Eine Überspannung ist ein Überschreiten der maximalen Nennspannung für ein bestimmtes Netz. Überspannung bezeichnet einen plötzlichen Spannungsstoß zwischen Phase und Erde, der den Bruchteil einer Sekunde dauert. Ein solcher Spannungsabfall ist nicht nur für die Leitung gefährlich, sondern auch für daran angeschlossene Elektrogeräte. Um diese Situation zu verhindern, wird ein Überspannungsschutzgerät verwendet.
Inhalt
Was ist eine SPD und warum wird sie benötigt?
SPD ist ein Überspannungsschutzgerät, das elektrische Anlagen bis 1 kV schützt.Das Gerät schützt vor Überspannungen im Netz sowie vor Blitzeinwirkungen durch Ableitung von Stromimpulsen zur Erde.
SPDs werden nur in Niederspannungs-Energieverteilungssystemen verwendet. Dieses Gerät ist sowohl für Industriebetriebe als auch für Wohngebäude geeignet.
Es gibt zwei Arten von SPDs:
- OPS - Netzwerküberspannungsableiter;
- SPE - Überspannungsbegrenzer.
Funktionsprinzip und Gerät
Das Funktionsprinzip der SPD ist die Verwendung von Varistoren - einem nichtlinearen Element in Form eines Halbleiterwiderstandswiderstands gegen die angelegte Spannung.
SPD hat zwei Arten von Schutz:
- Unsymmetrisch (Gleichtakt) - bei Überspannung sendet das Gerät Impulse an die Erde (Phase - Erde und Neutralleiter - Erde);
- Symmetrisch (Differential) - Im Falle einer Überspannung wird Energie zu einem anderen aktiven Leiter (Phase - Phase oder Phase - Neutralleiter) geleitet.
Um das Funktionsprinzip von SPDs besser zu verstehen, stellen wir eine kleine vor Beispiel.
Die normale Spannung des Stromkreises beträgt 220 V, und wenn in genau diesem Stromkreis ein Impuls auftritt, steigt die Spannung beispielsweise während eines Blitzeinschlags stark an. Mit einem scharfen Überspannung, nimmt der Widerstand in der SPD ab, was zu einem Kurzschluss führt, der wiederum zum Ansprechen des Leistungsschalters und anschließend zum Trennen des Stromkreises selbst führt. Somit wird der Schutz elektrischer Geräte vor plötzlichen Spannungsabfällen gewährleistet, wodurch verhindert wird, dass ein Hochspannungsimpuls hindurchfließt.
Sorten von SPD
Überspannungsschutzgeräte gibt es mit einem und zwei Eingängen und Unterteilt in:
- Pendeln;
- begrenzend;
- Kombiniert.
Schutzgeräte schalten
Ein charakteristisches Merkmal von Schaltgeräten ist ein hoher Widerstand, der bei einem starken Impuls in der Spannung sofort auf Null abfällt. Das Funktionsprinzip von Schaltgeräten basiert auf Ableitern.
Netzüberspannungsbegrenzer (SPD)
Auch der Netzspannungsbegrenzer zeichnet sich durch hohe Widerstandsfähigkeit aus. Der Unterschied zum Schaltgerät besteht nur darin, dass die Widerstandsabnahme allmählich erfolgt. Der Überspannungsableiter basiert auf dem Betrieb des Varistors (Widerstand), der in seiner Konstruktion verwendet wird. Der Widerstand des Varistors steht in nichtlinearer Abhängigkeit von der an ihm anliegenden Spannung. Bei einem starken Anstieg der Spannung steigt auch die Stromstärke stark an, die direkt durchgeht Varistor und so elektrische Impulse werden auf diese Weise geglättet, danach kehrt der Netzspannungsbegrenzer in seinen ursprünglichen Zustand zurück.
Kombinierte SPDs
SPDs vom kombinierten Typ kombinieren Ableiter und Varistoren und können sowohl die Funktion eines Ableiters als auch eines Begrenzers erfüllen.
SPD-Klassen
Je nach Schutzart gibt es nur drei Geräteklassen:
- Gerät der Klasse I (Überspannungskategorie IV) - schützt das System vor direkten Blitzeinschlägen und wird in der Hauptschalttafel oder im Eingangsverteiler (ASU) installiert. Verwenden Sie dieses Gerät unbedingt, wenn sich das Gebäude in einem offenen Bereich befindet und von vielen hohen Bäumen umgeben ist, was das Risiko einer Blitzeinwirkung erhöht.
