Überspannungen sind Überspannungen, die die maximal zulässigen Grenzwerte für ein bestimmtes Netz überschreiten. Ein Überspannungsstoß ist ein plötzlicher Spannungssprung zwischen einer Phase und Erde, der nur den Bruchteil einer Sekunde dauert. Ein solcher Spannungsabfall ist nicht nur für die Leitung gefährlich, sondern auch für die daran angeschlossenen Geräte. Um dies zu verhindern, wird ein Überspannungsschutz verwendet.
Inhalt
- 1 Was ist ein Überspannungsschutz und warum brauche ich einen?
- 2 Funktionsprinzip und Gestaltung
- 3 Arten von Überspannungsschutzgeräten
- 4 Klassen von Überspannungsschutzgeräten
- 5 Wie wählt man einen Überspannungsschutz aus?
- 6 Wie schließt man einen Überspannungsschutz in einem Privathaushalt an?
- 7 Verdrahtungsfehler
Was ist ein Überspannungsschutz und wofür wird er verwendet?
Ein Überspannungsschutzgerät ist ein Überspannungsschutzgerät, das elektrische Anlagen bis zu 1 kV schützt. Das Gerät schützt vor Netzüberspannungen und Blitzeinschlägen, indem es die Stromimpulse zur Erde ableitet.
Der Überspannungsschutz wird nur in Niederspannungsnetzen eingesetzt. Das Gerät ist sowohl für Industrieanlagen als auch für Wohngebäude geeignet.
Der Überspannungsschutz ist in zwei Ausführungen erhältlich:
- OPS - Netzüberspannungsschutz;
- OIN - Überspannungsableiter.
Funktionsweise und Aufbau
Das Prinzip des SPD ist die Verwendung von Varistoren - einem nichtlinearen Element in Form eines Halbleiterwiderstands, der der angelegten Spannung widersteht.
Das EPPD bietet zwei Arten von Schutz:
- Unsymmetrisch (phasengleich) - bei einer Überspannung gibt das Gerät Impulse an die Erde ab (Phase-Erde und Nullleiter-Erde);
- Symmetrisch (differentiell) - bei Überspannung wird die Energie zu einem anderen aktiven Leiter geleitet (Phase zu Phase oder Phase zu Null).
Um ein besseres Verständnis des Überspannungsschutzes zu bekommen, finden Sie hier einen kurzen Beispiel.
Die normale Spannung eines Stromkreises beträgt 220 V, aber wenn in diesem Stromkreis selbst ein Impuls auftritt, steigt die Spannung stark an, z. B. bei einem Blitzeinschlag. Im Falle eines plötzlichen SpannungsspitzeDer Stromstoß im SPD verringert seinen Widerstand, was zu einem Kurzschluss führt, der wiederum den Leistungsschalter auslöst und in der Folge zur Auslösung des Stromkreises selbst führt. Sie schützt die elektrische Anlage vor plötzlichen Spannungsschwankungen, indem sie verhindert, dass ein Hochspannungsimpuls durch sie hindurchfließt.
Arten von Überspannungsschutzgeräten
Überspannungsschutzgeräte gibt es in Versionen mit einer oder zwei Bohrungen und werden unterteilt in untergliedert in:
- Umschalten;
- Begrenzt;
- Kombiniert.
Schaltende Überspannungsschutzgeräte
Das charakteristische Merkmal von Schaltgeräten ist ihr hoher Widerstand, der bei einem starken Spannungsimpuls sofort auf Null abfällt. Das Funktionsprinzip der Schaltgeräte basiert auf Überspannungsableitern.
Netzüberspannungsschutzgeräte (Surge Suppressors)
Ein Überspannungsableiter zeichnet sich auch durch einen hohen Widerstand aus. Er unterscheidet sich von einem Schaltgerät nur dadurch, dass der Widerstand allmählich verringert wird. Der Überspannungsableiter basiert auf dem Betrieb eines Varistors (Widerstand), der in seiner Konstruktion verwendet wird. Der Widerstand des Varistors steht in einem nichtlinearen Verhältnis zu der an ihn angelegten Spannung. Ein plötzlicher Anstieg der Spannung führt auch zu einem starken Anstieg des Stroms, der direkt durch den Varistor fließt. Varistor und somit Dadurch werden die elektrischen Impulse geglättet, woraufhin der Netzspannungsbegrenzer in seinen Ausgangszustand zurückkehrt.
Kombinierte Überspannungsschutzgeräte
Kombinations-SPDs kombinieren sowohl Überspannungsableiter als auch Varistoren und können somit sowohl die Funktion eines Überspannungsableiters als auch die eines Unterdrückers erfüllen.
