Gefährdung durch Blitzeinwirkung und Schaltüberspannungen

Bei Ladeeinrichtungen muss immer mit indirekten Blitzeinschlägen – das sind Blitzeinschläge in der näheren Umgebung – gerechnet werden. Befinden sich die Einrichtungen außerhalb von Gebäuden, ist direkter Blitzeinschlag eher unwahrscheinlich. Hinzu kommt, dass ein umfassender Schutz gegen direkte Blitzeinschläge aufwendig ist – ein Blitzschutzsystem bestünde aus Fangeinrichtung, Ab ­leitungen, einem geeigneten Erdungssystem, einem engmaschigen Potentialausgleichssystem sowie blitzstromtragfähigen Überspannungs-Schutzeinrichtungen (Surge Protective Devices, SPD) Typ 1. Deshalb wird bei den ­meisten Ladeparks sowie bei einzelnen Ladesäulen auf die Errichtung eines solchen Blitzschutzsystems verzichtet. Direkte Blitzeinschläge in Ladeeinrichtungen werden dabei in Kauf genommen.

Aber auch die bei indirekten Blitzeinschlägen auftretenden Spannungsspitzen auf den Versorgungs- und Datenleitungen sind meistens deutlich höher als die Stoßspannungsfestigkeit der in Ladeeinrichtungen eingesetzten Betriebsmittel sowie die Stoßspannungsfestigkeit der angeschlossenen Elektrofahrzeuge. 

Bei der Planung von Ladeeinrichtungen müssen jedoch nicht nur durch Blitzeinwirkungen hervorgerufene Störungen berücksichtigt werden, sondern auch Schaltüberspannungen aus dem speisenden Niederspannungsnetz. Sie sind ein häufig auftretendes Phänomen, führen jedoch nicht zwangsläufig zu einer sofortigen Beschädigung von Betriebsmitteln. Treten Schaltüberspannungen aber häufiger auf, können elektrische und elektronische Betriebsmittel vorzeitig altern. Vereinzelt erreichen aber auch Schaltüberspannungen eine Amplitude oberhalb der Isolations- oder Stoßspannungsfestigkeit der Betriebsmittel.Treten Schaltüberspannungen aber häufiger auf, können elektrische und elektronische Betriebsmittel vorzeitig altern. Vereinzelt erreichen aber auch Schaltüberspannungen eine Amplitude oberhalb der Isolations- oder Stoßspannungsfestigkeit der Betriebsmittel.

Beim Auftreten hoher Spannungsspitzen aufgrund von Blitzeinschlägen oder Schaltüberspannungen können also Ladeeinrichtungen und die dazugehörigen Hilfseinrichtungen, aber auch die Elektrofahrzeuge selbst beschädigt oder gar zerstört werden. Als Folge von Überspannungen kann es unter anderem zu Kurzschlüssen kommen. Die durch Kurzschlüsse in energietechnischen Stromkreisen entstehenden Schäden sind häufig schwerwiegender als Schäden, die durch das eigentliche Überspannungsereignis hervorgerufen werden.

Während der Ableitung von Kurzschlussströmen zur Erde (Erdschlussströmen) kann es an leitfähigen geerdeten Teilen zu berührgefährlichen Spannungen kommen. Auch an berührbaren leitfähigen Teilen von Ladesäulen oder an leitfähigen geerdeten Teilen von Elektrofahrzeugen können dann berührgefährliche Spannungen auftreten.

Die Wahrscheinlichkeit von berührgefährlichen Spannungen, die durch Spannungsspitzen mit nachfolgenden Erdschlussströmen verursacht werden, kann durch den Einsatz von Überspannungsschutzgeräten wirksam verringert werden. Meist reicht es aus, Ladeeinrichtungen und Elektro ­fahrzeuge so zu schützen, dass sie indirekte Blitzeinschläge und Schaltüberspannungen aus dem Stromnetz schadlos überstehen.