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7. Simulation von Erdungsanlagen
Zusammenfassung: In diesem Kapitel werden die eigentlichen Simulationsergebnisse
von Erdungsanlagen vorgestellt. Dabei werden zunächst konventionelle
Erdungskonzepte, also in den einschlägigen Normen beschriebene und derzeit
hauptsächlich errichtete Erdungsanlagen, untersucht. Danach werden die Simulationen
auf nichtkonventionelle, also neuartige Erdungskonzepte ausgedehnt.
7.1. Konventionelle Erdungskonzepte
In diesem Abschnitt werden zunächst die Untersuchungsergebnisse von konventionellen
Erderanordnungen wie Ringerder und Staberder vorgestellt. Die einzelnen Ergebnisse
werden dabei eher punktuell diskutiert, eine Zusammenfassung der wesentlichen
Erkenntnisse und die Ableitung von Regeln daraus folgt in Kapitel 8. Bei allen Graphen
ist zudem als Referenz der in Kapitel 5.5 eingeführte Schrittspannungsgrenzwert
mit eingezeichnet.
Die Ergebnisse werden zudem in diesem Kapitel soweit möglich lediglich in einer
zusammengefassten Darstellung gezeigt, alle Einzelergebnisse also mit allen Variationen
der Gebäudegröÿe und der Stromstärke sind in Anhang B.2 zu nden.
7.1.1. Fundamenterder
Ein Fundamenterder stellt die einfachste Form eines Blitzschutzerders dar. Zur Simulation
in COMSOL wurde zunächst eine Bodenplatte in den Gebäuden modelliert, die
jeweils eine Dicke von 20 cm aufweist. Der Beton wurde dabei mit einem spezischen
Widerstand von ϱ = 300 Ωm angenommen (vgl. Tabelle 6.2). In diese Bodenplatte
wurde ein umlaufender Fundamenterder so eingebracht, dass sein Mittenabstand zu
den Gebäudewänden und zur Unterkante der Bodenplatte jeweils 5 cm betrug. Der
Fundamenterder selbst besteht dabei aus Rundmaterial mit einem Radius von 1 cm.
Die Ecken sind kugelförmig mit ebenfalls r = 1 cm verrundet. Abbildung 7.1 zeigt
eine Skizze der Anordnung.
Die Ergebnisse für einen Blitzstrom von 200 kA, entsprechend Blitzschutz-Gefährdungspegel
I, sind in Abbildung 7.2 zu sehen. Dabei ist unmittelbar zu erkennen, dass
mit einem Fundamenterder alleine der Schrittspannungs-Grenzwert bei I = 200 kA
in fast allen Fällen weit überschritten wird. Lediglich bei einer Gebäudegröÿe von
10 m × 50 m liegen die maximal auftretenden Schrittspannungen zumindest in der
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