Wenn Ihr Haus viele teure Haushaltsgeräte hat, ist es besser, sich um die Organisation eines umfassenden Schutzes des Stromnetzes zu kümmern. In diesem Artikel erfahren Sie mehr über Überspannungsschutzgeräte, warum sie benötigt werden, was sie sind und wie sie installiert werden.
Die Art der Stoßspannungen und ihre Auswirkungen auf die Technologie
Seit ihrer Kindheit sind viele Menschen mit der Aufregung vertraut, elektrische Haushaltsgeräte beim ersten Anzeichen eines bevorstehenden Gewitters vom Netz zu trennen. Die elektrische Ausstattung städtischer Netze ist heute ausgefeilter geworden, weshalb viele grundlegende Schutzvorrichtungen vernachlässigen. Gleichzeitig ist das Problem nicht vollständig verschwunden, Haushaltsgeräte, insbesondere in Privathäusern, sind weiterhin gefährdet..
Die Art des Auftretens von Impulsüberspannungen (IP) kann natürlich und vom Menschen verursacht sein. Im ersten Fall entsteht IP durch einen Blitzschlag auf Freileitungen, und der Abstand zwischen dem Aufprallpunkt und den gefährdeten Verbrauchern kann bis zu mehreren Kilometern betragen. Ein Schlag ist auch an Funkmasten und Blitzableitern möglich, die an den Haupterdungskreis angeschlossen sind. In diesem Fall tritt im Haushaltsnetz eine induzierte Überspannung auf.
1 – Fernblitzschlag in Stromleitungen; 2 – Verbraucher; 3 – Erdschleife; 4 – Blitzschlag in Stromleitungen schließen; 5 – direkter Blitzschlag auf einen Blitzableiter
Künstliche IPs sind unvorhersehbar und entstehen durch Schaltüberlastungen an Transformator- und Verteilerstationen. Bei einer asymmetrischen Leistungssteigerung (nur in einer Phase) ist ein starker Spannungsanstieg möglich, der kaum vorhersehbar ist.
Impulsspannungen sind sehr kurz (weniger als 0,006 s), erscheinen systematisch im Netzwerk und werden vom Betrachter meist unbemerkt gelassen. Haushaltsgeräte sind für Überspannungen bis 1000 V ausgelegt, die am häufigsten auftreten. Bei einer höheren Spannung ist der Ausfall der Stromversorgung gewährleistet, ein Isolationsausfall in der Hausverkabelung ist ebenfalls möglich, was zu mehreren Kurzschlüssen und Bränden führt.
Wie die SPD funktioniert und wie sie funktioniert
SPD kann je nach Schutzklasse ein Halbleiterbauelement auf Varistoren oder eine Kontaktfunkenstrecke aufweisen. Im normalen Modus arbeitet das SPD im Bypass-Modus, der Strom in ihm fließt durch den leitenden Shunt. Der Shunt ist über einen Varistor oder zwei Elektroden mit einem streng geregelten Spalt mit der Schutzerde verbunden.
Bei einem Spannungssprung, auch bei einem sehr kurzen, fließt der Strom durch diese Elemente und breitet sich entlang der Erde aus oder wird durch einen starken Widerstandsabfall in der Phase-Null-Schleife (Kurzschluss) kompensiert. Nachdem sich die Spannung stabilisiert hat, verliert der Ableiter seine Kapazität und das Gerät arbeitet wieder im normalen Modus..
Somit schließt die SPD den Stromkreis für einige Zeit, so dass die Überspannung in Wärmeenergie umgewandelt werden kann. Gleichzeitig fließen erhebliche Ströme durch das Gerät – von zehn bis hundert Kiloampere.
Was ist der Unterschied zwischen Schutzklassen
Abhängig von den IP-Ursachen werden zwei Eigenschaften der Überspannungswelle unterschieden: 8/20 und 10/350 Mikrosekunden. Die erste Ziffer ist die Zeit, die das MT benötigt, um seinen Maximalwert zu erreichen, die zweite ist die Zeit, die das MT benötigt, um auf Nennwerte zu fallen. Wie Sie sehen können, ist die zweite Art der Überspannung gefährlicher..
Geräte der Klasse I sind zum Schutz gegen Stromversorgung mit einer Charakteristik von 10/350 μs ausgelegt, die am häufigsten während einer Blitzentladung in einer Stromübertragungsleitung auftreten, die näher als 1500 m vom Verbraucher entfernt ist. Die Geräte können für kurze Zeit einen Strom von 25 bis 100 kA durch sich selbst leiten, fast alle Geräte der Klasse I basieren auf Ableitern.
SPDs der Klasse II kompensieren Stromversorgungen mit einer Charakteristik von 8/20 μs, deren Spitzenstromwerte zwischen 10 und 40 kA variieren.
Die Schutzklasse III dient zum Ausgleich von Überspannungen mit Stromwerten von weniger als 10 kA bei einer Stromversorgungscharakteristik von 8/20 μs. Bauelemente der Schutzklassen II und III basieren auf Halbleiterelementen.
