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Äußerer Blitzschutz

 

Er hat in erst Linie die Aufgabe, das Gebäude zu schützen, in dem der Blitz über eine gut leitende Verbindung ins Erdreich (möglichst bis zum Grundwasser) abgeleitet wird.

Die Hauptenergie des Blitzes wird so unschädlich gemacht. Sonst würde sich die Energie einen unkontrollierten Weg durch die Bausubstanz suchen und dort evtl. erheblichen Schaden verursachen.

Die Funktion des Potentialausgleiches sorgt dafür, das alle metallischen Leitungen auf das gleiche Potential (= das des Blitzes) gebracht werden. Dadurch wird verhindert, dass es innerhalb des Gebäudes zwischen unterschiedlichen Leitungs-Potentialen zum Potentialausgleich durch Spannungsüberschlag/ Funkenentladung kommt. Durch Funkenentladungen im Gebäude wären die Bewohner stark gefährdet.

Es ist jedoch nicht Aufgabe des äußeren Blitzschutzes Schäden an den elektrischen Anlagen zu verhindern. Bei einem Blitzschlag in elektrischen Leitungen schmelzen deren Isolierungen und Leiter in Sekundenbruchteilen (Kurzschluss).

 

Ein Potentialausgleich ergibt sich bei der Zerstörung ohnehin. Das umgebende Baumaterial wird erhitzt und das darin enthaltene Wasser verdampft explosionsartig. Die elektrischen Leitungen werden zum Teil aus der Wand herausgesprengt. 
Wenn Sie solche Schäden verhindern (begrenzen) wollen, müssen Sie zusätzlich inneren Blitzschutz installieren. Dort wird versucht, die Blitzenergie am empfindlichen Stromnetz und den Elektrogeräten vorbeizuleiten.

Das funktioniert ganz gut, wenn der Blitz (Überspannung) aus den öffentlichen Versorgungsnetzen ins Gebäude eindringt. Die Energie wird unmittelbar an der Hauseinleitung abgefangen und über den Potentialausgleich / Fundamenterder in das Erdreich versenkt.

Keine Schutzwirkung ist allerdings bei direktem Blitzübergang in das Leitungsnetz zu erwarten, z.B. wenn die Sicherheitsabstände (=Näherungen) zwischen äußerer Blitzschutzanlage und Leitungsnetzen nicht eingehalten wurden.

Bei Personen, die unmittelbaren Kontakt zu metallischen Leitungsnetzen im Augenblick des Blitzschlages haben, sind Schäden nicht auszuschließen.

Allerdings ist der Blitz oft wenig geneigt seine gute leitfähige Verbindung über metallische Leitungen aufzugeben und stattdessen über den relativ schlecht leitenden menschlichen Körper sein (Erdungs-) Glück zu versuchen.

 

Verdeutlichung des Potentialausgleich

Potentialunterschiede: Sie können sich die Elektrotechnik in Analogie zur Hydrotechnik (Wasser) vorstellen. Die Potentiale sind die unterschiedlich hohen Wasserstände.

Der Strom ist der Wasserfluss (Menge und Geschwindigkeit) die Ladung ist die Wassermenge. Im normalen Flussleben fließt das Wasser vom Berg in Richtung Meer dabei hat es Hindernisse (Widerstände) zu überwinden.

Kommen jetzt Wasserläufe mit unterschiedlich hohem Niveau zusammen, versucht das Wasser dieses Niveau auszugleichen z. B. an einem Wasserfall.

Dieser Wasserfall (Ausgleichsstrom) kann hoch sein oder auch nur klein (z.B. ein einfaches Wehr) An dieser Stelle ist also ein Potentialausgleich.

Jetzt gibt es aber Ausnahme Situationen z. B. starke Regenfälle dadurch kann es passieren, das ein See überläuft, hat dieser See keinen "Potentialausgleich" also einen natürlichen oder künstlichen Abfluss, dann entsteht eine unkontrollierte Überschwemmung, die Schäden verursachen kann.

