich dieser Wert, und zwar um ca 0,4 W/K Um die Temperatur zu messen, wird ein konstanter Mess-Strom eingeprägt, der einen Spannungsfall am Widerstandsthermometer verursacht, welcher proportional zur Temperatur ist Um eine Eigenerwärmung des Widerstandsthermometers in Folge des Mess-Stromes zu verhindern, ist dieser auf 1 ma begrenzt Damit stellt sich am Pt 100 bei 0 C ein Spannungsfall von 100 mv ein Diese Mess-Spannung muss nun an den Ort der Anzeige oder Auswertung übertragen werden (Bild 8) Von den verschiedenen, für einen Pt 100-Messfühler möglichen Anschluss-techniken an den Messumformer sei exemplarisch die Vier- Leiterschaltung herausgegriffen Sie stellt die optimale Anschlusstechnik für Widerstands-thermometer dar Sie dient der völligen Ausschaltung des Einflusses des Leitungswiderstandes und seiner temperaturbedingten Schwankungen auf das Messergebnis Der Pt 100-Fühler wird mit einem eingeprägten Strom gespeist Die Änderung des Leitungswiderstandes wird durch die automatische Verstellung der Speisespannung kompensiert Ändert sich also der Leitungswiderstand nicht, so ist die gemessene Spannung U m gleich konstant Diese Mess-Spannung wird also nur durch die Änderung des Messwiderstandes in Abhängigkeit der Temperatur verändert und wird hochohmig durch den Messwandler am Geber abgegriffen Ein Leitungsabgleich ist deshalb in dieser Anschlusstechnik nicht erforderlich Speisung (I=konst.) Pt ma J Mess-Signal (U m / J) ma 230 V-Versorgung Messwertaufnehmer Pt 100 Verbindungskabel Pt 100-Messumformer Bild 8 214

213 D4 AK Fall-Beschreibung Zwischen-Resultat Gesamt-Resultat 1 Der Messwertaufnehmer befindet sich an einem Prozessgerüst in einer Fabrikationshalle und der Messumformer in einer Messwarte innerhalb des Fabrikationsgebäudes Das Gebäude besitzt keinen Äußeren Blitzschutz Die Messleitungen verlaufen innerhalb des Gebäudes BLITZDUCTOR CT BLITZDUCTOR CT Dieses Beispiel entspricht dem Fall d auf Seite 206 Typ M Typ M 2 Die Überspannungsgefährdung der Messwertaufnehmer Pt 100 als auch des Pt 100-Messumformer tritt zwischen Signalader und Erde auf BLITZDUCTOR CT BLITZDUCTOR CT Damit ist eine Längsspannungs-Feinbegrenzung notwendig Typ E Typ ME 3 Es bestehen keine speziellen Anforderungen der Anpassung der Schutzschaltung an BLITZDUCTOR CT die Eingangsschaltung der zu schützenden Geräte (Pt 100, Pt 100-Messumformer) Kein Einfluss Typ ME 4 Bei der zu schützenden Temperaturmesseinrichtung handelt es sich um ein System, das mit Gleichstrom betrieben wird Die temperaturabhängige Messspannung ist ebenfalls eine Gleichspannungsgröße BLITZDUCTOR CT Damit sind keinerlei Signalfrequenzen zu beachten Kein Einfluss Typ ME 5 Der Betriebsstrom des Speisestromkreises ist aufgrund des physikalischen I N des Typs ME = 1 A Messprinzips eines Pt 100 auf 1 ma begrenzt 1 ma < 1 A Þ o k Der Betriebsstrom des Mess-Signals liegt aufgrund des sehr hochohmigen BLITZDUCTOR CT Messabgriffes im µa-bereich µa < 1 A Þ o k Typ ME 6 Die maximal auftretende Betriebsspannung in diesem System ergibt sich aus folgender Überlegung: Gemäß DIN IEC 751 werden Pt 100 Messwiderstände bis zu einer maximalen Temperatur von 850 C ausgelegt Der dazu gehörige Widerstand beträgt dabei 340 W Unter Beachtung des eingeprägten Messstromes von 1 ma ergibt BLITZDUCTOR CT BLITZDUCTOR CT sich dabei eine Mess-Spannung von ca 390 mv Typ 5 V Typ ME 5 7 Die Betriebsspannung des Systems tritt Ader gegen Ader auf Typ BE 5 V hat Nennspannung 5 V DC Ader Þ Erde, damit Ader Þ Ader 10 V DC möglich Þ keine Beeinflussung des BLITZDUCTOR CT Mess-Signals Typ ME 5 8 Durch die Verwendung der Vierleiterschaltung für die Temperaturmessung mit dem Pt 100 wird eine vollständige Ausschaltung des Einflusses des Leitungswiderstandes und seiner temperaturbedingten Schwankungen auf das Messergebnis erreicht Dies gilt auch für die Erhöhung des Leitungswiderstandes BLITZDUCTOR CT durch die Entkopplungsimpedanzen des BLITZDUCTORs CT Kein Einfluss Typ ME 5 9 Der Pt 100-Messumformer besitzt eine Störfestigkeit gegenüber leitungs- BLITZDUCTOR CT geführten Störgrößen gemäß Prüfschärfegrad 2 nach DIN EN Typ ME 5 Die mit dem Schutzpegel des Überspannungs-Schutzgerätes in Zusammen- hang stehende "Durchlassenergie" darf maximal dem Prüfschärfegrad 2 der DIN EN entsprechen KK: X 1 "Durchlassenergie" entspr Prüfschärfegrad 1 "Durchlassenergie" d Schutzgerätes ist geringer als Störfestigkeit des Endgerätes BLITZDUCTOR CT Þ KK: X 1 ist o k Typ ME 5 10 Der Überspannungsschutz soll einstufig ausgeführt werden BLITZDUCTOR CT Typ ME 5 BLITZDUCTOR CT Þ Überspannungs-Ableiter Typ ME 5 Auswahlergebnis: BLITZDUCTOR CT Typ ME 5 215

214 D4 Lösung für den Überspannungsschutz einer elektrischen Temperaturmesseinrichtung ϑ Anmerkung: Zur Vereinheitlichung der Bestückung des Temperaturmess-Systems mit Überspannungs-Schutzgeräten werden sowohl Speise- als auch Messleitungen mit den gleichen Schutzgerätetypen ausgerüstet In der Pra- 216 xis hat es sich bewährt, die Adernpaare für die Speisung und die Messung jeweils einem Schutzgerät zuzuordnen Ein Überspannungsschutz der 230 V Versorgung des Pt 100-Messumformers sowie der vom Pt 100- Messumformer abgehenden 4 20 ma Stromschleife ist ebenfalls erforderlich, jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit in dem Lösungsbeispiel nicht gezeigt

215 Napájanie Meranie ma ma Pt 100 Napájanie 230 V 9

216 D4 Blitz- und Überspannungsschutz für ein Feldbussystem Mit immer stärker werdender Automatisierung von Verfahrens- und Produktionszyklen wurde in den vergangenen Jahren damit begonnen, einzelne Fertigungszellen über sogenannte Feldbussysteme miteinander zu verbinden Dieser Trend wurde durch den starken Preisverfall von Elektronikkomponenten stark beschleunigt Heute lässt sich mit den gängigen Feldbussystemen ein Automatisierungssystem aufbauen, das es gestattet, auch dezentrale Steuerungen kostengünstig zu realisieren Derartige Anlagen sind aufgrund ihrer räumlichen Ausdehnung durch Einkopplung von Überspannungen gefährdet Werden Komponenten dieses Feldbussystemes durch Über- spannungen zerstört, so ist der reine Hardware-Schaden am Gerät zwar relativ gering, jedoch die Folgeschäden aufgrund des Ausfalls von Produktionsprozessen sind unter Umständen erheblich Unter dem Begriff Feldbus wird ein serielles Bussystem verstanden, das die technischen und funktionellen Merkmale zur Vernetzung von Automatisierungseinheiten im unteren und mittleren Leistungsbereich auf sich vereint In den meisten Fällen handelt es sich um eine serielle Schnittstelle vom Typ RS 485 In der Regel besteht diese aus kombinierter Sende- und Empfangsleitung (sogenannte Party-Line) Das Übertragungsverfahren der RS 485- Schnittstelle nimmt eine Differenz- Signalauswertung der auf dem Adernpaar befindlichen Spannungsdifferenz vor Durch die Verwendung von verdrillten Adern ist das Adernpaar der RS 485 unempfindlich gegenüber induktiven Einkopplungen von Überspannungen auf die Busleitungen zwischen den Adern (Querspannungen) Die Überspannungsgefährdung der RS 485 besteht vorwiegend in der transienten Spannungsanhebung der Signaladern gegen Erde (Längsüberspannungen) Aktor SPS SPS RS 485 Feldbussystem A E A E dezentrale Ein- und Ausgänge Sensor Bild 9 218

217 D4 AK Fall-Beschreibung Zwischen-Resultat Gesamt-Resultat 1 Die Komponenten des dezentralen Automatisierungssystems, die über den Feldbus miteinander kommunizieren, sind in verschiedenen Gebäuden einer Fabrikationsanlage angeordnet Diese Gebäude besitzen einen Äußeren Blitzschutz BLITZDUCTOR CT BLITZDUCTOR CT Damit entspricht das Beispiel dem Fall a auf Seite 206 Typ B Typ B 2 Die Überspannungsgefährdung der Komponenten des Systems tritt zwischen Signalader und Erde auf BLITZDUCTOR CT BLITZDUCTOR CT Damit ist eine Längsspannungs-Feinbegrenzung notwendig Typ E Typ BE 3 Es bestehen keine speziellen Anforderungen der Anpassung der Schutzschaltung BLITZDUCTOR CT an die Eingangsschaltung der zu schützenden Geräte (Bus-Komponenten) Kein Einfluss Typ BE 4 Bei dem zu schützenden Feldbussystem handelt es sich um ein spezielles Bus- Aufgrund der hohen Datensystem auf der Basis des PROFIBUSSES mit Übertragungsgeschwindig- übertragungsgeschwindigkeiten bis zu 1,5 MBit/s Damit ist die Übertragungsfrequenz des Systems keit wird der Einsatz einer mit der Grenzfreqzenz der Schutzgeräte in Übereinstimmung zu bringen HF-Type des BLITZ- DUCTOR CT notwendig BLITZDUCTOR CT, Typ /HF HF-Typ beinhaltet grundsätzlich Längs- und Querspannungsfeinbegrenzung BLITZDUCTOR CT Typ BD/HF 5 Der PROFIBUS wertet ein Spannungssignal aus Der Ausgangsstrom eines I N des Typs BD/HF = 100 µa BLITZDUCTOR CT RS 485-Bustreibers beträgt lt Datenblatt 100 µa 100 µa < 0,1 A Þ o k Typ BD/HF 6 Gemäß der Spezifikationen für die RS 485-Schnittstelle ist die maximale Leer- BLITZDUCTOR CT, Typ 5 BLITZDUCTOR CT laufspannung des RS 485-Senders auf Werte < 6 V begrenzt da 6 V max zulässig sind Typ BD/HF 5 7 Die Betriebsspannung des Systems tritt Ader gegen Ader auf BLITZDUCTOR CT Typ BD/HF 5 hat Nennspannung 5 V DC Ader Þ Ader Þ keine Beeinflussung des BLITZDUCTOR CT Signals Typ BD/HF 5 8 Durch den hochohmigen Abgriff einer Spannungsdifferenz fließen nur geringe Ströme Es werden damit nur geringe Spannungsfälle an den Entkopplungs- BLITZDUCTOR CT impedanzen verursacht Kein Einfluss Typ BD/HF 5 9 Buskomponenten für Feldbussysteme besitzen eine Störfestigkeit gegenüber BLITZDUCTOR CT leitungsgeführten Störgrößen gemäß Prüfschärfegrad 2 nach DIN EN Typ BD/HF 5 Die mit dem Schutzpegel des Überspannungs-Schutzgerätes in Zusammen- hang stehende "Durchlassenergie" darf maximal dem Prüfschärfegrad 2 der DIN EN entsprechen KK: XX 1 "Durchlassenergie" entspr Prüfschärfegrad 1 "Durchlassenergie" des Schutzgerätes ist geringer als Störfestigkeit des Endgerätes BLITZDUCTOR CT Þ KK: XX 1 ist o k Typ BD/HF 5 10 Der Blitzschutzpotentialausgleich für das Feldbussystem soll so nah wie möglich BLITZDUCTOR CT BLITZDUCTOR CT an der Eintrittsstelle des Buskabels in das Gebäude errichtet werden Typ BD/HF 5 Typ B 110 Der Überspannungsschutz soll so nah wie möglich an den Buskomponenten ß plaziert werden: Das Schutzsystem muss mehrstufig aufgebaut werden BLITZDUCTOR CT BLITZDUCTOR CT Typ B Typ MD/HF 5 Typ MD/HF 5 Auswahlergebnis: BLITZDUCTOR CT Typ B 110 Typ MD/HF 5 219

218 Akčný člen Vedenie ä ü prekračujúce budovu decentrálne vstupy a výstupy ä A E Poznámka: Ochrana pred bleskom a prepätím pre napájanie 230 V je taktiež nutná, z dôvodu prehľadnosti schémy však nie je zobrazená (k tejto téme pozri D2-).

219 D4 SPS Vedenie Senzor 221

220 D4 Rozhranie/signál Ochrana Rozhranie/signál Ochrana 0-20 ma, 4-20 ma BLITZDUCTOR CT BE 24 V, 30 V (auch mit HART) BLITZDUCTOR CT ME 24 V, 30 V FDK/2 ADSL BLITZDUCTOR CT BD 110 V BLITZDUCTOR CT MD 110 V DPL 1F/ARD 110 V NT-Protector G 703 HDSL Industrial Ethernet, H1 Interbus-S DEHNgate BLITZDUCTOR CT BD/HFD 5 V BLITZDUCTOR CT MD/HFD 5 V ÜGKF/N-L BLITZDUCTOR VT RS485 Arcnet AS-i ATM Binärsignale Bitbus ÜGKF/BNC AS-i-Überspannungs-Schutzmodul ÜGKF/RJ45 4TP NET-Protector DSM-RJ45-4TP DATA-Protector 4TP BLITZDUCTOR CT BE BLITZDUCTOR CT ME FDK/2 BLITZDUCTOR CT BE 5 V BLITZDUCTOR CT ME 5 V ISDN S 0 ISDN S 2m /U 2m ISDN U K0 /U P0 BLITZDUCTOR CT BD/HFD 5 V BLITZDUCTOR CT MD/HFD 5 V DEHNlink ISDN/I DPL 1 F/ATP 5 V DPL 10 F/ISDN S 0 DSM-RJ45/ISDN S 0 ISDN-Protector BLITZDUCTOR CT BD/HFD BLITZDUCTOR CT MD/HFD BLITZDUCTOR CT BD 110 V BLITZDUCTOR CTMD 110 V DPL 1 F/ARD 110 V NT-Protector CAN-Bus D-Net Schirmanschluss Delta Net Peer Bus Dupline EIB Ethernet 10 Base 2 Ethernet 10 Base 5 Ethernet 10/100 Base TX Ex (i)-messkreise BLITZDUCTOR CT BE 5 V BLITZDUCTOR CT ME 5 V MM DS/D-HFD MM DS/D-NFE BLITZDUCTOR CT BE 5 V BLITZDUCTOR CT ME 5 V BLITZDUCTOR CT BD 15 V BLITZDUCTOR CT MD 15 V BLITZDUCTOR CT B 110 V BUStector ÜGKF/B-L ÜGKF/N-L DPL 10 F/TP DPL 1 F/ATP ÜGKF/RJ45 4TP NET-Protector 4TP DATA-Protector 4TP DSM-RJ45-4TP BLITZDUCTOR CT MD/Ex Kathodischer Korrosionsschutz BLITZDUCTOR KKS K-Bus KBR-Energiebus BLITZDUCTOR CT BD 24 V BLITZDUCTOR CT MD 24 V BLITZDUCTOR CT BD/HF 5 V BLITZDUCTOR CT MD/HF 5 V LON TP/XF 78 BLITZDUCTOR CT BD 5 V BLITZDUCTOR CT MD 5 V TP/FTT10 und BLITZDUCTOR CT BD 48 V TP/LPT10 (bis 1A) BLITZDUCTOR CT MD 48 V Mod-Bus Optokopplerschnittstelle BLITZDUCTOR CT BD/HF BLITZDUCTOR CT MD/HF BLITZDUCTOR CT BE/C BLITZDUCTOR CT ME/C BLITZDUCTOR VT TTY PROFIBUS- bis 12 MBit/s BLITZDUCTOR CT BD/HF 5 V DP/FMS BLITZDUCTOR CT MD/HF 5 V FS 9E-PB bis 1,5 MBit/s BLITZDUCTOR CT BE 5 V BLITZDUCTOR CT ME 5 V ÜSD-9-PB/B-KS MM-DS/D-HFD 112 FND MM DS/D-NFE 8 V PROFIBUS-PA BLITZDUCTOR CT MD/Ex Fieldbus Foundation Ex (i) FSK Funkanlagen BLITZDUCTOR CT MD/Ex BLITZDUCTOR CT BD/HF 5 V BLITZDUCTOR CT MD/HF 5 V ÜGK PT 100, PT 1000 Temperaturmessung R-Bus BLITZDUCTOR CT BE 5 V BLITZDUCTOR CT ME 5 V BLITZDUCTOR CT BD 5 V BLITZDUCTOR CT MD 5 V 222

