Schutz vor Überspannung
Der 10 000-Volt-Test

SicherheitSicherheitsmanagement

Überspannungsschäden bei elektronischen Geräten sind eine unterschätzte Gefahr. Im Labortest prüfen wir, wie Sie sichgegen Blitzschlag und Co. wirksam absichern. Erfreuliches Ergebnis: Der Schutz ist unkompliziert ? und preisgünstig.
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Überspannungsschutz-Produkte im Test

Schutz vor Überspannung

Der Klimawandel gewinnt auch für PC-Nutzer an Bedeutung. Das wärmere und feuchtere Klima sorgt öfter für Gewitter, Überspannungen durch Blitzschläge bedrohen vor allem die empfindliche digitale Elektronik von PCs und IT-Anlagen. Der materielle Schaden an der IT-Infrastruktur ist dabei nur ein Faktor, den es zu bedenken gilt. Denn wenn die Hardware ausfällt, gehen oft auch Daten verloren, die sehr viel schwerer zu ersetzen sind. Von der verlorenen Arbeitszeit nach Ausfall der Hardware gar nicht zu reden. Blitzableiter am Gebäude und Überspannungsableiter an den Verteilerstellen im Haus gehören zwar zumindest bei Bürogebäuden mittlerweile zum Standard. Dennoch können Überspannungen immer noch bis zur Steckdose im Büro durchdringen. Hier sind als letztes Glied in der Schutzkette auch Sicherungsmaßnahmen direkt am Endgerät gefragt. Spezielle Schutzstecker oder Steckdosenleisten sind notwendig, um die Überspannungen vom Gerät fernzuhalten.

Doch welche Geräte bieten wirklich sicheren Schutz? Und wie viel Geld sollten sicherheitsbewusste Anwender bereit sein zu zahlen? Die PCpro-Laboringenieure wollten es genau wissen und haben verschiedene Überspannungsschutz-Produkte überprüft. Das Testfeld besteht aus fünf unterschiedlichen Schutzsteckern oder Steckerleisten, alles Modelle, die typischerweise im Handel zu finden sind. Die untere Preisschranke setzt ein Schutzstecker vom No-Name-Anbieter für 3,90 Euro, den wir bei eBay aufgetrieben haben. Bei Conrad bezahlten wir 8,16 Euro für den GEV Light Boy Protect und kauften als aktuelles »Topangebot« eine Überspannungsschutz-Steckdosenleiste des Anbieters Gembird für 11,21 Euro ein. Mit rund 40 beziehungsweise 50 Euro stehen die Steckdosenleisten von APC und Belkin für die Topmodelle im Test.

Im Hochspannungslabor belasten die Ingenieure die Modelle mit hohen Stoßspannungen. Die Spannungen werden dabei schrittweise auf bis zu 10 000 Volt (10 kV) gesteigert ? solch hohe Spannungen werden nur bei einem direkten Blitzeinschlag ihren Weg ins Gebäudeinnere finden. Parallel wird mit einem Tastkopf und einem schnellen Oszilloskop gemessen, welchen Anteil der einfallenden Spannung der Schutzstecker zum Verbraucher jeweils durchlässt. Ort der Tests war das Hochspannungslabor des Siemens Center for Quality Engineering in München. Das Hochspannungslabor ist eine Abteilung des unabhängigen, akkreditierten Prüflabors der Siemens Networks im Bereich Communications. Auf über 5500 Quadratmetern stehen modernste Prüf- und Simulationseinrichtungen zur Verfügung, in denen neben großen Telekommunikationseinrichtungen auch neue Handy-Modelle auf Produktsicherheit, EMV-Richtlinien, Zuverlässigkeit und Verschleiß getestet werden. Die Test-Experten dort standen dem Team von PC Professionell mit umfangreichem Mess-Equipment zur Seite.

Schutz zum Budget-Preis

Erfreuliches Ergebnis des Tests: Selbst der preisgünstige Schutzstecker von eBay und das 8-Euro-Modell von GEV schützen gut vor Überspannung. Bis zu einem Spannungsstoß von 8000 Volt werden maximal 2000 Volt zum Endgerät durchgelassen ? ein Wert, den geprüfte Elektrogeräte auch selbst verkraften müssen. Erst bei der Maximalspannung von 10 000 Volt stellen die Billig-Stecker mit lautem Knall die Arbeit auf ? sichern dabei das Endgerät aber weiterhin ausreichend ab. Anschließend ist die Schutzfunktion aber nicht mehr gegeben.

Ebenfalls bei 10 000 Volt ist auch für die Steckdosenleisten von APC und Belkin Schluss ? hier zeigt sich also kein unmittelbarer Vorteil gegenüber den einfachen Schutzsteckern. Ihre Stärke spielen die teureren Produkte allerdings dadurch aus, dass sie nicht nur die Stromverbindungen schützen, sondern sich auch um Netzwerkverkabelung, Telefonleitung und Antennenkabel kümmern. Diese Anschlüsse sind werden ebenfalls oft zu Einfallspunkten für Stoßspannungen, die damit ihren Weg ins Haus und zu den Geräten finden. Besonders kritisch dabei: Über die Daten- und Empfangseingänge werden die elektrischen Geräte zudem noch an ihrer empfindlichsten Stelle getroffen.

