Gebäudeschutzsystem: Unterschied zwischen den Versionen

Aus Planungskompendium Energieverteilung
Wechseln zu:Navigation, Suche
(migration: Empty_lines_begin)
 
(4 dazwischenliegende Versionen von 2 Benutzern werden nicht angezeigt)
Zeile 1: Zeile 1:
{{Menü_Schutz_bei_Überspannungen_und_Stoßüberspannungen}}__TOC__
{{Menü_Schutz_bei_Überspannungen_und_Stoßüberspannungen}}__TOC__
Die Aufgabe von primären Blitzschutzsystemen ist es, Anlagen bei direktem Blitzeinschlag zu schützen, die möglichen Einschlagpunkte festzulegen und unkontrollierte Einschläge an anderen Stellen zu vermeiden. Sie nehmen den Blitzstrom auf und leiten ihn in die Erde ab. Das Prinzip basiert auf einem Schutzbereich, der von einer Fangeinrichtung festgelegt wird. Als Fangeinrichtung kommen grundsätzlich Fangstangen und Fangleitungen zum Einsatz.  
Die Aufgabe des Gebäudeschutzsystems besteht darin, Gebäude vor direkten Blitzeinschlägen zu schützen.
Das System besteht aus:
* dem Erfassungsgerät: der Blitzableiter;
* dem Erdableiter, der den Blitzstrom zur Erde ableitet;
* dem Fundamenterder;
* Verbindungen zwischen allen Metallrahmen (Potenzialausgleich) und den Erdungsleitungen.
Wenn der Blitzstrom in einem Leiter fließt und Potenzialunterschiede zwischen ihm und den in der Nähe befindlichen, mit der Erde verbundenen Gebäudeteilen auftreten, können letztere zerstörerische Überschläge verursachen.


Die drei Arten von primären Blitzschutzeinrichtungen:
== Die 3 Arten von Blitzschutzsystemen ==
* Blitzableiter,
* Erdseile,
* Maschenkäfig oder Faraday´scher Käfig.


== Äußere Blitzschutzeinrichtungen ==
Es werden drei Arten von Gebäudeschutz verwendet:


=== Der Blitzableiter ===
=== Der Blitzableiter (einfache Fangstange oder mit Auslösesystem) ===


Der Begriff „Blitzableiter“ bezeichnet eine historische Einrichtung zum Schutz von Gebäuden vor den negativen Folgen eines Blitzschlags. Er wird umgangssprachlich auch für Fangeinrichtungen und Ableitungen eines modernen Blitzschutzsystems benutzt.
Der Blitzableiter ist eine metallische Fangstange, die oben am Gebäude angebracht wird. Er wird von einem oder mehreren Leitern geerdet (häufig Kupferstreifen) (siehe {{FigRef|J12}}).
 
{{FigImage|DB422472_DE|svg|J12|Blitzableiter (einfache Fangstange oder mit Auslösesystem)}}
Ein Blitzableiter ist ein bis an eine exponierte Stelle geführter, geerdeter elektrischer Leiter, der dank seines großzügig bemessenen Querschnitts über einen hohen elektrischen Leitwert verfügt. Er leitet den Blitzstrom an der Außenseite des zu schützenden Objekts sicher zum Erdboden ab (siehe {{FigRef|J12}}).
 
{{FigImage|DB422472_DE|svg|J12|Beispiel einer Schutzeinrichtung gegen Blitzschlag durch Blitzableiter}}


Planung des Blitzschutzes und Errichtung eines Blitzableiters sind die Aufgaben eines Fachmanns.
Planung des Blitzschutzes und Errichtung eines Blitzableiters sind die Aufgaben eines Fachmanns.
Zeile 23: Zeile 23:
Außerdem treten durch das Fließen eines Blitzstroms zur Erde „Ohmsche“ und „induktive Kopplungen“ in den zu schützenden elektrischen Stromkreisen der Gebäude auf. Diese können hohe zweistellige Kilovoltwerte erreichen. Daher ist es sinnvoll, die Ableitströme symmetrisch in zwei, vier oder mehr Ströme aufzuteilen, um die Auswirkungen zu minimieren.
Außerdem treten durch das Fließen eines Blitzstroms zur Erde „Ohmsche“ und „induktive Kopplungen“ in den zu schützenden elektrischen Stromkreisen der Gebäude auf. Diese können hohe zweistellige Kilovoltwerte erreichen. Daher ist es sinnvoll, die Ableitströme symmetrisch in zwei, vier oder mehr Ströme aufzuteilen, um die Auswirkungen zu minimieren.