Es mag scheinen, dass es ausreicht, nur Geräte der Klasse I als die leistungsstärksten zu installieren, aber das ist nicht so. Das Problem ist, dass die SPD umso weniger empfindlich ist, je höher der untere Schwellenwert des Durchsatzstroms ist. Mit anderen Worten: Bei kurzen und relativ niedrigen Werten der Stromversorgung funktioniert eine leistungsstarke SPD möglicherweise nicht, und eine empfindlichere SPD kann Ströme dieser Größenordnung nicht verarbeiten..
Geräte mit Schutzklasse III sind so ausgelegt, dass sie die niedrigsten Stromversorgungen eliminieren – nur einige tausend Volt. Sie sind in ihren Eigenschaften den Schutzgeräten völlig ähnlich, die von Herstellern in Netzteilen für Haushaltsgeräte installiert wurden. Bei einer redundanten Installation übernehmen sie als erste die Last und verhindern den Betrieb einer SPD in Geräten, deren Ressourcen auf 20 bis 30 Zyklen begrenzt sind.
Ist eine SPD erforderlich, Risikobewertung
Eine vollständige Liste der Anforderungen für die Organisation des Schutzes vor Stromversorgung ist in IEC 61643-21 enthalten. Es ist möglich, die obligatorische Installation gemäß der Norm IEC 62305-2 zu bestimmen, nach der eine spezifische Bewertung des Risikos eines Blitzschlags und der daraus resultierenden Folgen festgelegt wird.
Im Allgemeinen ist bei der Stromversorgung über Freileitungen die Installation einer SPD der Klasse I fast immer vorzuziehen, es sei denn, es wurden eine Reihe von Maßnahmen getroffen, um die Auswirkungen von Gewittern auf den Stromversorgungsmodus zu verringern: Erdung von Trägern, PEN-Leiter und Metalltragelementen, Blitzableiter mit separater Erdungsschleife, Installation potenzielle Ausgleichssysteme.
Eine einfachere Möglichkeit zur Risikobewertung besteht darin, die Kosten für ungeschützte Geräte und Sicherheitsgeräte zu vergleichen. Selbst in mehrstöckigen Gebäuden, in denen die Überspannungen mit einer Kennlinie von 8/20 sehr niedrig sind, ist das Risiko eines Isolationsausfalls oder eines Ausfalls von Geräten recht hoch..
Installation von Geräten in der Hauptschalttafel
Die meisten SPDs sind modular aufgebaut und können auf einer 35-mm-DIN-Schiene installiert werden. Die einzige Voraussetzung ist, dass die Abschirmung für die Installation der SPD ein Metallgehäuse mit einer obligatorischen Verbindung zum Schutzleiter aufweist..
Bei der Auswahl eines SPD sollten Sie neben den grundlegenden Leistungsmerkmalen auch den Nennbetriebsstrom im Bypass-Modus berücksichtigen, der der Last in Ihrem Netz entsprechen muss. Ein weiterer Parameter ist die maximale Grenzspannung, die innerhalb der täglichen Schwankungen nicht unter dem höchsten Wert liegen sollte.
SPDs sind über einen zweipoligen und einen vierpoligen Leistungsschalter in Reihe mit einem einphasigen bzw. dreiphasigen Versorgungsnetz geschaltet. Die Installation ist beim Schweißen der Funkenstreckenelektroden oder beim Ausfall des Varistors erforderlich, was zu einem dauerhaften Kurzschluss führt. Phasen und ein Schutzleiter sind mit den oberen Anschlüssen der SPD verbunden, mit den unteren Anschlüssen – Null.
Beispiel für eine SPD-Verbindung: 1 – Eingang; 2 – automatischer Schalter; 3 – SPD; 4 – Erdungsbus; 5 – Erdschleife; 6 – Stromzähler; 7 – Differentialmaschine; 8 – zu Verbrauchermaschinen
Bei der Installation mehrerer Schutzeinrichtungen mit unterschiedlichen Schutzklassen müssen diese mit speziellen Drosseln koordiniert werden, die in Reihe mit der SPD geschaltet sind. Schutzvorrichtungen werden in zunehmender Klasse in die Schaltung eingebaut. Ohne Koordination übernehmen empfindlichere SPDs die Hauptlast und fallen früher aus..
Die Installation von Drosseln kann vermieden werden, wenn die Länge der Kabelleitung zwischen den Geräten mehr als 10 Meter beträgt. Aus diesem Grund werden SPDs der Klasse I bereits vor dem Messgerät an der Fassade montiert, um die Dosiereinheit vor Überspannung zu schützen, und die zweite und dritte Klasse werden jeweils auf der ASU und den Boden- / Gruppenschildern installiert.
Könnten Sie bitte das Anwendungs- und Installationsdiagramm des Überspannungsschutzgeräts zur Verfügung stellen? Ich möchte sicherstellen, dass ich es richtig installiere und es für die vorgesehenen Zwecke verwende. Vielen Dank!