Bei der Anschaffung neuer medizinischer Gerätschaften wird die Wirtschaftlichkeit dem Anschaffungspreis entgegengerechnet. Zudem machen neue Verordnungen oder Vorgaben seitens der Krankenkassen bzw. Ärztekammern neue Technologien und daher auch Investitionen notwendig. Zu wenig wird jedoch an das Thema Überspannungsschutz gedacht.

Drei wichtige Punkte, die berücksichtigt werden müssen:

1. Wurden alle Maßnahmen getroffen, damit die zu schützenden Geräte auch im Falle eines Falles wirklich zerstörungsfrei und verfügbar bleiben?
2. Wurden wirklich alle wichtigen Systeme erfasst und entsprechend mit Schutzgeräten beschaltet?
3. Erfüllen die verwendeten Schutzgeräte mindestens alle Qualitäts- und Sicherheitsanforderungen entsprechend dem heutigen Stand der Technik und Normung?

Gefährdungen können nicht nur durch Blitzentladungen entstehen, sondern auch durch statische Aufladungen oder Schaltvorgängen von elektrischen Verbrauchern. Auch diese Vorgänge können Überspannungen von mehreren tausend Volt erzeugen und die angeschlossene Medizintechnik gefährden. Auch wenn für diesen Fall eine Elektronikversicherung abgeschlossen wurde, sollte berücksichtigt werden:

• Wurden die Auflagen der Sachversicherer bezüglich der notwendigen Überspannungsschutzmaßnahmen, z.B. VdS- Richtlinie 2031, berücksichtigt?
• Wurde der Sachversicherer über den kompletten Sachwert aller Systeme informiert?

Bild 1: Ultraschallgerät Volusion 730 Pro - Wiederbeschaffnugswert von 100.000 € - Lieferzeit: mehrere Wochen

Sicher ist: Die Ausfallkosten der Anlage sowie die Verärgerung der Kunden bezahlt die Versicherung nicht!

Bild 2: Arten von Blitzbedrohungen

Vier Hauptursachen für die Einkopplung von Überspannung:

1. Blitzeinschlag in ein Gebäude ohne Äußere Blitzschutzanlage (direkte Blitzeinwirkung)
2. Blitzeinschlag in ein Gebäude mit Äußerer Blitzschutzanlage (direkte Blitzeinwirkung)
3. Blitzeinschlag im Umfeld des Gebäudes (indirekte Blitzeinwirkung)
4. Induktive und kapazitive Blitzeinwirkung sowie Schalthandlungen induktiver Lasten.

Zu 1:
Bei einem Gebäude ohne Äußere Blitzschutzanlage kann der Verlauf der Blitzenergie nicht konkretisiert werden. Überspannungsschutzmaßnahmen gegen diese Art der Bedrohung sind nicht möglich. Überspannungsschutzmaßnahmen im Gebäude können nur vor Bedrohungen andere Entstehungsarten (Induktive Einkopplungen, Schalthandlungen, Blitzeinschlag im Umfeld des Gebäudes) schützen.

Zu 2:
Gemäß DIN V VDE V 0185: 2002-11 wird bei einem Blitzeinschlag in die Äußere Blitzschutzanlage ein großen Teil der Blitzenergie über die Erdungsanlage abgeleitet.
Die Annahme, dass bei einem Gebäude mit einer Äußeren Blitzschutzanlage auch die Elektronik geschützt ist, stimmt nicht. Der Blitzstrom, der über die Erdungsanlage in das Erdreich eingekoppelt wird, erzeugt über dem Erdungswiderstand einen Spannungsfall zwischen der Erdungsanlage und einer "fernen Erde" von mehreren hunderttausend Volt.
Hierdurch können bis zu 50% der Blitzenergie über den Potentialausgleich in das Gebäude eingeführt und dann über die verbundenen Zuleitungen (Metall, z.B. die eingeführte Strom-Versorgungsleitung) zum Transformator bzw. Nachbargebäude weitergeleitet werden.