221 D4 Rozhranie/signál Ochrana RS 485 bis 12 MBit/s BLITZDUCTOR CT BD/HF 5 V BLITZDUCTOR CT MD/HF 5 V MM-DS/D-HFD bis 1 MBit/s BLITZDUCTOR CT BE 5 V BLITZDUCTOR CT ME 5 V BLITZDUCTOR VT RS485 RS 422, V11 S-Bus BLITZDUCTOR CT BE/C 5 V BLITZDUCTOR CT ME/C 5 V BLITZDUCTOR VT RS485 ÜSD-15-V11 FS 15E BLITZDUCTOR CT BE 5 V BLITZDUCTOR CT ME 5 V TTL DPL 1 F/ATP ÜGKF/RJ45 4TP TR 8 FS HA NET-Protector 4TP DSM-RJ45-4TP MM-DS/D-HFD DATA-Protector 4TP BLITZDUCTOR CT BE 12 V BLITZDUCTOR CT ME 12 V ÜSD-25-V24 FS 9E-HS MM-DS/D-NFE 12 V SINEC L1 BLITZDUCTOR CT BE 5 V BLITZDUCTOR CT BE/C 12 V BLITZDUCTOR CT ME 5 V BLITZDUCTOR CT ME/C 12 V TTY BLITZDUCTOR CT BE/C BLITZDUCTOR CT ME/C BLITZDUCTOR VT TTY ÜSD-25-TTY SINEC L2 SUCONET Telefonie, analoge a/b-adern BLITZDUCTOR CT B + Feinschutz BLITZDUCTOR CT MD/HF FS 9E-PB BLITZDUCTOR CT BE 5 V BLITZDUCTOR CT ME 5 V BLITZDUCTOR CT BD 110 V BLITZDUCTOR CT MD 110 V BLITZDUCTOR VT GS 110 V DPL 1 F/ARD 110 V DPL 10 F/ARE 110 V DSM-TAE DSM-RJ11 FAX-Protector TELEPERM M Analogeingabe BLITZDUCTOR CT BE 12 V BLITZDUCTOR CT BE 24 V BLITZDUCTOR CT ME 12 V BLITZDUCTOR CT ME 24 V DPL 1 F/ALE 12 V DPL 1 F/ALE 24 V TV KAZ 10 TV-Protector V 24 (RS 232 C) VG-AnyLAN Video (2-Draht) Video (koax) BLITZDUCTOR CT BE 12 V BLITZDUCTOR CT ME 12 V DPL 1 F/ALE 12 V ÜSD FS ÜGKF/RJ45 4TP NET-Protector 4TP DSM-RJ45-4TP DATA-Protector 4TP BLITZDUCTOR CT BD/HF BLITZDUCTOR CT MD/HF MM-DS/D-HFD ÜGKF/BNC MM-DS/D-HFE TELEPERM M Binärein-/ausgabe TELEPERM M ES 100 K TELEPERM MFM 100 TELEPERM M Kopplung AG S5/ET 100 TELEPERM M Relaisausgabe BLITZDUCTOR CT BE 48 V BLITZDUCTOR CT ME 48 V DPL 1 F/ALE 48 V BLITZDUCTOR CT BE 12 V BLITZDUCTOR CT ME 12 V DPL 1 F/ALE 12 V BLITZDUCTOR CT BD 12 V BLITZDUCTOR CT MD 12 V BLITZDUCTOR CT BE 24 V BLITZDUCTOR CT ME 24 V DPL 1 F/ALE 24 V BLITZDUCTOR CT B DPL 1 G 223

222 D4 Výrobca Rozhranie Ochrana AEG Bitbus BLITZDUCTOR CT BE 5 V BLITZDUCTOR CT ME 5 V Allen Bradley Data Highway Plus BLITZDUCTOR CT BD 12 V BLITZDUCTOR CT MD 12 V Carlo Cavazzi Dupline BLITZDUCTOR CT BD 15 V BLITZDUCTOR CT MD 15 V DLOG D-Net MM DS/D-HFD Schirmanschluss MM DS/D-NFE Heel CAN-Bus BLITZDUCTOR CT BE 5 V BLITZDUCTOR CT ME 5 V Honeywell Delta Net Peer Bus BLITZDUCTOR CT BE 5 V BLITZDUCTOR CT ME 5 V Hydrometer M-Bus BLITZDUCTOR CT BD 48 V BLITZDUCTOR CT MD 48 V Johnson Controls FND MM DS/D-NFE 8 V KBR KBR-Energiebus BLITZDUCTOR CT BD/HF 5 V BLITZDUCTOR CT MD/HF 5 V Kieback + Peter M-Bus, R-Bus, Z-Bus BLITZDUCTOR CT BD 5 V BLITZDUCTOR CT MD5 V K-Bus P 90 Sender Empfänger BLITZDUCTOR CT BD 24 V BLITZDUCTOR CT MD 24 V BLITZDUCTOR CT BE/C 12 V BLITZDUCTOR CT ME/C 12 V BLITZDUCTOR CT BD 5 V BLITZDUCTOR CT MD 5 V Klöckner-Moeller SUCONET BLITZDUCTOR CT BE 5 V BLITZDUCTOR CT ME 5 V SAIA S-Bus BLITZDUCTOR CT BE 5 V BLITZDUCTOR CT ME 5 V Samson Samsomatic Trovis 5400 BLITZDUCTOR CT BE/C 5 V (RS 485) BLITZDUCTOR CT ME/C 5 V 224

223 D4 Hersteller Schnittstelle Schutzgeräte Sicotronic LON Sicotronic 4000 BLITZDUCTOR CT BD 5 V Signaladern BLITZDUCTOR CT MD 5 V Versorgung bis 1 A BLITZDUCTOR CT BD 12 V BLITZDUCTOR CT MD 12 V Siemens SINEC L1 BLITZDUCTOR CT BE 5 V (PROFIBUS FMS) BLITZDUCTOR CT BE/C 12 V BLITZDUCTOR CT ME 5 V BLITZDUCTOR CT ME/C 12 V SIMATIC-NET Industrial Ethernet (SINEC H1) SIMATIC NET PROFIBUS (SINEC L2) TELEPERM M Analogeingabe TELEPERM M Binärein-/ausgabe TELEPERM M ES 100 K TELEPERM M FM 100 TELEPERM M Kopplung AG S5/ET 100 TELEPERM M Relaisausgabe ÜGKF/N-L BLITZDUCTOR CT B BLITZDUCTOR CT MD/HF FS 9E-PB BLITZDUCTOR CT BE 12 V BLITZDUCTOR CT BE 24 V BLITZDUCTOR CT ME 12 V BLITZDUCTOR CT ME 24 V DPL 1 F/ALE 12 V DPL 1 F/ALE 24 V BLITZDUCTOR CT BE 48 V BLITZDUCTOR CT ME 48 V DPL 1 F/ALE 48 V BLITZDUCTOR CT BE 12 V BLITZDUCTOR CT ME 12 V DPL 1 F/ALE 12 V BLITZDUCTOR CT BD 12 V BLITZDUCTOR CT MD 12 V BLITZDUCTOR CT BE 24 V BLITZDUCTOR CT ME24 V DPL 1F/ALE 24 V BLITZDUCTOR CT B DPL 1 G 225

224 D4 226

225 D4 02 Sicherheit für Ihre MSR-Technik DEHN-Überspannungsschutz für die Gebäudemanagement-Technik Schutz von Brandmeldelinien Schutz der EIB-Busankopplung 227

226 D4 02 Gebäudeleittechnik Mit ihrer Hilfe wird die Beleuchtung, Kommunikation und Energieverteilung im Gebäude optimiert Bussysteme verbinden intelligente Messwertaufnehmer und Steuereinheiten Die Leitungsverlegung erfolgt meist in Linien-, Baum- oder Stern-Topologie Der Schutz: Wird eine Busleitung gebäudeüberschreitend verlegt, so ist am Gebäudeeintritt je Adernpaar ein Blitzstrom- Ableiter vom Typ BLITZDUCTOR CT B (BSZ 0 A / 1) oder BLITZDUCTOR CT B (BSZ 0 A / 2) einzusetzen Je nach System werden für die gebäudeinternen Messund Steuereinheiten unterschiedliche Schutzgeräte installiert Beim EIB wird beispielsweise das Schutzgerät BUStector anstelle einer normalen Busklemme in die Busankopplung eingesteckt (BSZ 1 / 2) EIB BLITZDUCTOR CT B 110 V BUStector BLITZDUCTOR CT B 110 V Art -Nr und BUStector Art -Nr LON, FTT 10 und LPT 10 bis 1 A BLITZDUCTOR CT B 110 V 1) 1) BLITZDUCTOR CT MD 48 V BLITZDUCTOR CT B 110 V Art -Nr und BLITZDUCTOR CT MD 48 V Art -Nr und Gefahrenmeldeanlage Gefahren-Meldezentralen (GMZ) bündeln die Meldungen der angeschlossenen Brand- oder Einbruchsmelder Viele Melder, in komplexen Anlagen weit "verstreut", werden miteinander verbunden Bei Aktivierung eines Melders löst die Meldezentrale Alarm aus Der Schutz: Zum Schutz von Zentrale und Meldern werden blitzstromtragfähige "Kombi-Ableiter" vom Typ BLITZ- DUCTOR CT BE an den Gebäudeeintritten eingesetzt Da der "Kombi-Ableiter" Blitzströme und Überspannungen beherrscht, ist der direkte Übergang von BSZ 0 A / 2 mit einem Gerät möglich Der BLITZDUC- TOR CT eignet sich gleichfalls für die Beschaltung der Signalisierung Besitzt die GMZ eine Selbstwähleinrichtung zur Aufschaltung auf eine Amtsleitung, ist diese ebenfalls zu schützen 228

227 D4 02 DEHN-Überspannungsschutz für Prozesssteuerung und Automatisierung Schutz von PROFIBUS-DP-Geräten Schutz von SPS-Ein-/Ausgängen Schutz von AS-Interface 229

228 D4 02 RS 485-Feldbusebene Auf der Prozesssteuerungsebene werden "intelligente" Komponenten mit verdrillten Leitungen vernetzt Die Forderung nach "Echt-Zeit-Fähigkeit" für die Prozesse ließ besonders schnelle und damit auch sensible Feldbussysteme entstehen Die Bus-Verkabelung kann über mehrere Kilometer ausgedehnt sein Der Schutz: Tritt eine Busleitung am Gebäude ein, so ist je Adernpaar ein Blitzstrom-Ableiter z B Typ BLITZDUCTOR CT BD/HF (BSZ 0 A / 2) einzusetzen Eine niederimpedante Schirmerdung direkt am Schutzgerät wird empfohlen Zum feinen Schutz von PROFIBUS-DP-Geräten wird der Überspannungsschutz-Adapter FS 9E-PD (BSZ 2 / 3) einfach aufgesteckt Sensor-Aktor-Ebene Zum korrekten Ablauf eines Prozesses sind eine Vielzahl von Informationen und Aktionen notwendig Die Sensoren erfassen Prozessdaten und die Aktoren greifen in die Prozesslenkung ein Der Schutz: Ebenso wie die empfindlichen Steuereinheiten werden Produktionsinseln Blitz-Schutzzonen zugeordnet An den Zonenübergängen (BSZ 1 / 2) werden Überspannungen durch geeignete Schutzgeräte begrenzt Zum Schutz von vieladrigen Leitungen sind die Überspannungsschutz-Reihenklemmen FDK/2 besonders geeignet AS-Interface z B benötigt ein speziell angepasstes Überspannungsschutz-Modul RS 485-Bus, 2-Drahtsysteme bis 1 MBit/s BLITZDUCTOR CT B 110 V BLITZDUCTOR ME 5 V RS 485, RS 422, V 11, 4-Drahtsysteme bis 1 MBit/s BLITZDUCTOR CT B 110 V BLITZDUCTOR VT RS 485 BLITZDUCTOR CT B 110 V ÜSD-15-V11/S-B BLITZDUCTOR ME 5 V BLITZDUCTOR CT B 110 V Art -Nr und BLITZDUCTOR CT ME 5 V Art -Nr und BLITZDUCTOR VT RS 485 Art -Nr BLITZDUCTOR CT B 110 V Art -Nr und ÜSD-15-V11/S-B Art -Nr Simatec-Net-Profibus, bis 12 MBit/s BLITZDUCTOR CT B 110 V BLITZDUCTOR CT MD/HF 5 V BLITZDUCTOR CT MD/HF 5 V BLITZDUCTOR CT B 110 V Art -Nr und BLITZDUCTOR CT MD/HF 5 V Art -Nr und

229 D4 02 Profibus-DP, bis 12 MBit/s 0-20 ma / 4-20 ma (24 V + 30 V) FS 9E-PB BLITZDUCTOR CT ME 30 V BLITZDUCTOR CT B 110 V BLITZDUCTOR CT B 110 V BLITZDUCTOR CT BE 30 BLITZDUCTOR VT RS 485 Art -Nr BLITZDUCTOR CT B 110 V Art -Nr und FS 9E-PB Art -Nr BLITZDUCTOR CT B 110 V Art -Nr und BLITZDUCTOR CT ME 30 V Art -Nr und BLITZDUCTOR CT BE 30 V Art -Nr und AS-Interface AS-i-Überspannungs-Schutzmodul AS-i-Überspannungs-Schutzmodul Art -Nr TTY mit Optokoppler-Eingang BLITZDUCTOR CT BE/C 24 V 2-Drahtsysteme BLITZDUCTOR CT B 110 V 4-Drahtsysteme BLITZDUCTOR BLITZDUCTOR VT TTY CT B 110 V BLITZDUCTOR VT TTY Art -Nr BLITZDUCTOR CT B 110 V Art -Nr und BLITZDUCTOR CT BE/C 24 V Art -Nr und

230 D4 02 DEHN-Überspannungsschutz für Geräte zur Messwerterfassung analoger Größen Schutz von Wägezellen Schutz von Messumformern 232

231 D4 02 Wägeeinrichtung Elektromechanische Waagen werden messtechnisch häufig in "6-Leiter-Technik" ausgeführt Dabei wird je ein Adernpaar für die Spannungsversorgung, Messwertübertragung sowie die Kompensation der Leitungslänge verwendet (siehe auch D4-, Seite ) Der Schutz: Da sich die Waage im Freien befindet, ist sie somit direkten Blitzeinschlägen ausgesetzt Die Wägezellen und die Auswerteelektronik sind in gleicher Weise mit blitzstromtragfähigen Ableitern vom Typ BLITZ- DUCTOR BE (BSZ 0 A / 2) zu schützen Um elektromagnetische Beeinflussungen zu dämpfen, wird eine niederimpedante Schirmanschlusstechnik für mehrpaarige Leitungen eingesetzt Wägeeinrichtung in 6-Leiter-Technik BLITZDUCTOR CT BE 12 V BLITZDUCTOR CT BE 12 V Art -Nr und Eigensichere Messkreise Die Zündschutzart Eigensicherheit basiert auf der Energiebegrenzung in einem Messkreis Die Messwerte werden häufig als eingeprägte Ströme übertragen Zusätzlich ist eine Fernspeisung der Messwertgeber über die Signalader möglich Der Schutz: In der verfahrenstechnischen Industrie ist meist ein sehr guter Potentialausgleich zwischen den einzelnen Anlagen vorhanden (BSZ 1 / 2) Überspannungs-Ableiter wie der BLITZDUCTOR CT MD/Ex bieten daher einen ausreichenden Schutz von Geräten, die nicht direkt vom Blitz getroffen werden können Zudem dürfen Eigeninduktivität und -kapazität des EEx ia IIC T6-zugelassenen Schutzgerätes bei der Auslegung des Messkreises vernachlässigt werden Eigensichere Messkreise bei eng vermaschtem Potentialausgleich Isolationsfestigkeit 500 V AC BLITZDUCTOR CT ME 24 V Nicht Ex-Bereich BLITZDUCTOR CT MD/Ex Ex-Bereich BLITZDUCTOR CT ME 24 V Art -Nr und BLITZDUCTOR CT MD/Ex Art -Nr und Eigensichere Messkreise bei eng vermaschtem Potentialausgleich Isolationsfestigkeit > 500 V AC BLITZDUCTOR CT MD/Ex BLITZDUCTOR CT MD/Ex Nicht Ex-Bereich Ex-Bereich BLITZDUCTOR CT MD/Ex Art -Nr und

232 D

233 Erdung / Erdungsanlagen E1- Begriffserläuterung 237 E1-02 Ausbreitungswiderstand / Spezifischer Erdwiderstand 241 E1-03 Berechnung von Ausbreitungswiderständen 245 E1-04 Ausführung 251 E1-05 Fundamenterder 255 E2- Erderkorrosion 259 Erdungsanlagen unter besonderer Berücksichtigung der Korrosion E3- Erdungsanlagen (Bezug auf DIN V VDE V 85 Teil 100) 267 E3-02 Vermaschung von Erdungsanlagen 269 E4- EMV-Gebäudeschirmung 271 E5- Erdung von Antennen nach DIN VDE 0855 Teil 1:

234 236

235 E1 Begriffserläuterung Eine umfassende Erläuterung der in der Erdungstechnik gebräuchlichen Begriffe befindet sich in DIN V VDE V 85 Teil 100 "Richtlinien für das Errichten von Blitzschutzanlagen", DIN VDE 41 "VDE-Bestimmungen für Erdungen in Wechselstromanlagen über 1 kv", DIN VDE 00 "Errichten von Starkstromanlagen mit Nennspannungen bis 1000 V" (Teil 200 und Teil 540) Hier werden nur die für das Verständnis der folgenden Ausführungen notwendigen Begriffserläuterungen wiederholt A) Erde, Erder 1) Erde ist das leitfähige Erdreich, dessen elektrisches Potential an jedem Punkt vereinbarungsgemäß gleich Null gesetzt wird Das Wort "Erde" ist auch die Bezeichnung sowohl für die Erde als Ort, als auch für die Erde als Stoff, z B die Bodenart Humus, Lehm, Sand, Kies und Gestein 2) Bezugserde (neutrale Erde) ist der Teil der Erde, insbesondere der Erdoberfläche außerhalb des Einfluss bereiches eines Erders bzw einer Erdungsanlage, in welchen zwischen zwei beliebigen Punkten keine merklichen, vom Erdungsstrom herrührenden Spannungen, auftreten (Bild E1-1) Erder ist ein leitfähiges Teil oder mehrere leitfähige Teile, die im guten Kontakt mit der Erde sind und mit dieser eine elektrische Verbindung bilden (hierzu zählen auch Fundamenterder) Erdungsanlage ist eine örtlich abgegrenzte Gesamtheit miteinander leitend verbundener Erder oder in gleicher Weise wirkender Metallteile (z B Bewehrungen von Betonfundamenten, erdfühlige Kabelmetallmäntel, usw ) Erdungsleitung ist eine Leitung, die einen zu erdenden Anlagenteil mit einem Erder verbindet, soweit sie außerhalb des Erdreichs oder isoliert im Erdreich verlegt ist U E Erdungsspannung U S Schrittspannung U B Berührungsspannung j Erdoberflächenpotential U B1 Berührungsspannung ohne FE Fundamenterder Potentialsteuerung (am Fundamenterder) SE Steuererder (Ringerder) U B2 Berührungsspannung mit Potentialsteuerung (Fundamenterder + Steuererder) FE SE 1 m j U B1 U B2 j FE U E j FE + SE U S Bezugserde E1-1: Erdoberflächenpotential und Spannungen beim stromdurchflossenen Fundamenterder FE und Steuererder SE 237

