Sichere Schaltanlagen
Überspannungsableiter Typ 1 und Typ 2 mit integrierter Vorsicherung bieten Vorteile in der Anwendung und bei der Installation. So profitiert der Errichter der Schaltanlage neben dem sicheren Ableiten des Blitzstromes und der Begrenzung der Überspannung auf für nachfolgende Anlagen und Systeme verträgliche Werte, u.a. von der großen Platzersparnis durch den Entfall der oftmals notwendigen externen Vorsicherung.
Bild: Dehn + Söhne GmbH & Co. KGNeben der Störgröße Überspannungen sind es Störlichtbögen, die bei Schaltanlagen zu beachten sind. Diese können gerade bei großen Niederspannungshauptverteilern im Niederspannungsnetz mit Kurzschlussströmen von mehreren Tausend Ampere zu längeren Betriebsausfällen führen. Begünstigt wird das Auftreten von Störlichtbögen z.B. durch Montagefehler, Isolationsfehler oder schlechte Kontaktierung. Um die zerstörerischen Auswirkungen von Störlichtbögen so gering wie möglich zu halten, ist es notwendig, diese so schnell wie möglich abzuschalten.
Platzbedarf
Durch den Einsatz von Ableitern mit integrierter Vorsicherung ergeben sich Platzeinsparungen bis zu 75%, verglichen mit konventionellen Ableitern mit separater Vorsicherung (Bild 1). Dies ist ein wesentlicher Vorteil beim Einsatz der DehnvenCI Kombi-Ableiter in elektrischen Schaltanlagen. In das nur zwei Teilungseinheiten pro Pol breite Gehäuse konnte der Überspannungsschutz gut integriert werden. Die Platzersparnis trägt dazu bei, die im Anlagenbau üblichen Vorgaben zur Vorhaltung von Platzreserven bis zu 30% im Schaltschrank nach Fertigstellung, einfacher zu erfüllen.
Leitungslängen
Die Größe der Vorsicherung muss beim Anschluss eines Überspannungsschutzgerätes mit in die Leitungslänge eingerechnet werden. Bei einer konventionellen externen Sicherungsbeschaltung mit einem NH-Sicherungsunterteil Baugröße 2 muss mit einer Verlängerung dieser Anschlussleitungen bis zu 50cm gerechnet werden. Die diesbezüglichen Vorgaben der Installationsnormen sind dann vielfach nur schwer umzusetzen. In DIN VDE 0100-534 wird empfohlen, die Gesamtanschlusslänge von Überspannungsschutzgeräten in Leitungsabzweigen nicht größer als 0,5m zu gestalten. Eine maximale Leitungslänge von 1m ist nach DIN VDE 0100-534 zwingend einzuhalten. Wird der Einsatz eines Ableiters mit integrierter Vorsicherung bereits in der Planungsphase vorgesehen und auf eine normkonforme Gestaltung der Leitungslänge geachtet, so kann durch geschickte Platzierung der Ableiter, was durch den Wegfall einer externen Vorsicherung erleichtert wird, eine empfohlene Leitungslänge von ca. 0,5m erzielt werden. Dabei ist der bei herkömmlichen Ableitern zu betrachtende Leitungsweg über die Vorsicherung schon inbegriffen. Als grober Richtwert kann angenommen werden, dass sich durch den dynamischen Spannungsfall auf der Anschlussleitung des Ableiters der Schutzpegel der Gesamtanordnung pro zusätzlichem Meter Leitungslänge bei einem Stoßstrom von 10kA (8/20µs) um 1.000V erhöht. Bei Leitungslängen von mehr als 1m ist somit der Schutz von Endgeräten nicht mehr gewährleistet. Durch den Spannungsfall auf der Anschlussleitung ergeben sich Schutzpegel, die höher liegen als die zulässige Bemessungsstoßspannungsfestigkeit von 1,5kV bei Geräten der Überspannungskategorie I gemäß DIN VDE 0100-443 im 230/400 System.
Bild: Dehn + Söhne GmbH & Co. KGVorteile durch echte Kombi-Ableiter
Durch das spannungsschaltende Verhalten von Funkenstrecken wird nahezu die gesamte Energie des Blitzstoßstroms über den Kombi-Ableiter geführt und so werden die nachfolgenden Geräte in der Elektroinstallation geschützt. Die Restgrößen des Stoßstroms, die in der Installation oder beim Endgerät noch ankommen sind sowohl in der Amplitude als auch in der zeitlichen Dauer (Impulszeit-Verkürzung) so stark begrenzt, dass sie keinen Schaden mehr verursachen können. Sogenannte spannungsbegrenzende Ableiter (Varistorableiter) können beim Einsatz als Typ 1-Ableiter physikalisch bedingt den Blitzstoßstrom nur aufteilen, jedoch nicht in dem Maße verringern, dass keine zerstörenden Stoßströme zum Endgerät gelangen. Somit bieten nur Ableiter auf Funkenstreckenbasis, wie der DehnvenCI, die volle Funktionalität eines Kombi-Ableiters und damit auch echten Endgeräteschutz.
