Fachinformation gemäss OVE : Der Schutzbereich von SPD
Aktive Mitgliedschaft erforderlich
Das WEKA PRIME Digital-Jahresabo gewährt Ihnen exklusive Vorteile. Jetzt WEKA PRIME Mitglied werden!
Sie haben bereits eine PRIME Mitgliedschaft?
Bitte melden Sie sich hier an.
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.
Auswirkungen bei indirekten Blitzeinwirkungen (leitungsgebundenen Störungen):
- Schwingungen mit zunehmender Leitungslänge bzw. der angeschlossenen Lasten (induktiv, kapazitiv)
Auswirkungen bei direkten Blitzeinwirkungen oder Naheinschlägen:
- Schwingungen mit zunehmender Leitungslänge bzw. der angeschlossenen Lasten (induktiv, kapazitiv)
- Induktionen mit zunehmender Leiterschleifengröße (Schleifenfläche zwischen aktiven Leitern und Schutzleiter/Potentialausgleich)
- Induktionen mit zunehmender Schleifengröße zwischen unterschiedlichen Leitungssystemen (z.B. zwischen Energie- und Datenkabeln/-leitungen)
- Auswirkung aufgrund galvanisch eingekoppelter Teilblitzströme infolge eines direkten Einschlages in ein außen angebrachtes Betriebsmittel, in dessen Zuleitung ein SPD installiert ist
Entdecken Sie jetzt
- Lesen
- Videos
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.
Begrenzung des Schutzbereichs aufgrund von Schwingungen
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
Begrenzung des Schutzbereichs aufgrund von Induktion
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!
Schutzpegel und in der Anlage wirksamer (effektiver) Schutzpegel
Einrichtungen und Systeme gelten als ausreichend vor Überspannungen geschützt, wenn der Schutzpegel UP des SPD 80 Prozent der Bemessungs-Stehstoßspannung UW 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 UP 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 Up 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).
Beispielhafte Angaben
a) 230 V AC-Betriebsmittel (mindestens Überspannungskategorie II), die nur über eine Anspeisung verfügen
b) ungeschirmte Leitung
c) Potentialausgleichs-Netzwerk vorhanden, z.B. gemäß OVE-Richtlinie R 15
d) Vermeidung von Installationsschleifen durch Verwendung einer mehradrigen Leitung oder aller zum Stromkreis gehörigen Leiter (inklusive Schutzleiter) innerhalb eines Installationsrohres oder Kanals, d.h. Schleifenfläche nicht größer als etwa 0,5 m2
e) für Betriebsmittel mit mehreren angeschlossenen Leitungen: Vermeidung von größeren Installationsschleifen durch parallele Verlegung und gleiche Leitungsführung (Installationswege) der verschiedenen Leitungen, d.h. Schleifenfläche nicht größer als etwa 10 m2
f) für Betriebsmittel mit mehreren angeschlossenen Leitungen (keine Vermeidung von größeren Installationsschleifen): Schleifenfläche größer als etwa 50 m2
Daraus ergibt sich ein wirksamer Schutzbereich des SPD (Leitungslänge) entsprechend Tabelle C.1. Die Berechnungsbasis für obige Beispiele und die Werte in Tabelle C.1 im Anhang C der OVE-Fachinfo E09 wurden ÖVE/ÖNORM EN 62305-4:2008, Anhang D entnommen und sind seit der Ausgabe ÖVE/ÖNORM EN 62305-4:2012 in diesem Detail nicht mehr Bestandteil der Norm.
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 UP 1.100 V
Der Schutzabstand kann vernachlässigt werden, da der Schutzpegel UP mit 1.100 V unter 50 Prozent von UW mit 2.500 V liegt. Bei einem höheren Schutzpegel (ab UP 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.
Der Beitrag orientiert sich an OVE-Fachinformation E09. Errichtungsbestimmungen und Richtlinien können über den OVE-Shop bezogen werden unter shop.ove.at. Detaillierte Tabellen zu Schutzzielen/Ausführungen und den wirksamen Schutzbereichen finden sich auf der OVE-Website: Zur OVE Fachinformation E09: "Schutzbereich von SPD"