Schutz von Kommunikationssystemen vor Blitz und Überspannung

GSM-Kommunikationstürme, Radio- und Fernsehsender, Waldbeobachtungstürme, meteorologische Stationen und Radarsysteme sind aufgrund ihrer geografischen Lage in der Regel an den höchsten Punkten positioniert und zählen daher im Vergleich zu anderen Anlagen zu den Bauwerken mit einem hohen Risiko, Blitz- und Überspannungsimpulsen ausgesetzt zu sein.

Daher muss bei solchen Bauwerken die TS EN 62305 (Norm für den Blitzschutz von baulichen Anlagen) vollständig und lückenlos angewendet werden.

Diese Regeln lassen sich unter vier Hauptüberschriften zusammenfassen.

• Äußeres Blitzschutzsystem (LPS)
• Inneres Blitzschutzsystem (LEMP)
• Erdungssystem
• Potenzialausgleichssystem

Äußeres Blitzschutzsystem (LPS) bei GSM-Kommunikationstürmen

Bei GSM-Kommunikationstürmen ist gemäß TS 62305 die Risikoklasse 1 zu wählen. In solchen risikoreichen Bereichen können Personenverluste, Dienstunterbrechungen und wirtschaftliche Verluste auftreten. Aus diesem Grund müssen die Fangstangen normgerecht und vollständig positioniert werden, indem die Methode der rollenden Kugel sowie die Schutzwinkelmethode angewendet werden, um Einschläge von der Turmoberseite und von den Seitenbereichen sicher abzufangen. Um zufällige Stromdurchgänge zu verhindern, ist es sinnvoll, an den Verbindungspunkten zwischen der Metallstruktur des Turms und den Fangstangen Raycap-Lösch- und Dämpfungselemente zu installieren. Vor der Umsetzung müssen unbedingt Schnitt- und Lagepläne erstellt werden, und es muss bestätigt werden, dass sich alle zu schützenden Systemkomponenten innerhalb des Schutzbereichs befinden. Andernfalls besteht die Gefahr, dass direkte Blitzeinschläge Schäden an den Leitungen verursachen, an die die Antennengruppe angeschlossen ist. Bei der Positionierung des Ableitungsleiters darf der Abstand zwischen den Befestigungsklemmen 1 Meter nicht überschreiten. Die vom deutschen Hersteller J.Pröpster entwickelten isolierten Fangstangen-Ableitungssysteme, die den 100-kA-Test erfolgreich bestanden haben, können in solchen Anlagen eingesetzt werden. Die Befestigungsmasten der Fangstangen auf dem Turm müssen unter Berücksichtigung der Windlasten zusätzlich verstärkt werden. Nach der Methode der rollenden Kugel konzipierte passive Systeme stellen für solche Anlagen die technisch sinnvollste Lösung dar.

Türme stellen ein hohes Risiko hinsichtlich Blitzeinschlägen dar.

Inneres Blitzschutzsystem (LEMP) bei GSM-Kommunikationstürmen

In diesen Anlagen kann das innere Blitzschutzsystem Schäden durch Blitz- und Überspannungsimpulse verhindern, indem die Anlage in die Schutzzonen Zone-0, Zone-1 und Zone-2 unterteilt wird und Impulse über Kabel- oder Erdungsleitungen kontrolliert abgeleitet werden. Aus diesem Grund sollten an Stellen, an denen ein direkter Blitzeinschlag möglich ist, Raycap Safetec eingesetzt werden. In Energieverteilungen, die sich in der Nähe der zu schützenden Systeme befinden und an denen Überspannungsimpulse auftreten können, sollten ebenfalls Raycap Safetec installiert werden. Für die Energieversorgung der zu schützenden Geräte sowie für ankommende Antennenkabel, CAT-Leitungen und RS-Ports sind Schutzgeräte der Klasse 3 vorzusehen. Auf Wunsch können alle Produkte mit Meldekontaktausgang gewählt werden. Gegen Impulse aus dem Erdungs- und Neutralleiter sind unbedingt Produkte mit spezieller Lichtbogenlöschtechnik einzusetzen.

Erdungssystem bei GSM-Kommunikationstürmen

Der spezifische Erdwiderstand im Fundamentbereich der GSM-Türme muss gemessen werden, und gemeinsam mit der Fundamenterdung sollte – wenn möglich – ein Ringerder um den Turm herum erstellt werden, sodass der Erdungswiderstand unter 10 Ohm liegt. Zusätzlich müssen Maßnahmen gegen Berührungs- und Schrittspannungen im Erdreich getroffen werden. Andernfalls besteht für das am Turm arbeitende Personal ein hohes Risiko von Verletzungen oder sogar tödlichen Unfällen. Verbindungen, die den Übergangswiderstand im Erdreich erhöhen, sind zu vermeiden; in diesem Zusammenhang müssen Korrosionsschutzmaßnahmen getroffen werden. Äußerer Blitzschutz-Erdungsanschlusspunkte sollten mit Prüfklemmen oder Kontrollschächten ausgestattet werden, um regelmäßige Prüfungen zu ermöglichen.

Methode der rollenden Kugel im Blitzschutz

Potenzialausgleichssystem bei GSM-Kommunikationstürmen

Alle Schutzleiter und die Fundamenterdung der Anlage müssen über Potenzialausgleichsschienen miteinander verbunden werden, um unkontrollierte Stromflüsse zu verhindern. Nach der Herstellung des Potenzialausgleichs sind Schleifenimpedanzprüfungen und Durchgangsprüfungen durchzuführen. Bei den Schleifenimpedanzprüfungen darf der Wert von 1 Ohm an keiner Stelle überschritten werden, und bei den Durchgangsprüfungen darf der Wert von 0,2 Ohm ebenfalls an keiner Stelle überschritten werden. An den Punkten, an denen das äußere Blitzschutzsystem in den Potenzialausgleich eingebunden wird, sollten Raycap Safetec-Lösch- und Dämpfungselemente installiert werden.

Zusätzlich zu diesen Maßnahmen gibt es weitere Vorsichtsmaßnahmen, die getroffen werden sollten. Diese lassen sich wie folgt aufzählen.

• Die in die Anlage führende Energieversorgung sollte mindestens 80 cm tief unterirdisch verlegt, stahlarmiert und magnetisch abgeschirmt sein, möglichst ohne Muffen, und zusätzlich im Hinblick auf Spannungsabfall geprüft werden.
• Der Einsatz von Überspannungsableitern der Klasse 1 am Anfang der Energieübertragungsleitung und am Einspeisepunkt der Anlage sowie geeigneter Schalter, Sicherungen und Fehlerstrom-Schutzschalter.
• Die Auswahl eines TN-S-Netzsystems, um den Abfluss von Stoßströmen zu erleichtern.
• Die Verwendung magnetisch abgeschirmter Kabel in der gesamten Anlage ist in solchen Bereichen von großer Bedeutung.

Blitzschutzzentrum führt vor der Umsetzung durch sein erfahrenes Ingenieurteam Standortbegehungen und Risikoanalysen durch und nimmt auf Basis der erarbeiteten Planung das am besten geeignete System in Betrieb.