Ein Überspannungsschutzgerät, auch Überspannungsschutz oder SPD genannt, soll elektrische Komponenten vor Spannungsspitzen schützen, die im Stromkreis auftreten können.

Immer wenn im Strom- oder Kommunikationskreis aufgrund äußerer Störungen ein plötzlicher Strom- oder Spannungsanstieg auftritt, kann das Überspannungsschutzgerät in sehr kurzer Zeit leiten und überbrücken und so verhindern, dass die Überspannung andere Geräte im Stromkreis beschädigt .

Überspannungsschutzgeräte (SPDs) sind eine kostengünstige Methode zur Vermeidung von Ausfällen und zur Verbesserung der Systemzuverlässigkeit.

Sie werden typischerweise in den Verteilertafeln installiert und spielen eine wichtige Rolle bei der Gewährleistung des reibungslosen und unterbrechungsfreien Betriebs elektronischer Geräte in einer Vielzahl von Anwendungen, indem sie transiente Überspannungen begrenzen.

Ein SPD funktioniert, indem es überschüssige Spannung von vorübergehenden Überspannungen vom geschützten Gerät wegleitet.Es besteht typischerweise aus Metalloxid-Varistoren (MOVs) oder Gasentladungsröhren, die die Überspannung absorbieren und zur Erde umleiten und so die angeschlossenen Geräte schützen.

Überspannungen können aus verschiedenen Gründen auftreten, darunter Blitzeinschläge, Stromnetzumschaltungen, fehlerhafte Verkabelung und der Betrieb leistungsstarker elektrischer Geräte.Sie können auch durch Ereignisse innerhalb eines Gebäudes verursacht werden, beispielsweise durch das Anlaufen von Motoren oder das Ein-/Ausschalten von Großgeräten.

Die Installation eines SPD kann mehrere Vorteile bieten, darunter:

Schutz empfindlicher elektronischer Geräte vor schädlichen Spannungsspitzen.

Verhinderung von Datenverlust oder -beschädigung in Computersystemen.

Verlängerung der Lebensdauer von Geräten und Anlagen durch Schutz vor elektrischen Störungen.

Reduzierung der Gefahr von Elektrobränden durch Überspannungen.

Sie können sich darauf verlassen, dass Ihre wertvolle Ausrüstung geschützt ist.

Die Lebensdauer eines SPD kann abhängig von Faktoren wie seiner Qualität, der Schwere der auftretenden Überspannungen und den Wartungspraktiken variieren.Im Allgemeinen haben SPDs eine Lebensdauer von 5 bis 10 Jahren.Es wird jedoch empfohlen, SPDs regelmäßig zu überprüfen, zu testen und bei Bedarf auszutauschen, um einen optimalen Schutz zu gewährleisten.

Der Bedarf an SPDs kann je nach geografischer Lage, örtlichen Vorschriften und der Empfindlichkeit der angeschlossenen elektronischen Geräte variieren.Es empfiehlt sich, einen qualifizierten Elektriker oder Elektrotechniker zu konsultieren, um Ihre spezifischen Anforderungen zu ermitteln und festzustellen, ob ein SPD für Ihr elektrisches System erforderlich ist.

Einige gängige Überspannungsschutzkomponenten, die bei der Herstellung von SPDs verwendet werden, sind Metalloxid-Varistoren (MOVs), Lawinendurchbruchdioden (ABDs – früher bekannt als Silizium-Lawinendioden oder SADs) und Gasentladungsröhren (GDTs).MOVs sind die am häufigsten verwendete Technologie zum Schutz von Wechselstromkreisen.Der Stoßstromwert eines MOV hängt von der Querschnittsfläche und seiner Zusammensetzung ab.Im Allgemeinen gilt: Je größer die Querschnittsfläche, desto höher ist der Stoßstromwert des Geräts.MOVs haben im Allgemeinen eine runde oder rechteckige Geometrie, sind jedoch in einer Vielzahl von Standardabmessungen von 7 mm (0,28 Zoll) bis 80 mm (3,15 Zoll) erhältlich.Die Stoßstromwerte dieser Überspannungsschutzkomponenten variieren stark und sind herstellerabhängig.Wie weiter oben in diesem Abschnitt besprochen, könnte durch die Parallelschaltung der MOVs ein Stoßstromwert berechnet werden, indem einfach die Stoßstromnennwerte der einzelnen MOVs addiert werden, um den Stoßstromnennwert des Arrays zu erhalten.Dabei sollte auf eine Koordinierung des Betriebs geachtet werden.

Es gibt viele Hypothesen darüber, welche Komponente, welche Topologie und der Einsatz spezifischer Technologie das beste SPD für die Ableitung von Stoßströmen ergibt.Anstatt alle Optionen vorzustellen, ist es am besten, dass sich die Diskussion über Stoßstrombewertung, Nennentladungsstrombewertung oder Stoßstromfähigkeiten auf Leistungstestdaten dreht.Unabhängig von den im Design verwendeten Komponenten oder der verwendeten spezifischen mechanischen Struktur kommt es darauf an, dass das SPD über einen für die Anwendung geeigneten Stoßstromwert oder Nennentladestromwert verfügt.