Klassen von Überspannungsschutzgeräten
Es gibt nur drei Klassen von Geräten, die sich nach ihrem Schutzgrad richten:
- Gerät der Klasse I (Überspannungskategorie IV) - schützt das System vor direkten Blitzeinschlägen und wird in der Hauptschalttafel oder in einer Stromverteilungseinheit (PDU) installiert. Diese Vorrichtung ist zwingend erforderlich, wenn sich das Gebäude in einem offenen Gebiet befindet und von vielen hohen Bäumen umgeben ist, was das Risiko von Blitzeinschlägen erhöht.
- Gerät der Klasse II (Überspannungskategorie III) - wird zusätzlich zum Gerät der Klasse I verwendet, um das Netz vor Schalteffekten, d.h. vor netzinternen Überspannungen zu schützen. Es ist in der Schalttafel installiert.
- Gerät der Klasse III (Überspannungskategorie II) - dient zum Schutz gegen atmosphärische Rest- und Schaltüberspannungen und zur Beseitigung von Hochfrequenzstörungen, die durch Geräte der Klasse II übertragen werden. Die Installation erfolgt sowohl in herkömmlichen Steckdosen oder Verteilerdosen als auch in den Elektrogeräten selbst, die gesichert werden müssen.
Klassifizierung nach dem Grad der Stromentladung:
- Klasse B - Luft- oder Gasentladungen mit einem Entladungsstrom von 45 bis 60 kA. Sie werden an der Gebäudeeinführung in der Hauptschalttafel oder in der Eingangs- und Ausgangsschaltanlage installiert.
- Varistormodule der Klasse C mit Ableitströmen von ca. 40 kA. Sie sind in Hilfstafeln eingebaut.
- Die Klassen C und D werden in Fällen, in denen eine unterirdische Kabeleinführung erforderlich ist, gemeinsam verwendet.
WICHTIG! Der Abstand zwischen den EPPDs muss mindestens 10 Meter über die gesamte Länge der Anlage betragen.
Wie wählt man ein SPD aus?
Der erste Schritt bei der Auswahl eines Überspannungsschutzes ist die Bestimmung des im Gebäude verwendeten Erdungssystems.
Es gibt drei Arten von Erdungsanlagen:
- TN-S mit einer Phase;
- TN-S mit drei Phasen;
- TN-C oder TN-C-S mit drei Phasen.
Ebenso wichtig ist es, beim Kauf des Geräts auf die Temperaturtoleranz zu achten. Die meisten Überspannungsschutzgeräte sind für den Betrieb bei Temperaturen bis zu -25 °C ausgelegt. Wenn in Ihrer Region ein sehr kaltes Klima herrscht und die Winter hart sein können, sollte das Starterpanel nicht im Freien stehen, da es sonst ausfallen kann.
Bei der Auswahl eines Überspannungsschutzes müssen auch die folgenden Faktoren berücksichtigt werden:
- Die Bedeutung der zu schützenden Ausrüstung;
- Das Risiko für das Objekt: Gelände (Stadt oder Vorort, flaches offenes Land), ein besonderes Risikogebiet (Bäume, Berge, Gewässer), ein besonderes Einschlagsgebiet (ein Blitzableiter in weniger als 50 m Entfernung vom Gebäude, der ein Risiko darstellt).
Die geeignete Klasse (I, II, III) muss je nach der Situation, in der der Überspannungsschutz installiert werden soll, ausgewählt werden.
Wichtig ist auch die Spannung, die das Gerät aushalten kann. Für die Klasse I übersteigt dies nicht 4 kV. Ein Gerät der Klasse II hält Spannungen bis zu 2,5 kV und ein Gerät der Klasse III bis zu 1,5 kV stand.
Ein weiterer wichtiger Parameter bei der Auswahl eines Überspannungsschutzes ist die maximale Dauerbetriebsspannung, d. h. der effektive Wechsel- oder Gleichstrom, der permanent an den Überspannungsschutz angelegt wird. Dieser Parameter muss gleich der Netznennspannung sein. Einzelheiten sind in der IEC-Norm 61643-1, Anhang 1, zu finden.
Beim Anschluss eines Überspannungsschutzes zum Schutz von Geräten ist es wichtig, den Nenngleich- oder -wechselstrom zu berücksichtigen, der für die Last geeignet ist.
Wie schließt man einen Überspannungsschutz in einem Privathaushalt an?
Die Installation des Überspannungsschutzes erfolgt entsprechend der Spannungsangabe: 220V (eine Phase) und 380V (drei Phasen).
Das Anschlussschema kann auf Kontinuität oder Sicherheit ausgerichtet sein, wobei die Prioritäten festgelegt werden müssen. Im ersten Fall kann der Blitzschutz vorübergehend abgeschaltet werden, um eine Unterbrechung der Versorgung der Verbraucher zu verhindern. Im zweiten Fall darf der Blitzschutz jedoch nicht abgeschaltet werden, auch nicht für einige Sekunden, sondern es ist möglich, die Versorgung vollständig zu unterbrechen.
