PARAMETER FÜR DIE AUSWAHL VON SPDS

ZOTUP SPDs MIT STUFENWEISER ANZEIGE DES ABLEITVERMÖGENS

Unter den Neuerungen ordnen wir den stufenweisen Anzeiger des Ableitvermögens der SPD zu. Der SPD-Leistungsstatus ist jetzt vereinfacht. Eine stufenweise Anzeige von grün, über orange, bis rot ermöglicht Ihnen auf einfache und unmittelbare Weise zu überprüfen, welchen Schutz die SPD der Anlage noch bieten kann. Die Gewissheit, die Leistungsfähigkeit der SPD nach und nach kontrollieren zu können und dann deren Austausch zu planen, ist eine unserer wichtigsten Stärken.

Neben diesen Funktionalitäten präsentiert die ZOTUP Produktpalette weitere Komponenten: integrierte Sicherungsfunktion bei Ausfall des SPD und die Möglichkeit, das SPD in Umgebungen mit einem hohen Verschmutzungsgrad (Klasse 3) zu verwenden. Verpassen Sie unsere nächsten Videos nicht !

VIDEO - ZOTUP INTRODUCTION

Das Ableitvermögen ist ein wichtiger Auswahlparameter für SPDs, aber es gibt eine Reihe von Kennwerten, die bei der Auswahl zu beachten sind:

• Höchste Dauerspannung (Uc);
• Standfestigkeit gegenüber temporären Überspannungen (TOV-Festigkeit);
• Typ / Prüfklasse (Prüfimpulse) T1 T2 T3 ;
• Kurzschlussfestigkeit (Isccr);
• Folgestromlöschvermögen (Ifi) bei Uc, vorzugsweise keine Folgeströme (NFC);
• Schutzpegel (Up);
• Ansprechzeit (ta);
• Koordinierungsaspekte;
• Störspannungsunterdrückung (dB);
• Verschmutzungsgrad, vorzugsweise SPDs für Anwendungen unter Umgebungsbedingungen bis Verschmutzungsgrad 3 (PD3).

Höchste Dauerspannung Uc:
Das ist der höchste Effektivwert der Spannung, der dauernd an den Schutzpfaden des SPDs angelegt werden darf.Die Auswahl erfolgt in Abhängigkeit von:

• der Nennspannung der zu schützenden Stromkreise und Einrichtungen;
• dem Aufbau des Niederspannungs-Verteilsystems (TN, TT, IT);
• den erforderlichen Schutzpfaden (zwischen den Leitern, Leiter gegen Erde, Leiter gegen Neutralleiter, Neutralleiter gegen Erde).

Die Festigkeit gegenüber den für das 230/400 V Niederspannungs-Verteilnetz allgemein spezifizierten temporären Überspannungen kann durch Auswahl der folgenden Werte für Uc sichergestellt werden:

Kurzschlussfestigkeit (Isccr):

Während des normalen Betriebs von Überspannungs-Schutzeinrichtungen stellen diese bei Nennspannung und Nennfrequenz eine hohe Impedanz dar. Wenn ein SPD am Ende seiner Lebensdauer einen niederohmigen Zustand erreicht, so muss der daraus resultierende Kurzschlusstrom unterbrochen werden. Die Unterbrechung kann durch eine interne oder in Verbindung mit einer externen Abtrennvorrichtung, z.B. einer Sicherung, erfolgen.
Gibt der SPD-Hersteller eine höchste zulässige Vorsicherung an, so ist bei Verwendung anderer Überstrom-Schutzeinrichtungen, wie z.B. Leitungsschutzschalter oder Leistungsschalter, deren Eignung sorgfältig zu prüfen, da diese eine andere Auslösecharakteristik und möglicherweise nicht die erforderliche Impulsfestigkeit aufweisen, speziell in Anwendungen wo Typ 1 SPDs gefordert sind und Blitzteilströme zu erwarten sind.
Werden andere Überstrom-Schutzeinrichtungen als die vom SPD-Hersteller empfohlenen verwendet, so geschieht das in alleiniger Verantwortung des Ausführenden. Darüber hinaus kann die gegenüber Sicherungen meist höhere Eigenimpedanz solcher anderer Überstrom-Schutzeinrichtungen den Spannungsabfall beim Ableitvorgang erhöhen, und damit den wirksamen Schutzpegel für die Installation und die angeschlossenen Geräte verschlechtern.