Zu 3:
Bei einem Blitzschlag im Umfeld des Gebäudes (z.B. in die Blitzschutzanlage des Nachbargebäudes) wird ein Blitzteilstrom über diese Leitung in das zu schützende Gebäude eingekoppelt. Auch wenn diese Leitung nicht direkt vom Blitz getroffen wird, (z.B. durch unterirdische Verlegung) wird trotzdem ein sehr gefährlicher Teilbereich der Blitzenergie in abgeschwächter Form in das Gebäude eingekoppelt.
Zu 4:
Auch Systeme, die nicht über z.B. eine Datenleitung mit der Außenwelt verbunden wurden oder bereits mit Blitzstrom- bzw. Überspannungsableitern vorab beschaltet sind, können von induktiven und kapazitiven Einkopplungen durch direkte und indirekte Blitzeinwirkungen zerstört werden. Statische Entladungen sowie Schalthandlungen großer induktiver Lasten in benachbarten Leitungen gefährden die Endgeräte ebenfalls.

Bild 3: Bekanntes Überspannungsschutzkonzept gemäß DIN V VDE V 0185 Teil 4 bei einem Gebäude mit Äußerer Blitzschutzanlage

Schutzkonzept:
Als Abhilfe gegen diese Bedrohungen sind Überspannungsschutzkonzepte mit Überspannungsableitern in der Hauptverteilung, in der Unterverteilung sowie Feinschutzgeräte direkt am Endgerät geeignet. In Bild 3 finden Sie dazu ein Planungsbeispiel für ein Gebäude mit Äußerer Blitzschutzanlage.

Wichtig:

• Nur die Umsetzung eines vollständigen Überspannungsschutzkonzeptes kann vor Schäden durch Überspannungen schützen! Wenn nach einem Überspannungsereignis ein Gerät ausgefallen ist, interessiert den Kunden die Ursache wenig. Nur das Resultat zählt.
• Die Zerstörung einer Systemkomponente bedeutet für mehrere Tage oder Wochen einen Verzicht dieser Dienstleistung. In manchen Fällen ist der Betrieb der Praxis in Frage gestellt und Kunden werden verärgert. Dringende medizinische Behandlungen können nicht durchgeführt werden. Die Folgekosten sind nicht bewusst. Hier ist Aufklärungsbedarf vorhanden.

Bedeutet:
Wirklich alle möglichen Gefahrenpotentiale (Überspannungsbedrohungen) müssen systematisch erfasst und entsprechend mit geeigneten Überspannungsmaßnahmen versehen werden. Dazu gehört die Stromversorgungszuleitung, die Datenleitung sowie die Telekommunikationsleitung.


Bild 4: Kompletter Schutzkreis

Überspannungsschutzkonzepte sind gemäß dem Blitzschutzzonenkonzept nach DIN V VDE V 0185 Teil 4 definiert.

Danach wird hier die Lösungen in 4 Schritten dargestellt:

1. Überspannungsschutz in der Unterverteilung
2. Überspannungsschutz der Endgeräte / medizinische Systeme (Stromversorgung)
3. Überspannungsschutz der Telekommunikationsanlage
4. Überspannungsschutz Netzwerktechnik

Schritt 1: Überspannungsschutz in den Verteilern

Es muss unterschieden werden zwischen:
1a: Gebäude ohne Äußeren Blitzschutz
1b: Gebäude mit Äußeren Blitzschutz

zu 1a:
Sinnvolle Überspannungsschutzkonzepte sollten direkt bei der Einspeisung der Stromversorgung beginnen. Da jedoch Arztpraxen häufig eine Etageneinheit innerhalb eines größeren Gebäudekomplexes darstellen, fehlt meistens der direkte Zugriff auf die Haupteinspeisung. Daher werden in diesem Falle die Überspannungsschutzmaßnahmen als Insellösung für die einzelne Arztpraxis betrachtet. Als Bedrohungswert wird hier nur eine Einkopplung von Überspannungen durch das nähere Umfeld (Blitzeinschlag im Nachbargebäude, Induktive Einkopplung durch Naheinschläge) Siehe dazu Bild 2, Bedrohung Nr. 3 und 4).

