überspannungsschutz

Überspannungsschutz

Ursache_f.C3.BCr_.C3.9Cber_Spannungen">Ursachen für_Überspannungen[Bearbeiten | < Quelltext bearbeiten]

Der Begriff überspannungsschutz bezieht sich auf den Einsatz von Elektro- und Elektronikgeräten gegen zu hohe elektrische Spannung. Die Überspannung kann durch Blitzschlag, Kapazitäts- oder Induktivkopplung anderer Elektrosysteme verursacht werden. ESD ( "Electrostatic Discharge"), die bereits bei einfacher Handhabung auftreten können, können ebenfalls zu einer Überspannung führen. Die Überspannungsschutzrichtlinie ist Teil der DIN-Blitzschutzrichtlinie VDE 0185, die 2002 revidiert und in 4 Teile veröffentlicht wurde.

Die vorliegende Richtlinie wurde auf die 3-teilige VDE 0185-305(2007) übertragen. Die Hauptursache für die kritischen Spannungen sind Blitzeinschläge in und um Strom- und Signalnetze. Überschreitungen (SEMP des schaltenden elektro-magnetischen Impulses) können auch durch Schalthandlungen im Mittel- oder Niederspannungsnetz des Hauses auftauchen. Überirdische Atombombenexplosionen führen durch den atomaren Elektromagnetpuls (NEMP) zu sehr hohen energetischen Ueberspannungen.

Niedrige, aber sehr starke Überspannungen werden durch elektromagnetische Entladung hervorgerufen - sie bedrohen besonders sensible Elektronikbauteile und -anordnungen und werden durch falsche Behandlung und Beförderung hervorgerufen. Hierzu gehören der externe Blitzableiter mit seinen Ableitungen, Blitzableitern und Schutzleitern sowie der interne Erdschutz. In den inneren Überspannungsschutz sind alle Massnahmen gegen die Einwirkung des Blitzstroms einbezogen.

Hierzu zählen vor allem der Potenzialausgleich und der Unterspannungsschutz. In Europa ist der Gewitterschutz durch die EN 62305 festgelegt. Sie regelt den blitzschützenden Schutz von Bauwerken, Installationen und Personen und spezifiziert die notwendigen Schutzmassnahmen (Ableiter, Ableiter, etc.). Auch in den VDE-Vorschriften (VDE 0185-305) und der Landesnorm ist die Normenreihe enthalten.

Der äußere Blitzschutz muss nach der Blitzschutznorm VDE 0185 S. 10/2006 an den Potenzialausgleich des Bauwerks angeschlossen werden. Deshalb ist es in jedem Haus mit Außenblitzschutz unerlässlich, dass auch der Innenblitzschutz durchgängig umgesetzt wird, um die möglichen Unterschiede beim Auftreffen auf den Boden oder Energieversorgungsleitungen (z.B. Dachstühle) zu kompensieren.

Der Blitz- und überspannungsschutz ist nur dann vollständig effektiv, wenn alle Zugriffe auf das Gesamtsystem sind. Dazu gehören in der Gebäudetechnik Netzeinspeisungen, Datenleitungen (Kabelfernsehen, Telefon), Metall-Bauteile und Rohrleitungen. Im Gerät sind die Netzstrom- und Datenkabelanschlüsse (LAN, Antennenkabel, Modemanschlüsse) gegen Überspannung gesichert. Weil einige Netzgeräte bereits sehr kostengünstig zu beschaffen sind, ist es nicht in jedem Falle Sinn, diese Gebiete mit einem Überspannungsschutzgerät auszustatten.

Die gasgefüllten Überspannungsschutzgeräte sind isolierend, solange die Versorgungsspannung unter etwa 450 V liegt, und störungsfrei aufgrund ihrer niedrigen Belastbarkeit von nur etwa 2 pF. Bei Überschreitung der Entzündungsspannung sinkt der Widerstandswert innerhalb von wenigen Sekunden auf sehr niedrige Grenzwerte, wodurch Stromscheitel von bis zu 20 Kilowatt abgebaut werden können. Sie sind im kontinuierlichen Betrieb temperaturmäßig stark ausgelastet.

Der Entscheid, welche Installationen oder Werke zu schützen sind, beruht auf den nachstehenden Prioritäten: Grundsätzlich besonders gefährdete Anlagenkomponenten sollten abgesichert werden. Besonders teure Geräte sollten gut gegen Überspannungen abgesichert sein. Bei erhöhtem Verletzungsrisiko im Falle einer Übersteuerung werden zusätzlich Vorkehrungen für den Blitzstrompotentialausgleich und die Vermeidung von Überspannungen treffen.

Auch dies ist durch Gesetze, vor allem in staatlichen Einrichtungen, durch Standards und Bedingungen festgelegt. Die Überspannungssicherung kann wie folgt unterteilt werden: Abhängig davon, auf wie hoch der Schutzgrad ausgerichtet ist und wie hoch die zu erwartenden Übersteuerungsereignisse sind, kommen versetzt angeordnete Überspannungsschutzgeräte (ÜSE) zum Einsatz, die als Grob-, Mittel- und Feingeschutz bezeichnet werden. Die Geräte zeichnen sich durch ihre Entladekapazität (Energieaufnahmekapazität, maximaler Strom), das Ausschaltverhalten (vorgeschaltete Schmelzsicherung ausgelöst oder nicht) und den Schutzgrad (maximale Restüberspannung im ausgeschalteten Zustand) aus.

