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Überspannungsschutz SPD

Was? 

Eine Überspannung ist eine vorübergehende Welle von Strom, Spannung oder Energie in einem Stromkreis.

Wann?

  • Jederzeit! Auch bei gutem Wetter!
  • Bei Gewittern mit Blitzschlag (externe Quellen)
  • Beim Ein- und Ausschalten elektrischer Geräte und Systeme (interne Quellen)

Warum? 

Zu den häufigsten Ursachen für interne Spannungen gehören: 

  • Plötzliche Laständerungen, z. B. wenn eie Leuchte, ein Elektrowerkzeug oder ein Haushaltsgerät ein- oder ausgeschaltet wird
  • Kurzsschlüsse, die vorübergehende Überspannungen auslösen
  • Elektrostatische Entladungen
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Seit dem 18. Jahrhundert nutzen Architekten und Ingenieure Blitzableiter, um Bauwerke vor verheerenden Blitzeinschlägen zu schützen. Nach der Verbreitung vom elektrischen Strom entstand ein weiteres Problem: Die elektrischen Versorgungssysteme übertragen Spannungsstöße in die Gebäude hinein und verursachen damit Schäden in den Innenräumen der Liegenschaften. Mit steigender Anzahl elektrischer Geräte und zunehmender Anwendung von smarten Geräten, nimmt der mögliche finanzielle Schaden zu, der durch Überspannungen beeinflusst wird. Dies ist offensichtlich, weil empfindliche und teure Hightech-Produkte heutzutage fast immer direkt ans Stromnetz angeschlossen und somit anfällig für Überspannungsschäden sind. 

Um dieser Anfälligkeit entgegenzuwirken, werden heute mehrere Arten von Überspannungsschutzgeräten (SPDs) in der Elektroinstallation eingesetzt, um vor diesen Schäden zu schützen. Überspannungsschutzgeräte können durch Ableiten des zerstörenden Stoßstroms vor gefährlichen Überspannungen schützen.

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Schadensszenarien:

(1) Direkter Blitzschlag in eine bauliche Anlage 

(2) Direkter Blitzschlag in der Nähe von einer baulichen Anlage 

(3) Direkter Blitzschlag auf die Versorgungsleitung  

(4) Direkter Blitzschlag in der Nähe von einer Versorgungsleitung 

Schäden durch direkte Blitzeinschläge in eine bauliche Anlage (1) können sowohl durch externe Blitzschutzsysteme sowie -ableiter, als auch durch die Installation von SPDs verhindert werden.

Um in den Szenarien (2) - (4) richtig geschützt zu sein, ist die Verwendung von Überspannungsschutzgeräten die primäre Schutzmaßnahme.

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Im Allgemeinen behandeln Überspannungsschutzgeräte transiente Überspannungen, indem sie die übermäßige Energie gegen Erde ableiten und die ausbreitende Spannung begrenzen. Damit einhergehend werden verschiedene Technologien für die Koordination verwendet und diese sind abhängig von den jeweiligen Eigenschaften der Produkte. Zusätzlich zu den üblichen atmosphärischen Störungen (Blitz zum Beispiel) können transiente Überspannungen ihren Ursprung auch bei Schalthandlungen innerhalb oder außerhalb von Gebäuden haben.
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Bitte beachten Sie, dass die verschiedenen Arten kommerziell verfügbarer SPDs, die früher als „T1“, „T2“, „T3“ und „T1/2“ bezeichnet wurden, ab sofort „Auf Klasse I geprüft/Prüfklasse I“, „Auf Klasse II geprüft/Prüfklasse II“, „Auf Klasse III geprüft/ Prüfklasse III“ und „Auf Klasse I/II geprüft/Prüfklasse I/II“ lauten, und zwar gemäß der neuesten Ausgabe der IEC 60364-5-53, veröffentlicht im Februar 2019.

