Handbuch für Blitzschutz und Erdung

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1 Dr.-Ing. Peter Hasse Prof. Dr.-Ing. Johannes Wiesinger Handbuch für Blitzschutz und Erdung 4., bearbeitete Auflage mit 236 Abbildungen und 33 Tabellen Pflaum Verlag München vde-verlag Berlin Offenbach

2 Inhaltsverzeichnis 1 Entwicklung der Blitzforschung und des Blitzschutzes Geschichte der Blitzforschung Experimente mit Reibungselektrizität Experimente mit Stangen und Drachen im Gewitterfeld Messungen mit magnetischen Stäbchen Messungen mit Klydonographen Einführung des Oszillographen in die Blitzforschung Messungen an hohen Türmen Biitzzählungen Messungen raketengetriggerter Blitze LEMP-Messungen Nachbildung der Blitzentladung im Laboratorium Modellversuche zur Schutzraumbestimmung Simulation des Blitzstromes im Laboratorium Geschichte des Blitzschutzes Wettermaschinen und spitze Stangen Geerdete Fangstangen Erste Blitzschutz-Richtlinien in Deutschland Gründung und Entwicklung des ABB 42 2 Entstehung einer Gewitterzelle Gewittermeterologie Aufbau einer Gewitterzelle 47 3 Blitzentladung Blitztypen Wolke-Erde-Blitze Erde-Wolke-Blitze Getriggerte Blitze 58 4 Blitzhäufigkeit und Gewitterwarnung Keraunischer Pegel Blitzzählung

3 12 Inhaltsverzeichnis 4.3 Blitzortung Einschlaghäufigkeit Blitzwarnung 70 5 Stromkennwerte von Erdblitzen Grundsätzliche Blitzstromverläufe Wirkungsparameter der Blitzströme Maximalwert des Blitzstromes Ladung des Blitzstromes Spezifische Energie des Blitzstromes Erwärmung von Leitern Kraftwirkung auf Leiter Blitzstromsteilheit Analytischer Blitzstromverlauf 88 6 Magnetische Felder Magnetisches Feld im Nahbereich Berechnung der Gegeninduktivitäten von Schleifen Analytisches Verfahren für Rechteckschleifen Numerisches Verfahren für beliebige Schleifen Magnetisch induzierte Spannungen und Ströme Induzierte Spannungen Induzierte Ströme Elektromagnetisches Feld des Blitzkanals Elektromagnetisches Feld eines Blitzkanalelements Elektromagnetisches Feld während der Hauptentladung eines Wolke-Erde-Blitzes Gefährdungswerte des LEMP Prinzip des Blitzschutzes baulicher Anlagen Fanganordnungen Dimensionierung Schutzbereich von Fanganordnungen Schutzraummodell Schutzraum grundsätzlicher Fanganordnungen Schutzraum beliebiger Anordnungen Schutzraum im Kleinen Ableitungen 139

4 Inhaltsverzeichnis Erdung Begriffserläuterungen Spezifischer Erdwiderstand und seine Messung Blitzschutz-Erdungsanlagen Ausbreitungswiderstand Stoßerdungswiderstand Effektive Erderlänge Entladungen im Erdreich Oberflächenerder Tiefenerder Ringerder Fundamenterder Potentialsteuerung Erderwerkstoffe und Korrosion Begriffe Bildung galvanischer Elemente, Korrosion Auswahl der Erderwerkstoffe Zusammenschluß von Erdern aus verschiedenen Werkstoffen Sonstige Korrosionsschutzmaßnahmen Messen der Spannungsverteilung und des Ausbreitungswiderstandes Spannungstrichter Ausbreitungswiderstand von Erdern kleiner Ausdehnung Ausbreitungswiderstand von Erdungsanlagen größerer Ausdehnung Blitzschutz-Potentialausgleich Anschluß-und Verbindungsbauteile, Potentialausgleichsschienen Einbeziehen von spannungslosen Installationen, die in das zu schützende Volumen eintreten Einbeziehen von spannungsführenden Installationen, die in das zu schützende Volumen eintreten Einbeziehen von Installationen im zu schützenden Volumen Magnetische Schirme Schirme von Gebäuden, Räumen, Kabinen und Geräten Geschlossene Blechschirme Schirmgitter Öffnungen in Schirmen Stromdurchflossene Schirmrohre 196

5 14 Inhaltsverzeichnis 14 Näherungen Prüfverfahren und -generatoren für Blitzschutzbauteile und Schutzgeräte Grundsätzliches zu Blitzstrom-Prüfanlagen Grundgleichungen für C-L-R-Stoßstromkreise Strom bei periodischer Dämpfung Strom beim aperiodischen Grenzfall Strom bei aperiodischer Dämpfung Crowbar-Funkenstrecken in Stroßstromgeneratoren Sinushalbwellenstrom Überführung eines ungedämpften in einen aperiodisch gedämpften Stoßstrom Prüfverfahren für Verbinder und Trennfunkenstrecken Prüfverfahren für magnetische Induktionen Prüfverfahren für Überspannungsschutzgeräte Blitzschutz für Personen Blitzgefahren Blitzschutzmaßnahmen Blitzschutzbestimmungen in der Bundesrepublik Deutschland Allgemeine Bestimmungen, Normen Normen für Schutzmaßnahmen Blitzschutz Überspannungsschutz, Isolationskoordination, Potentialausgleich und Erdung Normen für Bauteile, Schutzgeräte und Prüfungen DIN-Normen DIN VDE-Normen Verdingungsordnung für Bauleistungen (VOB) Standardleistungsbuch (StLB) Verordnungen der Länder Blitzschutzformeln und Gefährdungskennzahlen Bestimmungen in Sonderfällen 259 Sachverzeichnis 266