- Gerät der Klasse II (Überspannungskategorie III) - wird als Zusatz zu einem Gerät der Klasse I verwendet, um das Netz vor Schalteffekten zu schützen, d.h. durch netzinterne Überspannung. Installiert in der Schalttafel.
- Gerät der Klasse III (Überspannungskategorie II) – dient zum Schutz vor atmosphärischen Rest- und Schaltüberspannungen sowie zum Eliminieren hochfrequenter Störungen, die ein Gerät der Klasse II durchlaufen haben. Die Installation erfolgt sowohl in gewöhnlichen Steckdosen oder Anschlussdosen als auch in den Elektrogeräten selbst, die gesichert werden müssen.
Klassifizierung nach dem Grad der Stromentladung:
- Klasse B - Luft- oder Gasentladungen mit einem Entladestrom von 45 bis 60 kA. Sie werden am Eingang des Gebäudes im Hauptschild oder in der Eingangsschaltanlage installiert.
- Klasse C - Varistormodule mit Entladeströmen in der Größenordnung von 40 kA. Sind in zusätzlichen Boards etabliert.
- Die Klassen C und D werden zusammen verwendet, wenn eine unterirdische Kabeleinführung erforderlich ist.
WICHTIG! Der Abstand zwischen SPDs muss mindestens 10 Meter entlang der Verkabelung betragen.
Wie wählt man eine SPD aus?
Bei der Auswahl eines SPDs ist zunächst das im Gebäude verwendete Erdungssystem zu bestimmen.
Es gibt drei Arten von Erdungssystemen:
- TN-S einphasig;
- TN-S mit drei Phasen;
- TN-C oder TN-C-S mit drei Phasen.
Ebenso wichtig ist es, beim Kauf des Gerätes auf die gehaltene Temperatur zu achten. Die meisten SPDs sind für den Betrieb bei Temperaturen bis -25 °C ausgelegt. Wenn in Ihrer Gegend ein sehr kaltes Klima herrscht und die Winter streng sind, sollte die Schalttafel nicht im Freien angebracht werden, da das Gerät sonst ausfällt.
Bei der Auswahl eines SPD sollten außerdem folgende Faktoren berücksichtigt werden:
- Wichtigkeit von geschützter Ausrüstung;
- Einschlaggefahr am Objekt: Gelände (Stadt oder Vorort, ebenes Freigelände), Zone mit besonderem Risiko (Bäume, Berge, Stausee), Zone mit besonderem Einschlag (Blitzableiter in einer Entfernung von weniger als 50 Metern vom Gebäude, die ist gefährlich).
Im Zusammenhang mit der Situation, in der es notwendig wurde, ein SPD zu installieren, wird eine geeignete Klasse (I, II, III) ausgewählt.
Es ist auch wichtig, die Spannungsfestigkeit des Geräts zu berücksichtigen. Bei Geräten der Klasse I überschreitet diese Anzeige 4 kV nicht. Ein Gerät der Klasse II widersteht Spannungen bis zu 2,5 kV und ein Gerät der Klasse III bis zu 1,5 kV.
Ein weiterer wichtiger Parameter bei der Auswahl eines SPD ist die maximale Dauerbetriebsspannung – der Effektivwert von Wechsel- oder Gleichstrom, der dauerhaft am SPD anliegt. Dieser Parameter muss gleich der Nennspannung im Netz sein. Details sind den Angaben in IEC 61643 - 1, Anhang 1 zu entnehmen.
Beim Anschluss eines SPD zum Schutz von Betriebsmitteln ist es wichtig, dessen Nenn-Gleich- oder -Wechselstrom zu berücksichtigen, der belastet werden kann.
Wie schließe ich eine SPD in einem Privathaus an?
Das SPD wird abhängig von der Spannungsanzeige installiert: 220 V (einphasig) und 380 V (dreiphasig).
Der Schaltplan kann auf Kontinuität oder Sicherheit abzielen, Sie müssen Prioritäten setzen. Im ersten Fall darf der Blitzschutz vorübergehend außer Kraft gesetzt werden, um eine Unterbrechung der Versorgung der Verbraucher zu verhindern. Im zweiten Fall ist es nicht akzeptabel, den Blitzschutz auch nur für einige Sekunden auszuschalten, aber eine vollständige Abschaltung der Versorgung ist möglich.