Bedrohungswert: bis zu 20.000 Ampere, Impulsform 8/20µs

Lösung: Überspannungsschutzgeräte vom Typ 2 (Klasse C) in den Unterverteilungen der Arztpraxis. (Bild 5, Ableiter Typ 2 in Verteilung)

zu 1b:
Bei einem Gebäude, welches mit einer Äußeren Blitzschutzanlage ausgestattet ist (siehe dazu Bild 2, Bedrohung Nr. 2), können bei einem direkten Blitzeinschlag bis zu 50% der Blitzenergie in das Gebäude eingekoppelt werden. Um diese großen Energien sicher zu beherrschen, sind spezielle Überspannungsschutzmaßnahmen im Bereich des Übergabepunktes notwendig.
Konkreter Einbauort: Direkt hinter dem Hausanschlusskasten (HAK) bzw. in der Niederspannungshauptverteilung.

Wichtig:
Die Erstellung dieser Überspannungsschutzmaßnahmen ist ein unverzichtbarer Grundbestandteil des Blitzschutz- Potentialausgleiches gemäß aktueller DIN-Normen. Sollte daher das Gebäude mit einer Äußeren Blitzschutzanlage ausgestattet sein, so muss gemäß DIN V VDE V 0185 Teil 3 bereits durch den Gebäudebesitzer der Überspannungsableiter Typ1 (Grobschutz) in der Hauptverteilung installiert sein. Dieser Punkt muss vorab geprüft werden. Befindet sich hinter dem HAK bzw. in der NSHauptverteilung kein Grobschutzableiter (Typ 1), so muss entsprechend nachgerüstet werden.

Bedrohungswert:
für Überspannungsschutzgeräte (Typ) 1 für diesen Anwendungsbereich:
50.000 A und 100.000 A, Impulsform 10/350µs.


Bild 5: Ableiter OBO Typ 2 in Verteilung

Unterverteilung:
Jede Unterverteilung ist mit einem Schutzgerät vom Typ 2 (Mittelschutz) zu beschalten.
Zu beachten:

• Ist bereits ein Schutzgerät vom Typ 1 (Grobschutz) in der Hauptverteilung vorhanden:
  -> Abstand (Leitungslänge) zwischen Typ 1-Ableiter zur Unterverteilung ist zu ermitteln und mit dem notwendigen Mindestabstand zu Typ 2 Ableitern gemäß dem Datenblatt vom Typ 1-Ableiter zu vergleichen. Sollten keine Unterlagen vom Ableiter vorhanden sein, so ist der Schutzpegel UC vom Blitzstromableiter Typ 1 (alte Bezeichnung: Ableiterklasse B) abzulesen (siehe Typenschild).

Als Überischt gilt:

Ableiter Typ 1 Ansprechspannung Ue	Räumlicher Abstand Überspannungsableiter Typ 1 -> UV: (Leitungslänge)
Ue = 3kV bis 4,5 kV	Abstand größer 10m notwendig
Ue = 2kV bis 2,5 kV	Abstand größer 5m notwendig
Ue = <1,5kV (z.B. sog. Kombiableiter)	Kein Abstand notwendig

• Ist der Abstand nicht einzuhalten, so ist gegebenenfalls der Typ 1-Ableiter gegen einen geeigneten Ableiter auszuwechseln. Ist bereits in der Hauptverteilung ein Typ 2- Ableiter bzw. ein Kombiableiter (Typ 1+2) installiert, so gilt:
  -> Sollte der Abstand zwischen vorgeschaltetem Ableiter und der Unterverteilung größer 10m sein, ist aufgrund der Gefahr einer induktiver Einkopplung ebenfalls wieder ein Schutzgerät vom Typ 2 in der Unterverteilung notwendig.

Allgemeine Hinweise zum Einsatz von Überspannungsableitern Typ 1 und Typ 2:
Der vom Hersteller der Überspannungsableiter angegebene Vorsicherungswert der Ableiter ist zu beachten! Sollte die vorgeschaltete Sicherung in der Verteilung größer sein als der Wert, der vom Hersteller des Schutzgerätes angegeben ist, so gilt:
-> Separate Vorsicherung im Abgangszweig der Ableiter.
Anmerkung: Übliche Schutzgeräte vom Typ 2 können in der Regel bis 125A ohne zusätzliche Vorsicherung eingesetzt werden. Ableiter Typ 1 ermöglichen höherer Absicherungswerte.