236 E1 B) Arten von Erdern 1) Einteilung nach der Lage Man unterscheidet: a) Oberflächenerder ist ein Erder, der im Allgemeinen in geringer Tiefe bis etwa 1 m eingebracht wird Er kann z B aus Rund- oder Bandmaterial bestehen und als Strahlen-, Ring- oder Maschenerder oder als Kombination aus diesen ausgeführt werden b) Tiefenerder ist ein Erder, der im Allgemeinen lotrecht in größere Tiefen eingebracht wird Er kann z B aus Rundoder anderem Profilmaterial bestehen 2) Einteilung nach der Form und dem Profil Man unterscheidet: Banderder, Kreuzerder und Tiefenerder 3) Natürlicher Erder ist ein mit der Erde oder mit Wasser unmittelbar oder über Beton in Verbindung stehendes Metallteil, dessen ursprünglicher Zweck nicht die Erdung ist, das aber als Erder wirkt (Bewehrungen von Betonfundamenten, Rohrleitungen, usw ) 4) Fundamenterder ist ein Leiter, der in Beton eingebettet ist, der mit der Erde großflächig in Berührung steht 5) Steuererder ist ein Erder, der nach Form und Anordnung mehr zur Potentialsteuerung als zur Einhaltung eines bestimmten Ausbreitungswiderstandes dient C) Widerstandsarten 1) Spezifischer Erdwiderstand j E ist der spezifische elektrische Widerstand der Erde Er ist meist in Wm²: m = Wm angegeben und stellt dann den Widerstand eines Erdwürfels von 1m Kantenlänge zwischen zwei gegenüberliegenden Würfelflächen dar 2) Ausbreitungswiderstand R A eines Erders ist der Widerstand der Erde zwischen dem Erder und der Bezugserde R A ist praktisch ein Wirkwiderstand 3) Stoßerdungswiderstand R st ist der beim Durchgang von Blitzströmen zwischen einem Punkt einer Erdungsanlage und der Bezugserde wirksame Widerstand D) Blitzschutzerdung ist die Erdung einer Blitzschutzanlage zur Ableitung eines Blitzstromes in die Erde E) Spannungen bei stromdurchflossenen Erdungsanlagen, Potentialsteuerung 1) Erdungsspannung U E ist die zwischen einer Erdungsanlage und Bezugserde auftretende Spannung (Bild E1-1) 2) Erdoberflächen-Potential ist die Spannung zwischen einem Punkt der Erdoberfläche und Bezugserde (Bild E1-1) 3) Berührungsspannung U B ist der Teil der Erdungsspannung, der vom Menschen überbrückt werden kann (Bild E1-1), wobei der Stromweg über den menschlichen Körper von Hand zu Fuß (waagrechter Abstand vom berührbaren Teil etwa 1 m) oder von Hand zu Hand verläuft 4) Schrittspannung U S ist der Teil der Erdungsspannung, der vom Menschen in einem Schritt von 1 m Länge überbrückt werden kann, wobei der Stromweg über den menschlichen Körper von Fuß zu Fuß verläuft (Bild E1-1) 5) Potentialsteuerung ist die Beeinflussung des Erdpotentials, insbesondere des Erdoberflächenpotentials, durch Erder (Bild E1-1) 6) Potentialausgleich für Blitzschutzanlagen ist das Verbinden metallener Installationen und elektrischer Anlagen mit der Blitzschutzanlage über Leitungen, Trennfunkenstrecken oder Blitzstrom-Ableiter 238

237 E1 F) Begriffe aus dem Korrosionsschutz und der Korrosionsschutzmesstechnik 1) Korrosion ist die Reaktion eines metallenen Werkstoffs mit seiner Umgebung, die zu einer Beeinträchtigung der Eigenschaften des metallenen Werkstoffes und/oder seiner Umgebung führt Die Reaktion ist in den meistens Fällen elektrochemischer Art 2) Elektrochemische Korrosion ist eine Korrosion, bei der elektrochemische Vorgänge stattfinden Sie laufen ausschließlich in Gegenwart eines Elektrolyten ab 3) Elektrolyt ist ein ionenleitendes Korrosionsmedium (z B Erdboden, Wasser, Salzschmelzen) 4) Elektroden a) Elektrode ist ein Elektronen leitender Werkstoff in einem Elektrolyten Das System Elektrode-Elektrolyt bildet eine Halbzelle b) Anode ist eine Elektrode, an der ein Gleichstrom in den Elektrolyten austritt c) Kathode ist eine Elektrode, an der ein Gleichstrom aus dem Elektrolyten eintritt d) Bezugselektrode ist eine Messelektrode zum Bestimmen des Potentials eines Metalles im Elektrolyten e) Kupfersulfat/Elektrode ist eine nahezu unpolarisierbare Bezugselektrode, die aus Kupfer in gesättigter Kupfersulfat-Lösung besteht Die Kupfersulfat-Elektrode ist die gebräuchlichste Bezugselektrode für die Messung des Potentials unterirdischer metallener Objekte (Bild E1-2) 5) Korrosionselement ist ein galvanisches Element mit örtlich unterschiedlichen Teilstromdichten für die Metallauflösung Anoden und Kathoden des Korrosionselementes können gebildet werden: a) werkstoffseitig bedingt durch unterschiedliche Metalle (Kontaktkorrosion) oder durch unterschiedliche Gefügebestandteile (selektive oder interkristaline Korrosion) b) elektrolytseitig bedingt durch unterschiedliche Konzentration bestimmter Stoffe, die für die Metallauflösung stimulierende oder inhibitorische Eigenschaften haben 6) Potentiale a) Bezugspotential Potential einer Bezugselektrode bezogen auf die Standard-Wasserstoffelektrode b) Elektropotential ist das elektrische Potential eines Metalles oder eines Elektronen leitenden Festkörpers in einem Elektrolyten 1 Elektrolyt-Kupferstab (rund) mit Bohrung für Messanschluss 2 Gummistopfen 3 poröser Keramikzylinder mit Boden 4 oberer Teil außen glasiert 5 gefüllt mit gesättigter Cu/CuSo 4 -Lösung 6 einige Cu/CuSo 4 -Kristalle E1-2: Ausführungsbeispiel für eine unpolarisierbare Messelektrode (Kupfer/Kupfersulfat-Elektrode) für den Abgriff eines Potentials im Elektrolyten (Schnittzeichnung)

238 E1 240

239 E1 02 Ausbreitungswiderstand / Spezifischer Erdwiderstand A) Ausbreitungswiderstand R A Das Überleiten des Blitzstromes über den Erder in die Erde erfolgt nicht punktförmig, sondern setzt einen bestimmten Bereich um den Erder unter Strom Erderform und Verlegungsart müssen nun so gewählt werden, dass die sich auf die Erdoberfläche auswirkenden Spannungen (Berührungs- und Schrittspannungen) keine gefährlichen Werte annehmen Den Ausbreitungswiderstand R A eines Erders kann man am besten an einer im Erdboden vergrabenen Metallkugel erklären Aus dieser Formel ergibt sich für den Kugelerder ein Ausbreitungswiderstand R A = 161 W Aus dem Kurvenverlauf im Bild E102-2 erkennt man, dass der größte Anteil am gesamten Ausbreitungswiderstand in unmittelbarer Umgebung des Erders auftritt So ist z B in 5 m Entfernung vom Kugelmittelpunkt bereits 90% des gesamten Ausbreitungswiderstandes R A erreicht Auf die Berechnung von Ausbreitungswiderständen bestimmter Erderformen wird im Blatt E1-03 eingegangen Ist die Kugel genügend tief vergraben, so tritt der Strom gleichmäßig über die Kugeloberfläche verteilt radial aus Dieser Fall ist im Bild E102-1a dargestellt; im Vergleich dazu zeigt Bild E102-1b den Fall einer direkt unter der Erdoberfläche vergrabenen Kugel Die konzentrischen Kreise um die Kugeloberfläche stellen Niveauflächen konstanter Spannung bzw konstanten Widerstandes dar Der Ausbreitungswiderstand R A setzt sich aus der Reihenschaltung der Teilwiderstände einzelner Kugelschichten zusammen Der Widerstand einer solchen Kugelschicht berechnet sich nach I R = r E q Dabei ist r E der spezifische Erdwiderstand des als homogen angenommenen Erdbodens, l die Dicke einer angenommenen Kugelschicht und q die mittlere Oberfläche dieser Kugelschicht Zur Veranschaulichung sei eine in 3 m Tiefe vergrabene Metallkugel von 20 cm Durchmesser bei einem spezifischen Erdwiderstand von 200 Wm angenommen Berechnet man nun für die verschiedenen Kugelschichten die Ausbreitungswiderstands-Zunahme, so ergibt sich in Abhängigkeit der Entfernung vom Kugelzentrum ein Verlauf nach Bild E102-2 Der Ausbreitungswiderstand R A für den Kugelerder berechnet sich nach E102-1: Niveaulinien a) Kugelelektrode tief im Erdreich b)kugelelektrode nahe der Erdoberfläche Stromaustritt aus einem Kugelerder Ausbreitungswiderstand R A (W) R A = 161 W ca 90% R A = r E p r K 1+ 2 t mit r E Spezifischer Erdwiderstand in Wm t Eingrabtiefe in cm Radius des Kugelerders in cm r K 2 r K E102-2: Entfernung x (m) Ausbreitungswiderstand R A eines Kugelerders mit 20 cm Ø in 3 m Tiefe, bei re = 200 Wm in Abhängigkeit von der Entfernung x vom Kugelmittelpunkt 241

240 E1 02 B) Spezifischer Erdwiderstand r E Der für die Größe des Ausbreitungswiderstandes R A eines Erders maßgebende spezifische Widerstand r E der Erde ist von der Bodenzusammensetzung, der Bodenfeuchtigkeit und der Temperatur abhängig Er kann in weiten Grenzen schwanken 1) Werte für verschiedene Bodenarten Im Bild E102-3 sind für verschiedene Bodenarten die Schwankungsbreiten des spezifischen Erdwiderstandes r E wiedergegeben 2) Jahreszeitliche Schwankungen Umfangreiche Messungen (Literatur) haben gezeigt, dass der spezifische Erdwiderstand je nach Eingrabtiefe des Erders stark variiert Wegen des negativen Temperaturkoeffizienten des Erdbodens (a = 0,02 0,004) erreichen die spezifischen Erdwiderstände im Winter ein Maximum und im Sommer ein Minimum Es empfiehlt sich daher, die Messwerte von Erdern auf die maximal zu erwartenden Werte umzurechnen, da auch unter ungünstigen Bedingungen (Tiefsttemperaturen) die zulässigen Gefährdungsspannungen nicht überschritten werden dürfen Der Verlauf des spezifischen Erdwiderstandes r E in Abhängigkeit von der Jahreszeit (Bodentemperatur) kann mit recht guter Annäherung durch eine Sinuskurve dargestellt werden, die ihr Maximum etwa Mitte Februar und ihr Minimum etwa Mitte August besitzt Untersuchungen haben weiterhin gezeigt, dass bei Erdern, die nicht tiefer als etwa 1,5 m vergraben sind, die maximalen Abweichungen des spezifischen Erdwiderstandes vom Mittelwert rund ± 30% betragen (Bild E102-4) Bei tiefer eingegrabenen Erdern (insbesondere bei Tiefenerdern) beträgt die Schwankung lediglich ± 10% Anhand des sinusförmigen Verlaufs des spezifischen Erdwiderstandes im Bild E102-4 kann der an einem bestimmten Tag gemessene Ausbreitungswiderstand R A einer Erdungsanlage auf den maximal zu erwartenden Wert umgerechnet werden 3) Messung Zur Ermittlung des spezifischen Erdwiderstandes r E wird eine Erdungsmessbrücke mit 4 Klemmen, die nach der Nullmethode arbeitet, verwendet Wm E102-3: 1) feucht 2) trocken 3) steinig + r E (%) r E (%) E102-4: Beton Moor/Torf Acker/Lehm Sand 1) Sand 2) Erde 3) Kies Kalk Spezifischer Erdungswiderstand r E bei verschiedenen Bodenarten Jan Feb Mär Apr Jun Jul Aug Sep Okt Dez Mai Nov Spezifischer Erdwiderstand r E in Abhängigkeit von der Jahreszeit ohne Beeinflussung durch Niederschläge (Eingrabtiefe des Erders < 1,5 m) Bild E102-5 zeigt die Messanordnung dieser nach WENNER benannten Messmethode Die Messung wird von einem festen Mittelpunkt M ausgeführt, der bei allen folgenden Messungen beibehalten wird Auf einer im Gelände abgesteckten Geraden a a' werden vier Mess-Sonden (Erdspieße mit cm Länge) in den Boden gedreht Aus dem gemessenen Widerstand R ermittelt man den spezifischen Erdwiderstand r E des Erdreiches: r E = 2 p e R mit R gemessener Widerstand in W e = Sondenabstand in m r E = mittlerer spezifischer Erdwiderstand in Wm bis zu einer Tiefe entsprechend dem Sondenabstand e 242

241 E1 02 Durch Vergrößern des Sondenabstandes e und erneutes Abstimmen der Erdungsmessbrücke kann der Verlauf des spezifischen Erdwiderstandes r E in Abhängigkeit von der Tiefe ermittelt werden Messgerät E102-5: Ermittlung des Spezifischen Erdwiderstands r E mit einer Vierklemmen-Messbrücke nach der Methode WENNER Erder Faustformel Hilfsgröße 1 Oberflächenerder (Strahlenerder) 2 r R A = E l 2 Tiefenerder (Staberder) R A = l 2 r 3 Ringerder R A = E 2 D = 1,13 Ö A 3 D 4 Maschenerder R A = D = 1,13 Ö A 2 D 5 Plattenerder R A = 4,5 a 6 Halbkugelerder R A = D = 1,57 Ö V p D R A r E I D A a V Ausbreitungswiderstand (W) Spezifischer Erdwiderstand (Wm) Länge des Erders (m) Durchmesser eines Ringerders, Durchmesser der Ersatzkreisfläche oder Durchmesser eines Halbkugelerders (m) Fläche (m²) der umschlossenen Fläche eines Ring- oder Maschenerders Kantenlänge (m) einer quadratischen Erderplatte, bei Rechteckplatten ist für a einzusetzen: b c, wobei b und c die beiden Rechteckseiten sind Inhalt (m³) eines Einzelfundamentes r E r E r E r E 2 3 E102-6: Formeln zur Berechnung des Ausbreitungswiderstandes R A für verschiedene Erder 243

242 E

243 E1 03 Berechnung von Ausbreitungswiderständen Für die geläufigen Erderarten sind in Bild E102-6 von Blatt E1-02 die Formeln für die Berechnung der Ausbreitungswiderstände angegeben Für die Praxis genügen durchaus diese Faustformeln Die genauen Berechnungsformeln sind den folgenden Abschnitten zu entnehmen A) Gerader Oberflächenerder Oberflächenerder werden in der Regel horizontal in 0,5 1 m Tiefe im Erdreich eingebettet Da die über dem Erder liegende Bodenschicht im Sommer austrocknet und im Winter gefriert, berechnet man den Ausbreitungswiderstand R A eines solchen Oberflächenerders so, als ob er an der Erdoberfläche liegt: Erdungsspannung U E (%) LÄNGS- RICHTUNG 100 cm 50 cm t = 0 cm Abstand a (m) vom Erder R A = r E p l In 2 l d QUER- RICHTUNG Aus Bild E103-1 lässt sich der Ausbreitungswiderstand R A in Abhängigkeit von der Länge des Erders entnehmen Im Bild E103-2 ist für einen 8 m langen Banderder die Erdungsspannung U E in Quer- und Längsrichtung dargestellt Deutlich ist hier der Einfluss der Eingrabtiefe auf die Erdungsspannung zu erkennen Im Bild E103-3 ist die Schrittspannung U S in Abhängigkeit von der Eingrabtiefe wiedergegeben cm 50 cm t = 0 cm Ausbreitungswiderstand R A (W) 100 E103-2: Abstand a (m) vom Erder Erdungsspannung U E zwischen Erderzuleitung und Erdoberfläche in Abhängigkeit vom Abstand zum Erder, bei einem Banderder (8 m lang) in unterschiedlicher Tiefe 50 r = 100 Wm r = 200 Wm r = 500 Wm max Schrittspannung in % der Gesamtspannung % E103-1: Länge I des gestreckten Oberflächenerders (m) Abhängigkeit des Ausbreitungswiderstandes R A von der Länge l des Oberflächenerders bei verschiedenen spezifischen Erdwiderständen r E E103-3: 0,5 1 1,5 2 m Eingrabtiefe Maximale Schrittspannung U s in Abhängigkeit von der Eingrabtiefe für einen gestreckten Banderder 245

