ELEKTROPRAKTIKER

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Fachzeitschrift für Handwerk und Industrie

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OBO BETTERMANN GmbH & Co. KGHüingser Ring 52 58710 Menden Tel. 02373/89-0Fax-02373/89-238E-Mail: info@obo.deInternet: www.obo.de

Elektropraktiker, Berlin 57 (2003) 92

FÜR DIE PRAXIS Informations- und Kommunikationstechnik

Ausfälle durch Überspannungen

Datenverbindungen, z. B. in Krankenhäusernoder bei der Feuerwehr sowie die immer ak-tuellen Datenbestände bei Tageszeitungenund Bankinstituten, um nur einige zu nennen,sind lebensnotwendige Adern für diese Unter-nehmen. Eine konstante Bedrohung der Anla-gen bilden nicht nur direkte Blitzeinschläge.Bedeutend häufiger werden die elektroni-schen Helfer durch Überspannung aus ent-fernten Einschlägen bzw. Schalthandlungengroßer induktiver Verbraucher beschädigt. Bei Gewitterentladungen werden kurzfristiggroße Energien freigesetzt. Diese können überalle Arten von elektrisch leitenden Verbindun-gen in das Gebäude eingeführt werden. Für un-ser tägliches Leben bedeutet dieses in ersterLinie die Zerstörung der elektrischen Geräte.Bei Wohngebäuden sind das konkret • Fernseher/Videorecorder• Telefonanlage• Computeranlage• HiFi-Musikanlage sowie• Küchengeräte.Der Ausfall dieser Geräte ist meistens mit ho-hen Kosten verbunden.Im Gewerbe spielen neben den Gerätekosten,auch die durch Ausfallzeiten und Folgeschä-den auftretenden Kosten eine entscheidendeRolle, beispielsweise durch• Computer (Daten)• Heizung/Warmwasser• Aufzüge, Garagentor- und Rollladenantriebe• Auslösung/Zerstörung der Brand-/Einbruch-

meldeanlage. Gerade bei Büroarbeitsplätzen (Bild ➊) ist die-ses vielleicht ein „lebenswichtiges“ Thema,denn dabei gilt es nachfolgende Fragen zu be-antworten:

• Kann der Betrieb ohne Zentralrechner/Ser-ver problemlos weitergeführt werden?

• Sind alle wichtigen Daten „rechtzeitig“ gesi-chert worden?

Achtung! Auch bei Gebäuden mit vorhandeneräußerer Blitzschutzanlage können bei Blitz-Di-rekteinschlägen, verursacht durch Überschlä-ge in der elektrischen Verteilung, gefährlicheBrände entstehen. Diese Schäden können durch den normge-rechten Einsatz von Blitzstromableitern/Über-spannungs-Schutzgeräten vermieden werden.

Notwendige Maßnahmen

Die Erfahrung zeigt, dass die meisten Kundenüber die Problematik • Schäden durch Überspannungen sowie • mögliche Schutzmaßnahmen, besonders

auf der Datenseite, nicht ausreichend informiert sind. Notwendigsind deshalb umfangreiche Kommuni-kationsmaßnahmen zur Beantwortung derfolgenden Fragen durch den Kunden bzw.Entscheider:• Kosten durch Ersatz/Reparatur• Kosten durch Ausfallzeiten/Folgekosten• Ärger mit Mietern/Mietausfall – speziell bei

Wohngebäuden.

• Günstigere Versicherungsprämien/Verlustvon Versicherungsschutz.

Es gilt, die Kundenzielgruppen bzw. das eige-ne Unternehmen dahingehend zu untersu-chen, ob auf die bereits erwähnten elektroni-schen Helfer verzichtet werden kann. DieFachkraft ist gefordert, auf die Gefahrenpoten-ziale kompetent hinzuweisen und Konzeptlö-sungen anzubieten.Abhilfe schafft die Erstellung eines komplettenSchutzkonzepts, das im Wesentlichen ausdem Einsatz von Blitzstrom- und Überspan-nungsschutz-Ableitern besteht. Eine äußereBlitzschutzanlage ist damit nicht zu ersetzen.Jedoch tritt der Fall eines direkten Blitzein-schlags in das zu schützende Gebäude bedeu-tend seltener ein. Aber auch ein Ferneinschlaghat genug Energie, um empfindliche Elektronikzu zerstören. Ein wichtiger Aspekt ist weiter-hin, dass die Auswahl der Ableiter nach aktuel-len Normenstandards zu erfolgen hat. Bereits mit elektrotechnischen Grundkennt-nissen, in Verbindung mit übersichtlichen Aus-wahlhilfen bzw. Installationsanleitungen nam-hafter Hersteller von Überspannungs-Schutz-geräten, lässt sich ein sicheres Konzeptschnell erarbeiten. Zudem stehen den Planernund Installateuren die Hotline der einzelnenFirmen zur Seite – gegebenenfalls auch vorOrt.

