Überspannungsschutz für SAT- und TV-Anlagen

Anlagen für Home-Entertainment bieten uns täglich Informationen und Freude. Hochwertige und moderne Systeme haben zudem hohe Anschaffungskosten. Damit die Freude am schönen neuen Gerät nicht nur bis zum nächsten Sommergewitter hält, sollten rechtzeitig die passenden Maßnahmen zum Blitz- und Überspannungsschutz getroffen werden. Und um nicht vor jedem drohenden Gewitter hinter dem Schrank die Strom- und Antennenstecker ziehen zu müssen, kann man mit einfachen Maßnahmen einen automatischen und wirksamen Schutz aufbauen.

Blitzschutz für SAT-Antennenanlagen

In erster Linie müssen SAT-Antennen auf den gewünschten Satteliten ausgerichtet sein. Aber die Wahl des Standorts sollte auch nach weiteren Gesichtspunkten erfolgen. Gerade wenn die Antenne auf dem Dach montiert wird, ist sie bei Gewitter eine potentielle Einschlagstelle für Blitze. So kann der Blitz über das SAT-Kabel ins Haus gelangen, die darin lebenden Personen gefährden, wertvolle elektronische Geräte zerstören, Kabel verschmoren und weitere Schäden anrichten. Grundsätzlich sollte man sich bereits vor der Installation der Antennen die notwendigen Gedanken zum Blitz- und Überspannungsschutz machen.

Entscheidungshilfe für Blitzschutzeinrichtung an Satteliten-Empfangsanlagen

Auf die Frage, wie die neue Antenne in den Blitz- und Personenschutz eingebunden werden soll, kann die grafisch dargestellt Entscheidungshilfe genutzt werden. Die erste Frage ist, ob die Antenne sich in einem geschützten Bereich befindet.

Nach DIN VDE 0855 T1 sind für Außenantennen, die mehr als 2 m unterhalb der Dachkante und weniger als 1,5 m vom Gebäude entfernt sind, keine Blitzschutzmaßnahmen erforderlich. Falls es möglich ist, sollte die Antenne in diesem Bereich installiert werden. Wie alle metallenen Teile im Haus, ist der Mast mit dem Spiegel an den Potentialausgleich anzuschließen. Das ist gesetzlich vorgeschrieben und dient hauptsächlich dem Personenschutz. Zusätzlich sollte man das Koaxialkabel gegen eingekoppelte Überspannungen schützen. Die Überspannungen können durch Einschläge in der Nähe oder andere, parallel liegende Leitungen entstehen und erhebliche Schäden an den elektronischen Geräten hervorrufen.

Im geschützten Bereich ist keine Erweiterung der Blitzschutzanlage notwendig.

Falls es keine Möglichkeit gibt die Antenne im geschützten Bereich zu installieren, stellt sich die Frage, ob ein äußerer Blitzschutz am Gebäude vorhanden ist. Sollte er nicht vorhanden sein, muss der Mast mit einer Erdungsleitung von mindestens 16 mm² Kupfer angeschlossen werden. Für den Personenschutz wird zusätzlich ein Potentialausgleich für den Mast gefordert. Das Überspannungsschutzgerät realisiert neben der Ableitung von Überspannungen gleichzeitig den Potentialausgleich des Koaxialschirms über die Schutzleiter-Verbindung zur Potentialausgleichsschiene (PAS).

SAT-Antenne ohne äußeren Blitzschutz mit Erdungsleitung am Mast

Sobald festgestellt wurde, dass ein äußerer Blitzschutz vorhanden ist, muss ein Fachmann zu Rate gezogen werden. Es kann sich immer noch herausstellen, dass die SAT-Antenne durch den vorhandenen Blitzschutz bereits abgesichert wird. Dazu wird die neue Antenne in der Blitzschutzzone 0B installiert. Sollte auch das nicht möglich sein, muss der vorhandene Blitzschutz erweitert werden. Aber Achtung: Es ist falsch, den Antennenmast einfach mit dem Blitzableiter zu verbinden. Dadurch wird der abzuleitende Blitz wird in das Gebäude geleitet und das gesamte System ist wirkungslos und zusätzlich gefährlich geworden.

