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Elektrotechnik
8. VDE/ABB-Blitzschutzfachtagung in Neu-Ulm: Normenkonforme Blitzschutzsysteme
ep12/2009, 3 Seiten
Normen und Vorschriften Aktueller Stand der Normung. Im Rahmen des Blitz- und Überspannungsschutzes werden für · Blitzschutz (DIN EN 62305), · Blitzschutzbauteile (DIN EN 50164), · Überspannunsgableiter (DIN EN 60099) und · Überspannungsschutz für Niederspannung (DIN EN 61643) laufend Normungsarbeiten durchgeführt, um die Normen dem aktuellen Stand der Technik anzupassen. So wurden zur DIN EN 62305 [1] verschiedene Berichtigungen veröffentlicht sowie Beiblätter erarbeitet - zum Teil 2 die Beiblätter 1 und 2 sowie zum Teil 3 die Beiblätter 1 bis 5. Alle fünf Teile werden überarbeitet; ihre Neuausgabe ist für Ende 2011 vorgesehen. Auch die anderen Normen werden permanent weiterentwickelt und dem aktuellen Stand der Technik angepasst - Änderungen sind teilweise bereits vorgesehen. DIN EN 62305-3 Beiblätter 1 und 2 vom Oktober 2009. Das Beiblatt 1 enthält Informationen und Bilddarstellungen zur Norm, die Anwendung und Verständnis verbessern sollen und neue Erkenntnisse berücksichtigen. Im Beiblatt 2 werden besondere bauliche Anlagen behandelt, für die international - unter Blitzschutzaspekten - keine normativen Vorgaben existieren. Die aktualisierten Beiblätter beziehen Erkenntnisse aus der Praxis ein und geben neue Hinweise zu baulichen Anlagen. Der bisherige Abschnitt „Photovoltaik und solarthermische Anlagen“ wird jetzt ausführlich im neuen Beiblatt 5 [2] behandelt. Neue Installationsvorschriften. Die DIN VDE 0100-443 [3] gibt Hinweise, in welchen Fällen der Schutz bei Überspannung ohne zusätzliche Schutzeinrichtungen oder durch den zusätzlichen Einsatz von Überspannungs-Schutzeinrichtungen (ÜSE) sichergestellt wird. Die DIN VDE 0100-534 [4] enthält für den Installateur umfangreiche und detaillierte Vorgaben für eine korrekte Auswahl und Errichtung von ÜSE. Mit diesen beiden aktuellen Vorschriften stehen nun dem Planer und Installateur die beiden wichtigsten Installationsvorschriften in einer aktualisierten Version zur Verfügung. Es liegt dem Anwender damit ein aufeinander abgestimmtes Normenpaket vor, welches den aktuellen Stand der Maßnahmen zur Auswahl und Errichtung von ÜSE repräsentiert. Für die möglichst einfache und praxisgerechte Umsetzung dieser Installationsregeln stehen dem Anwender innovative Gerätelösungen zur Verfügung. Nur das Gesamtpaket aus zuverlässigen Überspannungs-Schutzeinrichtungen und einer fachgerechten Installation stellt einen bestmöglichen Schutz bei Überspannung sicher. Neben den Belangen des Schutzes gegen Überspannungen aus indirekten fernen Blitzeinschlägen sowie aus Schalthandlungen sind die Belange des Blitzschutzpotentialausgleichs nach DIN EN 62305 berücksichtigt. Oftmals kritische Fragestellungen, wie blitzschutzzonengerechter Einbauort, Auslegung der Anschlussleitungen oder Wechselwirkungen von ÜSE mit Überstrom- und Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen finden praxisgerechte Antworten. Blitzparameter/-wirkungen Blitzstrom-Messstation. Die im Jahre 1978 errichtete Blitzmessstation am Fernmeldeturm auf dem Hohen Peißenberg wurde auf den neuesten Stand der Technik gebracht und Ende 2008 erneut in Betrieb genommen. Nunmehr sind genauere Messungen von Blitzparametern möglich, wie die ersten Auswertungen von Blitzeinschlägen zeigen. Offshore-Windparks. In Deutschland soll