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Entwicklung und Installation von Messeinrichtungen zur Untersuchung der Einfangwirksamkeit realer Blitzfangeinrichtungen

Hannig, Martin :
Entwicklung und Installation von Messeinrichtungen zur Untersuchung der Einfangwirksamkeit realer Blitzfangeinrichtungen.
Technische Universität, Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2017)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Entwicklung und Installation von Messeinrichtungen zur Untersuchung der Einfangwirksamkeit realer Blitzfangeinrichtungen
Language: German
Abstract:

Der Schutz vor natürlichen Blitzen hat sich seit seiner Einführung grundlegend wenig verändert. Man versucht, den Blitz mit einer Fangstange einzufangen und den Blitzstrom einer Erdungsanlage zuzuführen. Eine wirksame und richtig aufgestellte Fangstange ist für ein Blitzschutzsystem somit zwingend erforderlich. Aufwändige Laboruntersuchungen und Feldmessungen haben die Grundlagen für einen erfolgreichen Blitzschutz definiert. Nationale (DIN EN 62305) und internationale Normen (IEC 62305) beschreiben die Anwendung des konventionellen äußeren Blitzschutzes. In den letzten Jahrzehnten jedoch wurden elektronische Fangeinrichtungen und neuartige Schutzkonzepte entwickelt, die verschiedene Vorteile gegenüber den gewöhnlichen Fangstangen mit sich bringen sollen. Diese sind in der Fachwelt stark umstritten, und obwohl diese neuen Fangeinrichtungen in keiner Norm (Ausnahme: französische Norm NF C 17-102) erwähnt werden und somit nicht zu den anerkannten Regeln der Technik gehören, werden sie dennoch, auch in Deutschland, bereits verbaut. Einen wissenschaftlichen Nachweis zur Wirkungsweise dieser Fangeinrichtungen unter realen Bedingungen gibt es nicht. Theoretische Berechnungen und Simulationen in Hochspannungslaboratorien stützen und widerlegen die Vorteile der neuartigen Schutzsysteme gleichermaßen. Es besteht dringender Bedarf, die Vorgänge bei der Entstehung von realen Fangentladungen unter natürlichen Bedingungen genauer zu untersuchen, um neuartige Blitzschutzkonzepte angemessen beurteilen zu können. Diese Arbeit beschreibt, wie die nur sehr schwer zugänglichen Messdaten zur Entstehung realer stabiler Fangentladungen geliefert werden können. Mit ihnen ist es einerseits möglich, die theoretischen Konzepte und Simulationen zur Entstehung von realen Fangentladungen zu überprüfen, und andererseits können Aussagen zum Einfluss der Fangeinrichtungsbeschaffenheit auf die Wirksamkeit der Fangeinrichtung getroffen werden. Die Arbeit verbessert darüber hinaus eine innovative Methode zur Berechnung der Einfangwirksamkeit von Gebäuden. Es werden die exakten Einfangflächen von Fangstangen bestimmt. Es wird detailliert gezeigt, wie Fangstangen aufgestellt werden müssen, um möglichst viele Blitzereignisse einzufangen. Ein Messkonzept wurde entworfen, eine Messeinrichtung entwickelt, effektive Aufstellorte eruiert und erste Fangstangen instrumentiert. Die erste Installation ist bereits seit bald zwei Jahren, wartungsfrei, in Betrieb.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Lightning protection in general has changed only a little since its introduction. Lightning rods collect lightning flashes and conduct the lightning current to ground. A lightning rod, that is placed correctly is the first step of an effective lightning protection system. Intense laboratory testing and field measurements have established the main concepts for a successful lightning protection. National (DIN EN 62305) and international (IEC 62305) standards define the application of successful outer lightning protection systems. However, in the past decades, new lightning protection concepts, as well as active lightning rods, were introduced. This new technology is rumored to have several advantages, compared to the conventional lightning rods. In spite of this progress, lightning experts all over the world are not convinced of the improved lightning rods and their concepts. However, more and more of these rods are installed, even in Germany, although there is no standardization (exception: French standard NF C 17-102). Above all, there is no scientific evidence for the successful operation of these new devices. Theoretical analysis und simulations prove and disprove these new protection concepts. There is an urgent need to examine the inception of real lightning connecting leaders under natural conditions, to better evaluate the behavior of new lightning protection concepts. The aim of this investigation is to deliver measurement data from the inception of real connecting leaders, which is actually difficult to achieve. Hereby it should be possible to survey theoretical concepts and simulations, which are concerned with the inception of connecting leaders. In addition, conclusions can be drawn, which connect the appearance of the lightning protecting system to its effectiveness. Moreover a new simulation methodology, wich is capable to calculate the interception efficiencies on buildings is adopted and improved to calculate the exact interception areas of lightning rods. Different investigations are conducted to show the dependency of interception efficiency on differnt rod locations with the prerequisite of gathering as much lightning strikes as possible. In this work a measurement concept is presented, a measurement device is developed, the effective placement of measurement units are determined and first installations have been done. The first installation is online without any drop out, since neraly two years.English
Place of Publication: Darmstadt
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 500 Naturwissenschaften
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electrical Power Systems > High Voltage Technology
Date Deposited: 22 Jun 2017 06:42
Last Modified: 22 Jun 2017 06:42
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-63120
Referees: Hinrichsen, Prof. Volker and Pack, Prof. Stephan
Refereed: 3 May 2017
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/6312
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