244 E1 03 Hierbei ist: R A r E l d Ausbreitungswiderstand eines gestreckten Oberflächenerders in W Spezifischer Erdwiderstand in W m Länge des Oberflächenerders in m Halbe Bandstahlbreite in m bzw Durchmesser des Runddrahtes in m Für die Praxis ist die Berechnung nach der Faustformel aus Bild E102-6 von Blatt E1-02: R A = B) Tiefenerder Der Ausbreitungswiderstand R A eines Tiefenerders errechnet sich aus: R A = r E 2p l 2 r E I In 2 l d Ausbreitungswiderstand R A (W) E103-4: r = 100 Wm r = 200 Wm r = 500 Wm Einschlagtiefe I des Tiefenerders (m) Ausbreitungswiderstand R A von Tiefenerdern in Abhängigkeit von ihrer Länge l bei verschiedenen spezifischen Erdwiderständen r E mit: R A Ausbreitungswiderstand in W r E Spezifischer Erdwiderstand in W m l Länge des Tiefenerders in m d Durchmesser des Tiefenerders in m Angenähert kann der Ausbreitungswiderstand R A mit der im Bild E102-6 von Blatt E1-02 angegebenen Faustformel: R A = r E l berechnet werden Die Abhängigkeit des Ausbreitungswiderstandes R A von der Stablänge l und des spezifischen Erdwiderstandes r E ist in Bild E103-4 wiedergegeben C) Kombination von Erdern Die nach den Formeln errechneten Ausbreitungswiderstände und die in den Diagrammen wiedergegebenen Messergebnisse gelten für Gleichstrom und für Wechselstrom niedriger Frequenz und unter der Voraussetzung einer verhältnismäßig geringen Ausdehnung (einige hundert Meter) des Erders Bei größeren Längen, z B bei Oberflächenerdern, kommt für Wechselstrom noch ein induktiver Anteil hinzu Weiterhin gelten die berechneten Ausbreitungswiderstände nicht für Blitzströme Hier wird der Wellenwiderstand wirksam, der bei größerer Ausdehnung der Erdungsanlage beträchtlich höhere Werte annehmen kann Durch Verlängerung von Oberflächen- oder Tiefenerdern über 30 m hinaus wird nur noch eine unwesentliche Verringerung des Stoßausbreitungswiderstandes erreicht Es ist deshalb zweckmäßig, mehrere kürzere Erder zu kombinieren Hierbei ist zu berücksichtigen, dass wegen der gegenseitigen Beeinflussung der tatsächliche Gesamtausbreitungswiderstand größer ist als der aus der Parallelschaltung der Einzelwiderstände berechnete Wert 1 Strahlenerder Strahlenerder in Form von gekreuzten Oberflächenerdern sind dann von Bedeutung, wenn in schlecht leitendem Erdboden relativ niedrige Ausbreitungswiderstände mit wirtschaftlich tragbaren Kosten erstellt werden sollen Der Ausbreitungswiderstand R A eines gekreuzten Oberflächenerders, dessen Schenkel im 90 -Winkel zueinander stehen, berechnet sich aus: R A = r E (In 2 l + 2,5) 4p l d mit: R A Ausbreitungswiderstand des gekreuzten Oberflächenerders in W 246

245 E1 03 r E l d Spezifischer Erdwiderstand in W m Schenkellänge in m Halbe Bandbreite in m bzw Durchmesser des Runddrahtes in m In grober Annäherung kann bei größerer Strahlenlänge (l > 10 m) der Ausbreitungswiderstand R A mit der Gesamtlänge der Strahlen aus den Gleichungen nach Abschnitt A ermittelt werden Bild E103-5 zeigt den Verlauf des Ausbreitungswiderstandes R A gekreuzter Oberflächenerder in Abhängigkeit von der Eingrabtiefe; Bild E103-6 gibt den Erdungsspannungsverlauf wieder Bei Strahlenerdern soll der Winkel zwischen den einzelnen Strahlen größer als 60 sein Nach Bild E102-6 von Blatt E1-02 gilt für den Ausbreitungswiderstand eines Maschenerders die Formel: Ausbreitungswiderstand R A (W) r = 200 W m l = 10 m l = 25 m 0,5 1 1,5 Eingrabtiefe (m) R A = r E 2 D D ist dabei der Durchmesser des dem Maschenerder flächengleichen Ersatzkreises, der sich wie folgt ermittelt: Bei rechteckigen oder polygonen Abmessungen des Maschenerders: D = Ö F 4 p mit F: Fläche des Maschenerders Bei quadratischen Abmessungen (Kantenlänge b): D = 1,1 b Bild E103-7 zeigt den Verlauf des Stoßausbreitungswiderstandes von ein- und mehrstrahligen Oberflächenerdern bei Rechteck-Stoßspannungen Man ersieht aus diesem Diagramm, dass es zweckmäßiger ist, bei gleicher Länge einen sternförmigen Erder als einen einzelnen Strahl zu verlegen E103-5: % 100 Spannung l = Schenkellänge Ausbreitungswiderstand R A gekreuzter Oberflächenerder (90 ) in Abhängigkeit von der Eingrabtiefe II I m Abstand vom Kreuzmittelpunkt 2 Fundamenterder Der Ausbreitungswiderstand eines metallenen Leiters im Betonfundament kann näherungsweise mit der Formel für Halbkugelerder berechnet werden: r E R A = p D E103-6: Schenkellänge 25 m Erdungsspannung U E zwischen Erderzuleitung und Erdoberfläche gekreuzter Oberflächenerder (90 ) in Abhängigkeit vom Abstand zum Kreuzmittelpunkt (Eingrabtiefe 0,5 m) 247

246 E1 03 D ist dabei der Durchmesser der dem Fundament inhaltsgleichen Ersatz-Halbkugel Banderder um die Einschlagtiefe des Tiefenerders verlängert ist D = 1,57 Ö ³ J mit J: Inhalt des Fundamentes r E R A = 2 x + l Band r E l Tiefenerder 3 Bei der Berechnung des Ausbreitungswiderstandes ist zu beachten, dass der Fundamenterder nur wirksam sein kann, wenn der Betonkörper großflächig mit dem umgebenden Erdreich in Berührung steht Wasserabweisende, isolierende Umhüllungen vergrößern den Erdausbreitungswiderstand erheblich Parallel geschaltete Tiefenerder Um die gegenseitigen Beeinflussungen in vertretbaren Grenzen zu halten, sollten bei parallel geschalteten Tiefenerdern die Abstände der Einzelerder möglichst nicht kleiner als die Eintreibtiefe sein Sind die Einzelerder annähernd auf einem Kreis angeordnet und weisen sie etwa die gleiche Länge auf, dann kann der Ausbreitungswiderstand wie folgt berechnet werden: R A = R A' p E103-7: Stoß-Ausbreitungswiderstand Rst W Z = 150 W R E = 10 W n = 1 4 n l = 300 m n = Zeit µs n = 4 R E = 10 W Stoßerdungswiderstand R st ein- und mehrstrahliger Oberflächenerder gleicher Länge l Dabei ist R A' der mittlere Ausbreitungswiderstand Der Einzelerder p kann aus Bild E103-8 in Abhängigkeit von der Erderlänge dem Einzelerderabstand und der Anzahl der Erder entnommen werden 20 4 Kombination aus Band- und Tiefenerdern Erhält man durch Tiefenerder, z B bei tiefliegenden Wasser führenden Schichten im Sandboden, einen ausreichenden Ausbreitungswiderstand, so soll der Tiefenerder möglichst dicht am zu schützenden Objekt liegen, da die Induktivität der Zuleitung zum Erdungsbereich während des Stromanstieges je nach der Steilheit mehr oder weniger stark die ohmsche Wirkung des Erders verzögert Ist eine lange Zuleitung erforderlich, so ist es zweckmäßig, parallel dazu einen sternförmigen Mehrstrahlerder zu verlegen, um den Widerstand während des Stromanstieges herabzusetzen Der Ausbreitungswiderstand eines Banderders mit Tiefenerder kann näherungsweise nach Gleichung nach Abschnitt A so berechnet werden, als ob der E103-8: p n = , a l l = mittlere Erderlänge a = mittlerer Erderabstand n = Anzahl der parallel geschalteten Erder Reduktionsfaktor p für die Berechnung des Gesamtausbreitungswiderstandes R A von parallel geschalteten Tiefenerdern 248

247 E Ringerder Bei kreisförmigen Ringerdern mit großem Durchmesser (D > 30 m) wird der Ausbreitungswiderstand angenähert mit der Formel für den Banderder berechnet (wobei für die Länge des Erders der Kreisumfang p D eingesetzt wird): r E 2p D R A = In p 2 D d Bei nicht kreisförmigen Ringerdern wird für die Berechnung des Ausbreitungswiderstandes mit dem Durchmesser D eines flächengleichen Ersatzkreises gerechnet: R A = 2 r E 3 D mit D = ÖF 4 p F: Fläche, die vom Ringerder umschlossen wird 249

248 E

249 E1 04 Ausführung Entsprechend den DIN VDE-Normen wird für jede zu schützende Anlage eine eigene Erdungsanlage gefordert, die auch ohne Mitverwendung von metallenen Wasserleitungen oder geerdeten Leitern der elektrischen Anlage für sich allein voll funktionsfähig sein muss Die Größe des Ausbreitungswiderstandes R A ist für den Blitzschutz eines Gebäudes oder einer Anlage nur von untergeordneter Bedeutung Wichtig ist, dass in der Erdebene der Potentialausgleich durchgeführt ist und der Blitzstrom gefahrlos im Erdreich verteilt wird Das zu schützende Objekt wird durch den Blitzstrom i auf die Erdungsspannung U E 1 di U E = i R A + L 2 dt gegenüber der Bezugserde angehoben Das Erdoberflächenpotential j nimmt mit zunehmender Entfernung vom Erder ab (siehe E1- Bild E1-1) Der induktive Spannungsabfall am Erder während des Blitzstromanstieges ist nur bei ausgedehnten Erdungsanlagen (z B bei langen Oberflächenerdern, die in schlecht leitenden Böden mit felsigem Untergrund notwendig sind) zu berücksichtigen Im Allgemeinen wird der Ausbreitungswiderstand allein durch den ohmschen Anteil bestimmt Gegenüber isoliert in das Gebäude geführte Leitungen tritt die Erdungsspannung U E in voller Höhe auf Um hier die Durch- und Überschlagsgefahr zu vermeiden, werden solche Leitungen über Trennfunkenstrecken oder bei spannungsführenden Leitungen über Überspannungsschutzgeräte (siehe DEHN-Hauptkatalog Überspannungsschutz UE) im Rahmen des Blitzschutzpotentialausgleichs mit der Erdungsanlage verbunden Um Berührungs- und Schrittspannungen möglichst klein zu halten, ist es notwendig, den Ausbreitungswiderstand in seiner Größe zu begrenzen In den Blitzschutznormen sind allerdings keine Höchstwerte für Ausbreitungswiderstände festgelegt Ist der Potentialausgleich konsequent durchgeführt, so wird im Allgemeinen kein bestimmter Wert gefordert Kann dieser Potentialausgleich nicht ausgeführt werden, so beträgt der höchstzulässige Ausbreitungswiderstand der Erdungsanlage nach der Formel mit R A : Ausbreitungswiderstand in W D: Abstand zwischen der Blitzschutzanlage und nicht angeschlossenen leitfähigen Installationen in m Die Erdungsanlage kann als Fundamenterder, als Ringerder und bei Gebäuden mit großen Grundflächen auch als vermaschter Erder und in Sonderfällen auch als Einzelerder ausgelegt werden Fundamenterder sind nach DIN 184 auszulegen Der Fundamenterder ist als geschlossener Ring auszuführen und in den Fundamenten der Außenwände des Gebäudes oder in der Fundamentplatte entsprechend DIN 184 anzuordnen Bei größeren Gebäuden sollte der Fundamenterder Querverbindungen erhalten, so dass die max Größe der Masche 20 x 20 m nicht überschritten wird Der Fundamenterder muss so angeordnet werden, dass er allseitig von Beton umschlossen wird Bei Bandstahl ist der Erder hochkant zu verlegen Es ist eine Verbindung herzustellen zwischen Fundamenterder und Potentialausgleichsschiene im Hausanschlussraum Nach DIN VDE 85 Teil 1 sowie DIN V ENV /VDE V 85 Teil 100 muss ein Fundamenterder Anschlussfahnen für den Anschluss der Ableitungen des äußeren Blitzschutzes an die Erdungsanlage erhalten Aufgrund der Korrosionsgefahr an der Austrittstelle einer Anschlussfahne aus dem Beton sollte ein zusätzlicher Korrosionsschutz berücksichtigt werden (mit PVC- Ummantelung oder Verwendung von Edelstahl mit der Werkstoff-Nummer ) Die Bewehrung von Platten- oder Streifenfundamenten kann wie ein Fundamenterder benutzt werden, wenn die notwendigen Anschlussfahnen an die Bewehrung angeschlossen und die Bewehrungen über die Fugen miteinander verbunden werden Oberflächenerder sind in min 0,5 m Tiefe zu verlegen Der Stoßerdungswiderstand (siehe auch E1-03 Bild E103-7) von Erdern ist abhängig vom Maximalwert des Blitzstromes und vom spezifischen Erdungswiderstand Die beim Blitzstrom wirksame Erderlänge berechnet sich annäherungsweise wie folgt: R A 5 D Oberflächenerder: I eff = 0,28 Ö î r E 251

250 E1 04 Tiefenerder: I eff = 0,2 Ö î r E mit: I eff wirksame Erderlänge in m î r E E104-1: Abstandshalter, unmittelbar in die Fundamentsohle eingebracht, hält den Fundamenterder richtig in hochkantiger Lage E104-2: Abzweig des Fundamenterders mit Keilverbinder Scheitelwert des Blitzstromes in ka spezifischer Erdungswiderstand in W m Der Stoßerdungswiderstand R St kann nach den Formeln (siehe E1-02 Bild E102-6) errechnet werden, indem für die Länge I die wirksame Erderlänge I eff eingesetzt wird Oberflächenerder sind immer dann vorteilhaft, wenn die oberen Schichten des Erdbodens einen kleineren spezifischen Widerstand aufweisen als der Untergrund Bei felsigem oder steinigem Untergrund bieten sie oft die einzige Lösungsmöglichkeit Bei relativ homogenem Erdreich (wenn also der spezifische Erdwiderstand an der Erdoberfläche und in der Tiefe etwa gleich groß ist) liegen die Erstellungskosten für Oberflächen- und Tiefenerder bei gleichem Ausbreitungswiderstand etwa in gleicher Höhe Nach Bild E104-3 ist bei einem Tiefenerder etwa nur die Hälfte der Länge eines Oberflächenerders erforderlich Weist das Erdreich in der Tiefe eine bessere Leitfähigkeit als an der Oberfläche auf, z B durch Grundwasser, so ist ein Tiefenerder in der Regel wirtschaftlicher als der Oberflächenerder Die Frage, ob Tiefen- oder Oberflächenerder im Einzelfall wirtschaftlicher sind, kann oft nur durch Messung des spezifischen Erdungswiderstandes in Abhängigkeit von der Tiefe entschieden werden Da mit Tiefenerder ohne Grabarbeiten und Flurschäden bei geringem Montageaufwand sehr gute konstante Ausbreitungswiderstände erreicht werden können, sind diese Erder auch zur Verbesserung bereits bestehender Erdungsanlagen geeignet Außerdem kann mit Tiefenerdern, die in ihrem oberen Bereich isolierte Anschlussleitungen aufweisen, zusätzlich eine günstigere Schrittspannungsverteilung erreicht werden Die zusammensetzbaren Tiefenerder, System DEHN, werden aus Sonderstahl gefertigt und im Vollbad feuerverzinkt bzw bestehen aus hochlegiertem Edelstahl der Werkstoff-Nr (der Erder aus hochlegiertem Edelstahl wird in besonders korrosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt) Besonderes Kennzeichen dieser Tiefenerder ist ihre Kupplungsstelle, die eine Verbindung der Erderstäbe ohne Durchmesser-Vergrößerung ermöglicht Jeder Stab besitzt am unteren Ende eine Bohrung, während das andere Stangenende einen entsprechenden Zapfen aufweist (Bild E104-4) Beim Erdertyp "S" verformt sich beim Eintreibevorgang die Weichmetalleinlage in der Bohrung, so dass eine elektrisch und mechanisch hervorragende Verbindung entsteht Beim Erdertyp "Z" wird die hohe Kupplungsqualität durch einen mehrfach gerändelten Zapfen erreicht Beim Erdertyp "AZ" wird die hohe Kupplungsqualität durch einen mehrfach gerändelten und stufig abgesetzten Zapfen erreicht Die Vorzüge der DEHN-Tiefenerder sind: Spezial-Kupplung: keine Durchmesser-Vergrößerung, so dass der Tiefenerder über seine gesamte Länge in innigem Kontakt mit dem Erdreich steht schließt selbsttätig beim Eintreiben der Stäbe einfaches Eintreiben mit Vibrationshämmern (Bild E104-5) oder Handschlegel gleichbleibende Widerstandswerte werden erreicht, da die Tiefenerder in Erdschichten vordringen, die von jahreszeitlichen Feuchtigkeits- und Temperaturschwankungen unberührt bleiben 252

251 E1 04 hohe Korrosionsbeständigkeit durch Feuerverzinkung im Vollbad (Zinkschichtdicke 70 µm) auch die Kupplungsstellen sind bei verzinkten Tiefenerdern feuerverzinkt einfache Lagerhaltung und Transportmöglichkeit, da Einzelstablänge 1,5 oder 1 m Typ S Typ Z Typ AZ Ausbreitungswiderstand R A (W) r E = 400 Wm Oberflächenerder Tiefenerder r E = 100 Wm Erderlänge l (m) E104-4: Kupplungen von DEHN-Tiefenerdern E104-3: Ausbreitungswiderstand R A von Oberflächen- und Tiefenerdern in Abhängigkeit von der Erderlänge l 1 Potentialsteuerung (DIN IEC Klassifikation DIN VDE 85 Teil 102) Bei besonderen blitzgefährdeten baulichen Anlagen, die dem öffentlichen Verkehr zugänglich sind, z B Aussichtstürme, Schutzhütten, Kirchtürme, Kapellen, Standorte von Flutlichtmasten, Brücken und dergleichen, werden nach den VDE-Blitzschutz- Richtlinien im Bereich um die Eingänge, Aufgänge und Fußpunkte Maßnahmen gegen Gefährdung durch Berührungs- und Schrittspannungen gefordert Hier werden Potentialsteuerung oder Isolierung des Standortes oder eine Kombination beider Maßnahmen angewendet Ausreichend ist die Potentialsteuerung, wenn das Widerstandsgefälle auf der Erdoberfläche im zu schützenden Bereich nicht mehr als etwa 1 W/m beträgt E104-5: Eintreiben des Tiefenerders mit einem Arbeitsgerüst und einem Vibrationshammer 253

