Mit der rasanten Entwicklung der chinesischen Volkswirtschaft sind in chinesischen Städten zahlreiche intelligente Wohnanlagen entstanden. Intelligente Wohnanlagen nutzen Informations- und Kommunikationstechnologien, Computertechnik und Automatisierungstechnik in ihren Wohngebieten. Durch effiziente Informationsnetze, optimierte Konfiguration und den umfassenden Einsatz verschiedener Systeme bieten sie ihren Bewohnern fortschrittliche Sicherheits-, Informationsdienste und Funktionen zur Gebäudeverwaltung. Ziel ist es, einen sicheren, komfortablen, praktischen und effizienten Wohnraum zu schaffen. Daher ist der sichere Betrieb des Herzstücks intelligenter Wohnanlagen – der Niederspannungsanlagen – zu einem zentralen Anliegen der Verwaltung geworden. In den letzten Jahren haben die wirtschaftlichen Schäden durch defekte Niederspannungsanlagen stetig zugenommen. Aus diesem Grund ist es unerlässlich, umfassende Blitzschutzmaßnahmen für die Niederspannungsanlagen intelligenter Wohnanlagen zu implementieren. I. Gefahren durch Blitzeinschläge auf Niederspannungsanlagen: Blitzeinschläge sind ein Naturphänomen, das enorme Energie freisetzt und extrem zerstörerische Kraft besitzt. Blitze können vielfältige Schäden verursachen, die zu Gebäudeschäden sowie Verletzungen oder Todesfällen führen können. Die durch Blitzeinschläge verursachten Schäden an elektronischen Geräten entstehen nicht nur durch direkte Blitzeinschläge, sondern vor allem durch die in Strom- und Kommunikationsleitungen induzierten Stromspitzen. Induzierte elektromagnetische Impulse (EMP) können über Strom- und Signalleitungen in elektronische Geräte eindringen und Kommunikationsunterbrechungen, Datenverlust und Geräteschäden verursachen. II. Blitzschutzmaßnahmen Der deutsche Blitzschutzexperte Hitzmann stellt in seinem Buch „Überspannungsschutz und Theorie“ ein Rahmendiagramm zum Blitzschutz moderner Computernetzwerke vor. Dieses Diagramm zeigt, dass Blitzschutzmaßnahmen für Niederspannungsanlagen in zwei Bereiche unterteilt sind: externen und internen Blitzschutz. 1. Externer Blitzschutz Der externe Blitzschutz bezieht sich hauptsächlich auf den Blitzschutz der Hauptgebäudestruktur. Er umfasst im Allgemeinen Maßnahmen, die direkte Blitzeinschläge in Gebäude oder Anlagen verhindern sollen. Dies wird hauptsächlich durch den Einsatz von Blitzableitern (einschließlich Blitzschutznetzen, Blitzschutzbändern, Blitzableitern usw.) und Ableitern erreicht, die den Blitzstrom in die Erde ableiten. Gemäß den Anforderungen der „Blitzschutznorm für Gebäude“ wird der Blitzstrom abgeleitet, sobald er in die Erde eingeleitet wird. Äußere Blitzschutzmaßnahmen sind bereits sehr umfassend und werden hier nicht weiter ausgeführt. 2. Innerer Blitzschutz Das im internationalen Standard OEC 6131-2-1 beschriebene Konzept des zonierten Blitzschutzes hat sich als sinnvoll und wirksam erwiesen. Der Grundgedanke dieser Theorie besteht darin, die Überspannung schrittweise auf ein unschädliches Niveau zu reduzieren, bevor sie die Endgeräte erreicht und Schäden verursacht. Von außen nach innen sind die Blitzschutzzonen (LPZ) wie folgt definiert: LPZ 0A: Bereich außerhalb des Gebäudes, nicht durch äußere Schutzeinrichtungen geschützt. Kann direkt vom Blitz getroffen werden, ohne Abschirmung gegen elektromagnetische Blitzimpulse. LPZ 0B: Bereich außerhalb des Gebäudes, geschützt durch äußere Blitzschutzeinrichtungen. Besitzt keine Abschirmung gegen elektromagnetische Blitzimpulse. LPZ 1: Innenbereich des Gebäudes. Geringe Wahrscheinlichkeit des Eindringens von Blitzenergie. LPZ 2: Innenbereich des Gebäudes. Es besteht ein geringes Risiko des Eindringens von Überspannungen. LPZ 3: Innenbereich des Gebäudes (oder gegebenenfalls das Metallgehäuse von Geräten). Keine Störungen durch elektromagnetische Blitzimpulse und keine Überspannungen. Daher bietet der Blitzschutz mehrstufigen Schutz von außen nach innen. Zone 0 ist der gefährlichste Bereich, da er direkten Blitzeinschlägen ausgesetzt ist und durch ein externes Blitzschutzsystem geschützt wird. Je weiter innen im Gebäude, desto sicherer ist es und desto geringer ist die Schadenswahrscheinlichkeit. Daher installieren wir Überspannungsableiter an den Stellen, an denen die Stromleitung