Probeseiten (pdf) - Verlag Handwerk und Technik
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4.1 Schutzmaßnahmen<br />
Begriffe<br />
Aktives Teil<br />
Körper<br />
Fremdes leitfähiges<br />
Teil<br />
Einpoliges Berühren<br />
Zweipoliges Berühren<br />
Elektrischer Schlag<br />
Erdung<br />
Betriebserdung<br />
Schutzerdung<br />
Bezugserde<br />
Fehlerspannung<br />
Berührungsspannung<br />
Höchstzulässige<br />
Berührungsspannung<br />
Schutz gegen direktes<br />
Berühren<br />
Schutz beim indirekten<br />
Berühren<br />
Schutzleiter<br />
PEN-Leiter<br />
Potenzialausgleichsleiter<br />
Schutzart<br />
Schutzklassen<br />
Leiter <strong>und</strong> leitfähige Teile der Betriebsmittel, die bei ungestörtem Betrieb unter Spannung<br />
stehen, einschließlich des Neutralleiters, aber vereinbarungsgemäß nicht der<br />
PEN-Leiter.<br />
Berührbare, leitfähige Teile von elektrischen Betriebsmitteln, die normalerweise nicht<br />
unter Spannung stehen, jedoch im Fehlerfall unter Spannung stehen können.<br />
Leitfähige Teile, die nicht Teil einer elektrischen Anlage sind, aber ein elektrisches<br />
Potenzial einschließlich des Erdpotenzials übertragen können.<br />
Überbrücken des Spannungspotenzials eines aktiven Teils oder eines körperschlussbehafteten<br />
Betriebsmittels gegen Erde durch den Menschen<br />
Überbrücken zweier aktiver Leiter oder aktiver Teile mit unterschiedlichem Potenzial<br />
gegen Erde durch den Menschen<br />
Pathophysiologischer Effekt, ausgelöst durch einen elektrischen Strom, der den menschlichen<br />
Körper durchfließt.<br />
Gesamtheit aller Mittel <strong>und</strong> Maßnahmen zum Verbinden eines Punktes des Betriebsstromkreises<br />
oder des Körpers der Betriebsmittel mit Erde<br />
Erdung eines Punktes des Betriebsstromkreises, die für den ordnungsgemäßen Betrieb<br />
von Geräten oder Anlagen notwendig ist.<br />
Erdung eines nicht zum Betriebsstromkreis gehörenden leitfähigen Teils von Betriebsmitteln<br />
zum Schutz von Personen gegen den elektrischen Schlag<br />
Bereich der Erde, insbesondere der Erdoberfläche, der von einem stromdurchflossenen<br />
Erder so weit entfernt ist, dass zwischen beliebigen Punkten dieses Bereiches<br />
keine messbaren Potenzialdifferenzen auftreten.<br />
Spannung, die zwischen Fehlerstelle (körperschlussbehaftetes Betriebsmittel) <strong>und</strong> der<br />
Bezugserde auftritt.<br />
Spannung, die zwischen gleichzeitig berührbaren Teilen während eines Isolationsfehlers<br />
auftreten kann. Vereinbarungsgemäß wird dieser Begriff nur im Zusammenhang<br />
mit den Schutzmaßnahmen beim indirekten Berühren angewendet.<br />
Vereinbarte Grenze der Berührungsspannung, die im Falle eines Fehlers mit vernachlässigbarer<br />
Impedanz zeitlich unbegrenzt bestehen bleiben darf.<br />
Alle Maßnahmen, die das Berühren aktiver Teile durch Menschen oder Nutztiere verhindern<br />
(Basisschutz).<br />
Alle Maßnahmen, die auch im Fehlerfall beim Berühren der Körper von elektrischen<br />
Betriebsmitteln durch Menschen oder Nutztiere einen elektrischen Schlag oder seine<br />
lebensgefährlichen Auswirkungen verhindern (Fehlerschutz).<br />
Leiter, die für einige Schutzmaßnahmen gegen gefährliche Körperströme erforderlich<br />
sind <strong>und</strong> die Verbindung von Körpern elektrischer Betriebsmittel zu fremden leitfähigen<br />
Teilen, Haupterdungsklemmen, Erdern oder geerdeten Punkten der Stromquellen herstellen.<br />
Geerdeter Leiter, der zugleich die Funktion des Schutzleiters <strong>und</strong> des Neutralleiters<br />
erfüllt.<br />
Leiter zum Sicherstellen des Potenzialausgleichs zwischen Körpern elektrischer Betriebsmittel<br />
<strong>und</strong> fremden leitfähigen Teilen.<br />
Ein durch die Gehäuseausführung eines elektrischen Betriebsmittels erreichter Schutz<br />
von Personen gegen das Berühren spannungsführender <strong>und</strong> rotierender Teile sowie<br />
Schutz der Betriebsmittel gegen das Eindringen von Fremdkörpern <strong>und</strong> Wasser<br />
Klassifizierung elektrischer Betriebsmittel hinsichtlich des Schutzes gegen den elektrischen<br />
Schlag<br />
200
D<br />
D<br />
4.1.1 Gefahren des elektrischen Stromes<br />
4.1.1 Gefahren des elektrischen Stromes<br />
Gefahren für Personen <strong>und</strong> Sachwerte<br />
Gefährdung<br />
von Menschen <strong>und</strong> ihnen anvertrauten Nutztieren<br />
durch<br />
elektrische Körperströme<br />
elektromagnetische Felder<br />
elektrisch gezündete Brände<br />
von Betriebsmitteln <strong>und</strong> Anlagen<br />
durch<br />
mechanische, thermische, elektrische<br />
Überbeanspruchung<br />
elektrisch gezündete Brände<br />
Fehler in Betriebsmitteln <strong>und</strong> Anlagen als Ursache von Gefahren<br />
Kurzschluss<br />
Fehlerarten im Drehstromnetz<br />
Eine durch einen Fehler entstandene leitende Verbindung<br />
zwischen betriebsmäßig gegeneinander unter<br />
Spannung stehender Leiter ohne Nutzwiderstand im<br />
Fehlerstromkreis<br />
Erdschluss<br />
L1<br />
L2<br />
L3<br />
N<br />
Kurzschluss<br />
zweipolig<br />
einpolig<br />
Eine durch einen Fehler oder über einen Lichtbogen<br />
entstandene leitende Verbindung eines Außenleiters<br />
oder eines betriebsmäßig isolierten Neutralleiters mit<br />
Erde oder mit geerdeten Teilen<br />
Leiterschluss<br />
Körperschluss<br />
Eine durch einen Fehler entstandene leitende Verbindung<br />
zwischen Körpern <strong>und</strong> aktiven Teilen elektrischer<br />
Betriebsmittel<br />
Erdschluss<br />
D<br />
D<br />
Körperschluss<br />
Erde<br />
Leiterschluss<br />
Eine durch einen Fehler entstandene leitende Verbindung<br />
zwischen einem an einer Schalteinrichtung ankommenden<br />
Leiter mit demselben abgehenden Leiter,<br />
so dass im Fehlerstromkreis ein Nutzwiderstand liegt.<br />
Gefahren beim Berühren<br />
Gefahrenquellen<br />
■ Aktive Teile<br />
■ Körper<br />
Die betriebsmäßig Spannung führenden Leiter L1; L2; L3; N eines Drehstromnetzes,<br />
L+; L– eines Gleichstromnetzes, Klemmen in den Abzweigdosen- <strong>und</strong> Anschlusskästen,<br />
