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– Sonderheft
BLITZ- UND ÜBERSPANNUNGS-SCHUTZGERÄTE
M. Kienlein,
Neumarkt
Mit der AfK-Empfehlung Nr. 5 [1]
besteht die Möglichkeit, die Instal-
lation von Ex-Trennfunkenstrecken
(ExFS) entsprechend zu bewerten,
damit das Schutzziel „Schutz des
Isolierstücks“ in allen Phasen des
blitzbedingten Ableitvorgangs nach-
vollziehbar gewährleistet werden
kann. Im Gegensatz zu [2] steht
eine Vielzahl von technischen Maß-
nahmen zur Verfügung, die in Ab-
hängigkeit von der Installations-
umgebung angewendet werden
können.
1 Elektrische Isolierstücke
in Rohrleitungsanlagen
Isolierstücke werden für die elektrische
Trennung von Rohrleitungsanlagen oder
zur Aufteilung in Abschnitte von durch
Hochspannung beeinflussten Rohrleitun-
gen verwendet. Die elektrische Trennung
kathodisch geschützter Anlagen besteht
bis zum Erreichen der Durchschlags-/
Überschlagsfestigkeit des Isolierstücks.
Blitzbedingte Überspannungen infolge
eines Einschlags in exponierte Teile einer
Pipelineanlage können zum Überschreiten
der Durchschlagsfestigkeit von Isolier-
stücken führen. Offene Funkenbildungen
oder die Zerstörung des Isolierstücks sind
möglich.
Ex-Trennfunkenstrecken (ExFS) mit ge-
eigneter Anschlusstechnik haben die Auf-
gabe, das Isolierstück (Isolation) gegen
blitzbedingte Überspannungen zu schüt-
zen und die Blitzenergie bei gleichzeitig
auftretender gefährlicher explosionsfähi-
ger Atmosphäre (g.e.A.) zündfunkenfrei
abzuleiten. Im Normalbetrieb und nach
Trennfunkenstrecken zum
Schutz von Isolierstücken
Autor
Manfred Kienlein
ist Senior Marktmanager
Process, Dehn + Söhne GmbH + Co.KG,
Neumarkt/Opf.
dem Ableitvorgang soll die ExFS sicher
elektrisch trennen. Die Empfehlung Nr. 5
(Ausgabe 1986) [2] der Arbeitsgemein-
schaft DVGW/ VDE für Korrosionsfragen
(AfK) wurde aufgrund von Vorschlägen
aus der Praxis an die aktuellen Blitzstrom-
parameter nach DIN EN 62305 [3] ange-
passt. Die Neufassung enthält neben der
Überprüfung von ExFS auch Hinweise zur
Auswahl von ExFS inklusive der geeig-
neten Anschlusstechnik.
2 Anwendungsbereich
der AfK Nr. 5
vom Juli 2010 [1]
Behandelt werden Maßnahmen zur Ver-
meidung von Zündgefahren an Isolier-
stücken und zur Sicherstellung des katho-
dischen Korrosionsschutzes in ex-gefähr-
deten Bereichen. Die Empfehlung ist
anwendbar auf Stationen von Erdgas-
Leitungssystemen und – unter Beachtung
der jeweils gültigen Vorschriften (z. B.
TRbF, TRBS, TRGS, BetrSichV) – sinnge-
mäß auch für andere Produktleitungen.
Isolierstücke dieser Anlagen können als
Isolierkupplungen oder als Isolierflansche
realisiert werden.
Im Bereich von Häfen oder Wasserstraßen
können beim Transport oder beim Um-
schlagen von gefährlichen Flüssigkeiten
auch andere Schutzmaßnahmen ange-
wendet werden.
Schutzmaßnahmen gegen weitere Ge-
fährdungen wie das Ableiten eingekop-
pelter technischer Wechselströme oder
Schutzmaßnahmen gegen elektrischen
Schlag sind in der AfK-Empfehlung
Nr. 3 [4] und AfK-Empfehlung Nr. 6 [5]
beschrieben
3 Notwendigkeit des
Einsatzes von ExFS
In ex-gefährdeten Bereichen ist das
primäre Schutzziel die Vermeidung von
Zündquellen (z. B. unkontrollierte offene
Funkenüberschläge) an Isolierstücken.
Außerhalb ex-gefährdeter Bereiche (z. B.
bei erdverlegten Isolierstücken) besteht
aus Explosionsschutzgründen keine
Notwendigkeit des Einsatzes von ExFS;
jedoch beeinträchtigen defekte Isolier-
stücke im Regelfall den kathodischen
Korrosionsschutz. Bei durch Fremdspan-
nungen beeinflussten Rohrleitungen
kann darüber hinaus das Berührungs-
schutzkriterium nicht mehr gewährleistet
sein. Somit ergibt sich die Notwendigkeit,
defekte Isolierstücke auszutauschen. Dies
führt zu hohen Kosten der Reparatur-
maßnahme und beeinflusst sehr stark
die Anlagenverfügbarkeit. Aus diesen
Gründen kann es von Vorteil sein – auch
außerhalb ex-gefährdeter Bereiche –
ExFS mit geeigneter Anschlusstechnik zu
montieren.
4 Auswahl, Montage und
Prüfung von ExFS
Die Auswahl geeigneter ExFS inkl. An-
schlusstechnik muss erfolgen in Abhän-
gigkeit von
]
dem ermittelten Gefährdungspegel
(LPL),
]
der Spannungsfestigkeit des Isolier-
stücks,
]
dem Abstand der Anschlusspunkte
(Kabellänge),
]
den technischen Daten der ExFS,
]
dem Einbauort (Ex-Zone) und
]
der Isolationskoordination
(Isolierstück zu angeschlossener ExFS).
4.1 Ermittlung des
Gefährdungspegels (LPL)
Der Gefährdungspegel (LPL) wird mit
einer Risikobetrachtung gemäß DIN EN
62305-2 [3] ermittelt. Anhand dieses
Parameters wird der maximale Blitzstrom
(Blitzstromaufteilung nach DIN EN
62305-1 [3]) durch die ExFS bei verschie-
denen Einschlagsszenarien (S1–S4) be-
stimmt. Beispielsweise beträgt bei ober-
irdisch angeordneten Rohrleitungen
(Bild
) beim Einschlag in die Rohrleitung
(S3) der maximale Blitzstrom (LPL I) durch
die ExFS 100 kA (10/350 μs).
In der Tabelle 2 der AfK Nr. 5 [1] sind die
maximalen Parameter des Erstblitzes in
Abhängigkeit des LPL für die ExFS mit
Anschlusstechnik beschrieben. Nicht
berücksichtigt sind die Maximalwerte für
den negativen Folgeblitz.
