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Spuren einer Gleitentladung auf einer Steinoberfläche (Quelle: Heuschen VDE ABB Anwenderfachtagung)
Blitz- und Überspannungsschutz

Aus dem Facharchiv: Elektropraxis

Errichten eines Schutzraums

28.04.2022

Die Statistik für Todesfälle [1] durch Blitzschlag in Deutschland zeigt einen stark abnehmenden Trend, während die Zahl der Verletzten mit Krankenhausaufenthalt konstant bei etwa 100/Jahr bleibt.

Diese Entwicklung ist u. a. durch die normkonforme Errichtung von Blitzschutzsystemen nach DIN EN 62305-3 [2] und durch die Öffentlichkeitsarbeit des VDE/ABB nachvollziehbar. Ähnliche Trends wurden auch in der Schweiz beobachtet [3]. Angesichts dieser positiven Entwicklung ist es berechtigt, die nach dem Stand der Technik bekannten Maßnahmen auf Schutzhütten, Bushaltestellen etc. anzuwenden, damit Personenschäden weiter reduziert werden.

Grundlagen

Ein Unfall mit 4 Toten auf einem Golfplatz in Nordhessen im Jahr 2012 gab den Anstoß zu umfangreichen Untersuchungen über den Schutz von Personen durch Schutzräume. Besonders im Freien besteht das größte Risiko eines Unfalls durch Blitzschlag. Daher soll in diesem Beitrag beispielhaft ein Schutzraum mit den Abmessungen 4 m x 4 m x 3 m 
(L x W x H) zunächst bei natürlichem Boden und zusätzlich mit Asphalt isoliertem Boden untersucht werden. Dazu werden 4 Varianten berechnet, die nachfolgend aus technischer und wirtschaftlicher Sicht bewertet werden. Der Fokus liegt dabei insbesondere auf der Schrittspannung. Andere Effekte wie Überschläge vom Blitzkanal auf Personen, Zerstörung des Gebäudes etc. werden hier nicht untersucht.

Definitionen nach DIN EN 50522 (VDE 0101-2) [4] und IEV [5]:

Berührungsspannung UT [IEV 195-05-11, modifiziert]: Spannung zwischen leitfähigen Teilen, wenn diese gleichzeitig berührt werden. Es muss unterschieden werden zwischen der Berührungsspannung UT und der Leerlauf-Berührungsspannung UVT. In diesem Beitrag wird die Berührungsspannung UT ausgewiesen, die bei Berührung durch eine Person auftritt. Schrittspannung US[IEV 195-05-12]: Spannung zwischen zwei Punkten auf der Erdoberfläche, die 1 m voneinander entfernt sind, was als Schrittlänge eines Menschen angenommen wird. Dabei muss zwischen der durch den Körper mit 1 000 Ω belasteten Schrittspannung US und der Leerlauf-Schrittspannung UVS unterschieden werden. In diesem Beitrag wird die Schrittspannung als US ausgewiesen.

Risikomanagement nach
EN 62305-2

Das Risiko RA für den Tod und die Verletzung von Lebewesen durch elektrischen Schlag als Folge von Berührungs- und Schrittspannungen, die von einem Blitzeinschlag verursacht werden, kann nach dieser Norm abgeschätzt werden. Für den beispielhaften Schutzraum ergibt sich das Risiko RA wie folgt, wobei schon die schlechtesten Bedingungen angenommen wurden. Für folgende Faktoren ND Häufigkeit von gefährlichen Ereignissen für eine bauliche Anlage PA Schadenswahrscheinlichkeit für eine bauliche Anlage LA sich ergebender Verlust folgt: RA = ND· PA · LA Im Mittel ereignet sich alle 9,6 Mio. Jahre eine Verletzung von Lebewesen. Dieses Ergebnis steht nicht im Einklang mit der gefühlten Realität. Es würde bedeuten, dass erst in 9,6 Mio. Jahren ein ähnlicher Fall auftreten würde. Das abgeschätzte Risiko RA = 1,035 · 10-7/Jahr ist kleiner als das tolerierbare Risiko, RT = 10-5/Jahr. Deshalb sind formal nach DIN EN 62305-2 keine Schutzmaßnahmen erforderlich. Im Schadensfall von Waldeck 2012 ist der Schutzraum wegen nebenstehender Bäume statt mit 3 m mit 9 m zu berücksichtigen und ergibt dann einen Wert von 6,84 · 10-7 bzw. 1,46 Mio. Jahre. Auch in diesem Fall wären keine Schutzmaßnahmen erforderlich gewesen. Selbst für einen größeren Schutzraum von 20 m x 20 m x 3 m mit einer Zahl von 40 Personen erhält man einen Wert RA < RT. Autoren:J. Meppelink/M. Mauermann Literatur: [1] Statistisches Bundesamt Gesundheitsrisiken. www.gbe-bund.de [2] DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3):2011-10: Blitzschutz – Teil 3: Schutz von baulichen Anlagen und Personen. [3] Andres, N. et al.: Todesfälle durch Naturgefahrenprozesse in der Schweiz von 1946 bis 2015. Wasser Energie Luft, 109. Jahrgang (2017) Heft 2, S. 105, S. 109 ff. [4] DIN EN 50522 (VDE 0101-2):2011-11:Erdung von Starkstromanlagen mit Nennwechselspannungen über 1 kV. [5] IEV: IEC 60050 Electropedia: The World‘s Online Electrotechnical Vocabulary. http://www.electropedia.org, dt.: https://www2.dke.de/de/Online-Service/DKE-IEV/Seiten/IEV-Woerterbuch.aspx Der vollständige Artikel ist in unserem Facharchiv nachzulesen.