Lampenfassungen in Leuchten, Wicklungen der Transformatoren <strong>und</strong> Motoren<br />
Leitfähige <strong>und</strong> berührbare Gehäuse der Betriebsmittel, Kessel der Transformatoren,<br />
Abdeckungen der Schaltschränke, die normalerweise nicht unter Spannung stehen.<br />
■ Fremde leitfähige Teile Metallkonstruktionen von Gebäuden, metallene Gas-, Wasser- <strong>und</strong> Heizungsrohre <strong>und</strong><br />
mit diesen verb<strong>und</strong>ene nichtelektrische Einrichtungen, die im Fehlerfall ein Spannungspotenzial<br />
aufweisen können, auch nicht isolierende Fußböden <strong>und</strong> Wände.<br />
201
D<br />
D<br />
4.1 Schutzmaßnahmen<br />
Berührungsarten<br />
■ Zweipoliges Berühren<br />
extreme Gefährdung durch Körperquerdurchströmung<br />
L<br />
N<br />
Berührungsstrom I T<br />
■ Einpoliges Berühren<br />
meist Körperlängsdurchströmung<br />
Der geschlossene Stromweg wird im geerdeten<br />
Netz durch den zwangsläufigen Standortübergangswiderstand<br />
des Menschen, das Erdreich<br />
<strong>und</strong> den Betriebserder gebildet;<br />
Der geschlossene Stromweg wird im isolierten Netz durch<br />
den zwangsläufigen Standortübergangswiderstand des<br />
Menschen, das Erdreich, die endlichen Isolationswiderstände<br />
der parallelen Stromkreise des Netzes <strong>und</strong> ihre<br />
Leiter-Erde-Kapazitäten gebildet.<br />
I T<br />
Körperschluss<br />
Betriebserder<br />
I T<br />
I T<br />
L1<br />
L2<br />
L3<br />
N<br />
Potenzial<br />
des Leiters L3<br />
gegen Erde<br />
I T<br />
Isolationswiderstände<br />
I T<br />
Körperschluss<br />
I T I T<br />
I T<br />
Leiter-<br />
Erde- I T<br />
Kapazitäten<br />
I T<br />
I T<br />
I T<br />
Erdreich<br />
Standortübergangswiderstand<br />
I Ṫ . Erdreich I Ṫ I Ṫ I Ṫ .<br />
Standortübergangswiderstand<br />
Wirkungen des elektrischen Stromes im menschlichen Körper<br />
■ Physikalische Wirkungen<br />
– weiße bis schwarze Pünktchen, auch flächenhafte Verkohlungen als so genannte Strommarken an der Stromeintrittsstelle<br />
– Verkochung des Zellwassers <strong>und</strong> Flüssigkeitsverluste<br />
– Verbrennungen bei Lichtbogeneinwirkungen<br />
■ Physiologische Wirkungen<br />
– aktive Verkürzung der Muskeln (Kontraktion)<br />
– unvollständiger, später vollständiger Starrkrampf<br />
– Blutdrucksteigerung<br />
– Herzrhythmusstörungen, teils mit kurzzeitigem Herzstillstand<br />
– ungeordnete Koordination der Herzmuskelbereiche (Herzkammerflimmern) mit Blutdruckabfall<br />
Stromstärke <strong>und</strong> Einwirkungsdauer<br />
■ Reaktionen menschlicher Körperzellen, bestimmt durch die Kenngrößen des Stromimpulses<br />
– Intensität (Stromdichte)<br />
– Nutzzeit (Dauer des Reizes)<br />
– Steilheit des Stromimpulsanstieges<br />
202
4.1.1 Gefahren des elektrischen Stromes<br />
■ Mögliche Schädigungen bei Körperlängsdurchströmungen von der linken Hand zu beiden Füßen in Abhängigkeit<br />
von Stromstärke <strong>und</strong> Zeitdauer<br />
■ Wirkungsbereiche von Körper-Wechselströmen<br />
(Effektivwerte bei 50 bis 60 Hz)<br />
■ Wirkungsbereiche von<br />
Körper-Gleichströmen<br />
Durchströmungsdauer t<br />
10000<br />
ms<br />
2000<br />
1000<br />
500<br />
200<br />
100<br />
50<br />
20<br />
10<br />
0,1<br />
0,2<br />
1 2 3<br />
D-1<br />
D-2<br />
A B C D-3<br />
0,5<br />
1<br />
2<br />
10 50 200 1000 10000<br />
5 20 100 500 mA<br />
Körperstrom I<br />
Durchströmungsdauer t<br />
10000<br />
ms<br />
2000<br />
1000<br />
500<br />
200<br />
100<br />
50<br />
20<br />
10<br />
0,1<br />
0,2<br />
1 2 3<br />
D-1<br />
D-2<br />
A B C D-3<br />
0,5<br />
1<br />
2<br />
10 50 200 1000 10000<br />
5 20 100 500 mA<br />
Körperstrom I<br />
Wirkungen in den Bereichen<br />
A keine Einwirkungen wahrnehmbar<br />
B keine schädigenden physiologischen Wirkungen<br />
C Blutdrucksteigerung, Muskelverkrampfungen, reversible Herzrhythmusstörungen, geringe Gefahr des Herzkammerflimmerns<br />
D pathophysiologische Wirkungen, z. B. Herz- <strong>und</strong> Atemstillstand<br />
D – 1 Gefahr des Herzkammerflimmerns bei max. 5 % der Verunfallten<br />
D – 2 Gefahr des Herzkammerflimmerns noch unter 40 %<br />
D – 3 Gefahr des Herzkammerflimmerns bei über 50 %<br />
Schwellen, die die Bereiche begrenzen<br />
1 Wahrnehmbarkeitsschwelle<br />
Kleinstwert des Stromes, der von der durchströmten<br />
Person noch wahrgenommen wird<br />
2 Loslassschwelle<br />
Größtwert des Stromes, bei dem eine Person die<br />
spannungsführenden Teile noch loslassen kann<br />
3 Schwelle des Herzkammerflimmerns<br />
Kleinstwert des Stromes, der Herzkammerflimmern<br />
bewirkt<br />
Zusammenhang zwischen Elektrokardiogramm<br />
(EKG) <strong>und</strong> Blutdruckänderung in Abhängigkeit von<br />
der Einwirkungsdauer<br />
120<br />
mm Hg<br />
40<br />
0<br />
EKG<br />
Blutdruck<br />
Herzkammerflimmern<br />
elektr. Schlag<br />
t<br />
Stromstärke <strong>und</strong> Frequenz<br />
■ Gefährdungen des Körperstromes im Frequenzbereich<br />
von 0 Hz (Gleichstrom) bis 400 Hz<br />
■ Maximum der Gefährdungen bei 50 bis 60 Hz<br />
■ Kennzeichnung des Einflusses der Frequenz im Vergleich<br />
zu 50 Hz durch Frequenzfaktor<br />
Frequenzfaktor<br />
5<br />
4<br />
3<br />
Wahrnehmbarkeitsschwelle<br />
Flimmerschwelle<br />
■ Ströme hoher Frequenz in der physikalischen<br />
Therapie<br />
2<br />
– mit Reizströmen unterschiedlicher Kurvenform<br />
10 kHz<br />
Loslassschwelle<br />
– endogene Wärmewirkungen im Kondensatorfeld<br />
500 kHz<br />
1<br />
– mit Kurzwellen im Bereich von 30 MHz<br />
50 100 200 500 1000 2000 Hz 10000<br />
– mit Mikrowellen zur zusätzlichen Stimulierung durch<br />
Frequenz des Körperstromes<br />
physikalisch-chemische Prozesse im Bereich von<br />
2 GHz Frequenzfaktoren der Schwellen<br />
203
4.1 Schutzmaßnahmen<br />
Stromweg <strong>und</strong> Körperwiderstand<br />
Haut, Blut, Muskeln, anderes Gewebe <strong>und</strong> Gelenke des menschlichen Körpers setzen der elektrischen Durchströmung<br />
eine entsprechende<br />
