Franz Pigler
Blitzschutz
•Mttoonnchw Anlagen
Grundlagen und praktische Lösungen
Mit 186 Abbildungen und 38 Tabellen
© 2008 AGI-Information Management Consultants May be used for personal purporses only or by libraries associated to dandelon.com network.
Einführung 13 1 Grundlagen 15 1.1 Elektromagnetische Verträglichkeit 15 1.1.1 Schutzziel 20 1.1.2 Gesetzliche Regelungen 21 1.2 Störquellen 24 1.2.1 Kontinuierlich 24 1.2.2 Quasikontinuierlich 24 1.2.3 Burst 24 1.2.4 Impuls 24 1.2.5 Spannungseinbrüche 25 1.2.6 Ströme im Potentialausgleich 25 1.2.7 Elektrostatische Entladungen 26 1.3 Einwirkungsweg 26 1.3.1 Leitungsgebundene Beeinflussung 26 1.3.2 Feldinduzierte Beeinflussung 29 1.4 Berechnung der Induktivitäten und Spannungen 35 1.4.1 Typische Werte 38 1.5 Beeinflußte Systeme 42 1.5.1 Störsenken 42 1.5.2 Arten der Signalkreise 44 1.5.3 Starkstromeinrichtungen 45 1.5.4 Informationstechnische Einrichtungen 46 1.5.5 Auswirkung der Störung 53 2 Der Blitz als Störer 54 2.1 Blitzvorgang 54 2.1.1 Wo schlägt der Blitz ein 56 2.1.2 Was geschieht dort, wo der Blitz einschlägt? 57 2.1.3 Warum schlägt der Blitz in die Fangeinrichtung des
Blitzschutzsystemsein? 58 2.1.4 Erhöht ein Blitzschutzsystem die Gefährdung der Nachbarn? 60 2.1.5 Blitzortung 61 2.2 Blitzkennwerte 61 2.2.1 Darstellung im Zeitbereich 61
2.2.2 Darstellung im Frequenzbereich 65 2.2.3 Möglicher Scheitelwert am Einschlagpunkt 67 2.2.4 Schutz außen angebrachter elektronischer Einrichtungen
gegen Direkteinschlag 69 2.3 Weg des Blitzstromes 70 2.4 Induzierte Spannung 72 2.4.1 Form der eingekoppelten Spannung im freien Raum 72 2.4.2 Form der eingekoppelten Spannung innerhalb von Schirmungen 73 2.4.3 Höhe der Spannung abhängig vom Einschlagpunkt 74 2.4.4 Schutz gegen den HEMP 76 3 Andere zu berücksichtigende Störer 79 3.1 Schalten induktiver Verbraucher in Gleichstromkreisen 80 3.2 Störer im Starkstromsystem 81 3.2.1 Erdkurzschlußströme 81 3.2.2 Schalten von Niederspannungsmotoren 81 3.2.3 Schalten von Hochspannungsmotoren 82 3.2.4 Erdkurzschlüsse und Doppelerdschlüsse 83 3.3 Leitungen nahe starker 50 Hz-Streufelder 86 3.4 Leitungen in hochfrequenten Störfeldern 87 4 Schutz der baulichen Anlagen gegen den Blitz 89 4.1 Bestimmung der Schutzklasse 91 4.1.1 Vorgehen bei der Auswahl der Schutzklasse eines Blitzschutzsystems 92 4.1.2 Direkte Einschläge 93 4.1.3 Naheinschläge 97 4.2 Äußerer Blitzschutz 98 4.2.1 Planung des Blitzschutzes 99 4.2.2 Fangeinrichtung 100 4.2.3 Ausführung der Fangeinrichtungen 110 4.2.4 Ableitungen 111 4.2.5 Erdung 113 4.3 Innerer Blitzschutz 134 4.3.1 Blitzschutz-Potentialausgleich 136 4.3.2 Trennung von Leitern des Äußeren Blitzschutzes 146 4.4 Unkonventionelle Blitzschutzmaßnahmen 161 4.4.1 Wirksamere Fangspitzen 161 4.4.2 Verbesserte Ableitungen 162 4.4.3 Blitzabweiser 163 4.4.4 Führen der Blitzbahn zu unkritischen Einschlagpunkten 163
5 Planung der Maßnahmen gegen die elektromagnetische
Beeinflussung 164 5.1 EMV-Planung 166 5.2 Systemaufbau 168 5.2.1 Systeme der kommerziellen Datenverarbeitung 168 5.2.2 Systeme der Prozeßleittechnik 169 5.3 Einrichtung von Schutzzonen 171 5.4 Auswahl störfester Einrichtungen 174 5.5 Potentialanbindung 174 5.6 Signalkreise 176 5.7 Schirmen oder Beschälten 177 6 Schirmung 180 6.1 Gebäudeschirmung 181 6.1.1 Schirmwirkung 182 6.1.2 Leitende Skelette und bewehrte Wände 184 6.1.3 Überbrückung der Gebäudefugen 196 6.1.4 Leitende Fassaden und Unterkonstruktionen 198 6.1.5 Kontrolle und Nachweis der durchgehenden Leitfähigkeit 207 6.1.6 Maßnahmen zur Verbesserung der Gebäudeschirmung an
