Martin Hannig

Dr.-Ing. Martin Hannig

Optimierung von Blitzfangeinrichtungen

+49 6151 16-20442
+49 6151 16-20434

Fraunhoferstr. 4
64283 Darmstadt

Raum: S3|21 404

Forschungsschwerpunkt

Optimierung von Blitzfangeinrichtungen

Studien-, Bachelor-, Diplom-, Masterarbeiten

Offen:

In Bearbeitung:

Abgeschlossen:

  • Studienarbeit: Suche und Evaluierung von Standorten zur Blitzstrommessung unter besonderer Berücksichtigung der Maximierung von Abwärtsblitzen
    Bearbeiter: Karsten Selt
  • Bachelorarbeit: Untersuchung der positiven Leitblitzentstehung an Fangeinrichtungen unter besonderer Berücksichtigung der Vorentladungen
    Bearbeiter: Marvin Gössel
  • Masterarbeit: Entwicklung eines geeigneten Schirmkonzepts zum Schutz elektronischer Bauteile in unmittelbarer Umgebung eines Blitzeinschlags
    Bearbeiter: Stephan Altenhein
  • Bachelorarbeit: Überprüfung und Bewertung der Beweisführungsstrategien zur Wirksamkeit nicht konventioneller Blitzschutzkonzepte
    Bearbeiter: Viet Anh Nguyen
  • Studienarbeit: Untersuchung des Vorentladungsverhalten von konventionellen Fangeinrichtungen bei Anlegen einer Schaltstoßspannung
    Bearbeiter: Alexander Schork
  • Bachelorarbeit: Untersuchung der Einschlagwahrscheinlichkeit an unterschiedlichen Freileitungskonfigurationen mit Hilfe eines dynamischen elektro-geometrischen Modells auf Grundlage der Normenreihe IEC 62305
    Bearbeiter: Dennis Dormann
  • Bachelorarbeit: Untersuchung der Messunsicherheiten und Vertrauensbereiche von Signalen, gemessen mit einer autarken Blitzmessstation
    Bearbeiter: Christian Specht
  • Bachelorarbeit: Entwurf und Umsetzung eines Überspannungsschutzes und einer Signalkonditionierung für zwei Signalaufnehmer, zum Betrieb an einer Blitzmesseinrichtung
    Bearbeiter: Henrik Menne
  • Bachelorarbeit: Entwicklung einer unterbrechungsfreien Spannungsversorgung für eine autark arbeitende Blitzmessstation
    Bearbeiter: Andreas Schütz
  • Masterarbeit: Study on the Contribution of Tolerances on the Dielectric Design of GIS
    Bearbeiterin: Anastasia Balasopoulou
  • Diplomarbeit: Grundsatzuntersuchungen zur Anwendbarkeit nichtkonventioneller Sensortechnik bei der Teilentladungsmessung an gasisolierten Schaltanlagen in der Mittelspannung
    Bearbeiter: Jan Prochaska
  • Bachelorarbeit: Entwicklung einer geschirmten Rogowskispule zur Messung von Blitzströmen
    Bearbeiter: Rashid Hussain
  • Bachelorarbeit: Machbarkeitsstudie zur Erzeugung exponentiell ansteigender Stoßspannungen mit nichtlinearen Bauelementen, zur Simulation realer Bodenfeldstärken, unter Einfluss eines Leitblitzes
    Bearbeiter: Tim Plößer
  • Bachelorarbeit: Entwicklung eines induktiven Signalaufnehmers mit Ferritkern, zur Auskopplung hochfrequenter Vorentladungen, unter Einfluss eines Leitblitzes
    Bearbeiter: Tobias Rommel

Projektbeschreibung

Hintergrund

Entstehung einer Fangentladung
Entstehung einer Fangentladung

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 Fangstangen 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 Fangstangen in keiner Norm (Ausnahme: französische Norm NFC 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 ein dringender Bedarf, die Vorgänge bei der Entstehung von realen Fangentladungen unter natürlichen Bedingungen genauer zu untersuchen, um neuartige Blitzschutzkonzepte angemessen beurteilen zu können.

Grundlagen

Blitze lassen sich dabei in Blitze mit und ohne Erdberührung unterteilen. Etwa ein Drittel aller Blitze stellen den Kontakt mit der Erde her. Dabei lassen sich diese Erdblitze, gemessen an ihrem Ladungsaustausch mit der Erde, in negative und positive Erdblitze unterscheiden. Überdies werden Erdblitze in Ab- und Aufwärtsblitze unterschieden, wobei Aufwärtsblitze nur an hohen Gebäuden zu erwarten sind. Die negativen Abwärtsblitze stellen mit einer Anzahl von über 90% die Mehrheit der Erdblitze dar.

Ziel des Projekts

Das Ziel der eigenen Untersuchungen ist es, einen Beitrag zum Verständnis der Entstehung von realen Fangentladungen unter Einfluss realer negativer Leitblitze zu leisten. Diese Untersuchungen sind nötig, um die bisherigen physikalischen Modelle und Vorstellungen zu verifizieren oder zu revidieren. Auf dieser Grundlage soll es möglich sein, neuartige Fangeinrichtungen in Hinblick auf ihre Effektivität und Wirkungsweise besser bewerten zu können. Ziel ist die Untersuchung realer Fangentladungen, ausgelöst als Rückwirkung eines negativen Leitblitzes. Es soll untersucht werden, wie früh vor der eigentlichen Bildung einer Fangentladung und vor dem eigentlichen Hauptblitz Vorentladungen entstehen. Die Beantwortung dieser Frage ermöglicht eine Aussage über den tatsächlichen Entstehungsbeginn realer Fangentladungen und kann beispielsweise die theoretischen, sehr ambitionierten Simulationsergebnisse und -vorhersagen von Cooray und Becerra besser bewerten. Entscheidenden Einfluss haben hierbei kleinste Vorentladungen. Ihr Auftreten und die Höhe ihrer Entladung können einen entscheidenden Hinweis auf die Wirksamkeit von nicht-konventionellen Fangeinrichtungen geben.

