EMV (elektromagnetische Verträglichkeit)

Unter EMV (elektromagnetische Verträglichkeit) versteht man das zufriedenstellende Funktionieren einer elektrischen Einrichtung in ihrer elektromagnetischen Umgebung, ohne diese Umgebung mit ihrer weiteren Einrichtungen unzulässig zu beeinflussen.
Mit der zunehmenden Verwendung von elektronischen Geräten und Systemen wird mit einem klassischen Blitzschutz kein ausreichender Schutz gegen Sachschäden erzielt. Noch gravierender als die Sachschäden können die damit verbundenen Betriebsausfallkosten sein. Zusätzliche Blitzschutzmassnahmen sind notwendig, damit bei einem Blitzeinschlag gefährliche Spannungsdifferenzen verhindert, Personen- und Brandgefahr vermieden, sowie Schäden an elektrischen Geräten und Anlagen begrenzen werden können. Für solche Objekte ist der Einsatz eines Sachverständigen sehr empfehlenswert.

Die Schäden werden erzeugt durch direkte Blitzeinschläge, wie auch in zunehmendem Masse durch elektromagnetische Blitzeinwirkungen, sogenannte indirekte Blitzschäden. Diese indirekten Schäden übersteigen sowohl in der Anzahl sowie auch in der Schadensumme die direkten Blitzschäden. Der Radius des Gefährdungskreises um den Blitzeinschlagsort beträgt mehr als 1 km. In diesem Gefährdungskreis werden elektronische Anlagen durch leitungsgebundene Störungen und Störstrahlungen beeinflusst und können zerstört werden.

Zu früheren Zeiten war es ausreichend, mit einer äusseren Blitzschutzanlage ein Objekt zu schützen. Mit der zunehmenden Verwendung von elektronischen Geräten und Systemen wird damit allein jedoch kein ausreichender Schutz gegen Sachschäden erzielt. Zusätzliche Blitzschutzmassnahmen sind notwendig, diese werden als Innerer Blitzschutz bezeichnet. Der Begriff Blitzschutz umfasst den Äusseren und den Inneren Blitzschutz. Zweck einer Blitzschutzanlage ist die Verhinderung gefährlicher Spannungsdifferenzen während eines Blitzeinschlages im zu schützenden Objekt, um damit Personengefährdung und Brandgefahr zu vermeiden und den Schaden an elektrischen Geräten und Anlagen zu begrenzen.

Es sind jedoch nicht nur Blitze, die zu Beschädigungen von elektrischen Anlagen führen. Schalthandlungen, Kurzschlüsse und Erdschlüsse in Hoch- und Niederspannungsanlagen induzieren in benachbarten Leitungen Spannungen, die zu Zerstörungen an den angeschlossenen elektronischen Geräten führen können.

EMV ist nicht nur Gegenstand zahlreicher Veröffentlichungen in den vergangenen Jahren; die Erkenntnisse aus Forschung, Entwicklung und Erfahrungen in der Praxis sind in diverse neu überarbeitete und neu erstellte Vorschriften, Empfehlungen und Richtlinien integriert worden

Auf dem Übertragungsweg (Beeinflussungsweg) vom Signalgeber (Nutzsignalquelle) zum Signalempfänger (Nutzsignalsenke) können beliebige Störspannungen angekoppelt sein. Es gibt verschiedene Arten der Ankopplung von Störsignalen auf die Signalleitung.

Galvanische Ankopplung ist vorhanden, wenn mehrere Stromkreise über einen gemeinsamen Leiter direkt miteinander verbunden sind; z.B. wenn bei einpolig ausgeführten Signalkreisen die gemeinsame Erde als Rückleitung benutzt wird (Erdschleifen).

Induktive Ankopplung ist vorhanden, wenn zeitlich sich ändernde Magnetfelder durch Leiterschleifen hindurch treten und dadurch Störspannungen in diese induzieren.

Kapazitive Ankopplung ist vorhanden, wenn zeitlich sich ändernde elektrische Felder in elektrischen Leitern Störströme influenzieren. Spannungsänderungen auf störenden Fremdleitungen erzeugen über die Koppelkapazitäten im Nutzsignalkreis Störströme.


