Nach einem Sommergewitter laufen die Server, aber der Switch im Flur ist tot, die Telefonanlage zeigt nichts mehr an, und die Kamera am Hoftor liefert kein Bild. Solche Schäden entstehen oft nicht durch einen direkten Einschlag, sondern durch Überspannungen über Strom- und Datenleitungen, und genau dagegen wirkt ein abgestufter Überspannungsschutz. Dieser Beitrag erklärt Geschäftsführern und IT-Verantwortlichen, wie ein Schutzkonzept für IT und Serverraum aussieht, wann es Pflicht ist und was Sie mit Ihrem Elektrofachbetrieb besprechen sollten.
Woher Überspannungen kommen
Eine Überspannung ist ein kurzer Spannungsimpuls, der weit über der normalen Netzspannung liegt. Er dauert nur Mikrosekunden, reicht aber, um Netzteile, Netzwerkports oder Steuerplatinen zu zerstören oder vorzuschädigen. Typische Ursachen:
- Direkter Blitzeinschlag in das Gebäude oder die Blitzschutzanlage: Ein Teil des Blitzstroms fließt über Erdungsanlage, Stromleitungen und metallene Leitungen ins Gebäude.
- Naher oder ferner Blitzeinschlag in Freileitungen, Nachbargebäude oder den Boden: Über die Versorgungsleitungen und durch Induktion in Kabelschleifen entstehen Überspannungen, auch wenn das eigene Haus nicht getroffen wird.
- Schalthandlungen: Das Ein- und Ausschalten großer Lasten wie Motoren, Klimageräte oder Aufzüge, Schaltvorgänge im Versorgungsnetz oder das Auslösen von Sicherungen erzeugen ebenfalls Spannungsspitzen. Sie sind kleiner als Blitzüberspannungen, treten aber viel häufiger auf.
Vorschäden sind tückisch: Ein Gerät überlebt den Impuls scheinbar, fällt aber Wochen später aus, und niemand denkt mehr an das Gewitter.
Blitzschutz und Überspannungsschutz: das Zonenkonzept
Der äußere Blitzschutz mit Fangeinrichtung, Ableitungen und Erdungsanlage fängt den direkten Einschlag ab. Der Überspannungsschutz im Gebäude, auch innerer Blitzschutz genannt, begrenzt die Spannungen, die trotzdem auf Strom- und Datenleitungen entstehen. Das eine ersetzt das andere nicht.
Fachleute teilen ein Gebäude dafür in Blitzschutzzonen (englisch Lightning Protection Zones, LPZ) ein. Das Grundprinzip: Von außen nach innen nimmt die Gefährdung Zone für Zone ab, und an jedem Zonenübergang wird jede Leitung geschützt.
- LPZ 0A: außen, direkter Blitzeinschlag möglich, zum Beispiel das Dach oder eine Außenkamera am Mast.
- LPZ 0B: außen, durch eine Blitzschutzanlage vor direktem Einschlag geschützt, aber dem vollen elektromagnetischen Feld ausgesetzt.
- LPZ 1: im Gebäude, Blitzströme werden am Eintritt durch Schutzgeräte begrenzt.
- LPZ 2 und höher: weiter innen, etwa ein Serverraum oder ein Rack, in dem die Überspannungen auf ein für die Geräte verträgliches Maß reduziert sind.
Für IT bedeutet das: Jede Leitung, die eine Zonengrenze überschreitet, braucht an dieser Stelle einen passenden Schutz. Das betrifft nicht nur die Stromversorgung, sondern ebenso Netzwerk-, Telefon-, Antennen- und Steuerleitungen.
SPD Typ 1, 2 und 3: Wo der Überspannungsschutz eingebaut wird
Schutzgeräte heißen in der Norm SPD (Surge Protective Device). Sie leiten den Impuls gegen Erde ab, bevor er die Geräte erreicht. Für die Stromversorgung werden drei Typen gestaffelt eingesetzt, und der Einbauort ergibt sich aus dem Typ:
- Typ 1 (Blitzstromableiter): am Gebäudeeintritt, typischerweise in der Hauptverteilung. Notwendig vor allem bei äußerem Blitzschutz oder bei Einspeisung über Freileitungen, weil hier Teilblitzströme beherrscht werden müssen.
- Typ 2: in der Hauptverteilung oder in Unterverteilungen, zum Beispiel in der Verteilung, die den Serverraum versorgt. Er begrenzt Überspannungen aus Fernblitzen und Schalthandlungen.
- Typ 3 (Geräteschutz): nahe am Endgerät, etwa als Steckdosenleiste mit Schutzmodul oder als Modul im Rack. Er wirkt nur zusammen mit den vorgeschalteten Stufen, nie allein.
