Überspannungsschutzgeräte sichern Produktion und Kommunikation Einfach ohne Schaden – KEM
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Einfach ohne Schaden

Überspannungsschutzgeräte sichern Produktion und Kommunikation
Einfach ohne Schaden

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Neben den Auswirkungen von Blitzeinschlägen können in industriellen Anwendungen und Kommunikationsanlagen Überspannungen auftreten, die durch die Leistungselektronik verursacht werden und empfindliche elektronische Bau- elemente schädigen oder zerstören. Elektronische Schutzgeräte bieten Abhilfe.

Exklusiv in KEM Der Autor, Andreas Heck, ist Leiter Technik/Produktmanagement bei der Finder GmbH in Trebur

Um die Produktion und Kommunikation bei Überspannung nicht zu unterbrechen, ist ein Schutz unerlässlich. In der Regel kommen hierfür Überspannungs-Schutzgeräte zum Einsatz, wie sie Finder als Spezialist für Komponenten im Steuerungs- und Anlagenbau anbietet. Um die Schäden durch Überspannungen zu vermeiden bzw. deren Risiko zu minimieren, ist eine abgestufte Schutzstrategie notwendig. Diese ist in der Blitz- und Überspannungsschutz-Norm DIN EN 62305 beschrieben. Dabei werden verschiedene Zonen (LPZ 0 bis LPZ 3) definiert, in denen teilweise unterschiedliche Schutzmechanismen greifen. Die Schutzwirkungen der verschiedenen Zonen bauen dabei aufeinander auf, indem der Energiegehalt des Überspannungspulses jeweils so weit gesenkt wird, dass das Schutzgerät der nächsten Stufe nicht überlastet wird. Ziel ist es, die verbleibende Überspannung unter den Wert abzusenken, dem die angeschlossenen Geräte der jeweiligen Stufe standhalten, ohne Schaden zu nehmen.
Zonenkonzept mit passendem Schutz
In der äußeren Zone LPZ 0 ist bereits seit dem 18. Jahrhundert der Blitzableiter die zentrale Komponente. Mit der Elektrifizierung wurde über das Freileitungsnetz wie auch über Erdkabel die Ladung des in der Umgebung eingeschlagenen Blitzes in die Installation des Hauses geleitet. Deshalb sind auch im Gebäudeinneren Überspannungsschutzgeräte erforderlich. Ein weiterer Grund für einen Überspannungsschutz innerhalb des Gebäudes sind einerseits energiereiche Schaltvorgänge und andererseits elektronische Geräte der Steuerungs- und Regelungstechnik mit einer geringen Festigkeit gegen Spannungsspitzen.
Überspannungsschutzgeräte, wie beispielsweise die Geräte der Serie 7P von Finder, bestehen in der Regel aus einer Kombination von Varistoren und Gasableitern. Ein Varistor ist ein spannungsabhängiger Widerstand, der in den meisten Fällen aus Zinkoxid besteht. Sein Widerstand verringert sich bei Erreichen der Schwellenspannung schlagartig, sodass die Überspannung abgeleitet werden kann. Durch häufige kleinere Überspannungen altert der Varistor mit der Zeit und muss dann ggf. ausgetauscht werden. Ein Überspannungsschutzelement, das auf einem anderen Funktionsprinzip beruht, ist der Gasableiter. Hier wird eine Gasentladung beim Erreichen der Schwellenspannung über eine Funkenstrecke gezündet. Im Gegensatz zu Varistoren reagieren solche Gasableiter etwas langsamer. Dafür können sie Überspannungspulse mit größeren Energien ableiten.
Für jede Zone das entsprechende Gerät
Die Überspannungsschutzgeräte oder Surge Protection Devices (SPD) sind in verschiedene Typen unterteilt. SPD Typ 1 kommt an der Schnittstelle zwischen Zone LPZ 0 und LPZ 1 zum Einsatz, also üblicherweise direkt an der Einspeisung. Überspannungsschutzgeräte vom Typ 2 werden innerhalb der Zone LPZ 1 installiert und bilden dadurch die Zone LPZ 2. Zusätzliche SPD vom Typ 3 kommen direkt als Geräteschutz zum Einsatz, wenn diese eine geringe Überspannungsfestigkeit aufweisen. Zusätzlich gibt es noch SPD Typ 1+2, die sowohl die Anforderungen des Typ 1 als auch die des Typ 2 erfüllen. Der jeweils zu wählende SPD sowie die Anordnung und Anzahl der SPD innerhalb eines Netzes hängt von der jeweiligen Länge des Netzes ab und ist insbesondere bei TN- und TT-Netzen unterschiedlich. Außerdem ist die geforderte Anordnung zu einem FI-Schutzschalter zu beachten.
Finder, Tel.: 06147 2033 160-25, E-Mail: p.krutzek.jr@findernet.com
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