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Thema: Blitzschutzzonenkonzept

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Alle Beiträge
Blitzschutzzonenkonzept, Marbert Westernmei..., 10.06.20
Blitzschutzzonenkonzept, Gerhard Wolff, 11.06.20

Thema: Blitzschutzzonenkonzept
Name: Marbert Westernmeier
Datum: 10.06.20
Nachricht:

Die aktuelle Einteilung der
Blitzschutzzonen basiert auf den
Einschlagpunkt des Blitzes bzw. dem
Verlauf des Blitzstromes. Die
Einteilung macht aber keine Aussage
über die elektromagnetischen Felder in
den Blitzschutzzonen. Diese Felder sind
aber Maßgeblich für den
Trennungsabstand sowie für die
Überspannungsbelastung der eingesetzten
Komponenten. Wäre es nicht sinnvoller
den Blitzschutzzonen eine Obergrenze
des Elektromagnetischen Feldes
zuzuordnen?
Gruß
Marbert
Thema: Blitzschutzzonenkonzept
Name: Gerhard Wolff
Datum: 11.06.20
Nachricht:

Guten Tag Herr Westernmeier,
vielen Dank für Ihre Anregung, bei der aktuellen Einteilung der Blitzschutzzonen mehr die elektromagnetischen Felder in Auge zu haben.

Trotz scheinbar "in Stein gemeißelten" Inhalten in Normenwerken - so auch in der Blitzschutznormung - ist es nicht ehrenrührig oder gar verboten, sich selbst eigene Gedanken zu bestimmten Sachständen zu machen oder gar geltende Aussagen zu hinterfragen. Durch fachliche Diskussionen und Austausch unter Fachkollegen ist unter Beachtung der fallspezifisch anzuwendenden (unstrittigen) Inhalte des gemeinsam gelesenen Physikbuchs eine langfristige Fortschreibung von Normenwerken möglich.

Hinweise zum Blitzschutzzonenkonzept finden sich u.a. in DIN EN 62305 (VDE 0185-305). Darin sind die unterschiedlichen (von Raumgrenzen unabhängigen) Blitzschutzzonen beschrieben.

Die Blitzschutzzone 0 bietet keinen Schutz gegen Einflüsse aus Blitzeinwirkungen. Trifft ein Blitz eine (bauliche) Anlage, so wird in den Blitzstrom-durchflossenen Stromwegen der volle Blitzstrom zu messen sein. Auch das durch den Blitzstrom erzeugete elektromagnetische Feld um den Blitzstromkanal herum wird durch nichts gebremst. Dies ist unabhängig davon, ob das (getroffene) Gebäude mit einem Blitzschutzsystem ausgestattet ist oder nicht.

Insbesondere gilt dies für die Blitzschutzzone 0A. Diese liegt außerhalb von Maßnahmen des äußeren Blitzschutzes an diesem Gebäude.

Die Blitzschutzzone 0B ist dadurch gekennzeichnet, dass Blitzfangeinrichtungen (Fangstangen, Fangmaschen, usw.) den Blitzstrom aufnehmen und durch hieran angeschlossene Ableitungen zur Erdungsanlage führen. Innerhalb der so gebildeten Blitzschutzzone 0B werden im Rahmen verbleibender Restrisiken keine direkten Blitzeinschläge mehr zu erwarten sein. Die verbleibenden Blitzteilströme reduzieren sich durch Kirchhoffsche Strom(auf)teilungseffekte.

Das durch den Blitzstrom erzeugete elektromagnetische Feld bleibt in der Blitzschutzzone 0B unbedämpft. Es tritt in voller Höhe auf.

Durch elektromagnetische Schirmung sowie durch den Einsatz von Überspannungs-Schutzeinrichtungen wird der Übergang aus der Blitzschutzzone 0 in die Zone 1 geschaffen. In dieser Blitzschutzzone 1 sind keine direkten Blitzströme mehr zu erwarten. Das elektromagnetische Feld tritt nur noch in geschwächter Form auf.

