Überspannungsschutz für Energiesysteme
Sehr große Überspannungen werden hauptsächlich durch Blitzeinschläge an oder in der Nähe von Energiesystemen verursacht. Auch aus mehreren hundert Metern Entfernung können Blitzströme durch kapazitive, induktive oder galvanische Kopplung unzulässige Stoßspannungen in Leiterschleifen verursachen.
Große Stoßspannungen werden über einen Radius von bis zu 2 km gekoppelt. Schaltvorgänge mit induktiven Lasten erzeugen gefährliche Stoßspannungen in den Mittel- und Niederspannungsnetzen.
Blitzentladungen
(LEMP: Lightning Electro Magnetic Impulse)
Die internationale Blitzschutznorm IEC 62305 beschreibt, wie direkte Blitzeinschläge bis 200 kA sicher verhindert werden. Der Strom wird in das Erdungssystem eingekoppelt und aufgrund des Spannungsabfalls am Erdungswiderstand wird die Hälfte des Blitzstroms in die interne Installation eingekoppelt.
Der Teilblitzstrom verteilt sich dann auf die in das Gebäude eintretenden Stromleitungen (Anzahl der Adern der in das Gebäude eintretenden Stromleitung), während etwa 5% in Datenkabel gelangen.
Beispiel Aufteilung zwischen Erde/Installation:
50% – 50%
i = 50 kA; R = 1 Ohm
U = i × R = 50.000 A × 1 Ohm = 50.000 V
- U – Stoßspannung
- i – Stoßstrom
- R – Erdungswiderstand
Der Spannungswiderstand der Bauteile wird überschritten und es kommt zu unkontrollierten Lichtbögen. Nur Überspannungsableiter können diese gefährlichen Spannungen sicher abfangen.
Die größten Spannungsspitzen werden durch Blitzeinschläge verursacht. Nach IEC 62305 (VDE 0185-305) werden Blitzeinschläge mit Blitzstoßströmen von bis zu 200 kA (10/350 µs) simuliert.
Tabelle 1 – Typische Verteilung des Blitzstroms
| 1 | Blitzschlag | 100% | Iimp = maximal 200 kA (IEC 62305) |
| 2 | Erdungssystem | ~ 50% | I = 100 kA (50%) |
| 3 | Elektroinstallation | ~ 50% | I = 100 kA (50%) |
| 4 | Datenkabel | ~ 50% | I = 5 kA (5%) |
1.1 Schaltvorgänge
(SEMP: Schaltender elektromagnetischer Impuls)
Schaltvorgänge treten aufgrund des Schaltens großer induktiver und kapazitiver Lasten, Kurzschlüsse und Unterbrechungen des Stromnetzes auf. Sie sind die häufigste Ursache für Stoßspannungen.
Elektrostatische Entladung (ESD)
Elektrostatische Entladungen entstehen durch Reibung. Wenn eine Person auf einem Teppich geht, kommt es zu einer Ladungstrennung – in diesem Fall ist sie jedoch für den Menschen ungefährlich. Es kann jedoch elektronische Komponenten stören und zerstören.
Potentialausgleich ist hier notwendig, um diese Ladungstrennung zu vermeiden.
| Title: | Konstruktionstipps für Blitz- und Überspannungsschutzsysteme – OBO Bettermann |
| Format: | |
| Größe: | 5.60 MB |
| Seiten: | 222 |
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