Blitz- und Überspannungsschutz
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Elektrotechnik
Neue Normen für den Blitz- und Überspannungsschutz (1)
ep1/2003, 3 Seiten
1 Ausgangssituation Für den Blitzschutz baulicher Anlagen galten in Deutschland seit 1982 die Normen · DIN 57185-1 (VDE 0185-1) „Blitzschutzanlage - Allgemeines für das Errichten“ und · DIN 57185-2 (VDE 0185-2) „Blitzschutzanlage - Errichten besonderer Anlagen“. Diese Normen sind z. T. technisch überholt und unvollständig. Sie ermöglichen vor allem nur in begrenztem Umfang den Schutz elektrischer und elektronischer Ausrüstungen baulicher Anlagen, die in den letzten Jahren umfangreicher und gegenüber Blitzentladungen empfindlicher geworden sind. Dieser Situation trug die DKE ab 1996 zunächst mit der Herausgabe mehrerer IEC-und CENELEC-Normentwürfe, -Vornormen und -Normen Rechnung (Tafel ). Sie waren durch intensive Mitarbeit deutscher Blitzschutzfachleute in den zuständigen internationalen Normungsgremien entstanden. Dadurch war es u. a. gelungen, den in Deutschland erreichten hohen technischen Stand auf dem Gebiet des Blitzschutzes in die internationale Normung einzubringen. Da das neue Normenwerk nicht systematisch entstand, wurde es für den Anwender mehr oder weniger unübersichtlich. Diesen Zustand galt es zu verändern. 1.1 Normenreihe IEC 62 305 Die IEC beschloss im September 2000, alle Blitzschutznormen in der Normenreihe IEC 62305 neu und klar zu gliedern. Das hatte zur Folge, dass alle in Er- und Überarbeitung befindlichen Normen - teilweise kurz vor der Veröffentlichung - erneut überarbeitet werden müssen. Es wird deshalb mehrere Jahre dauern, bis die überarbeiteten Normen als IEC-, CENELEC-und DIN-VDE-Normen zur Verfügung stehen. 1.2 Deutsche Vornormen Um die deutsche Fachwelt kurzfristig bei der Einführung und Anwendung moderner Methoden des Blitzschutzes baulicher Anlagen zu unterstützen, hat das K 251 der DKE beschlossen, eine Reihe von Vornormen zu veröffentlichen, die den aktuellen Stand der Blitzschutztechnik dokumentiert. Diese Normenreihe ist bereits nach der IEC-Normenreihe 62305 strukturiert und weitgehendst an vorhandene IEC-Normentwürfe angepasst. Somit ist die vorgesehene Aktualisierung durch gültige IEC-und CENELEC-Normen zukünftig problemlos möglich. Mit diesem Beschluss wurden gleichzeitig alle in Tafel genannten bisher gültigen Entwürfe, Vornormen und Normen auf dem Gebiet des Blitzschutzes im November 2002 zurückgezogen und durch neue Vornormen ersetzt (siehe DIN-Mitteilungen 4/2002). 1.3 Status der Vornorm Vornormen sind Bestandteil des DIN- und VDE-Vorschriftenwerkes. Sie sind das Ergebnis von Normenarbeit, das jedoch wegen bestimmter Vorbehalte zum Inhalt oder wegen des gegenüber einer Norm abweichenden Aufstellungsverfahrens vom DIN noch nicht als Norm herausgegeben wird. So kann u. a. die Veröffentlichung von Entwürfen entfallen. Bei den neuen Blitzschutz-Vornormen wurde das auch so praktiziert, da ihr blitzschutztechnischer Inhalt in den abzulösenden Entwürfen, Vornormen und Normen bereits weitgehendst veröffentlicht wurde. Die neuen VDE-Vornormen beruhen auf IEC-Normentwürfen, die weltweit diskutiert wurden und über die bereits weitgehend Einigkeiterzieltwurde.Daherbildendieneuen Normen eine verlässliche Grundlage für einenwirksamenundpraktikablen Blitzschutz. 