Weitere elektromagnetische Schirmungen und zusätzliche Überspannungs-Schutzeinrichtungen an den Schutzzonen-Übergängen von Zone 1 auf Zone 2 verringern die zu erwartenden Einflüsse weiter. Insbesondere werden die in den elektrisch leitfähigen Systemen fließenden Teilblitzströme weiter reduziert. Alle Überspannungs-Schutzeinrichtungen an den Schutzzonenübergängen sind in den Schutzzonen-eigenen Potentialausgleich einzubinden.

Auf diese Weise werden auch leitungsgeführte Blitzteilströme auf Werte begrenzt, die den Betrieb von hierfür geeigneten Betriebsmitteln ermöglichen.

Sofern elektrische Betriebsmittel mit geringerer Isolationsfestigkeit diesen reduzierten Beaufschlagungsgrößen nicht standhalten können, werden diese einer weiteren Blitzschutzzone zugeordnet. In diesem Fall wäre das die Blitzschutzzone 3.

Auch an diesem Schutzzonenübergang können weitere Schirmungsmaßnahmen und ergänzende Überspannungs-Schutzeinrichtungen die "Stressfaktoren" weiter reduzieren. So wird beispielsweise in einem metallenen Schaltschrank eine solche Blitzschutzzone 3 errichtet werden können.

Im Inneren wären bei besonders empfindlichen Komponenten weitere Schutzzonen denkbar.

Sie sehen, Herr Westernmeier, alles geht hierbei Hand in Hand. Bei fachgerechter Planung und Ausführung nach der beschriebenen Vorgehensweise werden die auftretenden Teilblitzströme immer kleiner (Kirchhoff sein Dank) und die elektromagnetischen Felder ebenfalls.

Zur Bemessung des erforderlichen Trennungsabstandes habe ich in Beitrag Nr. 975 Hinweise gegeben. Dieser ist nicht vom elektromagnetischen Feld abhängig, sondern von der durch den Blitzstrom generierten Spannungsfall an der Leitungsführung zwischen angenommenen Blitzeinschlagpunkt und der Erde. Diese Spannung (Potentialdifferenz) steht mit der Erde verbundenen elektrisch leitfähigen Systemen im Inneren des betreffenden Gebäudes gegenüber. Diese Systeme können beispielsweise metallene Rohre der Heizungsanlage oder der Wasserversorgung sein, oder metallene Lüftungskanäle oder elektrische Leitungen sein.

Vereinfacht kann der einzuhaltende Trennungsabstand mit dem Dielektrikum eines Kondensators verglichen werden. Die eine "Platte" wird durch ein Teil des äußeren Blitzschutzsystems gebildet, die andere "Platte" durch das Rohr, den Kanal oder die elektrische Leitung.

Solange die in diesem Fall zu berücksichtigenden Abstände in Luft und/oder zusätzlich die durch "Feststoffe" (Dachziegel, Wärmeisoliermaterial, Mauerwerk, Verkleidungsplatte, usw.) gebildeten Strecken in Summe ausreichend groß sind, wird die anstehende Blitzüberspannung nicht ausreichen, die Isolierung zu durchschlagen.

Andernfalls ist der Trennungsabstand nicht ausreichend, und - ja, die Folgen sind uns allen bekannt: Feuer, Zerstörung, Rauchgase, usw.

Zusammenfassend ist festzustellen, dass ein fachgerecht geplantes und errichtetes Blitzschutzsystem aus äußerem und innerem Blitzschutz alle Fragen beantwortet.

Wichtig ist dabei, dass der Betreiber/Besitzer der zu schützenden Anlage seine Wünsche äußert (und bereit ist, die hierfür erforderliche Schutzmaßnahmen zu bezahlen), und die Blitzschutzfachkraft ihr "Handwerk" versteht.

Hinweise zu Auswahl und Errichtung finden Sie u.a in DIN VDE 0100-534 (VDE 0100-534).

Übrig bleibt ein gegen die Folgen eines Blitzeinschlags geschütztes Gebäude und das verbliebene (Blitzschutzklassen-abhängige) akzeptierte Restrisiko.

So, Herr Westernmeier, jetzt könnte die Antwort auf Ihre Frage fast zu einem kleinen Buch gemacht werden...

Gern stehe ich zur Diskussion weiterer Detailfragen zur Verfügung. Nutzen Sie dafür auch den Weg einer Email-Kommunikation: GWolff@Phoenixcontact.com

Herzliche Grüße!
Gerhard Wolff


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