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3.1. Aktueller Stand des Wissens
3.1.2. Erdungsberechnung
In der elektrischen Energietechnik war und ist das fachliche Interesse an Schrittund
Berührspannungen gröÿer als in der Blitzschutztechnik. Der Grund hierfür sind
Erdfehlerströme in elektrischen Mittel- und Hochspannungsanlagen, welche je nach
Konguration des Netzes und der Schutzeinrichtungen mehrere Sekunden lang ieÿen
können (im Gegensatz zu nur wenige Millisekunden dauernden Blitzströmen) und die
dadurch auftretenden Schritt- und Berührungsspannungen in der Anlage arbeitendes
Personal gefährden können. Entsprechend nden diese Themen auch ausführlichere
Berücksichtigung in den relevanten Normen (vgl. Kapitel 3.2.2).
Auf Grund dieses Zusammenhanges stammen frühe Betrachtungen zum damaligen
Zeitpunkt noch rein analytischer Natur zu Erdungssystem und Schrittspannungen
hauptsächlich aus der Energietechnik. Besonders bekannt sind hier die Arbeiten
von Koch [Koc61], [Koc51], in denen unter anderem eine Erderanlage mit
drei kreisförmigen, konzentrischen Ringerdern in zunehmender Verlegetiefe berechnet
wird. Auch wenn sich heute nicht mehr zweifelsfrei nachvollziehen lässt, wie die
Vorgaben zur Schrittspannungssteuerung ihren Weg in die aktuelle Blitzschutznormung
(vgl. Kapitel 3.2.1) gefunden haben, liegt der Vermutung nahe, dass diese auf
Koch zurückgehen: Neuhaus bezieht sich in einem Konferenzbeitrag speziell zu
Blitzschutzerdungssystemen darauf und erweitert dies noch um einen vierten Ringerder
[Neu71]. Der Nachteil der von Koch ermittelten Lösungen ist jedoch, dass sie
trotz einiger Vereinfachungen (und damit Inkaufnahme von Ungenauigkeiten) sehr
komplex in der Anwendung sind und dennoch nur relativ spezielle Sonderfälle, nämlich
kreisförmige Ringerder 2 , abdecken.
Wissenschaftliche Untersuchungen jüngeren Datums, die sich mit Blitzschutz-Erdungsanlagen
beschäftigen, konzentrieren sich ausschlieÿlich auf den Stoÿerdungswiderstand
und die damit verbundene absolute Potentialanhebung, nicht jedoch auf
Schrittspannungen. Die jeweiligen Autoren wählten dabei unterschiedliche Ansätze:
FDTD-Simulationen 3 ([YF10], [PSAV10], [TSS04]), analytische Ansätze ([Grc08],
[SAO08], [ASAO08]), sowie Kombinationen aus mehreren dieser Methoden ([CGP10],
[YYU11], [SP08]) 4 . Unter den Beispielen für einen analytischen Ansatz zur Erdungsberechnung
bendet sich auch die Arbeit von Barbosa et al. [BPB11], in der zwar
elektrische Feldstärken auf der Erdoberäche berechnet werden, jedoch geschieht dies
nur für reinen Erdboden ohne Erdungsleiter darin und auch nicht unter den Aspekten
von Schrittspannungen oder Schrittspannungssteuerungen.
2 Koch behandelt noch weitere Erderformen wie senkrechte und waagrechte Staberder, Halbkugelerder
und Plattenerder, wobei jedoch nur senkrechte Staberder praktische Relevanz für aktuelle
Blitzschutz-Erdungsanlagen haben.
3
FDTD: Finite Dierence Time Domain, Simulationsmethode der Finiten Dierenzen im Zeitbereich
4
Die genannten Arbeiten sind keineswegs als abschlieÿende Aufzählung zu verstehen, sondern
lediglich als Beispiele.
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