2 Neue Normenreihe Die neue Normenreihe DIN V VDE V 0185 (VDE V 0185) „Blitzschutz“ besteht aus folgenden Teilen (Tafel ): Teil 1 Allgemeine Grundsätze Teil 2 Risiko-Management: Abschätzung des Schadensrisikos für bauliche Anlagen Teil 3 Schutz von baulichen Anlagen und Personen Teil 4 Elektrische und elektronische Systeme in baulichen Anlagen Teil 5 Schutz von Versorgungsleitungen (geplant). Für den Schutz von Telekommunikationsleitungen mit Lichtwellenleitern und mit metallischen Leitern gilt ergänzend die Norm DIN EN 61663-2 (VDE 0845-4), für die das UK 767.16 „Überspannungsschutz von Einrichtungen der Informationstechnik“ der DKE zuständig ist. Die neue Normenreihe VDE V 0185 beinhaltet ein umfassendes Gesamtkonzept für den Blitzschutz baulicher Anlagen, ihre elektrotechnischen und nicht-elektrotech-Blitz-und Überspannungsschutz Elektropraktiker, Berlin 57 (2003) 1 39 Neue Normen für den Blitz-und Überspannungsschutz (1) E. Engelmann, Dresden Eine neue Blitzschutz-Vornormen-Reihe VDE V 0185 löste im November 2002 alle gültigen Normen, Vornormen und Entwürfe zum Blitzschutz baulicher Anlagen ab. Dieser und ein folgender Beitrag geben einen Überblick über Hintergründe, Gliederung und Inhalt der neuen Normen. VDE-Klassifikation: Ausgabe Status Titel VDE 0185-1:1982-11 Norm Blitzschutzanlage - Allgemeines für das Errichten VDE 0185-2:1982-11 Norm Blitzschutzanlage - Errichten besonderer Anlagen VDE 0185-10:1999-02 Entwurf Blitzschutz baulicher Anlagen - Allgemeine Grundsätze VDE V 0185-100:1996-08 Vornorm Blitzschutz baulicher Anlagen - Allgemeine Grundsätze VDE 0185-101:1998-11 Entwurf Abschätzung des Schadensrisikos infolge Blitzschlag VDE 0185-102:1999-02 Entwurf Blitzschutz baulicher Anlagen - Allgemeine Grundsätze - Anwendungsrichtlinie B: Entwurf, Errichtung, Instandhaltung und Überprüfung von Blitzschutzsystemen VDE 0185-103:1997-09 Norm Schutz gegen elektromagnetischen Blitzimpuls VDE 0185-104:1998-09 Entwurf Schutz gegen elektromagnetischen Blitzimpuls (LEMP) - Schirmung von baulichen Anlagen, Potentialausgleich innerhalb von baulichen Anlagen und Erdung VDE 0185-105:1998-04 Entwurf Schutz gegen elektromagnetischen Blitzimpuls (LEMP) - Schutz für bestehende Gebäude VDE 0185-106:1999-04 Entwurf Schutz gegen elektromagnetischen Blitzimpuls (LEMP) VDE 0185-106/A1:1999-04 - Anforderungen an Störschutzgeräte (SPDs) VDE 0185-107:1999-01 Entwurf Prüfparameter zur Simulation von Blitzwirkungen an Komponenten des Blitzschutzsystems VDE V 0185-110:1997-01 Vornorm Blitzschutzsysteme - Leitfaden zur Prüfung von Blitzschutzsystemen Tafel Bisher gültige und ab November 2002 zurückgezogene Blitzschutznormen der Normenreihe VDE 0185 Dr.-Ing. Eberhard Engelmann, TU Dresden, ist Mitarbeiter des K 251 der DKE. Autor nischen Installationen und Versorgungsleitungen sowie die im Schutzbereich der Anlagen befindlichen Personen. Der klassische Gebäudeblitzschutz befasst sich mit · der Beherrschung direkter Blitzeinschläge in Gebäude, · dem Schutz vor materiellen Schäden und · dem Schutz von Personen in und in der Nähe von Gebäuden. Das neue Blitzschutz-Gesamtkonzept berücksichtigt und beinhaltet dagegen komplex · die Gefährdung durch direkte und indirekte Blitzeinschläge sowie Strom und Magnetfeld des Blitzes · die Schadensursachen, wie gefährliche Funkenbildung, mechanische Wirkungen, Überspannungen, Schritt- und Berührungsspannungen · die zu schützenden Objekte, wie Gebäude, Personen, elektrische und elektronische Anlagen, Versorgungsleitungen · die Schutzmaßnahmen, wie Auffangen und Ableiten des Blitzes, Erdungs- und Potentialausgleichsmaßnahmen, Überspannungsschutz und Schirmung. Den eigentlichen Schutznormen mit konkreten Blitzschutzmaßnahmen (Teil 3 bis Teil 5) wurden deshalb zwei allgemeine Normenteile vorangestellt: Teil 1 enthält allgemeine Informationen über die Gefährdung durch Blitzeinschläge, Schadensarten, Gefährdungspegel und Hilfen zur Abschätzung der Notwendigkeit und Auswahl von Schutzmaßnahmen. Teil 2 ermöglicht die zahlenmäßige Abschätzung des Schadensrisikos für bauliche Anlagen und erlaubt die Auswahl angemessener Schutzmaßnahmen. 