Gesamtkörperimpedanz Z T<br />
entgegen,<br />
bestehend aus<br />
Hautimpedanz Z p<br />
mit einer halb isolierenden Schicht der trockenen Hornhaut (kapazitive Komponente) <strong>und</strong> den Poren als kleine leitende<br />
Elemente (ohmsche Komponente); Änderung des hochohmigen Verhalten von 50 bis 100 kW durch Isolationsdurchschlag,<br />
beginnend bei etwa 20 V<br />
Körperinnenwiderstand R i<br />
überwiegend eine vom Stromweg abhängige ohmsche Komponente.<br />
Impedanzen des menschlichen Körpers<br />
Berührungsstrom<br />
I T<br />
Hautimpedanz der<br />
Stromeintrittsstelle Z PE<br />
Körperinnenwiderstand<br />
R i<br />
Hautimpedanz der<br />
Stromaustrittsstelle Z PA<br />
Körperinnenwiderstände bei 230 V AC in Abhängigkeit<br />
vom Stromweg<br />
Stromweg<br />
Hand zu Hand<br />
Hand zu Fuß<br />
Fuß zu Fuß<br />
Hand zu Füße<br />
Hände zu Füße<br />
Hand zur Brust<br />
Hände zur Brust<br />
Körperinnenwiderstand R i<br />
1000 W<br />
750 W<br />
500 W<br />
250 W<br />
Verhaltensregeln bei elektrischen Unfällen<br />
Gr<strong>und</strong>satz<br />
■ Nach dem Gesetz ist jedermann zur Hilfeleistung verpflichtet.<br />
■ Handeln Ersthelfer schnell <strong>und</strong> richtig, kann das Leben der Unfallopfer meist<br />
gerettet werden.<br />
Schrittfolge<br />
1. Unterbrechen des Stromweges<br />
durch<br />
– Abschalten<br />
– eventuell Auslösen eines Kurzschlusses<br />
3. Einleiten von Maßnahmen der ersten Hilfe<br />
2. Bergung des Verunfallten<br />
– Verunfallten aus dem Gefahrenbereich<br />
bringen<br />
– Verunfallten vor möglichem<br />
Absturz sichern<br />
– Atmung <strong>und</strong> Puls fühlen<br />
– ärztliche Hilfe veranlassen<br />
Überlebenchance<br />
100<br />
%<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
0 1 2 3<br />
t<br />
4 5 6 min 8<br />
Überlebenschance in Abhängigkeit von<br />
der Zeit zwischen Atemstillstand <strong>und</strong><br />
künstlicher Beatmung<br />
Pathophysiologische Maßnahmen<br />
elektrischer Durchströmungen<br />
Bewusstlosigkeit<br />
– Personen sind nicht ansprechbar<br />
– Atmung <strong>und</strong> Herztätigkeit sind<br />
intakt<br />
Maßnahmen<br />
– Bewusstlosen in die rechtsseitige<br />
stabile Seitenlage bringen<br />
– beengte Kleidungsstücke öffnen<br />
– Atemwege freimachen<br />
204
4.1.2 Netzsysteme <strong>und</strong> sicherheitstechnische Maßnahmen<br />
Atemstillstand<br />
– fehlende Atemgeräusche<br />
– keine Bewegung des Oberbauchs<br />
Herzstillstand<br />
– Herztöne sind nicht mehr hörbar<br />
– Pulsschläge sind an der Halsschlagader<br />
nicht mehr fühlbar<br />
– reaktionslose Pupillen<br />
Verbrennungen<br />
– Haut ist gerötet<br />
– Blasen haben sich gebildet<br />
– Gewebe stark geschädigt<br />
– Unfallopfer in die Rückenlage bringen<br />
– Kopf des Verunglückten möglichst<br />
extrem in den Nacken überstrecken<br />
– Ersthelfer bläst seine Atemluft unter<br />
leichtem Druck in den halb geöffneten<br />
M<strong>und</strong> oder in die Nasenlöcher:<br />
M<strong>und</strong>-zu-M<strong>und</strong>-Beatmung<br />
M<strong>und</strong>-zu-Nase-Beatmung<br />
– Verunfallten in Rückenlage bringen<br />
– Oberkörper des Verunfallten freimachen<br />
– Brustkorb senkrecht von oben stoßartig<br />
in Abständen von etwa einer<br />
Sek<strong>und</strong>e 4 bis 5 cm in Richtung der<br />
Wirbelsäule drücken<br />
– Zehn bis fünfzehn Massagestöße<br />
folgen im fortwährenden Wechsel<br />
zwei bis drei Beatmungen<br />
– Betroffene Gliedmaßen in kaltes Wasser tauchen<br />
– Brandw<strong>und</strong>en keimfrei abdecken<br />
– ansprechbaren Verletzten Flüssigkeiten zum Trinken geben, möglichst<br />
Wasser mit Kochsalz oder Natron<br />
4.1.2 Netzsysteme <strong>und</strong> sicherheitstechnische Maßnahmen<br />
Netzsysteme<br />
Merkmale der Netzsysteme<br />
Unterscheidung nach der Stromart<br />
■ Gleichstromnetz als Zweileiter- oder Dreileiternetz<br />
■ Wechselstromnetz als Zweileiter- oder Dreileiternetz<br />
■ Drehstromnetz als Dreileiter-, Vierleiter- oder Fünfleiternetz<br />
Internationale Kennzeichnung der Stromversorgungsnetze<br />
Verbindliche Reihenfolge:<br />
1. Anzahl der Außenleiter L oder L1; L2; L3<br />
L+; L–<br />
2. andere Leiter Neutralleiter N; PEN-Leiter<br />
Mittelleiter M<br />
3. Spannungs- bzw. Stromart Gleichspannung DC<br />
Wechselspannung<br />
AC<br />
Gleich- oder Wechselspannung<br />
UC<br />
4. Frequenz Zahlenwert <strong>und</strong> Einheit<br />
5. Spannung Zahlenwert <strong>und</strong> Einheit<br />
Unterscheidung nach der Art der<br />
Erdverbindungen<br />
■ Erdungsbedingungen der speisenden<br />
Stromquelle<br />
T (franz. terre)<br />
Stromquelle oder Netzpunkt, im Allgemeinen<br />
der Sternpunkt des Transformators,<br />
über dem Betriebserder direkt geerdet<br />
I (franz. isolation)<br />
alle aktiven Teile von Erde isoliert<br />
■ Erdungsbedingungen der Körper elektrischer<br />
Betriebsmittel<br />
T Körper direkt über Anlagen- oder<br />
Schutzerder geerdet<br />
N Körper direkt über Netzleiter mit Betriebserder<br />
verb<strong>und</strong>en<br />
Beispiele: 2 / M DC 110 V Gleichstrom-Dreileiternetz 110 V mit Plus- , Minus- <strong>und</strong> Mittelleiter<br />
3 / PEN ~ 50 Hz 400 V Drehstrom-Vierleiternetz 400 V mit 3 Außenleitern <strong>und</strong> PEN-Leiter<br />
3/N/PE W50 Hz 400 V 5<br />
Drehstrom-Fünfleiternetz 400 V<br />
mit 3 Außenleitern, Neutral<strong>und</strong><br />
5<br />
Schutzleiter<br />
205
4.1 Schutzmaßnahmen<br />
Internationale Kennzeichnung der Systeme im Niederspannungsbereich<br />
– –<br />
1. Buchstabe: Kennzeichnung der Erdungsbedingungen der Stromquelle<br />
2. Buchstabe: Kennzeichnung der Erdungsbedingungen der Körper elektrischer<br />
Betriebsmittel<br />
3. <strong>und</strong> 4. Buchstabe: Kennzeichnung der Anordnung von Neutral- <strong>und</strong> Schutzleiter<br />
TN–S S (engl. separated) Neutral- <strong>und</strong> Schutzleiter getrennt oder<br />
TN–C C (engl. combined) Neutralleiter- <strong>und</strong> Schutzleiterfunktion in einem Leiter (PEN-Leiter) kombiniert oder<br />