Verdrahtungsplan in einem einphasigen TN-S-Erdungssystem
In einem einphasigen TN-S-Netz müssen ein Phasenleiter, ein Arbeits-Neutralleiter und ein Schutz-Neutralleiter an das SPD angeschlossen werden. Phase und Nullleiter werden zunächst an die entsprechenden Klemmen angeschlossen und dann in die Geräteleitung eingeschleift. Ein Erdungsleiter ist mit dem Schutzleiter verbunden. Der Überspannungsschutz wird unmittelbar hinter dem Hauptstromkreisunterbrecher installiert. Um die Verdrahtung zu erleichtern, sind alle Kontakte des Geräts markiert, so dass es keine Schwierigkeiten geben sollte.
Erläuterung des Diagramms: A, B, C - Netzphasen, N - Arbeitsneutralleiter, PE - Schutzneutralleiter.
TIPP. Es ist ratsam, für den zusätzlichen Schutz des SPD Sicherungen zu verwenden, die direkt am Gerät selbst angebracht sind.
Verdrahtungsschema in einem Dreiphasennetz des TN-S-Erdungssystems
Ein TN-S-Dreiphasennetz unterscheidet sich von einem Einphasennetz dadurch, dass fünf Leiter, drei Phasen, ein Arbeits-Neutralleiter und ein Schutz-Neutralleiter, vom Stromnetz kommen. An den Klemmen sind drei Phasen und der Neutralleiter angeschlossen. Der fünfte Schutzleiter ist mit dem Gerätekörper und der Erde verbunden, d. h. er dient als eine Art Überbrückung.
Anschlussplan in einem TN-C-Drehstromnetz
Im TN-C-System sind der Schutzleiter und der Schutzerdungsleiter untrennbar mit dem TN-S-System (PEN) verbunden.
Das TN-C-System ist einfacher und eher veraltet und ist in älteren Häusern üblich. Nach den geltenden Vorschriften wird das TN-C-S-System verwendet, bei dem der neutrale Arbeits- und der neutrale Schutzleiter getrennt angeordnet sind.
Die Umstellung auf ein neueres System ist notwendig, um Stromschläge für das Servicepersonal und Brände zu vermeiden. Und natürlich ist das TN-C-S-System besser gegen plötzliche Überspannungen geschützt.
Bei allen drei Varianten werden die Stoßströme über ein Erdungskabel oder alternativ über einen gemeinsamen Schutzleiter zur Erde abgeleitet, so dass der Impuls nicht die gesamte Leitung und die Geräte beschädigen kann.
Verdrahtungsfehler
1. Installation eines Überspannungsschutzes in einem Kontrollraum mit einem schlecht geerdeten Stromkreis.
Wenn Sie einen solchen Fehler machen, können Sie bei einem Blitzeinschlag nicht nur alle Ihre Geräte, sondern auch die Schalttafel selbst verlieren, da ein Schutz mit einer schlechten Erdungsschleife nichts nützt und somit keinen Schutz bietet.
2. Der falsche Überspannungsschutz, der nicht für das verwendete Erdungssystem geeignet ist.
Vergewissern Sie sich vor dem Kauf eines Geräts, dass Sie wissen, welche Art von Erdungsanlage in Ihrem Haus verwendet wird, und lesen Sie beim Kauf des Geräts die technischen Unterlagen sorgfältig durch, um Fehler zu vermeiden.
3. Verwendung eines Überspannungsschutzes der falschen Klasse.
Wie bereits erwähnt, gibt es 3 Klassen von Überspannungsschutzgeräten. Jede Klasse entspricht einer bestimmten Tafel und muss gemäß den Vorschriften installiert werden.
4. Installieren Sie nur eine Klasse von Überspannungsschutzgeräten.
Für einen zuverlässigen Schutz reicht es oft nicht aus, einen Überspannungsschutz der einen Klasse zu installieren.
5. Klasse und Zielort werden verwechselt.
Geräte der Klasse B können in der Schalttafel einer Wohnung installiert werden, Geräte der Klasse C in der Schaltanlage des Gebäudes und Geräte der Klasse D vor elektronischen Geräten.
Ein Überspannungsschutz ist sicherlich eine gute und nützliche Sache, aber sein Einsatz in der Stromversorgung des Hauses ist nicht zwingend erforderlich. Beim Anschluss dieses Geräts ist zu beachten, dass es für jedes Erdungssystem individuell ausgewählt werden muss. Aus diesem Grund ist es ratsam, unmittelbar vor dem Kauf die Dienste eines erfahrenen Elektrikers in Anspruch zu nehmen, um jegliche Probleme zu vermeiden.
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