3 VDE V 0185-1: Allgemeine Grundsätze 3.1 Gefährdungsanalyse Diese Norm enthält neben der Definition wichtiger Begriffe allgemeine Grundsätze für den Blitzschutz baulicher Anlagen ohne Begrenzung ihrer Höhe einschließlich · der in der baulichen Anlage vorhandenen Installationen und Versorgungsleitungen, · des Inhalts der baulichen Anlage und · der Personen, die sich im Schutzbereich der Anlage aufhalten. So werden u. a. im Hinblick auf die Analyse der Gefährdung eines zu schützenden Objektes die durch Blitzeinschlag möglichen Schäden an baulichen Anlagen und Versorgungsleitungen bezüglich Schadensquelle, Schadensursache und Schadensart klassifiziert. Das entsprechende Schadensrisiko wird allgemein eingeführt. Um Blitzeinwirkungen als Schadensquelle näher zu bestimmen, werden zukünftig vier Gefährdungspegel I bis IV verwendet, die maximalen Blitzstromparametern (z. B. Blitz- und Überspannungsschutz Elektropraktiker, Berlin 57 (2003) 1 S2 S4 SPD 0A/1 SPD 1/2 SPD 0A/1 SPD 1/2 SPD 0B/1 0C 0C LPZ 0B LPZ 0B 1 LPZ 0B LPZ 2 LPZ 1 LPZ 0A Schutzkonzept für den Blitzschutz einer baulichen Anlage mit elektrischen und elektronischen Systemen 1 bauliche Anlage (Schirmung von LPZ 1); 2 Fangeinrichtung; 3 Ableitungseinrichtung; 4 Erdungsanlage; 5 Raum (Schirmung von LPZ 2); 6 Versorgungsleitungen S1 Direkteinschlag in die bauliche Anlage; S2 Einschlag in der Nähe der baulichen Anlage; S3 Einschlag in Versorgungsleitung; S4 Einschlag in der Nähe der Versorgungsleitung R Radius der Blitzkugel; ds Sicherheitsabstand gegen zu starkes Magnetfeld; LPZ Blitzschutzzone; SPD Überspannungsschutzgerät Blitzschutzpotentialausgleich LPZ 0A direkter Blitzeinschlag möglich, voller Blitzstrom, volles Magnetfeld LPZ 0B kein direkter Blitzeinschlag möglich, Teilblitzstrom oder induzierter Strom, volles Magnetfeld LPZ 0C Teil der LPZ 0B, jedoch zusätzlich Gefahr durch Berührungs- und Schrittspannungen LPZ 1 kein direkter Blitzeinschlag möglich, Teilblitzstrom oder induzierter Strom, geschwächtes Magnetfeld LPZ 2 kein direkter Blitzeinschlag möglich, induzierter Strom, weiter geschwächtes Magnetfeld VDE-Klassifikation: Ausgabe Status Titel VDE V 0185-1:2002-11 Vornorm Blitzschutz - Allgemeine Grundsätze - Gefährdungsanalyse - Parameter des Blitzstromes - Schäden durch Blitzeinschlag - Kriterien für den Schutz baulicher Anlagen - Risiko-Management VDE V 0185-2:2002-11 Vornorm Blitzschutz - Risiko-Management: Abschätzung des Schadensrisikos für bauliche Anlagen - Verfahren zur Abschätzung des Risikos - Risiko-Management VDE V 0185-3:2002-11 Vornorm Blitzschutz - Schutz von baulichen Anlagen und Personen - Äußerer Blitzschutz - Innerer Blitzschutz - Blitzschutz für besondere bauliche Anlagen - Entwurf und Ausführung von Blitzschutzsystemen - Prüfung und Wartung von Blitzschutzsystemen VDE V 0185-4:2002-11 Vornorm Blitzschutz - Elektrische und elektronische Systeme in baulichen Anlagen - Schutz von elektrischen und elektronischen Systemen gegen LEMP - Planung und Installation von LEMP-Schutz - Prüfung und Wartung des LEMP-Schutzes - Erdungssystem - Potentialausgleich an der Grenze von LPZ - Integration elektronischer Systeme in das Potentialausgleich-Netzwerk - Räumliche Schirmung in Kombination mit Leitungsführung und -schirmung - Anforderungen an Überspannungsschutzgeräte - Schutz von Geräten