Wie auch beim Artikel über Drehstrom ist das hier nicht als Anleitung zu verstehen, wie das in der Praxis gemacht wird, sondern soll ein paar Konzepte erklären, um zum allgemeinen Verständnis beizutragen.
Masse, Nullleiter, Neutralleiter, Erde, Schutzleiter, Blitzableiter: Es gibt viele elektrische Konzepte, die alle gemeinsam haben, dass sie das gleiche elektrische Potenzial beschreiben: Die Bezugsspannung 0 V. Man sollte diese Dinge aber zum technischen Verständnis und auch beim Betrieb elektrischer Anlage sorgfältig voneinander unterscheiden.
Die Masse ist der Bezugspunkt der Versorgungsspannungen. Darüber kann ein Betriebsstrom fließen. Aber das ist z. B. bei symmetrisch genutztem Drehstrom auch nicht der Fall. Besonders hier nennt man das auch den Nullleiter oder Neutralleiter. Das ist die Leitung, die z. B. bei der Modellierung einer Schaltung gemäß den Regeln von Kirchhoff berücksichtigt wird.
Besonders bei Wechselstrom ist wichtig zu verstehen, dass bei einem steckbaren Gerät im normalen Betrieb nicht bekannt ist, welches der Nullleiter und welches die Phase ist. Ich muss also annehmen, dass beide die Phase sein könnten. Und darf im Umkehrschluss keinen von beiden als harmlos im Sinne des Berührschutzes annehmen.
Die elektrische Erde ist das elektrische Potenzial des Erdreichs. Im Regelfall nimmt man dieses als konstant an. Das gilt zumindest so lange zu dieser Erde und in dieser Erde kein Strom fließt. Da die Erde typischerweise einen verhältnismäßig hohen Widerstand hat, hätte sie sonst wegen des Spannungsabfalls eben kein konstantes Potenzial.
Der Schutzleiter auf diesem Potenzial wird genutzt, damit im Fehlerfall eines Geräts ein Strom über das leitende Gehäuse fließen kann. Bei groben Fehlern kann dann die reguläre Sicherung auslösen. Bei kleineren Fehlern löst ein Fehlerstromschutzschalter („FI“) aus, weil dann eine Unsymmetrie zwischen Phase und Nullleiter entsteht.
Der Blitzableiter schützt eigentlich nicht direkt vor dem Blitz. Das wäre praktisch nicht möglich. Er schützt vor den schlimmen Folgen eines Blitzeinschlags, in dem er den gewaltigen Strom über einen vereinfachten Faraday-Käfig außen am Haus entlang in die Erde ableitet. Dabei sind viele Dinge zu beachten. Zum einen muss die gesamte Blitzschutzanlage sehr niederohmig sein; und dazu gehört nicht nur die Metallkonstruktion selbst, sondern auch der Übergang in die eigentliche Erde. Und diese Metallkonstruktion muss frei außen am Gebäude angebracht sein; zum einen, weil jede Überdeckung durch die große Hitze abplatzen würde und gefährliche Splitter entstehen; zum anderen, weil der Bereich außerhalb ungeschützt wäre. Ein Faraday-Käfig schützt nur, was in seinem Inneren liegt. Die Metallkonstruktion soll nur aus einzelnen massiven Teilen bestehen. Jede Litze oder „Doppelkonstruktion“ würde beim Einschlag durch die starken elektromagnetischen Felder auseinandergerissen werden.
Es ist wichtig, diese drei Aspekte der „elektrischen Null“ auseinanderzuhalten. Ich hoffe, es ist auch klar geworden, dass man diese drei nicht sinnvoll kombinieren kann. Durch den Zweck ergeben sich völlig verschiedene Auslegungen der Konstruktionen, die hier keine Vereinfachung erlauben. Auch andere Systeme, die rein elektrisch betrachtet auf diesem Null-Potenzial liegen, sollen nicht für den Anschluss elektrischer Anlagen missbraucht werden. Dazu gehören z. B. Wasserleitungen und Heizungen.
Hier in der Grafik sind die Arten von Massepotenzial grafisch dargestellt. Der Nullleiter der Stromversorgung in Blau, die Schutzerde in Grün und der Blitzableiter in Gelb. An der Potenzialausgleichsschiene, hier unterhalb des FI, sollen alle metallischen Installationen innerhalb des Hauses angeschlossen werden. An dieser Stelle fließt im Regelfall kein Strom. Die Verbindung sorgt an dieser Stelle dafür, dass sich zwischen den Installationen weder kapazitiv noch induktiv eine Spannung aufbauen kann. Bitte besonders beachten, dass der Blitzableiter nicht Teil des Potenzialausgleichs ist!
Ein ganz eigenes Thema sind hier Außenantennen. Die sauberste Möglichkeit wäre, sie unter dem Blitzableiter zu montieren. Das ist bei Kurzwellenantennen kaum möglich. Die pragmatische Lösung ist, die Antennenkabel bei Gefahr von Gewittern zu trennen. Dazu sollte aber das Kabel von der Antenne komplett außerhalb des Hauses verbleiben. Gern werden hier auch koaxiale Überspannungsableiter empfohlen. Hier sind aber zwei Dinge zu beachten: Zum einen sind diese nicht dafür gedacht, einen wirklichen Blitzeinschlag abzuleiten. Das können sie nicht leisten. Zum anderen haben diese eine recht niedrige Ansprechspannung von typischerweise 100 V. Da dies die absolute Ansprechspannung ist, muss man hier die Spitzenspannung ansetzen. In Effektivspannung einer Sinusschwingung umgerechnet sind das also nur noch 70 V. Das entspricht an $50 \; \Omega$ gerade mal 100 W. Schon ab 100 W Sendeleistung wird der Überspannungsschutz also wegen der HF ansprechen und das Signal verzerren. Zumindest die einfachen Ausführungen eignen sich also nur für kleine Leistung.