1.2 Strahlungsgebundene Störbeeinflussungen

Strahlungsgebundene Störbeeinflussungen entstehen durch Strahlungen z.B. von Sendeanlagen, Radaranlagen, Funksprechgeräten etc. Zu den strahlungsgebundenen niederfrequenten Phänomenen zählen auch magnetische Felder.


1.3 Elektrostatische Entladung

Unter besonderen Bedingungen können sich Gegenstände oder Personen mit elektrischer Energie aufladen. Die stärkste Wirkung statischer Elektrizität entsteht, wenn sich verschiedene Luftschichten aneinander vorbei bewegen. Dies geschieht, wenn verschieden warme Luftfronten aufeinander treffen oder wenn an heissen Tagen die erwärmte Luft sehr rasch nach oben steigt. Die Wolken laden sich elektrisch auf; es gibt ein Gewitter.

Eine andere elektrische Aufladung bzw. Entladung entsteht auch bei Menschen. Durch Reibungselektrizität (Triboelektrischer Effekt) wird ein Mensch während eines Bewegungsablaufes ständig elektrostatisch aufgeladen.
Die elektrische Ladung, die ein Mensch auf diese Art akkumulieren kann, liegt bei einigen microC. Die Spannung gegenüber dem Erdpotential ist von der Kapazität abhängig; für den Menschen liegt diese zwischen 100 und 300 pF. Die Spannung kann bis zu einigen kV betragen. Berührt eine so geladene Person einen geerdeten, elektrisch leitenden Gegenstand, so fliesst nun schlagartig der freie Ladungsteil ab, wobei Spitzenstromwerte von 15 A erreicht werden können. Durch diesen Entladungsvorgang können elektronische Teile beschädigt oder zerstört werden.



2. ÄUSSERER BLITZSCHUTZ

Der Äussere Blitzschutz beinhaltet alle Schutzmassnahmen, die getroffen werden müssen, um ein Gebäude bei einem Blitzeinschlag vor Brand und Zerstörung zu schützen. Der Äussere Blitzschutz entspricht dem früheren Blitzschutz.

Das Ziel des Äusseren Blitzschutzes ist der Aufbau eines Faradayschen Käfigs. Mit dem Faradayschen Käfig wird eine optimale Abschirmung elektrischer Felder bewirkt; der ideale Faradaysche Käfig ist im Inneren feldfrei.



3. INNERER BLITZSCHUTZ

Der innere Blitzschutz ist die Gesamtheit aller Massnahmen gegen die Auswirkungen des Blitzstromes und seiner elektrischen und magnetischen Felder auf metallene Installationen und elektrische Anlagen im Gebäudebereich. Der innere Blitzschutz umfasst den Blitzschutz-Potentialausgleich und Massnahmen zum Überspannungsschutz elektrischer Anlagen.

Mit installationstechnischen Massnahmen und mit einem gestaffelten Überspannungsschutz können die Störbeeinflussungen begrenzt werden.

In der Verordnung über nichtionisierende Strahlung NISV (SR 814.710) sind die Immissionsgrenzwerte und vorsorglichen Emissionsbegrenzung sowie auch Anlagegrenzwerte festgelegt worden. Die Immissionsgrenzwerte müssen überall eingehalten werden, wo sich Menschen aufhalten können. Die sehr strengen Anlagegrenzwerte müssen bei Hochspannungsanlagen wie Kabel- und Freileitungen, Transformatorenstationen, Unterwerken und Eisenbahnen an Orten mit empfindlicher Nutzung eingehalten werden. Als Orte mit empfindlicher Nutzung gelten u.a. Räume in Gebäuden, in denen sich Personen regelmässig während längerer Zeit aufhalten.

Die Anlagen müssen in angemessener Distanz zu den Bereichen mit dauerndem Aufenthalt von Personen disponiert werden. Speziell bei alten Anlagen ist dies vielfach nicht möglich. In einem solchen Raum müssen mit speziellen Blechen zusätzliche Raumschirme erzeugt werden.



4. BLITZSCHUTZZONEN KONZEPT

4.1 Aufbau von Blitzschutzzonen

Der Zweck des Blitzschutzzonen- Konzeptes besteht darin, bauliche Anlagen mit ausgedehnten elektronischen Anlagen systematisch räumlich zu strukturieren und damit die elektromagnetische Beeinflussung anforderungsgerecht zu begrenzen. Ähnlich wie bei einem Sicherheits- oder Brandkonzept wird das Gebäude in Gefahrenzonen aufgesplittet. Die nachstehende Grafik zeigt die Einteilung der Blitzschutzzonen.

