Auf den Punkt gebracht

Überspannungsschutzmaßnahmen nach VDE-AR-N 4100

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Auf dem Gebiet des Überspannungsschutzes herrscht mitunter große Unsicherheit, und immer wieder tauchen sogar falsche Aussagen auf. Mit Blick auf die Technische Anschlussregeln (TAR) Niederspannung fasst dieser Beitrag nochmals die wesentlichen Anforderungen kompakt zusammen. 

Forderung von Überspannungsschutzmaßnahmen. In der VDE-AR-N 4100 wird unter Absatz 11.2.1 darauf hingewiesen, dass die Notwenigkeit eines Überspannungsschutzes in einer baulichen Anlage durch einen technischen Gebäudeplaner in Abstimmung mit dem Auftraggeber bzw. dem Anschlussnehmer zu ermitteln ist. Als Grundlage der Bedarfsermittlung ist die DIN VDE 0100-443 anzuwenden.

Auswahl von Überspannungsschutz- Einrichtungen. Die Auswahl und Errichtung der Überspannungsschutz-Einrichtungen muss nach der DIN VDE 0100-534 erfolgen. Sie beschreibt unter Absatz 534.4.1 den Errichtungsort und die Prüfklasse (Typ) von Überspannungsschutz-Einrichtungen (SPDs). Demnach sind bei Gebäuden ohne äußere Blitzschutzanlage zum Schutz bei indirekten Blitzeinwirkungen und bei Schaltüberspannungen Überspannungsschutz-Einrichtungen (SPDs) Typ 2 als erste Schutzstufe (Grobschutz) zu verwenden. In baulichen Anlagen mit einer äußeren Blitzschutzanlage sowie in Gebäuden mit Freileitungseinspeisung müssen Überspannungsschutz-Einrichtungen (SPDs) Typ 1 als Grobschutz angewendet werden.

Einbauort von Überspannungsschutz-Einrichtungen. Überspannungsschutz-Einrichtungen der ersten Schutzstufe (Grobschutz) müssen gemäß DIN VDE 0100-534 so nah wie möglich am Speisepunkt der elektrischen Anlage errichtet werden. Der Speisepunkt der elektrischen Anlage kann hierbei der Ort sein, an dem die Einspeisung in das Gebäude eintritt (direkt nach HAK) oder der elektrische Hauptverteiler (HVT).

Wenn Überspannungsschutz-Einrichtungen (SPDs) Typ 2 als erste Schutzstufe (Grobschutz) zur Anwendung kommen, sind diese grundsätzlich im Nachzählerbereich, im elektrischen Hauptverteiler (HVT), zu installieren. Die Installation kann gemäß VDE-AR-N 4100 Abschnitt 7.2 im oberen Anschlussraum der Zähleranlage erfolgen.

Wenn Überspannungsschutz-Einrichtungen (SPDs) Typ 1 als erste Schutzstufe (Grobschutz) zum Einsatz kommen, dürfen sie entweder gemäß VDE-AR-N 4100 Absatz 7.2 im oberen Anschlussraum (Nachzählerbereich) der Zähler- bzw. Kundenanlage installiert werden oder im Hauptstromversorgungssystem (Vorzählerbereich). Wird ein Überspannungsschutz mit SPDs Typ 1 im Hauptstromversorgungssystem (Vorzählerbereich) vorgesehen, sind die Anforderungen an diese Geräte nach VDE-AR-N 4100 Abschnitt 11.2.2 vollständig einzuhalten und umzusetzen. Der Einbauort der Überspannungsschutz-Einrichtungen Typ 1 im Hauptstromversorgungssystem ist im Anhang G der VDE-AR-N 4100 beschrieben und kann entweder im netzseitigem Anschlussraum des Zählerschrankes (Sammelschienen) oder in einem separaten Gehäuse erfolgen.

Schutzbereich von Überspannungsschutz-Einrichtungen. Die am Speisepunkt installierten Überspannungsschutz-Einrichtungen (SPD/Grobschutz) schützen unabhängig von ihrem Installationsort (Vor- oder Nachzählerbereich) die Elektroinstallation im direkten Umfeld sowie die im Zählerbereich integrierten Messeinrichtungen vor Überspannungen bei direkten und indirekten Blitzeinwirkungen und Schaltüberspannungen. Bei baulichen Anlagen mit äußerer Blitzschutzanlage sind erweiterte Maßnahmen des Überspannungsschutzes erforderlich. Hierbei sind die Vorgaben der DIN VDE 0185-305 zusätzlich zu beachten.

