Überspannungsschutz: Elektrische Geräte vor hohen Spannungen schützen

Überspannungsschutz: Elektrische Geräte vor hohen Spannungen schützen

Hin und wieder kommt es vor, dass ein Blitz direkt in ein Haus einschlägt. Sind zu diesem Zeitpunkt elektronische Geräte direkt mit dem Stromnetz verbunden, werden diese regelrecht „gegrillt“. Aus diesem Grund gibt es diverse Maßnahmen zum Überspannungsschutz, die Privatpersonen in ihrem Haushalt vornehmen können.

Gewitter beginnen in Deutschland hauptsächlich in den wärmeren Monaten zwischen Mai und September. Die starke Sonneneinstrahlung erwärmt die Luft, wodurch viel Wasser verdunstet. Stößt kalte auf warme Luft, steigt feuchtwarme Luft aufwärts. Dabei kondensiert Wasserdampf und es entstehen Quellwolken. Diese wachsen unter Umständen zu Kumuluswolken, in denen starke Aufwinde herrschen und aus denen kleine Regentropfen herausfallen. Die Regentropfen werden weiter aufwärts getragen, wo sie gefrieren. Die nun schweren Tropfen fallen in Form von Hagelkörnern Richtung Erde.

In der Wolke herrscht nun eine unterschiedliche Ladung: Oben positiv, unten negativ. Innerhalb der Wolke entstehen enorme Spannungen, die sich als Blitzschlag entladen. Dies erfolgt auf zwei Arten:

  1. Als Spannungsausgleich in der Wolke oder
  2. als Ausgleich zwischen dem unteren Teil der Wolke und dem Erdboden.

Ursachen

Zur Hauptursache für ernst zu nehmende Überspannungen gehören Blitzeinschläge in der Nähe von Signal- und Energieleitungen. Durch die Wirkung der Blitze werden in Leiterschleifen in einem Radius von etwa 200 Metern unzulässige Spannungen induziert. Selbst in einem Umkreis von zwei Kilometern können durch Erdwiderstand gefährliche Potenzialdifferenzen auftreten.

Gegenmaßnahmen

Blitzschutz

    1. Äußerer Blitzschutz: Häuslebauer sollten bereits beim Bau ihres Eigenheimes einen äußeren Blitzschutz einplanen. Eine spätere Nachrüstung ist umständlich und kostenintensiv. Der sogenannte Blitzableiter dient dazu, im Notfall den Blitzstrom zur Erde abzuleiten, ohne dass jegliche Gefahr für die Bewohner des Hauses entsteht. Mit diesem Überspannungsschutz können Eigenheimbesitzer Brandschäden verhindern. Die Installation der Schutzmaßnahme erfolgt ausschließlich durch Fachleute des Elektrohandwerks, die sich mit den Bauteilen, Materialien, Bestimmungen und Normen auskennen. Grundsätzlich besteht der äußere Blitzschutz aus drei Bestandteilen:
      1. Auf dem Dach des Gebäudes wird die Fangeinrichtung installiert. Sie muss die Höhe des Hauses, angebrachter Antennen und Schornsteine überragen. Wichtig ist, dass die Einrichtung den Abschmelzungen, die bei einem Blitzeinschlag entstehen, standhalten, und den Strom aufnehmen können.
      2. Nach dem Blitzeinschlag fließt die Energie zur Ableitungsanlage, die entlang der Hauswände senkrecht nach unten führt. Auf diese Weise ensteht ein Faradayscher Käfig, der den Blitzstrom Richtung Erde leitet.
      3. In dem Betonfundament ist die Erdung eingegliedert, die Blitzströme ins Erdreich ableitet.
    2. Innerer Blitzschutz: Der äußere Blitzschutz alleine ist nicht ausreichend, denn teure Geräte können selbst durch diese Schutzmaßnahme durch den sogenannten Überspannungsschaden zerstört werden. Nur ein Überspannungsschutz im Inneren des Hauses kann Elektrogeräte vor Blitzeinschlag beschützen. Auch diese Schutzmaßnahme besteht aus drei Komponenten Typ–1-Ableiter, Typ–2-Ableiter und Typ–3-Ableiter:
      1. Grobschutz: Der Grobschutz wird im Zählerverteiler installiert und kostet um die 500 Euro.
      2. Mittelschutz: Etwa 200 Euro werden für den Typ–2-Ableiter fällig, der beispielsweise im Elektroverteiler installiert wird.
      3. Feinschutz: Dieser wird in Gebäuden installiert, in denen empfindliche Komponenten Verwendung finden. Möglich ist der Einbau in Steckdosen. Grundsätzlich müssen fast alle Hersteller elektrischer und elektronischer Geräte einen Feinschutz verbauen, jedoch ist dieser nicht von gleich guter Qualität, wie ein externer Schutz.
    3. Schutz für Elektroinstallation: Schuko-Steckdosen gehören zur Elektroinstallation. Beim Einbau der Modelle sollte man darauf achten, Produkte mit Überspannungsschutz zu kaufen. Wichtig ist, dass die Steckdosen sicher, zuverlässig und qualitativ hochwertig sind. Dies belegt unter anderem das VdS-Zertifikat.
  1. Nachträgliche Sicherung: Früher haben die meisten Menschen bei Gewitter den Stecker von Fernseher und Co. gezogen. Zwar ist diese Maßnahme effektiv, jedoch umständlich und nicht immer wirksam. Denn wer bei einem Gewitter nicht zu Hause ist, hat ein Problem. Zudem gibt es Geräte, die sich nicht ohne Weiteres vom Stromnetz trennen lassen, Gefriergeräte zum Beispiel. Wer einen Überspannungsschutz nachrüsten möchte, der findet Steckdosenleisten von Firmen wie Brennstuhl oder APC, aber auch Zwischenstecker und Kombinationszwischenstecker. Simple Steckdosen bieten lediglich einen Ein- und Ausschalter. Moderne Steckleisten dagegen besitzen einen integrierten Überspannungsschutz, der Elektrogeräte selbst dann schützt, wenn man die Leiste nicht rechtzeitig ausgeschaltet hat. Praktischer Nebeneffekt: Mit den Steckdosenleisten lassen sich Stand-by-Geräte komplett ausschalten und somit Strom sparen.
  2. Schutz für Mieter: Mieter können Typ–3-Ableiter einbauen (lassen). Diese schützen Geräte wie Fernseher, Telefonanlagen, Receiver und Heimelektronik. Dennoch besteht die Gefahr, dass ein nicht aufeinander abgestimmter Überspannungsschutz am Ende unwirksam ist. Für einen gestaffelten Schutz ist letztendlich der Vermieter verantwortlich.

