Überspannungsschutz Für jede Anwendung das passende Blitzschutzsystem

Autor / Redakteur: Claas Rittinghaus * / Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Zum Ableiten von direkten Blitzeinschlägen haben sich Typ-1-Überspannungsschutzgeräte auf Funkenstreckenbasis bewährt. Wir verraten Ihnen, was bei der Konzeption und Auswahl zu beachten ist.

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Bild 1: Speziell auf die zu schützende Anwendung abgestimmt – nur so kann ein Typ 1 SPD effektiv vor den Auswirkungen direkter Blitzeinschläge schützen
Bild 1: Speziell auf die zu schützende Anwendung abgestimmt – nur so kann ein Typ 1 SPD effektiv vor den Auswirkungen direkter Blitzeinschläge schützen
(Bild: Bild: Phoenix Contact)

Bei der Konzeption von Blitzschutzsystemen hat es sich bewährt, zum Ableiten von direkten Blitzeinschlägen Typ-1-SPDs (Surge Protective Devices, Überspannungsschutzgeräte) auf Funkenstreckenbasis einzusetzen. Je nach Einsatzort und Anwendung müssen die Geräte oft unterschiedliche Anforderungen erfüllen. Die „Safe Energy Control Technology“ von Phoenix Contact ermöglicht eine genaue Abstimmung der Funkenstrecke auf diese Anforderung und bietet damit einen optimalen Schutz für jede Anwendung (Bild 1).

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Ein wichtige Kenngröße für funkenstreckenbasierte Typ-1-SPDs ist das Folgestromlöschvermögen. Es charakterisiert, bis zu welchem prospektiven Kurzschlussstrom am Einbauort eine Funkenstrecke netzseitige Folgeströme nach dem Ableiten eines Stoßstroms eigenständig abschalten kann. Herkömmliche Funkenstreckentechnologien lassen Folgeströme dabei entweder zu oder begrenzen diese lediglich – verhindern sie jedoch nicht vollständig.

Dies stellt eine Belastung für Installation und SPD dar. Eine netzfolgestromfreie Funkenstreckentechnologie ist daher vorteilhaft, wenn die Verfügbarkeit erhöht und die gesamte Installation – inklusive des SPD selbst – geschont werden soll. Die neuen Blitzstromableiter von Phoenix Contact mit Safe Energy Control sind netzfolgestromfrei – und bieten so einen optimalen Schutz für jede Installation (Bild 2).

Ebenso wichtig ist die Abstimmung der Leistungsparameter des Typ-1-SPD auf das zu schützende System. Für einen wirksamen Schutz müssen Kenngrößen wie höchste Dauerspannung, Schutzpegel und Ableitvermögen den Anforderungen entsprechen, die sich aus der Konfiguration des Stromversorgungssystems, der Überspannungskategorie der zu schützenden Betriebsmittel sowie der zu erreichenden Blitzschutzklasse ergeben.

Auswahlkriterien für den Einsatz von SPDs

Die Leistungsparameter des SPD müssen anhand verschiedener Eigenschaften der zu schützenden Anlage ausgewählt werden. Nach DIN VDE 0100-534 geschieht dies zunächst anhand des Schutzpegels Up, der nicht höher als der Spannungswert der Überspannungskategorie nach DIN VDE 0100-443 der Betriebsmittel der Anlage liegen darf. Im Einsatzbereich von Typ-1-SPDs ist dies typischerweise die Überspannungskategorie II oder höher. Die Überspannungskategorie bestimmt dabei die Stoßspannungsfestigkeit des Betriebsmittels zwischen aktiven und geerdeten Teilen und wird mittels eines Spannungsimpulses der Form 1,2/50 µs geprüft. Vergleicht man diesen Spannungsimpuls mit der Restspannung eines Typ-1-SPD beim Ableiten eines Blitzstroms, so lässt sich erkennen, wie effektiv die Isolation des Betriebsmittels durch das jeweilige SPD geschützt wird.

Beim Vergleich der Restspannung zeigt sich in diesem Zusammenhang ein großer Vorteil, wenn Funkenstrecken statt Varistoren als Typ-1-SPD verwendet werden. Die über die gesamte Dauer des Blitzstroms hohe Restspannung eines Varistors bewirkt eine Langzeitbelastung für die Isolation des Betriebsmittels, da die Spannung weit oberhalb der Stoßspannungskurve der entsprechenden Überspannungskategorie liegt. Die niedrige Restspannung einer Funkenstrecke hingegen liegt unterhalb der Stoßspannungskurve oder unterhalb der Spannungsfestigkeit des Betriebsmittels, die sich aus der maximalen Betriebsspannung ergibt. Die Isolation des Betriebsmittels wird also nicht übermäßig belastet (Bild 3).

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