Kennwerte von Überspannungsschutzgeräten

Aus Planungskompendium Energieverteilung
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Dauerbetriebsspannung UC

Je nach Systemerdung muss die maximale Dauerbetriebsspannung UC des Überspannungsschutzgeräts größer oder gleich den in der Tabelle Abbildung J24 angegebenen Werten sein.

Abb. J24 – Vorgeschriebener Mindestwert von UC für Überspannungsschutzgeräte in Abhängigkeit von der Systemerdung (basierend auf Tabelle 534.2 der Norm IEC 60364-5-53; VDE 0100-534)
Überspannungsschutzgerät angeschlossen zwischen (sofern zutreffend) Systemkonfiguration des Verteilernetzes
TN-System TT-System IT-System
Außenleiter und Neutralleiter 1,1 U / 1,1 U / 1,1 U /
Außenleiter und Schutzleiter 1,1 U / 1,1 U / 1,1 U
Außenleiter und PEN-Leiter 1,1 U / Nicht zutreffend Nicht zutreffend
Neutralleiter und Schutzleiter U / [a] U / [a] 1,1 U /
  1. ^ 1 2 Diese Werte beziehen sich auf den ungünstigsten Fehlerfall, weshalb die Toleranz von 10 % nicht berücksichtigt wird.
    U: Spannung zwischen den Außenleitern des Niederspannungsnetzes

Die häufigsten Werte von UC, die gemäß der Systemerdung ausgewählt werden:

TT, TN: 260 V; 320 V; 340 V; 350 V

IT: 440 V; 460 V

Spannungsschutzpegel Up (bei In)

Die Norm IEC 60364-4-44 (VDE 0100-443) hilft bei der Auswahl des Spannungsschutzpegels Up für den Überspannungsschutz in Abhängigkeit der zu schützenden Verbraucher. Die Abbildung J25 zeigt die Bemessungsstoßspannungsfestigkeit jedes Gerätetyps.

Abb. J25 – Erforderliche Bemessungsstoßspannungsfestigkeit der Geräte Uw (Tabelle 443.2 der IEC 60364-4-44; VDE 0100-443)
Nennspannung der Anlage[a] (V) Spannung zwischen Außenleiter und Neutralleiter, anhängig von den AC oder DC Nennspannungen Erforderliche Bemessungsstoßspannungsfestigkeit der Anlage[b] (kV)
Überspannungs-
kategorie IV

Geräte mit sehr hoher Bemessungsstoßspannung

Überspannungs-
kategorie III

Geräte mit hoher Bemessungsstoßspannung

Überspannungs-
kategorie II

Geräte mit normaler Bemessungsstoßspannung

Überspannungs-
kategorie I

Geräte mit geringer Bemessungsstoßspannung

Beispiel:

Energiezähler, Fernsteuerungssysteme

Beispiel:

Verteilungen, Schalter und Steckdosen

Beispiel:

Die Verteilung für Haushaltsgeräte, Werkzeuge

Beispiel:

empfindliche elektronische Geräte

120/208 150 4 2,5 1,5 0,8
230/400[c][d]
277/480[c]
300 6 4 2,5 1,5
400/690 600 8 6 4 2,5
1000 1000 12 8 6 4
1500 DC 1500 DC 8 6
  1. ^ Gemäß IEC 60038:2009 (VDE 0175-1).
  2. ^ Diese Bemessungsstoßspannung wird zwischen spannungsführenden Leitern und PE angelegt.
  3. ^ 1 2 In Kanada und den USA gilt für Spannungen gegen Erde, die über 300 V liegen, die Bemessungsstoßspannung die der nächsthöheren Spannung in dieser Spalte entspricht.
  4. ^ Für den Betrieb von IT-Systemen bei 220-240 V ist die 230/400-Reihe aufgrund der Spannung gegen Erde bei Erdschluss in einer Leitung zu verwenden.
  • 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 In mindestens 5 kA 8/20 für jeden Schutzpfad betragen. Wenn ein Überspannungsableiter einem Erdschlussschutzgerät nachgeschaltet ist, muss ein RCD des Typs S mit einer Bemessungs-Stoßstromfestigkeit von mehr als 3 kA (8/20 µs) verwendet werden.
Abb. J26 – Überspannungskategorien I bis IV der Geräte
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  • Geräte der Überspannungskategorie I sind nur für die Verwendung in der festen Installation von Gebäuden geeignet, in denen außerhalb der Anlage Schutzmaßnahmen angewendet werden - um transiente Überspannungen auf das angegebene Niveau zu begrenzen. Beispiele für solche Geräte sind elektronische Schaltkreise wie Computer, Geräte mit elektronischen Programmen usw.
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  • Geräte der Überspannungskategorie II eignen sich für den Anschluss an fest errichtete elektrische Anlagen und bieten ein normales Verfügbarkeitsniveau, wie es normalerweise für stromverbrauchende Geräte erforderlich ist. Beispiele für solche Geräte sind Haushaltsgeräte und ähnliche Verbraucher.
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  • Geräte der Überspannungskategorie III sind für die Verwendung in fest errichteten Anlagen geeignet, und zwar in Stromflussrichtung nach dem und einschließlich der Hauptverteiler. Sie bieten einen hohen Grad an Verfügbarkeit. Beispiele für solche Geräte sind Verteilungen, Leistungsschalter, Verdrahtungssysteme (einschließlich Kabel, Sammelschienen, Abzweigdosen, Schalter, Steckdosen) in der Anlage und Geräte für den industriellen Einsatz, sowie einige andere Geräte, z. B. stationäre Motoren mit permanentem Anschluss an die fest errichtete Anlage.
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  • Geräte der Überspannungskategorie IV sind für die Verwendung am oder in der Nähe des Einspeisepunktes der elektrischen Anlagen geeignet, z. B. vor der Hauptverteilung. Beispiele für solche Geräte sind Stromzähler, primäre Überstromschutzgeräte und Rundsteuergeräte.

