Gefahr durch Blitzschlag

Aus Planungskompendium Energieverteilung

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Allgemeine Planungsgrundlagen – Bestimmungen – Installierte Leistung
Anschluss an das Hochspannungs-Versorgungsnetz des Netzbetreibers
Anschluss an das NS-Verteilnetz des Netzbetreibers
Auswahlhilfe HS- und NS-Verteilnetzarchitektur
Verteilsysteme in NS-Verteilnetzen
Schutz gegen elektrischen Schlag
Schutz von Stromkreisen
Schaltgeräte
Schutz bei Überspannungen und Stoßüberspannungen
Energieeffizienz in elektrischen Verteilnetzen
Blindleistungskompensation und Filterung von Oberschwingungen
Oberschwingungserfassung und - filterung
Stromversorgungen und Verbraucher besonderer Art
Solaranlagen
Wohngebäude und ähnliche Einsatzbereiche sowie besondere Orte und Bereiche
EMV-Richtlinien
Messung

Ein Blitz ist ein Spannungsausgleich innerhalb einer Wolke (Wolkenblitz) oder zwischen dem Erdboden und dem unteren Teil der Wolke (Erdblitz). Für Blitze zwischen Wolke und Erde muss der Spannungsunterschied einige 10 Mio. Volt betragen.

Blitze verursachen ernsthafte Schäden. Blitze sind eine hochfrequente elektrische Erscheinung, die Spannungsstöße in allen leitfähigen Elementen, insbesondere bei elektrischen Betriebsmitteln und in Kabel- und Leitungsanlagen erzeugen.

Es entstehen weltweit ständig zwischen 2000 und 3000 Gewitter mit einer täglichen Anzahl von 10 bis 30 Mio. Blitzen, die für Menschen und Anlagen eine ernste Gefahr darstellen. Das sind 100 Blitze in jeder Sekunde. Doch nur 10 % aller Blitze schlagen in den Boden ein. Am Ort des Einschlags können sie Temperaturen von 1000°C erzeugen.

In der Bundesrepublik Deutschland gibt es jährlich ca. 2 Mio. Blitze, in Österreich liegt die Zahl bei ca. 200.000. Die allgemeine Blitzhäufigkeit in Deutschland liegt zwischen 0,5 und 10 Einschlägen pro Quadratkilometer und Jahr, in Österreich bei 1 bis 2 Einschlägen pro Quadratkilometer und Jahr. Fast überall gibt es kleinere Bereiche, in denen die Blitzhäufigkeit zwei- bis dreimal höher ist als in der Umgebung.

  • Weltweit werden Jahr für Jahr Tausende Menschen und zahllose Tiere von Blitzschlägen getroffen und viele werden dabei getötet. In Europa sterben ca. 100 Menschen pro Jahr an den Folgen von Blitzschlägen.
  • Blitze verursachen zahlreiche Brände, die meistens auf Bauernhöfen ausbrechen und Gebäude zerstören oder nicht mehr nutzbar machen.
  • Blitze beeinflussen alle elektrischen Betriebsmittel, wie z.B. Transformatoren, Stromzähler, Haushaltsgeräte und alle elektrischen und elektronische Anlagen im Wohnbereich und in der Industrie.
  • Meistens werden hohe Gebäude von Blitzen getroffen.
  • Die Kosten für die Reparatur von Blitzschäden sind sehr hoch.
  • Die Folgen von Störungen an Computer- oder Telekommunikationsnetzen, Fehlern in SPS-Zyklen und Fehlern in Regelungssystemen lassen sich schwer einschätzen.

Darüber hinaus können die Ausfälle eines Betriebsmittels, das durch einen Blitzschlag außer Betrieb gesetzt wird, hohe finanzielle Folgen haben, die die Kosten des vom Blitzschlag zerstörten Betriebsmittels bei Weitem übersteigen können.

Die typischen Auswirkungen von Blitzen auf bauliche Anlagen und Installationen sind in Abbildung J62 und Abbildung J63 dargestellt.

Merkmale der Blitzentladung

Abbildung J3 zeigt die vom Technischen Ausschuss für Blitzschutz TC 81 bei IEC (In Deutschland: Ausschuss für Blitzschutz und Blitzforschung ABB im VDE) vorgegebenen Werte. Aus der Tabelle geht hervor, dass 50 % der Blitzschläge höher als 33 kA und 5 % höher als 65 kA sind. Daher sind die daraus resultierenden Energiekräfte sehr hoch.

Wahrscheinlichkeit
Wert über Spitzenwert
Stromspitze Steigung Gesamt-
dauer
Anzahl
Entladungen
P% di/dtmax (kA) S (kA/μs) T (ms) n
95 7 9,1 0,15 1
50 33 24,3 13 2
5 65 65 1100 6

Abb. J3Blitzentladungswerte nach IEC 62305-1 (VDE 0185-305-1) Tabelle A.1

Abb. J4Beispiel einer Blitzentladungskurve

Für den Schutz einer elektrischen Anlage ist es wichtig, die Wahrscheinlichkeit eines geeigneten Schutzes zu definieren.

Desweiteren ist ein Blitzstrom ein hochfrequenter Stoßstrom, der etwa ein Megahertz erreichen kann.