Folgestromlöschfähigkeit Ifi:

Diese Angabe ist nur nach IEC 61643-11 möglich und trifft auf SPD-Konstruktionen zu, die einerseits nach einem Ableitvorgang einen Folgestrom aus dem Netz verursachen, und andererseits eine Folgestromlöschfähigkeit besitzen, die geringer ist als die ausgewiesene Kurzschlussfestigkeit des SPDs. Wichtig für das Verständnis dieser Angabe ist, dass es sich dabei nicht um einen real über das SPD fließenden Strom handelt, sondern um den höchsten prospektiven Kurzschlussstrom am Einbauort, den das SPD nach einem Ableitvorgang ohne Ansprechen der höchstzulässigen Vorsicherung noch selbsttätig unterbrechen kann.
Im Vergleich dazu erlaubt EN 61643-11 nicht, dass die ausgewiesene Folgestromlöschfähigkeit geringer als die ausgewiesene Kurzschlussfestigkeit des SPDs ist, sondern fordert, dass diese beiden Werte gleich groß sein müssen, womit sich eine separate Angabe der Folgestromlöschfähigkeit erübrigt.
Sowohl in den internationalen Installationsbestimmungen IEC 60364-5-534, wie auch im europäischen Harmonisierungsdokument HD 60364-5-534 wird aber gefordert, dass die Folgestromlöschfähigkeit gleich oder größer als der höchste zu erwartende Netz-Kurzschlussstrom an der Einbaustelle des SPDs sein muss.

NFC® - KEIN Folgestrom:

Dank der besonderen Konstruktion vermeiden SPDs mit NFC-Technologie (No Follow Current® technology) jeglichen Folgestromfluss aus dem Netz, und begrenzen damit die Strombelastung für Abtrennvorrichtungen (z.B. Vorsicherungen) und vorgeschaltete Installationskomponenten während und nach dem Ableitvorgang auf ein Minimum. Dies führt zu einer Verringerung des Risikos für einen Ausfall der Stromversorgung.

Schutzpegel Up:

Dieser gibt die maximale Spannung an, die an den Anschlussklemmen des SPDs während der Belastung mit einem Impuls festgelegter Spannungssteilheit und Belastung mit einem Ableitstoßstrom gegebener Amplitude und Wellenform auftreten kann. Abhängig von der Konstruktion des SPDs und der Art der eingesetzten Bauteile wird der Schutzpegel wie folgt bestimmt:

• Für spannungsbegrenzende SPDs: durch die Restspannung beim Nennableitstoßstrom (8/20µs) für Typ 2 SPDs oder durch die Restspannung bei einem Ableitstoßstrom (8/20µs) mit einem Scheitelwert entsprechend Iimp für Typ 1 SPDs.
• Für spannungsschaltende und kombinierte SPDs: durch die Begrenzungsspannung bei 1,2/50 μs Spannungsimpulsen und durch die Restspannung wie oben angegeben, je nachdem welche Prüfung höhere Werte liefert, oder durch die Begrenzungsspannung beim kombinierten Stoß mit dem Hybridgenerator.

Der Schutzpegel des SPDs muss mit der Bemessungs-Stoßspannung der zu schützenden Geräte und Einrichtungen verglichen werden, wobei auch der Abstand zwischen SPD und zu schützenden Geräten und Einrichtungen zu berücksichtigen ist.

Ansprechzeit ta:

In EN 61643-11wird die Ansprechzeit eines SPDs nicht angesprochen, stellt aber implizit einen Einflussfaktor bei der Messung der Begrenzungsspannung von spannungsschaltenden und kombinierten SPDs dar.
Da für Halbleiter auch sehr kurze Spannungsspitzen bereits schädigend sein können ist die Ansprechzeit keinesfalls vernachlässigbar. Transiente Überspannungen in Geräten weisen meistens eine Dauer von einigen zehn µs auf, während die Ansprechzeit von spannungsbegrenzenden SPDs üblicherweise im Bereich einiger zehn ns liegt. Manche Halbleiter können aber bereits durch Spannungsspitzen im Bereich von ps geschädigt werden. Das führt zur kurzen Schlussfolgerung, je kürzer die Ansprechzeit umso besser erfüllt das SPD seine Schutzfunktion.