Blitzschutzzonenkonzeptist erforderlich

Zum Schutz elektronischer Geräte ist insbe-sondere für Datenanbindung, Telekommunika-tion und Spannungsversorgung ein Blitz-schutzzonenkonzept zu erstellen. Die notwen-digen Grundlagen hierfür sind in den neuenNormen DIN V VDE V 0185-1 bis -4 enthalten[1][2][3][4][5].Im Teil 4 dieser Normen [4] werden die Maß-nahmen bezüglich des Schutzes von elektri-schen Systemen umfassend beschrieben. DieHandhabung dieser umfangreichen Normengestaltet sich nicht immer einfach. Für diemeisten Anwendungen kann die Thematik je-doch alternativ vereinfacht dargestellt werden.

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Einmaleins des sicherenÜberspannungsschutzes A. König, Menden

Im Berufs- und Privatbereich nimmt unsere Abhängigkeit von elektrischenund elektronischen Geräten unaufhaltsam zu. Eine konstante Bedrohung fürdiese besteht nicht nur durch direkte Blitzeinschläge. Bedeutend häufigerwerden die elektronischen Geräte durch Überspannungen aus entfernten Ein-schlägen bzw. Schalthandlungen großer induktiver Verbraucher beschädigt.Der Beitrag gibt eine Übersicht für die praxisgerechte komplette Konzeptlö-sung für Datenanbindung, Telekommunikation und Spannungsversorgung.

AutorDipl.-Ing. Andreas König, OBO BettermannGmbH & Co., Menden, ist Mitarbeiter imUK 767.6 im DKE sowie Gast/Mitarbeiterweiterer DKE/VDE Fachgremien.

➊ Überspannungen,die durch Blitzein-schläge verursachtwerden, können anPC-Arbeitsplätzendurch Ausfallzeitenund Folgeschäden erhebliche Kostenverursachen

Elektropraktiker, Berlin 57 (2003) 9 3

Informations- und Kommunikationstechnik FÜR DIE PRAXIS

Das Erstellen des Schutzkonzeptes erfolgt invier Schritten:• Auswahl der Schutzgeräte für die Strom-

einspeisung bzw. Haupt- und Unterverteilun-gen der 230/400-V-Stromversorgung.

• Feinschutzmaßnahmen für die Stromversor-gung empfindlicher elektronischer Endgerä-te.

• Vollständige Ermittlung aller in das Ge-bäude eingeführten Zuleitungen (Kupfer)und Beschaltungen. Darunter fallen z. B.DFÜ, Telekommunikation, MSR, Messfüh-ler, aber auch die DC-Zuleitung einer z. B.auf dem Dach positionierten Photovoltaik-anbindung oder Messfühler eines Solar-kollektors.

• Feinschutzmaßnahmen für die Datenanbin-dung empfindlicher elektronischer Endgerä-te.

3.1 Basis- und MittelschutzIm Wesentlichen stellt sich hier die elementa-re Frage, ob Blitzteilströme direkt in das Ge-bäude über die Stromversorgungsleitung ein-gekoppelt werden können.

3.1.1 BasisschutzBlitzstrom- / Überspannungsableiter. Ist einGebäude mit einer äußeren Blitzschutzanlageausgestattet bzw. ist das Gebäude an einerNiederspannungsfreileitung angeschlossen,so werden direkt hinter dem HAK Blitzstromab-leiter der Klasse B (vom Typ 1) eingesetzt.Zwecks Vermeidung von Problemen mit der Ko-ordination nachgeschalteter Ableiter solltendiese Ableiter immer mit einem sehr niedrigenSchutzpegel (z. B. 1,3 kV) ausgewählt werden.Falls das Gebäude nicht mit einer äußerenBlitzschutzanlage ausgestattet ist bzw. dasGebäude nicht an einer Niederspannungsfrei-leitung angeschlossen wurde, so sind Über-spannungsableiter der Klasse C (vom Typ 2)hinter der Zählereinrichtung im HV vollkom-men ausreichend.Vorsicherungswert der Ableiter. Sollte dievorgeschaltete Sicherung größer sein als derWert, der vom Hersteller des Schutzgeräts an-gegeben ist, so sind separate Vorsicherungenim Abgangszweig der Ableiter vorzusehen.Netzform. Im TN-C-System ist je ein Ableiterzwischen Außen- und PEN-Leiter zu installieren. Für alle anderen Netzsysteme sind vorzuse-hen: Je ein Ableiter zwischen Außen- und N-Lei-ter sowie ein spezieller N-PE-Ableiter zwischenN- und PE-Leiter (sogenannte 3+1 Schaltung)