bestehenden Anlagen 209 6.2 Bewehrte Kabelkanäle 212 6.3 Schirmung der Gehäuse 214 6.4 Schirmwirkung der Kabeltragkonstruktionen 215 6.4.1 Verlegung an leitenden Teilen des Potentialausgleichs (Schirmleiter) 215 6.4.2 Kabelpritschen 217 6.4.3 Kabelwannen ohne Deckel 217 6.4.4 Kabelwannen mit Deckel 219 6.4.5 Auswirkung auf die eingekoppelte Spannung 220 6.5 Kabelschirmung 220 6.5.1 Schirm einseitig angeschlossen 221 6.5.2 Schirm zweiseitig angeschlossen 222 6.5.3 Kabel in der Erde 223 6.5.4 Arten und Aufbau der Starkstromkabel 225 6.5.5 Arten und Aufbau der Leittechnikkabel 226 6.5.6 Schirmrohre 229 6.5.7 Ausführung des Schirmanschlußes 231 6.5.8 Auswirkung auf die eingekoppelte Spannung 240 6.6 Kombination von Schirmungen 240 6.6.1 Schirmwirkung von mehreren Schirmen 240 6.6.2 Beispiele 241
7 Leitungsführung 247 7.1.1 Verringerung der Längsspannung 248 7.2 Verringerung der induzierten Querspannung 249 7.2.1 Querspannung zwischen Signal- und Stromversorgungskabeln 249 7.2.2 Querspannung zwischen den Adern eines Kabels 253 7.2.3 Querspannung zwischen zwei Signalkabeln 254 8 Potentialausgleich 256 8.1 Größe des Blitzteilstromes über den Potentialausgleich 257 8.1.1 Verbindung einer inneren Leitung mit der Fangeinrichtung in
Bauten aus isolierendem Material 258 8.1.2 Verbindung einer inneren Leitung mit der Fangeinrichtung in
Flachbauten aus leitendem Material 263 8.1.3 Verbindung einer „inneren Verbindung" mit einer Ableitung 265 8.1.4 Beispiel: Verbindungen zu Dachaufbauten 268 8.2 Potentialausgleich der Energieversorgung 270 8.3 Formen des Potentialausgleich 274 8.3.1 Vermaschter Potentialausgleich 275 8.3.2 Sternförmiger Potentialausgleich 277 8.3.3 Hybrider Potentialausgleich 278 8.4 Potentialausgleich in der Erde 280 9 Schutzbeschaltung 282 9.1 Lineare Schutzbeschaltungen 282 9.2 Nichtlineare Schutzbeschaltungen 283 9.3 Koordinierung der einzubauenden Schutzgeräte 286 9.3.1 Koordinierung nach der Strom/Spannungs-Kennlinie 286 9.3.2 Koordinierung von Blitzstrom- und Überspannungsableitern 287 9.4 Überlastung von Schutzgeräten 290 9.5 Schutzbeschaltung der Energieversorgung 291 9.6 Schutzbeschaltung der Informationstechnik 293 9.6.1 Stromversorgung 293 9.6.2 Signalkreise 296 9.6.3 Digitale Informationsübertragungen 300 10 Auswahl der Schutzmaßnahmen 301 10.1 Zeitgerechte Durchführung der Planung 301 10.2 Umfang der Planung 301 10.3 Ermittlung möglicher Kombinationen der Maßnahmen 303 10.4 Abschätzung der Kosten und sonstiger Vor- und Nachteile 303 10.4.1 Beispiel für verschiedene Kombinationen von Schirmen 304
11 Berechnung der Spannungen 307 11.1 Berechnung der Spannungen in Gebäuden 307 11.1.1 Berechnung der Schirmwirkung nach IEC 61312-2 (Entwurf) 308 11.1.2 Berechnung nach IEC 61024-1-2, Guide B 310 11.1.3 Berechnung mit dem Verfahren DIMENSION I 312 11.1.4 Berechnungsbeispiel 315 11.2 Berechnung der Spannungen in Verbindungen zwischen den Gebäuden ... 325 11.2.1 Berechnung der Erdungswiderstände 326 11.2.2 Berechnung des Stromes über die Verbindung 327 11.2.3 Berechnung der in die Kabeladern eingekoppelten Spannung 330 12 Qualitätssicherung 332 12.1 Qualitätssicherung bei der Planung 332 12.2 Qualitätssicherung bei der Ausführung 332 12.3 Auswirkung von Fehlern bei der Ausführung 332 12.3.1 Fehlende Überbrückung der Gebäudefugen 333 12.3.2 Vergessene Verbindungsschraube an einer Kabelpritsche 333 12.3.3 Fehlender Anschluß an einem Ende der Kabelpritsche 334 12.3.4 Fehlender Anschluß des Kabelschirmes 334 12.3.5 Ungünstiger Anschluß der Schutzbeschaltung 334 12.4 Qualitätssicherung im Betrieb 335 13 Nachweis der erreichten EMV 337 13.1 Rechnung 337 13.2 Messung 337
14 Normen 342 Literatur 346 Sachverzeichnis 349