Die aktuelle Ausgabe der IET Wiring Regulations, BS 7671:2018, besagt, dass, sofern keine Risikobewertung durchgeführt wird, ein Schutz gegen transiente Überspannungen bereitgestellt werden muss, wenn die durch Überspannung verursachten Folgen:

Es kann zu schweren Verletzungen oder dem Verlust von Menschenleben kommen;oder

Eine Unterbrechung der öffentlichen Dienste und/oder eine Schädigung des kulturellen Erbes zur Folge haben;oder

Eine Unterbrechung der kommerziellen oder industriellen Tätigkeit zur Folge haben;oder

Betrifft eine große Anzahl zusammenlebender Personen.

Diese Regelung gilt für alle Arten von Räumlichkeiten, darunter Wohn-, Gewerbe- und Industrieräume.

Obwohl die IET-Verkabelungsvorschriften nicht rückwirkend gelten, muss bei Arbeiten an einem vorhandenen Stromkreis innerhalb einer Installation, die gemäß einer früheren Ausgabe der IET-Verkabelungsvorschriften entworfen und installiert wurde, sichergestellt werden, dass der geänderte Stromkreis der neuesten Version entspricht Edition ist dies nur dann von Vorteil, wenn SPDs zum Schutz der gesamten Installation installiert sind.

Die Entscheidung über den Kauf von SPDs liegt in den Händen des Kunden, ihm sollten jedoch genügend Informationen zur Verfügung gestellt werden, um eine fundierte Entscheidung darüber treffen zu können, ob er auf SPDs verzichten möchte.Eine Entscheidung sollte auf der Grundlage von Sicherheitsrisikofaktoren und nach einer Kostenbewertung von SPDs, die nur ein paar hundert Pfund kosten können, im Vergleich zu den Kosten der Elektroinstallation und der daran angeschlossenen Geräte wie Computer, Fernseher und notwendigen Geräten getroffen werden. zum Beispiel Raucherkennung und Kesselsteuerungen.

Der Überspannungsschutz könnte in einer vorhandenen Verbrauchereinheit installiert werden, wenn ausreichend Platz vorhanden ist, oder, wenn nicht genügend Platz zur Verfügung steht, kann er in einem externen Gehäuse neben der vorhandenen Verbrauchereinheit installiert werden.

Es lohnt sich auch, sich bei Ihrer Versicherungsgesellschaft zu erkundigen, da einige Policen möglicherweise vorsehen, dass Geräte durch eine SPD abgedeckt sein müssen, andernfalls erfolgt im Schadensfall keine Auszahlung.

Die Abstufung des Überspannungsschutzes (allgemein bekannt als Blitzschutz) wird gemäß der Blitzschutztheorie der Unterteilung IEC 61643-31 und EN 50539-11 bewertet, der an der Verbindungsstelle der Trennwand installiert wird.Technische Anforderungen und Funktionen sind unterschiedlich.Das Blitzschutzgerät der ersten Stufe wird zwischen der 0-1-Zone installiert, die für die Durchflussanforderung hoch ist (die Mindestanforderung von IEC 61643-31 und EN 50539-11 beträgt insgesamt (10/350) 12,5 ka) und der zweiten und dritten Stufe Zwischen den Zonen 1-2 und 2-3 werden Pegel installiert, hauptsächlich um die Überspannung zu unterdrücken.

Überspannungsschutzgeräte (SPDs) sind unerlässlich, um elektronische Geräte vor den schädlichen Auswirkungen transienter Überspannungen zu schützen, die Schäden, Systemausfälle und Datenverlust verursachen können.

In vielen Fällen können die Kosten für den Austausch oder die Reparatur von Geräten erheblich sein, insbesondere bei geschäftskritischen Anwendungen wie Krankenhäusern, Rechenzentren und Industrieanlagen.

Leistungsschalter und Sicherungen sind nicht für die Bewältigung dieser Hochenergieereignisse ausgelegt, sodass ein zusätzlicher Überspannungsschutz erforderlich ist.

Während SPDs speziell dafür konzipiert sind, vorübergehende Überspannungen vom Gerät abzuleiten, es vor Schäden zu schützen und seine Lebensdauer zu verlängern.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass SPDs im modernen technologischen Umfeld unverzichtbar sind.

Arbeitsprinzip der SPD

Das Grundprinzip von SPDs besteht darin, dass sie einen niederohmigen Pfad zur Erde für Überspannungen bieten.Wenn Spannungsspitzen oder Überspannungen auftreten, leiten SPDs die überschüssige Spannung und den überschüssigen Strom zur Erde um.

Auf diese Weise wird die Höhe der Eingangsspannung auf einen sicheren Wert gesenkt, der das angeschlossene Gerät nicht beschädigt.

Damit ein Überspannungsschutzgerät funktioniert, muss es mindestens eine nichtlineare Komponente (einen Varistor oder eine Funkenstrecke) enthalten, die unter verschiedenen Bedingungen zwischen einem Zustand hoher und niedriger Impedanz wechselt.