Blitzschutz-Erweiterung für eine SAT-Antenne unter Berücksichtigung des Trennungsabstands

Blitzableiter und Potentialausgleich müssen getrennt zur Erde geführt werden. Zusätzlich ist ein Trennungsabstand s einzuhalten, damit der Blitz nicht vom Blitzableiter zum Potentialausgleich im Haus überspringen kann. Der Fachmann wird den Trennungsabstand berechnen und eine neue Fangstange so positionieren, dass sich der Mast und die SAT-Antenne im geschützten Bereich der Blitzschutzzone 0B befinden. Die Verbindung zum Blitzschutz muss blitzstromtragfähig ausgelegt sein. Das bedeutet mindestens 16 mm² Kupferdraht, 25 mm² Aluminium oder 50 mm² Stahl müssen verwendet werden. Gleichzeitig wird er den Mast mit dem Potentialausgleich verbinden und auch dabei wieder den Trennungsabstand zum Blitzschutz einhalten. Hier ist nur ein Querschnitt von 4 mm² Kupfer gefordert. Sinnvolle Ergänzung ist auch hier wieder der Überspannungsschutz für das Koaxialkabel.

Mechanische Festigkeit, Windlast

Alle Außenantennen müssen eine mechanische Festigkeit besitzen um den auftretenden Windkräften stand zu halten. Sie dürfen nicht brechen und es dürfen keine Teile herunter fallen, die eventuell Personen verletzen oder Sachen beschädigen können. Neben der Antennen selbst ist auch die Mastkonstruktion in die Betrachtung einzubeziehen. Für die Abschätzung der mechanischen Festigkeit soll kurz auf die Berechnung der Windlast eingegangen werden.

Die Windlast (F_W) ist der Widerstand der Antennenkonstruktion bei starkem Wind. Sie wird in Newton (N) gemessen. Die maximale Windlast wird bei vielen Antennenherstellern mit angegeben. Sie wird berechnet aus dem Produkt von Staudruck und Windfläche:

F_W = q * A_W

Der Staudruck (q) wird berechnet aus der Luftdichte (p) und der Windgeschwindigkeit (v) zum Quadrat. Dadurch wird deutlich, dass die Windgeschwindigkeit eine wesentliche Komponente für die Windlast ist. Die Luftdichte am Boden bis maximal 20 m Höhe wird mit 1,29  kg/m³ angenommen.

q = 0,5 * p * v²

Die Windfläche A_W wird berechnet aus dem Produkt vom Widerstandsbeiwert c_W und der projizierten Fläche A_P. Der Widerstandbeiwert für Satellitenempfangsanlage ist wegen der Form des Spiegels extrem schlecht. Er wird daher mit 1,5 angegeben. Die projizierte Fläche für einen runden Mast wird einfach aus dem Produkt von Länge (L) und Durchmesser (D) gebildet. Die Fläche des SAT-Spiegels entsprechend aus π * r².

A_W = c_W * A_P

Die komplette Formel für die Berechnung der Windlast lautet daher: F_W = 0,5 * p * v² * c_W * ((L * D) + (π * r²))

Die zu erwartende Windlast in Deutschland ist in der Norm DIN 1055-4 definiert worden. Dabei wurde Deutschland in vier Windlastzonen aufgeteilt. Etwa 95% der Fläche entsprechen den Zonen I und II. Daher wird generell mit den Werten der Windlastzone II gerechnet.

Anhand der Werte für Ihre Windlastzone, sowie der Bauform und Höhe der Antennenkonstruktion, sollte es möglich sein die maximale Windlast zu berechnen und so die geforderte Sicherheit für mechanische Festigkeit der Antennenanlage zu prüfen. Im vereinfachten Modell kann man sich die errechnete Kraft in Newton als Gewicht in kg vorstellen, die über eine Umlenkrolle an der Antenne zieht. Die gleiche Berechnung gilt natürlich auch für die Fangstange der Blitzschutzanlage. Die Windfläche ist wesentlich kleiner und die zusätzliche Höhe wird wenig Einfluss auf die Windlast haben. Für Sonderkonstruktionen kann anhand der genannten Formel immer abgeschätzt werden, ob zusätzliche Maßnahmen für die Befestigung notwendig sein können. Im Zweifel sollte man einen Prüfstatiker hinzuziehen, denn Antennenanlagen unterliegen der Bauordnung der Länder und müssen den statischen Anforderungen genügen.