So ähnlich kann man sich Überspannungen (z.B. elektrostatische Aufladungen) vorstellen, die auf Installationen entstehen, die nicht am Potentialausgleich angeschlossen sind. Noch schlimmer wird es, wenn z.B. eine Staumauer bricht.

Wenn der Bach unterhalb der Staumauer nicht in der Lage ist das Wasser aufzunehmen, dann kommt es zur Katastrophe. Das ist mit der Blitzstromtragfähigkeit der Installation gemeint. Plötzlich enorm hohe Ströme müssen innerhalb kürzester Zeit abgeführt werden, eben wie das Wasser eines Stausees beim Bruch der Staumauer.

 

 

Bei einer Antennenerdung, die DIN gerecht errichtet wurde, ist also gewährleistet, das ein Überlaufen des Stausees nicht zu Schäden führen kann, da durch den gezielten Überlauf das Wasser / die Spannung z. B. durch elektrostatische Aufladungen in das Erdreich abfließen kann.

Diese Erdung reicht aber meistens nicht aus um bei einem Staudammbruch / Blitzeinschlag den gesamten Blitzstrom abzuleiten.

Der Vorteil, der uns die Nutzung der elektrischen Eigenschaften eines Blitzes beim Bau der äußeren Blitzschutzanlage bringt, wird im inneren zu einem großen Nachteil, über den Potentialausgleich wird das durch den Blitzeinschlag beim Übergang ins Erdreich entstandene Potential an alle Geräte geführt.

Durch den Potentialausgleich und dem relativ hohen Isolationswiderstand innerhalb der meisten Gebäude sind wir als Person recht gut geschützt. In den Elektrogeräten jedoch entsteht eine Potentialdifferenz zwischen den geerdeten Leitern und den nicht geerdeten.

Diese Potentialdifferenz ist die Ursache für die Schäden, weil es zu Überschlägen kommt. Etwa die Hälfte des Blitzstromes wird über die Erdungsanlage abgeleitet, die andere Hälfte geht z.B. über die anderen metallen leitenden Installationen ins Erdreich.

Dadurch kann aber z.B. ein, in ein Elektrokabel eingespeister Blitzteilstrom noch Schäden in Installationen anrichten die über einen Kilometer entfernt sind. D.h. der innere Blitzschutz erlangt dadurch eine immer höhere Bedeutung, da nicht nur direkte Blitzschläge, sondern auch Einschläge in der näheren (bis 1km)Umgebung Schäden anrichten können.


(Und das sind nur die ohmschen Einkopplungen die hier beschrieben wurden es gibt noch weitere.)

 

Sinn und Aufgabe des PA

Der Potentialausgleich (PA) dient in erster Linie der Sicherheit.

Seine Aufgabe besteht darin, metallen leitende Installationen so miteinander zu verbinden, damit unterschiedliche Potentiale sich ausgleichen können.

Beispiel: Ein älteres Gebäude ohne PA, Elektroinstallation, noch mit klassischer Nullung in den Steckdosen wurde dann nur der Null mit dem Schutzleiterkontakt verbunden. (d.h. am Gerätegehäuse liegt nicht der Schutzleiter, sondern der Nullleiter ein Spannungsführender Leiter an!)

Jetzt baut jemand eine Antenne auf das Dach und installiert vorschriftsmäßig eine Antennenerdung. Da der Betreiber der Antennenanlage Angst vor Blitzeinschlägen hat steckt er die Antenne immer erst in sein Gerät, wenn er es benutzt.

Gerätegehäuse aus Metall und der Stecker ebenfalls. In dem Moment, wo er beide Teile gleichzeitig berührt fließen über seinen Körper Ausgleichsströme.

Wäre ein Potentialausgleich vorhanden, würden diese Ausgleichströme darüber fließen. Es gibt die unterschiedlichsten Konstellationen, warum verschiedene Potentiale auf metallen leitenden Objekten entstehen, deshalb wird einfach gefordert, herstellen des PA.


Wenn jetzt eine Blitzschutzanlage errichtet wird, ändert sich an der Funktion des PA gar nichts. Er wird nur mit der Blitzschutzanlage verbunden.