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7.5.2
Potentialausgleich für Energieversorgungsanlagen
Analog zu metallenen Installationen sind alle elektrischen Energie- und Datenleitungen am Gebäudeeintritt (Blitzschutzzonen (LPZ)-Übergang 0A auf 1) in den Potentialausgleich einzubeziehen. Während die Ausführung für Datenleitungen in Abschnitt 7.5.3 beschrieben wird, soll im Folgenden auf die Ausführung des Potentialausgleichs mit elektrischen Energieleitungen näher eingegangen werden.
Die Schnittstellen für den Potentialausgleich an der LPZ- Grenze 0A auf 1 definieren sich anhand der spezifischen baulichen Ausführung des zu schützenden Objektes. Für Anlagen mit Einspeisung vom Niederspannungssystem orientiert sich die LPZ-Grenze 0A /1 meist an der Gebäudegrenze (Bild 7.5.2.1).
Bild 7.5.2.1
Transformator außerhalb der baulichen Anlage
Bei Objekten, welche direkt aus dem Mittelspannungsnetz gespeist werden, wird die Blitzschutzzone LPZ 0A bis zur Sekundärseite des Transformators ausgestülpt. Der Blitzschutz-Potentialausgleich erfolgt auf der 230/400 V-Seite des Transformators (Bild 7.5.2.2).
Bild 7.5.2.2
Transformator innerhalb der baulichen Anlage
(LPZ 0 eingestülpt in LPZ 1)
Um Beschädigungen des Transformators zu verhindern, empfiehlt sich der zusätzliche Einsatz von Überspannungsschutzgeräten auf der Hochspannungsseite des Transformators. Eine Beeinflussung aufgrund des Fließens von Blitzteilströmen in der LPZ 0 auf Anlagenteile / Systeme in der LPZ 1 wird durch zusätzliche Schirmungsmaßnahmen der eingeführten Mittelspannungsleitung verhindert.
Um Ausgleichsströme zwischen den verschiedenen Potentialausgleichspunkten in einer elektrischen Anlage zu verhindern, wird empfohlen, den Blitzschutz-Potentialausgleich aller eingeführten metallenen Leitungen und elektrischen Energie- und Datenleitungen zentral an einer Stelle vorzunehmen. Sollte dies aus örtlichen Gegebenheiten nicht möglich sein, dann empfiehlt sich der Einsatz einer Ring-Potentialausgleichsschiene (Bild 7.5.2.3 und Bild 7.5.2.4).
Bild 7.5.2.3
Beispiel des Potentialausgleichs in einer baulichen Anlage mit mehreren Einführungsstellen der äußeren leitenden Teile und mit einem inneren Ringleiter als Verbindung der Potentialausgleichsschienen Bild 7.5.2.4
Ausführung des inneren Blitzschutzes mit einer gemeinsamen Einführungsstelle aller Versorgungsleitungen
Das Ableitvermögen der eingesetzten Blitzstrom-Ableiter (SPD, Typ 1) muss den Belastungen am Einsatzort unter Zugrundelegung des für das Objekt festgesetzten Gefährdungspegels entsprechen. Der für die jeweilige bauliche Anlage geeignete Gefährdungspegel ist aufgrund einer Risikoabschätzung auszuwählen. Liegt keine Risikoabschätzung vor oder können keine detaillierten Aussagen über die Blitzstromaufteilung an der LPZ-Grenze 0A auf 1 gemacht werden, ist es ratsam, die Schutzklasse mit den höchsten Anforderungen (Gefährdungspegel I) zugrunde zu legen. Die sich ergebende Blitzstrombelastung der einzelnen Ableitpfade ist in Tabelle 7.5.2.1 dargestellt. Dabei wird angenommen, dass sich der Gesamtstrom (z. B. 150 kA bei LPL II) zu gleichen Teilen auf die Erdungsanlage des betroffenen Gebäudes und über die Anzahl der aktiven Leiter (m) der eingesetzten SPDs Typ 1 in das Niederspannungsnetz aufteilt. Daher beträgt die minimale Blitzstromtragfähigkeit eines SPD Typ 1 bei z. B. LPL II 75 kA/m.
