Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik

M 1.25 Überspannungsschutz

Verantwortlich für Initiierung: IT-Sicherheitsbeauftragter, Leiter Haustechnik, Leiter IT

Verantwortlich für Umsetzung: Haustechnik

In jedem elektrisch leitenden Netz, gleichgültig ob es der Energieversorgung oder der Datenübertragung dient, kann es zu jeder Zeit zu Überspannungen kommen. Überwiegend werden solche Überspannungen durch andere Stromverbraucher im gleichen Versorgungsnetz verursacht. Überspannungen durch Blitz sind dagegen zwar sehr viel seltener, haben aber ein ungleich höheres Schadenspotential.

Nicht nur über die im Haus verlegten Leitungen, sondern auch über alle elektrisch leitenden Außenanbindungen wie Telefon-, Wasser- oder Gasleitungen können Überspannungen in ein Gebäude und die dort betriebene IT gelangen. Darüber hinaus können Überspannungen auch auf interne Leitungen eingekoppelt werden.

Die erforderlichen Maßnahmen zum Schutz von IT-Geräten sind unabhängig von der Ursache der Überspannung im wesentlichen die gleichen. Die seit Oktober 2006 gültige Norm DIN EN 62305 "Blitzschutz" (entspricht der Norm VDE 0185-305 und IEC 62305) ordnet den gesamten Blitz- und Überspannungsschutz neu. Mit einer Übergangszeit von 2 Jahren haben seit dem 01. Oktober 2008 alle vorher den Blitz- und Überspannungsschutz regelnden Normen ihre Gültigkeit verloren.

Auf Basis der neuen Norm DIN EN 62305 ist ein Überspannungsschutzkonzept zu erstellen.

Die DIN EN 62305 beschreibt in ihrem Teil 2 "Risiko-Management" erstmals allgemeinverbindlich den Weg zu einem risikoorientierten Blitz- und Überspannungsschutz. Im Teil 3 wird der "Schutz von baulichen Anlagen und Personen" behandelt, in Teil 4 "Elektrische und elektronische Systeme in baulichen Anlagen".

Im Überspannungsschutzkonzept sind natürlich auch Netzersatzanlagen (NEA) und unterbrechungsfreier Stromversorgungen (USVen) zu berücksichtigen. Obwohl USVen einen gewissen Schutz der angeschlossenen Geräte bewirken, sind sie keinesfalls als Überspannungsschutzeinrichtung zu betrachten, sondern einzig und allein als zu schützendes elektronisches Gerät.

An die Stelle der bisherigen drei Stufen Grob-, Mittel- und Feinschutz ist das Konzept der energetischen Koordination getreten. Nach der Norm ist eine energetische Koordination zwar nur dann zwingend erforderlich, wenn es einen äußeren Blitzschutz gibt. Im Sinne der Informationssicherheit sollte die energetische Koordination auch in Fällen ohne äußeren Blitzschutz berücksichtigt werden. Vereinfacht dargestellt bedeutet das folgendes:

  • Hinter jedem Schutzelement (SPD - Surge Protecting Device) darf maximal so viel durch Überspannung verursachte Energie wirken, wie alle dahinter befindlichen elektrischen Einrichtungen (inklusive der folgenden SPDs) verkraften. Ein reines Leitungsnetz ist natürlich wesentlich robuster und verträgt deutlich mehr Energie als z. B. die Schnittstelle einer Netzwerkkarte in einem PC .
  • Alle eingesetzten SPDs müssen sich miteinander vertragen. Der Ausgang eines vorderen SPDs und der Eingang des folgenden müssen aufeinander angepasst sein. Der Nachweis der energetischen Koordination kann auf dreierlei Weise erbracht werden:
  1. Einzelfallprüfung durch einen Fachprüfer,
  2. Computersimulation mittels geeigneter Näherungsverfahren,
  3. Einbau von SPDs aus einer Produktfamilie, für die der Hersteller den Nachweis erbringt.

Durch den Aufbau des Blitz- und Überspannungsschutzes werden wie Zwiebelschalen ineinander liegende Blitzschutzzonen (LPZ, Lightning Protection Zone) gebildet. Mit steigendem Schutz werden sie von außen nach innen mit LPZ 0, LPZ 1, LPZ 2 etc. bezeichnet. Dabei kann eine Zone nur dann gebildet werden, wenn es die nächst äußere gibt: So ist es nicht möglich, eine LPZ 2 zu realisieren, ohne auch die LPZ 1 zu haben.