Schutzbereich und 
Umfang der Maßnahmen

Wirksamer Schutzbereich. Aus physikalischen Gründen reicht ein Überspannungsschutzgerät am Speisepunkt einer elektrischen Anlage nicht aus, um auch bei weit entfernten Betriebs- und Verbrauchsmitteln eine Beeinträchtigung zu verhindern. In der DIN VDE 0100-534 wurde deshalb ein wirksamer Schutzbereich definiert. Wenn die Leitungslänge zwischen der Überspannungs-Schutzeinrichtung und dem zu schützenden Betriebsmittel weniger als 10 m beträgt, sind keine weiteren Maßnahmen erforderlich. Bei größeren Entfernungen empfiehlt die Norm den Einsatz zusätzlicher Überspannungsschutzgeräte so nah wie möglich am zu schützenden Betriebsmittel. Bei der Empfehlung/Forderung zusätzlicher Überspannungsschutzgeräte in der DIN VDE 0100-534 handelt es sich um eine sogenannte „Soll-Vorschrift“. Eine „Soll-Vorschrift“ ist im rechtlichen Sinne ebenso verbindlich wie eine „Muss- Vorschrift“. Allerdings lässt eine „Soll-Vorschrift“ bei Vorliegen besonderer (atypischer) Umstände ausnahmsweise ein Abweichen von den anerkannten Regeln der Technik zu. Diese mögliche Abweichung von den anerkannten Regeln der Technik muss schriftlich nachvollziehbar und begründet werden.

Umfang der Überspannungsschutzmaßnahmen. In jedem Gebäude müssen alle unterirdisch von außen in das Gebäude eingeführten Leitungen mindestens mit einem Überspannungsschutz-/Blitzstromableiter (Grobschutz) unmittelbar nach Gebäudeeintritt ausgestattet werden. Ein Überspannungsschutz in allen Unterverteilungen (Mittelschutz), wenn vorhanden, muss vorgesehen werden, wenn die Zuleitungslänge 10 m überschreitet. Bei sicherheitsrelevanten Anlagen (z. B. BMA) müssen die Leitungen mit einem zusätzlichen Geräteschutz (Feinschutz), direkt am Gerät ausgestattet werden. Zusätzlich ist in Stromkreisen, welche Betriebsmittel der Überspannungskategorie I (elektronische Geräte, Heizungssteuerungen, usw.) versorgen, ebenfalls ein Überspannungsschutz Typ 3 vorzusehen, wenn die Versorgungsleitung zu diesen Geräten 10 m Leitungslänge überschreitet. Wird auf einen vollständigen „Feinschutz“ aller betreffenden Stromkreise verzichtet, ist zwingend eine Hinweispflicht des Elektroinstallateurs oder Fachplaners an den Nutzer der elektrischen Anlage erforderlich (Bild 1). Da dieser Nutzer bzw. Endkunde häufig dem Installateur oder Fachplaner nicht bekannt ist, wird empfohlen einen entsprechenden Hinweis in der jeweiligen Unterverteilung der betreffenden elektrischen Anlage gut sichtbar zu hinterlegen. Wird der Kunde über die Abweichung der anerkannten Regeln der Technik nicht oder nicht ausreichend und rechtssicher informiert und es entsteht durch diese versäumte Maßnahme ein Schaden, kommt der Installateur/Fachplaner für Schäden und Folgeschäden auf. Lehnt der Kunde die Maßnahmen ab, kann im Schadensfall die Versicherung die Schadensregulierung ablehnen.

Weitere Forderungen

Grundlegende Forderung des Überspannungsschutzes. Gemäß DIN VDE 0100-100 „Allgemeine Grundsätze und Bestimmungen allgemeiner Merkmale“ ist ein Schutz gegen Überspannungen und Maßnahmen gegen elektromagnetische Einflüsse zwingend vorzusehen. In Abschnitt 131.6.2 ist gefordert: „Personen oder Nutztiere müssen gegen Verletzungen und Sachwerte müssen gegen Schäden durch Überspannungen geschützt sein, die Folge von atmosphärischen Einwirkungen oder von Schaltüberspannungen sind.“

Forderung des Überspannungsschutzes im Stromversorgungsnetz bei baulichen Anlagen ohne äußere Blitzschutzanlage. Die DIN VDE 0100-443 „Schutz bei transienten Überspannungen infolge atmosphärischer Einflüsse oder von Schaltvorgängen“ beschreibt die Anforderungen für den Schutz elektrischer Anlagen bei Überspannungen, die über das Stromversorgungsnetz übertragen werden. In Abschnitt 443.4 ist gefordert: „Der Schutz bei transienten Überspannungen muss vorgesehen werden für:

  • Anlagen für Sicherheitszwecke (Sibel, 
BMA, …)

  • medizinische Betriebsmittel

  • öffentlichen Einrichtungen (z. B. öffentliche Dienste, Telekommunikationszentren, Museen, …)

  • Gebäude mit Gewerbe- oder Industrieaktivitäten (z. B. Hotels, Banken, Industriebetriebe, Gewerbemärkte, landwirtschaftliche Betriebe, …)

  • Ansammlung von Personen (z. B. in großen Gebäuden, Büros, Schulen, …)

  • Wohngebäude und kleine Büros“.

