Schutz durch Erdung von 5G und LTE Antennenanlagen

Gewitter, Blitze und Überspannungen sind für jede Antennenanlage und die nachgeschalteten Geräte ein unkalkulierbares Risiko. Zum einen werden die gefährlichen Blitze stetig in Anzahl und Intensität ansteigen und zum anderen wird die Netzwerktechnik immer filigraner und empfindlicher - ein äußerst unangenehmes Zusammenspiel.

Der Schutz von Antennenanlagen teilt sich in 2 Abschnitte: Grobschutz und Feinschutz. Der Grobschutz beinhaltet die Einbindung des Antennenmastes in das vorhandene Blitzschutzsystem oder das Setzen eines Erdspießes. Die Einbindung erfolgt mit einer Bandrohrschelle, dem Blitzschutzdraht und einem Kreuzverbinder. Dies ist die einfachste und beste Art.Wenn kein Blitzschutzsystem vorhanden ist, dann wird der Blitzschutzdraht mit Hilfe der Bandrohrschelle am Mast angebracht und mit dem Erdspieß verbunden. Ea sollten wenigstens 3 Spieße, also 3m Tiefe, gesetzt werden.

Dieser Grobschutz bzw. Außenschutz ist extrem wichtig. Die folgenden Schutzabschnitte basieren auf dem Außenschutz.

Schutz der Geräte im Haus: Feinschutz

• ✓	Potentialausgleich
  ✓	Überspannungsschutz

Überspannungsschutz mit Bandrohrschelle(© FTS Hennig)

Potentialausgleich & Erdung der Antennenanlage

Mobilfunk-Antennen und Router, egal ob 5G, LTE (4G) oder Lora WAN und WLAN müssen geschützt werden. Dieser Schutz beginnt schon beim Überspannungsschutz und Potentialausgleich im Haus. Für den privaten Antennenbauer und im speziellen für die Fachfirmen gibt es Vorschriften für die Art und Weise einer Antenneninstallation und deren Schutzmaßnahmen für den Menschen und die Umwelt. Die in der DIN VDE 0855-300 festgelegten Normen für Sicherheitsanforderungen gelten zum Thema Blitzschutz als „Regeln der Technik“ und deren Einhaltung wird dringend empfohlen.

Unabhängig von Antennenanlagen gibt es in einem Haus eine Vielzahl von Systemen, die metallische Leiter besitzen. Wir sprechen hier von der Wasserversorgung, dem Heizsystem, den Stromleitungen, dem Telefonnetz. Die Mobilfunk-Hardware, von der Antenne und dem Koaxialkabel bis zum Router und den Engeräten, ist da nur ein System von vielen.

ACHTUNG: Fehler an einer Anlage erzeugen über die anderen verzweigten Systeme im Haus gefährliche Rückwirkungen. Es können Ableit- und Ausgleichströme aus dem Starkstromnetz und Ableitströme von den Endgeräten auftreten. Ohne Potentialausgleich können die Ströme verschleppt werden und sich zu gefährlichen Höhen addieren.

Ein anderer Faktor sind Blitzeinschläge. Zum einen können Teilblitzströme über das Antennenkabel in das Haus gelangen und zum anderen können Blitze in einer Entfernung von einem Kilometer gefährliche Induktionsspannungen erzeugen. Das führt dazu, dass zwischen den einzelnen Installationssystemen im Haus unterschiedliche Spannungspotentiale bestehen. Bei Berührung werden die unterschiedlichen Spannungen über den menschlichen Körper ausgeglichen. Das kann nicht nur sehr schmerzhaft sein und die Gesundheit schädigen, sondern im schlimmsten Fall auch zum Tode führen. Weder auf den Schutzkontakten noch auf Heizkörpern, Treppengeländer oder eben auf den Antennenkabeln dürfen gefährliche Spannungen anliegen.

Potentialausgleich in der Praxis

Laut DIN Norm muss der Potentialausgleichsleiter einen Querschnitt von mindestens 4mm² Kupfer besitzen. Optimal ist die Verwendung eines Leiters mit der Farbkennzeichnung Gelb/Grün. Die Einzelnen Leiter werden mechanisch fest auf der Klemmleiste verbunden.

Heizungsrohre sollten nicht für den Potentialausgleich verwendet werden. Heute werden Kunststoffrohre eingesetzt oder es werden Muffen gesetzt, die keinen Strom mehr leiten. Die Heizungsrohre sollten trotzdem in den Potentialausgleich einbezogen werden.

