Auswahl des Kurzschlusschutzes (SCPD)

Die Schutzeinrichtungen (Überlast und Kurzschluss) müssen mit der SPD koordiniert werden, um sicher den Schutz zu gewährleisten, z. B.

• Sicherstellen des Betriebes:
  • Festigkeit gegenüber Stoßüberspannungen
  • kein Erzeugen hoher Überspannungen
• Sicherstellen des Schutz gegen jegliche Art von Überstrom:
  • Überstrom aufgrund von Erwärmungsproblemen im Varistor
  • geringe Kurzschlussströme (Impedanz)
  • hohe Kurzschlussströme

Zu vermeidende Risiken bei Erreichen der Verwendungsdauer von SPDs

• Aufgrund von Alterung

Bei Erreichen des natürlichen Verwendungsendes aufgrund von Alterung ist ein thermischer Schutz vorgesehen. SPDs mit Varistoren müssen einen integrierten Schutzschalter haben, der die SPD im Fehlerfalle trennt.

Anmerkung: Das Verwendungsende durch einen thermischen Schutz gilt nicht für SPD mit einer Gasentladungsröhre oder Funkenstrecke.

• Aufgrund von Fehlern

  Verwendungsende aufgrund einer Kurzschlussfehlers sind:

  • Maximale Ableitkapazität wurde überschritten.

    Diese Fehlerart führt zu einem leistungsstarken Kurzschluss.

  • Ein Fehler im Verteilungssystem (Abschaltung Neutralleiter/Phase, Fehler im Neutralleiter)
  • Teilweise Schädigung der Eigenschaften eines Varistors.

Die letzteren Fehler führen zu einem Impedanzkurzschluss.

Die elektrische Anlage muss gegen die Auswirkungen dieser beiden Fehler geschützt werden: der interne (thermische) Schutz benötigt keine Wartezeit und schützt sofort.

Ein spezielles Betriebsmittel „externer Kurzschlussschutz (externe SCPD)“, fähig einen Kurzschluss zu beseitigen, sollte eingebaut werden. Es kann durch einen Leistungsschalter oder Sicherungsgerät realisiert werden.

Kenndaten von externen SCPDs

Es sollte eine Koordination zwischen der externen SCPD und der SPD vorhanden sein. Sie ist dafür entwickelt, um folgende Bedingungen zu erfüllen:

Blitzstromfestigkeit

Die Blitzstromfestigkeit ist das wesentliche Merkmal des Kurschlussstromschutzes einer externen SCPD.

Die externe SCPD darf bei 15 nacheinander folgenden Impulsen bei ihrem Nennstrom I_n nicht auslösen.

Kurzschlussfestigkeit

Das Ausschaltvermögen ist durch die Normen der IEC Reihe 60364 (VDE 0100-ff) definiert:

Die externe SCPD sollte ein Ausschaltvermögen haben, welches gleich oder größer als der bedingte Kurzschlussstrom I_SC am Einbauort ist (in Übereinstimmung mit der IEC Reihe 60364 (VDE 0100-ff).

Schutz der elektrischen Anlagen gegen Kurzschlüsse

Vor allem der Impedanz Kurzschluss setzt eine große Energie frei und sollte sehr schnell abgeschaltet werden, um Beschädigungen an der elektrische Anlage und der SPD zu vermeiden.

Das richtige Zusammenspiel zwischen SPD und externer SCPD muss durch den Hersteller angegeben werden.

Anschlussarten von externen SCPDs

• Serieller Anschluss

Von einer „seriellen“ SCPD (siehe Abb. J33) wird gesprochen, wenn der Schutz durch ein allgemeines Schutzgerät im elektrischen Netzwerk sichergestellt wird (Leistungsschalter zur Einspeisung einer elektrischen Anlage).

