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Aus dem Facharchiv: Lernen & Können
Typische Fehler in der Elektroinstallation – Überspannungsschutz

Unter Überspannungsschutz wird der Schutz elektrischer und elektronischer Geräte vor zu hohen elektrischen Spannungen verstanden. Eine der Hauptursachen für kritische Überspannungen sind Blitzeinschläge in Energie- und Signalleitungen und in deren Nähe.

Blitzschutzsystem am Haus/Wohnhaus/Einfamilienhaus (Bild: GDV­Lernmodul)

(Bild 2) Blitzschutzsystem am Haus (Bild: GDV­Lernmodul)

Die zerstörerische Wirkung kann im Extremfall sogar Explosion und Brand der Geräte her-vorrufen. Angelehnt an das Web-Lernmodul „Überspannungsschutz“ [1] des GDV werden entsprechende Schutzmaßnahmen im Folgenden näher erläutert.

Gründe für den Überspannungsschutz

In Deutschland gibt es eine hohe Blitzaktivität, die sich allerdings regional stark verteilt (Bild 1). Diese Blitzaktivität führt jedes Jahr zu hohen Schäden. Die Überspannung schädigt bzw. zerstört die an­geschlossenen elektronischen Bauteile. Der Blitz-Informationsdienst der Fa. Siemens (BLIDS) nutzt Messstationen quer durch Europa und erfasst seit Anfang der 90er Jahre genaue Daten von Blitzein­schlägen. Bis zu 50 m genau kann BLIDS den Einschlag eines Blitzes lokalisieren. Eine Statistik des Gesamtverbands der Deutschen Versicherungswirtschaft e. V. (GDV) belegt, dass Blitz­ und Überspannung immer teurere Einzelschäden verursachen. Im Jahr 2006 gab es demnach 550 000 Schäden, die mit 340 Millionen Euro beglichen wurden. Innerhalb von sechs Jahren stiegen somit die Versicherungsleistungen für einen durchschnittlichen Blitz­ und Überspan­nungsschaden um 30 %. Grund für diese Entwicklung ist nach Aussage der Experten sowohl die Vielzahl, als auch die Hochwertigkeit der elektronischen Geräte in deutschen Haushalten.

Blitzschutzsystem

Blitzableiter am Haus schützen das Gebäude vor Brandschäden. Der Blitzableiter sorgt dafür, dass die Energie zur Erde abgeleitet wird. Für die Elektroinstallation und die elektrischen Geräte im Haus reicht ein Blitzableiter aber nicht aus. Für deren Schutz sind sogenannte Feinschutzgeräte notwendig, die sich in der Elektroverteilung und vor dem zu schützenden Gerät befinden. Wenn kein Über­spannungsschutz installiert ist, sollten bei Gewittern die Stecker von Elektrogeräten gezogen sein.

Bei hohem Schutzinteresse kann die Notwendigkeit zur Errichtung eines Blitzschutzsystems (Bild 2) bestehen. Ein solches Blitzschutzsystem umfasst mehrere Bestandteile. Der äußere Blitzschutz dient vor allem dem Schutz des Gebäudes. Er fängt den Blitz auf und leitet den Blitzstrom über die Erdungsanlage ab. Dieser äußere Blitzschutz muss zur Vermeidung von Funkenbildung und zum Schutz der technischen Einrichtungen innerhalb des Gebäudes mit einem inneren Blitzschutz kombiniert werden. Der innere Blitzschutz schließt einen Blitzschutzpotentialausgleich und Überspan­nungsschutzmaßnahmen ein. Gebäude mit einer äußeren Blitzschutzanlage sind im Allgemeinen gegen Brände und mechanische Zerstörungen geschützt. Sofern keine weiteren Maßnahmen ergriffen werden, besteht bei Blitzeinschlägen durch auftretende Blitzströme und Überspannungen eine erhebliche Gefährdung der elektrischen Anlage, insbesondere, wenn elektronische Baugruppen oder Datenverarbeitungsanlagen vorhanden sind.

Zur Abwendung dieser Gefahr muss ein Potentialausgleich geschaffen werden, der das Entstehen unzulässiger Spannungen verhindert. Dies bezeichnet eine elektrisch gut leitfähige Verbindung, die unterschiedliche elektrische Potentiale mini­miert. Die Verbindung aller leitfähigen Gehäuse elektrischer Betriebsmittel mit einem geerdeten Schutzleiter und mit der Haupterdungsschiene ist die Grundlage für den Schutz gegen elektrischen Schlag. Die technische Ausführung für den Potentialausgleich, die Dimensionierung der Querschnitte und die genormten Begriffe ergeben sich aus der internationalen Norm IEC 60364­5­54:2011 sowie für Deutschland aus der DIN VDE 0100­540:2012­06. Bei Nichtbetriebsspannung-führenden elektrischen Betriebsmitteln erfolgt der Potentialausgleich direkt über Leitungsverbindungen. Bei Betriebsspannung-führenden bzw. aktiven Betriebsmitteln erfolgt dieser über Blitzstrom­ oder über Spannungsableiter. Der Potentialausgleich muss im Hausanschlussraum eines jeden Gebäudes errichtet werden. Dabei sind neben dem Erdungsleiter und den Schutzleitern der Stromversorgung auch alle Schutzpotentialausgleichsleiter einzubinden. Alle diese Leiter müssen auf einer Haupterdungsschiene zusammengeführt werden. Über den Erdungsleiter wird eine Verbindung mit dem Fundamenterder hergestellt oder, bei alten Gebäuden ohne Fundamenterder, mit einem nachzurüstenden anderen Erder. Gegebenenfalls bestehen Verbindungen vom Fundamenterder zu den Ableitungen einer Blitzschutzanlage.

Betreiber von elektrischen Anlagen können sich aus eigener Vorsorge zur Installation eines Blitzschutzsystems entschließen. Sollte dabei ein äußeres Blitzschutzsystem aufgrund einer Risikobetrachtung nicht notwendig sein, aber die Anforderungen für einen Überspannungsschutz bestehen, so bleiben ggf. noch der Einbau von Blitzstromableitern und Überspannungsschutzableitern.

Anforderungen an Blitzschutzsysteme

Die Blitzstromableiter und die Überspannungsableiter müssen bestimmten Anforderungen entsprechen. Im Hausanschlussbereich sind nach den Normen die Betriebsmittel mit Isolierungen zu versehen, die der Stehstoßspannung von 6 kV standhalten. Normale Haushaltsgeräte dürfen bei der kurzzeitig anstehenden Spannung von 2,5 kV keinen Schaden nehmen. Die in der Praxis verwendeten Ableiter weisen einen Schutzpegel auf, der unterhalb der festgelegten Überspannungskategorie liegt.

Autor: M. Heberer

Literatur: [1] Web-Lernmodul des GDV „Überspannungsschutz“

Bild (1) rechts: Blitzaktivität in Deutschland (Bild: Siemens)

Der vollständige Beitrag ist in unserem Facharchiv nachzulesen.

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