Kombigeräte vereinen Typ 1 und 2 in einem Gerät. Wichtig ist, dass die Stufen aufeinander abgestimmt sind und der Hersteller die Koordination bestätigt. Herstellerunterlagen zur DIN VDE 0100-443 und -534 nennen außerdem eine Faustregel: Ist das zu schützende Gerät mehr als etwa zehn Meter Leitungslänge vom Schutzgerät entfernt, ist zusätzlicher Schutz nahe am Gerät sinnvoll. Für einen Serverraum weit entfernt von der Hauptverteilung heißt das: Typ 2 in dessen Unterverteilung.
Überspannungsschutz für Netzwerk und Datenleitungen
Viele Schäden an IT entstehen über Datenleitungen, die der Schutz in der Stromverteilung nicht erfasst. Typische Schwachstellen:
- Netzwerkkabel zwischen Gebäuden: Kupferkabel zwischen Halle und Bürogebäude verbinden zwei unterschiedliche Erdungspotentiale. Besser ist Glasfaser, denn sie leitet keinen Strom. Wo Kupfer bleibt, gehört an beide Enden ein Schutzgerät für Netzwerkleitungen.
- PoE-Kameras und Access Points außen: Eine Kamera an der Fassade oder am Mast hängt per Netzwerkkabel direkt am Switch im Gebäude. Ohne Schutz am Gebäudeeintritt wird der Switch zum Opfer. Für PoE gibt es spezielle Schutzgeräte, die Daten und Stromversorgung über das Kabel gemeinsam schützen.
- Telefon- und Internetanschluss: Die Leitung des Netzbetreibers kommt von außen und sollte am Übergabepunkt geschützt werden, abgestimmt mit den Vorgaben des Anbieters.
- Antennen- und SAT-Leitungen: Sie müssen in den Potentialausgleich einbezogen werden.
Bewährt ist, alle Leitungen an einer Stelle ins Gebäude zu führen und dort gemeinsam zu schützen („Single Entry Point“). Das verhindert Potentialunterschiede und Induktionsschleifen zwischen verschiedenen Eintrittspunkten. Bei der strukturierten Verkabelung lohnt es sich, diesen Punkt gleich mitzuplanen.
Potentialausgleich als Grundlage
Schutzgeräte funktionieren nur, wenn sie niederohmig und mit kurzen Leitungen an einen sauberen Potentialausgleich angeschlossen sind. Potentialausgleich bedeutet, dass alle leitfähigen Teile wie Schutzleiter, metallene Rohre, Kabelschirme, Antennenerdung und Racks auf dasselbe elektrische Potential gebracht werden. Dann entstehen bei einem Impuls keine gefährlichen Spannungsunterschiede zwischen Geräten.
Im Serverraum gehören dazu: Racks und Kabeltrassen an die Potentialausgleichsschiene anschließen, Schirme von Datenkabeln fachgerecht auflegen und keine „wilden“ zusätzlichen Erdungen schaffen, die Erdschleifen bilden. Mehr zu den Grundanforderungen an den Raum lesen Sie in unserem Beitrag zu den Anforderungen an einen Serverraum.
Zusammenspiel mit der USV
Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) überbrückt Stromausfälle und glättet je nach Bauart auch Spannungsschwankungen. Sie ersetzt aber keinen Überspannungsschutz in der Gebäudeinstallation. Ein energiereicher Impuls kann die USV selbst beschädigen, und Datenleitungen laufen ohnehin an der USV vorbei.
Sinnvoll ist die Reihenfolge: Typ-1- und Typ-2-Schutz in den Verteilungen, dann die USV, dahinter bei Bedarf Typ-3-Schutz am Rack. Geschützte Netzwerk- oder Telefonanschlüsse an der USV ersetzen keinen Schutz am Gebäudeeintritt. Wie Sie die USV selbst dimensionieren, beschreibt der Beitrag zu Notstrom und USV.
Wann Überspannungsschutz Pflicht ist: die Normen
Für die Gebäudeinstallation sind zwei Normen zentral: DIN VDE 0100-443 regelt, wann Schutz gegen transiente Überspannungen vorzusehen ist, DIN VDE 0100-534 regelt Auswahl und Errichtung der Schutzgeräte. Die Ausgaben von Oktober 2016 haben den Anwendungsbereich deutlich erweitert. Laut Herstellerunterlagen ist ein solcher Schutz danach unter anderem vorzusehen, wo Überspannungen Folgen für gewerbliche und industrielle Tätigkeiten, für öffentliche Einrichtungen oder für Ansammlungen von Personen wie in Bürogebäuden haben können. Damit sind die meisten Unternehmensgebäude bei Neubau und wesentlichen Änderungen betroffen. Für Gebäude mit äußerem Blitzschutz gilt zusätzlich die Normenreihe DIN EN 62305 für den inneren Blitzschutz.