252 E Wie im Blatt E1-03 ausführlich beschrieben, kann man die Widerstands- oder Spannungsverteilungs- Kurve durch die Eingrabtiefe des Erders stark beeinflussen Die dort wiedergegebenen Widerstandsverteilungs- Kurven sind im homogenen Erdreich aufgenommen worden Jede schlechter leitende Erdschicht über einer gut leitenden hat zur Folge, dass die Widerstandsverteilungs-Kurve so beeinflusst wird, als ob der Erder tiefer vergraben wäre Potentialsteuerung durch Parallelschalten von Oberflächenerdern Im Bild E104-6 sind die Messergebnisse an zwei parallelgeschalteten verschiedener Tiefen eingegrabenen Kreisbanderdern (der Einfluss des Mastfundamentes ist hierbei vernachlässigt worden) wiedergegeben Anmerkung: Bei der Potentialsteuerung mit Erdern ist darauf zu achten, dass sowohl die Grenzen für die Berührungsspannung (U B ) als auch die Grenzen für die Schrittspannung (U S ) eingehalten werden Bei E 1 (Bild E104-6) ist die Berührungsspannung kleiner als bei E 2 aber die maximale Schrittspannung deutlich größer Mit der Parallelschaltung von E 1 und E 2 wird eine weitere Absenkung der Berührungsspannung erreicht Die Schrittspannung liegt dabei immer noch tiefer als bei E 1 Potentialsteuerung durch Tiefenerder mit isoliertem Anschluss In unmittelbarer Umgebung von Tiefenerdern können an der Erdoberfläche gefährliche Potentialdifferenzen entstehen, die unzulässig hohe Schrittspannungen zur Folge haben Die Schrittspannung hängt von der Steilheit des Spannungstrichters ab Die Steilheit des Spannungstrichters in Erdernähe kann wesentlich verringert werden, wenn das obere Erderende nicht nur bis zur Erdoberfläche, sondern ein Stück tiefer eingetrieben wird Die Anschlussleitung dieses Erders an die zu erdende Anlage wird dann als ein isoliertes Kabel ausgeführt Mit zunehmender Tiefe des oberen Erderendes wird der Spannungstrichter flacher und somit die Schrittspannung kleiner Die Kurven (Bild E104-7) zeigen den Verlauf des Ausbreitungswiderstandes von zwei verschiedenen Erderanordnungen Kurve 1 stellt den Verlauf des Ausbreitungswiderstandes (bzw der Potentialdifferenz in % der Erderspannung) eines 9 m langen Tiefenerders dar Kurve 2 bezieht sich auf einen 9 m langen Tiefenerder, der über eine 3 m lange, isolierte Zuleitung herausgeführt ist Bei einer Schrittweite von 1 m ergeben sich in Erdernähe die eingezeichneten Schrittspannungen (U S1 bzw U S2 ) Man ersieht daraus, dass die Schrittspannung U S2 durch die isolierte Zuleitung gegenüber U S1 wesentlich herabgesetzt wurde U B2 Erderspannung (%) U B U B, Eges U S Egess E 1 E ges E 2 E 1 2 m Ø, 0,5 m tief E 2 5 m Ø, 1,5 m tief E ges E 1 E 2 E 1 E Entfernung vom Mastmittelpunkt (m) E104-6: Potentialsteuerung mit parallel geschalteten Kreisbanderdern * DU bzw R A (%) R A a DU U S E104-7: a (m) U S1 isolierte Zuleitung U S2 Ausbreitungsiwderstand des Erders Abstand des Erders vom Sondenmesspunkt Potentialdifferenz zwischen Erder (E) und Sondenmesspunkt (S) Schrittspannung Spannungstrichter von Tiefenerdern ohne und mit isolierter Anschlussleitung E a S HE

253 E1 05 Fundamenterder Verlegung Flachband hochkant oder waagrecht und notwendige Verwendung von Abstandshaltern In der DIN 184 "Fundamenterder" sind die Anforderungen an den Fundamenterder spezifiziert Viele nationale wie auch internationale Normen spezifizieren den Fundamenterder als einen bevorzugten Erder, denn bei fachgerechter Installation ist er allseitig mit Beton umschlossen und damit korrosionsbeständig Durch die hygroskopischen Eigenschaften des Betons ergibt sich in der Regel ein ausreichend geringer Erdausbreitungswiderstand Der Fundamenterder muss als geschlossener Ring im Streifenfundament oder der Bodenplatte verlegt werden und erfüllt damit primär auch die Funktion des Potentialausgleiches Die Aufteilung in Maschen 20 m x 20 m und notwendige Anschlussfahnen nach außen für den Anschluss von Ableitungen des Äußeren Blitzschutzes und nach innen für den Potentialausgleich sind zu beachten Unter Beachtung von DIN 184 ist die Errichtung des Fundamenterders eine elektrotechnische Maßnahme und muss von einer anerkannten Elektro-Fachkraft ausgeführt oder überwacht werden Die Frage, wie der Fundamenterder zu verlegen ist, ist entsprechend der Notwendigkeit zu entscheiden, mit welcher Maßnahme sichergestellt werden kann, dass der Fundamenterder allseitig während dem Einfüllen von Beton umschlossen wird Verlegung in unbewehrten Beton In unbewehrten Fundamenten, z B Streifenfundamenten von Wohngebäuden (Bild E105-1), müssen Abstandshalter verwendet werden Nur durch die Verwendung der Abstandshalter im Abstand von ca 2 m ist sichergestellt, dass der Fundamenterder "hochgehoben" wird und allseitig von Beton umschlossen werden kann Verlegung im bewehrten Beton Bei Verwendung von Stahlmatten, Armierungskörben oder Armierungseisen in Fundamenten kann nicht nur, sondern sollte der Fundamenterder mit diesen natürlichen Eisenkomponenten verbunden werden Die Funktion des Fundamenterders wird dadurch noch günstiger Die Verwendung von Abstandshaltern ist nicht notwendig Durch die modernen Methoden des Einbringens von Beton mit anschließendem Rütteln/Verdichten ist sichergestellt, dass der Beton auch unter den Fundamenterder "fließt" und ihn allseitig umschließt Bild E105-2 zeigt ein Anwendungsbeispiel für die waagerechte Verlegung eines Flachbandes als Fundamenterder Die Kreuzungspunkte des Fundamenterders müssen stromtragfähig verbunden sein Als Material für Fundamenterder ist verzinkter Stahl vollkommen ausreichend Abstandshalter, Art -Nr ca. 2m Beton Abstandshalter verstärkte Ausführung, Art -Nr Erdreich E105-1: Fundamenterder Anwendung Abstandshalter 255

254 E1 05 Anschlussfahnen nach außen ins Erdreich müssen an der Austrittstelle zusätzlich korrosionsgeschützt werden Geeignet sind z B Stahldraht mit Kunststoffmantel (wegen der Bruchgefahr des Kunststoffmantels bei tiefen Temperaturen ist besondere Montagesorgfalt notwendig), hochlegierter Edelstahl, Werkstoff-Nr oder Erdungsfestpunkte Erdungsanlage bei besonderen Baumaßnahmen Bei Gebäuden, die in Gegenden mit hohem Grundwasserstand oder in Lagen, z B Hanglagen, mit drükkendem Wasser errichtet werden, sind bei den Kellergeschossen besondere Maßnahmen gegen das Eindringen von Feuchtigkeit vorgesehen Die erdumschlossenen Außenwände und die Fundamentplatte sind so gegen eindringendes Wasser abgedichtet, dass sich an der Innenseite keine störende Feuchtigkeit bilden kann In der modernen Bautechnik gibt es drei Verfahren, um gegen eindringendes Wasser abzudichten 1) Schwarze Wanne 2) Fundamente mit Kunststoffbahn-Abdichtung 3) Weiße Wanne Eine besondere Frage in diesem Zusammenhang ist, ob dabei die Funktionsfähigkeit eines Fundamenterders für die Einhaltung der Körperschutzmaßnahmen nach DIN VDE 00 Teil 410 und als Blitzschutzerder nach DIN VDE 85 noch gegeben ist Erder bei Gebäuden mit Schwarzer Wanne Der Name "Schwarze Wanne" ergibt sich aus der Art der außen im Erdreich auf das Gebäude aufgebrachten mehrlagigen schwarzen Bitumenbahnen Der Gebäudekörper wird mit Bitumen-/Teermasse angestrichen und auf die dann in der Regel bis zu 3 Lagen Bitumenbahnen aufgebracht werden Ein in die Fundamentplatte oberhalb der Abdichtung eingebrachter Ringleiter kann zur Potentialsteuerung in dem Gebäude dienen Durch die hochohmige Isolation nach außen ist jedoch eine Erderwirkung nicht gegeben Für das Einhalten der Erdungsanforderungen nach den verschiedenen Normen ist die Installation eines Erders, z B eines Ringerders außen um das Gebäude herum oder unterhalb aller Abdichtungen in der Sauberkeitsschicht, notwendig Das Einführen des äußeren Erders in das Gebäudeinnere sollte nach Möglichkeit oberhalb der Gebäude- Bewehrungsklemme z B Verbindungsklemme Bandstahl 30 x 3,5 Anschlussfahne isoliert oder NIRO für Ableitungen, Potentialausgleich, usw Bewehrungskorb Verbindungsklemme, Art -Nr für Gebäude-Armierungen zum Verbinden von Betonstahl oder Armierungen mit Rund- und Flachleitern E105-2: Anwendung Flachband/Runddraht auf der Fundamentarmierung 256

255 E1 05 abdichtung erfolgen, um auch langfristig eine dichte Gebäudewanne zu gewährleisten Eine wasserdichte Durchdringung der "Schwarzen Wanne" ist nur mit einer speziellen Erder-Gebäude-Durchführung möglich Erder bei Gebäuden mit Kunststoffbahn-Abdichtungen Die gleiche Aussage wie bei der Schwarzen Wanne gilt auch bei Anlagen mit Bauwerksabdichtungen durch Polyäthylen-Bahnen (Noppenbahnen) Fundamenterder bei Gebäuden mit Weißer Wanne Die "Weiße Wanne" hat keine zusätzliche Behandlung der erdzugewandten Seite, ist also "weiß" Die "Weiße Wanne" wird aus Spezialbeton hergestellt Der Betonkörper ist wasserundurchlässig, was jedoch nicht bedeutet, dass der Beton nicht Wasser aufnehmen kann Wasserundurchlässigkeit der Betonwanne bedeutet, dass Wasser bei langzeitigem einseitigen Einwirken den Beton der Wanne nicht durchdringt und dass die dem Wasser abgewandte Seite der Wanne sowohl keinen Wasseraustritt als auch keine feuchten Flecken zeigt Bei sachgerechter Betonherstellung und Stärken der "Weißen Wanne" von cm ist ein Wasser/ Zement-Wert von höchstens 0,6 (W/Z < 0,6) zulässig Die Wassereindringtiefe bei diesem Beton beträgt dann maximal 5 cm Wird ein geschlossener Rund- oder Bandstahlring als Fundamenterder in die unterste Schicht der Betonplatte eingelegt, ist mit einer ausreichenden Erderwirkung zu rechnen Ist für die Einhaltung der Schutzmaßnahme gegen gefährliche Körperströme ein bestimmter Wert des Erdausbreitungswiderstandes gefordert, ist dieser durch Erdungsmessung nachzuweisen Erdungsanlagen bei Fundamentplatten aus Faserbeton Bei Faserbeton handelt es sich um eine Betonart, bei der es sich durch die Beigabe von Stahlfasern in den flüssigen Beton nach dem Aushärten um eine hochbelastbare Betonplatte handelt Die Stahlfasern haben eine Länge von ca 6 cm und einen Durchmesser von 1 2 mm Die Stahlfasern sind leicht gewellt und werden per Kilogramm dem flüssigen Beton gleichmäßig beigemischt Der Anteil der Stahlfasern beträgt ca kg/m³ Beton Anschlussfahne mind. 150 cm Höchster Grundwasserstand Wannenabdichtung Erdreich Z.B. NIRO Fundamentplatte Fundamenterder Sauberkeitsschicht E105-3: Anordnung des Fundamenterders bei Wannenabdichtungen 257

256 E1 05 Durch die Beimengung ist die Betonplatte nicht nur auf Druck, sondern auch auf Zug höchstbelastbar und er besitzt gegenüber einer herkömmlichen Betonplatte mit Armierung auch eine wesentlich höhere Elastizität Der flüssige Beton wird vor Ort geschüttet und es lässt sich eine sehr glatte und plane Oberfläche ohne Fugen für große Flächen herstellen Faserbeton wird verwendet für Bodenplatten bei großen Hallenfundamenten Der Faserbeton ist absolut ohne Bewehrung, so dass für Erdungsmaßnahmen ein zusätzlicher Ringleiter oder ein Maschennetz aufgebaut werden muss Der Erdleiter kann in den Beton eingebracht werden und muss, wenn er aus verzinktem Werkstoff besteht, allseitig umschlossen sein Das Verlegen eines verzinkten Erders auf Abstandshaltern ist vor Ort problematisch, da durch das Einbringen des Betons mit z B Fahrzeugen, der Fundamenterder leicht nach unten in das Erdreich gedrückt werden kann Diese Forderung besteht, da die Kalkulation des Sicherheitsabstandes entsprechend Abschnitt 3 2 (DIN V VDE V 85 Teil 100) auf der ringförmigen Verbindung der einzelnen Ableitungen basiert Die Verbindung der einzelnen Ableitungen/Tiefenerder kann oberhalb oder auch unterhalb des Erdreiches erfolgen Gegebenenfalls kann die Verbindung auch als innenliegende Potentialausgleichs-Ringleitung installiert werden Wird aufgrund von besonderen Gegebenheiten diese geschlossene Ringleitung nicht realisiert, dann muss unter Berücksichtigung der Tabelle E 1 (DIN V VDE V 85 Teil 100) der Wert des Stromaufteilungskoeffizienten k c = 1 berücksichtigt werden Mit einem Faktor k c = 1 ergibt sich für den Sicherheitsabstand ein Maximalwert, der sicherlich in der Praxis nur sehr schwierig einzuhalten ist Es empfiehlt sich daher, unterhalb der späteren Betonbodenplatte einen korrosionsbeständigen, hochlegierten Edelstahl, Werkstoff-Nr , zu verlegen Die entsprechenden Anschlussfahnen sind zu berücksichtigen und vor dem Einfüllen des Faserbetons zu errichten Müssen Einzelerder von Ableitungen untereinander verbunden werden? Bei der Errichtung von Erdungen für Ableitungen des Äußeren Blitzschutzes und Berücksichtigung der Norm DIN V VDE V 85 Teil 100, insbesondere bei der nachträglichen Realisierung dieser Maßnahme, werden vielfach Tiefenerder für die Erdung verwendet Zwangsläufig ergibt sich die Fragestellung: Müssen die Tiefenerder untereinander verbunden werden? Im Abschnitt von DIN V VDE V 85 Teil 100 heißt es: Ableitungen müssen miteinander nahe der Erdoberfläche verbunden werden Diese Aussage ist eindeutig, dass heißt, es wird eine Verbindung der einzelnen Tiefenerder gefordert 258

