SMA Solar Technology AG SUNNY ISLAND 2224 - Handbuch (Seite 21)

SMA Solar Technology AG Blitzschutz in Inselnetzsystemen
Planungsleitfaden INSELNETZ-PL-UDE105010 21
7 Blitzschutz in Inselnetzsystemen
7.1 Physikalische Grundlagen
Bei einem Blitz handelt es sich um eine elektrische Entladung während eines Gewitters. Der Weg des
Blitzes ist nur von den Ladungsverhältnissen abhängig, so lässt sich auch die "Zick-Zack“-Bahn eines
Blitzes erklären. Je weiter sich die Entladung der Erdoberfläche nähert, um so mehr haben
Feldverdichtungen an Spitzen und Krümmungen einen Einfluss und begünstigen einen Überschlag.
Gerade an hoch aufragenden Gebäuden und Bauteilen befinden sich "Fangladungen“. Der Blitz
schlägt aber nicht zwangsweise darin ein, er kann auch einen anderen Weg wählen. Da sich nicht
vorhersagen lässt, wo der Blitz einschlägt, müssen alle Gebäude, die man vor einem Blitzschlag
schützen möchte, mit einer Blitzschutzanlage ausgerüstet werden.
Der Blitzschlag hat mehrere Wirkungen:
Die akustische Wirkung wird hervorgerufen durch elektrodynamische Kräfte. Sie bewirken eine
Konzentration des Blitzkanals auf sehr engem Raum. Der sich schnell vermindernde
elektrodynamische Innendruck in der Blitzbahn wird während des Blitzstromanstieges auf einige
10 Bar geschätzt. Der heiße Blitzkern implodiert, dies ist in geringer Entfernung als Knall und in
größerer Entfernung als Donnergrollen zu hören.
Die thermische Wirkung folgt dem Joulschen Gesetz W = i² · t · R, wobei W die
Wärmeentwicklung, i² das Quadrat der Stromstärke, t die Zeitdauer des Stromflusses und R der
ohmsche Widerstand ist. Erhitzungen bis zur Schmelztemperatur kommen aufgrund obiger Formel nur
bei geringem Leiterquerschnitt oder hohem spezifischen Widerstand vor, deshalb sind schlechte
Verbindungen Gefahrenstellen. Beim Stromdurchgang wird in schlechten Leitern viel Energie in Form
von Wärme frei, dabei wird der Wassergehalt von zum Beispiel Holz und Mauerwerk stark erhitzt
und verdampft. Durch den Überdruck des schnellen Vorgangs gibt es explosionsartige Sprengungen.
Elektrodynamische Wirkungen entstehen dann, wenn Teile des Blitzweges so angeordnet sind,
dass sich die magnetischen Felder überlappen. Auf dem Leiter, der den Blitzstrom führt, wird eine Kraft
ausgeübt, die um so größer ist, je kleiner der Abstand ist. Bei Stromfluss in die gleiche Richtung
entstehen Anziehungskräfte.
Nach dem Faradayschen Gesetz bewirkt eine Blitzladung von 100 As höchstens eine Zersetzung –
also eine elektrochemische Wirkung – von 30 mg Eisen oder eine gleichwertige Menge Zink oder
Blei an der Stromaustrittsstelle. Bei Ableitern, die häufig vom Blitz getroffen werden, ist trotzdem keine
elektrochemische Zersetzung zu erwarten; viel stärker ist die Korrosion.