Hinweis zur DIN VDE 0100-443 und weitergehende Forderungen für andere Anlagenteile. Gemäß Abschnitt 443.6.1 ist es nicht ausreichend, die systemeigene Beherrschung von Überspannungen nur nach dem Stromversorgungsnetz der baulichen Anlage zu betrachten, da elektrische Betriebsmittel oft an zwei unterschiedliche Netze, z. B. das Strom- und Datennetz, angeschlossen sind. Es ist zwingend erforderlich, sämtliche in das Gebäude eingeführten Kabel und Leitungen in das Schutzkonzept mit aufzunehmen.

Schutzstufen

Auswahl und Errichtung von Überspannungs-Schutzeinrichtungen. Die DIN VDE 0100-534 enthält im Wesentlichen Anforderungen für die Auswahl und Errichtung von Überspannungs-Schutzeinrichtungen, wenn diese nach DIN VDE 0100-443 oder durch andere Bestimmungen gefordert werden.

Erste Schutzstufe (Grobschutz). In Abschnitt 534.4.1 wird gefordert: Überspannungs-Schutzeinrichtungen müssen mindestens so nah wie möglich am Speisepunkt (Hauptverteilung) der elektrischen Anlage errichtet werden. Bei Anlagen ohne äußere Blitzschutzanlage ist mindestens ein Typ 2 Ableiter vorzusehen, bei Anlagen mit äußerer Blitzschutzanlage oder Freileitungseinspeisung muss ein Typ 1 Ableiter verwendet werden (Bild 2)

Zweite Schutzstufe (Mittelschutz). In Abschnitt 534.4.1 wird gefordert: Zusätzliche Überspannungs-Schutzeinrichtungen Typ 2 oder Typ 3 können für einen ausreichenden Schutz der elektrischen Anlage notwendig sein. Diese zusätzlichen Überspannungs-Schutzeinrichtungen müssen nach dem Speisepunkt der elektrischen Anlage in der ortsfesten elektrischen Anlage zum Beispiel in Unterverteilungen oder an den Steckdosen errichtet werden. Kann eine Überspannungs-Schutzeinrichtung Typ 1 den geforderten Schutz nicht sicherstellen, muss zusätzlich eine koordinierte Überspannungs-Schutzeinrichtung Typ 2 oder Typ 3 errichtet werden, um den geforderten Schutzpegel sicherzustellen.

Zweite und dritte Schutzstufe (Mittel- und Feinschutz). In Abschnitt 534.4.9 wird gefordert: Beträgt die Leitungslänge zwischen Überspannungs-Schutzeinrichtung und dem zu schützenden Betriebsmittel mehr als 10 m, dann sollten zusätzliche Schutzmaßnahmen ergriffen werden (Typ 2 Ableiter in der betreffenden Unterverteilung bzw. Typ 3 Ableiter in der Steckdose).

Dritte Schutzstufe (Feinschutz). In Abschnitt 534.4.4.2 wird gefordert: Um einen ausreichenden Schutz der Betriebsmittel sicherzustellen, darf der Schutzpegel zwischen den aktiven Leitern und Schutzleiter in keinem Fall die notwendigen Bemessungs-Stoßspannungen der zu schützenden Betriebsmittel (oder Installationen) überschreiten.

Fazit

Die Installation von Überspannungsschutz-Einrichtungen ist heute in fast allen Gebäuden Vorschrift. Eine Nachinstallationspflicht in elektrischen Anlagen besteht nicht. Bei Erneuerungen, Erweiterungen und Umbauten von elektrischen Anlagen oder Anlagenteilen sind jedoch Überspannungsschutz-Einrichtungen in der elektrischen Anlage nachzurüsten. In baulichen Anlagen ohne äußeren Blitzschutz und ohne Freileitungseinspeisung sind in der ersten Schutzstufe (Grobschutz) Typ 2 Ableiter im Nachzählerbereich der Kundenanlage ausreichend. Somit wird der Energieversorger bei Nachrüstungen in bestehenden Anlagen nicht benötigt.

Antennenanlagen oder Satellitenanlagen, welche nach DIN VDE 0855-1 errichtet werden oder installiert sind, erhöhen nicht die Blitzeinschlagswahrscheinlichkeit in das Gebäude oder die Antennenanlage. Bei Gebäuden mit äußerer Blitzschutzanlage nach DIN VDE 0185-305 sollte bei der Erstellung des Schutzkonzeptes eine verantwortliche Blitzschutzfachkraft hinzugezogen werden.


Bilder:


(1) Beispiel für ein Hinweisschild bei fehlendem Feinschutz

(2) Installation von SPDs Typ1, Typ 2, Typ 3

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