257 E2 Erderkorrosion Erdungsanlagen unter besonderer Berücksichtigung der Korrosion Metalle, die unmittelbar mit Erdboden oder Wasser (Elektrolyten) in Verbindung stehen, können durch Streuströme, aggressiven Erdboden und Elementbildung korrodiert werden Ein Korrosionsschutz durch lückenlose Umhüllung, d h also eine Trennung der Metalle vom Erdboden, ist bei Erdern nicht möglich, da alle bisher üblichen Umhüllungen einen hohen elektrischen Widerstand besitzen und dadurch die Erderwirkung aufgehoben wird Erder aus einem einheitlichen Werkstoff können durch aggressiven Erdboden und durch Bildung von Konzentrationselementen korrosionsgefährdet sein Die Korrosionsgefährdung hängt vom Werkstoff und von der Art und Zusammensetzung des Bodens ab In steigendem Maße werden Korrosionsschäden durch galvanische Elementbildung beobachtet Diese Elementbildung zwischen verschiedenen Metallen mit stark unterschiedlichen Metall/Elektrolyt-Potentialen ist schon seit vielen Jahren bekannt Vielfach noch unbekannt ist jedoch die Erkenntnis, dass auch Bewehrungen von Betonfundamenten zur Kathode eines Elementes werden und damit Korrosionen an anderen Anlagen auslösen können Mit der veränderten Bauweise größere Stahlbetonbauwerke und kleinere freie Metallflächen im Erdboden wird das Oberflächenverhältnis Anode/Kathode immer ungünstiger, und die Korrosionsgefahr der unedleren Metalle nimmt zwangsläufig zu In vielen Fällen wurden bisher andere Korrosionsursachen, z B Wechselströme, vermutet Durch umfangreiche Messungen konnte jedoch nachgewiesen werden, dass Wechselströme mit den technischen Frequenzen 16 2 / 3 und 50 Hz bei den in der Praxis vorkommenden Stromdichten nicht die Ursache für Korrosion an den heute im Erdboden üblichen blanken Werkstoffen sein können Eine elektrische Trennung anodisch wirkender Anlagen zur Vermeidung dieser Elementbildung ist nur in Ausnahmefällen möglich Heute wird der Zusammenschluss aller Erder, auch mit anderen mit der Erde in Verbindung stehenden metallenen Anlagen angestrebt, um einen Potentialausgleich und damit ein Höchstmaß an Sicherheit gegen zu hohe Berührungsspannungen im Fehlerfalle und bei Blitzeinwirkungen zu erreichen In Hochspannungsanlagen werden in immer größerem Umfang Hochspannungsschutzerden mit Niederspannungsbetriebserdungen nach DIN VDE 41 verbunden, und nach DIN VDE 00 Teil 410 wird das Einbeziehen von Rohrleitungen und anderen Anlagen in die Berührungs-Schutzmaßnahmen verlangt Es bleibt demnach nur der Weg, Korrosionsgefährdungen für Erder und andere mit den Erdern verbundene Anlagen durch die Wahl von geeigneten Erderwerkstoffen zu vermeiden oder wenigstens zu verringern DIN VDE 51 "Werkstoffe und Mindestmaße von Erdern bezüglich der Korrosion" liegt seit Juni 1986 im Weißdruck vor Neben den jahrzehntelangen Erfahrungen aus der Erdungstechnik haben hier auch die Ergebnisse umfangreicher Voruntersuchungen ihren Niederschlag gefunden Es liegt eine Vielzahl interessanter Ergebnisse vor, die für die Erder, auch solche von Blitzschutzanlagen, Bedeutung haben Im Folgenden sollen die grundlegenden Vorgänge beim Korrosionsgeschehen erläutert werden Daraus und aus der Fülle des bisher vom VDE-Arbeitskreis "Erderwerkstoffe" erarbeiteten Materials sollen dann praktische Korrosionsschutzmaßnahmen speziell für Blitzschutzerder abgeleitet werden 1 2 Begriffe (siehe Blitzplaner-Blatt E1-) Bildung galvanischer Elemente, Korrosion Die Korrosionsvorgänge lassen sich deutlich anhand eines galvanischen Elementes erklären Wird z B ein Metallstab in einen Elektrolyten getaucht, dann treten positiv geladene Ionen in den Elektrolyten über und umgekehrt werden auch positive Ionen aus dem Elektrolyten von dem Metallverband aufgenommen Man spricht in diesem Zusammenhang von "Lösungsdruck" des Metalls und vom "osmotischen Druck" der Lösung Je nach Größe dieser beiden Drucke gehen entweder die Metall-Ionen des Stabes vermehrt in die Lösung (der Stab wird also gegenüber der Lösung negativ) oder die Ionen des Elektrolyten lagern sich vermehrt am Stab an (der Stab wird positiv gegenüber dem Elektrolyten) Es entsteht also eine Spannung zwischen zwei Metallstäben im Elektrolyten In der Praxis werden die Potentiale der Metalle im Erdboden mit Hilfe einer Kupfersulfat-Elektrode (Bild E2-1) gemessen Sie besteht aus einem Kupferstab, der in eine gesättigte Kupfersulfat-Lösung taucht (das Bezugs-Potential dieser Vergleichselektrode bleibt konstant) Betrachtet man den Fall, dass zwei Stäbe aus verschiedenen Metallen in denselben Elektrolyten tauchen An jedem Stab im Elektrolyten entsteht nun eine Spannung bestimmter Größe Mit einem Voltmeter kann man die Spannung zwischen den Stäben (Elektroden) messen; sie ist die Differenz zwischen den Potentialen der einzelnen Elektroden gegen den Elektrolyten 259

258 E Elektrolyt-Kupferstab (Rund) mit Bohrung für Messanschluss 2 Gummistopfen 3 Poröser Keramikzylinder mit Boden 4 Oberer Teil außen glasiert 5 Gefüllt mit gesättigter Cu/CuSO 4 Lösung 6 Einige Cu/CuSO 4 Kristalle Elektrode I Fe i - + i Elektrolyt Elektrode II Cu E2-1: Ausführungsbeispiel für eine unpolarisierbare Messelektrode (Kupfer/Kupfersulfat-Elektrode) E2-2: Galvanisches Element: Eisen/Kupfer Wie kommt es nun zu einem Stromfluss im Elektrolyten und damit zum Stofftransport, also zur Korrosion? Verbindet man z B, wie hier gezeigt, die Kupfer- und die Eisenelektrode über ein Amperemeter außerhalb des Elektrolyten, so wird man folgendes feststellen (Bild E2-2): Im äußeren Stromkreis fließt der Strom i von + nach, also von der nach Tabelle 1 "edleren" Kupferelektrode zur Eisenelektrode Im Elektrolyten hingegen muss also der Strom i von der "negativeren" Eisenelektrode zur Kupferelektrode fließen, damit der Stromkreis geschlossen ist Das bedeutet ganz allgemein, der negativere Pol gibt positive Ionen an den Elektrolyten ab und wird damit zur Anode des galvanischen Elementes, d h er wird aufgelöst Die Auflösung des Metalls findet an denjenigen Stellen statt, an denen der Strom in den Elektrolyten übertritt Ein Korrosionsstrom kann auch durch ein Konzentrationselement (Bild E2-3) entstehen Hierbei tauchen zwei Elektroden aus demselben Metall in verschiedene Elektrolyten Die Elektrode im Elektrolyten II mit der größeren Metall-Ionen-Konzentration wird elektrisch positiver als die andere Durch Verbindung der beiden Elektroden kommt es zum Stromfluss i, und die elektrochemisch negativere Elektrode löst sich auf Ein solches Konzentrationselement kann z B durch zwei Eisenelektroden, von denen die eine in Beton eingegossen ist und die andere im Erdreich liegt, gebildet werden (Bild E2-4) Bei Verbindung dieser Elektroden wird das Eisen im Beton zur Kathode des Konzentrationselementes und das im Erdreich befindliche zur Anode; das letztere wird also durch Ionenabgabe zerstört Allgemein gilt für die elektrochemische Korrosion, dass mit dem Stromfluss i ein umso größerer Metalltransport verbunden ist, je größer die Ionen sind und je kleiner ihre Ladung ist (d h i ist proportional zur Atommasse des Metalls) Elektrode I E2-3: E2-4: ionendurchlässig Elektrolyt I Konzentrationselement Elektrode I Fe i i i Erdreich i Elektrolyt II Beton Elektrode II Elektrode II Fe Konzentrationselement: Eisen im Erdreich/Eisen im Beton 260

259 E2 Bezeichnung Zeichen Maßeinheit Kupfer Blei Zinn Eisen Zink 1 Freies Korrosionspotential im Erdboden 1) U M-Cu/CuSO4 V 0 bis 0,1 0,5 bis 0,6 0,4 bis 0,6 2) 0,5 bis 0,8 3) 0,9 bis 1,1 5) 2 Kathodisches Schutzpotential im Erdboden 1) U M-Cu/CuSO4 V 0,2 0,65 0,65 2) 0,85 4) 1,2 ) 3 Elektrochemisches Äquivalent K = D m It kg/(a Jahr) 10,4 33,9 19,4 9,1 10,7 4 Lineare Abtragerate bei J = 1 ma/dm² W lin = D s/t mm/jahr 0,12 0,3 0,27 0,12 0,15 1) Gemessen gegen gesättigte Kupfer/Kupfersulfat-Elektrode (Cu/Cu SO 4 ) 2) Werte werden in z Z laufenden Versuchen überprüft Das Potential von verzinntem Kupfer hängt von der Dicke der Zinnauflage ab und liegt bei den bisher üblichen Zinnauflagen von wenigen µm zwischen den Werten von Zinn und Kupfer im Erdboden 3) Diese Werte gelten auch für niedrig legierte Stähle Das Potential von Stahl in Beton (Bewehrungseisen von Fundamenten) hängt stark von äußeren Einflüssen ab Gemessen gegen eine gesättigte Kupfer/Kupfersulfat-Elektrode beträgt es im Allgemeinen 0,1 bis 0,4 V Bei metallenleitender Verbindung mit großflächigen unterirdischen Anlagen aus Metallen mit negativeren Potentialen wird es kathodisch polarisiert und erreicht dann Werte bis zu etwa 0,5 V 4) In Anaerobe nböden sollte das Schutzpotential 0,95 V betragen 5) Feuerverzinkter Stahl mit einer Zinkauflage nach Tabelle 1 weist eine geschlossene äußere Reinzinkschicht auf Das Potential von feuerverzinktem Stahl im Erdboden entspricht deshalb etwa dem angegebenen Wert von Zink im Erdboden Bei einem Verlust der Zinkschicht wird das Potential positiver und kann bei deren völligem Abgang den Wert von Stahl erreichen Für das Potential von feuerverzinktem Stahl in Beton ergeben sich etwa dieselben Anfangswerte Im Laufe der Zeit kann das Potential positiver werden, positivere Werte als etwa 0,75 V wurden jedoch bisher nicht festgestellt Stark feuerverzinktes Kupfer mit einer Zinkauflage von mindestens 70 µm besitzt ebenfalls eine geschlossene äußere Reinzinkauflage Das Potential von feuerverzinktem Kupfer im Erdboden entspricht deshalb etwa dem angegebenen Wert von Zink im Erdboden Bei einer dünneren Zinkschicht oder bei einem Abtrag der Zinkschicht wird das Potential positiver, Grenzwerte sind z Z noch unsicher Tab 1: Potentialwerte und Abtragsraten gebräuchlicher Metalle In der Praxis rechnet man mit Stromstärken, die über einen bestimmten Zeitraum fließen, z B über ein Jahr In Tabelle 1 sind Werte angegeben, die die Wirkung des Korrosionsstromes (Stromdichte) durch die Menge des aufgelösten Metalls ausdrücken Korrosionsstrommessungen machen es also möglich vorauszuberechnen, um wieviel Gramm ein Metall in einer bestimmten Zeit abgetragen wird Für die Praxis interessanter jedoch ist die Vorhersage, ob und in welcher Zeit in Erdern, Stahlbehältern, Rohren usw Löcher oder Mulden durch Korrosion entstehen Es ist also von Bedeutung, ob ein flächenmäßiger oder ein punktueller Angriff des Stromes zu erwarten ist Für den Korrosionsangriff ist nicht die Größe des Korrosionsstromes allein maßgebend, sondern besonders seine Dichte, also der Strom je Flächeneinheit der Austrittsfläche Diese Stromdichte lässt sich oft nicht direkt bestimmen Man behilft sich in diesen Fällen mit Potentialmessungen, an denen man die Höhe der vorhandenen "Polarisation" ablesen kann Es sei hier nur kurz auf das Polarisationsverhalten von Elektroden eingegangen Betrachten wir den Fall, dass ein im Erdreich befindliches verzinktes Stahlband mit der (schwarzen) Stahlarmierung eines Betonfundamentes verbunden ist (Bild E2-5) Nach unseren Messungen treten dabei folgende Potentialdifferenzen gegen die Kupfersulfat- Elektrode auf: Stahl, (schwarz) im Beton: Stahl, verzinkt, im Sand: 200 mv 700 mv Zwischen diesen beiden Metallen besteht also eine Potentialdifferenz von 500 mv Werden sie nun außerhalb des Erdreiches verbunden, so fließt ein Strom i im äußeren Kreis von Betonstahl zum Stahl im Sand und im Erdreich vom Stahl im Sand zum Armierungsstahl Die Größe des Stromes i hängt nun von der Spannungsdifferenz, vom Leitwert des Erdreiches und von der Polarisation der beiden Metalle ab Allgemein ist festzustellen, dass der Strom i im Erdreich unter stofflichen Veränderungen erzeugt wird Eine stoffliche Veränderung bedeutet aber auch, dass sich die Spannung der einzelnen Metalle gegen das 261

260 E2 E2-5: Elektrode I St/tZn i i Erdreich Beton Elektrode II St Konzentrationselement: Stahl verzinkt im Erdreich/Stahl (schwarz) im Beton Erdreich verändert Diese Potentialverschiebung durch den Korrosionsstrom i heißt Polarisation Die Stärke der Polarisation ist direkt proportional zur Stromdichte Polarisationserscheinungen treten nun an der negativen und an der positiven Elektrode auf Allerdings sind die Stromdichten an beiden Elektroden meistens verschieden Zur Veranschaulichung sei folgendes Beispiel betrachtet: Eine gut isolierte Gasleitung aus Stahl im Erdreich ist mit Erdern aus Kupfer verbunden Wenn die isolierte Leitung nur wenige kleine Fehlstellen aufweist, dann herrscht an diesen eine hohe Stromdichte und eine schnelle Korrosion des Stahls ist die Folge Bei der weitaus größeren Stromeintrittsfläche der Kupfererder hingegen ist die Stromdichte nur gering Demzufolge wird bei der negativeren isolierten Stahlleitung eine größere Polarisation auftreten als bei den positiven Kupfererdern Es findet eine Verschiebung des Potentials der Stahlleitung zu positiveren Werten statt Damit nimmt dann auch die Potentialdifferenz zwischen den Elektroden ab Die Größe des Korrosionsstromes hängt also auch von den Polarisationseigenschaften der Elektroden ab Die Stärke der Polarisation kann durch Messen der Elektroden-Potentiale bei aufgetrenntem Stromkreis abgeschätzt werden Man trennt den Kreis auf, um den Spannungsfall im Elektrolyten zu vermeiden Meistens werden für derartige Messungen schreibende Instrumente verwendet, da oft sofort nach der Unterbrechung des Korrosionsstromes eine rasche Depolarisation eintritt Wird nun eine starke Polarisation an der Anode (der negativeren Elektrode) gemessen (liegt also eine deutliche Verschiebung zu positiveren Potentialen vor), so besteht eine hohe Korrosionsgefahr für die Anode Kehren wir nun zu unserem Korrosionselement: Stahl (schwarz) im Beton/Stahl, verzinkt im Sand zurück (Bild E2-5) Gegen eine weit entfernte Kupfersulfat-Elektrode kann man je nach Verhältnis der anodischen zur kathodischen Fläche und der Polarisierbarkeit der Elektroden ein Potential des zusammengeschalteten Elementes zwischen 200 und 700 mv messen Ist z B die Fläche des armierten Betonfundamentes sehr groß gegen die Oberfläche des verzinkten Stahldrahtes, dann tritt am letzteren eine hohe anodische Stromdichte auf, so dass er bis nahe an das Armierungsstahl-Potential polarisiert ist und in relativ kurzer Zeit zerstört wird Eine hohe positive Polarisation deutet also immer auf eine erhöhte Korrosionsgefahr hin Für die Praxis ist es nun natürlich wichtig, die Grenze zu kennen, ab welcher eine positive Potentialverschiebung eine akute Korrosionsgefahr bedeutet Leider lässt sich hierfür kein eindeutiger Wert angeben, der in jedem Fall gilt; dafür sind allein schon die Einflüsse durch die Bodenbeschaffenheit zu groß Potentialverschiebungsbereiche hingegen können für natürliche Böden festgelegt werden Zusammenfassung: Eine Polarisation unter + 20 mv ist im Allgemeinen ungefährlich Potentialverschiebungen, die über mv hinausgehen, sind sicher gefährlich Zwischen 20 und 100 mv wird es immer Fälle geben, bei denen die Polarisation deutliche Korrosionserscheinungen auslöst Zusammenfassend kann also festgestellt werden: Voraussetzung für die Bildung von Korrosionselementen (galvanische Elemente) ist immer das Vorhandensein von metallen und elektrolytisch leitend verbundenen Anoden und Kathoden Anoden und Kathoden entstehen aus: a) Werkstoffen: Unterschiedliche Metalle bzw unterschiedliche Oberflächenbeschaffenheit eines Metalls (Kontaktkorrosion), unterschiedliche Gefügebestandteile (selektive oder interkristalline Korrosion), b) Elektrolyten: Unterschiedliche Konzentration (z B Salzgehalt, Belüftung) 262

261 E2 Bei den Korrosionselementen haben die anodischen Bereiche stets ein negativeres Metall/Elektrolyt-Potential als die kathodischen Bereiche Die Metall/Elektrolyt-Potentiale werden mit einer gesättigten Kupfersulfat-Elektrode gemessen, die in unmittelbarer Nähe des Metalls im oder auf dem Erdreich aufgesetzt wird Die Potentialdifferenz bewirkt bei einer metallen leitenden Verbindung zwischen Anode und Kathode im Elektrolyten einen Gleichstrom, der aus der Anode unter Metallauflösung in den Elektrolyten übertritt und dann in die Kathode wieder eintritt Zur Abschätzung der mittleren anodischen Stromdichte I" A wird oft die "Flächenregel" angewendet: Mit U K U A A K I" A = in A/m² j K A A U A, U K Anoden- bzw Kathoden/Potentiale in V, j K A A, A K spezifischer Polarisationswiderstand der Kathode in Wm² Anoden- bzw Kathoden-Oberflächen in m² Der Polarisationswiderstand ist der Quotient aus der Polarisationsspannung und dem Summenstrom einer Mischelektrode (eine Elektrode, an der mehr als eine Elektrodenreaktion abläuft) In der Praxis können zwar zur Abschätzung der Korrosionsgeschwindigkeit die treibende Elementspannung U A U K und die Größe der Flächen A K und A A annähernd ermittelt werden, die Werte für j A (spezifischer Polarisationswiderstand der Anode) und j K liegen aber nicht mit hinreichender Genauigkeit vor Sie sind abhängig von den Elektrodenwerkstoffen, den Elektrolyten und den anodischen bzw kathodischen Stromdichten Aus bisher vorliegenden Untersuchungsergebnissen kann geschlossen werden, dass j A viel kleiner als j K ist Für j K gilt: Stahl im Erdboden Kupfer im Erdboden Stahl im Beton ca 1 W m², ca 5 W m², ca 30 W m² Aus der Flächenregel erkennt man jedoch deutlich, dass sowohl an umhüllten Stahlleitungen und Behältern mit kleinen Fehlstellen in der Umhüllung in Verbindung mit Kupfererdern als auch an Erdungsleitungen aus verzinktem Stahl in Verbindung mit ausgedehnten Erdungsanlagen aus Kupfer oder sehr großen Stahlbetonfundamenten starke Korrosionserscheinungen auftreten Durch die Wahl geeigneter Werkstoffe können Korrosionsgefährdungen für Erder vermieden oder verringert werden Zur Erzielung einer ausreichenden Lebensdauer müssen Werkstoff-Mindestabmessungen eingehalten werden (siehe Tabelle 2) 3 Auswahl der Erderwerkstoffe In Tabelle 2 sind heute übliche Erderwerkstoffe und Mindestabmessungen zusammengestellt Feuerverzinkter Stahl Feuerverzinkter Stahl ist auch für die Einbettung in Beton geeignet Entgegen DIN 1045/7 88 dürfen Fundamenterder, Erdungs- und Potentialausgleichsleitungen aus verzinktem Stahl in Beton mit Bewehrungseisen verbunden werden Stahl mit Kupfermantel Bei Stahl mit Kupfermantel gelten für den Mantelwerkstoff die Bemerkungen für blankes Kupfer Eine Verletzung des Kupfermantels bewirkt jedoch eine starke Korrosionsgefahr für den Stahlkern, deshalb muss immer eine lückenlose geschlossene Kupferschicht vorhanden sein Blankes Kupfer Blankes Kupfer ist aufgrund seiner Stellung in der elektrolytischen Spannungsreihe sehr beständig Hinzu kommt, dass es beim Zusammenschluss mit Erdern oder anderen Anlagen im Erdboden aus "unedleren" Werkstoffen (z B Stahl) zusätzlich kathodisch geschützt wird, allerdings auf Kosten der "unedleren" Metalle Nichtrostende Stähle Bestimmte hochlegierte nicht rostende Stähle nach DIN sind im Erdboden passiv und korrosionsbeständig Das freie Korrosionspotential von hochlegierten nicht rostenden Stählen in üblich belüfteten Böden liegt in den meisten Fällen in der Nähe des Wertes von Kupfer Edelstähle sollten mindestens 18 % Chrom, 9 % Nickel und 2 % Molybdän enthalten 263

