BLITZE und TRANSIENTEN

Die Anwender von elektronischen Geräten sowie von Kommunikations- und Informationstechnischen Systemen müssen ihre Anlagen in Betrieb halten, auch wenn Blitzschläge kurzzeitige Spannungsspitzen auf den Stromversorgungs- und Datenleitungen verursachen könnten.

Dafür gibt es mehrere Gründe:

• Die verwendeten elektronischen Komponenten machen diese Anlagen störanfälliger.
• Kostenintensive Betriebsunterbrechungen sind nicht akzeptabel.
• Datenübertragungsnetze erstrecken sich über weite Strecken und Gebiete und sind mehr Störungen ausgesetzt.

Blitzschlag

Blitzschläge, die seit den ersten Untersuchungen von Benjamin Franklin im Jahr 1749 Gegenstand der Forschung sind, haben sich zu einer wachsenden Bedrohung für unsere von elektronischen Geräten abhängige Gesellschaft entwickelt.

Entstehung von Blitzen

Ein Blitz entsteht zwischen zwei entgegengesetzt geladenen Zonen in der Atmosphäre, typisch zwischen zwei Gewitterwolken oder zwischen einer Wolke und dem Erdboden. Er kann über mehrere Kilometer hinweg in aufeinanderfolgenden Sprüngen bis zum Erdboden vordringen, wobei zunächst ein Leitblitz einen hochgradig ionisierten Blitzkanal hervorruft. Erst wenn dieser den Boden erreicht, kommt es zum eigentlichen Blitz oder Hauptblitz. Dann fließt ein Strom von mehreren zehntausend Ampere durch den ionisierten Kanal vom Erdboden zur Wolke oder umgekehrt.

Bild 1 - Positiv geladene Eiskristalle befinden sich in der Gewitterwolke oben, negativ geladene Wassertropfen unten.

Bild 2 - Negative Ladungen im Leitblitz zuerst Richtung Boden, wo es zu einer Ladungsumverteilung kommt.

Bild 3 - Dem Leitblitz geht eine positive Entladung vom Boden entgegen.

Bild 4 - Ladungsträger wandern im Hauptblitz zwischen Gewitterwolke und Boden.

Bild 5 - Der Blitz hat Ladungen zwischen Wolke und Boden ausgetauscht. Der Boden ist nun negative geladener als vorher.

Direkte Auswirkungen

Zum Zeitpunkt der Entladung fließt ein Impulsstrom mit einem Spitzenwert zwischen 1.000 und 200.000 Ampere und einer Anstiegszeit von einigen Mikrosekunden. Die direkten Auswirkungen führen zu Beschädigungen von baulichen Anlagen durch mechanische Beschädigungen oder sogar einem Brand. Den besten Schutz bieten noch immer die klassischen Blitzableiter oder Blitzschutzsysteme, die so aufgebaut sind, dass sie den Ableitstrom „einfangen“ und einem bestimmten Punkt zuführen.

Indirekte Auswirkungen

Die direkten Auswirkungen eines Blitzeinschlages in baulichen Anlagen trifft insbesondere deren elektrischen und elektronischen Systemen. Hohe Blitzströme führen zu hohen Potentialanhebungen und hohen Spannungsdifferenzen die leicht elektrische Geräte beschädigen können.