Abb. J33: Serielle SCPD

• Paralleler Anschluss

Von einer „parallelen“ SCPD (siehe Abb. J34) wird gesprochen, wenn der Schutz durch ein Schutzgerät, direkt der SPD zugeordnet, realisiert wird.

• Die externe SCPD wird als „Leistungsschalter als Trennschalter“ bezeichnet, wenn der Schutz durch einen Leistungsschalter realisiert wird.
• Der Leistungsschalter kann, muss aber nicht, in die SPD integriert werden.

Abb. J34: Parallele SCPD

Anmerkung:

Wenn eine SPD mit Gasentladungsröhren oder durch Ableiter mit Funkenstrecke realisiert wird, so wird der Strom unmittelbar durch die SCPD begrenzt.

Sicherer Schutz

Die Koordination der SCPD mit der SPD sollte durch den Hersteller der SPD nach IEC 61643-11 (VDE 0675-6-11) nachgewiesen und zugesichert werden. Sie muss nach den Vorgaben des Herstellers eingebaut werden.

Datei:Abb J35.svg

Abb. J35: Externer SCPD mit SPD (iC60 + PRD40r) und integrierter SCPD (Quick PRD40r) von Schneider Electric

Zugesicherte Eigenschaften von SPDs

Eine detaillierte Analyse der Merkmale siehe Kapitel 6.4

Die Tabelle in Abbildung J36 beispielsweise zeigt eine Übersicht der Merkmale, abhängig von den eingesetzten SCPDs.

Einbauart für die externe SCPD	Seriell	Parallel
		Sicherung	Leistungsschalter	Leistungsschalter integriert
Überspannungsschutz für Betriebsmittel	[math]\displaystyle{ \color{RoyalBlue}\mathbf{{=}} }[/math]	[math]\displaystyle{ \color{RoyalBlue}\mathbf{{=}} }[/math]	[math]\displaystyle{ \color{RoyalBlue}\mathbf{{=}} }[/math]	[math]\displaystyle{ \color{RoyalBlue}\mathbf{{=}} }[/math]
	SPD schützt die Betriebsmittel, gleich welcher SCPD-Schutz eingesetzt wird
Schutz der elektrischen Anlage bei Verwendungsende	[math]\displaystyle{ \color{RoyalBlue}{{-}} }[/math]	[math]\displaystyle{ \color{RoyalBlue}{{=}} }[/math]	[math]\displaystyle{ \color{RoyalBlue}{{+}} }[/math]	[math]\displaystyle{ \color{RoyalBlue}{{+ +}} }[/math]
	Kein vollständiger Schutz möglich	Herstellererklärung		Vollständiger Schutz
		Schutz von Impedanzkurzschlüssen nicht sehr sicher	Schutz von Kurzschlüssen sehr gut sichergestellt
Weiterbetreiben der elektrischen Anlage bei Verwendungsende	[math]\displaystyle{ \color{RoyalBlue}{{- -}} }[/math]	[math]\displaystyle{ \color{RoyalBlue}{{+}} }[/math]	[math]\displaystyle{ \color{RoyalBlue}{{+}} }[/math]	[math]\displaystyle{ \color{RoyalBlue}{{+}} }[/math]
	Die gesamte elektrische Anlage wird abgeschaltet	Nur der Stromkreis der SPD wird abgeschaltet
Wartung der elektrischen Anlage bei Verwendungsende	[math]\displaystyle{ \color{RoyalBlue}{{- -}} }[/math]	[math]\displaystyle{ \color{RoyalBlue}{{=}} }[/math]	[math]\displaystyle{ \color{RoyalBlue}{{+}} }[/math]	[math]\displaystyle{ \color{RoyalBlue}{{+}} }[/math]
	Die gesamte elektrische Anlage muss abgeschaltet werden	Wechsel des Sicherungseinsatzes	Zuschalten des Leistungsschalters

Abb. J36: Gegenüberstellung von Schutzsystemen einer SPD Typ 2 bei Verwendungsende mit externen SCPDs