Das Blitzschutzkonzept

Das Schutzkonzept umfaßt die Summe aller Maßnahmen, die für den Schutz einer elektrischen Anlage oder elektronischen Einrichtung vor den Auswirkungen eines Blitzschlages notwendig sind.
Ein zuverlässiger Blitzschutz ist eine sehr komplexe Angelegenheit und vor allem eine Frage der Hochfrequenztechnik, liegt doch die gesamte Dauer eines Blitzes im Bereich von maximal einer Handvoll Millisekunden. Der Anstieg des Blitz-Stoßstroms auf seinen Scheitelwert von z.B. 100 kA erfolgt typisch innerhalb von 10 µs, die induktiven und dynamischen Effekte auf den betroffenen Leitungen und Erdern können deshalb gewaltige Auswirkungen annehmen. Die erforderlichen Schutzmaßnahmen reichen weit über den bloßen Einbau von Schutzschaltungen hinaus. Bedenkt man, daß zwischen der in einem Blitz zur Entladung kommenden Energie (10⁹ J) und der Überspannungs-Empfindlichkeit eines Halbleiterelementes (10^-7 J) ein Verhältnis von 10¹⁶ liegt, versteht man, daß sich ein funktionierendes Schutzkonzept nur nach wohlüberlegter Planung und sorgfältiger Beantwortung aller Fragen erstellen läßt:

• Festlegung des zu schützenden Bereiches:
  Welches Gerät, welche Gerätegruppe muß geschützt werden?
• Welche Leitungen (Stromversorgung, Daten, Signale, Meßwerte, Steuerung/Regelung, Video, Antennen usw.) und vor allem wieviele Adern führen vom ungeschützten Bereich in den zu schützenden Bereich hinein und heraus?
• Alle Leitungen, die den geschützten Bereich verlassen, müssen über gleichwertige Schutzschaltungen geführt werden. Eine einzige Ader, die ungeschützt in den zu schützenden Bereich hineinführt (bzw. verläßt) oder nicht auf der gemeinsamen Masseplatte mit Schutzelementen geschützt wird, kann den gesamten Schutzaufwand zunichte machen!
• Sind die Geräteeingänge erdfrei bzw. galvanisch getrennt?
• Wie hoch ist an jedem verwendeten Eingang die Spannungsfestigkeit bei kurzen Impulsen von 10ms Dauer sowohl differentiell (Ader gegen Ader) als auch gegen Erde (jede Ader gegen Masse)? Ist das nicht in Erfahrung zu bringen, muß anhand der Schaltung die Spannungsfestigkeit abgeschätzt werden. Ohne die genaue Kenntnis dieser Daten ist ein zuverlässiger Überspannungsschutz kaum möglich!
• Wenn die Restspannung der Schutzschaltungen höher sein sollte als die Spannungsfestigkeit der zu schützenden Geräte, dann sind weitere Feinschutzmaßnahmen vorzusehen.
• Alle Schutzschaltungen sind auf einer gemeinsamen Masseplatte zu montieren. Die ideale Lösung wäre, alle zu schützenden Geräte in einem faraday`schen Käfig zu installieren und an der Stelle, wo die externen Zuleitungen in den faraday`schen Käfig hineinführen, alle Schutzschaltungen als Durchführung in den faraday’schen Käfig zu montieren. Da dieser Idealfall selten zu realisieren ist, verwendet man eine elektrisch leitende Masseplatte (lokale Erde), auf der alle benötigten Schutzschaltungen montiert werden. Der Abstand der Masseplatte von den zu schützenden Geräten soll möglichst gering sein, um eventuelle Einkopplungen in den geschützten Bereich zu vermeiden!
• Die Masseplatte ist mit der lokalen Masse (Erdungssystem) zu verbinden.
• Das Massepotential (die stromlose Erde) für die Geräte im geschützten Bereich darf nur von dieser Masseplatte her bezogen werden.
• Im geschützten Bereich darf es keine weitere Erdverbindung geben! Im Blitzfall würde sonst ein Teil des Ableitstoßstroms zur "fremden Erde" abfließen und hohe Potentialdifferenzen innerhalb des geschützten Bereiches zur Folge haben. Die Elektronik wäre somit nur vermeintlich geschützt!
• Nach dem Einbau der Schutzmaßnahmen muß gewährleistet sein, daß im Überspannungsfall keine Störung in den geschützten Bereich eingekoppelt werden kann, weder magnetisch, noch galvanisch, noch kapazitiv. Auch die Kabel und Leitungen zwischen den Schutzmodulen und der geschützten Elektronik müssen vor solchen Einkopplungen sicher sein.

Beachten Sie dazu auch “Die sechs häufigsten Installationsfehler”

Hier finden Sie einige “Beispiele für realisierte Schutzkonzepte”.