bis zum Jahre 2020 der Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromversorgung 20 % betragen. Zur Zeit werden Eignungsgebiete für Offshore Windparks vorgeschlagen und genehmigt, so dass ein vorgegebenes Ziel von 25 bis 30 GW bis 2030 erwartet werden kann. Da für deren Bau und Betrieb wenig Erfahrungswerte vorliegen, wurde der Bau von drei Forschungsplattformen initiiert. Die sogenannten FINO-Plattformen wurden in den Jahren 2003, 2007 und 2009 in Nord- und Ostsee errichtet. Vorgestellt wurden der Aufbau von FINO 3 sowie das Blitzstrommesskonzept, das umfangreiche Forschungsaktivitäten beinhaltet. Auswertung von Blitzunfällen (Bild ). Seit dem Jahre 2007 wurde die statistische Erfassung von Blitzunfällen in Deutschland erweitert. Die zu den Blitzunfällen erhobenen Daten werden nach bestimmten Zuordnungsparametern wie Schadensarten, Geschädigtengruppen und Häufigkeiten in eine Datenbank eingespeist und statistisch ausgewertet. Die Auswertungen können als Arbeitsmaterial zur Normenentwicklung und für die Arbeit in den technischen Ausschüssen verwendet werden. Schadensbeispiel. Durch einen Blitzschlag in ein Wohnhaus ohne Blitzschutzsystem wurden fünf Personen verletzt. Vier Personen erlitten leichte Verletzungen, eine Person zog sich durch die Entladung einen Gehörschaden zu, mit dessen Folgen sie auch heute noch zu kämpfen hat. Lebensbedrohend war jedoch keine der Verletzungen. Das Gebäude und die Installationen wurden durch den Blitzschlag allerdings massiv in Mitleidenschaft gezogen. An zwei Stellen im Gebäude kam es zu Bränden, die rasch gelöscht wurden. Dadurch konnten die vom Blitz verursachten Spuren am Gebäude und an den Installationen sehr gut nachvollzogen werden (Bild ). Die Blitzentladung wurde vom Blitzortungssystem erfasst (Polarität positiv, Amplitude 72 kA). Das Beispiel zeigt, auch für Einfamilienhäuser ist ein Blitzschutzsystem anzuraten. Elektropraktiker, Berlin 63 (2009) 12 924 BRANCHE AKTUELL 8. VDE/ABB-Blitzschutzfachtagung in Neu-Ulm Normenkonforme Blitzschutzsysteme Auch die achte durch den Ausschuss für Blitzschutz und Blitzforschung (ABB) des VDE ausgerichtete Blitzschutzfachtagung zeichnete sich durch hochwertige Vorträge und eine interessante Posterausstellung aus. Die am 29. und 30. Oktober 2009 durchgeführte Fachtagung wendete sich an alle mit Blitzschutz und Blitzforschung befassten Fachleute sowie an die Entscheidungsträger in Planungsbüros, Versicherungen, Bauämtern und Sachverständigen-Organisationen. 600000 500000 400000 300000 200000 100000 Anzahl der Schäden 300 Mio. EUR 200 150 100 Schadensaufwand 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 Anzahl Überspannungsschäden Anzahl Blitzschäden Schadensaufwand Überspannungsschäden (Mio. EUR) Schadensaufwand Blitzschäden (Mio. EUR) Durch die Hausrat-Feuer-Versicherung regulierte Schäden durch Blitz und Überspannung Zerstörungen im Sicherungskasten durch Blitzeinwirkung (Quelle: Gesamtverband der Versicherungswirtschaft) ER HAT 2 FESTE MITARBEITER UND 29.000, DIE IHM ZUARBEITEN. Als führende deutsche Markenhersteller mit insgesamt 29.000 Mitarbeitern sind wir die treibende Kraft der Elektrobranche. Wir entwickeln innovative Produkte, bieten erstklassige Qualität und perfekten Service - und schärfen mit unserer Initiative „Elektromarken. Starke Partner.