TN–C–S TN-System mit den beiden Teilsystemen C <strong>und</strong> S<br />
IT-<br />
System<br />
L1<br />
L2<br />
L3<br />
TT-<br />
System<br />
L1<br />
L2<br />
L3<br />
N<br />
PE<br />
PE<br />
Körper<br />
Betriebserder<br />
Körper<br />
TN-C-<br />
System<br />
L1<br />
L2<br />
L3<br />
PEN<br />
TN-S-<br />
System<br />
L1<br />
L2<br />
L3<br />
N<br />
PE<br />
Betriebserder<br />
Körper<br />
Betriebserder<br />
Körper<br />
Fehlerstromkreis<br />
Größen des Fehlerstromkreises<br />
L oder L1; L2; L3<br />
Außenleiter<br />
N<br />
Neutralleiter<br />
R Tr<br />
I F<br />
L1<br />
L2<br />
L3<br />
PEN<br />
oder<br />
R L<br />
PE<br />
Schutzleiter<br />
Potenzialausgleichsleiter<br />
Erdungsleiter<br />
oder<br />
Körperschluss<br />
Körperschluss<br />
U TP<br />
D<br />
U F<br />
D<br />
I F<br />
R F<br />
I T<br />
R K<br />
UT<br />
Erdoberfläche<br />
PEN<br />
PEN-Leiter<br />
oder<br />
Wasserrohr<br />
R B R St R A R St<br />
I F<br />
Bezugserde<br />
206
4.1.2 Netzsysteme <strong>und</strong> sicherheitstechnische Maßnahmen<br />
Fehlerstrom I F<br />
Fehlerspannung U F<br />
Berührungsstrom I T<br />
Berührungsspannung<br />
prospektive Berührungsspannung<br />
U TP<br />
beeinflusste Berührungsspannung<br />
U T<br />
Höchstzulässige<br />
Berührungsspannung<br />
U L<br />
Bezugserde<br />
ist der durch eine Isolationsminderung über die Fehlerstelle fließende Strom.<br />
Sein Betrag ist im geerdeten Netz vom Widerstand der Fehlerstromschleife (Schleifenimpedanz)<br />
mit folgenden Teilwiderständen abhängig:<br />
R TR<br />
R L<br />
R F<br />
R A<br />
R K<br />
R St<br />
Innenwiderstand des Transformators<br />
Leitungswiderstand<br />
Widerstand der Fehlerstelle<br />
Widerstand des Anlagenerders<br />
Widerstand des menschlichen Körpers<br />
zwangsläufiger Standortwiderstand der Personen oder der elektrischen Betriebsmittel<br />
Spannung, die bei einem Körper- oder Erdschluss zwischen der Fehlerstelle <strong>und</strong> der<br />
Bezugserde auftritt.<br />
(engl. touch current) ist der bei einem elektrischen Schlag durch den Körper eines Menschen<br />
fließende Strom.<br />
(engl. touch voltage) ist die Spannung, die während eines Isolationsfehlers zwischen<br />
gleichzeitig berührbaren Teilen auftreten kann.<br />
Zu unterscheiden sind die<br />
eine Spannung, die infolge eines Fehlers auftritt, ohne dass sie durch eine Person<br />
oder ein Nutztier überbrückt wird,<br />
<strong>und</strong> die<br />
Sie wird durch die Widerstände des Fehlerstromkreises beeinflusst <strong>und</strong> ist der Spannungsfall<br />
über dem Widerstand des menschlichen Körpers zwischen Stromeintritts- <strong>und</strong><br />
Stromaustrittsstelle<br />
in Niederspannungsanlagen nach internationaler Vereinbarung festgelegt für<br />
– Menschen AC 50 V oder DC 120 V<br />
– Nutztiere AC 25 V oder DC 60 V;<br />
in medizinischen Einrichtungen mitunter noch niedrigere Werte.<br />
Die Beträge bei Wechselspannung sind Effektivwerte, die bei Gleichspannung arithmetische<br />
Mittelwerte mit einer Welligkeit ≤ 10 %, oberschwingungsarm.<br />
ist der Bereich der Erde<br />
(Erdoberfläche), der<br />
außerhalb des Einflussbereiches<br />
eines stromdurchflossenen<br />
Erders –<br />
neutrales Erdreich –<br />
liegt.<br />
Erdoberfläche<br />
I F U 1 U 2 U 3<br />
DI<br />
DI<br />
stromdurchflossener<br />
R1 R2 R3<br />
Leiter DI<br />
U x v 0<br />
neutrales<br />
Erdreich<br />
– Bezugserde<br />
–<br />
Die Widerstandswerte des Erdreiches nehmen mit zunehmender Entfernung ab, ebenso<br />
die Potenzialdifferenzen.<br />
In Netzen bis 1000 V gehen in etwa 20 m Entfernung vom stromdurchflossenen Erder<br />
die Potenzialdifferenzen U x v 0.<br />
Schutzziele<br />
Rangfolge der sicherheitstechnischen Maßnahmen<br />
1. Stufe<br />
Unmittelbare Sicherheitstechnik<br />
2. Stufe<br />
Mittelbare Sicherheitstechnik<br />
3. Stufe<br />
Hinweisende Sicherheitstechnik<br />
Technische Erzeugnisse so gestalten, dass von ihnen keine Gefahren ausgehen.<br />
Werden Gefahren bei der Stufe 1 nur teilweise ausgeschlossen, sind zusätzliche<br />
„Besondere sicherheitstechnische Mittel“ anzuwenden.<br />
Führen die Maßnahmen der 1. <strong>und</strong> 2. Stufe nur unvollständig zum Ziel, sind<br />
Verhaltensregeln für die Nutzer der technischen Erzeugnisse anzugeben.<br />
207
4.1 Schutzmaßnahmen<br />
Fünf Sicherheitsregeln<br />
Regeln zum Herstellen <strong>und</strong> Sicherstellen des spannungsfreien<br />
Zustandes vor <strong>und</strong> beim Arbeiten an aktiven<br />
Teilen oder in ihrer Nähe in zwingender Reihenfolge<br />
1. Freischalten<br />
Allpolig <strong>und</strong> allseitig alle aktiven Leiter abschalten<br />
– Öffnen der Schalter<br />
– Ziehen des Netzsteckers<br />
– Entladen von Kondensatoren<br />
2. Gegen Wiedereinschalten sichern<br />
– Arretieren von Schalterantrieben<br />
– sicheres Verwahren von Schmelzeinsätzen<br />
– Anbringen von Warnschildern<br />
3. Spannungsfreiheit feststellen<br />
Potenzialfreiheit am Arbeitsort durch Elektrofachkraft<br />
oder elektrisch unterwiesenes Personal feststellen<br />
– optische Kontrolle der Trennung<br />
– Feststellen mit Spannungsprüfer oder Multimeter<br />
Zusätzlich in Hochspannungsanlagen<br />
4. Erden <strong>und</strong> Kurzschließen<br />
An der Schaltstelle <strong>und</strong> am Arbeitsort alle aktiven<br />
Leiter widerstandslos <strong>und</strong> mit Erde verbinden.<br />
5. Gegen benachbarte, unter Spannung stehende<br />
Teile schützen<br />
Durch Abdecken oder Abschranken zufälliges Berühren<br />
der im Arbeitsbereich befindlichen aktiven Leiter<br />
verhindern.<br />
4.1.3 Merkmale <strong>und</strong> Ausführung von Schutzmaßnahmen<br />
Anwendungen <strong>und</strong> Anforderungen<br />
Sicherheitsgr<strong>und</strong>norm DIN IEC 60364-4-41 <strong>und</strong> VDE 0100 Teil 410<br />
Inhalt der Gr<strong>und</strong>norm<br />
