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#Neues aus der Industrie
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EN 62305 Schutz gegen Blitzschlag
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EN 62305 Schutz gegen Blitzschlag
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Die Normenreihe EN 62305 befasst sich speziell mit dem Schutz von Gebäuden, deren Inhalt, Personen und Vieh vor Blitzeinschlag.
Die EN 62305 trägt der Tatsache Rechnung, dass wir heute im elektronischen Zeitalter leben und macht den LEMP-Schutz (Lightning Electromagnetic Impulse) für elektronische und elektrische Systeme durch die EN 62305-4 zu einem integralen Bestandteil der Norm. LEMP ist die Bezeichnung für die gesamten elektromagnetischen Auswirkungen von Blitzen, einschließlich leitungsgebundener Überspannungen (transiente Überspannungen und Ströme) und gestrahlter elektromagnetischer Felder.
Die EN 62305-4 kategorisiert die Schadensquelle, die Art des Schadens und die Art des Verlustes.
Schadensquellen
Schäden, die durch Blitzschlag verursacht werden können, werden unterteilt in:
- Schäden an einer baulichen Anlage (einschließlich aller ankommenden elektrischen Freileitungen und erdverlegten Leitungen, die mit der baulichen Anlage verbunden sind)
- Schäden an einem Dienst (in diesem Fall an Telekommunikations-, Daten-, Strom-, Wasser-, Gas- und Kraftstoffversorgungsnetzen).
Arten von Schäden
Jede Schadensquelle kann zu einer oder mehreren von drei Schadensarten führen. Die möglichen Schadensarten werden wie folgt unterschieden:
d1 Verletzung von Personen oder Nutztieren durch Schritt- und Berührungsspannungen
d2 Physikalische Schäden (Brand, Explosion, mechanische Zerstörung, chemische Freisetzung) durch Blitzstromeinwirkung einschließlich Funkenbildung
d3 Ausfall interner Systeme aufgrund von elektromagnetischen Blitzimpulsen (LEMP).
Arten von Schäden
Die folgenden Schadenarten können durch Blitzschäden entstehen:
l1 Verlust von Menschenleben
l2 Ausfall von Dienstleistungen für die Öffentlichkeit
l3 Verlust von Kulturgütern
l4 Verlust des wirtschaftlichen Wertes
LEMP-Schäden sind so weit verbreitet, dass sie als eine der spezifischen Arten (D3) identifiziert werden, gegen die ein Schutz vorgesehen werden sollte, und können von ALLEN Angriffspunkten auf das Bauwerk oder angeschlossene Dienste - direkt oder indirekt - ausgehen. Bei diesem erweiterten Ansatz wird auch die Brand- oder Explosionsgefahr berücksichtigt, die von den an das Bauwerk angeschlossenen Diensten ausgeht, z. B. von Strom-, Telekommunikations- und anderen Metallleitungen.
Die Norm EN 62305 macht deutlich, dass der bauliche Blitzschutz nicht mehr unabhängig vom Schutz vor transienten Überspannungen betrachtet werden darf. Da Blitzeinschläge von allen Punkten, die direkt oder indirekt in die bauliche Anlage oder die angeschlossenen Leitungen einschlagen, eine Gefahr durch transiente Überspannungen darstellen, sind SPDs ein unverzichtbares Schutzmittel, unabhängig davon, ob ein baulicher Blitzschutz vorhanden ist oder nicht.
Strom- und Spannungswellenformen
Die Norm EN 62305 berücksichtigt Schutzmaßnahmen für metallische Versorgungsleitungen (typischerweise Strom-, Signal- und Telekommunikationsleitungen) mit Hilfe von Überspannungsschutzgeräten (SPDs) sowohl gegen direkte Blitzeinschläge als auch gegen die häufigeren indirekten Blitzeinschläge und Schalttransienten. Normen wie die EN 61643-Reihe definieren die Eigenschaften von Blitzströmen und -spannungen, um eine zuverlässige und wiederholbare Prüfung von SPDs (sowie von Blitzschutzkomponenten) zu ermöglichen. Obwohl diese Wellenformen von den tatsächlichen Transienten abweichen können, beruhen die genormten Formen auf jahrelangen Beobachtungen und Messungen (und in einigen Fällen auf Simulationen). Im Allgemeinen bieten sie eine gute Annäherung an den realen Transienten.
Transiente Wellenformen haben eine schnelle Anstiegsflanke und einen längeren Ausläufer. Sie werden durch ihren Spitzenwert (oder Betrag), ihre Anstiegszeit und ihre Dauer (oder Abfallzeit) beschrieben. Die Dauer wird als die Zeit gemessen, die die Testtransiente benötigt, um auf die Hälfte ihres Spitzenwerts abzufallen.
Die nachstehenden Abbildungen veranschaulichen die üblichen Strom- und Spannungswellenformen, die zur Prüfung von SPDs für Netz-, Signal- und Telekommunikationsleitungen verwendet werden.
Direkte Stromstöße
Ein direkter Blitzeinschlag kann Blitzteilströme der Wellenform 10/350μs in ein System einspeisen, wenn ein Gebäude mit einem baulichen Blitzschutzsystem direkt getroffen wird (Quelle S1) oder wenn ein Blitz direkt in eine Freileitung einschlägt (Quelle S3).
