Åska och överspänningsskydd för antenner

Hur en blixt uppstår och skadar en antennanläggning, varför potentialutjämning är viktigare än att bara ha ett bra jordtag, hur överspänningsskydd för koaxkabel fungerar och vad du gör när åskan närmar sig.

Fördjupning13 min läsningGranskad 24 oktober 2026

Innehåll

Hur en blixt uppstår
Hur skadorna uppstår
Induktansen är problemet
Skyddsprincipen: ytterst en väg, innerst jämn potential
1. Jordning av mast och antenn
Överspänningsskydd för koaxkabel
När åskan närmar sig
Försäkring och dokumentation
Kontrollfrågor

En blixt innehåller tiotusentals ampere och kan göra stor skada trots att den slår ned långt från din antenn. Därför måste en antennanläggning som ligger utomhus planeras med åskan i åtanke, även om du aldrig tänkt på att skydda den. Artikeln förklarar hur blixten tar sig in i en radiostation, vad ett bra åskskydd består av och hur du kan skydda din koaxkabel. Den förklarar principerna, men själva utförandet ska göras enligt gällande standard och av en behörig elinstallatör.

Hur en blixt uppstår#

I ett åskmoln separeras elektrisk laddning: iskristaller och snöhagel kolliderar och laddas upp, och molnets underdel blir oftast negativt laddad medan marken under får positiv laddning. När spänningen mellan moln och mark blir tillräckligt stor bryts luften ned och en ledande kanal (ledarblixt) växer fram mot marken i steg. Från höga föremål på marken, som master, träd och hus, möts den av motriktade urladdningar. När kanalen sluter sig följer huvudurladdningen, där strömmen går från marken upp mot molnet i den förjonade kanalen. En blixt (flash) består ofta av flera sådana urladdningar med tiotals millisekunder emellan¹.

Några storheter är bra att ha i huvudet¹²:

Toppströmmen i första huvudurladdningen har en median på någon gång runt 30 kA, och enstaka blixtar kan överstiga 100 kA.
Strömmen stiger på någon mikrosekund och avklingar på hundratals mikrosekunder. Därför är strömstegringen $d i / d t$ i storleksordningen tiotals kA per mikrosekund.
Kanalen hettas upp till flera tiotusen grader, och det är det som ger åskknallen.

Blixtens ström och spänning skiljer sig från allt annat i en radiostation. Figur 1 visar vägarna in i anläggningen, och figur 2 visar strömpulsernas form.

Figur 1. Tre sätt blixten påverkar en antennanläggning: 1 direkt nedslag, 2 nedslag i närheten som höjer markens potential, 3 induktion i kablar. Kablarna in i huset (koax, elnät) för in överspänningen.

Figur 2. Normerade blixtströmpulser enligt standardens modell. Den långsamma pulsen (10/350 µs) har mest energi och används för att prova skydd mot direkt nedslag. Den snabba (0,25/100 µs) har den brantaste stigningen och ger de största induktiva spänningarna.

Hur skadorna uppstår#

En blixt kan skada utrustningen på tre sätt (figur 1).

1. Direkt nedslag. Är masten eller antennen den högsta punkten, och det är den ofta, kan blixten välja den. Hela strömmen går då ned i mast och jordtag, och en del hittar andra vägar, till exempel i koaxkabelns skärm, in i huset.

2. Nedslag i närheten. Blixtströmmen sprider sig radiellt i marken från nedslagspunkten. Marken har motstånd, så spänningen faller med avståndet: två jordtag på olika avstånd från nedslaget får olika potential, och mellan dem kan tusentals volt uppstå. Är mastens jordtag och husets jordtag inte sammankopplade driver spänningsskillnaden en ström genom koaxkabelns skärm och radion.

3. Induktion. Strömmen i blixtkanalen skapar ett snabbt föränderligt magnetfält (se Elektromagnetiska vågor). Alla slingor, till exempel slingan mellan koax och nätkabel, får därmed en inducerad spänning. Spänningen är proportionell mot kopplingen och mot strömmens ändringshastighet, $u = M \cdot d i / d t$ .