■ Wesentliche Anforderungen für den Schutz von Personen <strong>und</strong> Nutztieren gegen den elektrischen Schlag<br />
■ Anwendung <strong>und</strong> Koordinierung der Anforderungen in Beziehung zu äußeren Einflüssen<br />
Allgemeine Anforderungen<br />
■ In jedem Teil einer Anlage müssen eine oder mehrere Schutzmaßnahmen angewendet werden.<br />
■ Die in der Anlage angewendeten Schutzmaßnahmen sind bei der Auswahl <strong>und</strong> beim Errichten der Betriebsmittel<br />
zu berücksichtigen.<br />
■ Unterschiedliche Schutzmaßnahmen in derselben Anlage dürfen sich in ihrer Schutzwirkung nicht beeinträchtigen.<br />
Notwendige Bestandteile der Maßnahmen<br />
Kombination einer Basisschutzvorkehrung<br />
<strong>und</strong> einer<br />
unabhängigen Fehlerschutzvorkehrung<br />
oder<br />
eine verstärkte Schutzvorkehrung,<br />
die den Basis- <strong>und</strong> den<br />
Fehlerschutz gewährleistet,<br />
<strong>und</strong><br />
zusätzlicher Schutz unter bestimmten<br />
Bedingungen äußerer<br />
Einflüsse <strong>und</strong> in besonderen<br />
Räumlichkeiten<br />
Gr<strong>und</strong>regeln des Schutzes<br />
■ Beim Basisschutz (Schutz unter normalen Bedingungen) als Schutz gegen direktes Berühren dürfen gefährliche<br />
aktive Teile nicht erreichbar sein<br />
<strong>und</strong><br />
■ beim Fehlerschutz als Schutz bei indirektem Berühren dürfen erreichbare, leitfähige, nicht zum Betriebsstromkreis<br />
gehörende Teile weder unter normalen Bedingungen noch unter Einfehlerbedingungen gefährlich aktiv werden.<br />
Zulässige Schutzmaßnahmen<br />
208<br />
für allgemein zugängliche Anlagen<br />
■ Schutz durch automatische Abschaltung der Stromversorgung<br />
■ Schutz durch doppelte oder verstärkte Isolierung<br />
■ Schutz durch Schutztrennung für die Versorgung<br />
eines Verbrauchsmittels<br />
■ Schutz durch Kleinspannung (SELV <strong>und</strong> PELV)<br />
nur für Anlagen, die durch Elektrofachkräfte kontrolliert<br />
<strong>und</strong> gewartet werden<br />
■ Schutz durch Hindernisse<br />
■ Schutz durch Abstand<br />
■ Schutz durch nicht leitende Räume<br />
■ Schutz durch erdfreien örtlichen Potenzialausgleich<br />
■ Schutz durch Schutztrennung für die Versorgung<br />
mehrerer Verbrauchsmittel
4.3 Blitzschutz <strong>und</strong><br />
elektromagnetische Verträglichkeit<br />
Blitzschutz <strong>und</strong><br />
elektromagnetische Verträglichkeit<br />
Gefährdungsanalyse<br />
von Blitzeinwirkungen<br />
4.3.1<br />
Seite 267<br />
4.3.2<br />
Schutz<br />
von baulichen Anlagen <strong>und</strong> Personen<br />
Seite 269<br />
Schutz elektrischer<br />
<strong>und</strong> elektronischer Systeme<br />
4.3.3<br />
Seite 275<br />
Prüfung <strong>und</strong> Wartung<br />
von Blitzschutzsystemen<br />
4.3.4<br />
Seite 278<br />
Elektromagnetische Verträglichkeit<br />
4.3.5<br />
Seite 279<br />
266
4.3.1 Gefährdungsanalyse von Blitzeinwirkungen<br />
Begriffe<br />
Blitzschutzklasse<br />
Gefährdungspegel<br />
Blitzschutzzone<br />
Äußerer Blitzschutz<br />
Innerer Blitzschutz<br />
Fangeinrichtung<br />
Ableitungseinrichtung<br />
Erdungsanlage<br />
Elektromagnetischer<br />
Impuls<br />
Elektromagnetische<br />
Verträglichkeit (EMV)<br />
Überspannungsschutz<br />
Überspannungsschutzgerät<br />
Klassifizierung der Effektivität des Schutzes vor direkter Blitzeinwirkung. Die Blitzschutzklasse<br />
beruht auf einer Risikoabschätzung, bei der die Lage <strong>und</strong> Art der baulichen<br />
Anlage, ihre Nutzung sowie mögliche Folgeschäden berücksichtigt werden.<br />
Maßstab für die Gefährdung durch Blitzeinwirkungen; definiert den Blitz als Störquelle<br />
Nach der Art der Blitzgefährdung klassifizierter Schutzbereich (engl.: lightning protection<br />
zone – LPZ)<br />
Maßnahmen zum Schutz baulicher Anlagen vor direkter Blitzeinwirkung (Gebäudeschutz)<br />
Maßnahmen zur Verminderung der Auswirkungen des Blitzstromes innerhalb baulicher<br />
Anlagen. Sie gehen über die für den äußeren Blitzschutz getroffenen Maßnahmen<br />
hinaus (Anlagenschutz).<br />
Gesamtheit der metallenen Bauteile auf, oberhalb, seitlich oder neben der baulichen<br />
Anlage, die als mögliche Einschlagstelle für den Blitz dienen<br />
Elektrisch leitende Verbindung zwischen der Fangeinrichtung <strong>und</strong> der Erdungsanlage<br />
Gesamtheit der miteinander leitend verb<strong>und</strong>enen Erder oder in gleicher Weise<br />
wirkenden Metallteile zum Zweck des Einleitens <strong>und</strong> Verteilens des Blitzstromes in<br />
die Erde<br />
Gesamtheit aller Erscheinungen, die mit Blitzeinschlägen zusammenhängen: Blitzstrom,<br />
elektrische <strong>und</strong> magnetische Felder des Blitzes sowie induzierte Spannungen bzw. Ströme<br />
(engl.: lightning electromagnetic impuls – LEMP)<br />
Fähigkeit eines Bauteiles, Gerätes oder Systems, unter Einfluss elektromagnetischer<br />
Felder in seiner Umgebung zufrieden stellend zu arbeiten, ohne die Umgebung selbst<br />
unzulässig zu beeinflussen<br />
Maßnahmen gegen die schädigenden Auswirkungen des Blitzstromes <strong>und</strong> seiner elektrischen<br />
<strong>und</strong> magnetischen Felder auf elektrische Anlagen<br />
Gerät, das dazu bestimmt ist, plötzlich auftretende (transiente) Überspannungen zu begrenzen<br />
(engl.: surge protective device – SPD)<br />
4.3.1 Gefährdungsanalyse von Blitzeinwirkungen<br />
Schadensarten<br />
Einschlagstelle Beispiel Mögliche Schäden<br />
Bauliche Anlage<br />
D<br />
■ elektrischer Schock von Lebewesen durch Berührungsoder<br />
Schrittspannungen; Verletzung oder Tod von Personen<br />
■ thermische <strong>und</strong> mechanische Wirkungen der Blitzentladung;<br />
Verlust unersetzlicher Güter<br />
■ Störungen von elektrischen <strong>und</strong> elektronischen Systemen<br />
durch Überspannungen; wirtschaftliche Verluste<br />
Erdboden neben<br />
baulicher Anlage<br />
■ Störungen von elektrischen <strong>und</strong> elektronischen Systemen<br />
durch Überspannungen; wirtschaftliche Verluste<br />
D<br />
267
D<br />
D<br />
D<br />
D<br />
4.3 Blitzschutz <strong>und</strong> elektromagnetische Verträglichkeit<br />