• Netzsystem der Verteilung: Spezielle, vorkonfektionierte Überspannungsableiter (sogenannte 3+1 Schaltung) können universell für TN-C, TN-S, TN-C-S sowie auch für TT-Systeme eingesetzt werden (Bild 6).
• Die Länge der Anschlussleitung zwischen Ableiter und Anschlussklemme darf nicht mehr als 0,5m betragen. Dieser Wert gilt für den Außenleiter, Neutralleiter und PE- Leiter. Alternativ ist eine V-Verdrahtung, also das Durchschleifen der Leitungen über den Ableiter möglich (Bild 7).

Bild 6: Verdrahtung von Überspannungsableitern bei TT, TN-C und TN-S Netzsystemen	Bild 7: Verdrahtung von Überspannungsableitern

Übersicht Auswahl OBO Überspannungsableiter für Haupt- und Unterverteilung

Hinweis:
Überspannungsschutzgeräte namhafter Hersteller weisen Qualitätskennzeichnungen auf, z.B. VDE-geprüft.

Schritt 2: Überspannungsschutz der Endgeräte / medizinische Systeme (Stromversorgung, Gerätefeinschutz)

Alle elektronische Endgeräte (z. B. Computer, Ultraschallgeräte) sind mit Feinschutzgeräten zu beschalten. Ziel ist es, dadurch induktive Einkopplungen sowie die noch übrig gebliebenen Spannungsspitzen unmittelbar am zu schützenden Gerät herauszufiltern.

Sehr geeignet sind Schutzgeräte, welche in Unterputzdosen oder direkt mit den Steckdosen verschraubt werden können. Vorteil: Versehentliches Entfernen oder Diebstahl der Schutzelemente wird dadurch ausgeschlossen.

Hinweis:
Verwenden Sie nur geprüfte Schutzgerätelösungen namhafter Herstellern. Nicht der Norm entsprechende Schutzgeräte haben meist nicht nur Mängel in der Überspannungsschutzfunktion, sondern können (aufgrund fehlender oder unzureichender interner Temperatursicherung) sogar im Einsatzfall einen Brand verursachen.

 
Bild 9 und 10: Einsatz von OBO Feinschutzgeräten

Schritt 3: Überspannungsschutz der Telekommunikationsanlage


Telefonzentrale

Die Telefonzentrale ist in einer Arztpraxis der kommunikative Mittelpunkt. Hier werden Termine mit Kunden vereinbart, Beratungsgespräche geführt, der Kontakt mit den Lieferanten aufrecht erhalten, der Zahlungsverkehr von Kredit- und CE- Karten koordiniert, sowie auch eine eventuelle Einbruch und Brandmeldeanlage gesteuert. Ein Ausfall dieser Anlage ist weder vom Arzt noch vom Kunden gewünscht und kann teuer werden. Entsprechende Reparaturkosten sind dann noch zusätzlich zu betrachten.

Die notwendigen Maßnahmen:
Basis- und Feinschutz der Telefonzentrale

• Um sich vor den Energien einer Blitzeinkopplung zu schützen, sind dirket am Gebäudeeingang Grobschutzmaßnahmen notwendig. Sollten diese Maßnahmen nicht möglich sein: Einsatz von Kombinationsschutzgeräten (Basis- und Feinschutz), direkt vor den NTBA-Eingängen bzw. der ISDNTelefonanlage. Häufig erhalten Kreditkarten- Terminals sowie Brand- und Einbruchmeldeanlagen einen separaten NTBA bzw. einen Analog-Telefon-Zugang. Entsprechend sind hier ebenfalls die gleichen Schutzmaßnahmen vorzunehmen. Bild 12 zeigt eine Auswahlhilfe auf. Feinschutzgeräte für die Stromversorgung sind natürlich ebenfalls zu installieren.