Anschlussplan in einem Einphasennetz des Erdungssystems TN-S
Bei Verwendung eines einphasigen TN-S-Netzes muss eine Phase, Nullarbeits- und Nullschutzleiter an das SPD angeschlossen werden. Phase und Null werden zuerst mit den entsprechenden Klemmen verbunden und dann durch eine Schleife mit der Geräteleitung. Ein Erdungsleiter ist mit dem Schutzleiter verbunden. SPD wird unmittelbar nach der Einführungsmaschine installiert. Um den Anschlussvorgang zu erleichtern, sind alle Kontakte am Gerät gekennzeichnet, sodass es keine Schwierigkeiten geben sollte.
Erläuterung zum Schema: A, B, C - Phasen des Stromnetzes, N - Arbeitsneutralleiter, PE - Schutzneutralleiter.
HINWEIS. Es wird empfohlen, Sicherungen zum zusätzlichen Schutz des SPDs zu verwenden, die direkt am Gerät selbst installiert werden.
Schaltplan in einem Drehstromnetz des Erdungssystems TN-S
Ein dreiphasiges TN-S-Netz unterscheidet sich von einem einphasigen Netz dadurch, dass fünf Leiter von der Stromquelle kommen, drei Phasen, ein Arbeits-Neutralleiter und ein Schutz-Neutralleiter. An die Klemmen werden drei Phasen und ein Neutralleiter angeschlossen. Der fünfte Schutzleiter ist mit dem Körper des Elektrogeräts und der Erde verbunden, dient also als eine Art Brücke.
Anschlussplan in einem Drehstromnetz des Erdungssystems TN-C
Beim TN-C-Erdungsanschlusssystem werden Arbeits- und Schutzleiter zu einem Leiter (PEN) zusammengefasst, dies ist der wesentliche Unterschied zur TN-S-Erdung.
Das TN-C-System ist einfacher und schon ziemlich veraltet und in einem veralteten Wohnungsbestand üblich. Nach modernen Standards wird das TN-C-S-Erdungssystem verwendet, bei dem es getrennte Null-Arbeits- und Null-Schutzleiter gibt.
Der Übergang zu einem neueren System ist notwendig, um Stromschläge für Servicepersonal und Brandsituationen zu vermeiden. Und natürlich ist im TN-C-S-System der Schutz vor plötzlichen Überspannungen besser.
Bei allen drei Anschlussmöglichkeiten wird der Strom im Falle einer Überspannung über das Erdungskabel oder über einen gemeinsamen Schutzleiter zur Erde geleitet, wodurch verhindert wird, dass der Impuls die gesamte Leitung und Ausrüstung schädigt.
Verbindungsfehler
1. Installation eines SPD in einer Schalttafel mit schlechter Erdschleife.
Wenn Sie einen solchen Fehler machen, können Sie beim ersten Blitzschlag nicht nur alle Elektrogeräte, sondern auch die Schalttafel selbst verlieren, da der Schutz mit einer schlechten Erdschleife und dementsprechend kein Schutz sinnvoll ist.
2. Falsch gewähltes SPD, das nicht zum verwendeten Erdungssystem passt.
Informieren Sie sich vor dem Kauf eines Geräts unbedingt, welches Erdungssystem in Ihrem Haus verwendet wird, und lesen Sie beim Kauf die technische Dokumentation sorgfältig durch, um Fehler zu vermeiden.
3. Verwendung eines SPD der falschen Klasse.
Wie oben bereits angesprochen, gibt es 3 Klassen von Überspannungsschutzgeräten. Jede Klasse entspricht einer bestimmten Schalttafel und muss gemäß den Regeln und Vorschriften installiert werden.
4. Installation von SPDs nur einer Klasse.
Für einen zuverlässigen Schutz reicht es oft nicht aus, ein SPD einer Klasse zu installieren.
5. Die Klasse des Geräts und sein Ziel sind verwechselt.
Es kommt auch vor, dass Geräte der Klasse B in der Schalttafel der Wohnung, Geräte der Klasse C in der ASU des Gebäudes und Geräte der Klasse D vor elektronischen Geräten platziert werden.
SPD ist sicherlich eine gute und notwendige Sache, aber sein Einsatz in der Stromversorgung zu Hause ist nicht zwingend erforderlich.Beim Anschluss dieses Geräts ist zu beachten, dass es für jedes Erdungssystem einzeln ausgewählt wird. Aus diesem Grund wird empfohlen, unmittelbar vor dem Kauf die Dienste eines erfahrenen Elektrikers in Anspruch zu nehmen, um Probleme zu vermeiden.
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