Kennwerte von Überspannungsschutzgeräten

Betriebsspannung U_C

Geforderte Mindestwerte U_c von Überspannungsschutzeinrichtungen (ÜSE) – abhängig von der Netzform. Die Werte von U_c der SPD müssen gleich oder größer der in Abbildung J24 angegebenen Werte sein.

Überspannungs- Schutzeinrichtungen angeschlossen zwischen:	System nach Art der Erdverbindung des Verteilnetzes
	TN-System	TT-System	IT-System mit mitgeführtem Neutralleiter	IT-Syst. ohne mitgeführten Neutralleiter
Außenleiter und Neutralleiter	1,1 Uo	1,1 Uo	1,1 Uo	NA
Außenleiter und PE-Leiter	1,1 Uo	1,1Uo	[math]\displaystyle{ \definecolor{bggrey}{RGB}{234,234,234}\pagecolor{bggrey} \sqrt 3 }[/math] Uo	1,1U
Neutralleiter und PE-Leiter	Uo	Uo	Uo	NA
Außenleiter und PEN-Leiter	1,1U0	NA	NA	NA
Außenleiter	1,1U	1,1U	1,1U	1,1U

NA = nicht anwendbar
ANMERKUNG 1: U₀ entspricht der Spannung Außenleiter zu Neutralleiter (L-N) des Niederspannungsnetzes.
ANMERKUNG 2: U entspricht der Spannung Außenleiter zu Außenleiter (L-L) des Niederspannungsnetzes.
[a]  Diese Werte beziehen sich bereits auf die Bedingungen im ungünstigsten Betriebsfall, deshalb wird die Toleranz von 10 % nicht berücksichtigt.

Abb. J24 – U_c -Wert gemäß Tabelle 534.2 der ICE 60364-5-534 (VDE 0100-534)

Überspannungsschutz Level U_p bei I_n

• IEC 60364-4-443 (VDE 0100-443): Auswahl von Betriebsmitteln in der Anlage.

Dieser Teil hilft bei der Auswahl der Überspannungskategorie für den

Überspannungsableiter in Abhängigkeit von den zu schützenden Betriebsmitteln. Die Nenn-Restspannung von Schutzeinrichtungen darf den Wert, der in der Überspannungskategorie festgelegt ist, nicht überschreiten (siehe Abb. J25).

• IEC 60364-5-53/A (VDE 0100-534): Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel

Dieser Teil beschreibt die Auswahl und Errichtung von Überspannungsschutzeinrichtungen:

Nennspannung der AnlageV	Erforderliche Bemessungsstoßspannung kV
Dreiphasige Systeme	Betriebsmittel am Einspeisepunkt der Anlage	Betriebsmittel der Verteilungs und Endstromkreise	Geräte	Besonders geschützte Betriebsmittel
	(Überspannungs- kategorie IV)	(Überspannungs- kategorie III)	(Überspannungs- kategorie II)	(Überspannungs- kategorie I)
	z.B. Elektrizitätszähler, Rundsteuergeräte	z.B. Verteilertafeln, Schalter, Steckdosen	z.B. Haushaltsgeräte, tragbare Werkzeuge	z.B. empfindliche elektrische Geräte mit externem Schutz gegen Überspannungen
230/400 277/480	6	4	2,5	1,5
400/690	8	6	4	2,5
1000	12	8	6	4
1500 d.c.	15	10	8	6

[a] Gemäß IEC 60038 (VDE 0175-1).
[b] Diese Bemessungsstehstoßspannung wird zwischen den aktiven Leitern und PE angewendet.
[c] In IT-Systemen, die bei 220V-240V betrieben werden, muss aufgrund der Spannung gegen Erde,die an einem Leiter bei einem Erdfehler ansteht, die Zeile für 230/400V angewendet werden.
Anmerkung In 3-phasigen IT-Systemen ist aufgrund der Spannung gegen Erde, die an einem Leiter bei einem Erdfehler ansteht, die Spannung zwischen den Außenleitern zugrunde zu legen.
[d] Empfohlene Werte nach DIN EN 60664-2-1 (VDE 0110-1 Bbl.1) 2011, Anhang D.