Bild 12: Kombinationsschutzgerät OBO (Grob- & Feinschutz) für eine Telefonzentrale


Bild 13: OBO Auswahlhilfe für die Auswahl von Überspannungsschutzlösungen bei Telekommunikationsanlagen

Schritt 4: Überspannungsschutz Computernetzwerk

Wie abhängig heutzutage auch bereits schon kleine Betriebe und Arztpraxen von der EDV sind, dürften spätestens jedem durch die Verseuchung des Internets durch Computervieren deutlich geworden sein. Ein völliges “Aus des EDV-Systems” ist jedoch bei einer Überspannung zu erwarten. Die Ausfallzeit dieser Anlage ist abhängig von der Wiederbeschaffungszeit, den Kenntnissen der EDV Spezialisten sowie vom letzten Sicherungsstand (Backup).

Notwendige Überspannungsschutzmaßnahmen:

Server / Hub:
Die Zentraleinheit benötigt die höchste Priorität bezüglich der notwendigen Überspannungsschutzmaßnahmen in der EDV. Ein Schutzgerät allein in der Steckdose oder eine USV hilft dort nicht. Hier ist wichtig: Alle eingeführten Zuleitungen (außer LWL) sind beim Server zu beschalten. Wird eine Seite vergessen, sucht sich die Überspannung sein Ziel.
Konkret:

• Überspannungsfeinschutz an der Stromversorgung (Typ 3)
• Datenleitungsfeinschutzgerät z.B. CAT. 5/6 an der Netzwerkkarte
• Feinschutzgerät für eventuelle DSL und/oder Modem-Eingänge

Arbeitsplatz-PC:
Jeder wichtige Arbeitsplatz-PC ist mit Feinschutzgeräten zu beschalten, um ebenfalls induktive Blitzeinkopplungen abzuleiten. Die Priorität der Schutzmaßnahme sollte mit der Ersetzbarkeit des PC’s bewertet werden. Reine Netzwerk-Terminals könnten daher mit Rücksprache des Kunden aus dem Konzept herausgenommen werden.

Wichtig:
PC's, die zur Steuerung mit technisch hochwertigen medizinischen Geräten verbunden sind, sollten ebenfalls umfassend vor Überspannungen abgesichert werden.
Konkret gilt hier:

• Überspannungsfeinschutz an der Stromversorgung (Typ 3)
• Datenleitungsfeinschutzgerät z.B. CAT. 5/6 an der Netzwerkkarte
• Feinschutzgerät für eventuelle DSL und/oder Modem-Eingänge
• Überspannungsschutz für eventuelle Verbindungsleitungen zu medizinischen Geräten.

Bild 14: Anwendung Feinschutzgerät Computer

Anhand der Auswahlhilfe Bild 15 kann ein Konzept leicht erstellt werden:


Bild 15: Auswahlhilfe Netzwerksystem


Bild 16: Überblick der Auswahlkriterien von Überspannungsschutzgeräten Typ 1 und Typ 2

Fazit:
Über die kompletten Ausmaße der Probleme und Kosten, die durch eine Überspannung in einer Arztpraxis entstehen können, ist leider nicht jeder Arztpraxisinhaber hinreichend informiert. Die "Praxis" zeigt, dass die Abhängigkeit der Geschädigten von den elektronischen "Helfern" doch größer ist als es den Laien bewusst war. Billige Überspannungsschutzgeräte aus dem Baumarkt beruhigen (bei Laien) sicherlich das Gewissen. Wird jedoch solch ein Gerät durch eine Überspannung belastet, kann eine mangelhafte Funktion für schmerzhafte Erfahrungen sorgen.

Literatur:

1. DIN VDE 0185 Teil1: 1982-11: Blitzschutzsysteme: Teil 1: Allgemein für das Errichten
2. DIN VDE 0185 Teil 1: 2002-11: Allgemeine Grundsätze für Gesamtkonzept Blitz- und Überspannungsschutz
3. DIN VDE 0185 Teil 2: 2002-11: Risiko-Management: Abschätzung des Schadensrisikos für bauliche Anlagen
4. DIN VDE 0185 Teil 3: 2002-11: Schutz von baulichen Anlagen und Personen
5. DIN VDE 0185 Teil 4: 2002-11: Elektrische und elektronische Systeme in baulichen Anlagen von baulichen Anlagen und Personen
6. DIN V VDE V 0100 Teil 534: 199-04: Elektrische Anlagen von Gebäuden: Teil 534: Auswahl und Errichten von Betriebsmitteln Überspannungs-Schutzeinrichtungen