Wolfgang Burmeister - Das Baustellenhandbuch der Elektroinstallation

Planung des Fundamenterders in Verbindung mit dem Potentialausgleich

Nach DIN 18014 ist ein Fundamenterder vorzusehen, der in die Potentialausgleichschiene einzubinden ist (DIN VDE 0100-410, DIN VDE 0100-540) . Bei der Ausbildung einer weißen oder schwarzen Wanne oder der Isolierung der Grundplatte ist ein Erdkontakt nicht mehr gewährleistet. In diesen Fällen kann der Fundamenterder nicht mehr zur Potentialsteuerung und als Ableiter für den Blitzschutz verwendet werden. Stattdessen muss für den Blitzschutz zur Gewährleistung des erforderlichen Erdübergangswiderstands ein Edelstahlringleiter um das Gebäude vorgesehen werden, der regelmäßig mit dem Fundamenterder zur Potentialsteuerung zu verbinden ist. Die maximale Feldlänge ist dabei 20 x 20 m. Je nach Schutzanforderung kann es erforderlich sein, die Feldgröße zu verringern.

Planung der Blitzschutzanlage

Für Wohngebäude wird in der Regel keine Blitzschutzanlage gefordert. Allerdings wird darauf hingewiesen, dass eine Blitzschutzanlage zum Schutz der Gebäude und der Elektronik sinnvoll ist.

Selbst bei der Installation einer Photovoltaikanlage auf dem Dach eines Wohngebäudes wird derzeit kein Blitzschutz gefordert. Durch die ersten Schadensfälle an Photovoltaikanlagen durch Überspannungen und den damit folgenden Anforderungen bei den Sachversicherern kann davon ausgegangen werden, dass eine Blitzschutzanlage in Zukunft verbindlich werden wird. Unabhängig davon ist die Installation eines Blitzschutzes auch aufgrund der zunehmenden Installationen von elektronischen Geräten zu empfehlen.

Planung des Überspannungsschutzes

Der Überspannungsschutz wird häufig als „innerer Blitzschutz“ bezeichnet. Das Ziel ist es, Überspannungen im Gebäude gezielt abzubauen und damit entsprechend geschützte Bereiche bzw. Zonen aufzubauen. Bei der Planung ist ein Zonenkonzept zu entwickeln, indem Bereiche bestimmt werden, die einen bestimmten Schutz benötigen. Die Schutzelemente sowie die Schirmungsmaßnahmen werden anhand des Schutzzonenkonzepts ausgelegt.

Im Wohnungsbaubereich vereinfacht sich in der Regel ein solches Zonenkonzept zu einer äußeren und inneren Zone. Die innere Zone wird durch die Fangeinrichtungen von unmittelbaren Einschlägen und nach der Hauseinspeisung sowie zwischen den anderen eingeführten Medienleitungen durch Überspannungsschutzeinrichtungen der Klasse B (Blitzstromableiter) geschützt. In den Verteilungen werden dann Überspannungsschutzeinrichtungen der Klasse C eingebaut, um das Stromnetz vor Überspannungen zu schützen. Die Geräte werden durch Überspannungsschutzeinrichtungen der Klasse D geschützt.

Die Planung ist nach DIN VDE 0100-534, 0185-3, auszuführen. Die Planung eines wirkungsvollen Blitz- und Überspannungsschutzes sollte gewissenhaft ausgeführt werden und umfasst weitere Maßnahmen, als zuvor dargestellt wurden.

Insbesondere ist es wichtig, dass sich der Wohnungsbau bezüglich der immer häufiger verwendeten elektronischen Geräte und installierten Datennetze immer weniger vom Gewerbebau unterscheidet, bei dem eine dedizierte Planung des Blitzschutzes und der Potentialsteuerung seit Jahren Standard ist.

Stromversorgung

Mittelspannung

Öffentliche Einspeisung

Ab einer bestimmten Größe von Gebäuden oder Industrieanlagen ist ein eigener Anschluss an das Mittelspannungsnetz wirtschaftlicher als ein niederspannungsseitiger Anschluss. Dieser ist ab einer gewissen Leistungsaufnahme auch nicht mehr möglich. Die Entscheidung, welche Art des Anschlusses verwendet wird, ist in der Planungsphase durch Diskussion mit dem lokalen Netzbetreiber und durch eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung auf der Basis von Anschluss- und Vertragsbedingungen zu treffen. Für den Bauleiter verbleibt die Umsetzung der Entscheidung. Anschließend wird deshalb der Mittelspannungsanschluss und der Niederspannungsanschluss vorgestellt.