Abb. J25 – Auswahl von Geräten für die Anlage gemäß IEC 60364-443 (VDE 0100-443), Tab. 443.2

• Gemäß Systemen nach Art der Erdverbindung: Die maximal zulässige dauernde Betriebsspannung von Überspannungsschutzeinrichtungen muss gleich oder höher den Werten sein, die in der Tabelle in Abb. J24 aufgeführt sind.
• An der Einspeisung der Anlage: Wenn nach IEC 60364-4-443 (VDE 0100- 443) Überspannungsschutzeinrichtungen erforderlich sind, dann muss der Nennableitstoßstrom I_n mindestens 5 kA 8/20 für jeden Schutzpfad betragen. Wenn ein Überspannungsableiter einem Erdschlussschutzgerät nachgeschaltet ist, muss ein RCD des Typs S mit einer Bemessungsstoßstromfestigkeit von mehr als 3 kA (8/20 µs) verwendet werden.

	Betriebsmittel mit einer Bemessungsstehstoßspannung entsprechend der Überspannungskategorie I sind nur geeignet für die Verwendung in fest errichteten Anlagen von Gebäuden, wo die Überspannung-Schutzeinrichtungen (ÜSE) außerhalb der Betriebsmittel angeordnet sind, um transiente Überspannungen auf den festgelegten Pegel zu begrenzen. Betriebsmittel mit einer Bemessungsstehstoßspannung entsprechend der Überspannungskategorie I dürfen nicht direkt an ein öffentliches Stromversorgungsnetz angeschlossen sein. Beispiele für solche Betriebsmittel sind Haushaltsgeräte mit eingebauten elektronischen Stromkreisen, die im Hinblick auf Überspannungen sehr empfindlich sind.
	Betriebsmittel mit einer Bemessungsstehstoßspannung entsprechend der Überspannungskategorie II sind für den Anschluss in fest errichteten elektrischen Anlagen geeignet und sehen einen normalen Verfügbarkeitsgrad vor, wie er normalerweise für stromverbrauchende Betriebsmittel verlangt wird. Beispiele für solche Betriebsmittel sind Haushaltsgeräte, tragbare Werkzeuge und ähnliche Verbrauchsmittel. Computer, Audio- und Videogeräte und andere elektronische Betriebsmittel können bezüglich transienter und/oder vorübergehender Überspannungen von weniger als 2,5 kV zwischen Leitern wegen der eingebauten Schutz- oder Filtereinrichtungen empfindlich sein.
	Betriebsmittel mit einer Bemessungsstehstoßspannung entsprechend der Überspannungskategorie III sind für die Verwendung in fest errichteten Anlagen geeignet, und zwar in Stromflussrichtung nach dem und einschließlich der Hauptverteiler und sehen einen hohen Verfügbarkeitsgrad vor. Beispiele für solche Betriebsmittel sind Verteiler, Leistungsschalter, Kabel- und Leitungsanlagen, einschließlich Kabel und Leitungen, Stromschienen, Verbindungsdosen und -kästen, Schalter, Steckdosen) in der fest errichteten Anlage und Betriebsmittel für industrielle Verwendung sowie einige andere Betriebsmittel, zum Beispiel stationäre Motoren mit einem dauernden Anschluss an die fest errichtete Anlage.
	Betriebsmittel mit einer Bemessungsstehstoßspannung entsprechend der Überspannungskategorie IV sind für die Verwendung am oder in der Nähe des Speisepunktes der elektrischen Anlagen geeignet, zum Beispiel in Energieflussrichtung gesehen vor dem Hauptverteiler. Betriebsmittel der Überspannungskategorie besitzen eine sehr hohe Bemessungsstehstoßspannung, die den erforderlichen hohen Zuverlässigkeitsgrad vorsieht. Beispiele für solche Betriebsmittel sind Elektrizitätszähler, Haupt-Überstrom-Schutzeinrichtungen (Hauptsicherungen) und Rundsteuergeräte.

Abb. J26 – Überspannungskategorien I bis IV

Der installierte Schutzpegel U_p sollte auf die Stoßspannungsfestigkeit der angeschlossenen Lasten abgestimmt sein.

Die SPD hat einen Überspannungsschutzpegel U_p, der unabhängig von der Installationsumgebung und Einbauart geprüft und getestet wurde. Dies bedeutet, dass für die Dimensionierung von U_p eine Sicherheitsmarge bei der Installation der SPD eingerechnet werden muss (siehe Abb. J27).

Abb. J27 – Installierte U_p

In einem 230/400V-Netzwerk wird für den Schutz empfindlicher Verbraucher und Betriebsmittel normalerweise ein Schutzpegel U_p von 2,5 kV (Überspannungskategorie II) angenommen.