Für einfache elektrische und elektromechanische Geräte ist die LPZ 1 meist ausreichend. Zum Schutz elektronischer Geräte ( IT -Hardware, USV etc.) ist mindestens die LPZ 2 zu realisieren. Bei besonders empfindlichen Geräten, z. B. in der Medizin- oder Messtechnik kann durchaus die LPZ 3 erforderlich werden.

Hinweis:

Die LPZ (Blitzschutzzonen) sind nicht zu verwechseln mit den Schutzklassen des äußeren Blitzschutzsystems, das mit LPS (Lightning Protection System) bezeichnet wird.

Ob ein LPS erforderlich ist und mit welcher Schutzklasse, muss anhand der Risikobewertung (gemäß Teil 2 der DIN EN 62305) entscheiden werden. Der früher ausreichende Blick in eine Gebäudeliste genügt nicht mehr!

In vielen Fällen ist der gebäudeweite Aufbau einer LPZ 2 oder LPZ 3 gar nicht erforderlich. Während der Übergang von der LPZ 0 (das ist alles außerhalb eines Gebäudes, wo der Blitz also tatsächlich direkt einschlagen kann) zur LPZ 1 tatsächlich möglichst nah an der Gebäudehülle zu erfolgen hat, kann der Aufbau höherer LPZ an beliebiger Stelle und in beliebigem Umfang erfolgen. Wichtig ist dabei aber darauf zu achten, dass keine Leitung, die nur den Schutz der LPZ 1 genießt (z. B. Heizungsrohre) durch höherwertige LPZ hindurch läuft.

Die früher notwendigen Mindestleitungslängen zwischen den SPDs, also den Schutzelementen, und der unterschiedlichen LPZ sind heute nicht mehr zwingend. Es gibt SPDs, die in einem Bauteil den Übergang von der LPZ 0 direkt in die LPZ 2 realisieren.

Die Schutzwirkung eines SPDs reicht nach beiden Seiten (auf die kommende und die gehende Leitung) nur über eine bestimmte Kabelstrecke, die im einzelnen vom Hersteller zu benennen ist. Wird die Kabellänge abgehend überschritten, sind wiederholt SPDs einzubauen, um den Schutz aufrecht zu erhalten.

Nach DIN EN 62305 müssen Blitzschutzsysteme (LPS) abhängig von der Schutzklasse in Abständen von 1 bis 4 Jahren überprüft werden. Für die Überspannungsschutzeinrichtungen sieht die Norm keine ausdrücklichen Prüfintervalle vor. Im Sinne der Informationssicherheit sollten aber alle SPDs periodisch (mindestens einmal pro Jahr) und nach bekannten Ereignissen geprüft und gegebenenfalls ersetzt werden. Um diese Prüfung überhaupt durchführen zu können, sollten, sofern verfügbar, ausschließlich solche SPDs eingebaut werden, die eine integrierte Defektanzeige oder (noch besser) eine Lebensdaueranzeige besitzen.

Neben dem Überspannungsschutz auf allen elektrisch leitenden Systemen müssen in Serverräumen und den Kerneinheiten eines Rechenzentrums Maßnahmen gegen elektrostatische Aufladung getroffen werden. Der Durchgangswiderstand der Bodenbeläge in solchen Räumen muss zwischen 10 und 100 Megaohm liegen. Die Einstufung nach DIN-Vorschrift 4102-1 "Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen" muss mindestens "B1 schwer entflammbar" erreichen. Dies gilt auch für einen Doppelboden oder Installationsboden.

Unabhängig von Umfang und Ausbau des Überspannungsschutzes ist zu beachten, dass ein umfassender Potentialausgleich aller in den Überspannungsschutz einbezogenen elektrischen Betriebsmittel erforderlich ist! Die Mehrzahl der Schäden an IT-Geräten durch Überspannungen ist auf nicht konsequent umgesetzten Potentialausgleich zurückzuführen.

Prüffragen:

  • Ist die energetische Koordination der Überspannungsschutzeinrichtungen nachgewiesen?

  • Werden Blitz- und Überspannungsschutzeinrichtungen periodisch und nach bekannten Ereignissen geprüft und gegebenenfalls ersetzt?

  • Ist ein durchgängiger Potentialausgleich realisiert?

  • Wird bei Nachinstallationen darauf geachtet, dass der Potentialausgleich mitgeführt wird?

Stand: 13. EL Stand 2013

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