=== Erdseile ===
=== Der Blitzableiter mit Erdseilen ===
Das Erdseil ist ein geerdetes, elektrisch leitfähiges Seil auf der Spitze von Masten, um die darunterliegende Konstruktion vor Blitzschlag zu schützen (siehe {{FigRef|J13a}}). In aller Regel findet das Erdseil seine Anwendung im Bereich der Hochspannungsfreileitungen oder im Eisenbahnwesen. Hochspannungsleitungen mit Betriebsspannungen unter 50 Kilovolt werden normalerweise nicht mit einem Erdseil ausgestattet, solche mit Betriebsspannungen über 50 Kilovolt werden fast immer mit einem Erdseil ausgestattet (siehe {{FigRef|J13b}}).


{{FigImage|DB422473_DE|svg|J13a|Beispiel für Blitzschutz mit Erdseilen}}
Diese Erdseile werden über der zu schützenden Konstruktion gespannt. Sie dienen zum Schutz von beispielsweise: Raketenabschussgebieten, militärischen Anwendungen und Schutz von Hochspannungsfreileitungen (siehe {{figRef|J13}}).


{{FigImage|DB422939_DE|svg|J13b|Blitzschutzseile}}
{{FigImage|DB422473_DE|svg|J13|Blitzableiter mit Erdseilen}}


=== Faraday´scher Käfig ===
=== Der Blitzableiter mit Gitterkäfig (Faraday´scher Käfig) ===
Dieser Schutz umfasst die symmetrische Platzierung zahlreicher Leiter/Bänder um das gesamte Gebäude. Bei hohen Gebäuden werden horizontale Verbindungen hinzugefügt, z.B. alle zwei Stockwerke (siehe {{FigRef|J14}}). Die Ableiter sind per Fundamenterder geerdet. Daraus ergibt sich eine Reihe von miteinander verbundenen Maschen mit 15 x 15 m oder 10 x 10 m. Dadurch wird ein besserer Potentialausgleich des Gebäudes erreicht und Blitzströme teilen sich auf, wodurch elektromagnetische Felder und Induktion erheblich verringert werden.


{{Highlightbox |
Diese Art von Blitzschutzsystem wird für Gebäude verwendet, in denen sich sehr empfindliche Anlagen wie Computerräume befinden.
Primäre Blitzableitungsvorrichtungen wie ein Faraday´scher Käfig oder Erdseile werden zum Schutz bei direktem Blitzeinschlag verwendet. Diese Schutzeinrichtungen verhindern jedoch nicht die sekundären, zerstörenden Auswirkungen auf Geräte wie z.B. Anstieg des Erdpotentials und elektromagnetische Induktion aufgrund von Strömen, die in die Erde fließen. Zur Verringerung von Sekundäreffekten müssen NS-Überspannungsableiter in Telefon- und in Energieversorgungsnetze integriert werden.}}


Dieses Prinzip wird für Gebäude verwendet, in denen sehr empfindliche Fertigungsanlagen für Computer oder integrierte Schaltungen untergebracht sind. Es besteht darin, die Anzahl der Ableiter außerhalb des Gebäudes symmetrisch zu multiplizieren. Bei hohen Gebäuden werden horizontale Verbindungen hinzugefügt, z.B. alle zwei Stockwerke (siehe {{FigRef|J14}}). Die Ableiter sind per Fundamenterder geerdet. Daraus ergibt sich eine Reihe von miteinander verbundenen Maschen mit 15 x 15 m oder 10 x 10 m. Dadurch wird ein besserer Potentialausgleich des Gebäudes erreicht und Blitzströme teilen sich auf, wodurch elektromagnetische Felder und Induktion erheblich verringert werden.
{{FigImage|DB422474|svg|J14|Käfig aus Drahtgeflecht (Faraday´scher Käfig)}}


{{FigImage|DB422474|svg|J14| Beispiel für Schutz durch Faraday´schen Käfig}}
== Auswirkungen des Gebäudeschutzes auf die elektrische Ausrüstung der Anlage ==
50 % des vom Gebäudeschutzsystem abgeleiteten Blitzstroms fließt zurück in die Erdungsnetze der elektrischen Anlage (siehe {{FigRef|J15}}): Der Potenzialanstieg übersteigt sehr häufig die Isolationswiderstandsfähigkeit der Leiter in den verschiedenen Netzen (Niederspannung, Telekommunikation, Videokabel usw.). Außerdem erzeugt der Stromfluss durch die Ableiter induzierte Überspannungen in der Elektroinstallation.


== Innere Blitzschutzeinrichtungen ==
{{Highlightbox |
50% der Blitzstoßströme, die über das Gebäudeschutzsystem abgeleitet werden, beeinflussen über das Erdungssystem eingeleitete Rückspeiseströme das elektrische Netzwerk innerhalb eines Gebäudes (siehe {{FigRef|J15}}):
Folglich schützt das Gebäudeschutzsystem die elektrische Anlage nicht: Daher ist die Einführung eines elektrischen Anlagenschutzsystems zwingend erforderlich.}}


{{FigImage|DB422475_DE|svg|J15|Durch direkten Blitzschlag hervorgerufener Rückspeisestrom}}
{{FigImage|DB422475_DE|svg|J15|Rückspeisestrom durch direkten Blitzschlag}}


Die Potentialanhebung führt häufig dazu, dass der Isolationswert der im Netzwerk eingesetzten Leiter überschritten wird (Niederspannung, Kommunikation, Fernseher etc.).


