Fachinformation gemäss OVE : Der Schutzbereich von SPD

Der Schutzpotentialausgleich (Hauptpotentialausgleich) nach Abschnitt 411.3.1.2 der OVE E 8101 und – soweit erforderlich – der zusätzliche Schutzpotentialausgleich nach Abschnitt 415.2 von OVE E 8101 sind Voraussetzung für einen wirkungsvollen Schutzes gegen transiente Überspannungen und Blitzeinwirkungen. Ergänzende Anforderungen für den Blitzschutzpotentialausgleich finden sich in ÖVE/ÖNORM EN 62305-3.

Schirmung ist eine Maßnahme, um elektrische bzw. elektromagnetische Felder zu reduzieren und die Induktion von Spannungen in Kabeln/Leitungen möglichst zu verhindern. Wobei ferromagnetische Werkstoffe bei Schirmungen auch gegen elektromagnetische Felder wirksam sind und damit deren Einfluss reduzieren. Unterschiedliche Parameter haben Einfluss auf den wirksamen Schutzbereich von SPD.

Ein SPD kann die Überspannung nur an seinem Einbauort begrenzen. An offenen Anschlussklemmen eines Betriebsmittels kann die Überspannung bis auf den doppelten Begrenzungswert des SPD ansteigen und einen Ausfall des Betriebsmittels verursachen, auch wenn der Schutzpegel des SPD nicht höher ist als die Stehstoßspannungsfestigkeit des Betriebsmittels.

Unter der Berücksichtigung aller Einflussfaktoren ergibt sich ein konventionell vereinbarter wirksamer Schutzbereich eines SPD von 10 m (siehe OVE E 8101). Der wirksame Schutzbereich kann vernachlässigt werden, wenn der Schutzpegel des SPDs 50 Prozent der Stehstoßspannung entsprechend der geforderten Überspannungskategorie nicht überschreitet, da damit auch unter Berücksichtigung des Schwingungsfaktors 2 noch keine Überlastung der angeschlossenen Betriebsmittel zu erwarten ist. Beispiel: Stehstoßspannung 230 V AC Betriebsmittel der Überspannungskategorie II -> 2.500 V und max. wirksamer Schutzpegel des SPD 1.250 V

Direkte Blitzeinschläge in die bauliche Anlage oder in die Erde neben einer baulichen Anlage (Naheinschlag) können eine Überspannung in die Leiterschleife des Stromkreises zwischen SPD und Betriebsmittel induzieren, die sich zum Schutzpegel des SPD addiert und dadurch dessen Wirksamkeit verringert.

Induzierte Überspannungen nehmen mit den Abmessungen der Leiterschleife zu (z.B. Leitungsführung, Länge des Stromkreises, Abstand zwischen PE und aktiven Leitern, Schleifenfläche) und verringern sich mit der Abschwächung der magnetischen Feldstärke, beispielsweise durch (ferromagnetische) Schirmung oder Abstand.

Achtung: Schwingung und Induktion können zeitgleich auftreten – daher sind im Regelfall immer beide Risken zu betrachten!

Einrichtungen und Systeme gelten als ausreichend vor Überspannungen geschützt, wenn der Schutzpegel U_P des SPD 80 Prozent der Bemessungs-Stehstoßspannung U_W entsprechend Überspannungskategorie II nicht überschreitet. Das entspricht bei einem 230/400 V Versorgungsystem, 80 Prozent einer Bemessungs-Stehstoßspannung von 2.500 V -> 2.500 V * 0,8 = 2.000 V.

Diese Herabsetzung des maximal zulässigen Schutzpegels U_P des SPD um 20 Prozent gegenüber der Bemessungs-Stehstoßspannung der zu schützenden Einrichtungen und Systeme soll den induktiven bzw. dynamischen Spannungsabfall ΔU an den Anschlussleitungen des SPD und an allfälligen externen SPD-Abtrennvorrichtungen (z.B. Sicherung) abdecken, da sich dieser Spannungsabfall ΔU zum Schutzpegel U_p des SPD addiert. Er kann für ein 230/400 V-Versorgungssystem daher pauschal mit ΔU = 500 V angesetzt werden. Vorausgesetzt, die in OVE E 8101 angeführte Gesamtleitungslänge von 0,5 m wird eingehalten (siehe Abbildung).

Beispiel einer Sicherheitsbeleuchtungsanlage (große Schleifenbildungen möglich):

• bauliche Ausführung gemäß vorstehender Punkte a), b) und c).
• Schleifenbildung in Abhängigkeit der Ausführung der Punkte e) oder f) möglich, Punkt d) nicht möglich, da immer mehrere Leitungen vorhanden.

Wirksamer Schutzbereich unter Betrachtung eines Einschlages nahe einer baulichen Anlage ohne räumliche Schirmung:

Angenommener Schutzpegel des SPD: 1.100 V (Anmerkung: Dieser niedrige Wert kann unter Umständen nicht von allen Herstellern gewährleistet werden.) Für nachfolgende Punkte sind die angegebenen Leitungslängen aus der Tabelle C.1 der OVE Fachinfo E09 entnommen:

e) max. Leitungslänge 60 m (Induktion bei Naheinschlag in Leiterschleifen)

Hinweis: Zu Schutzabstand aufgrund „Schwingung“ -> bei U_P 1.100 V

Der Schutzabstand kann vernachlässigt werden, da der Schutzpegel U_P mit 1.100 V unter 50 Prozent von U_W mit 2.500 V liegt. Bei einem höheren Schutzpegel (ab U_P 1.300 V), muss der max. Schutzabstand aufgrund von Schwingungen ebenfalls berücksichtigt werden.

f) max. Leitungslänge 12 m (Induktion bei Naheinschlag in große Leiterschleifen)

Wirksamer Schutzbereich unter Betrachtung eines direkten Einschlages in eine bauliche Anlage mit gitterförmigem LPS:

Angenommener Schutzpegel des SPD: 1.100 V (Anmerkung: Kann unter Umständen nicht von allen Herstellern gewährleistet werden.) Für nachfolgende Punkte sind die angegebenen Leitungslängen aus der Tabelle C.1 der OVE Fachinfo E09 entnommen:

e) max. Leitungslänge 3,7 m. Somit ist ein Schutz nur gewährleistet, wenn der SPD unmittelbar an den zu schützenden Betriebsmitteln installiert ist.
f) Leitungslänge < 1 m. Schutz nur gewährleistet, wenn SPD unmittelbar an den zu schützenden Betriebsmitteln installiert ist.