Messungen und Ströme bei direkten Blitzeinschlägen

Bei der Blitzentladung treten innerhalb von wenigen Millionstel Sekunden Stromimpulse auf, deren Amplituden im Einzelfall bis zu 200.000 A und mehr erreichen können. Die für die Beschreibung der Wirkung von Blitzströmen auf direkt oder indirekt betroffene Geräte und Anlagen herangezogenen Blitzstromparameter variieren in weiten Bereichen. Für die Dimensionierung von Blitz- und Überspannungsschutzmaßnahmen ist daher die Kenntnis der Wahrscheinlichkeitsverteilung dieser Parameter erforderlich. Die derzeit in Verwendung stehenden Vorschriften und Verfahren des Blitz- und Überspannungsschutzes basieren im wesentlichen auf Meßserien, die vor 30 - 40 Jahren in der Schweiz durchgeführt wurden. Für die Aufgabenstellung des Schutzes empfindlicher elektronischer Geräte zeigt die Erfahrung der letzten Jahre sehr häufig, daß diese Meßserien in vielen Details nur eine beschränkte Aussagekraft besitzen. Grund dafür ist, daß viele Details der Blitzströme mit der damals verfügbaren Technik nicht erfaßbar waren. Ziel dieses Forschungsprojektes war die systematische Aufzeichnung der Zeitverläufe natürlicher Blitzentladungen unter Ausnutzung der heutigen Möglichkeiten der Messtechnik über mehrere Jahre. Verschiedene Untersuchungen wiesen den Sendemast am Gaisberg bei Salzburg als geeigneten Standort für die Durchführung dieses Forschungsvorhabens aus, da dort im Mittel jährlich 40-50 direkte Blitzeinschläge zu erwarten sind. Im Sommer 1998 wurde an der Spitze des Sendemastes die Meßeinrichtungen zur Blitzstromaufzeichnung eingebaut und seitdem insgesamt 207 Einschläge aufgezeichnet. In den Folgejahren wurde die Meßausrüstung erweitert und eine Arbeitsgruppe gegründet, an der insgesamt vier Institutionen mit eigenen Forschungsprojekten beteiligt sind. Damit ist eine gegenseitige Ergänzung und eine optimale Ausnützung der vorhandenen Infrastruktur gewährleistet. Neben dem Blitzstromverlauf wird nunmehr auch das elektromagnetische Feld im Nahbereich der Entladung erfaßt und der Entladungsvorgang mittels einer digitalen Hochgeschwindigkeitsvideokamera aufgezeichnet. Die erste Auswertung der Meßergebnisse zeigt, daß ein erheblicher Anteil der Blitzeinschläge Aufwärtsentladungen mit Stromamplituden von wenigen 100 A sind, die jedoch Ladungsumsätze von bis zu 200 As aufweisen können. Stromamplituden von mehr als 35 kA wurden in den vergangenen drei Jahren nicht registriert. Aufzeichnungen mit der Hochgeschwindigkeitsvideokamera gelangen bisher nur bei fünf Einschlägen; in den meisten Fällen war leider die freie Sicht auf den Sendemast durch Nebel beeinträchtigt. Es wird angestrebt die Messungen am Gaisberg noch über einige Jahre weiterzuführen um die statistische Aussagekraft der gesammelten Daten zu verbessern. In dieser Hinsicht wurde auch von einigen internationalen Forschungsinstitutionen Interesse zur Zusammenarbeit bekundet. Die Meßergebnisse sollen längerfristig die Grundlage für die Ausarbeitung bzw. Anpassung nationaler und internationaler Normen und Vorschriften im Hinblick auf einen nach wirtschaftlichen und technischen Kriterien optimierten Blitz- und Überspannungsschutz bilden.