Datasheet

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Serie 7P - Überspannungsableiter (SPD)
Erläuterungen zu Netz-Überspannungsableitern
Überspannungsableiter oder SPD (Surge Protection Devices) werden in
Stromverteilungsnetze installiert, um Personen, Anlagen und Geräte gegen
unzulässige, kurze, impulsartige Überspannungen zu schützen. Diese, auch
Transienten genannten, Überspannungen werden verursacht durch: Nah
oder entfernt auftretende atmosphärische Entladungen, einschlagende Blitze
in das Versorgungsnetz und das Erdreich, induzierte Spannungen aus
benachbarten Leitungen bei Phasenanschnittsteuerungen, Schaltvorgänge
von Induktivitäten, magnetische Felder hoher Einschaltströme wie sie
beim Schalten grosser Motoren oder beim Schalten von Kondensatoren
zur Anpassung des cos φ auftreten.
Die Auswirkung weniger hoher oder häufiger kleinerer Transienten ist die
Zerstörung der Isolation oder der Ausfall elektronischer Betriebsmittel
und Kommunikationsgeräte, die neben der Reparatur und Beschaffung von
Ersatzgeräten zu Stillstandszeiten und Datenverlust führen.
Bei der Erarbeitung eines Konzeptes gegen Überspannungen geht man
von den energiereichen Transienten aus, die in Stufen abgebaut werden,
bis die transienten Überspannungen auf einen Pegel reduziert sind, der
unterhalb der Spannungsfestigkeit der angeschlossenen Anlagen oder
Geräte oder den elektronischen Betriebsmitteln und Kommunikations-
geräten liegt.
Zuordnung von Blitzschutz- und Überspannungszonen zu der
Stoss-Spannungsfestigkeit der Isolation
- Lightning Protection Zone, Blitzschutzzonen (LPZ0, LPZ1, LPZ2, LPZ3)
- Überspannungsableiter (TYP1, TYP2, TYP3)
- Überspannungskategorie I (1,5 kV), II (2,5 kV), III (4 kV), IV (6 kV)
Blitzschutz- und Überspannungs-Schutzzonen
Blitze sind Naturphänomene, die sich in ihrer Energiehöhe und der
Häufigkeit des Auftretens in einem geographischen Gebiet unterscheiden.
Geländetopographie sowie hohe freistehende Gebäude und Bäume
haben ebenfalls einen Einfluss auf die Häufigkeit des Auftretens von
Blitzen.
Andererseits wird bei grossen Industrieanlagen und bei kulturhistorisch
bedeutenden Gebäuden ein höherer Blitzschutz erforderlich sein als bei
kleinen Industrieanlagen oder kleinen Verwaltungsgebäuden. Neben den
physischen Schäden, die sich durch mechanische, thermische, chemische
und explosive Auswirkungen des Blitzes ergeben, sind in hohem Masse
auch die elektrische Einrichtung in den Gebäuden durch leitungsgeführte
und induzierte Stosswellen, die über die Anschlussleitung zu den Geräten
übertragen werden und durch eingestrahlte elektrische und magnetische
Felder gefährdet.
In der EN62305-4 werden Blitzschutz- und Überspannungszonen in
Blitzschutzzonen (LPZ = Lightning Protection Zone) innerhalb eines
abgestimmten Schutzsystems unterteilt, mit denen das Risiko bleibender
Schäden durch elektromagnetische Blitzimpulse (LEMP = Lightning
electromagnetic impulse) abgestuft verringert werden kann.
LPZ 0
A
Bereich (Zone) der durch direkte Blitzeinschläge und das volle
elektromagnetische Feld des Blitzes gefährdet und dem vollen
Blitzstrom ausgesetzt ist.
LPZ 0
B
Bereich (Zone) der gegen direkte Blitzeinschläge geschützt ist
aber durch das volle elektromagnetische Feld des Blitzes
gefährdet und dem anteiligen Blitzstrom ausgesetzt ist.
LPZ1 Bereich (Zone) in dem Stossströme durch Stromaufteilung und
durch SPDs an der Bereichsgrenze begrenzt werden. Dieser
Bereich ist an dem Übergang von der Zone LPZ0
A
und
LPZ0
B
durch Überspannungsableiter (SPDs) TYP1 geschützt.