De mest utsatta delarna är de som förbinder det utomhus med det inomhus: koaxkabeln, rotorkabeln, elnätet, telefon- och nätverkskablar av koppar. Därför ska alla dessa föras in på samma ställe och skyddas där.

Induktansen är problemet#

Det intuitiva sättet att skydda sig är att skaffa ett jordtag med lågt motstånd. Det räcker inte. En blixtström stiger så snabbt att ledarens induktans spelar större roll än dess motstånd. En rak ledare har ungefär 1 µH induktans per meter oberoende av tjocklek, och spänningsfallet blir

u = R \cdot i + L \cdot \frac{d i}{d t}

Räkneexempel: spänning längs en jordledare

En 10 m lång jordledare till ett jordtag med 10 Ω leder en blixtström på 30 kA som stiger på 1 µs. Antag $d i / d t \approx 30 k A / μ s = 3 \cdot 10^{10} A / s$ och $L \approx 1 μ H / m \cdot 10 m = 10 μ H$ .

Induktivt spänningsfall: $L \cdot d i / d t = 10 \cdot 10^{- 6} \cdot 3 \cdot 10^{10} = 300 k V$ under stigtiden.
Resistivt spänningsfall vid toppströmmen: $R \cdot i = 10 \cdot 30 000 = 300 k V$ .

De två bidragen inträffar vid olika tidpunkter, så de ska inte adderas rakt av, men båda ligger på hundratals kilovolt. Jordtaget får alltså en potential på hundratusentals volt mot en avlägsen punkt. Slutsats: du kan inte hindra att jordningen höjs. Det du kan göra är att se till att allt i byggnaden höjs lika mycket, så att ingen spänningsskillnad uppstår mellan ledarna. Och korta, raka ledare ger lägre induktans: 2 m ger 2 µH, alltså en femtedel av det induktiva fallet.

Siffrorna är antagna värden som illustrerar storleksordningen. Verkliga blixtar varierar mycket.

Skyddsprincipen: ytterst en väg, innerst jämn potential#

Standardserien SS-EN 62305 (IEC 62305) beskriver åskskydd i fyra delar: allmänna principer (del 1), riskhantering (del 2), skydd mot fysisk skada på byggnader och livsfara (del 3) samt skydd av elektriska och elektroniska system (del 4)³. Principerna är:

Yttre åskskydd. Fångstdon (mast eller spets), nedledare och jordtag tar emot blixten och leder den till jord. En antennmast av metall fungerar ofta som fångstdon.
Inre åskskydd. Potentialutjämning, skärmning och överspänningsskydd. Allt som kommer in i byggnaden kopplas till samma skena, direkt eller via ett överspänningsskydd.
Skyddszoner (LPZ). Byggnaden delas upp i zoner. Utomhus är LPZ 0, där direkt nedslag och fullt fält kan förekomma. Inom zonerna med högre nummer är störningarna lägre. Vid varje gräns mellan zoner sätts överspänningsskydd som tar bort mer av överspänningen³.

Skyddsnivån (LPL, lightning protection level) anger vilka blixtparametrar anläggningen dimensioneras för (tabell 1).

Tabell 1. Skyddsnivåer enligt SS-EN 62305, i sammanfattning³.

Skyddsnivå (LPL)	Största toppström (10/350 µs)	Lägsta toppström som fångas	Radie, rullande sfär
I	200 kA	3 kA	20 m
II	150 kA	5 kA	30 m
III	100 kA	10 kA	45 m
IV	100 kA	16 kA	60 m

Hur stor skyddsnivå en anläggning ska ha avgörs av en riskbedömning. För en villa med radioantenn är det en sak för elinstallatören att bedöma.

Figur 3. Så kopplas en antennanläggning enligt principen med en gemensam ingång. Koax, elnät och mastens jordtag förs samman vid en punkt och ansluts till samma potentialutjämningsskena. Skyddet sitter därför där spänningsskillnaden kan uppstå.