Welche Anforderungen in Ihrem Bestandsgebäude konkret gelten, beurteilt Ihr Elektrofachbetrieb. Ältere Anlagen müssen nicht automatisch nachgerüstet werden, bei Umbauten und Erweiterungen wird die Frage aber regelmäßig relevant.
Wer darf installieren?
SPDs in Verteilungen gehören in die Hand einer Elektrofachkraft. Arbeiten an der elektrischen Anlage hinter dem Hausanschluss dürfen nach § 13 der Niederspannungsanschlussverordnung außer dem Netzbetreiber nur Installationsunternehmen ausführen, die im Installateurverzeichnis eines Netzbetreibers eingetragen sind. Die IT kann Steckdosenleisten mit Typ-3-Schutz, Schutzadapter für Netzwerkleitungen im Rack und die Dokumentation beisteuern. Sinnvoll ist eine gemeinsame Begehung von Elektrofachbetrieb und IT, damit alle Leitungswege auffallen.
Nach einem Gewitter mit Schäden sollten die Schutzgeräte geprüft werden; viele SPDs zeigen über Sichtfenster oder Fernmeldekontakt an, wenn sie getauscht werden müssen.
Checkliste: Erste Schritte
- Alle Leitungen erfassen, die ins Gebäude oder in den Serverraum führen: Strom, Netzwerk, Telefon, Antenne, Außenkameras, Schranken, Tore.
- Prüfen lassen, ob eine äußere Blitzschutzanlage vorhanden ist und welche Schutzgeräte in Haupt- und Unterverteilungen verbaut sind.
- Kupferverbindungen zwischen Gebäuden identifizieren und, wo möglich, durch Glasfaser ersetzen.
- Außen montierte PoE-Geräte mit Schutz am Gebäudeeintritt versehen.
- Potentialausgleich im Serverraum kontrollieren: Racks, Trassen, Kabelschirme.
- USV und Überspannungsschutz als abgestimmtes Konzept betrachten.
- Anzeige- oder Meldekontakte der Schutzgeräte in Wartung oder Monitoring aufnehmen.
Wie DAVINCI unterstützt
Beim Serverraum- und Rack-Aufbau erfassen wir alle IT-seitigen Leitungen, planen Rack, USV und Schutz für Datenleitungen und stimmen das Konzept mit Ihrem Elektrofachbetrieb ab. Alternativ betreiben Sie Ihre Server direkt in unserem Rechenzentrum. Sprechen Sie uns über die Kontaktseite an.
Häufige Fragen
Reicht eine Steckdosenleiste mit Überspannungsschutz?
Nein. Eine solche Leiste ist ein Typ-3-Gerät und für kleine, energiearme Impulse gedacht. Ohne vorgeschalteten Typ-2- oder Typ-1-Schutz kann sie einen größeren Impuls nicht beherrschen und wird selbst zerstört.
Schützt unsere USV die Server vor Blitzschäden?
Nur eingeschränkt. Die USV ist für Stromausfälle und Spannungsschwankungen gedacht. Energiereiche Überspannungen müssen vorher in der Installation abgeleitet werden, und Datenleitungen schützt die USV in der Regel nicht.
Wir haben keinen Blitzableiter auf dem Dach. Brauchen wir trotzdem Schutz?
Ja, denn Überspannungen aus Fernblitzen und Schalthandlungen kommen über die Versorgungs- und Datenleitungen auch ohne direkten Einschlag. Welcher Schutz normativ vorzusehen ist, klärt Ihr Elektrofachbetrieb.
Ist ein FI-Schalter ein Überspannungsschutz?
Nein. Ein FI-Schalter (Fehlerstrom-Schutzschalter) schaltet ab, wenn Strom über einen falschen Weg abfließt, etwa durch einen Menschen. Er schützt Personen, nicht Geräte, und reagiert nicht auf kurze Spannungsimpulse. Beide ergänzen sich.
Wo müssen die Schutzgeräte im Unternehmen eingebaut werden?
Gestaffelt an den Zonenübergängen: Typ 1 oder ein Kombigerät in der Hauptverteilung, Typ 2 in der Unterverteilung des Serverraums, Typ 3 im Rack oder am Gerät. Datenleitungen von außen erhalten am Eintrittspunkt ein eigenes Schutzgerät. Den genauen Einbauort legt der Elektrofachbetrieb fest.
Verwandte Themen: Wer hier weiterdenkt, liest bei Stromausfall: herunterfahren oder weiterlaufen, Serverraum-Kühlung und Energieeffizienzgesetz weiter.
Im Text erwähnt
Quellen
- was Sie wissen müssen · WEKA: Der innere Blitzschutz
- DEHN: Sonderdruck „Überspannungsschutz ist Pflicht“ (DIN VDE 0100-443/-534:2016-10)
- Niederspannungsanschlussverordnung (NAV) § 13amtlich
