Theoretischer Hintergrund 

Im Allgemeinen wird davon ausgegangen dass in der Mittelspannung jährlich ein Störlichtbogenereignis je 10.000 Schaltfelder eintritt. Durch den Störlichtbogen kommt unter anderem es zu hohen Temperaturanstiegen und Druckanstiegen im Anlagengebäude. Durch Berechnung kann überprüft werden ob der Druckanstieg durch den Lichtbogenfehler unzulässig hohe Werte erreicht, die die Statik des Anlagengebäudes gefährden.

Die Ursachen für einen Störlichtbogen sind vielfältig. Die relevantesten Ursachen sind neben Bedien- und Montagefehlern

• Technisches Versagen der Isolation z.B. durch Überbeanspruchung oder Alterung
• Fehlschaltungen
• Fehlfunktionen von Anlagenkomponenten oder
• Überspannungen im Netz

Auch beim Einsatz modernster Anlagen kann also das Auftreten eines Störlichtbogens nie ausgeschlossen werden. Folglich kann nur durch eine Berechnung überprüft werden welcher Druckbelastung die Gebäudestatik standhalten muss.

Der Lichtbogen, der mit einer Temperatur von 10.000 K und mehr brennen kann, gibt diese an das Gas ab, welches ihn umgibt (z.B. an das SF6 im Behälter einer gasisolierten Anlage). Abhängig von den Gaseigenschaften und der Masse im Volumen wird das Gas erwärmt und der Druck kann über die allgemeinen Gasgleichungen bestimmt werden.  Das aufgewärmte Gas im Anlagenraum strömt durch Austrittflächen nach Draußen oder in weitere Räume. 

Die Größenordnungen für die zulässigen Überdrücke in Gebäuden betragen bis zu

• 10 mbar bei geziegelten Wänden,
• 25 mbar bei bewehrten Ziegelwänden,
• 50 mbar bei Fertigbetonwänden,
• 70 mbar bei Ortbeton und
• 160 mbar bei Fertigstationsgebäuden mit Bewehrungsverschweißungen

Die Druckbeanspruchung des Gebäudes durch einen Störlichtbogen in einer Schaltanlage ist also ein zentraler Sicherheitsaspekt. Die größte Sicherheit ist gegeben wenn der für die Statik zulässige Maximaldruck auch unter den ungünstigsten Annahmen bei der Druckberechnung eingehalten wird. Ist das berechnete Druckmaximum jedoch unzulässig hoch, können Alternativen untersucht werden.

Zum Glück sind Störlichtbögen selten. Ihre Auswirkungen können jedoch verheerend sein. Auf geringem Raum werden Leistungen bis zu zweistelligen MW in Wärme umgesetzt. Hohe Temperaturen und Drücke in den Anlagenräumen sind die Folge und gefährden die Statik des Gebäudes. Mit Hilfe von Berechnungen kann der Druckanstieg ermittelt werden. Für die meisten Anwendungen bieten sich raummittelnden Verfahren an wie das Pigler-Verfahren, das Standardverfahren und das erweiterte Standardverfahren.