Blitzschutz: Schutzstrategien 1/3

BLITZSCHUTZ: DIREKTE BLITZEINSCHLÄGE
Zur Erinnerung an die allgemeinen Grundsätze des Blitzschutzes: Blitzableiter und Gitterkäfige

 

 

 

 

 

 

 

Eine Sache ist sicher:

Ein Stoß von gehtimmer zur Erde und nimmt den Weg der geringsten Impedanz.

Zwei Strategien für den Blitzschutz:

- entweder den Weg zwischen dem vor Blitzschlag zu schützenden Objekt und der Erde so impedant wie möglich gestalten.

Dies ist eine Strategie der Isolierung von Blitzen,

- oder den Durchgang des Blitzes zur Erde durch einen Pfad mit sehr niedriger Impedanz erleichtern, der jedoch das vor Blitzschlag zu schützende Objekt umgeht.

Dies ist eine Strategie des Blitzstroms.

SCHUTZ GEGEN DIREKTE BLITZEINSCHLÄGE

Direkte Blitzeinschläge und Blitzschutz

Problem: Welche Möglichkeiten gibt es, Gebäude gegen direkte Blitzeinschläge zu schützen, indem man nur die so genannte Isolationsstrategie anwendet?

Die Isolierung des Gebäudes vom Boden: Das ist kein naheliegender Gedanke, aber es gibt Häuser auf Stelzen. Die Materialien, die den Baukörper vom Boden trennen, müssen isolierend sein.

Es ist auch möglich, nur isolierende Materialien für die gesamte Konstruktion zu verwenden, z. B. Holz, in diesem Fall haben Sie ein Chalet.

 Beschränkungen:

- Erdung durch Netze (Strom, Telefon, usw.).

Lösung: - Messung des elektrischen Feldes (Feldmühle)

wenn vordefinierter Schwellenwert erreicht

>>> Öffnen von Stromkreisen

Stromaggregat starten

- Die Verfügbarkeit von Materialien und die Ästhetik hängen von der Region ab.

- Ist die erreichte Isolierung ausreichend gegen Blitzschlag? Wenn ja, ist es im Laufe der Zeit immer dasselbe?

Direkte Blitzeinschläge und Blitzstromschutz

Ziel ist es, den Blitzstrom auf einem Weg zu leiten, der ihn von dem Gebäude wegführt, das vor dem Blitz geschützt werden soll.

Blitzableiter

Ein Blitzableiter ist ein Gerät, das nicht dazu dient, den Blitz abzuhalten. Blitzschlag sondern vielmehr um die Blitzschlag  sein Vorhandensein erhöht das Risiko, dass die Blitzschlag an dem Ort, den sie schützen soll.

Prinzip des Blitzschutzes durch Blitzableiter :

senkrecht auf oder in der Nähe des Gebäudes, für das derBlitzschutz bestimmt ist, eine leitfähige Struktur (Metallstange) anzubringen, die über einen Leiter mit niedriger Impedanz mit dem Boden verbunden ist, damit der Blitz auf eine ausgewählte Stelle und nicht irgendwo auf die Anlage fällt.

Um den Strom des Blitzes einzufangen, ist das obere Ende des Stabes entweder verjüngt oder mit Impuls- oder Funkensystemen ausgestattet.

 

Die Wirksamkeit dieser Blitzschutzsysteme hängt vom Vorhandensein eines Funkens oder Impulses ab, sobald sich der abwärtsgerichtete Blitzableiter in der Nähe des Blitzableiters befindet.

Jeder denkt, dass ein virtuelles kegelförmiges Volumen, genannt Abdeckung, den Blitzschutz von allem, was es umgibt, gewährleistet. Die Höhe dieses Schutzes wird durch den Abstand zwischen der Erde und der Spitze des Blitzableiters bestimmt. Die Basis würde bei einem einzelnen Stab eine kreisförmige Fläche abdecken, deren Radius gleich der Höhe ist. Andere Tipps würden eine noch größere Bodenabdeckung ermöglichen. Der Vergleich zwischen den verschiedenen Blitzableitertechniken ist nicht leicht vorstellbar, denn selbst in sehr exponierten Ländern ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Blitzschlag auf einen Blitzableiter fällt, viel zu gering (etwa 1 %), als dass vergleichende Studien durchgeführt werden könnten.