Dabei müssen die Telekommunikations-Leitungen noch nicht einmal direkt mit der Blitzspannung in Kontakt stehen: Schlägt ein Blitz in der Blitzfanganlage des Hauses oder in der Nähe ein, erzeugt der kurze Blitzimpuls starke elektromagnetische Felder, die auch in den Datenleitungen per Induktion hohe elektrische Spannungen erzeugen können. Selbst im Abstand von mehreren hundert Metern können die Felder sich bemerkbar machen.

Mit den Kombi-Schutzleisten sind alle Zugänge zum elektrischen Gerät gleichermaßen geschützt. Und alle Schutzanschlüsse zentral in einer einzigen Steckerleiste zu vereinen, erhöht die Sicherheit zusätzlich. Denn es gilt, die Abstände zwischen verschiedenen Schutzvorrichtungen möglichst klein zu halten. Liegen die Sicherungsvorrichtungen weiter voneinander getrennt, können sich in den Verbindungskabeln erhebliche Induktions-Spannungen aufbauen. Der induktive Widerstand der Kabel hängt von der Änderung der Stromstärke pro Zeiteinheit ab und spielt unter normalen Umständen keine Rolle. Bei den kurzen Stromimpulsen eines Blitzeinschlags wächst der Widerstand aber massiv an und sorgt für einen großen Spannungsabfall am Kabel. In nur einem Meter Kabel fallen so bis zu 1000 Volt Spannung ab. Das sorgt für Potenzialdifferenzen zwischen den Anschlüssen, die zu Beschädigungen führen können.


Blitzableiter im Kleinen

Schutz vor Überspannung

Die Funktionsweise der Schutzvorrichtungen zum Zwischenschalten vor den elektrischen Verbraucher sind prinzipiell gleich: Zusätzliche Bauelemente im Stecker oder der Steckdosenleiste sorgen dafür, dass hohe Ströme aufgrund von Überspannungen zur Erde abgeleitet werden anstatt in das zu schützende Gerät hineinzufließen. Üblicherweise kommen dazu Varistoren zum Einsatz, die zwischen die stromführenden Leitungen und Erde geschaltet werden. Varistoren sind spannungsabhängige Widerstände. In normalem Betriebszustand ist der Widerstand so hoch, das kein Strom durch den Varistor fließt, dieser in der Schaltung also keine Bedeutung hat. Erst ab einer definierten Schwellspannung von einigen hundert Volt fällt der ohmsche Widerstand so stark ab, dass der Varistor leitend wird und dem Strom in der Schaltung einen neuen Weg anbietet. Der Blitzstrom wird über den Varistor zur Erde abgeleitet, bevor er im Gerät Schaden anrichten kann.

In der üblichen Standard-Schaltung sind beide stromführenden Leitungen (L- und N-Leiter) über jeweils einen Varistor mit der Erde (PE-Leiter) verbunden. Überströme werden damit sicher zur Erde abgeleitet.

Mogelpackung aufgedeckt

Mit weit weniger Materialaufwand gibt sich Gembird bei seiner Steckdosenleiste zufrieden. Entsetzt stellen die Labor-Ingenieure beim ersten Test fest: Der Stecker lässt die zwischen Erde und Stromleiter angelegten Testspannungen unverändert passieren ? Schutzfunktion null! Die Erklärung liefert der Blick ins Innenleben der Steckdosenleiste: Nur ein einziges Bauteil soll für zusätzliche Sicherheit sorgen. Der einzelne Varistor ist zwischen den L- und N-Leiter geschaltet. Keiner der beiden stromführenden Leiter ist damit gegen Erde abgesichert. Ein Schutz ergibt sich nur dadurch, dass der Hausstromkreis bei Überspannung zwischen L- und N-Leiter noch vor dem Gerät kurzgeschlossen wird und der Strom über das Hausnetz zum Sicherungskasten abfließt. Kein System, das Rundum-Sicherheit verspricht.

Zudem besteht auch nur eingeschränkter Schutz bei Defekt des Varistors: Nach einem starken Überspannungspuls kann dieser niederohmig und vom normalen 230-Volt-Wechselstrom gefährlich aufgeheizt werden. Übliche Schaltungen bauen hier auf Thermosicherungen, beim Belkin-Produ
kt wird der Schutz auf die Sicherung der Hausverkabelung ausgelagert. Erst diese unterbricht den Stromkreis, wenn ein zu hoher Strom durch den Varistor fließt. Also: Finger weg vom günstigen Gembird-Produkt! Das Geld wäre am falschen Ende gespart. Bessere Alternativen gibt es sogar vom gleichen Hersteller: In seiner Silver-Shield-Serie baut auch Gembird auf die übliche Schutzschaltung mit zwei Varistoren.