Fortsetzung der Tabelle Seite 307<br />
Einschlagstelle Beispiel Mögliche Schäden<br />
Eingeführte<br />
Versorgungsleitung<br />
D<br />
■ elektrischer Schock von Lebewesen durch Berührungsoder<br />
Schrittspannungen; Verletzung oder Tod von Personen<br />
■ Störungen von elektrischen <strong>und</strong> elektronischen Systemen<br />
durch Überspannungen; wirtschaftliche Verluste<br />
■ thermische Wirkung der Blitzentladung<br />
Erdboden neben<br />
eingeführter<br />
Versorgungsleitung<br />
D<br />
■ Störungen von elektrischen <strong>und</strong> elektronischen Systemen<br />
durch Überspannungen; wirtschaftliche Verluste<br />
Blitzstromkennwerte <strong>und</strong> Gefährdungspegel<br />
90%<br />
î<br />
i<br />
50%<br />
O 1<br />
î<br />
T 1<br />
T 2<br />
Stoßbeginn<br />
Scheitelwert<br />
Stirnzeit<br />
Rückenhalbwertzeit<br />
10%<br />
O 1<br />
T 1<br />
T 2<br />
t<br />
Erster Stromstoß<br />
Gefährdungspegel<br />
Stromparameter Symbol Einheit I II III IV<br />
Scheitelwert î kA 200 150 100<br />
Ladung des Stoßstroms Q stoß C 100 75 50<br />
Spezifische Energie W/R kJ /W 10 000 5 625 2 500<br />
Zeitparameter T 1 /T 2 ms/ms 10/350<br />
Blitzschutzzonen<br />
S3<br />
S4<br />
LPZ 0 A<br />
eingeführte<br />
Versorgungsleitungen<br />
R<br />
LPZ 0 B<br />
SPD<br />
0 A /1<br />
0 C<br />
s<br />
s<br />
S1<br />
Fangeinrichtung<br />
Ableitungseinrichtung<br />
LPZ 1<br />
R<br />
bauliche Anlage<br />
LPZ 0 B S2<br />
0 C<br />
S1 Blitzdirekteinschlag in die<br />
bauliche Anlage<br />
S2 Blitzeinschlag in der Nähe<br />
der baulichen Anlage<br />
S3 Blitzeinschlag in die eingeführte<br />
Versorgungsleitung<br />
S4 Blitzeinschlag in der Nähe<br />
der eingeführten Versorgungsleitung<br />
R Radius der Blitzkugel<br />
s Trennungsabstand gegen<br />
gefährliche Funkenbildung<br />
SPD<br />
0<br />
eingeführte A /1<br />
Versorgungsleitungen<br />
Erdungsanlage<br />
268
4.3.2 Schutz von baulichen Anlagen <strong>und</strong> Personen<br />
Äußere Zonen:<br />
LPZ 0 A Bereich, der durch direkte Blitzeinschläge, durch Impulsströme bis zur vollen Blitzstromstärke <strong>und</strong> durch<br />
das ungeminderte Feld des Blitzes gefährdet ist.<br />
LPZ 0 B Bereich, der gegen direkten Blitzeinschlag geschützt ist, jedoch durch Impulsströme bis zu anteiligen Blitzstromstärkewerten<br />
<strong>und</strong> durch das ungeminderte Feld des Blitzes gefährdet ist.<br />
LPZ 0 C Teilbereich der Zone 0 B , jedoch mit der zusätzlichen Gefahr für Berührungs- <strong>und</strong> Schrittspannungen<br />
Innere Zonen:<br />
LPZ 1 Bereich, der gegen direkten Blitzeinschlag geschützt ist, jedoch durch Teilblitzströme <strong>und</strong> induzierte Ströme<br />
gefährdet ist; das Feld des Blitzes ist geschwächt.<br />
LPZ 2 … n Bereiche mit abnehmenden Induktionsströmen; das Feld des Blitzes ist weiter geschwächt.<br />
4.3.2 Schutz von baulichen Anlagen <strong>und</strong> Personen<br />
Gebäudeschutz<br />
In den Bauordnungen der deutschen B<strong>und</strong>esländer heißt es sinngemäß:<br />
Bauliche Anlagen, bei denen nach Lage, Bauart oder Nutzung Blitzschlag leicht eintreten oder zu schweren Folgen führen<br />
kann, sind mit dauernd wirksamen Blitzschutzanlagen zu versehen.<br />
Bauliche Anlagen (Gebäude)<br />
Lage Bauart Nutzung<br />
z. B. Gebäude<br />
an Bergkuppen<br />
z. B. Gebäude<br />
mit Spitzen (Kirchen)<br />
z. B. Gebäude<br />
mit Menschenansammlung<br />
Blitzschlag kann leicht eintreten Blitzschlag kann leicht eintreten Blitzschlag hat schwere Folgen<br />
(äußerer) Blitzschutz zwingend<br />
vorgeschrieben<br />
Schutzziel: Vermindern des Schadensrisikos unter den Wert des annehmbaren Risikos<br />
Blitzschutzklassen<br />
Beziehung zwischen Gefährdungspegel/Schutzklasse <strong>und</strong> Einfangwahrscheinlichkeit<br />
Gefährdungspegel / Einfangwahrscheinlichkeit /<br />
Schutzklasse 1 )<br />
Effektivität des Schutzes<br />
in %<br />
I<br />
99<br />
II<br />
97<br />
III<br />
91<br />
IV<br />
84<br />
1 ) Die notwendige Schutzklasse des Blitzschutzsystems<br />
wird durch eine Risikoanalyse<br />
gemäß VDE V 0185 Teil 2 ermittelt, soweit<br />
dies nicht durch anderweitige Vorschriften<br />
festgelegt ist.<br />
269
4.3 Blitzschutz <strong>und</strong> elektromagnetische Verträglichkeit<br />
Äußerer Blitzschutz<br />
Verfahren für die Planung des äußeren Blitzschutzes<br />
Blitzkugelverfahren<br />
Der Raum wird durch Fangeinrichtungen geschützt, die an den Stellen angebracht werden, die von der Blitzkugel<br />
berührt werden.<br />
Schutzklasse<br />
Radius R der Blitzkugel<br />
R<br />
R<br />
R<br />
I<br />
II<br />
III<br />
IV<br />
20 m<br />
30 m<br />
40 m<br />
60 m<br />
Maschenverfahren<br />
Der Raum wird durch eine maschenförmige Fangeinrichtung geschützt.<br />
M<br />
Schutzklasse<br />
I<br />
II<br />
III<br />
IV<br />
Maschenweite M<br />
5 x 5 m<br />
10 x 10 m<br />
15 x 15 m<br />
20 x 20 m<br />
Schutzwinkelverfahren<br />
Der Raum wird durch eine Fangstange oder Fangleitung geschützt.<br />
a<br />
h<br />
Schutzwinkel a in Abhängigkeit<br />
von der Höhe h <strong>und</strong> der<br />
Blitzschutzklasse<br />
a<br />
80<br />
in °<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
I II III IV Schutzklasse<br />
20<br />
10 Grenze der Anwendbarkeit<br />
0<br />
0 10 20 30 40 m 60<br />
h<br />
Fangeinrichtungen<br />
Die Fangeinrichtung ist die Gesamtheit der metallenen Bauteile auf, oberhalb, seitlich oder neben der baulichen<br />
Anlage.<br />
Fangeinrichtung „Masche“<br />
■ Die Fangeinrichtung ist unabhängig von der Gebäudehöhe.<br />
■ Auf der Dacheindeckung wird ein maschenförmiges Fangnetz errichtet.<br />
■ Die erwartete Effektivität des Schutzes (Blitz-Schutzklasse) bestimmt die Maschenweite.<br />
Masche<br />
Masche<br />
z.B. Regenrinne<br />
270
4.3.2 Schutz von baulichen Anlagen <strong>und</strong> Personen<br />
Fangeinrichtung „Fangleitung mit Schutzraum“<br />
■ Die Fangeinrichtung ist bis zu einer Gebäudehöhe von 20 m anwendbar.<br />
