Sind Ihre Anlagen vor Blitz und Überspannung geschützt?

Überspannungen treten im Netz sehr häufig auf. Wer keinen Blitzableiter am Gebäude / Haus hat, weiß wahrscheinlich, dass er ein gewisses Risiko eingeht. Die überwiegende Mehrheit der neueren Gebäude hat aber einen Blitzableiter sowie eine eigene Erdung, was den Eindruck hervorrufen kann, dass „wir sicher sind“. Verständlicherweise sind eine wirksame Erdung und ein Blitzableiter die Grundvoraussetzung für eine zuverlässige Elektroinstallation, was jedoch nur der erste Schritt ist. Das Problem ist, dass:

1) Überspannung jederzeit auftreten kann (und kommt), über die Anschlussleitung von außen. Quellen von Netzüberspannungen sind einerseits (entfernte) Blitze, aber auch verschiedene Motoren, geschaltete Induktionsspannungen u.a.

2) eine Entladung bei einem Blitzeinschlag auch in entfernten Leitern eine Spannung induzieren kann und die Spannung an einem PE(+N) Leiter wesentlich erhöhen kann. Der Strom in der Größenordnung von kA, der in die Erde fließt, ruft selbst bei einer wirksamen Erdung eine Spannung von bis zu einigen kV (R*I) hervor. Diese Spannung gelangt über die Potentialklemme im Schaltschrank praktisch in alle Leiter PE+N (im nächsten TN-C-S Netz). Das bedeutet jedoch in der Praxis, dass Sie keinen geeigneten Überspannungsschutz (SPD) installiert haben, so erscheint in allen, an diese Klemmleiste angeschlossenen Steckdosen diese Hochspannung. Ein Teil der Entladung geht gewöhnlich auch über den zuleitenden PE Leiter (vom Gebäude zum Verteilernetz) und auch durch alle potentialverbundenen Medien (Wasser, Gas, Heizung, Lüftung ...). Dies trägt auch zur Ausbreitung der Hochspannung zu verschiedenen Stellen im Gebäude bei.

Deshalb sind verschiedene Komponenten zur Überspannungsbegrenzung (SPD) bereits seit Langem auf dem Markt. Die Mehrheit der Blitze und anschließenden Überspannungen dauert nur kurz – ca. eine bis zu zig Mikrosekunden, deshalb sind auch die Überspannungen im Netz meist kurz und deshalb „beherrschbar“. Das grundlegende Ziel jeder SPD Komponente ist der Potentialausgleich (zur Erde oder zumindest zwischen den Leitern). Normalerweise kommt man bei einem direkten Blitzeinschlag nicht darum herum, dass die gesamte Installation im Gebäude 1000V zur Erde hat, dies muss jedoch für unsere Anlage nicht tödlich sein – wichtig ist nur, dass je nach Möglichkeit alle Leiter in diesem Moment ein mehr oder weniger gleiches Potential haben.

Meist wird zwischen 3 grundlegenden SPD Niveaus unterschieden:

Typ 1 - Grobschutz. Dieser wird meist noch vor dem Gebäude oder im ersten Anschlusskasten im Gebäude installiert und basiert auf der Verwendung einer Blitzsicherung (gasgefüllte Funkenstrecke) Diese SPD eliminiert die große Energie dank der geringen Spannung an der Blitzsicherung während ihrer Einwirkung. Dieser Schutz allein reicht nicht aus, da die Blitzsicherung langsam ist und bei hohen dV/dT erst bei Hochspannung wirkt. Der Vorteil ist die kleine Kapazität und der sehr geringe Ableitungsstrom im Ruhezustand.

Typ 2 - ist der am meisten in Anschlusskästen verwendete Schutz und beruht auf einem Varistor (mit Wärmesicherung). Dieser Schutz ist schneller und stellt eine ausreichende Lösung für die überwiegende Mehrheit der Fälle dar (ideal in Kombination Typ1 + Typ 2). Ein Nachteil ist, dass der Varistor eine bestimmte Kapazität hat und deshalb Probleme verursachen kann, wenn er hinter dem Stromschutz (RCCB) installiert ist – wegen dem Ableitungsstrom (L-PE). Für diese Fälle sind kombinierte SPD erhältlich – mit Varistor und Blitzsicherung in Serie.

Typ 3 - Feinschutz. Dieser beruht meist auf einem Varistor, bzw. auch in Kombination mit einem Transil (supressor diode). Der Schutz ist für empfindliche Anlagen mit Mikroprozessoren, Computer- und andere „Feintechnik“ erforderlich. Am effektivsten ist er, wenn er in der Nähe des geschützten Gerätes oder direkt in der entsprechenden Steckdose installiert ist.

In der Praxis ist es gut, wenn zwischen den einzelnen SPD Stufen ein bestimmtes Stück Leitung ist, die sich als Induktion verhält und somit die Geschwindigkeit des Spannungsanstiegs einschränkt. Wenn dies nicht möglich ist, werden externe Induktoren eingesetzt, die oft in kombinierten Überspannungsableitern integriert sind (z. B. Typ 1 + Typ 2 in einem Konstruktionssystem).

Das Unternehmen Phoenix-Contact bietet ein geschlossenes System von SPD Elementen unter der Bezeichnung Trabtech an, welches bis in die kleinsten Details durchdacht ist. In dem Handbuch Überspannungsschutz finden Sie eine kurze Übersicht der meistverwendeten Elemente und Anschlussbeispiele. Ein wichtiger Fakt bei den SPD Komponenten Phoenix-Contact (Flashtrab, Valvetrab,...) ist, dass sie auswechselbare Elemente haben, d.h. bei einer Beschädigung durch Blitz kann zum Beispiel das Varistorteil gewechselt werden. Die Auswahl der geeigneten Komponente ist wichtig, auch mit Hinsicht auf den Netztyp, den Sie im Gebäude haben. Sehr wichtig ist die Platzierung im Anschlusskasten so, damit die Zuleiter (L-PE) möglichst kurz, ausreichend dick sind und keine Schleife um andere Leitungen bilden.
Nähere Informationen zu dieser Problematik können Sie dem Dokument Phoenix Contact Fundamentals for Surge Protection entnehmen.
Sollten Sie Interesse an einer beliebigen SPD Komponente von Phoenix Contact haben, so kontaktieren Sie uns bitte unter info.de@soselectronic.com.