Laut den Normen müssen Antennenanlagen, die mit einem Mindestabstand von 2m unterhalb der Dacheindeckung bzw. der Dachkante, weniger als 1,5m vom Gebäude entfernt oder innerhalb des Gebäudes angebracht sind, nicht blitzstromtragfähig geerdet werden. Hierbei ist davon auszugehen, dass ein Blitzeinschlag unwahrscheinlich ist. Diese Antennen sollten aber trotzdem in den Potentialausgleich einbezogen werden.

Manfred Loidiller: Sicherheitsanforderungen für Antennen & Kabelnetze. VDE-Verlag, Berlin/Offenbach 2005

Potentialausgleich für Antennen am Fenster oder Wandhalter

Für Installationen auf dem Balkon, an der Hauswand oder mittels Wandhalter sind laut VDE und der Interpretation von Loidiller in "Sicherheitsanforderungen für Antennen und Kabelnetze" auch folgende Maßnahmen zulässig:

Laut Loidiller ist zum Beispiel "ein Stecker in Form eines Schuko-Netzsteckers, an dem der Schirm des Koaxialkabels angeklemmt werden kann und der die Verbindung mit den Kontaktfedern des Schutzleiters in der Netzsteckdose herstellt" denkbar.

Anzumerken ist noch, dass der Stecker arretiert werden muss und nicht beliebig gezogen werden kann. Desweiteren müssen alle anderen Schutzvorschriften zum Arbeiten an elektrischen Anlagen eingehalten werden.

Der Überspannungsschutz von Delock wird genau dieser Aussage gerecht. Das Antennenkabel wird durch die Steckdosenleiste geführt und der Schirm des Antennenkabels ist am Schutzkontakt angeschlossen. Dank Überspannungsschutz-Protektoren bietet diese Steckdosenleiste zusätzlich Schutz vor Überspannungen am Kabel.

Überspannungsschutz mit Schukosteckdosen(© Delock)

Definition: Überspannungsschutz

Blitzschutz, Überspannungsschutz und Potentialausgleich gehören immer zusammen und so ist der Übergang zum Überspannungsschutz sehr fließend.

Wie entstehen Überspannungen

Überspannungen in Antennenanlagen können durch elektrische Vorgänge in der Atmosphäre, dem luftelektrischen Feld über der Erdoberfläche oder durch direkte und indirekte Blitzeinwirkungen erzeugt werden. Durch die statische Aufladung der Luft können in der Antenne und dem Antennenkabel Spannungen induziert werden. Dabei spielt es keine Rolle, ob die Antenne auf dem Dach montiert wurde oder auf dem überdachtem Balkon. Die Luft ist bei einem Gewitter elektrisch aufgeladen. Manchmal kann man es sogar riechen. ;-)

Schutz der Geräte und Koaxialkabel mit Erdungsblock und Protektoren(© FTS Hennig)

Schutz gegen Überspannungen bieten sogenannte Blitzschutzprotektoren. Diese Geräte werden in das herabführende Antennenkabel eingeschleift. Diese Protektoren unterscheiden sich in der maximal übertragbaren Nutzfrequenz. Da für 5G im Augenblick Frequenzen bis 6 GHz verwendet werden, entsprechen die Protektoren bis 6 GHz den Ansprüchen. Die Hersteller der Protektoren haben nur einen Mindestschutz zum Potentialausgleich vorgesehen. Die Ableitung über das dünne Käbelchen bringt aber keinen Überspannungsschutz. Deshalb wird für 5G ein Erdungsblock mit großer Erdungsschelle angeboten. Das Set, bestehend aus zwei Protektoren und Erdungsblock, erfüllt 3 wichtige Funktionen:

1. Mögliche Spannungen und Potentialunterschiede auf dem Schirm des Koaxialkabels werden abgeleitet.

2. Überspannungen auf dem Innenleiter werden über den Protektor kurzgeschlossen und abgeleitet. Die nachfolgenden Geräte, LTE und 5G Router werden vor der gefährlichen Spannung geschützt.

3. Durch den Erdungsblock besteht die Möglichkeit des Anschlusses an das bestehende Blitzschutzsystem oder einer separaten Erdungsleitung. So wird für maximale Ableitung gesorgt.