SPD, auf Klasse I geprüft (T1) – AC/DC :

Zum Schutz von Gebäuden mit einem externen Blitzschutzsystem gegen die Auswirkungen eines direkten Blitzeinschlags auf die elektrische Anlage. In einigen Ländern sind T1-Geräte für Gebäude mit Versorgung über eine Freileitung vorgeschrieben. Dies kann auch gelten, wenn die Speisung zwischen dem letzten Mast der Freileitung und dem Gebäude über ein Erdkabel erfolgt. 

SPD, auf Klasse II geprüft (T2) – AC/DC:

Zum Schutz von Verbraucheranlagen vor den Auswirkungen von Schaltüberspannungen oder indirekten Blitzschlägen. T2-Geräte werden mindestens empfohlen und sind in einigen europäischen Ländern bereits verbindlich vorgeschrieben. 

SPD, auf Klasse I/II geprüft (T1/2) – AC/DC:

Eine Kombination aus T1- und T2-Geräten ist für vielerlei Arten von Überspannungsschutz geeignet, vor allem aber in kleinen Gebäuden mit nur einem Verteiler, der durch direkte und indirekte Blitzschläge gefährdet ist. 

SPD, auf Klasse III geprüft (T3) – AC:

Zum zusätzlichen Schutz für besonders empfindliche und teure elektronische Geräte.

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Für ein dreistufiges Überspannungsschutzkonzept, bei dem die SPDs an verschiedenen Standorten installiert sind, erklärt die folgende Aufstellung die Überspannungsschutzklassen und die gängige Installation:

Schutzstufe 1: 

Blitzstromableiter üblicher Installationsort: Hauptverteiler SPD-Klasse: (EN Typ 1) (IEC auf Klasse I geprüft) (VDE Klasse T1) Bemessungs-Stoßspannung: <4 kV 

Schutzstufe 2: 

Überspannungsableiter üblicher Installationsort: Unterverteilung SPD-Klasse: (EN Typ 2) (IEC auf Klasse II geprüft) (VDE Klasse T2) Bemessungs-Stoßspannung: <2,5 kV 

Schutzstufe 3: 

Geräteschutz üblicher Installationsort: direkt dem Gerät vorgeschaltet SPD-Klasse: (EN Typ 3) (IEC auf Klasse III geprüft) (VDE Klasse T3) Bemessungs-Stoßspannung: <1,5 kV

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Grundsätzlich kennen wir 3-polige Ausführungen für 3-phasige Netzsysteme mit PEN Leiter (TN-Netz, der Anschlussdraht des PEN Leiters vom SPD bis zur PAS Schiene ist nicht länger als 0,5 m) sowie 4-polige als auch 3+1 (3+NPE) Konfigurationen von SPD's für 3-phasige Systeme mit Nullleiter. Wird ein SPD vor dem FI-Schutzschalter verwendet, kann dieser 4-polig ausgeführt werden. Wenn aber ein FI-Schalter z.B. für den Brandschutz <=300 mA vorgelagert ist, so muss die galvanische Trennung zwischen N und PE sichergestellt werden. Deshalb wird üblicherweise in der HV ein 3-poliger SPD und in der UV ein 3+1 SPD zum Einsatz kommen.
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Laut OVE E 8101 muss die Dauerspannung UC des Ableiters für die Installation zwischen Außenleiter und Neutralleiter mindestens 253 V, für die Installation zwischen Neutralleiter und PE mindestens 230 V betragen. Typische Dauerspannungen sind 280 bzw. 335 V, abhängig von den verwendeten Varistoren; Funkenstrecken können auch Dauerspannungen von 255 bzw. 260 V haben.
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Im TN-Netz ist bei Verwendung hochwertiger Zinkoxyd Varistoren kein Ableitertrennschalter wegen der guten Erdung des Systems notwendig. In der Praxis treten Spannungsverschleppungen nicht auf. Im TT-Netz werden Kombinationen Varistor - Funkenstrecke eingesetzt. Der Leckstrom bei Verwendung von Funkenstrecken ist vernachlässigbar klein, deshalb ist keine Spannungsverschleppung zu erwarten und ein Ableitertrennschalter nicht notwendig.
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