Fundamenterder eines Wohngebäudes
VDE|ABB
12.03.2018 1632 0

Erdungsanlagen in Blitzschutzsystemen: Das müssen Sie wissen

Erdungsanlagen haben im Blitzschutz zwei wesentliche Funktionen: (1) den Blitzstrom in die Erde einleiten und (2) Potentialunterschiede minimieren.

Hier finden Sie wichtige Informationen für die Planung und Installation von Erdungsanlagen.

Inhalt

  • Fundamenterder als Blitzschutzerder VDE-Information Blitzschutz 4.1
  • Verbinden und Vermaschen von Erdungsanlagen VDE-Information Blitzschutz 4.2

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VDE e.V.

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Fundamenterder als Blitzschutzerder

Anforderungen und Fehlerquellen

Fundamenterder eignen sich hervorragend als Blitzschutzerder, da ohnehin vorhandene Metallkonstruktionen für die Erdung und den Potentialausgleich genutzt werden.

Unter technischem Gesichtspunkt sind Fundamenterder anderen Erdern vorzuziehen, da sie bei gleichem Materialeinsatz kleinere Erdungswiderstände erreichen, die gleiche Lebensdauer haben wie das Gebäude und bei richtiger Verlegung gut gegen Korrosion geschützt sind.

Wer errichtet den Fundamenterder?

Nach DIN 18014 ist ein Fundamenterder Bestandteil der elektrischen Anlage. Der Fundamenterder  darf daher nur von Fachkräften oder unter deren Aufsicht errichtet werden, die die Anforderungen der DIN VDE 1000-10 erfüllen.
Die gleiche Aussage ist in der Blitzschutznorm in DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3) Beiblatt 1 im Abschnitt E.5.4.3.1 zu finden: "Der Einbau von Erdungsleitern und Verbindungsbauteilen in Beton wird von einer Blitzschutz-Fachkraft durchgeführt (Erläuterung zur Blitzschutz-Fachkraft siehe Vorwort zu DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3)."

Anforderungen gemäß DIN 18014

Die Anforderungen an einen Fundamenterder als Elektroerder sind in DIN 18014 beschrieben:

  • Der Fundamenterder muss als geschlossener Ring ausgeführt werden.
  • Der Fundamenterder ist in den Fundamenten der Außenwände des Gebäudes oder in der Fundamentplatte anzuordnen und ist vorzugsweise auf der untersten Bewehrungslage zu verlegen.
  • Bei größeren Gebäuden müssen Querverbindungen gelegt werden, so dass die vom Fundamenterder umspannte Fläche maximal in etwa 20 m x 20 m große Maschen aufgeteilt wird.
  • Verzinkter Bandstahl mit einem Querschnitt von mindestens 30 mm x 3, 5 mm oder verzinkter Rundstahl mit einem Durchmesser von mindestens 10 mm ist als Fundamenterder geeignet.
  • Der Fundamenterder muss allseits dicht von Beton umschlossen sein, mindestens 5 cm, damit er vor Korrosion geschützt ist.
  • Der Fundamenterder kann flach verlegt werden, wenn die unterste Bewehrungslage des Baustahls vor dem Verfüllen auf Distanzstützen gelagert wurde und der Beton verdichtet (gerüttelt) wird.
  • Wird der Beton maschinell verdichtet (z.B. mittels Rüttler), dürfen keine Keilverbinder als Klemmverbindung verwendet werden.
  • Der Fundamenterder ist mit der Bewehrung in Abständen von 2 m dauerhaft elektrisch leitend durch Schweißen oder mittels geeigneter Klemmen zu verbinden.

Anschlussfahnen

Für Anschlussfahnen außerhalb des Betons sind

  • Leitungen aus NIRO, z. B. Werkstoff-Nr. 1. 4571,
  • Erdungsfestpunkte oder
  • Kabel NYY

zu verwenden.

Innerhalb des Gebäudes können Anschlussfahnen auch aus feuerverzinktem Stahl hergestellt werden.

VDE-Information Blitzschutz 4.1 Fundamenterder

VDE
Veröffentlichungsdatum 20.03.2018
PDF: 7 KB

Verbinden und Vermaschen von Erdungsanlagen

Warum ist aus Sicht der Technik, insbesondere des Blitzschutzes, eine einzige Erdungsanlage zu bevorzugen, die sämtliche Erdungsanforderungen erfüllt? Warum sollten die Erdungsanlagen benachbarter Gebäude verbunden werden? Was ist dabei zu beachten?

Die Anforderungen an eine Erdungsanlage können vielfältig sein:

  • Blitzschutz: Die Erdungsanlage übernimmt den Blitzstrom sicher von den Ableitungen und leitet ihn in das Erdreich ein.
  • Schutz vor elektrischem Schlag: Die Erdungsanlage verbindet elektrische Einrichtungen sicher mit dem Erdreich und sorgt im Falle eines elektrischen Fehlers für die Sicherheit von Personen und Systemen.
  • Funktions-Erdung: Die Erdungsanlage gewährleitet einen sicheren und möglichst störungsfreien Betrieb von elektrischen und elektronischen Einrichtungen.

Die Erdungsanlage einer baulichen Anlage muss für alle Erdungsaufgaben gemeinsam verwendet werden. Anderenfalls können Potentialdifferenzen auftreten an Einrichtungen, die an unterschiedlichen Erdungsanlagen angeschlossen sind.

