Neueinschätzen der Blitzschutzsysteme von Flughafenkontrolltürmen

Checkliste für die Sicherstellung eines zuverlässigen Blitzschutzes

Die meisten Flughafenkontrolltürme sind mit Blitzschutzsystemen ausgestattet. Dennoch können ernste Zwischenfälle auftreten.

Laut eines kürzlich erschienen Berichts in der Associated Presshat ein Blitzschlag in den Flughafenkontrollturm des Baltimore/Washington International Thurgood Marshall (BWI) Airport einen Fluglotsen verletzt und potenzielle Schwachstellen aufgedeckt, die auch die Flughafenkontrolltürme anderer US-amerikanischer Flughäfen betreffen können. Bei dem Zwischenfall auf dem BWI hat das Blitzschutzsystem versagt; wahrscheinlich wurde das Kabel bei Bauarbeiten einige Jahre zuvor beschädigt.

Der Fluglotse befindet sich auf dem Weg der Besserung, aber der Zwischenfall war ernst genug, um die US-amerikanische Federal Aviation Administration (FAA) zu veranlassen, die Blitzschutzsysteme in allen 440 US-amerikanischen Flughafenkontrolltürmen, die von der FAA verwaltet werden, zu beurteilen. Besondere Aufmerksamkeit gilt dabei den über 200 Kontrolltürmen, die vor 1978 erbaut wurden, als die FAA ihre Blitzschutz-Anforderungen für folgende Einrichtungen verabschiedete:

• Flughafenkontrolltürme
• Navigations- und Anflugbefeuerungssysteme (ALS), einschließlich Flughafenleuchtfeuer, PAPI-, VASI-, RAIL-, REIL-, VOR-, ILS- und MALSR-Systeme
• Wetter- und Flughafenwarnsysteme, einschließlich RVR-, ATIS-, AWOS- und ASOS-
• sowie Strom- und Kommunikationsverkabelungssysteme mit Hoch- und Niederspannung, Glasfaservorrichtungen, Splicing- und Prüfsysteme und Flughafenerdungssysteme

Blitzschutzkomponenten im Überblick

• Jede Turmbake sollte mit mindestens einer Blitzfangeinrichtung, einem Ableiter und einer Erdungsplatte oder einem Erdstab ausgestattet sein.
• Die Blitzfangeinrichtung sollte oben auf dem Turm installiert sein, wobei die Spitze der Stange mindestens 150 mm über die Spitze der Bake hinausragen sollte.
• Die Kabel des Ableiters sollten alle 150 cm sicher an der Oberfläche des Turms angebracht und mit geeigneten Bronzebefestigungsteilen mit Bronzeschrauben oder Schrauben aus nicht korrodierendem Material befestigt sein. Scharfe Richtungswechsel oder Biegungen sind dabei zu vermeiden.
• Alle Anschlüsse der Kabel-Kabel-, Kabel-Blitzfangeinrichtung- und Kabel-Erdungsplatte- bzw. -Erdstab-Verbindungen müssen lötfreie Verbindungen oder Verbindungen aus nicht korrodierendem Material sein.
• Das Kabel des Ableiters muss sicher an den Erdstäben bzw. Erdungsplatten befestigt sein und mindestens 60 cm vom Fundament des Turms entfernt verlaufen. Der Erdstab muss so in den Boden eingetrieben werden, dass sich die Spitze mindestens 150 mm tief im Boden befindet. Der Ableiter muss mithilfe eines Erdungssteckverbinders oder einer Erdungsklemme fest an der Erdungsplatte bzw. dem Erdstab montiert sein.

Wenn sich ein Flughafen in einem Gebiet befindet, in dem häufig Blitze auftreten, kann zwar das Catenary System (auch zum Schutz des Space Shuttle verwendet) eingesetzt werden, dies ist jedoch sehr kostspielig. Sandia National Laboratories (SNL) empfiehlt eine gleichwertige, aber kostengünstigere Alternative. SNL empfiehlt die Installation eines Erdungsrings mit Erdstäben und Radials.