Nach dem heute allgemein anerkannten elektromagnetischen Modell sähe die Realität des Blitzschutzes durch Blitzableiter ganz anders aus. Der Schutzbereich vor Blitzen wird durch eine Blitzfangkugel bestimmt, deren Mittelpunkt das Ende der Leuchtspur ist und deren Radius näherungsweise durch die Formel R = 5 x I 2/3 definiert wird. EinBlitzschlag von durchschnittlich 40 kA wird also von einem beliebigen leitfähigen Element erfasst, das sich in etwa 35 m Entfernung vom Ende der Leiterbahn befindet. Dieses Modell zeigt, dass der Erfassungsbereich (Schutz) weder von der Art des Blitzableiters noch von der Höhe, in der der Blitzableiter angebracht ist, abhängt, sondern nur von der Intensität des Blitzeinschlags.

Je größer derBlitzeinschlag , desto größer ist der Bereich, der vor Blitzen geschützt ist.

 

 Faradayscher Käfig

Faradayscher KäfigEin Faradayscher Käfig ist ein aus Metallwänden bestehendes Volumen, in dem man vor den direkten Auswirkungen einer Entladung (z. B. eines Blitzes) geschützt ist. Es ist nicht vorstellbar, dass man, um einen guten Schutz zu erhalten BlitzschlagDer Blitzentladungsstrom ist das Ergebnis eines Blitzeinschlags in ein Gebäude, das sich in einer vollständig geschlossenen Metallumhüllung befindet. Wendet man jedoch das elektromagnetische Modell auf den Faradayschen Käfig an, so zeigt sich, dass die Umhüllung nicht vollständig sein muss, um den Blitzentladungsstrom aufzufangen und dann zur Erde zu leiten. Die Ummantelung des Gebäudes mit Leitern, vorzugsweise flach, im Abstand von 10 m bietet Schutz Blitzschlag des Gebäudes für alle Blitzeinschläge über 3 kA, was eindeutig ausreichend für einen vollständigen Schutz gegen Blitzschlag.

Diese Vorrichtung mit ihren mehreren Ableitungen begünstigt die Verteilung der Ströme und verringert so das Risiko eines Potenzialanstiegs, der mit dem Stromfluss an einem einzigen Punkt verbunden ist.

Das Prinzip des Netzkäfigs wird auch für den Blitzschutz von Anlagen außerhalb von Gebäuden verwendet. Diese werden als Schutzkabel bezeichnet. Dabei handelt es sich um in der Luft gespannte Kabel, die von Masten im Abstand von 10 bis 15 m getragen werden und mit einem Maschenerdnetz verbunden sind.

Auf diese Weise werden die Ariane-Rakete, der Solarofen in Font Romeu und die Hochspannungsleitungen an den EDF-Masten vor Blitzschlag geschützt.

 Ein richtigkonzipiertesErdungsnetz :

Die wichtigste Vorsichtsmaßnahme, die bei der Verwendung der Flussstrategie für den Schutz zu beachten ist, ist die folgende. Blitzableiterableitungen oder Maschendrahtkäfige sollten möglichst senkrecht und gerade sein. Es ist darauf zu achten, dass die in den Normen festgelegten Biegeradien, Ableitungsquerschnitte und sonstigen Verlegevorschriften eingehalten werden. In Gebäuden mit einer Metallstruktur muss eine Verbindung zwischen den verschiedenen Erdungsebenen der Stockwerke und den Ableitungen der Blitzableiter oder Gitterkäfige hergestellt werden, um Potenzialunterschiede (DDP) zwischen jedem Stockwerk und dem Erdanschluss zu vermeiden.

Ohne diese Verbindung würde die DDP in 10 m Höhe für einen 100 kA-Schlag ungefähr betragen: ΔU = Lω x di / dt ΔU =10 x 10-6 x 100 x103 / 10-6 ΔU = 1000 kV Dieses Ergebnis ist durch die Anzahl der Ableitungen desBlitzschutzes zu dividieren.

Ohne direkte Verbindung des Fußbodens mit den Ableitungen befindet sich diese PDD zwischen dem Fußboden und derAbleitung , die 20 oder 30 cm weiter außerhalb des Gebäudes verläuft. Das Risiko eines Zusammenbruchs ist also wichtig.