LPZ2 Bereich (Zone) in dem Stossströme durch Stromaufteilung und
durch zusätzliche SPDs an der Bereichsgrenze weiter
begrenzt werden. Dieser Bereich ist an dem Übergang von
dem Bereich LPZ1 durch Überspannungsableiter (SPDs) TYP2
geschützt.
LPZ3 Bereich (Zone) in dem Stossströme durch Stromaufteilung und
durch zusätzliche weitere SPDs bei kurzen Leitungen und in
unmittelbarer Nähe zu den gefährdeten Geräten weiter
begrenzt werden. Dieser Bereich ist an dem Übergang von
der Zone LPZ2 durch Überspannungsableiter (SPDs) TYP3
geschützt.
Beim Abgleich der möglichen Massnahmen mit den Erfordernissen wird
man feststellen, dass häufig nur begrenzte Massnahmen erforderlich
sind, weil eine direkte Blitzeinwirkung auszuschliessen ist, die zu
schützende Anlage sich bereits in der Zone LPZ1 (geschützt durch SPDs
Typ1) oder LPZ2 (geschützt durch SPDs Typ2) befindet oder Geräte mit
geringer Spannungsfestigkeit nicht betrieben werden.
Spannungsfestigkeit von Geräten und Bauelementen
In der EN 60664, Isolationskoordination für elektrische Betriebsmittel in
Niederspannungsanlagen, werden Anforderungen an die Isolation bei
Betriebsmitteln für Bemessungsspannungen bis 1.000 V AC und 1.500
V DC festgelegt. Die in dieser Basis-Norm definierten Anforderungen bilden
die Grundlage für die Anforderungen der Technischen Komitees an die
Isolation in Anlage-, Geräte- und Bauelemente-Vorschriften. In Bezug auf
transiente Überspannungen wird davon ausgegangen, dass die Anlagen,
Geräte und Bauelemente in Bereichen mit einer begrenzten transienten
Überspannung betrieben wird. Diese Begrenzung besteht entweder in
einer systemeigenen Begrenzung, bei der zu erwarten ist, dass
transiente Überspannungen eine festgelegte Höhe nicht überschreite,
oder in einer schützenden Spannungsbegrenzung, bei der angenommen
werden kann, dass durch spezielle überspannungsbegrenzende Mittel
davon auszugehen ist, dass die zu erwartenden transienten
Überspannungen auf eine festgelegte Höhe begrenzt werden.
In Netzen, in denen die Nennspannung zwischen der Phase und dem
Neutralleiter grösser als 150V und kleiner als 300V ist, also in alle
Netze von 220/380V bis 277/400V, werden für Betriebsmittel auf
Grund der Überspannungskategorie eine systemeigene oder schützende
Begrenzung vorgeschrieben.
ÜberspannungskategorieI:1.500 V. Dieser Kategorie sind Geräte zum
Anschluss an Stromkreise zugeordnet, bei denen Massnahmen zur
Begrenzung der transienten Überspannungen auf einen geeigneten
niedrigen Wert getroffen wurden.
ÜberspannungskategorieII:2.500 V. Dieser Kategorie sind Haushaltsgeräte,
tragbaren Werkzeugen und ähnliche Geräte zugeordnet.
ÜberspannungskategorieIII:4.000V. Dieser Kategorie sind allgemeine
Betriebsmittel und solche für den industriellen Einsatz in fester Installation
und Betriebsmittel mit besonderen Anforderungen an die Zuverlässigkeit
und Verfügbarkeit zugeordnet.
Überspannungskategorie IV: 6.000 V. Dieser Kategorie sind
Betriebsmittel für den Einsatz am Anschlusspunkt der Installation
(Einspeisungspunkt) wie Elektrizitätszähler und Haupt-Überspan-
nungsableiter zugeordnet.
Zone LPZ0
Zone LPZ1
Zone LPZ2
Zone LPZ3
Type 1 Type 2 Type 3
Stoss-Spannungsfestigkeit der Isolation
6 kV
4 kV
2,5 / 1,5 kV
Hauptverteilung Unterverteilung Endgeräte