Getrennte Erdungsanlagen

Früher wurden z.B. für die Funktions-Erdung der Elektronik eine "saubere Erde" verwendet, die nicht mit der Blitzschutz- und Schutz-Erdung verbunden war. Diese Praxis ist äußerst ungünstig und kann sogar gefährlich werden. Bei Blitzeinschlägen treten sehr große Potentialdifferenzen bis zu einigen 100 kV zwischen den Erdungsanlagen auf, die zu Zerstörungen der elektronischen Einrichtungen und auch zu Personengefährdungen führen können.
Das Konzept der getrennten Erdungen widerspricht außerdem der Forderung nach einem lückenlosen Blitzschutz-Potentialausgleich innerhalb einer baulichen Anlage gemäß DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3) und ist deshalb grundsätzlich nicht zulässig.

Nur sehr spezielle Einsatzfälle erfordern eine separate Funktions-Erdung der Elektronik. Dann müssen  die hohen Potentialdifferenzen beachtet werden, die bei Fehlern in Energieversorgungssystemen oder durch Blitzeinwirkungen zwischen der Funktionserdung der Elektronik einerseits und der Haupterdungsanlage bzw. dem Blitzschutz-Potentialausgleich andererseits auftreten können.

Um Personengefährdung zu verhindern, müssen die getrennten Erdungsanlagen mittels eines spannungsgesteuerten Kurzschlussschalters miteinander verbunden werden. Dieser stellt im Falle von Überspannungen kurzzeitig eine elektrisch leitfähige Verbindung her, so dass die nach VDE zulässigen Berührungsspannungen nicht überschritten werden.

Sternförmig oder als Maschen

Im Inneren einer baulichen Anlage kann die Erdung der elektronischen Einrichtungen sowohl sternförmig, zentral als auch vermascht aufgebaut sein. Dies hängt von den Erdungs-Anforderungen der elektronischen Einrichtungen und der zu erwartenden elektromagnetischen Umgebung ab.

Verbindungen von Erdungsanlagen

Besteht eine größere bauliche Anlage aus mehr als einem Gebäude und existieren elektrische oder elektronische Verbindungsleitungen zwischen diesen, sollten die einzelnen Erdungsanlagen miteinander verbunden werden. Dadurch verringert sich der (Gesamt-) Erdungswiderstand der baulichen Anlage und Potentialdifferenzen zwischen den Gebäuden sinken deutlich. Elektrische und elektronische Verbindungsleitungen zwischen den Gebäuden erfahren eine deutlich niedrigere Spannungsbeanspruchung.

Optimal ist es, wenn durch das Verbinden der einzelnen Erdungsanlagen ein Maschennetz entsteht. Als Knotenpunkte sollten die Punkte an den Gebäuden gewählt werden, wo auch die Ableitungen angeschlossen sind. Je engmaschiger das Erdungs-Maschennetz ausgeführt wird, desto geringer sind bei Blitzeinschlägen die Potentialdifferenzen zwischen den Gebäuden. Die optimale Maschenweite hängt von der Gesamtfläche der baulichen Anlage ab. In der Praxis haben sich Maschenweiten von 10 m x 20 m bis zu 20 m x 40 m als technisch-wirtschaftlich ausgewogen bewährt.

Sind in der baulichen Anlage bevorzugte Blitzeinschlagstellen, z. B. hohe Abluftkamine, vorhanden, sollte das Erdungs-Maschennetz um diese betroffenen Anlagenteile herum enger und möglichst sternförmig mit ringförmigen Querverbindungen angelegt werden (Potentialsteuerung). In der Nähe der elektrischen und elektronischen Verbindungsleitungen zwischen den Gebäuden - möglichst darüber, ansonsten daneben oder darunter -  sollten in jedem Fall Erdungsleitungen als Teil des Erdungs-Maschennetzes verlegt werden. Bei der Materialauswahl für die Leiter des Erdungs-Maschennetzes ist die Korrosionsbeständigkeit zu beachten.

Fazit

Alle Aufgaben an eine Erdung werden durch eine einzige Erdungsanlage wahrgenommen, um hohe Potentialdifferenzen zwischen den unterschiedlichen geerdeten Einrichtungen zu vermeiden. Die Festlegung einer "sauberen Erde" für die Funktions-Erdung der Elektronik, getrennt von der Blitzschutz- und Schutzerdung, ist ungünstig; sie kann gefährlich sein und verstößt ohne ergänzende Schutzmaßnahmen gegen einschlägige Normen.

Besteht eine bauliche Anlage aus mehreren Gebäuden, sollten die einzelnen Gebäude-Erdungsanlagen durch ein Erdungs-Maschennetz verbunden werden. Diese Maßnahme reduziert deutlich die Potentialdifferenzen zwischen den Gebäuden und damit die Spannungen an den gebäudeübergreifenden elektrischen und elektronischen Verbindungsleitungen.

VDE-Information Blitzschutz 4.2: Verbinden und Vermaschen von Erdungsanlagen

VDE
Veröffentlichungsdatum 16.03.2018
PDF: 7 KB

Bitte beachten

Leitfaden-Blitz-und-uebersp

Diese VDE-Information ist Teil der Merkblattsammlung "Der Blitzschutz in der Praxis - Empfehlungen für Blitzschutz-Fachkräfte und -Anwender". Diese Informationen wurden vom Ausschuss für Blitzschutz und Blitzforschung des VDE (ABB) erarbeitet. Eine gedruckte Fassung wird Mitte 2018 verfügbar sein.

Die Blitzschutznormen (u. a. DIN EN 62305) werden erarbeitet vom Komitee K 251 Blitzschutzanlagen der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE. Maßgebend für das Anwenden der Normen sind deren Fassungen mit dem neuesten Ausgabedatum, die beim VDE-Verlag oder Beuth-Verlag erhältlich sind.

Diese VDE-Information wurde unter der Lizenz CC BY 3.0 DE veröffentlicht.

Der Blitzschutz in der Praxis

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