Überspannungsschutz für SAT-Antennenanlagen

Installation eines Blitzschutz-Kombiadapters vor dem SAT-Receiver

Das Signal der Sattelitenanlage wird von einem LNB (Low Noise Block Converter) aufgenommen. Es wird über ein Koaxialkabel mit Impedanzwert von 75Ω an den SAT-Receiver geleitet, der es für den Eingang am Fernseher aufbereitet. Ist nur eine Empfangsanlage für mehrere Fernseher vorhanden, wird das Signal über einen SAT-Multiswitch verstärkt und aufgeteilt.

Installation eines Überspannungsschutzes vor dem SAT-Multiswitch

Um die Anlage gegen Überspannungen zu schützen, ist ein Überspannungsschutz vor dem ersten Gerät nach Hauseintritt zu installieren - also vor dem Receiver oder vor dem Multiswitch. Dabei sollten die Geräte für den Überspannungsschutz keine Reflektionen des HF-Signals erzeugen und nur eine geringe Dämpfung aufweisen. Die frequenzabhängige Dämpfung überschreitet bei guten Überspannungsschutz-Adaptern nie den Wert von 2dB.

Es gibt kleine Überspannungsschutz-Zwischenstecker, die für geringen Preis angeboten werden. Sie sind oft aus Metall, haben einen F-Stecker auf der einen Seite und eine F-Buchse auf der anderen Seite und sollen zwischen LNB und Receiver geschaltet werden. Manche Shops empfehlen sogar an jedem Ende einen Zwischenstecker zu installieren. Diese Geräte bieten keinen professionellen Schutz, weil sie die Überspannung kurz schließen aber nicht zur Erde ableiten. Der SAT-Receiver ist ein schutzisoliertes Gerät, das keinen Schuko-Stecker nutzt. Selbst, wenn der Schirm des Koaxialkabels mit dem Gehäuse des Receivers verbunden ist, kann die Überspannung nicht abgeleitet werden. Wenn solche Zwischenstecker bereits installiert sind, sollte der Betreiber den Schirm des Koaxialkabels an irgendeiner Stelle zwischen LNB und Receiver mit dem Potentialausgleich des Hauses verbinden.

Überspannungsschutz für 4 x SAT und eine terrestrische Antenne

In vielen Haushalten wird mehr als nur ein Fernseher genutzt. Für eine optimale Sicherheit wird der Überspannungsschutz daher nach dem Hauseintritt und vor der Verteilung eingebunden. Der TV 4+1 von OBO Bettermann schützt gleichzeitig vier SAT-Eingänge und einen Eingang einer terrestrischen Antenne. Da der Adapter keinen Zugang zum Schutzleiter hat, muss er bei der Montage über die dafür vorgesehene Klemme fest mit dem Erdpotential verbunden werden. Die Stromversorgung der Heimelektronik sollte zur kompletten Absicherung ebenfalls mit einem Überspannungsschutz versehen werden.

Überspannungsschutz Kombiableiter für Stromversorgung und SAT- oder Kabel-Anschluss

Für den optimalen Schutz eines einzelnen Fernsehers bietet der Kombiableiter FC SAT D von OBO Bettermann gleichzeitigen Schutz vor Überspannungen aus den Stromnetz und von der Antennenseite. Als Zwischenstecker in der Steckdose ist eine Ableitung der Überspannung über den Schutzleiter automatisch gegeben. Der F-Stecker für das SAT-Antennenkabel kann mit den mitgelieferten Adaptern auf die Steckverbinder der klassischen Antennentechnik umgesetzt werden. So kann mit demselben Adapter auch ein Kabelanschluss abgesichert werden.

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