“ das Markenbewusstsein. Für zufriedene Kunden, erfolgreiche Geschäfte und mehr Qualität. www.elektromarken.de Blitzschutz-Forschung Hochspannungsuntersuchungen an Modellanordnungen zur normativen Berechnung des Trennungsabstands zeigen, dass · die (der normativen Bestimmung des notwendigen Trennungsabstands zugrunde liegende) Stoßkennlinie für Rechteckimpulse nahezu unabhängig von der gewählten Prüfimpulsform ist, · das Flächen-Zeit-Gesetz (FZG) auf Isolierstrecken in Luft und auf Gleitstrecken anwendbar ist, · die Definition eines einzelnen Faktors km zur Berücksichtigung von Isolieranordnungen nicht ausreichend ist, · nur der Vergleich der (mit dem FZG generierten) Stoßkennlinie mit den zu berücksichtigenden Blitzstromkomponenten eine sichere Aussage über die elektrische Festigkeit der Isolieranordnung ermöglicht. km-Koeffizienten von Baustoffen. Nach DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3) können für die Bestimmung des Trennungsabstands bisher nur zwei Werte gewählt werden - 1 für Luft und 0,5 für Beton und Ziegel. Wegen der Verwendung neuer Werkstoffe entstand die Frage nach einer Revision der km-Koeffizienten. Untersuchungen hatten folgende Ergebnisse. · Der für feste Baumaterialien (Kalksandstein, Klinker, Beton und Ytong) zu verwendende kleinste km-Koeffizient liegt im Bereich von 0,4 bis 0,8, so dass der angegebene Wert 0,5 hierfür herangezogen werden kann. · Bei festen Materialien (Tonfliesen, Granit und Keramikfliesen) tritt wegen der nicht oder nur schwach vorhandenen Porösität eine höhere Spannungsfestigkeit des Materials auf und somit auch im Vergleich zur Luft ein höherer Durchschlagspannungswert bzw. ein größerer km-Koeffizient (1,5 bis 2,5). Selbst für Dämmstoffe ergibt sich ein höherer Wert als bei Klinker, Beton, Kalksandstein und Ytong, nämlich nahezu 1. Dieses Material weist somit die größte Ähnlichkeit mit Luft hinsichtlich des Spannungsdurchschlags bei Stoßspannungsimpulsen im s-Bereich auf. · Bei Mischdielektrika, also bei den Baumaterialien Ytong, Klinker und Beton, in Kombination mit gleich großen Luftstrecken beträgt der km-Koeffizient zwischen 0,7 und 0,85. Somit dürfte bei den Materialkombinationen Klinker-Luft, Beton-Luft und Ytong-Luft ein erhöhter Wert (0,75) angesetzt werden können. Simulation transienter Spannungsverläufe. Die Verfügbarkeit und die Sicherheit von Großkraftwerken können durch Blitzentladungen negativ beeinflusst werden. Ein sehr spezielles Szenario, welches aus aktuellem Anlass zu untersuchen war, betrifft den kraftwerksnahen Blitzeinschlag in die Hochspannungs-Freileitung am Netzanschluss der Anlage. Wird nun noch ein sogenannter Schirmfehler unterstellt, d. h. der direkte Blitzeinschlag erfolgt in ein Leiterseil und nicht in das darüber gespannte Erdseil, so bedeutet dies eine extreme elektromagnetische Einwirkung. Grundsätzlich zeigen die vorgenommenen Simulationen, dass unter Berücksichtigung der Überspannungsableiter und der Störlichtbögen am Isolator die zu erwartenden Spannungsüberhöhungen zu jedem Zeitpunkt in den zulässigen Toleranzbereichen verbleiben. Wird hingegen der Überschlag am Ableiter vor dem Maschinentransformator nicht berücksichtigt, so liegen die Spannungswerte auf der 10-kV-Ebene bei etwa dem vierfachen Wert; sie sind damit außerhalb der zulässigen Grenzwerte für Kabel oder Verbraucher. Messungen. Im Blitzschutz spielt die Messtechnik bei der Entwicklung neuer Bauteile und Geräte sowie bei der Blitzortung eine wichtige Rolle, im Umfeld der handwerklichen Ausführung der Blitzschutzanlage wird sie oft unterbewertet. Dabei kann präzises