■ Sie ist nur für Gebäude mit Steildach geeignet.<br />
■ Die erwartete Effektivität des Schutzes (Blitzschutzklasse) bestimmt den Schutzraum.<br />
Schutzraum<br />
a<br />
a<br />
h<br />
Fangeinrichtung „Fangstange mit Schutzraum“<br />
■ Die Fangeinrichtung ist bis zu einer Gebäudehöhe von<br />
20 m anwendbar.<br />
■ Sie ist besonders für Gebäude mit Steildach geeignet.<br />
■ Die erwartete Effektivität des Schutzes (Blitzschutzklasse)<br />
bestimmt den Schutzraum.<br />
Fangeinrichtungen: Einzelheiten<br />
a<br />
Schutzraum<br />
a<br />
h<br />
Ableitungseinrichtungen<br />
Die Ableitungseinrichtung ist eine elektrisch leitende Verbindungen zwischen der Fangeinrichtung <strong>und</strong> der Erdungsanlage.<br />
■ Bei der Anordnung ist auf möglichst kurze Verbindungswege zu achten.<br />
■ Je 20 m Umfang (Projektion der Dach-Außenkanten auf die Gr<strong>und</strong>fläche) ist eine Ableitung vorzusehen.<br />
■ Ausgehend von den Ecken der baulichen Anlage sind die Ableitungen möglichst gleichmäßig auf den Umfang zu verteilen.<br />
■ Zu Fenstern, Türen <strong>und</strong> anderen Öffnungen der baulichen Anlage muss ein Mindestabstand von 0,5 m eingehalten<br />
werden.<br />
■ Ableitungen müssen Trennstellen (möglichst oberhalb der Erdeinführung) erhalten.<br />
Anzahl der Ableitungen<br />
Umfang der Symmetrische Unsymmetrische Satteldach bis max.<br />
Dachaußenkanten Gebäude Gebäude 12 m Breite bzw. Länge<br />
oder<br />
max.12 m<br />
… 20 m 1 1 1<br />
21 … 49 m 2 2 2<br />
50 … 69 m 4 3 2<br />
70 … 89 m 4 4 4<br />
90 … 109 m 6 5 4<br />
110 … 129 m 6 6 6<br />
130 … 149 m 8 7 6<br />
271
4.3 Blitzschutz <strong>und</strong> elektromagnetische Verträglichkeit<br />
Bei Fangeinrichtung „Masche“<br />
■ Die Ableitungen sind an dem Eck- bzw. Knotenstück der Maschen angeordnet.<br />
20 m<br />
20 m<br />
15 m<br />
20 m<br />
Umfang ≤ 20 m:<br />
1 Ableitung ausreichend<br />
18 m<br />
Anzahl der Ableitungen:<br />
70 m : 20 m = 3,5,<br />
also 4 Ableitungen<br />
32 m<br />
Anzahl der Ableitungen:<br />
80 m : 20 m = 4<br />
also 4 Ableitungen<br />
40 m<br />
12 m<br />
14 m<br />
10 m<br />
20 m<br />
Anzahl der Ableitungen:<br />
60 m : 20 m = 3; Breite ≤ 12 m: 3 – 1 = 2<br />
also 2 Ableitungen<br />
Anzahl der Ableitungen:<br />
92 m : 20 m = 4,6, also 5; symmetrisches<br />
Gebäude: 5 + 1 = 6 also 6 Ableitungen<br />
Anzahl der Ableitungen:<br />
120 m : 20 m = 6,<br />
also 6 Ableitungen<br />
20 m<br />
Bei Fangeinrichtung „Fangleitung mit Schutzraum“<br />
■ Die Ableitungen werden mit der Fangleitung verb<strong>und</strong>en;<br />
ihre Anzahl richtet sich nach dem Umfang der<br />
baulichen Anlage.<br />
Fangleitung mit<br />
45°-Schutzraum<br />
Bei Fangeinrichtung „Fangstange mit Schutzraum“<br />
■ Die Anzahl richtet sich nach dem Umfang der baulichen<br />
Anlage.<br />
■ Für jede Stange ist mindestens eine Ableitung vorzusehen.<br />
Fangstange mit<br />
45°-Schutzraum<br />
Umfang ≤ 20 m:<br />
1 Ableitung ausreichend<br />
Umfang ≤ 20 m:<br />
1 Ableitung ausreichend<br />
18 m<br />
12 m<br />
Anzahl der Ableitungen:<br />
60 m : 20 m = 3<br />
Breite ≤ 12 m: 3 – 1 = 2<br />
also 2 Ableitungen<br />
20 m<br />
20 m<br />
15 m<br />
15 m<br />
Anzahl der Ableitungen:<br />
70 m : 20 m = 3,5<br />
also 4 Ableitungen<br />
Anzahl der Ableitungen:<br />
70 m : 20 m = 3,5<br />
also 4 Ableitungen<br />
272
4.3.2 Schutz von baulichen Anlagen <strong>und</strong> Personen<br />
Ableitung: Einzelheiten<br />
Werkstoffe, Form <strong>und</strong> Mindestabmessungen von Fangleitungen, Fangstangen <strong>und</strong> Ableitungen<br />
Werkstoff Form Mindest- Anmerkungen<br />
querschnitt<br />
mm 2<br />
Kupfer Band 50 Mindestdicke 2 mm<br />
r<strong>und</strong> 50 8 mm Durchmesser<br />
Seil 50 Mindestdurchmesser<br />
jedes Drahtes 1,7 mm<br />
r<strong>und</strong> 3 ), 4 ) 200 16 mm Durchmesser<br />
Verzinntes Kupfer 1 ) Band 50 Mindestdicke 2 mm<br />
r<strong>und</strong> 50 8 mm Durchmesser<br />
Seil 50 Mindestdurchmesser<br />
jedes Drahtes 1,7 mm<br />
Aluminium Band 70 Mindestdicke 3 mm<br />
r<strong>und</strong> 50 8 mm Durchmesser<br />
Seil 50 Mindestdurchmesser<br />
jedes Drahtes 1,7 mm<br />
Aluminiumlegierung Band 50 Mindestdicke 2,5 mm<br />
r<strong>und</strong> 50 8 mm Durchmesser<br />
Seil 50 Mindestdurchmesser<br />
jedes Drahtes 1,7 mm<br />
r<strong>und</strong> 3 ) 200 16 mm Durchmesser<br />
Feuerverzinkter Stahl 2 ) Band 50 Mindestdicke 2,5 mm<br />
r<strong>und</strong> 50 8 mm Durchmesser<br />
Seil 50 Mindestdurchmesser<br />
jedes Drahtes 1,7 mm<br />
r<strong>und</strong> 3 ), 4 ) 200 16 mm Durchmesser<br />
Nicht rostender Stahl 5 ) Band 6 ) 60 Mindestdicke 2 mm<br />
Band 105 Mindestdicke 3 mm<br />
r<strong>und</strong> 6 ) 50 8 mm Durchmesser<br />
Seil 70 Mindestdurchmesser<br />
jedes Drahtes 1,7 mm<br />
r<strong>und</strong> 3 ) 200 16 mm Durchmesser<br />
r<strong>und</strong> 4 ) 78 10 mm Durchmesser<br />
1 ) Feuerverzinnt oder galvanisch<br />
verzinnt, Mittelwert 2 mm.<br />
2 ) Der Zinküberzug sollte glatt,<br />
durchgehend <strong>und</strong> frei von Flussmittelresten<br />
sein, Mittelwert<br />
50 mm.<br />
3 ) Nur für Fangstangen. Für Anwendungen,<br />
bei denen mechanische<br />
Beanspruchungen, wie<br />
Windlast, nicht kritisch sind, kann<br />
eine max. 1 m lange Stange aus<br />
10 mm R<strong>und</strong>material verwendet<br />
werden.<br />
4 ) Nur für Erdeinführungsstangen.<br />
5 ) Chrom ≥ 16 %, Nickel ≥ 8 %,<br />
Kohlenstoff max. 0,03 %.<br />
6 ) Bei nicht rostendem Stahl im<br />
Beton <strong>und</strong> /oder in direktem<br />
Kontakt mit entflammbarem<br />
Werkstoff ist der Mindestquerschnitt<br />
für R<strong>und</strong>material auf<br />
78 mm 2 (10 mm Durchmesser)<br />
<strong>und</strong> für Flachmaterial auf<br />
75 mm 2 (3 mm Dicke) zu<br />
erhöhen.<br />
Erdungsanlage<br />
Die Erdungsanlage ist die örtlich begrenzte Gesamtheit miteinander leitend verb<strong>und</strong>ener Erder oder in gleicher Weise<br />
wirkender Metallteile.<br />