4.2 Blitzstromableiter und Überspannungsschutzableiter

Jede die Blitzschutz- Zonengrenze durchdringende elektrische Leitung ist nach der Durchdringung über ein geeignetes Überspannungsschutzelement zu führen. Die Überspannung wird dabei an den örtlichen Potentialausgleich übertragen. Im nachfolgenden Bild ist die prinzipielle Anordnung der Blitzstrom- und Überspannungsableiter dargestellt.

5. PLANUNG UND AUSFÜHRUNG EINES BLITZSCHUTZKONZEPTES

5.1 Notwendigkeit eines speziellen Blitzschutzkonzeptes

Für gewöhnliche Bauten sind die bestehenden Vorschriften für einen ausreichenden Schutz gegeben. Architekten, Elektroplaner und Spengler sind in der Lage mit den Vorschriften und ihrer Erfahrung einen konformen Blitzschutz zu erstellen. Mit der Schlussprüfung durch den Blitzschutzaufseher hat der Ersteller Gewähr, dass ein vorschriftsgemässer Schutz gegen Personenschäden und Brand realisiert ist.

Eine andere Situation ergibt sich bei grösseren Gebäuden mit umfangreichen elektronischen Systemen. Hier wird mit der blossen Anwendung der minimalen Vorschriften kein ausreichender Schutz gegen Sachschäden erreicht. Noch gravierender als die Sachschäden können die damit verbundenen Betriebsausfallkosten sein. Für solche Bauten ist der Einsatz eines Sachverständigen sehr empfehlenswert.

Die Erfassung und Beurteilung möglicher Massnahmen ist komplex und fachübergreifend. Die praktische Realisierbarkeit ist ein wesentliches Entscheidungskriterium für die zu treffenden Schutzmassnahmen.


5.2 Vorgehen

Mit dem Blitzschutzkonzept werden bauliche und installationstechnische Massnahmen aufgezeigt, welche bei vertretbarem Aufwand optimale Voraussetzungen bezüglich EMV (Elektromagnetische Verträglichkeit) bewirken.

Grundlage bildet die Aufnahme der Bauart (Gestaltung von Wänden, Dach, Armierungen etc.), des Standorts und der Umgebung, der potentiellen externen und internen Störquellen sowie der Nutzung bezüglich Personen und Sachwerten. Anhand der Aufnahmen kann eine Risikobeurteilung erstellt werden. Erste Synergien zwischen Bautechnik und Blitzschutz werden erkennbar.

Durch die Schaffung eines interdisziplinären Blitzschutzkonzeptes werden für alle am Projekt beteiligten Planer und Unternehmer verbindliche Vorgaben gegeben. Bei einem Blitzschutzzonenkonzept müssen die Blitzschutzzonen definiert und bezeichnet sein. Die installationstechnischen Massnahmen sind zu beschreiben.

Mit der Ausarbeitung des Konzeptes ist es jedoch nicht getan. Die vorgeschlagenen Massnahmen müssen auch realisiert werden und ohne entsprechende Einflussnahme durch den Sachverständigen wird dies wohl kaum geschehen. Bereits in der Planungsphase sind die Projektpläne zu begutachten.

Die baulichen Massnahmen sind während der Bauausführung periodisch zu überprüfen, insbesondere die Verbindungen und Querschnitte der Armierungseisen. Eine fotografische Aufzeichnung dieser Arbeiten ist sehr wertvoll, da nur auf diese Weise nach Bauvollendung die konzeptgerechte Realisierung des Blitzschutzes belegt werden kann. Während der Ausführung der Installationen sind die vorgeschlagenen Schutzmassnahmen durch periodische Kontrollen durchzusetzen.

Der Abschluss umfasst eine Abnahme der Anlage zusammen mit den behördlichen Kontrollstellen. Eine Schlussdokumentation enthaltenden nachgeführtes Konzept, Fotos, Pläne, Messungen und Protokolle ist sehr empfehlenswert. Im Falle eines Schadens kann damit gegenüber dem Versicherer die Realisierung der Blitzschutzmassnahmen belegt werden.

Um den Blitzschutz während der gesamten Nutzungsdauer des Gebäudes sicherzustellen sind periodische Nachkontrollen unumgänglich.