11 / 64
9
www.erico.comTECHNISCHE INFORMATIONEN
KOPPLUNG ZWISCHEN BODENELEKTRODE
UND ERDBODEN
Die Effizienz eines Elektrodensystems bei der Ableitung eines Blitzstromstoßes
hängt von mehreren Faktoren ab, wie z.B. den Abmessungen der
Bodenelektroden, der Leiterform (Querschnitt) und der Wirksamkeit der
Bodenankupplung.
KURZE, DIREKTE ERDBODENVERBINDUNGEN
Die von einer Blitzentladung im Blitzableiter erzeugte Spannungsspitze hängt
hauptsächlich von der Anstiegszeit des Stromstoßes und vom (hauptsächlich
induktiven) Scheinwiderstand der Ableitung in den Erdboden ab. Wenn die
Ableitung von der Blitzantenne bis in den Erdboden auch bei richtig dimensionier-
tem Querschnitt eine zu große Länge, scharfe Biegungen und eventuell sogar
Abzweige aufweist, entstehen hierdurch Serieninduktanzen, die bei den schnellen
Anstiegszeiten eines Blitzschlags extrem hohe Spannungen erzeugen.
BODEN-SCHEINWIDERSTAND
Der Wechselstromwiderstand des Erdreichs ist ein wichtiges Auslegungskriterium
für Blitzschutzanlagen. Je nach Bodenart, Bodentemperatur und Wassergehalt
entstehen Scheinwiderstands- bzw. Impedanzänderungen im Erdboden.
Abbildung 1-B zeigt die Verästelung der Stromflusswege im Erdboden, die von
einer einzigen Bodenelektrode ausgehen. Durch den Stromfluss von der Elektrode
in den Erdboden, entsteht rund um die Erdungselektrode ein elektrisches
Spannungsgefälle. Wie in Abbildung 1-A zu sehen ist, erreicht dieses
Spannungsgefälle in einem bestimmten Abstand von der Elektrode einen
Plateauwert, der vom Bodenwiderstand bestimmt wird. Der dem Stromfluss geleis-
tete Scheinwiderstand setzt sich zusammen aus der spannungsabhängigen
Impedanz der in direktem Kontakt mit der Elektrodenoberfläche stehenden
Erdpartikel und jener der weiter abliegenden Erdpartikel, die nur die
Plateauspannung erreichen.
ERDUNGSGRUNDLAGEN
Der Schlüssel für den Blitzschutz ist Niederimpedanz. Alle Erdungsverbindungen
müssen so kurz wie möglich sein, um Induktionseffekte in den Leitungen und
Spannungsspitzen in den Anschlussverbindungen zu minimieren. Das
Bodenelektrodensystem muss Blitzüberspannungen durch Maximierung der
kapazitiven Kopplung ins Erdreich effizient ableiten. Der elektrische Widerstand
des Erdreichs gegen Blitzstromimpulse muss auf ein Minimum herabgesetzt wer-
den. Optimaler Blitzschutz kann nur erreicht werden, wenn alle diese Faktoren
beachtet werden.
WARUM EINE GUTE ERDUNG SO WICHTIG IST:
Um einen wirksamen Schutz gegen die äußerst kurzen und sehr hohen
Spannungs- und Stromimpulse von Blitzschlägen zu erreichen, muss
unbedingt für optimale Erdung gesorgt werden. Viele Faktoren, wie
Veränderungen der spezifischen Bodenleitfähigkeit, Zugänglichkeit der
Elektroden, Planung und vorhandene physische Bedingungen sind
einzelfallspezifisch und beeinflussen die Entscheidungen über die
anzuwendenden Erdungsmethoden.
Der Hauptzweck eines Direktblitzableitsystems in den Erdboden ist:
• Die effiziente Ableitung der Blitzenergie in den Erdboden
• Gewährleistung der Sicherheit für Personen und Anlagen
• Gute elektrische Leitfähigkeit
• Hohe Beständigkeit der Leiter gegen Fehlerströme
• Langlebigkeit – mindestens 40 Jahre
• Geringer Wirk- und Scheinwiderstand des Erdreichs
Grundphilosophie jeder Erdungsinstallation sollte sein, die
Kontaktfläche zwischen Elektroden (bzw. Leitern) und dem
umgebenden Erdreich so groß wie möglich zu gestalten. Hiermit
wird nicht nur der elektrische Widerstand des Erdungssystems
gesenkt, sondern es verringert sich auch wesentlich der
Scheinwiderstand des Erdungssystems im Augenblick des
Blitzeinschlags.
• Potentialausgleich
Der Potentialausgleich stellt sicher, dass keine gefährlichen
Potentialunterschiede zwischen verschiedenen ankommenden
Leitern wie beispielsweise metallischen Wasserleitungen,
Starkstromkabeln, Fernmeldesystemen und dem lokalen Erdreich
entstehen. Es werden auch Schrittweiten- und
Berührungsspannungen auf ein Minimum reduziert.
• Gute Korrosionsfestigkeit
Das Bodenelektrodensystem muss korrosionsbeständig und mit
anderen, unterirdisch verlegten Leitern kompatibel und an das
Erdungssystem angeschlossen sein. Kupfer ist das bei weitem
häufigste für Erdleiter verwendete Material. Im allgemeinen
müssen zur Aufrechterhaltung einer langfristigen Wirksamkeit
des Erdungssystems auch Inspektionen und Wartungsarbeiten
vorgesehen werden.
• Elektrische und mechanische Robustheit und Zuverlässigkeit
Mechanische Klemmverbindungen können zum Anschluss der
einzelnen Leiter im Boden verwendet werden. Falls
unterschiedliche Metalle verbunden werden, muss jedoch
zwangsläufig mit elektrolytischer Korrosion gerechnet werden.
Neben hervorragender, mechanischer Festigkeit gewähren
CADWELD
®
Schweißverbindungen die niedrigste Impedanz, lange
Lebensdauer und ausgezeichnete Korrosionsfestigkeit.
EIGENSCHAFTEN EINES GUTEN
ERDUNGSSYSTEMS
Ein typisches Erdungssystem
Tiefenerder
Abstand
von der
Elektrode
BLITZABLEITKABEL
Füllmaterial zur
Kontaktverbesserung (sog. GEM)
Erdungsgrube
TECHNISCHE INFORMATIONEN
Abb. 1-A
Abb. 1-B