262 E Aufgrund von umfangreichen Messungen hat sich ergeben, dass nur ein hochlegierter Edelstahl mit z B der Werkstoff-Nr im Erdboden ausreichend korrosionsbeständig ist Sonstige Werkstoffe Sonstige Werkstoffe können verwendet werden, wenn sie in bestimmten Umgebungen besonders korrosionsbeständig oder den in der Tabelle 2 aufgeführten Werkstoffen mindestens gleichwertig sind Zusammenschluss von Erdern aus verschiedenen Werkstoffen (Bild E2-6) Die bei einem metallen leitenden Zusammenschluss von zwei verschiedenen erdverlegten Metallen auftretende Elementstromdichte führt zur Korrosion des als Anode wirkenden Metalls; sie ist im Wesentlichen vom Verhältnis der Größe der kathodischen Fläche A K zu der Größe der anodischen Fläche A A abhängig Das Forschungsvorhaben "Korrosionsverhalten von Erderwerkstoffen" hat für die Auswahl der Erderwerkstoffe besonders im Hinblick auf den Zusammenschluss verschiedener Werkstoffe folgendes Ergebnis gebracht: Mit stärkerer Korrosion ist erst bei Flächenverhältnissen A K > 100 zu rechnen A A Im Allgemeinen kann davon ausgegangen werden, dass der Werkstoff mit dem positiveren Potential zur Kathode wird Die Anode eines tatsächlich vorliegenden Korrosionselementes kann daran erkannt werden, dass diese nach Auftrennen der metallenleitenden Verbindung das negativere Potential aufweist Bei Zusammenschluss mit erdverlegten Anlagen aus Stahl verhalten sich in (deckschichtbildenden) Böden folgende Erdermaterialien immer kathodisch: Erder und Erdungsleitungen, die mit der Bewehrung von großen Stahlbetonfundamenten unmittelbar verbunden werden, sollten deshalb aus nichtrostendem Stahl oder Kupfer sein Dies gilt vor allem auch für kurze Verbindungsleitungen in unmittelbarer Nähe der Fundamente Die Teile des Bleimantels, die in Beton gebettet werden, sind gegen Korrosion durch eine nicht Feuchtigkeit aufnehmende Umhüllung, z B aus Butyl-Kautschuk-Band, zu schützen Einbau von Trennfunkenstrecken Wie vorhin schon erwähnt, ist es möglich, die leitende Verbindung zwischen erdverlegten Anlagen mit stark unterschiedlichen Potentialen durch den Einbau von Trennfunkenstrecken zu unterbrechen Dann kann im Normfall kein Korrosionsstrom mehr fließen Beim Auftreten einer Überspannung spricht die Trennfunkenstrecke an und verbindet die Anlagen für die Dauer der Überspannung miteinander Bei Schutz- und Betriebserdern dürfen allerdings keine Trennfunkenstrecken installiert werden, weil diese Erder mit den Betriebsanlagen immer verbunden sein müssen Sonstige Korrosionsschutzmaßnahmen Verbindungsleitungen aus verzinktem Stahl von Fundamenterden zu Ableitungen Verbindungsleitungen aus verzinktem Stahl von Fundamenterden zu Ableitungen sollen in Beton oder Mauerwerk bis oberhalb der Erdoberfläche geführt werden Falls die Verbindungsleitungen durch das Erdreich geführt werden, ist verzinkter Stahl mit Betonumhüllung oder Kunststoffumhüllung zu versehen, oder es sind Anschlussfahnen mit Kabel NYY 50 mm², nicht rostendem Stahl oder Erdungsfestpunkte zu verwenden Innerhalb des Mauerwerks können die Erdleitungen auch ohne Korrosionsschutz hochgeführt werden blankes Kupfer, verzinntes Kupfer, Kupfer mit Bleimantel, hochlegierter Edelstahl Stahlbewehrung von Betonfundamenten Die Stahlbewehrung von Betonfundamenten kann ein sehr positives Potential (ähnlich wie Kupfer) aufweisen 5 2 Erdeinführungen aus verzinktem Stahl Erdeinführungen aus verzinktem Stahl müssen von der Erdoderfläche ab nach oben und nach unten mindestens auf 0,3 m gegen Korrosion geschützt werden Bitumen-Anstriche sind im Allgemeinen nicht ausreichend Schutz bietet eine nicht Feuchtigkeit aufnehmende Umhüllung, z B Butyl-Kautschuk- Band oder Schrumpfschlauch 264

263 E Unterirdische Anschlüsse und Verbindungen Schnittflächen und Verbindungsstellen im Erdboden müssen so ausgeführt sein, dass sie in ihrer Korrosionsbeständigkeit der Korrosionsschutzschicht des Erderwerkstoffes gleichwertig sind Daher sind Verbindungsstellen, die durch Bearbeiten, beim Verlegen oder aus Fertigungsgründen nicht gleichwertig korrosionsgeschützt sind und Verbindungsbauteile, die Hohlräume aufweisen, nach der Montage mit einer Korrosionsschutzbinde zu umhüllen Aggressive Abfälle Beim Verfüllen von Gräben und Gruben, in denen Erder verlegt sind, dürfen Schlacke- und Kohleteile nicht unmittelbar mit dem Erderwerkstoff in Berührung kommen; gleiches gilt für Bauschutt Stahl feuerverzinkt Aluminium- Legierung/Aluminium Kupfer NIRO Titan Zinn Stahl feuerverzinkt ja ja nein ja ja ja Aluminium- Legierung/Aluminium ja ja nein ja ja ja Kupfer nein nein ja ja nein ja NIRO ja ja ja ja ja ja Titan ja ja nein ja ja ja Zinn ja ja ja ja ja ja Lit : Der Blitzschutz in der Praxis; VDE (ABB), 3 Auflage E2-6: Werkstoffkombination von Fangeinrichtungen und Ableitungen untereinander 265

264 E2 Werkstoff Form Mindestmaße Kern Beschichtung/Mantel Durchmesser Querschnitt Dicke Einzelwerte Mittelwerte m m m m² m m µm µm 1 Stahl feuer- Band ³ ) verzinkt 1) 2 Profil Rohr Rundstab für Tiefenerder 5 Runddraht 10 5) ) für Oberflächenerder 6 mit Blei- Runddraht mantel 2) für Oberflächenerder 7 mit Kupfer- Rundstab für mantel Tiefenerder 8 Kupfer blank Band Runddraht 50 für Oberflächenerder 10 Seil 1,8 50 Einzeldraht 11 Rohr verzinnt Seil 1, Einzeldraht 13 verzinkt Band 4) mit Blei- Seil 1, mantel 2) Einzeldraht 15 Runddraht nichtrosten- z B Band der Stahl Werkstoff Nr Rundstab für 20 Tiefenerder Runddraht für Oberflächenerder 1) Verwendbar auch für Einbettung in Beton 2) Nicht für unmittelbare Einbettung in Beton geeignet 3) Band (St 33) in gewalzter Form oder geschnitten mit gerundeten Kanten 4)Band mit gerundeten Kanten 5)Fernmeldeanlagen der Deutschen Bundespost Ø 8mm 6)Bei Verzinkung im Durchlaufbad z Zt fertigungstechnisch nur 50 µm herstellbar Tab 2: Werkstoffe für Erder und ihre Mindestmaße 266

265 E3 Erdungsanlagen (Bezug auf DIN V VDE V 85 Teil 100) 1 1 Allgemeines 1 3 Erder Typ B Die Erdungsanlage ist die Fortsetzung der Fangeinrichtungen und Ableitungen zum Einleiten des Blitzstromes in die Erde Auch in der neuen Blitzschutznorm wird betont, dass für die verschiedenartigen elektrischen Systeme (Blitzschutz, Energie- und Informations-technik) eine gemeinsame Erdungsanlage zu bevorzugen ist Da die DIN V ENV /V VDE V 85 Teil 100 von dem konsequenten Blitzschutz-Potentialausgleich ausgeht, wird für den Erdausbreitungswiderstand kein besonderer Wert gefordert Die neue Norm unterscheidet Erderanordnungen nach Typ A und Typ B 1 2 Erder Typ A Die Erderanordnung Typ A beschreibt einzeln angeordnete horizontale Strahlerder (Oberflächenerder) oder Vertikalerder (Tiefenerder), die jeweils mit einer Ableitung zu verbinden sind Die Mindestanzahl der Erder des Typs A sind 2 Nach neuer Norm wäre für die Blitz-Schutzklasse III und IV eine Länge des Tiefenerders von 5 m ausreichend Im nationalen Vorwort wird jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass sich Tiefenerder mit einer Länge von 9 m in Deutschland als vorteilhaft erwiesen haben Erder der Anordnung Typ B sind Ringerder um das zu schützende Objekt oder Fundamenterder (national in DIN 184 beschrieben)(siehe E1-04) Ist ein geschlossener Ring außen um die bauliche Anlage nicht möglich, so ist eine Vervollständigung des Ringes herzustellen durch Leitungen im Inneren. Hierzu können auch Rohrleitungen oder sonstige metallene Bauteile verwendet werden. (keine Gasinnenleitungen) E3-2: 1 4 Erder Typ B Mindestlänger der Erder Die Mindestlängen der Erder entsprechend der Anordnung Typ A oder Typ B sind in Abhängigkeit von der Blitz-Schutzklasse und ab der Schutzklasse II zusätzlich in Abhängigkeit vom spezifischen Bodenwiderstand festgelegt (Bild E3-1) Bei Erdern Typ B darf der mittlere Radius R, des vom Erder eingeschlossenen Bereiches, nicht weniger als die angegebene Mindestlänge L 1 betragen Um den mittleren Radius R zu ermitteln, wird die zu betrachtende Fläche in eine äquivalente Kreisfläche übertragen und der Radius entsprechend Bild E3-3 ermittelt 1m DIN V ENV (VDE V 85 Teil 100) : Abschnitt PAS Hausanschlussraum DIN 182 wenigstens 80% der Erderlänge muss Kontakt mit der Erde haben Die Mindestlänge eines oder Erder Typ B Erders kann Mindestlänge eines Vertikalerders Typ A 0,5 L 1 Mindestlänge eines Horizontalerders Typ A außer acht l 1(m) gelassen 80 werden, 70 Schutzklasse I wenn ein 60 Erdungswiderstand von weniger 30 Schutzklasse II als 10 Ω 20 erreicht wird. 10 Schutzklasse III + IV DIN V ENV (VDE V 85 Teil 100) : Abschnitt , Bild 2 ϕ(ωm) E3-1: Mindestlängen von Erdern 12m E3-3: zu betrachtende Fläche A 1 7m 12m 7m 5m 5m A = A 1 = A 2 r = r l 1 A π A1 = 109m² Beispiel Wohnhaus, Sk III, I1 = 5m Erder Typ B Ermittlung des mittleren Radius r Kreisfläche A 2 mittlerer Radius r r = 109m² 3,14 r = 5,89m Es sind keine zusätzlichen Erder erforderlich! 267

266 E3 Ist der geforderte Wert von L 1 größer als der ermittelte Wert von R, müssen zusätzlich Horizontal- oder Vertikalerder installiert werden Die notwendige Länge ergibt sich aus dem Berechnungsbeispiel entsprechend Bild E3-4 Ist der geforderte Wert l1 größer als der entsprechende Wert von r, müssen zusätzliche Strahlen- oder Vertikalerder (oder Schrägerder) hinzugefügt werden, deren Länge lr (horizontal) und lv (vertikal) sich aus lr = l1 - r l1 - r und lv = ergibt 2 Die Anzahl der zusätzlichen Erder darf nicht kleiner sein als die Anzahl der Ableitungen, mindestens jedoch 2. DIN V ENV (VDE V 85 Teil 100) : Abschnitt E3-4: Erder Typ B Fundamenterder Vertikalerder l 1 =Erderlänge nach DIN V ENV r = mittlerer Radius des Fundamenterders oder Oberflächenerders l r =Länge des Horizontalerders l v =Länge des Vertikalerders Die Anzahl, der bei Bedarf zusätzlich zu installierenden Erder, darf nicht kleiner sein, als die Anzahl der Ableitungen, mindestens müssen jedoch zwei Erder installiert werden Bild E3-5 informiert über die typischen, spezifischen Erdwiderstände Bodenart Spez Erdwider- Bodenart Spez Erdwiderstand (Wm) stand (Wm) Moorboden, Sumpf, Kies feucht 800 Humuserde in feuchter Lage 30 Kies trocken 1000 Lehmboden, Tonboden, steiniger Boden 3000 Ackerboden 100 Beton (B225) sandiger Lehm Zement / 3 Sand 150 Sandboden feucht 200 Beton 1 Zement / 5 Kies 400 Sandboden trocken 1000 Beton 1 Zement / 7 Kies 500 E3-5: Typische spezifische Erdwiderstände 268

267 E3 02 Vermaschung von Erdungsanlagen Eine Erdungsanlage kann vielfältige Aufgaben haben Aufgabe einer Schutzerdung ist es, elektrische Einrichtungen und Betriebsmittel sicher mit Erdpotential zu verbinden und im Falle eines elektrischen Fehlers für die Sicherheit der Personen und Sachen zu sorgen Die Blitzschutzerdung sorgt dafür, den Strom sicher von den Ableitungen zu übernehmen und in das Erdreich abzuleiten Die Funktionserdung hat die Aufgabe, den sicheren und störungsfreien Betrieb von elektrischen und elektronischen Anlagen zu gewährleisten Die Erdungsanlage einer baulichen Anlage muss für alle Erdungsaufgaben gemeinsam verwendet werden, d h die Erdungsanlage nimmt alle Aufgaben der Erdung wahr Andernfalls können Potentialdifferenzen zwischen den an unterschiedlichen Erdungsanlagen geerdeten Einrichtungen auftreten Früher wurden zum Teil in der Praxis für die Funktionserdung der Elektronik eine "saubere Erde" getrennt von der Blitzschutz- und Schutzerde ausgeübt Dies ist äußerst ungünstig und kann sogar gefährlich werden Dabei treten in der Erdungsanlage im Falle von Blitzeinwirkungen sehr große Potentialdifferenzen bis zu einigen 100 kv auf, was zu Zerstörungen von elektronischen Einrichtungen und auch zu Personengefährdungen führen kann Deshalb fordert die DIN V ENV /VDE V 85 Teil 100: einen lückenlosen Potentialausgleich innerhalb einer baulichen Anlage Die Erdung der elektronischen Einrichtung kann im Inneren einer baulichen Anlage sowohl sternförmig, zentral als auch vermascht, flächenförmig aufgebaut sein (Bild E302-1) Dies hängt sowohl von der elektromagnetischen Umgebung als auch von den Eigenschaften der elektronischen Einrichtung ab Besteht eine größere bauliche Anlage aus mehr als einem Gebäude und existieren elektrische und elektronische Verbindungsleitungen zwischen diesen, so kann durch einen Zusammen-schluss der einzelnen Erdungssysteme der (Gesamt-) Erdungswiderstand verkleinert werden Zusätzlich werden die Potentialdifferenzen zwischen den Gebäuden deutlich verringert Dabei wird die Spannungsbeanspruchung der elektrischen und elektronischen Verbindungsleitungen deutlich reduziert Dabei sollte die Verbindung der einzelnen Erdungssysteme der Gebäude untereinander ein Maschennetz ergeben Das Erdungsmaschennetz sollte so aufgebaut werden, dass es dort an den Erdungsanlagen ansetzt, dort wo auch die senkrechten Ableitungen verbunden werden Die Potentialdifferenzen zwischen den Gebäuden sind im Falle eines Blitzeinschlages um so geringer, je engmaschiger das Maschennetz der Erdung aufgebaut wird Dies hängt von der Gesamtfläche der baulichen Anlage ab Als wirtschaftlich haben sich Maschenweiten von 10 m x 20 m bis zu 20 m x 40 m erwiesen Sind z B hohe Abluftkamine (bevorzugte Blitzeinschlagstellen) vorhanden, dann sollten um den betreffenden Anlagenteil herum die Verbindungen enger und nach Möglichkeit sternförmig mit ringförmigen Querverbindungen (Potentialsteuerung) gemacht werden Bei der Materialauswahl für die Leiter des Erdungs-Maschennetzes ist die Korrosions- und Materialverträglichkeit zu berücksichtigen (siehe Blitzpaner-Blatt E2-) Um sehr hohe Potentialdifferenzen zwischen unterschiedlicher, einzelner Erdungssysteme zu verhindern, werden alle Aufgaben einer Erdung in einer Erdungsanlage verwirklicht Das System einer "sauberen Erde" für die Funktions- Erdung der Elektronik, getrennt von anderen Erdungssystemen, ist ungünstig, verstößt gegen die Normung und kann gefährlich sein Besteht eine größere bauliche Anlage aus mehreren Gebäuden, dann sollten die einzelnen Gebäudeerdungsanlagen durch ein Erdungs-Maschennetz miteinander verbunden werden Dabei entsteht eine deutliche Reduzierung der Potentialdifferenzen zwischen den Gebäuden und somit auch die Verringerung der Spannungen an den gebäudeübergreifenden elektrischen und elektronischen Verbindungsanlagen E302-1: Produktion Werkstatt Lager Energiezentrale Produktion Produktion Verwaltung Pforte Vermaschte Erdungsanlage eines Industrie-Unternehmens 269

