Ausbreitung einer Blitzstossspannung: Unterschied zwischen den Versionen

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Elektrische Anlagen und Netzwerke sind niederfrequent, und zu jedem Zeitpunkt hat die Spannung auf dem Kabelverlauf den gleichen Wert.  
Elektrische Anlagen und Netzwerke sind niederfrequent, und zu jedem Zeitpunkt hat die Spannung auf dem Kabelverlauf den gleichen Wert.  


Die Blitzstoßspannung ist hochfrequent (mehrere Hundert kHz bis zu mehreren MHz)
Die Blitzstoßspannung ist hochfrequent (mehrere Hundert kHz bis zu mehreren MHz):
* Die Blitzstoßspannung breitet sich entlang des Leiters mit einer eigenen Geschwindigkeit und Frequenz entsprechend des Ereignisses aus. Aus diesem Grund hat die Spannung nicht zu jedem Zeitpunkt den gleichen Wert auf Medium (siehe {{FigRef|J55}}).  
* Die Blitzstoßspannung breitet sich entlang des Leiters mit einer eigenen Geschwindigkeit und Frequenz entsprechend des Ereignisses aus. Aus diesem Grund hat die Spannung nicht zu jedem Zeitpunkt den gleichen Wert auf Medium (siehe {{FigRef|J58}}).  


{{FigImage|DB422523_DE|svg|J55|Ausbreitung einer Stoßspannungsschwingung in einem Leiter}}  
{{FigImage|DB422523_DE|svg|J58|Ausbreitung einer Stoßspannungsschwingung in einem Leiter}}  


* Ein Wechsel des Mediums führt zu einer Weiterführung und/ oder Reflexion der Schwingung, abhängig von:
* Ein Wechsel des Mediums führt zu einer Weiterführung und/ oder Reflexion der Schwingung, abhängig von:
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Im Falle einer totalen Reflexion kann sich die Spannung verdoppeln.  
Im Falle einer totalen Reflexion kann sich die Spannung verdoppeln.  


''' Beispiel''': Schutz mit einer SPD
''' Beispiel''': Schutz durch ein Überspannungsschutzgerät


Die Nachbildung einer Blitzstoßspannung im Prüffeld zeigt, dass eine Last mit einer Einspeisekabellänge von 30 m, an der Einspeisung durch eine SPD mit U<sub>p</sub> geschützt, aufgrund von Reflexionen die Spannung maximal 2 x U<sub>p</sub> erreicht (siehe {{FigRef|J56}}). Diese Überspannungsschwingung ist nicht energiereich.  
Die Nachbildung einer Blitzstoßspannung im Prüffeld zeigt, dass eine Last mit einer Einspeisekabellänge von 30 m, an der Einspeisung durch ein Überspannungsschutzgerät mit U<sub>p</sub> geschützt, aufgrund von Reflexionen die Spannung maximal 2 x U<sub>p</sub> erreicht (siehe {{FigRef|J59}}). Diese Überspannungsschwingung ist nicht energiereich.  


{{FigImage|DB422524_DE|svg|J56|Reflektion einer Stoßspannungsschwingung am Ende eines Kabels}}
{{FigImage|DB422524_DE|svg|J59|Reflexion einer Stoßspannungsschwingung am Ende eines Kabels}}


=== Korrekturmaßnahmen ===
=== Korrekturmaßnahmen ===
Von den drei Faktoren (Differenz der Impedanz, Frequenz, Länge) kann nur die Kabellänge zwischen SPD und der zu schützenden Last überwacht werden. Der Grad der Reflexion steigt mit Zunahme dieser Kabellänge an.  
Von den drei Faktoren (Differenz der Impedanz, Frequenz, Länge) kann nur die Kabellänge zwischen Überspannungsschutzgerät und der zu schützenden Last überwacht werden. Der Grad der Reflexion steigt mit Zunahme dieser Kabellänge an.