Niedrige Spannungswerte werden oft mit einer Suppressor-Diode abgesichert (ähnlich einer Zener-Diode). Jetzt werden auch für Niederspannungen Variatoren hergestellt. Die beiden Bauelemente sind dadurch gekennzeichnet, dass sie sich nach dem Übersteuerungsereignis automatisch wieder trennen - das innere Netzwerk wird dadurch nicht ausgelastet. Das folgende Diagramm veranschaulicht die grundsätzliche Funktionsweise der überspannungsbegrenzung mit einer Suppressordiode:

Bei Niederspannungsnetzgeräten wird oft eine so genannten Spannschaltung (Thyristoren) zum Schutz vor internen Defekten, die zu Überspannungen führen, eingesetzt, die ab einer gewissen Übersteuerung die Schmelzsicherung in der Versorgungsleitung durch aktives Kurzschließen der Versorgungsspannung aktiviert. Antennenleitungen werden oft mit Funkstrecken (Grobschutz) und Gasstromableitern abgesichert. Netzleitungen werden oft mit einem Varistor in einem Gerät oder einem vorgelagerten Zwischenstecker abgesichert.

Bei installierten Gasableitern wird immer die stromaufwärts gerichtete Schmelzsicherung ausgelöst, da die Lichtbogenentladung weiter brennt, wenn der überspannungsimpuls bereits abgelaufen ist und die Stromspannung wieder auf Bemessungsspannung abfällt. Auch in Hauseingängen werden Waristoren oder Funkstrecken eingesetzt. Zündspalten werden zum Schützen der Isolierungen von Oberleitungen eingesetzt. Waristoren werden zum Schützen von an Oberleitungen angeschlossene Trafos eingesetzt.

Das komplette Überspannungskonzept umfasst alle äußeren und inneren leitfähigen Anschlüsse und ist oft dreistufig strukturiert, die für den Objektschutz im Wesentlichen auf den Bemessungsüberspannungen für die Stoßspannungskategorien nach DIN VDE 0110/IEC Veröffentlichung 664 basieren: Die Kategorie A gehört in den Anwendungsbereich des Energielieferanten. Die Grobschutzmaßnahme (Typ 1, ehemals B) in der Gebäudespeisung soll den Energiegehalt des Lichts herleiten und die verbliebene Rest-Spannung auf einen Wert unter 1300 bis 6000 V beschränken (je nach Technik).

Die zentrale Sicherung (Typ 2, ehemals C ) in Wohngebäuden ist in der Regel in den Stockwerksverteilern angeordnet und beschränkt die restlichen Ueberspannungen auf weniger als 600 bis 2000 V. Sie ist abhängig von den von ihr zu fangenden Ueberspannungen, die 4000 V nicht übersteigen. Die zentrale Sicherung (Typ 2, ehemals C) ist in der Regel in den Stockwerksverteilern angeordnet und schliesst die restlichen Ueberspannungen auf weniger als 600 bis 2000 V. Sie ist abhängig von den von ihr fanggebuehrenden Ueberspannungen, die 4000 V nicht uebersteigen. Eine Feinsicherung (Typ 3, ehemals Class D) sichert die entsprechenden Buchsen und die Steckerverbindungen aller anderen Kabel.

Dabei werden die restlichen Ueberspannungen auf das Niveau gesenkt, das von den verbundenen Geraeten, Aggregaten oder Komponenten toleriert werden kann. Gerade Überspannungsschutz-Adapter (Adapterstecker) und Überspannungsschutzleisten haben oft keine (Sicherungen), die die Variatoren bei Übertemperatur oder Zerstörungen vom Stromnetz abtrennen, was im Ausnahmefall zu einem Brand fuehren kann. In jedem Fall entladen diese Schutzeinrichtungen nur Überschreitungen gegen den parallelen Schutzschalter, was in der Regel nicht ausreichend ist.

D. h. die Vorstufe verringert den Energiegehalt der überspannung, um eine thermisch bedingte überlastung des folgenden abschirmmoduls zu verhindern (energetisch abgestimmter überspannungsschutz). Durch den Wegfall einer Bühne kann der Stoßschutz fast wirkungslos werden, dies trifft auch auf lange Kabellängen zur Energievernichtung oder bei falscher Platzierung und Produktauswahl zu.

Herzstück eines jeden Überspannungsschutzsystems ist der mittlere Schutz. Sie ist das bedeutendste Bauteil und muss bei entsprechendem Aufwand durch Feinschutz-Ableiter (für sensible Elektronikgeräte ) und groben Schutz (für bestehenden externen Blitzschutz, für Netzversorgung über Dachstative, für umfangreiche Außeninstallationen und andere Faktoren) ergänzten werden. Häufig werden mehrere mittlere Schutz- und Grobschutzgeräte benötigt: Kabel, die wieder nach draußen führen (Wegebeleuchtung, Schwimmbad, etc.), müssen in der Praxis in gleicher Weise wie das Netz geschützt werden, aber umgekehrt: zuerst der mittlere Schutz, dann der grobe Schutz, da der Störstrom aus der anderen Fahrtrichtung eingelesen wird.

Hochsprung 2011 Überspannungsableiter zu Hause - Blitzschutzarten und Übertemperaturschutz. Zurückgeholt am 18. Februar 2016. Hochsprung unter ? Ladeschutz im lokalen Netzwerk (LAN) - Blitz-Schutz FAQ.

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