268 E

269 E4 EMV-Gebäudeschirmung Einführung Der zunehmende Einsatz und die Verbreitung von empfindlichen elektronischen Bauteilen führt immer stärker und immer häufiger zu gegenseitigen Beeinflussungen elektronischer Komponenten und Systeme Dabei wird die Frage nach der Elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) für Geräte und Anlagen durch die Verkleinerung der Halbleiterbauelemente als auch durch die wachsende Vernetzung unterschiedlicher Systeme immer dringender Die Beschäftigung mit der EMV seit mehr als 20 Jahren hat sich zu einem eigenen Fachgebiet entwickelt Immer dann, wenn durch technische Prozesse, bei denen elektromagnetische Störungen sozusagen als "Abfallprodukt" entstehen (SEMP, LEMP, NEMPL, ESD), müssen auch sicherheitsrelevante Aspekte und die Forderung nach nahezu absoluter Anlagenverfügbarkeit immer mehr berücksichtigt werden, um fehlerbedingte Abschaltungen bzw Störungen zu vermeiden Die klassische Technik der EMV behandelt schwerpunktmäßig die strahlungsgebundenen Störgrößen In einem EMV-Gesamtschutz-Konzept muss aber nicht nur diese Art der Störung berücksichtigt werden, sondern auch als energiereichste Störgröße der direkte Blitzeinschlag Bei einem Blitzeinschlag wirken nicht nur elektromagnetische Felder, sondern es treten auch leitungsgeführte Störströme mit Amplituden von einigen ka bis über 100 ka auf, die auf das zu schützende Volumen/Anlage treffen In einem EMV-orientierten Blitz-Schutzzonen-Konzept wird die zu schützende bauliche Anlage in Abhängigkeit der Störempfindlichkeit einzelner Anlagenbereiche in eine oder mehrere Blitz-Schutzzonen eingeteilt Es ist wichtig, sowohl über Gebäude-/Raumschirmung als auch über den Schutz vor leitungsgeführten Störgrößen durch Geräteschutz nachzudenken, um notwendige Schutzmaßnahmen zu berücksichtigen (siehe B3) Bei zunehmendem Fortschritt der Baumaßnahmen wird es immer schwieriger das komplette EMV-Konzept gemäß allen Anforderungen mit in die Objektplanung zu integrieren Deshalb muss die Forderung nach EMV- Maßnahmen in einem technisch und wirtschaftlich ausgewogenen Schutzkonzept so früh wie möglich in die Projektierung einfließen Folgende Vorschriften, Normen, Bestimmungen und Literaturhinweise sollten beachtet werden EMV-Gesetz über die elektromagnetische Verträglichkeit von Geräten Mitgeltende Normen Blitz- und Überspannungsschutz DIN VDE 85 Teil 1 und 2 DIN V ENV /VDE V 85 Teil 100 DIN VDE 85 Teil 103, E Teil 104, E Teil 105, E Teil 106, E Teil 106/A1, E Teil 107 DIN IEC 61662/VDE 85 Teil 1 Literatur Hasse, P ; Wiesinger, J : EMV Blitz-Schutzzonen-Konzept München, Pflaum-Verlag; Berlin/Offenbach, VDE-Verlag Hasse, P : Überspannungsschutz von Niederspannungsanlagen Köln, TÜV-Verlag, 1998 Hasse, P ; Wiesinger, J : Blitzschutz der Elektronik Risikoanalyse, Planen und Ausführen nach neuen Normen der Reihe DIN VDE 85 München, Pflaum-Verlag; Berlin/Offenbach, VDE-Verlag, 1999 Die Durchsetzung des EMV-orientierten Blitz-Schutzzonen-Konzeptes, welches eine klare Strukturierung einer zu schützenden Anlage ermöglicht, und in das sich Einzelmaßnahmen des Blitzschutzes einordnen lassen, ist im Grundsatz eine Maßnahme der Elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) Die elektronischen Einrichtungen müssen auch in dem durch einen direkten oder nahen Blitzeinschlag gestörten elektromagnetischen Umfeld überleben oder gar störungsfrei arbeiten Dazu müssen die elektromagnetischen Bedingungen für jede Schutzzone definiert werden An der Schnittstelle zwischen den EMV-Blitz-Schutzzonen sind Maßnahmen für die Reduzierung des eingestrahlten elektromagnetischen Feldes zu realisieren und ausnahmslos alle die Schnittfläche durchdringenden metallenen und elektrischen Leitungen in den Potentialausgleich einzubeziehen Für die Beherrschung der leitungsgeführten Störgrößen ist an der Schnittstelle zwischen der EMV-Blitz-Schutzzone O A und 1 alle von der Feldseite kommenden Leitungen in den Blitzschutz-Potentialausgleich einzubeziehen mit Komponenten, die die zu erwartenden Blitzteilströme zerstörungsfrei führen können Bei jeder weiteren Zonenschnittstelle ist ein weiterer örtlicher Potentialausgleich einzurichten, in den alle Leitungen, 271

270 E4 E4-1: EMV-orientiertes Blitz-Schutzzonen-Konzept: Schirmung und Potentialausgleich an den Schnittstellen Übergänge von BSZ 0 auf BSZ 1 auf BSZ 2 BSZ 0 Hausanschlusskasten Armierung in der Wand zur Gebäude-Schirmung und Ableitung Über- spannungs- Ableiter für 230/400 V / Telefon und Daten BSZ 2 BSZ 1 Fundamenterder Blitzstrom- Ableiter für 230/400 V, 50 Hz PAS Blitzstrom- Ableiter für Armierung in der Decke zur Gebäude- Schirmung Metallrahmen zur Gebäude-Schirmung Fanganordnung für Dachaufbauten Anschluß der Fangleitung an Armierung Daten- leitung Telefonleitung Potentialausgleich für Heizung, Klima, Sanitär Armierung zur Raum- Schirmung Armierung im Kellerboden zur Erdungsanlage Gebäude-Schirmung und Teil der Erdungsanlage E4-2: Blitzschutzanlage nach DIN VDE die diese Schnittstelle durchdringen, einbezogen werden müssen Die am örtlichen Potentialausgleich zur Anwendung kommenden Bauteile und Schutzgeräte sind entsprechend der Gefährung auszuwählen (siehe Bilder E4-1 und E4-2) 272

271 E4 Bauteile für die Gebäude-/Raumschirmung Schon die Verbindung aller leitenden Teile an und in Gebäudewänden, -decken und -böden führt zu Schirmwirkungen in der Größenordnung Schirmfaktor , so dass mit dieser einfachen und kostengünstigen Methode in einer frühen Bauphase eine Infrastruktur für den EMV-Schutz geschaffen werden kann Die Empfehlung aus den Blitzschutznormen "Bei Stahlbetonbauten sollen Bewehrungsstähle als Ableitungen verwendet werden" kann mit den auf den nächsten Seiten dargestellten Bauteilen erfüllt werden Mit diesen Verbindungselementen kann der Fachmann wesentliche Teile einer Grundschirmung erstellen, indem er vorhandene Bauteile, wie Metallfassaden, Metallgitter, Bewehrungseisen, usw für die Gebäude- und Raumschirmung verwendet geklemmt oder geschweißt an jedem Stab geklemmt an den Kreuzungspunkten massiver, ununterbrochener Türrahmen Durch den elektrischen Zusammenschluss von Fassadenelementen oder der Bewehrung von Böden, Wänden und Decken zu möglichst geschlossenen Schirmkäfigen kann eine beachtliche Reduktion der magnetischen Felder erreicht werden Lit : Hasse P : Überspannungsschutz für Niederspannungsanlagen, TÜV-Verlag GmbH, Köln, 1998 E4-3: Schematische Darstellung einer Abschirmung aus Bewehrungsstahl mit Öffnungen Die Schirmung von Gebäuden und Räumen gehört zu den vorbeugenden Maßnahmen gegen das Entstehen von Überspannungen in ihrem Inneren (Bild E4-3) Gerade die modernen Bautechniken, bei denen Stahlskelette, Stahlbeton und häufig äußere Metallbekleidungen verwendet werden, erlauben eine Integration dieser Metallteile in das Schutzkonzept Schirmungsmaßnahmen sollten schon bei der Errichtung von baulichen Anlagen berücksichtigt werden Sie erleichtern und vereinfachen spätere weitergehende Schutzmaßnahmen, z B den Einsatz von Überspannungs- Schutzgeräten Ein Schirm gegen elektromagnetische Felder soll möglichst in Form von flächenhaft geschlossenen Hüllen erreicht werden Es hat sich als vorteilhaft und kostengünstig erwiesen, die natürlichen Metallkomponenten eines zu schützenden Objektes zu verwenden Betonfassade E4-4: Betonstütze Erdungsfestpunkt Bodenplatte Erdungsringleiter Flachbandhalter Stahlstütze Gebäudeschirmung durch Zusammenschluss der Gebäudearmierung Im Bild E4-4 ist prinzipiell die Gebäudeschirmung durch den Zusammenschluss der Gebäudearmierung dargestellt Mit der Realisierung dieser Maßnahmen kann der EMV- Fachmann kostengünstig eine Grundschirmung erstellen 273

272 E4 Anwendungsbeispiel Anschluss von Erdungsfestpunkten und dem Fundamenterder an die Armierung Verwendetes Material Außenschaltung MV-Klemme als Kreuz-, T- und Parallelverbinder für Leiter Rd 8-10 Ø oder Rd 8 Ø mit Gewinde im Unterteil und Sechskantschraube M10 aus NIRO Art -Nr Erdungsfestpunkt Art -Nr Verbindungsklemme Art -Nr Keilverbinder für T-, Kreuz- und Parallelverbindungen mit Rasterstellung im Keil, St/tZn für Verbindung 30 x 3,5 / 30 x 3,5 30 x 3,5 / Rd 10 Ø 40 x 4 / 40 x 4 40 x 4 / Rd 10 Ø Art -Nr Keilverbinder Art -Nr Verbindungsklemme Art -Nr Verbindungsklemme als Kreuz-, T- und Parallelverbindungen mit Schraube M10 (St/tZn) für Verbindungen Fl 30 / Rd 6-10 Ø Fl 30 / Fl 30 Art -Nr Erdungsfestpunkt Typ K Bestandteile: Anschließplatte: NIRO, 47 Ø Anschließachse: St/tZn, 10 Ø, 195 mm lang, einschraubbar Abdeckung: Kunststoff, aufrastbar Anschlussgewinde M12 Art -Nr Anschlussgewinde M10 Art -Nr

273 E4 Anwendungsbeispiel Erdeinführung mit einer Verbindung zum Fundamenterder und zur Armierung über einen Erdungsfestpunkt Verwendetes Material DEHNALU-Draht 8 mm Art -Nr DEHNfix Art -Nr DEHNfix Art -Nr Stangenklemme Art -Nr Stangenklemme für unter- und oberirdische Verbindungen von Rd 8-10 Ø und Rd 16 Ø mit Schraube M10 aus NIRO St/tZn Art -Nr Erdeinführungsstange, 16 mm Art -Nr Erdungsfestpunkt Art -Nr Kreuzstück, Art -Nr Endstück, Art -Nr Kreuzstück für unter- und oberirdische Verbindungen, 60 x 60 mm Schrauben und Muttern M8 aus NIRO von Rd 8-10 Ø und Rd 16 Ø Art -Nr MV-Klemme Art -Nr Schraube M12 von Rd 8-10 Ø und Fl 30 Art -Nr Stahldraht 10 mm Art -Nr Bandstahl 30 x 3,5 mm Art -Nr Kreuzstück Art -Nr Betonstahl MV-Klemme als Kreuz-, T- und Parallelverbinder für Leiter Rd 8-10 Ø oder Rd 8 Ø mit Gewinde im Unterteil und Sechskantschraube M10 aus NIRO Art -Nr Erdungsfestpunkt Typ M Bestandteile: Anschließplatte: NIRO, 80 Ø Anschließachse: St/tZn, 10 Ø, 195 mm lang, einschraubbar Abdeckung: Kunststoff, aufrastbar Verbindungsklemme als T- und Kreuzverbindunger mit Schraube M10 aus St/unverzinkt für Rd 6-22 Ø und Fl 40 Art -Nr Anschlussgewinde M12 Art -Nr

274 E4 Anwendungsbeispiel Anschluss von Erdungsfestpunkten und dem Fundamenterder an die Armierung und Potentialausgleichsschiene Verwendetes Material Maxi-MV-Klemme Art -Nr MAXI-MV-Klemme als Kreuz-, T- und Parallelverbinder St/unverzinkt, für Leiter Rd 8-16 Ø und Rd Ø mit Sechskantschraube M12 Art -Nr Erdungsfestpunkt Art -Nr (PAS) Typ K 12 Art -Nr Potentialausgleichsschiene (PAS), Typ K 12 für den Hauptpotentialausgleich, Ausführung mit VDE-Zeichen nach DIN VDE 0618 Teil 1 Kammförmige Kontaktschiene mit Kontaktzungen, Klemmen beliebig beidseitig aufsteckbar 10 Klemmen für Rd 2,5-95 mm² / 1 Klemme für Fl 4 x 30 mm Art -Nr Erdungsfestpunkt Art -Nr Erdungsfestpunkt Typ K Bestandteile: Anschließplatte: NIRO, 47 Ø Anschließachse: St/tZn, 10 Ø, 195 mm lang, einschraubbar Abdeckung: Kunststoff, aufrastbar Anschlussgewinde M12 Art -Nr Anschlussgewinde M10 Art -Nr

275 E4 Anwendungsbeispiel Erdung einer Stütze mit Anschluss an die Armierung Verwendetes Material Stütze Kreuzklemme für ober- und unterirdische Verbindungen, 60 x 60 mm, Schrauben und Muttern M8 NIRO mit Zwischenplatte in Anlehnung an DIN D Art -Nr Überbrückungsseil Art -Nr Erdungsfestpunkt Art -Nr Kreuzklemme Art -Nr Klemmkasten Leerrohr Erdungsfestpunkt Art -Nr Kreuzklemme Art -Nr Überbrückungsseil flexibel, 16 mm² Cu, schwarz, isoliert mit Alu-Kabelschuhen zum Verbinden von Metallverkleidungen Befestigung über Blindnieten 4 mm Ø oder Schrauben M10 Art -Nr Steuerkabel Betonstahl Steuerkabel Cu-Seil 50 mm² verzinnt Erdungsfestpunkt Art -Nr Betonsockel Erdungsfestpunkt Typ K Bestandteile: Anschließplatte: NIRO, 47 Ø Anschließachse: St/tZn, 10 Ø, 195 mm lang, einschraubbar Abdeckung: Kunststoff, aufrastbar Anschlussgewinde M12 Art -Nr Anschlussgewinde M10 Art -Nr

276 E4 Anwendungsbeispiel Anschluss der Armierung an die Fassade Verwendetes Material MV-Klemme als Kreuz-, T- und Parallelverbinder für Leiter Rd 8-10 Ø oder Rd 8 Ø mit Gewinde im Unterteil und Sechskantschraube M10 aus NIRO Art -Nr Erdungsfestpunkt Art -Nr MV-Klemme Art -Nr Überbrückungsseil flexibel, 16 mm² Cu, schwarz, isoliert mit Alu-Kabelschuhen zum Verbinden von Metallverkleidungen Befestigung über Blindnieten 4 mm Ø oder Schrauben M10 Art -Nr Erdungsfestpunkt Typ K Bestandteile: Anschließplatte: NIRO, 47 Ø Anschließachse: St/tZn, 10 Ø, 195 mm lang, einschraubbar Abdeckung: Kunststoff, aufrastbar Anschlussgewinde M12 Art -Nr Anschlussgewinde M10 Art -Nr

277 E4 Anwendungsbeispiel Anschluss eines Erdungsfestpunktes an die Amierung und an eine Potentialausgleichsschiene Verwendetes Material Keilverbinder für T-, Kreuz- und Parallelverbindungen mit Rasterstellung im Keil, St/tZn für Verbindung 30 x 3,5 / 30 x 3,5 30 x 3,5 / Rd 10 Ø 40 x 4 / 40 x 4 40 x 4 / Rd 10 Ø Art -Nr Potentialausgleichsschiene (PAS), Typ K 12 für den Hauptpotentialausgleich, Ausführung mit VDE-Zeichen nach DIN VDE 0618 Teil 1 Kammförmige Kontaktschiene mit Kontaktzungen, Klemmen beliebig beidseitig aufsteckbar 10 Klemmen für Rd 2,5-95 mm² / 1 Klemme für Fl 4 x 30 mm Art -Nr Keilverbinder Art -Nr Erdungsfestpunkt Art -Nr Potentialausgleichsschiene Art -Nr Erdungsfestpunkt Typ K Bestandteile: Anschließplatte: NIRO, 47 Ø Anschließachse: St/tZn, 10 Ø, 195 mm lang, einschraubbar Abdeckung: Kunststoff, aufrastbar Anschlussgewinde M12 Art -Nr Anschlussgewinde M10 Art -Nr