3.1.2 Unterverteilungen (Mittel-schutz)

Beschaltung. Jede Unterverteilung ist eben-falls mit Schutzgeräten zu beschalten. Solltenbereits in der Hauptverteilung empfindlicheelektronische Geräte angeschaltet sein bzw.sollte es sich um eine kombinierte Haupt- undUnterverteilung handeln, dann ist der Einsatzvon Schutzgeräten der Klasse C (vom Typ 2)notwendig. Auch der Einsatz von sogenanntenkoordinierten Kombiableitern (Klasse B+Cbzw. vom Typ 1+2) ist hier sinnvoll.Vorsicherungswert der Ableiter. Sollte dievorgeschaltete Sicherung größer sein als derWert, der vom Hersteller des Schutzgerätsangegeben ist, so ist eine separate Vorsiche-rung im Abgangszweig der Ableiter vorzuse-hen.Netzform. Die Beschaltung ist unabhängig vonder Netzform möglich: Je ein Ableiter zwischenAußen- und N-Leiter sowie ein spezieller N-PE-Ableiter zwischen Neutral und PE-Leiter (soge-nannte 3+1 Schaltung, erhältlich auch als fer-tig konfektionierte Komplettgeräte).Hinweis: Zur eigenen Sicherheit und der desKunden ist gerade beim Einsatz von Überspan-nungs-Schutzgeräten für die Stromversorgungauf das Qualitätssiegel „VDE geprüft“ zu ach-ten, um primär Schäden zu vermeiden und umdurch den Einsatz von Überspannungs-Schutz-geräten kein zusätzliches Gefahrenpotential indas Gebäude zu bringen.

3.2 Endgeräteschutz (Feinschutz)Elektronische Endgeräte (z. B. Computer) sindmit Feinschutzgeräten zu beschalten (z. B.Steckdosenadaptergeräte oder Unterputz-bzw. Kanaleinbaudose).Der Einbau dieser Geräte hat unmittelbar amEndgerät zu erfolgen, um Einkopplungen ge-mäß Induktionsgesetz zu vermeiden.Im Bild ➋ ist eine leicht verständliche Aus-wahlhilfe dargestellt, welche eine unkompli-zierte Auswahl der Schutzgeräte für die 230-V-Seite ermöglicht.

3.3 Erfassen aller ZuleitungenDas beste Blitz- und Überspannungs-Schutz-konzept wird wirkungslos, wenn nicht alleZuleitungen, die in das Gebäude eintreffen,berücksichtigt werden. Darunter fallen auchTelekommunikation (Internetanbindung) undzusätzliche Niedervoltspannungsleitungen(Bild ➌).An die Schutzmaßnahmen für die Stromver-sorgung wird im Allgemeinen gedacht. DieDatenanbindung wird leider fast immer ver-nachlässigt. Das Ergebnis ist, die Schutz-maßnahmen wurden zwar aus Sicht des End-kunden vorgenommen. Beim ersten Auftre-ten von Überspannungen – hervorgerufenz. B. durch benachbarte Anlagen – versagtjedoch das System. Der Endkunde ist dannverständlicherweise verärgert. Es ist aller-dings auch hier relativ leicht Abhilfe zu schaf-fen durch die nachfolgend genannten Maß-nahmen.

TelefonISDN/DSL

230 V

Liegt einer derabgebildetenGebäudetypen vor?

BlitzstromableiterAnforderungsklasse B(Hauptverteiler oderVorzählerbereich)

Gebäude mitäußerer Blitz-schutzanlage

Gebäude mitFreileitungs-anschluss

Gebäude mit geer-deten Dachaufbauten(Antenne usw.)

ÜberspannungsableiterAnforderungsklasse C(Unterverteilung)

Geräte- und FeinschutzAnforderungsklasse D

nur Über-spannungs-ableiterAnforderungs-klasse C

NEINJA

UND

UND

3 x MCD 50-B(500A*)

TN-C

-Sys

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TN-C

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-Sys

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TN-S

-Sys

tem

TT-S

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3 x MCD 50-B (500A*)1 x MCD 125-B/NPE

V 20-C/3+NPE (125 A*)

VF 230-AC(18 A*)

EP 220-D(16 A*)

CNS-D(16A*)

KNS-D(16A*)

* wenn vorgeschaltete Absicherung größer als angegebener Wert: des Ableiters, dannselektiv mit angegebenem Wert absichern