Kontrolle wichtig

Nicht fehlen darf bei den Schutzvorrichtungen auch eine Kontrollleuchte, mit der die Wirksamkeit der Schutzfunktion angezeigt wird. Durch Überspannungsstöße verlieren die Schutzelemente an Wirksamkeit. Die Impulsfestigkeit gegen Spannungsstöße nimmt ab, wenn die Bauteile bereits einmal unter Volllast gestanden haben. Spätestens wenn ? wie im Test beim 10 000-Volt-Spannungsimpuls ? die Schutzelemente der Geräte mit einem lauten Knall ihre Funktion komplett aufgeben, muss das der Anwender klar erkennen können. Hochwertigere Schutzstecker und Steckdosenleisten haben hierfür entsprechende LED-Leuchten. Dabei ist unbedingt zu beachten: Auch mit defekten Varistoren lässt der Schutzstecker immer noch den 230-Volt-Wechselstrom durch ? nur die Schutzfunktion ist dahin.


Was hält die Hardware aus

Zum Abschluss des Tests wollten die PCpro-Labor-Ingenieure zusammen mit den Siemens-Experten noch eine weitere grundlegende Frage klären: Bei welchen Stoßspannungen wird es überhaupt kritisch für elektronische Geräte? Dazu haben wir ganz gezielt einen laufenden PC und eine Netzwerkkarte Hochspannungen ausgesetzt. Das Mindestziel für den Netzteileingang des PCs geben bereits die DIN-Normen vor: Prinzipiell müssen geprüfte elektrische Geräte intern bereits derart ausgelegt sein, dass Überspannungen gegen Erde bis 2000 Volt keinen Schaden verursachen. Unser Büro-PC von der Stange hielt die Überspannungspulse sogar bis 2500 Volt aus ? um dann bei 3000 Volt ohne besondere Reaktion den Betrieb einzustellen.

Alle als gut getesteten Schutzstecker hätten hier selbst bei einem 8-kV-Schlag ausreichend geschützt. Sehr lautstark war dagegen die Reaktion der Netzwerkkarte: Bei 2000 Volt am Eingang für das Netzwerkkabel zeigt ein lauter Knall, dass die Grenzen der Belastbarkeit erreicht sind.


Garantierter Schutz

Schutz vor Überspannung

Wichtig für Kleinunternehmen und Privatleute: Die normale Hausratversicherung sichert Schäden durch Überspannungen in der Regel nicht ab. Einen entsprechenden Versicherungsschutz packen viele Hersteller von Steckerschutzleisten aber zu ihren Produkten dazu.

Der Kauf eines Hochspannungsschutz-Steckers oder einer -Steckdosenleiste vom Markenhersteller kann sich doppelt auszahlen: Zum einen durch die Schutzfunktion des Produkts, zum anderen durch den zusätzlichen Versicherungsschutz, den die Hersteller zu ihrem Produkt anbieten. In der Regel übernehmen die Hersteller die Reparaturkosten für Geräte, die an eine Schutzsteckdosenleiste angeschlossen waren und dennoch einen Überspannungsschaden erlitten haben.

Einzelne Hersteller gehen noch weiter und bieten auch eine Datenwiederherstellungsgarantie an: Kommt es bei einem PC trotz ordnungsgemäß verwendetem Blitzschutz zu Datenverlust, zahlt der Hersteller des Schutzgeräts für die Wiederherstellung der Daten im Labor. APC arbeitet beispielsweise mit dem Data-Recorvery-Spezialisten Ontrack, Belkin mit Ibas zusammen. Die Garantie kann damit viel Geld sparen: Eine professionelle Wiederherstellung von Festplattendaten kann je nach Fall einige tausend Euro kosten. Die Hersteller schützen sich natürlich auch vor Missbrauch und legen die Garantiebedingungen entsprechend streng aus. Vor dem Kauf sollten Sie im Kleingedruckten nachlesen, welche Bedingungen an die Garantie geknüpft werden.

Der zusätzliche Versicherungsschutz ist aber auf jeden Fall eine interessante Option. Denn in den meisten neueren Hausratversicherungen sind Elektronik-Schäden durch Überspannungen nicht abgedeckt. Hier müssen Sie mit Ihrer Versicherung eine Zusatzvereinbarung treffen.

Um Versicherungsbetrug entgegenzuwirken, werden Überspannungsschäden aber härter kontrolliert. Der VdS Schadenverhütung (Verband der Deutschen Sachversicherer) pflegt unter dem Namen Meteo-Info inzwischen eine Datenbank, in der die Blitzeinschläge in Deutschland protokolliert werden. Wird ein Schaden gemeldet, kann der Versicherer in der Datenbank nachforschen, ob am entsprechenden Ort zur entsprechenden Zeit ein Blitz eingeschlagen hat.
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