Ihre Funktion besteht darin, den Entladungs- oder Stoßstrom abzuleiten und die Überspannung an den nachgeschalteten Geräten zu begrenzen.

Überspannungsschutzgeräte funktionieren in den drei unten aufgeführten Situationen.

A. Normaler Zustand (kein Anstieg)

Wenn keine Überspannung auftritt, hat das SPD keinen Einfluss auf das System und verhält sich wie ein offener Stromkreis, es bleibt in einem Zustand mit hoher Impedanz.

B. Bei Spannungsspitzen

Bei Spannungsspitzen und Überspannungen wechselt das SPD in den leitenden Zustand und seine Impedanz nimmt ab.Auf diese Weise schützt es das System, indem es den Impulsstrom zur Erde umleitet.

C. Zurück zum Normalbetrieb

Nachdem die Überspannung entladen wurde, wechselte SPD wieder in seinen normalen Hochimpedanzzustand.

Überspannungsschutzgeräte (SPDs) sind wesentliche Bestandteile elektrischer Netzwerke.Die Auswahl eines geeigneten SPD für Ihr System kann jedoch eine schwierige Angelegenheit sein.

Maximale Dauerbetriebsspannung (UC)

Die Nennspannung des SPD sollte mit der Spannung des elektrischen Systems kompatibel sein, um einen angemessenen Schutz für das System zu bieten.Eine niedrigere Nennspannung führt zu Schäden am Gerät und eine höhere Nennspannung leitet Spannungsspitzen nicht ordnungsgemäß ab.

Reaktionszeit

Es wird als die Zeit beschrieben, in der SPD auf die Transienten reagiert.Je schneller die SPD reagiert, desto besser ist der Schutz durch die SPD.Normalerweise haben SPDs auf Zenerdiodenbasis die schnellste Reaktion.Gasgefüllte Typen haben eine relativ langsame Reaktionszeit und Sicherungen und MOV-Typen haben die langsamste Reaktionszeit.

Nennentladestrom (In)

SPD sollte mit einer Wellenform von 8/20 μs getestet werden und der typische Wert für SPD in Miniaturgröße für Privathaushalte beträgt 20 kA.

Maximaler Impulsentladungsstrom (Iimp)

Das Gerät muss in der Lage sein, den maximalen Stoßstrom zu bewältigen, der im Verteilungsnetz zu erwarten ist, um sicherzustellen, dass es während eines transienten Ereignisses nicht ausfällt, und das Gerät sollte mit einer Wellenform von 10/350 μs getestet werden.

Klemmspannung

Dies ist die Schwellenspannung und oberhalb dieses Spannungspegels beginnt das SPD, alle Spannungsspitzen abzuklemmen, die es in der Stromleitung erkennt.

Hersteller und Zertifizierungen

Es ist von entscheidender Bedeutung, ein SPD eines namhaften Herstellers auszuwählen, der über eine Zertifizierung durch eine unparteiische Prüfeinrichtung wie UL oder IEC verfügt.Die Zertifizierung garantiert, dass das Produkt geprüft wurde und alle Leistungs- und Sicherheitsanforderungen erfüllt.

Wenn Sie diese Dimensionierungsrichtlinien verstehen, können Sie das beste Überspannungsschutzgerät für Ihre Anforderungen auswählen und einen wirksamen Überspannungsschutz gewährleisten.

Überspannungsschutzgeräte (SPDs) sind so konzipiert, dass sie einen zuverlässigen Schutz vor transienten Überspannungen bieten. Allerdings können bestimmte Faktoren zu ihrem Ausfall führen.Im Folgenden sind einige der zugrunde liegenden Gründe für das Scheitern der SPD aufgeführt:

1. Übermäßige Stromstöße

Eine der Hauptursachen für den Ausfall von SPDs ist Überspannung. Überspannung kann durch Blitzeinschläge, Überspannungen oder andere elektrische Störungen auftreten.Stellen Sie sicher, dass Sie nach ordnungsgemäßen Entwurfsberechnungen je nach Standort den richtigen SPD-Typ installieren.

2. Alterungsfaktor

Aufgrund von Umgebungsbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit haben SPDs eine begrenzte Haltbarkeitsdauer und können sich mit der Zeit verschlechtern.Darüber hinaus können SPDs durch häufige Spannungsspitzen beschädigt werden.

3.Konfigurationsprobleme

Falsch konfiguriert, beispielsweise wenn ein SPD mit Sternkonfiguration mit einer Last verbunden ist, die über ein Dreieck verbunden ist.Dadurch kann die SPD größeren Spannungen ausgesetzt werden, was zum Ausfall der SPD führen kann.

4.Komponentenfehler

SPDs enthalten mehrere Komponenten, wie z. B. Metalloxid-Varistoren (MOVs), die aufgrund von Herstellungsfehlern oder Umweltfaktoren ausfallen können.

5.Unsachgemäße Erdung

Damit ein SPD ordnungsgemäß funktioniert, ist eine Erdung erforderlich.Wenn ein SPD nicht richtig geerdet ist, kann es zu Fehlfunktionen oder möglicherweise zu einem Sicherheitsrisiko kommen.