Der installierte Spannungsschutzpegel Up sollte auf die Stoßspannungsfestigkeit der angeschlossenen Verbraucher abgestimmt sein. Jedes Überspannungsschutzgerät hat einen Spannungsschutzpegel Up, der eigenständig ist, d. h. unabhängig von seiner Installation definiert und getestet wird. In der Praxis muss für die Dimensionierung von Up eine Sicherheitsmarge bei der Installation der Überspannungsschutzgeräte eingerechnet werden muss (siehe Abb. J27).

Der installierte Schutzpegel Up sollte auf die Stoßspannungsfestigkeit der angeschlossenen Lasten abgestimmt sein. Die SPD hat einen Überspannungsschutzpegel Up, der unabhängig von der Installationsumgebung und Einbauart geprüft und getestet wurde. Dies bedeutet, dass für die Dimensionierung von Up eine Sicherheitsmarge bei der Installation der SPD eingerechnet werden muss (siehe Abb. J27).

Abb. J27 – "Installierter" Spannungsschutzpegel

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

Hinweis:

Wenn der festgelegte Spannungsschutzpegel nicht durch das einspeiseseitige Überspannungsschutzgerät erreicht werden kann oder empfindliche Geräte weit entfernt sind (siehe Elemente des Schutzsystems), muss ein zusätzliches Überspannungsschutzgerät installiert werden, um den erforderlichen Spannungsschutzpegel zu erreichen.

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:

  • Je nach Systemerdung ist eine Überspannungsschutz-Architektur vorzusehen, die den Schutz im Gleichtaktbetrieb (CM) und Differenzialbetrieb (DM) gewährleistet.
Abb. J28 – Schutzanforderungen entsprechend der Systemerdung
Anschluss zwischen: TT TN-C TN-S IT
Außenleiter/Neutralleiter (DM) Empfohlen[a] - Empfohlen Nicht sinnvoll
Außenleiter/Erde-Leiter (PE oder PEN) (CM) Ja Ja Ja Ja
Neutralleiter/Erde (PE) (CM) Ja - Ja Ja[b]
  1. ^ Der Schutz zwischen Außenleiter und Neutralleiter kann entweder in das Überspannungsschutzgerät in der Einspeisung der Anlage integriert oder in der Nähe der zu schützenden Verbraucher installiert werden.
  2. ^ Wenn der Neutralleiter mitgeführt wird.

Hinweis:

  • Gleichtaktüberspannung
Eine grundlegende Schutzmaßnahme ist die Installation eines Überspannungsschutzgeräts im Gleichtaktbetrieb zwischen den Außenleitern und dem Schutzleiter (PE oder PEN), unabhängig von der verwendeten Systemerdung.
  • Gegentaktüberspannung
In den TT- und TN-S-Systemen führt die Erdung des Neutralleiters zu einer Asymmetrie aufgrund von Erdungsimpedanzen, die zum Auftreten von Gegentaktspannungen führt, selbst wenn die durch einen Blitzschlag induzierte Überspannung im Gleichtakt erfolgt.

1P-, 2P-, 3P- und 4P-Überspannnungsschutzgeräte

(siehe Abb. J29)

  • Diese sind an die IT-, TN-C-, TN-C-S-Systeme angepasst.
  • Sie bieten ausschließlich Schutz gegen Gleichtaktüberspannungen.
Abb. J29 – 1P-, 2P-, 3P-, 4P-Überspannungsschutzgeräte

1P+N, 3P+N Überspannungsschutzgeräte

(siehe Abb. J30)

  • Diese sind an die TT- und TN-S-Systeme angepasst.
  • Sie bieten Schutz gegen Gleich- und Gegentaktüberspannungen.
Abb. J30 – 1P+N, 3P+N Überspannungsschutzgeräte
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