Polzahl

(siehe Abb. J28)

Überspannungsschutzeinrichtungen, die am oder in der Nähe des Einspeisepunktes der Anlage eingebaut sind, müssen mindestens zwischen jedem der folgenden Punkte angeschlossen sein:

a) Wenn am oder in der Nähe des Speisepunktes der Anlage eine direkte Verbindung zwischen dem Neutralleiter und dem PE-Leiter besteht oder wenn kein Neutralleiter vorhanden ist:

Zwischen jedem Außenleiter und entweder der Hauptpotentialausgleichsschiene /-klemme oder dem Hauptschutzleiter, abhängig davon, welche Leitungsführung die kürzere ist.

Die Impedanz, die in IT-Systemen Neutralleiter und PE-Leiter verbindet, wird nicht als eine Verbindung angesehen.

b) Wenn am oder in der Nähe des Speisepunktes der Anlage keine direkte Verbindung zwischen dem Neutralleiter und dem PE-Leiter besteht:

Entweder

zwischen jedem Außenleiter und entweder der Hauptpotentialausgleichsschiene / -klemme oder dem Hauptschutzleiter und zwischen dem Neutralleiter und entweder der Hauptpotentialausgleichsschiene / -klemme oder dem Schutzleiter, abhängig davon, welche Leitungsführung die kürzere ist,

oder

zwischen jedem Außenleiter und dem Neutralleiter und zwischen dem Neutralleiter und entweder der Hauptpotentialausgleichsschiene / -klemme oder dem Schutzleiter, abhängig davon, welche Leitungsführung die kürzere ist.

Wenn ein Außenleiter geerdet ist, dann ist er für die Anwendung dieses Unterabschnittes wie ein Neutralleiter zu betrachten.

Überspannungsschutzeinrichtungen am Speisepunkt der Anlage werden im Allgemeinen in Übereinstimmung mit Tabelle in Abb. J28 errichtet:

• Abhängig von dem System nach Art der Erdverbindung ist es notwendig, den Überspannungsschutz in herkömmlicher (CM) oder differenzierter (DM) Art herzustellen.

Überspannungsschutzeinrichtungen, angeschlossen zwischen:	TT	TN-C	TN-S	IT
Jedem Außenleiter und Neutralleiter (DM)	Empfohlen	-	Empfohlen	Nicht sinnvoll
Jedem Außenleiter und PE-Leiter (CM)	Ja	Ja	Ja	Ja
Neutralleiter und PE-Leiter (CM)	Ja	-	Ja	Ja
Jedem Außenleiter und PEN-Leiter	Ja	Ja	Ja	Ja

[a]  Der Schutz zwischen Außenleiter und Neutralleiter kann entweder in der SPD integriert oder über eine automatische Zuschaltung in unmittelbarer Nähe der zu schützenden Betriebsmittel realisiert werden.
[b]  Wenn der Neutralleiter mitgeführt wird.

Abb. J28 – Anschluss von Überspannungsschutzeinrichtungen gemäß ICE 60364-5-53 (VDE 0100-534)

Anmerkungen:

• Herkömmlicher Schutz bei Überspannungen (CM)

Die herkömmliche Art einen Mindestschutz herzustellen, wird durch den Einsatz einer Überspannungsschutzeinrichtung zwischen Außenleiter und PE- (PEN) Leiter erreicht, unabhängig von dem eingesetzten System nach Art der Erdverbindung.

• Differenzierter Schutz bei Überspannungen (DM)

Im TT und TN-S System führt die Erdung des Neutralleiters durch die Erdimpedanz zu einer Asymmetrie und einer differenzierten Betrachtung der Überspannungen, auch wenn die durch einen Blitzeinschlag induzierte Blitzstoßspannung eine herkömmliche Methode ist.

2-polige, 3-polige und 4-polige SPDs

(siehe Abb. J29)

Abb. J29 – 2P, 3P, 4P SPDs

• Diese sind speziell geeignet für das TT- und TN-S-System.
• Sie stellen einen herkömmlichen Schutz gegen Überspannungen sicher.

1-polige+N, 3-polige+N SPDs

(siehe Abb. J30)

Abb. J30 – 1P + N, 3P + N SPDs

• Diese sind speziell geeignet für das TT- und TN-S-System
• Sie stellen sowohl einen herkömmlichen als auch differenzierten Schutz gegen Überspannungen sicher.