Jordning av mast och antenn#

Mastens eget jordtag. Masten ska ha ett jordtag som leder ned strömmen. Jordtaget byggs av elinstallatören enligt standarden.
Koppla ihop jordtagen. Mastens jordtag förbinds med husets jordtag med en kraftig ledare. Därmed följs potentialerna åt vid ett nedslag. Annars driver spänningsskillnaden ström genom koaxkabeln.
Korta, raka och grova ledare med få böjar. Varje meter ger induktans, och skarpa böjar gör det värre.
Koaxens skärm jordas vid mastens fot och vid ingångspanelen, så att skärmen inte blir den enda vägen för strömmen. Mer om skärmning och jordning finns i Skärmning, filtrering och jordning.
Fasta elinstallationer och potentialutjämning i byggnaden ska göras av en behörig elinstallatör⁴.

Överspänningsskydd för koaxkabel#

Ett överspänningsskydd (eng. surge protective device, SPD) är en komponent som leder bort överspänning till jord och i övrigt inte påverkar signalen. För koaxkabel finns i huvudsak två typer.

Gasurladdningsrör#

Ett gasurladdningsrör (GDT) är en kapsel med gas och två elektroder. Vid normal spänning är det en isolator med mycket låg kapacitans, ofta under en picofarad, så att det kan sitta i kabeln på HF till UHF utan att märkas. När spänningen överstiger tändspänningen, vanligen några hundra volt beroende på modell, joniseras gasen och röret leder. Det kortsluter då mittledaren mot skärmen. Sedan släcks det när strömmen avtar. Röret ska vara kopplat till jordskenan via en kort ledare. Gasrör slits vid kraftiga stötar och bör bytas efter nedslag i närheten.

Kvartsvågsstub#

En kvartsvågsstub är en bit koax med längden $λ / 4$ som är kortsluten i änden och kopplad som en gren på matarledningen. Vid arbetsfrekvensen $f_{0}$ transformerar kvartsvågsledningen kortslutningen till ett mycket högt motstånd, så signalen går förbi nästan opåverkad. Likström och lågfrekventa komponenter, där blixtens mesta energi finns, ser däremot en kortslutning till jord. Stubben är därför ett filter och ett överspänningsskydd i ett, utan komponenter som kan slitas ut. Nackdelen är att den dimensioneras för ett frekvensområde: vid dubbla frekvensen är stubben en halv våglängd och kortsluter signalen, och långt under $f_{0}$ dämpas även nyttosignalen. En stub för 145 MHz passar därför inte för HF (figur 4).

Stubbens längd räknas med kabelns hastighetsfaktor (se Matarledningar):

Figur 4. Frekvenssvar för en kortsluten kvartsvågsstub som parallellgren (förlustfri ledning). Stubben släpper igenom f0 och dess udda multiplar och kortsluter likström samt jämna multiplar. Lägre frekvenser dämpas starkt, och det är där blixtens energi finns.

Placering och användning#

Sätt skyddet så nära ingången till byggnaden som möjligt, på ingångspanelen, med korta, grova ledare till jordskenan.
Skydda alla kablar som går ut: koax, rotorstyrning, antennväxlare, nätverks- och elkabel (överspänningsskydd för nätet väljs av elinstallatören).
Se skydden som förbrukningsvaror. De ger inget skydd mot direkt nedslag i själva kabeln. De skyddar mot den överspänning som kommer in när potentialerna jämnas ut.
Skydden fungerar bara om jordningen och potentialutjämningen är rätt gjorda, annars lägger de ut spänningen vid fel punkt.

När åskan närmar sig#

Det säkraste är att inte vara ansluten alls. Rutinen när du hör åska:

Sluta sända och stäng av utrustningen.
Dra ut nätkontakten på radion, slutsteget och datorn, och dra ur nätverkskablar.
Koppla ur antennkablarna från radion, så att de inte kan föra ström in i utrustningen. Kabeln läggs så att den inte kommer i kontakt med utrustningen.
Rör inte metalldelar, antennkablar eller utrustning som är kopplad till antennen under åskan.
Kontrollera efteråt om det varit nedslag i närheten: skydd, kontakter, jordkopplingar och elektronik.

