Anschluss von Überspannungsableitern

Die Zuordnung eines Überspannungsschutzgerätes zu einem Verbraucher sollte so kurz wie möglich ausgeführt werden, um Überspannungen (U_p) zu reduzieren. Die maximale Länge der Verbindung des Überspannungsschutzgerätes mit dem Erdpotenzial sollte 0,5 m nicht überschreiten.

Der Anschluss von Überspannungsschutzgeräten ist ebenso wichtig wie die Auswahl des Überspannungsschutzgeräts selbst. Die Abbildung J39 zeigt, dass die Anschlusskabel des Überspannungsschutzgeräts und dessen Trennschalters 50 cm Länge nicht überschreiten dürfen, um einen sicheren Schutz zu gewährleisten.

Bei Hochfrequenzströmen beträgt die Impedanz pro Einheit für diese Verbindung ca. 1 μH/m.

Daher gilt für diesen Zusammenhang das Lenz-Gesetz: ΔU = L di/dt

Die normalisierte 8/20-μs-Stromwelle mit einer Stromamplitude von 8 kA erzeugt dementsprechend einen Spannungsanstieg von 1000 V pro Meter Kabel.

ΔU =1 x 10-6 x 8 x 1030 /8 x 10-6 = 1000 V

Abb. J39 – Kabelanschluss einer SPD L < 0,5 m

Daraus ergibt sich folgende Spannung über die installierten Geräteklemmen: Installiert U_p = U_p + U₁ + U₂ Wenn L1+L2+L3 = 50 cm und der Stoßstrom 8/20 μs mit einer Amplitude von 8 kA beträgt, beträgt die Spannung an den Geräteklemmen U_p + 500 V.

Gerätefestigkeit im Gleichtaktmodus: 2000 V

[math]\displaystyle{ U_{Schutz} = U_{L1} + U_{L2} + U_p }[/math]

wobei

[math]\displaystyle{ U_{L{1}} = L1\frac{di}{dt}=0,5 \mu H\times\frac{10kA}{10\mu s}= 500 V }[/math]

[math]\displaystyle{ U_{L{2}} = L2\frac{di}{dt}=1,5 \mu H\times\frac{10kA}{10\mu s}= 1500 V }[/math]

[math]\displaystyle{ U_{Schutz} = 500 V + 1500 V + 1200 V = 3200 V! }[/math]

L1 + L2 dürfen daher 0,5 m nicht überschreiten.

Einbau von Überspannungsschutzgeräten in Kunststoffgehäuse

Abbildung J40a zeigt, wie ein Überspannungsschutzgerät in einem Kunststoffgehäuse angeschlossen wird.

Abb. J40a – Anschlussbeispiel in Kunststoffgehäuse

Einbau von Überspannungsschutzgeräten in Metallgehäuse

Beim Einbau eines Überspannungsschutzgerätes in ein Metallgehäuse sollte das Überspannungsschutzgerät direkt mit dem Gehäuse verbunden werden. In diesem Fall dient das Gehäuse als Erdleiter (siehe Abb. J40b).

Diese Anordnung ist in Übereinstimmung mit den Anforderungen aus IEC 61439-2 (VDE 0660-600-1 + 2), wobei der Schaltanlagenhersteller sicherstellen muss, dass die Anlage für diese Konfiguration geeignet ist.

Abb. J40b – Anschlussbeispiel in Metallgehäuse

Querschnitt der Anschlussleitung

Der empfohlene Mindestquerschnitt der Anschlussleitung berücksichtigt:

• Den normalen Betriebszustand: Ausbreitung des Blitzstoßstromes und eines maximalen Spannungsfalles (0,5 m Regel)

Anmerkung: Im Gegensatz zu der normalen 50 Hz Spannung sind die Erscheinungen bei Blitzschlag hochfrequent. Die Erhöhung des Leiterquerschnittes reduziert die Hochfrequenten Impedanzen nicht wesentlich.

• Kurzschlussfestigkeit der Leiter: Der Leiter muss für den Kurzschlussstrom, der während des gesamten Abschaltvorganges auftritt, ausgelegt sein.
  • Mindestens 4 mm² für Anschluss von Überspannungsschutzgeräten vom Typ 2
  • Mindestens 16 mm² für Anschluss von Überspannungsschutzgeräten vom Typ 1 (abhängig vom Blitzschutzsystem)

Beispiele für gute und schlechte Installationen von Überspannungsschutzgeräten

Abb. J41 – Beispiele für gute und schlechte Überspannungsschutzgeräte-Installationen

• 

  Beispiel 1: Die Installation der Geräte sollte so gestaltet sein, dass sie gemäß den Installationsregeln durchgeführt werden: die Kabellänge muss < 50cm sein.

• 

  Beispiel 2 : Die Positionierung der Geräte sollte mit den Installationsregeln übereinstimmen: die Länge der Kabel sollte < 50cm sein und die Schleifenfläche sollte so gewählt werden, dass die Auswirkungen der durch den Blitzstrom erzeugten Magnetfelder reduziert werden.