von einer Abteilung in die andere eintritt, und zwar entsprechend den spezifischen Anforderungen der verschiedenen Abteilungen. Prinzip des mehrstufigen Schutzes (Klassenschutz): Das heißt, je nach Funktion, Schutzverfahren und Schutzebene elektrischer und mikroelektronischer Geräte werden die Schutzpunkte bestimmt und klassifiziert. Entsprechend den möglichen Blitz- und Überspannungsgefahren sollte ein mehrstufiger Schutz von der Stromleitung bis zur Datenübertragungsleitung durchgeführt werden. (1) Schutz der Stromversorgung: Blitzschäden an schwachen elektrischen Geräten entstehen hauptsächlich über Niederspannungsleitungen. Die chinesische Norm „Code for Design of Lightning Protection of Buildings“ (GB50057-94, Ausgabe 2000), Abschnitt 3.3.8.5, empfiehlt: Wenn die Erdungseinrichtung für elektrische Anlagen und die Blitzschutzerdung gemeinsam genutzt oder verbunden sind und die Niederspannungsleitung über ein durchgehendes Kabel oder eine Freileitung eingespeist wird, ist die Installation eines Überspannungsschutzes am Hauptverteilerkasten der Stromversorgung ratsam. Angesichts der ständigen Weiterentwicklung von Wissenschaft und Technik sowie des wachsenden Bewusstseins für Blitzgefahren wird jedoch der Überspannungsschutz 8D als primäre Schutzebene an der Hauptstromversorgungsleitung des Gebäudes installiert. Mit einem einstufigen Überspannungsschutz kann der Bedarf nicht mehr gedeckt werden. Es ist notwendig, das Konzept des mehrstufigen Schutzes anzuwenden, bei dem die verschiedenen Ebenen zusammenarbeiten, um die Vorteile jeder Geräteebene voll auszuschöpfen und so eine optimale Gesamtleistung zu erzielen. Der Überspannungsschutz in Schwachstrom-Geräteräumen ist üblicherweise dreistufig: Als erste Schutzstufe wird ein Überspannungsschutz am Hauptverteilerkasten installiert, an dem die Stromversorgung erfolgt. Da der Hauptverteilerkasten des Schwachstrom-Geräteraums in der Regel einen separaten Stromkreis zur Versorgung des Geräteraums bereitstellt, ist als zweite Schutzstufe ein Überspannungsschutz am Verteilerkasten des Geräteraums erforderlich. Als dritte Schutzstufe sollten Überspannungsschutzgeräte vor allen wichtigen und empfindlichen Geräten sowie der USV installiert werden. Mit diesem dreistufigen Schutz kann die Blitzüberspannung (Impuls) unter 1 kV begrenzt werden, um die Geräte zu schützen. Selbstverständlich kann die Anzahl der Überspannungsschutzstufen je nach Projektanforderungen erhöht oder verringert werden, um eine wirtschaftliche und sinnvolle Lösung zur Unterdrückung von Überspannungen und zum Schutz der Schwachstromgeräte zu finden. (2) Der Schutz von Signalabschnitten vor induziertem Blitzeinschlag wird in zwei Situationen unterteilt: a. Blitzeinschlag in einen Erdvorsprung, starker Blitz. Spannungen können nahegelegene Erdhügel durchschlagen und dadurch die Außenmäntel von Kommunikations- und Netzwerkkabeln beschädigen, sodass Hochspannung in das Netzwerk eindringen kann; b. Wenn Gewitterwolken sich in die Erde entladen, induzieren sie Überspannungen von Tausenden von Volt an Kommunikations- und Netzwerkleitungen und beschädigen so die angeschlossenen Netzwerkgeräte. Daher reicht es nicht aus, nur die elektrischen Komponenten zu schützen; es müssen auch Signalschutzmaßnahmen ergriffen werden. Signalschutzsysteme können mehrstufige Schutzschaltungen verwenden, die Grobschutz mit schnell reagierendem Feinschutz kombinieren und den induzierten Strom von den Signalleitungen über die Hauptleitung in die Erde ableiten. Bei Informationssystemen wird der Schutz in Grob- und Feinschutz unterteilt. Die Stufe des Grobschutzes richtet sich nach der Schutzzone, während der Feinschutz anhand der Empfindlichkeit der elektronischen Geräte ausgewählt wird. (3) Potenzialausgleich, Schirmung und antistatische Erdung: Die nationale Norm GB60057-94 (teilweise überarbeitete Fassung) schreibt eindeutig vor, dass am Übergang jeder Schutzzone ein Potenzialausgleich durchgeführt werden muss. Insbesondere der Computerraum und andere schwachstrombetriebene Elektroräume im Gebäude, die weniger wahrscheinlich direkt von Blitzen getroffen werden, sollten neben Überspannungsschutzgeräten zum Schutz vor induzierten Blitzeinschlägen auch