Indirekte Einschläge
Entfernte oder indirekte Blitze in der Nähe der baulichen Anlage (Quelle S2) oder in der Nähe einer mit der baulichen Anlage verbundenen Versorgungsleitung (Quelle S4) in einem Radius von bis zu 1 km (und daher weitaus häufiger) werden durch die 8/20μs-Wellenform dargestellt. Induzierte Überspannungen durch direkte Blitzeinschläge und Schaltquellen werden ebenfalls durch diese Wellenform dargestellt. Mit einer viel kürzeren Abkling- oder Abfallzeit im Vergleich zur 10/350μs-Wellenform weist die 8/20μs-Wellenform deutlich weniger Energie auf (bei gleichem Spitzenstrom), ist aber immer noch verheerend genug, um elektrische und elektronische Geräte zu beschädigen.
Die Norm EN 62305-1 erkennt an, dass ein Ausfall interner Systeme (Schadensart D3) aufgrund eines elektromagnetischen Blitzimpulses (LEMP) von allen Einschlagspunkten in die bauliche Anlage oder den Dienst möglich ist - direkt oder indirekt (alle Quellen: S1, S2, S3 und S4).
Überspannungsschutzmaßnahmen (SPM)
EN 62305-4 beschreibt eine Reihe von Maßnahmen zur Minimierung der Schwere von transienten Überspannungen, die durch Blitzschlag und elektrische Schaltvorgänge verursacht werden.
Die wichtigsten und grundlegenden Schutzmaßnahmen sind:
- Erdung und Potentialausgleich
- Elektromagnetische Abschirmung und Leitungsführung
- Koordinierte Überspannungsschutzgeräte
Weitere zusätzliche Schutzmaßnahmen sind:
- Erweiterungen des baulichen LPS
- Standort der Geräte
- Verwendung von Glasfaserkabeln (Schutz durch Isolierung)
SPMs müssen auch in der Umgebung, in der sie sich befinden, funktionieren und Faktoren wie Temperatur, Feuchtigkeit, Vibration, Spannung und Stromstärke standhalten.
Die Auswahl des am besten geeigneten SPM erfolgt anhand der Risikobewertung gemäß EN 62305-2, wobei sowohl technische als auch wirtschaftliche Faktoren berücksichtigt werden. So kann es zum Beispiel nicht praktikabel oder kosteneffektiv sein, elektromagnetische Abschirmungsmaßnahmen in einer bestehenden Struktur zu implementieren, so dass die Verwendung von koordinierten SPDs geeigneter sein kann. Idealerweise werden SPDs am besten in der Projektierungsphase eingebaut, obwohl sie auch in bestehenden Anlagen problemlos installiert werden können.
Um den ununterbrochenen Betrieb kritischer Systeme auch im Falle eines direkten Einschlags zu gewährleisten, sind SPDs unerlässlich, und diese müssen entsprechend der Quelle der Überspannung und ihrer Intensität unter Verwendung des Blitzschutzzonenkonzepts (LPZ) in EN 62305-4 angemessen eingesetzt werden.
Das Konzept der Blitzschutzzonen (LPZ)
Der Schutz gegen LEMP basiert auf dem Konzept der Blitzschutzzone (LPZ), das die betreffende Struktur in eine Reihe von Zonen unterteilt, je nach dem Grad der Bedrohung durch den LEMP. Der Grundgedanke besteht darin, innerhalb der Struktur Zonen zu identifizieren oder zu schaffen, in denen die Auswirkungen des Blitzes teilweise oder vollständig reduziert sind, und diese mit den Störfestigkeitseigenschaften der in der Zone installierten elektrischen oder elektronischen Geräte zu koordinieren. Aufeinanderfolgende Zonen zeichnen sich durch eine signifikante Verringerung des Schweregrads der LEMP aus, die sich aus der Erdung, der Abschirmung oder der Verwendung von SPDs ergibt.
Externe Zonen:
- LPZ 0A ist der Bereich, der direkten Blitzeinschlägen ausgesetzt ist und daher möglicherweise den vollen Blitzstrom tragen muss. Dies ist typischerweise der Dachbereich eines Gebäudes ohne baulichen Blitzschutz. Hier tritt das volle elektromagnetische Feld auf.
- LPZ 0B ist der Bereich, der keinen direkten Blitzeinschlägen ausgesetzt ist und typischerweise die Seitenwände einer Struktur oder ein Dach mit baulichem Blitzschutz darstellt. Dennoch tritt auch hier das volle elektromagnetische Feld auf und es können leitungsgebundene Teilströme oder induzierte Blitzströme und Schaltüberspannungen auftreten.
Innere Zonen:
- LPZ 1 ist der innere Bereich, der mit Blitzteilströmen belastet ist. Die leitungsgebundenen Blitzströme bzw. Schaltüberspannungen sind im Vergleich zu den äußeren Zonen LPZ 0A, LPZ 0B reduziert, ebenso das elektromagnetische Feld, wenn geeignete Abschirmungsmaßnahmen getroffen werden. Dies ist typischerweise der Bereich, in dem die Versorgungsleitungen in das Gebäude eintreten oder in dem sich die Hauptstromverteiler befinden.
- LPZ 2 ist ein interner Bereich, der sich weiter innerhalb der Struktur befindet, wo die Reste von Blitzstoßströmen und/oder Schaltüberspannungen im Vergleich zu LPZ 1 reduziert sind. Ebenso wird das elektromagnetische Feld weiter reduziert, wenn geeignete Abschirmungsmaßnahmen getroffen werden. Dies ist typischerweise ein abgeschirmter Raum oder bei Netzstrom der Bereich der Unterverteilung.