Gefährdungspegel
(alt: Blitzschutzklasse)
Blitzstoßstromtragfähigkeit
im TN-System
im TT-System (L – N)
im TT-System (N – PE)
I
≥ 100 kA/m
≥ 100 kA/m
≥ 100 kA
II
≥ 75 kA/m
≥ 75 kA/m
≥ 75 kA
III / IV
≥ 50 kA/m
≥ 50 kA/m
≥ 50 kA
m: Anzahl der aktiven Leiter, z. B. bei L1, L2, L3, N und PE ist m = 4
Tabelle 7.5.2.1
Geforderte Blitzstoßstromtragfähigkeit von Überspannungs-Schutzeinrichtungen SPD Typ 1 in Abhängigkeit des Gefährdungspegels und der Art der Niederspannungsverbraucheranlage (s. auch VDN Richtlinie 2004-08: „Überspannungs-Schutzeinrichtungen Typ 1. Richtlinie für den Einsatz von Überspannungs-Schutzeinrichtungen (ÜSE) Typ1 in Hauptstromversorgungssystemen“ und DIN VDE 0100-534)
Das Beiblatt 1 der DIN EN 62305-4 (VDE 0185-305-4) beschreibt zudem die Blitzstromverteilung in Abhängigkeit von unterschiedlichen Installationsbedingungen.
So sind beispielsweise bei mehreren parallelen Verbrauchersystemen erhöhte Belastungen für das vom Blitzeinschlag betroffene Gebäude möglich. Aus Bild 7.5.2.5 wird ersichtlich, dass der resultierende Erdungswiderstand des Niederspannungssystems (bestehend aus mehreren Nachbargebäuden und dem Transformator) im Vergleich zum Einzelerdungswiderstand des vom Blitzeinschlag betroffenen Gebäudes niedrig ist. Bild 7.5.2.6 zeigt, dass der Strom sich nicht zu gleichen Teilen auf die Niederspannungsanlage und die Erdungsanlage aufteilt. Im betroffenen Gebäude müssen die SPDs Typ 1 in der Niederspannungsanlage den deutlich größeren Strom im Vergleich zur Erdungsanlage ableiten. Das Beiblatt 1 der DIN EN 62305-4 (VDE 0185-305-4) bestätigt jedoch, dass entsprechend dimensionierte SPD Typ-1 (geprüft mit der Wellenform 10/350 µs) die Niederspannungsinstallation bei unterschiedlichen Anwendungen und Blitzbedrohungsszenarien auch bei direkten Blitzeinschlägen zuverlässig schützen.
Bild 7.5.2.5
Modell für die Blitzstromverteilung bei mehreren parallelen Verbrauchersystemen – Strangtopologie Bild 7.5.2.6
Modell für die Blitzstromverteilung bei mehreren
parallelen Verbrauchersystemen – Strangtopologie
Bei der Installation von Blitzstrom-Ableitern an der LPZ-Grenze 0A auf 1 ist weiterhin zu beachten, dass der empfohlene Einsatzort unmittelbar am Hausanschluss oftmals nur in Übereinstimmung mit dem Energieversorgungsunternehmen (neu: Verteilungsnetzbetreiber) realisiert werden kann. Die Anforderungen an Blitzstrom-Ableiter in Hauptstromversorgungssystemen ergeben sich aus der VDN Richtlinie 2004-08: „Überspannungs-Schutzeinrichtungen Typ 1. Richtlinie für den Einsatz von Überspannungs-Schutzeinrichtungen (ÜSE) Typ 1 in Hauptstromversorgungssystemen“ (zukünftig in VDE-AR-N 4100) und der DIN VDE 0100-534 (Bild 7.5.2.7, Bild 7.5.2.8undBild 7.5.2.9).
Bild 7.5.2.7
Kombi-Ableiter DEHNventil Bild 7.5.2.8
Blitzschutz-Potentialausgleich für energietechnisches und informationstechnisches System zentral an einer Stelle Bild 7.5.2.9
Blitzstrom-Ableiter an der Grenze LPZ 0A – 1