Von Grob- bis Feinschutz – So funktioniert Überspannungsschutz

So funktioniert Überspannungsschutz

Laut einer Statistik schlagen in Deutschland jährlich rund vier Blitze pro Quadratkilometer, also mehr als 1,3 Millionen Blitze ein. Sie sind deshalb auch die Hauptursache für kritische Überspannungen in Signal- und Energieleitungen. Dabei muss der Blitz nicht einmal in eine elektrische Leitung oder das betroffene Gebäude einschlagen: Auch in deutlicher Entfernung können Blitzeinschläge kritische Folgen haben. Grund dafür ist der elektromagnetische Impuls, der durch den Blitz hervorgerufen wird.

Bei einem Blitzeinschlag fließt für einen Zeitraum von deutlich weniger als einer Millisekunde ein sehr hoher Strom. Dieser liegt in einem Bereich von etwa 10.000 Ampere – durch eine handelsübliche 100 Watt Glühbirne fließen vergleichsweise nur 0,43 Ampere. Durch diesen hohen Stoßstrom wird in nahegelegenen, elektrischen Leitungen (bspw. Stromkabel, DSL, TV-Kabel) eine Spannung induziert, die weit über 1000 Volt betragen kann. Die im privaten Haushalt genutzten Geräte hingegen sind oft nicht für mehr als 230 Volt ausgelegt. Besonders teure, empfindliche Geräte mit feiner Elektronik wie Computer, Mobiltelefone und Fernseher können daher in Mitleidenschaft gezogen werden.

Um die Geräte vor solchen Überspannungen zu schützen, wurden verschiedene, aufeinander aufbauende Schutzeinrichtungen entwickelt. Unterschieden wird zwischen Grobschutz (Überspannungsschutz Typ 1), Mittelschutz (Überspannungsschutz Typ 2) und Feinschutz (Überspannungsschutz Typ 3). Grobschutzeinrichtungen leiten den Großteil des Energieinhalts eines Blitzes ab – dies geschieht in der Regel bereits in der Gebäudeeinspeisung. Dadurch wird die Restspannung, je nach technologischem Stand, auf unter 6.000 Volt bis 1.300 Volt reduziert. Durch die Mittelschutzeinrichtungen wird die verbleibende Überspannung im Verteilerkasten auf weniger als 2.000 Volt bis 600 Volt gesenkt.

Für haushaltsübliche Geräte ist die kurzzeitig auftretende Spannung aber auch dann noch zu hoch. Hilfreich ist in diesem Falle ein geeigneter Feinschutz, der bei kritischen Spannungen das angeschlossene Gerät sofort vom Netz trennt. Für derartige Zwecke bietet APC Steckdosenleisten mit einem integrierten Schutz an. Kommt es also zu einer Überspannung, schließt ein elektronisches Bauteil in der Steckdosenleiste den angeschlossenen Verbraucher kurz und nimmt für eine kurze Zeit die Leistung auf, die andernfalls Server, Stereoanlage oder Fernseher zerstört hätte. Der Strom wird dabei über einen sogenannten Bypass abgeführt. Damit der Bypass nicht durch den hohen Strom zerstört wird, löst nach kurzer Zeit zusätzlich ein Schutzschalter aus, der Bypass und Verbraucher vom Netz trennt.

Feinschutz lässt sich vor allem bei Rechnern gut mit einer USV (Unterbrechungsfreien Stromversorgung) kombinieren, welche im Trennungsfall dem Rechner als Stromquelle dient und damit schmerzhafte Datenverluste verhindert.

Quellen:
https://www.vde.com/de/Ausschuesse/Blitzschutz/FAQ/bs/oeffentlich/Seiten/UeberspannungsschutzimLAN.aspx (Stand 7.8.2015)
http://www.goruma.de/Wissen/Naturwissenschaft/Meteorologie/gewitter_blitze.html (Stand 7.8.2015)
Schwab, Kürner: Elektromagnetische Verträglichkeit. Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2011, ISBN 978-3-642-16609-9
https://www.vde.com/de/Ausschuesse/Blitzschutz/Publ/Fkr/Seiten/05-UeSG-Einsatz.aspx (Stand 11.8.2015)
http://w3app.siemens.com/mcms/infocenter/dokumentencenter/lv/Documentsu20Brochures/beta_all_technik-fibel-blitzstrom_tpi_de.pdf (Stand 11.8.2015)
https://www.vde.com/de/Ausschuesse/Blitzschutz/Publ/Fkr/Seiten/07-Blitzstromableiter.aspx (Stand 11.8.2015)
http://de.statista.com/statistik/daten/studie/1636/umfrage/durchschnittliche-anzahl-von-blitzeinschlaegen/ (Eigene Berechnung, Stand 12.08.2015)

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