Erder<br />
Staberder<br />
Plattenerder<br />
Ringerder<br />
273
4.3 Blitzschutz <strong>und</strong> elektromagnetische Verträglichkeit<br />
In Neuanlagen wird der Erder<br />
meist als geschlossener Ring<br />
in das F<strong>und</strong>ament der baulichen<br />
Anlage als so genannter<br />
F<strong>und</strong>amenterder unterhalb<br />
der untersten Sperrschicht<br />
eingebracht.<br />
Die Anschlussfahnen sind an<br />
der Austrittsstelle aus dem<br />
F<strong>und</strong>ament gegen Korrosion<br />
zu schützen.<br />
Kies<br />
Trennstelle<br />
Anschlussfahne<br />
(korrosionsgeschützt)<br />
Dämmplatte<br />
Mauerwerk<br />
Anschlussfahne<br />
Putz<br />
F<strong>und</strong>amenterder<br />
Oberboden<br />
Estrich<br />
Estrichfolie<br />
Trittschalldämmung<br />
Feuchtigkeitssperre<br />
F<strong>und</strong>amentplatte<br />
Perimeterdämmung<br />
Sauberkeitsschicht<br />
Erdreich<br />
Werkstoffe, Form <strong>und</strong> Mindestabmessungen von Erdern<br />
Material Form Mindestabmessungen Anmerkungen<br />
Kupfer Seil 6 ) 50 mm 2 Mindestdrahtdurchmeser 1,7 mm<br />
r<strong>und</strong> 6 ) 50 mm 2 8 mm Durchmesser<br />
Band 50 mm 2 Mindestdicke 2 mm<br />
r<strong>und</strong> 20<br />
Rohr 20 Mindestwandstärke 2 mm<br />
Platte 500 x 500 mm Mindestdicke 2 mm<br />
Gitterplatte 600 x 600 mm 25 x 2 mm Querschnitt<br />
Stahl verzinkt, r<strong>und</strong> 1 ), 2 ) 20 ∅ 10 mm<br />
verzinkt, Rohr 1 ), 2 ) 25 Mindestwandstärke 2 mm<br />
verzinkt, Band 1 ) 100 mm 2 Mindestdicke 3 mm<br />
verzinkt, Platte 1 ) 500 x 500 mm Mindestdicke 3 mm<br />
verzinkt, Gitterplatte 1 ) 600 x 600 mm 30 x 3 mm Querschnitt<br />
verkupfert, r<strong>und</strong> 3 ) 14 mindestens 250 mm Auflage<br />
mit 99,9 % Kupfer<br />
blank, r<strong>und</strong> 5 )<br />
∅ 10 mm<br />
blank, oder<br />
verzinktes Band 4 ) 5 ) 75 mm 2 Mindestdicke 3 mm<br />
verzinktes Seil 4 ) 100 mm 2 Mindestdrahtdurchmesser 1,7 mm<br />
Nicht r<strong>und</strong> 20 ∅ 10 mm 8 )<br />
rostender Band 8 ) 100 mm 2 Mindestdicke 3 mm<br />
Stahl 7 )<br />
274<br />
Staberder Erdleiter Plattenerder<br />
∅ in mm<br />
1 ) Der Zinküberzug muss glatt, durchgehend <strong>und</strong> frei von Flussmittelresten sein, Mittelwert 50 mm für r<strong>und</strong>e <strong>und</strong><br />
70 mm für flache Werkstoffe.<br />
2 ) Das Material muss vor der Verzinkung in die entsprechende Form gebracht werden.<br />
3 ) Das Kupfer muss mit dem Stahl unlösbar verb<strong>und</strong>en sein.<br />
4 ) Nur erlaubt, wenn vollständig in Beton eingebettet.<br />
5 ) In dem Teil des F<strong>und</strong>amentes, der Erdberührung hat, nur erlaubt, wenn wenigstens alle 5 m mit der Bewehrung<br />
sicher verb<strong>und</strong>en.<br />
6 ) Kann auch verzinnt sein.<br />
7 ) Chrom ≥16 %, Nickel ≥ 5 %, Molybdän ≥ 2 %, Kohlenstoff ≤ 0,03 %.<br />
8 ) Erlaubt auch als Erdeinführung.<br />
Anmerkung: Aluminium <strong>und</strong> Aluminium-Legierungen dürfen nicht in Erde verlegt werden.
D D<br />
D<br />
4.3.3 Schutz elektrischer <strong>und</strong> elektronischer Systeme<br />
Blitzschutz-Potenzialausgleich<br />
Der Blitzschutz-Potenzialausgleich ist vorgeschrieben für alle von außen (LPZ 0) in das Gebäude (LPZ 1) eingeführten<br />
leitfähigen Systeme. Die Forderung wird erfüllt durch<br />
■ direkten Anschluss aller metallenen Systeme (Rohrleitungen usw.) mithilfe von Verbindern <strong>und</strong> Funkenstrecken,<br />
■ indirekten Anschluss aller unter Betriebsspannung stehenden Systeme über Blitzstromableiter.<br />
Beispiel<br />
für die Durchführung<br />
des Hauptpotenzialausgleichs<br />
nach<br />
VDE 0100 Teil 410<br />
<strong>und</strong> des Blitzschutz-<br />
Potenzialausgleichs<br />
nach VDE V 0185<br />
Teil 3<br />
erdverlegte Anlage betriebsmäßig<br />
getrennt (z.B. katodisch<br />
geschützte Tankanlage)<br />
Y<br />
Y<br />
gebäudedurchziehendes<br />
Metallteil<br />
(z.B. Aufzugsschiene)<br />
I<br />
Y<br />
T<br />
Q<br />
Antenne<br />
Fernmeledeanlage<br />
Bad-Potenzialausgleich<br />
Y<br />
R<br />
zu PEN<br />
400/<br />
230 V<br />
kWh<br />
HAK<br />
Q Potenzialausgleichsschiene<br />
W Abstandhalter<br />
E Keilverbinder<br />
R Blitzstrom-Ableiter<br />
T Anschlussklemme<br />
Y Rohrschelle<br />
U Anschlussfahne<br />
I Trennfunkenstrecke<br />
Isolierstück<br />
Gas<br />
Z<br />
Z<br />
Wasser<br />
Abwasser<br />
Heizung<br />
W<br />
U<br />
E<br />
R<br />
energietechnisches Netz<br />
informationstechnisches<br />
Netz<br />
Anschussfahne zum<br />
äußeren Blitzschutz<br />
F<strong>und</strong>amenterder bzw. Blitzschutzerder<br />
Mindestabmessungen der Leiter im Bereich des Blitzschutz-Potenzialausgleichs 1 )<br />
Schutzklasse<br />
I bis IV<br />
Werkstoff<br />
Kupfer<br />
Aluminium<br />
Stahl<br />
Verbindung der Potenzialausgleichsschiene<br />
mit der Erdungsanlage<br />
in mm 2<br />
16<br />
25<br />
50<br />
1 ) soweit nicht nach mitgeltenden Normen größere Querschnitte gefordert sind<br />
Verbindung der Potenzialausgleichsschiene<br />
mit inneren metallenen<br />
Installationen<br />
in mm 2<br />
6<br />
10<br />
16<br />
4.3.3 Schutz elektrischer <strong>und</strong> elektronischer Systeme<br />
Anlagenschutz<br />
Atmosphärische Entladungen<br />
<strong>und</strong> Schalthandlungen<br />
können zu gefährlichen<br />
Überspannungen<br />
in der elektrischen<br />
Anlage führen.<br />
1 ) LEMP: lightning electromagnetic<br />
impulse –<br />
elektromagnetischer<br />
Impuls<br />
2 ) SEMP: switching<br />
electromagnetic<br />
impulse – elektromagnetischer<br />
Schaltimpuls<br />
Ursache Einkopplung in das Gebäudeinnere Wirkung<br />
Blitzentladung<br />
(atmosphärische<br />
Einwirkung)<br />
LEMP 1 )<br />
Schaltvorgang<br />
in elektrischen<br />
Anlagen<br />
SEMP 2 )<br />
magnetisches<br />
Blitzfeld<br />
elektrisches<br />
Blitzfeld<br />
Blitzschlag<br />
+ –<br />
Induktion<br />
Influenz<br />
direkt<br />
direkt<br />
Blitz- <strong>und</strong><br />
Schaltüberspannungen<br />
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