Einen zuverlässigen Blitzschutz sicherstellen

Das Auftreten von Funken beim Zwischenfall am BWI weist auf einen mangelnden Potenzialausgleich hin. Dieses Problem kann mit einem Erdwiderstand-Prüfgerät wie dem Fluke 1625-2 GEO Erdungsmessgerät oder einem anderen Prüfgerät von Fluke festgestellt werden.

Werden die folgenden drei Schritte durchgeführt, wird ein zuverlässiger Blitzschutz sichergestellt:

Schritt 1 Vorhandenes Erdungssystem und Bodenwiderstand prüfen

• Messen Sie den Bodenwiderstand an verschiedenen Stellen und in verschiedenen Schichten mit dem Fluke 1625-2, um den optimalen Bereich mit einem niedrigen Widerstand zu ermitteln, in den das Erdungssystem ableiten kann.
• Verwenden Sie die Widerstandswerte der verschiedenen Bodenschichten, um den Typ der zu verwendenden Elektrode zu bestimmen und zu ermitteln, in welcher Tiefe die Elektrode vergraben werden sollte, um einen geringeren Erdwiderstand zu erzielen.

Schritt 2 Erdimpedanz und Durchgang messen und weitere vorbeugende Maßnahmen ergreifen

• Nachdem das Erdungssystem anhand der Messdaten aus Schritt 1 optimiert wurde, messen Sie mit dem 1625-2 die Erdimpedanz. Dieser Wert ist sehr wichtig, da ein Blitzschlag ein Ereignis mit hoher Frequenz ist; anhand der Erdimpedanzmessung können Sie feststellen, inwiefern das Erdungssystem in der Lage ist, die Energie aus einem Blitzschlag ordnungsgemäß abzuleiten.
• Messen Sie den Durchgang des Ableiters im Blitzschutzsystem. Anhand des Messwerts können Sie feststellen, ob der Ableiter dasselbe Potenzial hat wie die anderen Komponenten im elektrischen System. Alle Komponenten müssen bei einem Blitzschlag dasselbe Potenzial haben, um katastrophale Folgeschäden zu vermeiden.
• Ermitteln Sie den Potenzialausgleich aller Komponenten im Erdungssystem mithilfe des 1625-2, um entweder den Gleichstromwiderstand oder den Wechselstromwiderstand zwischen den Komponenten in den folgenden Systemen und Vorrichtungen zu erfassen:
  • Blitzschutzsystem
  • Erdungselektrodensystem
  • Potenzialausgleichssystem (Sicherheitserdleiter/Ausrüstungserdleiter)
  • Abschirmung der elektronischen Ausrüstung (Anflug- und Navigationssystem)
  • Wetter- und Flughafenwarnsysteme (einschließlich RVR-, ATIS-, AWOS- und einhergehende Systeme)
• Installieren Sie zum Schutz der elektronischen Ausrüstung einen Überspannungsableiter mit geeigneter Stromkapazität gemäß IEEE 62.41.

Schritt 3 Probleme beheben

• Identifizieren Sie lose Verbindungen und überhitzte Transformatoren und Leiter mit dem 1625-2, um Widerstandswerte bzw. die Potenzialdifferenz zwischen zwei Punkten zu erfassen. Sie können auch eine Wärmebildkamera wie Fluke Ti400 verwenden, um Temperaturunterschiede zwischen Komponenten anzuzeigen.
• Identifizieren Sie defekte Isolierungen, indem Sie den Isolationswiderstand mit dem Isolations-Multimeter Fluke 1587messen.

Weitere Informationen

• Weitere Informationen zu den einzelnen Schritten sowie weitere Informationen zu Blitzschutzsystem-Codes und -Standards sowie die allgemeinen Erdungsanforderungen gemäß FAA AC 150/5340-30D (.pdf) finden Sie hier.
• Erfahren Sie mehr über Erdungsmessgeräte
• Lesen Sie den Artikel „Denken Sie auch an das Erdungssystem“ in den Fluke News