Generell treten ernstzunehmende Reflexionserscheinungen in Gebäuden ab einer Kabellänge von 10 m auf und die Spannung verdoppelt sich bei einer Kabellänge von 30 m (siehe {{FigRef|J57}}).
Von den drei Faktoren (Differenz der Impedanz, Frequenz, Länge) kann nur die Kabellänge zwischen Überspannungsschutzgerät und der zu schützenden Last überwacht werden. Der Grad der Reflexion steigt mit Zunahme dieser Kabellänge an. (siehe {{FigRef|J60}}).


Dies macht einen Einsatz einer zweiten SPD als Feinschutz notwendig, wenn die Kabellänge zwischen der SPD an der Einspeisung und der zu schützenden Last mehr als 10 m beträgt.
Dies macht einen Einsatz eines zweiten Überspannungsschutzgerätes als Feinschutz notwendig, wenn die Kabellänge zwischen Überspannungsschutzgerät an der Einspeisung und der zu schützenden Last mehr als 10 m beträgt.


{{FigImage|DB422525|svg|J57|Maximale Spannung am Ende eines Kabels in Abhängigkeit von der Länge bei einem Stoßspannungsfehler {{=}} 4 kV/µs}}
{{FigImage|DB422525|svg|J60|Maximale Spannung am Ende eines Kabels in Abhängigkeit von der Länge bei einem Stoßspannungsfehler {{=}} 4 kV/µs}}


[[en:Propagation_of_a_lightning_wave]]
[[en:Propagation_of_a_lightning_wave]]

Aktuelle Version vom 14. April 2022, 11:36 Uhr

Elektrische Anlagen und Netzwerke sind niederfrequent, und zu jedem Zeitpunkt hat die Spannung auf dem Kabelverlauf den gleichen Wert.

Die Blitzstoßspannung ist hochfrequent (mehrere Hundert kHz bis zu mehreren MHz):

  • Die Blitzstoßspannung breitet sich entlang des Leiters mit einer eigenen Geschwindigkeit und Frequenz entsprechend des Ereignisses aus. Aus diesem Grund hat die Spannung nicht zu jedem Zeitpunkt den gleichen Wert auf Medium (siehe Abb. J58).
Abb. J58 – Ausbreitung einer Stoßspannungsschwingung in einem Leiter
  • Ein Wechsel des Mediums führt zu einer Weiterführung und/ oder Reflexion der Schwingung, abhängig von:
    • Impedanzunterschied zwischen den beiden Medien;
    • Frequenz der Blitzstoßspannung;
    • Länge des Mediums;

Im Falle einer totalen Reflexion kann sich die Spannung verdoppeln.

Beispiel: Schutz durch ein Überspannungsschutzgerät

Die Nachbildung einer Blitzstoßspannung im Prüffeld zeigt, dass eine Last mit einer Einspeisekabellänge von 30 m, an der Einspeisung durch ein Überspannungsschutzgerät mit Up geschützt, aufgrund von Reflexionen die Spannung maximal 2 x Up erreicht (siehe Abb. J59). Diese Überspannungsschwingung ist nicht energiereich.

Abb. J59 – Reflexion einer Stoßspannungsschwingung am Ende eines Kabels

Korrekturmaßnahmen

Von den drei Faktoren (Differenz der Impedanz, Frequenz, Länge) kann nur die Kabellänge zwischen Überspannungsschutzgerät und der zu schützenden Last überwacht werden. Der Grad der Reflexion steigt mit Zunahme dieser Kabellänge an.

Von den drei Faktoren (Differenz der Impedanz, Frequenz, Länge) kann nur die Kabellänge zwischen Überspannungsschutzgerät und der zu schützenden Last überwacht werden. Der Grad der Reflexion steigt mit Zunahme dieser Kabellänge an. (siehe Abb. J60).

Dies macht einen Einsatz eines zweiten Überspannungsschutzgerätes als Feinschutz notwendig, wenn die Kabellänge zwischen Überspannungsschutzgerät an der Einspeisung und der zu schützenden Last mehr als 10 m beträgt.

Abb. J60 – Maximale Spannung am Ende eines Kabels in Abhängigkeit von der Länge bei einem Stoßspannungsfehler = 4 kV/µs
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