Überspannungsschutz
Der Überspannungsschutz ist der Schutz elektrischer und elektronischer Geräte vor zu hoher elektrischer Spannung. Der Überspannungsschutz ist Teil der DIN-Blitzschutznorm VDE 0185.
Die Errichtung eines Blitz- und Überspannungsschutz-Systems für elektrische Anlagen repräsentiert den aktuellen Stand der Technik und auch in den VdS Richtlinien eine geforderte Maßnahme.
Eine der Hauptursachen für kritische Überspannungen sind Blitzeinschläge in Energie- und Signalleitungen und in deren Nähe.
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- Zusammenstellung der Überspannungsursachen
Überspannungsschutz-Maßnahmen
Der Blitzschutz
Besonders wichtige oder gefährdete Gebäude werden mit Blitzschutzsystemen ausgerüstet. Dazu gehört der Äußere Blitzschutz mit seinen Fangleitungen, Ableitern und Erdern sowie der Innere Blitzschutz. Der Innere Blitzschutz umfasst alle Maßnahmen gegen die Auswirkungen des Blitzstroms. Dazu gehören hauptsächlich der Potentialausgleich und der Überspannungsschutz.
Für den Potentialausgleich von elektrischen Leitungen werden Überspannungsschutzgeräte (Surge Protective Devices) eingesetzt, die nach der Norm EN 61643-11 in drei Kategorien eingeteilt sind:
- Beispiel Blitzstromableiter Typ 1
- SPD Typ 1 müssen an allen Einführungen von elektrischen Leitungen in den Schutzbereich des äußeren Blitzschutzes eingesetzt werden. Sie leiten den vollen Blitzstrom ab, belassen es aber bei einer für elektronische Geräte gefährlichen Überspannung.
- Beispiel Blitzableiter Typ 2
- SPD Typ 2 reduzieren das von SPD Typ 1 hergestellte Spannungsniveau weiter. Sie werden in Verteilern eingesetzt.
- Beispiel Überspannungsableiter Typ 3
- SPD Typ 3 reduzieren das von SPD Typ 2 hergestellte Spannungsniveau auf ein für elektronische Geräte ungefährliches Maß. Sie werden in Überspannungsschutz-Steckdosen, Überspannungsschutz-Steckdosenadaptern und Endgeräten eingesetzt.
In der VDE-Blitzschutznorm (VDE 0185 Stand 10/2006) ist festgelegt, dass ein Äußerer Blitzschutz mit der Erdung und dem Potentialausgleich des Gebäudes verbunden werden muss. Im Falle eines Einschlags wird das Erdpotential gegenüber den Außenleitern (im TNC- und TT-Netz) stark angehoben oder abgesenkt, was Isolationsschäden und Brände zur Folge haben kann. Daher muss in jedem Gebäude mit Äußerem Blitzschutz unbedingt auch der Innere Blitzschutz konsequent ausgeführt werden, um die Potentialunterschiede auszugleichen, die beim Einschlag in Erdreich oder Energieversorgungsleitung (z.B. Dachständer) entstehen.
Blitz- und Überspannungsschutz ist nur dann voll wirksam, wenn alle Zugänge zum System abgesichert werden. Das umfasst in Gebäuden die Netzeinspeisung, die Datenkabel (Kabelfernsehen, Telefon), metallene Gebäudeteile und Rohrleitungssysteme.
Der Geräteschutz
In Geräten sind die Netzstromversorgung und Datenleitungs-Verbindungen (LAN, Antennenkabel, Modemverbindungen) gegen Überspannungen geschützt.
Die Entscheidung, welche Anlagen/Systeme geschützt werden sollten, basiert auf folgenden Schwerpunkten:
- Anlagenteile, die prinzipiell besonders gefährdet sind, sollten geschützt werden. So sind Außenantennen, lange Datenleitungen und Leitungen in der Nähe von Einrichtungen der Energieübertragung besonders gefährdet.
- Systeme, die besonders teuer in der Anschaffung sind, sollten gut gegen Überspannung gesichert werden. Das können Computer, Spezialanfertigungen oder auch Hochleistungs-Netzwerkrouter sein.
- Gefährdung für Gebäude oder Personen: Ist ein erhöhtes Verletzungsrisiko im Fall von Überspannung gegeben, werden zusätzliche Maßnahmen zum Blitzstrom-Potentialausgleich und zur Überspannungsvermeidung getroffen. Dies wird auch insbesondere in öffentlichen Gebäuden über Normen/Auflagen gesetzlich geregelt. Beispiele sind die Medizintechnik und die Elektronik von Fahrstühlen und Kranen.
Beispiele
- Überspannungsschaden trotz installierter Schutzgeräte
- Die Lösung Verringerung der Leiterschleifenfläche
- Beispiel Blitz- und Überspan- nungsschutz einer TK-Anlage