➋ Auswahlhilfe für den Überspannungsschutz der 230/400-V-Stromversorgungelektrischer und elektronischer Geräte und Anlagen

➌ Kompletter Schutzkreis

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FÜR DIE PRAXIS Informations- und Kommunikationstechnik

3.3.1 Ermittlung aller eingeführtenDatenanbindung usw.

Bei Wohngebäuden sind häufig nur die Tele-kommunikationsleitungen sowie die BK/Sat-Einspeisung zu berücksichtigen. Gelegentlichsind auch Außentemperaturfühler in der Näheeines eventuell vorhandenen Blitzschutzsys-tems (z. B. Abstand zur Blitzschutzableitung < 0,5 m) zu beachten. Konkrete Schutzmaßnahme: BlitzteilstromfesteÜberspannungs-Schutzelemente direkt am Ein-speisepunkt dieser Zuleitungen. Bei Sat-Sys-temen sollten diese Systeme – wenn möglich– im Schutzwinkel des Gebäudes (etwa 45°-Winkel Gebäudekante) installiert sein. Anson-sten ist auf die notwendige Antennenerdungzu achten. Auch DC- und MSR-Zuleitungen vonPhotovoltaik- und Solarkollektoren sind zubeachten!Industrie- und Produktionsbetriebe. Zu be-rücksichtigen sind Telekommunikationsleitun-gen, DFÜ und Netzwerkanbindung (gebäude-übergreifend).

Verwaltungs- und Bürogebäude. Es könnensich ebenfalls durch Telekommunikationslei-tungen, DFÜ und gegebenenfalls auch durchgebäudeübergreifende NetzwerkanbindungenÜberspannungen in das Gebäude einkoppeln.Auch hier gilt: Schutzgeräte als Basisschutz-maßnahme direkt am Einspeisepunkt dieserZuleitungen vorsehen.

3.3.2 FeinschutzmaßnahmenFür die unter 3.3.1 ermittelten Zuleitungensind Feinschutzmaßnahmen vorzusehen.Selbst bei einem nahezu perfekt ausgeführtenBlitzschutz werden im Falle eines Fern- oderNaheinschlags des Blitzes magnetische Fel-der erzeugt. Diese magnetische Energie kannsich gemäß Induktionsgesetz in die Daten-und Stromzuleitung einkoppeln und energiear-me, hohe Spannungsspitzen erzeugen. Fein-schutzgeräte – auch für die Datenanbindungdirekt am Endgerät – sind in der Lage, dieseÜberspannungen auf ein für die Endgeräte un-gefährliches Maß herunter zu pegeln.

Maßnahme: Beschaltung der PC´s (Netzwerk-anschlüsse, DFÜ-ISDN bzw. DSL-Anbindungenusw. mit ÜberspannungsFeinschutzgeräten.Die Verwendung geschirmter Leitungen istebenfalls eine in der Norm [4] empfohleneMaßnahme zwecks Verringerung elektromag-netischer Einkopplung sowie besserer Auftei-lung von Blitzteilströmen.Im Bild ➍ sind für die gängigsten Anwendun-gen die möglichen Schutzmaßnahmen darge-stellt.

Fazit

Sichere Überspannungs-Schutzmaßnahmensind ohne weiteres realisierbar. Mit dengenannten Grundregeln ist hier für das Elektro-handwerk ein Zusatzgeschäft erschließbar. Umfangreiche Unterstützung bieten auch dieHersteller in Form von Spezialkatalogen, pra-xisgerechten Seminaren, kostenloser Pla-nungssoftware, Unterstützung per Telefonbzw. „Vor Ort“ sowie durch Endkundenorien-tierte Aktionsflyer.

Literatur[1] VDE V 0185 Teil 1:2002-11 Blitzschutz; Allge-

meine Grundsätze für Gesamtkonzept Blitz- undÜberspannungsschutz.

[2] VDE V 0185 Teil 2:2002-11 –; Risiko-Manage-ment: Abschätzung des Schadensrisikos für bau-liche Anlagen

[3] VDE V 0185 Teil 3:2002-11 –; Schutz von bau-lichen Anlagen und Personen

[4] VDE V 0185 Teil 4:2002-11 –; Elektrische undelektronische Systeme in baulichen Anlagen

[5] VDE V 0185 Teil 5:2002-11 Blitzschutz; Schutzvon Versorgungsleitungen (in Planung). ■

4➍ Auswahlhilfe für die Telekommunikation und DatentechnikQuelle: OBO Bettermann GmbH

© by HUSS-Medien GmbH, Verlag Technik, Am Friedrichshain 22, 10400 Berlinmehr Informationen unter www.elektropraktiker.de

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