Geräteschutz

In Geräten sind Datenleitungsverbindungen und Netzstromversorgungen (Antennenkabel, LAN, etc.) gegen Überspannung geschützt. Einige Netzwerkgeräte (ein Splitter zum Beispiel) sind günstig zu bekommen, sodass die Aufrüstung mit einem Überspannungsschutz nicht immer sinnvoll ist. Bei LAN und Ethernet gibt es ohnehin einen gewissen Schutz dank der transformatorischen Potenzialtrennung, während Glasfasernetze grundsätzlich nicht gefährdet sind.

Ob eine Anlage oder ein System geschützt werden soll, entscheidet man anhand folgender Schwerpunkte:

  • Alle Anlagenteile, die prinzipiell gefährdet sind, müssen geschützt werden. Lange Datenleitungen, Außenantennen sind besonders gefährdet.
  • Systeme, die wertvoll sind, sollten ebenfalls geschützt werden. In diese Kategorie fallen Computer, HiFi-Systeme, etc.
  • Besteht ein Verletzungsrisiko bei möglichen Überspannungen für Personen und/oder Gebäude, müssen ebenfalls entsprechende Maßnahmen getroffen werden. Dies ist im Privatbereich selten der Fall, zu erwähnen währen der Ausfall von Fahrstühlen oder Geräte der Medizintechnik.

Versicherungsschutz

Zwar sind Schäden durch Blitzschlag im Versicherungsschutz mit einbegriffen, jedoch wird der Schutzumfang nach § 2 Nr. 3 VGB 2010 (1914) (PDF; 78 KB) eingegrenzt. Demnach sind lediglich die Dinge versichert, die durch den Übergang des Blitzes zerstört wurden. Schäden durch Kurzschluss, Überstrom und Überspannung sind ausschließlich dann versichert, wenn auf dem versicherten Grundstück andere Schäden durch Blitzschlag entstanden sind.

Grundsätzlich gibt es mehrere Möglichkeiten, wie ein Blitz Dinge beschädigen kann: Ein Gegenstand kann sich durch Hitzeentwicklung entzünden. Dieser Schaden ist als Brandschaden versichert. Doch als versicherte Gefahr „Blitzschlag“ bezeichnet man mechanisch verursachte Schäden, ohne dass ein Feuer entsteht. Mechanische Schäden („kalter Blitzschlag“) entstehen aus der rasanten Erhitzung von Wasser, die in jedem Gegenstand enthalten ist. Das Wasser dehnt sich um ein Vielfaches aus, sodass die Gegenstände bersten.

Artikelbild: © Bacho / Shutterstock

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