in bestehenden baulichen Anlagen VDE V 0185-5: geplant Blitzschutz - Schutz von Versorgungsleitungen - Elektrische Energieleitungen - Rohrleitungen Tafel Die neuen Blitzschutznormen VDE V 0185 Teile 1 bis 5 Blitzstromscheitelwert, Steilheit des Blitzstromes oder Ladung des Blitzes) zugeordnet sind. 3.2 Blitzschutzzonenkonzept Der Schutz von baulichen Anlagen und Personen gegen Blitzeinwirkungen beruht auch in Zukunft auf dem bewährten Blitzschutzzonenkonzept. Danach wird die zu schützende bauliche Anlage in Blitzschutzzonen (LPZ) unterteilt, deren Grenzen durch charakteristische Kennwerte der Anlage gekennzeichnet sind und die z. B. mit Brandschutzzonen übereinstimmen können. Dieses Prinzip ermöglicht die wirksamsten und am besten geeigneten Schutzmaßnahmen für jedes Teil der baulichen Anlage. Hauptsächliche und wirksamste Schutzmaßnahme für den Schutz vor Schäden durch direkten Blitzeinschlag bleibt ein aus Äußerem und Innerem Blitzschutz bestehendes Blitzschutzsystem (Bild ). Dieses wird auf den Gefährdungspegeln beruhend mit Hilfe von Konstruktionsregeln nach vier Schutzklassen I bis IV ausgelegt. Die Konstruktionsregeln bestimmen z. B. · schutzklassenabhängig den anzuwendenden Blitzkugelradius bei der Festlegung von Schutzräumen oder die Maschenweite von Auffangeinrichtungen und · schutzklassenunabhängig Werkstoffe und Querschnitte von Blitzschutzbauteilen. Der Schutz baulicher Anlagen vor Überspannungen, die durch den elektromagnetischen Impuls der Blitzentladung (LEMP) induziert werden, erfolgt ebenfalls nach dem Blitzschutzzonenkonzept. Nach diesem Prinzip wird die zu schützende bauliche Anlage in innere Blitzschutzzonen eingeteilt. Jede Zone ist dabei durch wesentliche Änderungen der elektromagnetischen Bedingungen an der Zonengrenze charakterisiert. An diesen Zonengrenzen erfolgen dann die entsprechenden Schutzmaßnahmen wie Potentialausgleich, Überspannungsschutz und/oder Schirmung. 3.3 Risikoanalyse Entscheidend für die Notwendigkeit von Blitzschutzmaßnahmen bzw. die Auslegung notwendiger Blitzschutzmaßnahmen ist einerseits das vorhandene Risiko eines Blitzschadens, das Schadensrisiko R, und andererseits das akzeptierbare Schadensrisiko Ra. Das Ziel eines wirtschaftlichen Blitzschutzes besteht darin, das Schadensrisiko R auf ein akzeptierbares Schadensrisiko Ra zu reduzieren: R Ra. Teil 1 der Vornorm enthält grundsätzliche Ausführungen zur Risikoabschätzung, zur Abschätzung der Notwendigkeit und zur Auswahl von Schutzmaßnahmen. Letztere bestehen aus Sicht des Risiko-Managements in · Schutzmaßnahmen zur Verringerung der Schadenswahrscheinlichkeit (z. B. Installation eines Blitzschutzsystems, Überspannungsschutz von elektrischen Versorgungsleitungen, magnetische Schirmung empfindlicher elektronischer Ausrüstungen) und · Schutzmaßnahmen zur Begrenzung der Höhe des Verlustes (z. B. Installation von flammensicheren Abschottungen, Löscheinrichtungen, Meldeanlagen, redundanten Ausrüstungen). 3.4 Blitzstromparameter Eine ausführliche Erläuterung der Blitzstromparameter, ihrer statistischen Verteilung und Zuordnung zu den Gefährdungspegeln, ihrer Schadenswirkung und ihrer Simulation für Prüfzwecke erfolgt in den informativen Anhängen A und B des Normenteils. Diese Ausführungen tragen zum besseren Verständnis der oft knappen Festlegungen im normativen Teil der Norm bei und ermöglichen die Lösung spezieller Blitzschutzaufgaben. Blitz- und Überspannungsschutz Elektropraktiker, Berlin 57 (2003) 1 41
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- E. Engelmann
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