Koordination von SPDs:

Die beste Schutzwirkung von SPDs kann nur durch eine entsprechende Koordination der Schutzpegel und der Energieabsorptionsvermögen aller eingesetzter SPDs erzielt werden. Die dafür erforderlichen Informationen können nur vom Hesteller des SPDs zur Verfügung gestellt werden, da die verbauten Komponenten und die Konstruktiondes SPDs darauf einen wesentlichen Einfluss haben. Je größer eine elektrische Anlag ist, umso schwieriger und komplexer ist es eine entsprechende Koordination sicherzustellen, da die zunehmende Ausdehnung und die daraus resultierenden Leitungslängen und Impedanzen zwischen SPDs und den zu schützenden Betriebsmitteln dazu führen können, dass mehrere installierte SPDs unabhängig voneinander ansprechen.

Gesamtableitstoßstrom (Itotal 10/350 und Itotal 8/20):

Dieser Parameter dient dazu die maximale Ableitstoßstrombelastung für jene Anschlüsse und Bauteile eines mehrpoligen SPDs zu spezifizieren und zu prüfen, die an den Schutzleiter (PE) angeschlossen werden. Das ist notwendig, um die Summeneffekte und den Gesamtstress zu überprüfen, wenn mehrere oder alle Schutzpfade des SPDs ansprechen, da alle anderen Stoßprüfungen immer nur an einzelnen Schutzpfaden erfolgen. Itotal ist für Typ 1 SPDs besonders wichtig, weil die in einem Blitzschutzpotenzialausgleichs-System zu erwartenden Belastungen "common mode" auftreten, das heißt Stoßströme fließen gleichzeitig und parallel in allen aktiven Leitern, wie in EN 62305-1 und -4 beschrieben.

Störspannungsunterdrückung:

Diese wird mit Filtern zur Begrenzung der elektromagnetischen Beeinflussungen im Frequenzbereich von 150 kHz – 30 MHz, sowohl im "common mode" wie auch im "differential mode", realisiert, die eine spezielle Kennlinie zur Erreichung dieses Schutzverhaltens aufweisen. Solche Filter werden als besondere Massnahme mit hochwertigen SPDs kombiniert, um einen umfassenden Schutz gegen Transienten und alle Arten von leitungsgebundenen Störungen zu bieten, und um elektromagnetische Verträglichkeit (EMC) in einem weiten Frequenzbereich zu erreichen. 

Filterkennlinie für die asymmetrische und die symmetrische Dämpfung 

Verschmutzungsgrad:

Die Sicherheits-Grundnorm IEC/EN 60664-1 für die Isolationskoordination für elektrische Betriebsmittel in Niederspannungsanlagen regelt und klassifiziert vier Verschmutzungsgrade, wobei die Bedingungen der Mikroumgebung bei der Konstruktion zu berücksichtigen sind. Mikroumgebung bedeutet in diesem Zusammenhang die unmittelbare Umgebung der Isolierung, im Gegensatz zur Makroumgebung, welche die örtlichen oder räumlichen Einsatzbedingungen des Betriebsmittels beschreibt. Oft hängt die Mikroumgebung unmittelkbar von der Makroumgebung ab und die beiden sind daher im Wesentlichen identisch. Klassifikation der Verschmutzungsgrade (PDs):
PD 1: keine oder nur trockene, nicht leitfähige Verschmutzung.
PD 2: nur nicht leitfähige Verschmutzung, gelegentlich muss jedoch mit vorübergehender Leitfähigkeit durch Betauung gerechnet werden.
PD 3: leitfähige Verschmutzung oder trockene, nicht leitfähige Verschmutzung, die leitfähig wird, da Betauung zu erwarten ist.
Dieses Auslegungskriterium eines SPDs sollte sorgfältig geprüft werden, um die Eignung für eine bestimmte Anwendung festzustellen. Als allgemeine Regel gilt für Haushalt und ähnliche Anwendungen ist zumindest Verschmutzungsgrad 2, für industrielle Umgebung zumindest Verschmutzungsgrad 3 anzuwenden. Besondere Aufmerksamkeit sollte diesem Parameter bei Freiluftanwendungen und unter erschwerten Umgebungsbedingungen gewidmet werden. z.B. bei PV-Anlagen, öffentlichen (Straßen-) Beleuchtungen, Windkraftanlagen, in der Schwerindustrie und in Zementfabriken.