Mittelspannungsseitiger Anschluss

Der mittelspannungsseitige Anschluss besteht aus einer Übergabestation mit angegliederter, kundeneigener Mittelspannungsschaltanlage. Die Mittelspannungsschaltanlage besteht aus Einspeisefeldern, Messfeldern, Übergabefeldern und Abgangsfeldern für kundeneigene Transformatoren oder Felder für Mittelspannungsabgänge, die zum Aufbau eines kundeneigenen Mittelspannungsnetzes benutzt werden können. Die kundeneigenen Transformatoren werden in einem oder mehreren Räumen oder in Schwerpunktstationen untergebracht.

Transformatoren, Netzersatzanlagen und unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV) speisen die Hauptverteilungen ein. Deren Abgänge versorgen Unterverteilungen, an die dann Verbraucher angeschlossen werden.

Netzersatzanlagen können auch auf der Mittelspannungsebene einspeisen, und USV-Anlagen können Abnehmer von Niederspannungshauptverteilungen sein. Niederspannungsseitig werden häufig auch Photovoltaikanlagen und aus Kraft-Wärme-Kopplung erzeugter Strom eingespeist.

Bild 1: Beispieltopologie einer Mittelspannungseinspeisung (Quelle: Kraner)

Übergabestation, Mittelspannungsschaltanlagenraum

Freianlagen werden nur selten bzw. in großen Fabrikationsanlagen oder bei Energieversorgungsunternehmungen umgesetzt und werden hier nicht weiter betrachtet. Die Übergabestation mit angegliederter Mittelspannungsschaltanlage des Kunden kann in einem Raum untergebracht werden.

Die Gangbreiten in einer Mittelspannungsschaltanlage werden in nachfolgender Abbildung dargestellt. Die Abstände nach DIN VDE 0101 und 0105 sind einzuhalten. Anders als bei einer Niederspannungsschaltanlage kann eine Annäherung ohne Berührung bereits tödlich sein. Bei einer 10-kV-/20-kV-Anlage gelten Abstände von 15 cm/22 cm bereits als Arbeiten an spannungsführenden Teilen und können daher tödlich sein.

Bild 2: Gangbreiten einer Mittelspannungsschaltanlage (Quelle: Kraner)

Da der Bedien- und Fluchtweg meist auch der Einbringweg für Installation und Ersatzteile ist, wird empfohlen, nicht das Minimalmaß von 80 cm, sondern 1.00 cm zuzüglich des zusätzlichen 50 cm verbleibenden Durchgangs bei offener Schaltanlagentüre vorzusehen. TAB, VDE 0101 und Bauauflagen sowie die Empfehlungen der Arbeitsgemeinschaft Industriebau (AGI) sind zu beachten.

Die Raumhöhe bei Mittelspannungsanlagen bis 20 kV sollte mindestens 2,5 m betragen.

Ferner ist es empfehlenswert, die baulichen Maße bei einer 10 kV-Anlage auf die einer 20 kV-Anlage zu erweitern, da sich die Netzbetreiber eine Änderung der Versorgungsspannung vorbehalten. Es ist zwar unwahrscheinlich, dass eine solche Maßnahme erfolgt, allerdings lässt sich ein Gebäude später nur sehr schwer umbauen, um eine Anpassung um wenige Zentimeter zu ermöglichen.

Nachfolgende Tabelle zeigt überschlägige Maße einer luft- und SF6-isolierten Mittelspannungsschaltanlage, die je nach Hersteller abweichen.

Tab. 1: Typische Feldmaße einer Mittelspannungsschaltanlage (Quelle: Kraner)

Zur Einbringung der Felder ist der Doppelboden so auszulegen, dass dieser mit Gabelstaplern befahren werden kann. In der Regel werden zwei bis drei Felder auf einmal verfahren, sodass zum Gewicht des Gabelstaplers bis zu 600 kg für die Felder vorzusehen sind. Alternativ können Stahlträger vorgesehen werden, die an der Decke befestigt werden. Über Laufkatzen können die Felder dann abgehängt eingebracht werden. Hier ist zu beachten, dass dies in der Regel entweder bei hohen Räumen (h >> 2,5 m) für luftisolierte Anlagen oder bei gasisolierten Anlagen in normal hohen (2,5 m) Räumen möglich ist. Bei der Planung ist ferner zu beachten, dass ein späterer Umbau der Anlage möglich ist. Häufig wird dies über Sollbruchstellen in der Außenwand gewährleistet, d. h., die Außenwand erhält einen Bereich, in dem die Ausmauerung für die Einbringung ausgebrochen werden kann, ohne die Statik zu beeinträchtigen. Nach Umbau der Anlage wird diese wieder zugemauert. Das Verfahren wird häufig als akzeptabel angesehen, da der Umbau einer Mittel- und Hochspannungsschaltanlage nur in großen Zeiträumen (ca. 10 bis 20 Jahre) eintritt. Allerdings können sich diese Zeiträume bei den momentanen Plänen der Regierung zum Netzumbau im Rahmen der Umgestaltung der Stromerzeugung verkürzen.