Potenzialausgleichsanlagen zum Blitzschutz verwenden. Nicht nur die Metallabschirmungsrohre, Metallkabelrinnen, Außengehäuse von Verteilerkästen, Wasserleitungen, Heizungsrohre, die Metallabschirmung des Computerraums, Metalltrennwände, Metalltüren und -fenster sowie die Metallträger des antistatischen Bodens sollten an den Potenzialausgleichsring (oder das Potenzialausgleichsnetzwerk) angeschlossen werden, sondern auch die Schutzleiter (PE-Erdung) der elektrischen Anlagen. Die beste Methode zur Nutzung des Potenzialausgleichs in der Gebäudeerdung ist die Erdung über die Hauptbewehrung des Gebäudes. Daher sollten Planer bei der Planung des Computerraums eines Gebäudes eine Potenzialausgleichsplatte im Raum vorsehen, die mit der Hauptbewehrung des Gebäudes verbunden wird, um einen einfachen Potenzialausgleich zu ermöglichen. Unsere Wohnräume enthalten zahlreiche Magnetfelder, und Blitze erzeugen zudem starke elektromagnetische Störungen. Die effektivste Methode zur Abwehr elektromagnetischer Störungen ist die Abschirmung. Die Metalltüren und Deckenbalken im Niederspannungs-Technikraum sollten mehrfach miteinander verbunden werden. Bei Bedarf kann im Technikraum ein separates Abschirmnetz installiert werden, wobei Metallrohre für den Potenzialausgleich verwendet werden. Zusätzlich zu den Abschirmungsmaßnahmen sollten alle Informationsgeräte in einem Abstand von einem Meter zum Gebäude aufgestellt werden, um eine effektive Abschirmung gegen elektromagnetische Störungen zu gewährleisten. Statische Elektrizität ist ebenfalls eine Ursache für Überspannungen. Sie ist allgegenwärtig; der menschliche Körper kann durch Gehen und Bewegung eine Ladung von 2–10 kV tragen, die Niederspannungssysteme schädigen kann. Daher sind antistatische Maßnahmen auch für Niederspannungs-Technikräume unerlässlich. Eine gängige Methode ist die Verlegung antistatischer Bodenbeläge. Derzeit sind antistatische Keramikfliesen in China die modernsten antistatischen Bodenbeläge. Auch die Innenausstattung des Technikraums muss antistatisch sein. Die Oberflächen der Innenwände und Decken sollten mit antistatischen Trennwänden versehen oder mit leitfähigen Epoxidharzbeschichtungen besprüht werden. Luftkanäle und Luftauslässe sollten mit leitfähigen Melaminmaterialien ausgekleidet sein, um die Ansammlung statischer Elektrizität während des Luftstroms zu vermeiden. 3. Erdung: Gebäude benötigen ein zuverlässiges Erdungssystem. Alle Blitzschutzmaßnahmen müssen geerdet sein, um den Blitzstrom in die Erde abzuleiten und so Geräte und Personen zu schützen. Auch die Abschirmung von Störungen und die Vermeidung statischer Elektrizität erfordern ein zuverlässiges Erdungssystem. Erdungssysteme verwenden typischerweise eine integrierte Erdung, bei der horizontale und vertikale Bewehrungsstäbe im Fundament zuverlässig als Erdungselektroden verschweißt werden. Befindet sich unter dem Fundament eine wasserdichte Schicht, muss ein Ring aus horizontalen Erdungselektroden innerhalb der Schicht oder an der Außenseite des Gebäudes installiert werden, der die Bewehrungsmatte im Fundament zuverlässig mit dieser Erdungselektrode verbindet. Alle Blitzschutzableiter und Potenzialausgleichsableiter müssen zuverlässig mit der Erdungselektrode verschweißt werden. III. Fazit: Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Blitzschutzsystem für den Niederspannungs-Elektroraum in einer intelligenten Wohnanlage ein komplexes Projekt darstellt. Externer und interner Blitzschutz sowie Erdungsmaßnahmen müssen effektiv umgesetzt werden, insbesondere der Überspannungsschutz für Niederspannungsgeräte. Die Entwicklung eines wirtschaftlichen, angemessenen und effektiven Blitzschutzplans, der auf den konkreten Projektbedingungen basiert, ist entscheidend für den sicheren Betrieb des gesamten Niederspannungsnetzes der Gemeinde. Referenzen: [1] Code for Lightning Protection Design of Buildings. GB50057-94, Ausgabe 2000. [2] Code for Electrical Design of Civil Buildings. JGJ/T 16-92. [3] Construction Technology Standard for Sub-item Engineering of Building Electrical Installation. China Building Industry Press… [4] Intelligent Building Technology. China Building Industry Press. [5] Code for Design of Intelligent Buildings. G6/T50314-2000.