Konzeptionelle Umsetzung

4/10-Hochstrom-Impuls
4/10-Hochstrom-Impuls

Es wird eine Messeinrichtung entwickelt, welche die elektrischen Vorentladungen an einer Blitzfangstange, sowie die Hauptentladung des Blitzes, registrieren kann. Die Parameter sollen dabei potentialfrei über Stromwandler ermittelt werden. Hierfür werden eine Rogowskispule für den Hochstrombereich und ein Hochfrequenzstromtransformator für die Vorentladungen eingesetzt. Beide Signalaufnehmer lassen sich klappbar um die Fangstange oder eine einzelne isolierte Ableitung herum legen. Die Anbringung erfolgt unterhalb der Spitze, jedoch oberhalb der ersten Ableitungsaufteilung, also üblicherweise am Fuße der Fangstange. Die Datenerfassung findet in unmittelbarer Nähe der Fangstange statt. Die eigentliche Messbox, an die die beiden Signalaufnehmer angeschlossen sind, wird wird dabei äußerst kompakt sein. Sie wird mit der in Deutschland üblichen Netzspannung (230 V) versorgt. Über einen integrierten Akkumulator ist die Messbox vor Stromausfällen geschützt.

Vorentladungsimpuls im Zeitbereich
Vorentladungsimpuls im Zeitbereich

Vor den Folgen eines Blitzschlages ist die Messeinrichtung durch verschiedene Schutzmaßnahmen ebenfalls geschützt. Da das Auftreten für einen negativen Abwärtsblitz äußerst unwahrscheinlich ist und die Wahrscheinlichkeit auch nicht signifikant nach oben beeinflusst werden kann, werden mehrere Messeinrichtungen an verschiedenen Orten platziert. Geplant ist eine Zahl von bis zu 60 Messstationen an verschiedenen Messorten. Es wird erhofft, dass etwa drei Blitzereignisse pro Jahr erfasst werden können.

Publikationen

Gruppiere nach: Datum | Typ des Eintrags | Keine Gruppierung
Springe zu: 2017 | 2016 | 2015 | 2014 | 2013 | 2011
Anzahl der Einträge: 9.

2017

Hannig, M. ; Hinrichsen, V. ; Beierl, O. :
Die Fangvolumenmethode und ihre Abhängigkeit von den Feldintensivierungsfaktoren.
In: VDE/ABB-BST 2017, 12. - 13.10.2017, Aschaffenburg, Deutschland.
[Konferenz- oder Workshop-Beitrag], (2017)

Beierl, O. ; Brocke, R. ; Hannig, M. :
Effectiveness of low-impedance down-conductors.
In: XIV SIPDA, 02. - 06.10.2017, Natal, Barzil.
[Konferenz- oder Workshop-Beitrag], (2017)

Hannig, M. ; Hinrichsen, V. ; Brocke, R. :
Determination of the probability function of lightning peak currents on flat ground.
In: XIV SIPDA, 02. - 06.10.2017, Natal, Brazil.
[Konferenz- oder Workshop-Beitrag], (2017)

2016

Kern, A. ; Brocke, R. ; Raab, V. ; Hannig, M. ; Rock, M. ; Beierl, O. ; Zischank, W. :
Detailed Calculation of Interception Efficiencies for Air-Termination Systems using the Dynamic Electro-Geometrical Model – Practical Applications.
In: ICLP 2016, 25. - 30.09.2016, Estoril, Portugal.
[Konferenz- oder Workshop-Beitrag], (2016)

2015

Brocke, R. ; Hannig, M. ; Herrmann, L. ; Raab, V. :
Graphische Analyse der Einfangwahrscheinlichkeit von Fangeinrichtungen mit Hilfe des DEGM.
In: VDE/ABB-BST 2015, 22. bis 23. Oktober 2015, Ulm, Deutschland.
[Konferenz- oder Workshop-Beitrag], (2015)

2014

Hannig, M. ; Hinrichsen, V. ; Hannig, R. ; Brocke, R. :
An analytical consideration on the striking probability and the total amount of strikes to simple structures according to standardized regulations.
In: ICLP 2014, 13.-17. Oktober 2014, Shangai, China.
[Konferenz- oder Workshop-Beitrag], (2014)

Hannig, M. ; Hinrichsen, V. ; Brocke, R. :
Progress on the development of a measuring instrumentation for detection of pre-discharges on a lightning rod under the influence of a negative downward leader.
In: ICLP 2014, 13.-17. Oktober 2014, Shangai, China.
[Konferenz- oder Workshop-Beitrag], (2014)

2013

Hannig, M. ; Hinrichsen, V. ; Brocke, R. :
Entwicklung einer Messeinrichtung zur Erfassung von kleinsten Vorentladungen an einer Blitzfangstange unter Einfluss eines negativen Leitblitzes.
In: VDE/ABB-BST 2013, 24.-25. Oktober 2013, Ulm, Deutschland.
[Konferenz- oder Workshop-Beitrag], (2013)

2011

Broniecki, U. ; Balkon, C. ; Hannig, M. ; Kalkner, W. ; Koltunowicz, W. ; Obralic, A. ; Plath, R. :
Localization of Partial Discharges in Power Transformers by Combined Acoustic and Electric Measurements.
In: ISH 2011, 22.08. - 26.08.2011, Hannover, Germany.
[Konferenz- oder Workshop-Beitrag], (2011)

Diese Liste wurde am Fri Dec 15 09:03:10 2017 CET generiert.

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