Att koppla ur ger inget skydd mot direkt nedslag eller inducerade strömmar i byggnaden, men det tar bort den vanligaste vägen för överspänning in i radion. Planerar du en ny anläggning, se också Antenner för amatörradio, radio och TV hemma och Bygga en amatörradiostation. Läs även om arbetet på tak och mast i Säkerhet vid antenn- och mastarbete.

Försäkring och dokumentation#

Villkoren för hur åskskador ersätts skiljer sig mellan försäkringsbolag och mellan hem-, villa- och fritidshusförsäkringar. Läs villkoren: de kan skilja på skador på byggnaden, på lösöre och på fristående utrustning utomhus, och ställa krav på hur installationen har utförts. Spara dokument och foton av installationen, och intyg från elinstallatör om arbetet.

Kontrollfrågor#

Varför räcker det inte med ett jordtag med lågt motstånd för att skydda en radiostation?

Blixtströmmen stiger så snabbt att ledarnas induktans ger spänningsfall på hundratals kilovolt, mer än motståndet. Det som skyddar är att alla ledare och jordtag kopplas samman så att de får samma potential, och att överspänningsskydd sitter där kablarna går in.

Du ser en blixt och hör åskan 12 sekunder senare. Hur långt bort var blixten?

Ljudet går cirka 343 m/s, så $343 \cdot 12 \approx 4,1 k m$ .

Beräkna längden på en kvartsvågsstub för 435 MHz med koax med hastighetsfaktor 0,66.

$λ = 299,8 / 435 = 0,689 m$ , $λ / 4 = 0,172 m$ , och med hastighetsfaktorn $0,172 \cdot 0,66 \approx 0,114 m$ .

Vilka tre vägar kan en blixt ta in i en radiostation?

Direkt nedslag i mast eller antenn, nedslag i närheten som höjer markpotentialen och driver ström genom skärmen, samt induktion i kablar och slingor.

Vad är en kvartsvågsstub och varför släpper den igenom nyttosignalen?

En kortsluten bit ledning med längden $λ / 4$ som parallellgren. Vid arbetsfrekvensen ser den ut som ett mycket högt motstånd och släpper därför igenom signalen. Vid likström och låga frekvenser är den en kortslutning till jord.

En 5 m lång jordledare leder en ström som stiger med 20 kA/µs. Hur stort är det induktiva spänningsfallet om induktansen är 1 µH/m?

$L = 1 μ H / m \cdot 5 m = 5 μ H$ och $u = L d i / d t = 5 \cdot 10^{- 6} \cdot 2 \cdot 10^{10} = 100 k V$ .

Vad gör du när åskan närmar sig och du sitter vid radion?

Sluta sända, stäng av och dra ut nätkontakter, koppla ur antenn- och nätverkskablar och undvik att röra utrustning och kablar till antennen.

Rakov, V. A. & Uman, M. A., Lightning: Physics and Effects, Cambridge University Press, 2003. ↩↩
Berger, K., Anderson, R. B. & Kröninger, H., Parameters of lightning flashes, Electra nr 41, 1975. Medianvärdet för toppströmmen i första negativa huvudurladdningen är avrundat. Värden från senare mätningar kan skilja sig. ↩
SS-EN 62305-1 till -4 (IEC 62305). Skyddsnivåer I–IV: största strömmar 200, 150, 100 och 100 kA (10/350 µs) och radie för rullande sfär 20, 30, 45 och 60 m. Pulsformerna i figur 2 beskrivs med standardens matematiska modell, där parametrarna är $τ_{1}$ , $τ_{2}$ och en korrektionsfaktor. Kontrollera värdena mot gällande utgåva. ↩↩↩
Elsäkerhetsverket om vem som får utföra elinstallationsarbete. ↩

Kunskapsbanken är en sammanställning för utbildning och referens. Den ersätter inte gällande föreskrifter och ger ingen rätt att sända. Kontrollera alltid aktuella villkor hos PTS.