Messen die Qualität verbessern, den Materialeinsatz optimieren und den Arbeitsaufwand verringern. Es handelt sich dabei um · das Messen der Isolationsfestigkeit mit mobilen Niederspannungsstoßgeneratoren, · das Messen des Erdungswiderstands mit der klassischen Methode der Strom-Spannungsmessung unter Auswertung des Potentialverlaufs an der Erdoberfläche und der eingeschränkt anwendbaren Methode der Schleifenwiderstandsmessung, · die Messung des spezifischen Erdungswiderstands, · den Durchgangswiderstand, · den Schutzwinkel mit einem speziell dafür entwickelten Schutzwinkelprüfgerät und · das Scannen und Erkennen von Metallteilen unterschiedlicher Materialien in der Erde. Spezielle Objekte An verschiedenen Objekten - Fassadenkonstruktion, Rechenzentrum, Bürohochhaus, Rohrbrücke, Ex-Anlage, PV-Stromversorgungssystem, Schwimmbad, Erdgastankstelle - wurden in den Vorträgen häufig auftretende Blitzschutzmängel dargelegt. Die behandelten Praxisbeispiele zeigten, dass Vorgaben in den Blitzschutznormen nicht Theorie bleiben müssen, sondern unter Beteiligung von Blitzschutzfachkräften ein konsequentes Umsetzen möglich ist. Die stiefmütterliche Behandlung eines Blitzschutzsystems durch die Fachplaner und die örtliche Bauüberwachung kann erhebliche unvorhergesehene Kosten zur Folge haben. Nur durch ein Gesamtkonzept für das Blitzschutzsystem, bestehend aus · dem äußeren und inneren Blitzschutz bereits ab der Ausführungsplanung · bis hin zur Errichtung und Bauüberwachung der Erdungs,- Ableitungs- und Fanganlage und des Potentialausgleichs sowie des Überspannungsschutzes, können Fehler vermieden werden. Insbesondere die Bauüberwachung ist hierbei gefragt, da die einzelnen Anlagen meist durch unterschiedliche Firmen errichtet werden. Die sich hierbei ergebenden Schnittstellen führen immer wieder zu großen Problemen. Ein weiterer Punkt ist die meist nicht durchgängige, äußerst mangelhafte, teils komplett fehlende Dokumentation. Durch eine baubegleitende Beratung und Überwachung können äußerer und innerer Blitzschutz von Beginn an ordnungsgemäß und nachvollziehbar dokumentiert werden. Bei Ex-Anlagen sind Blitzschutzmaßnahmen für elektrische Betriebsmittel besonders an Klemmen, Verbindern und Rohrleitungsanschlüssen zu beachten. Literatur [1] DIN EN 62305 (VDE 0185-305): 2006-10 Blitzschutz - Teil 1: Allgemeine Grundsätze. - Teil 2: Risiko-Management. - Teil 3: Schutz von baulichen Anlagen und Personen. - Teil 4: Elektrische und elektronische Systeme in baulichen Anlagen. [2] Wettingfeld, J.; Schulz, B.: Blitz-und Überspannungsschutz für PV-Anlagen - DIN EN 62305-3 Beiblatt 5. ep Photovoltaik, Berlin (2009)11/12, S. 34-38. [3] DIN VDE 0100-443:2007-06 Errichten von Niederspannungsanlagen - Teil 4-44: Schutzmaßnahmen - Schutz bei Störspannungen und elektromagnetischen Störgrößen - Abschnitt 443: Schutz bei Überspannungen infolge atmosphärischer Einflüsse oder von Schaltvorgängen. [4] DIN VDE 0100-534:2009-02 Errichten von Niederspannungsanlagen - Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel - Schaltgeräte und Steuergeräte - Überspannungs-Schutzeinrichtungen (ÜSE). Elektropraktiker, Berlin 63 (2009) 12 926 BRANCHE AKTUELL TIPP Einige Vorträge werden in den kommenden Heften des veröffentlicht. Günter Deutsch (re) wurde für seine langjährigen Verdienste mit der Goldenen Ehrennadel durch Prof. K. Stimper (li) und K.-P. Müller ausgezeichnet
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