Außerdem induziert der Stromfluss in den abgangsseitigen Leitern eine Überspannung im elektrischen Netzwerk.


[[en:Building_protection_system]]
[[en:Building_protection_system]]

Aktuelle Version vom 8. November 2022, 14:47 Uhr

Die Aufgabe des Gebäudeschutzsystems besteht darin, Gebäude vor direkten Blitzeinschlägen zu schützen. Das System besteht aus:

  • dem Erfassungsgerät: der Blitzableiter;
  • dem Erdableiter, der den Blitzstrom zur Erde ableitet;
  • dem Fundamenterder;
  • Verbindungen zwischen allen Metallrahmen (Potenzialausgleich) und den Erdungsleitungen.

Wenn der Blitzstrom in einem Leiter fließt und Potenzialunterschiede zwischen ihm und den in der Nähe befindlichen, mit der Erde verbundenen Gebäudeteilen auftreten, können letztere zerstörerische Überschläge verursachen.

Die 3 Arten von Blitzschutzsystemen

Es werden drei Arten von Gebäudeschutz verwendet:

Der Blitzableiter (einfache Fangstange oder mit Auslösesystem)

Der Blitzableiter ist eine metallische Fangstange, die oben am Gebäude angebracht wird. Er wird von einem oder mehreren Leitern geerdet (häufig Kupferstreifen) (siehe Abb. J12).

Abb. J12 – Blitzableiter (einfache Fangstange oder mit Auslösesystem)

Planung des Blitzschutzes und Errichtung eines Blitzableiters sind die Aufgaben eines Fachmanns.

Zu berücksichtigen sind die Querschnitte und die verwendeten Materialien für den äußeren Blitzschutz und den Fundamenterder (damit hochfrequente Blitzströme zur Erde abgeleitet werden).

Außerdem treten durch das Fließen eines Blitzstroms zur Erde „Ohmsche“ und „induktive Kopplungen“ in den zu schützenden elektrischen Stromkreisen der Gebäude auf. Diese können hohe zweistellige Kilovoltwerte erreichen. Daher ist es sinnvoll, die Ableitströme symmetrisch in zwei, vier oder mehr Ströme aufzuteilen, um die Auswirkungen zu minimieren.

Der Blitzableiter mit Erdseilen

Diese Erdseile werden über der zu schützenden Konstruktion gespannt. Sie dienen zum Schutz von beispielsweise: Raketenabschussgebieten, militärischen Anwendungen und Schutz von Hochspannungsfreileitungen (siehe Abb. J13).

Abb. J13 – Blitzableiter mit Erdseilen

Der Blitzableiter mit Gitterkäfig (Faraday´scher Käfig)

Dieser Schutz umfasst die symmetrische Platzierung zahlreicher Leiter/Bänder um das gesamte Gebäude. Bei hohen Gebäuden werden horizontale Verbindungen hinzugefügt, z.B. alle zwei Stockwerke (siehe Abb. J14). Die Ableiter sind per Fundamenterder geerdet. Daraus ergibt sich eine Reihe von miteinander verbundenen Maschen mit 15 x 15 m oder 10 x 10 m. Dadurch wird ein besserer Potentialausgleich des Gebäudes erreicht und Blitzströme teilen sich auf, wodurch elektromagnetische Felder und Induktion erheblich verringert werden.

Diese Art von Blitzschutzsystem wird für Gebäude verwendet, in denen sich sehr empfindliche Anlagen wie Computerräume befinden.

Abb. J14 – Käfig aus Drahtgeflecht (Faraday´scher Käfig)

Auswirkungen des Gebäudeschutzes auf die elektrische Ausrüstung der Anlage

50 % des vom Gebäudeschutzsystem abgeleiteten Blitzstroms fließt zurück in die Erdungsnetze der elektrischen Anlage (siehe Abb. J15): Der Potenzialanstieg übersteigt sehr häufig die Isolationswiderstandsfähigkeit der Leiter in den verschiedenen Netzen (Niederspannung, Telekommunikation, Videokabel usw.). Außerdem erzeugt der Stromfluss durch die Ableiter induzierte Überspannungen in der Elektroinstallation.

Folglich schützt das Gebäudeschutzsystem die elektrische Anlage nicht: Daher ist die Einführung eines elektrischen Anlagenschutzsystems zwingend erforderlich.

Abb. J15 – Rückspeisestrom durch direkten Blitzschlag
Teilen