Fest installierte Kurzschließer
Die Abschaltung eines Störlichtbogens durch die Auslösung der vorgeschalteten Leistungsschalter mit einer Reaktionszeit von ca. 50ms haben sich in der Praxis als nicht tauglich erwiesen, da in dieser Zeit bereits mit einer irreversible Schädigung der Schaltanlage zu rechnen ist. Störlichtbögen besitzen eine Eigenimpedanz und begrenzen somit den Strom. Dies macht es dem Leistungsschalter unmöglich, den Störlichtbogen als niederimpedanten Kurzschluss zu erfassen und diesen somit schnell zu unterbrechen. Zur Vermeidung von Personenverletzungen, Anlagenschäden und Betriebsausfällen wurde von Dehn das Störlichtbogenschutzsystem Dehnshort entwickelt (Bild 2). Mit Dehnshort wird der Störlichtbogen innerhalb von 1 bis 2ms über Punkt- oder Liniensensoren optisch sowie über den Strom erfasst und innerhalb von ca. 3ms über die von der Erfassungseinheit angesteuerten Kurzschließerpatronen gelöscht. Der damit eingeleitete metallische Kurzschluss sorgt für das Löschen des Lichtbogens und dann für das Abschalten des Schutzorgans. Dieses Störlichtbogenschutzsystem für NS-Anlagen besteht aus Erfassungssystem und Kurzschließereinheit. Das Erfassungssystem ist in die Schaltschranktür integrierbar. Dazu benötigt auch die Kurzschließereinheit nur wenig Raum. Nach einer Störlichtbogenabschaltung kann nach der Ursachenerkennung und -behebung sowie dem Austausch der Kurzschließereinheit die betroffene Anlage oder der Anlagenteil in kürzester Zeit wieder zugeschaltet werden. Die Vorgaben aus der DIN VDE 0100-420 und der VDS 2349, welche eine Gesamtzeit von der Detektion bis zur Löschung innerhalb von 5ms fordern, werden durch Dehnshort ohne Einschränkungen erfüllt.
Fazit
Als Kombi-Ableiter Typ 1 erfüllt der DehnvenCI die Anforderungen der Normenreihe DIN EN 62305 für den Blitzschutzpotentialausgleich gleichermaßen wie für den Überspannungsschutz von Endgeräten. Zusätzlich kann der Platzbedarf im Einspeisefeld durch die bereits im Ableiter integrierte Vorsicherung deutlich reduziert werden. Durch die universelle Einsetzbarkeit des DehnvenCI, unabhängig von der Anlagenvorsicherung und bis zu einem maximalen prospektiven Kurzschlussstrom von 100kAeff, entsteht ein geringerer Planungsaufwand und somit auch ein kürzerer Durchlauf der Projekte. Das integrierte, modular aufgebaute Störlichtbogenschutzsystem Dehnshort ist auf die jeweilige Anlage abgestimmt. Somit ist auch die Investition für dieses System dem Schaltschrank angepasst. Anschaffungskosten werden so optimiert. Im Falle einer Störlichtbogeneinwirkung reduzieren Sie mithilfe des Störlichtbogenschutzsystems erheblich die durch diesen Fehlerfall möglichen anfallenden Kosten. Noch wichtiger - Sie schützen dadurch aktiv auch Personen.
Überspannungsableiter Typ 1 und Typ 2 mit integrierter Vorsicherung bieten Vorteile in der Anwendung und bei der Installation. So profitiert der Errichter der Schaltanlage neben dem sicheren Ableiten des Blitzstromes und der Begrenzung der Überspannung auf für nachfolgende Anlagen und Systeme verträgliche Werte, u.a. von der großen Platzersparnis durch den Entfall der oftmals notwendigen externen Vorsicherung.
Bild: Dehn + Söhne GmbH & Co. KGNeben der Störgröße Überspannungen sind es Störlichtbögen, die bei Schaltanlagen zu beachten sind. Diese können gerade bei großen Niederspannungshauptverteilern im Niederspannungsnetz mit Kurzschlussströmen von mehreren Tausend Ampere zu längeren Betriebsausfällen führen. Begünstigt wird das Auftreten von Störlichtbögen z.B. durch Montagefehler, Isolationsfehler oder schlechte Kontaktierung. Um die zerstörerischen Auswirkungen von Störlichtbögen so gering wie möglich zu halten, ist es notwendig, diese so schnell wie möglich abzuschalten.
Platzbedarf
Durch den Einsatz von Ableitern mit integrierter Vorsicherung ergeben sich Platzeinsparungen bis zu 75%, verglichen mit konventionellen Ableitern mit separater Vorsicherung (Bild 1). Dies ist ein wesentlicher Vorteil beim Einsatz der DehnvenCI Kombi-Ableiter in elektrischen Schaltanlagen. In das nur zwei Teilungseinheiten pro Pol breite Gehäuse konnte der Überspannungsschutz gut integriert werden. Die Platzersparnis trägt dazu bei, die im Anlagenbau üblichen Vorgaben zur Vorhaltung von Platzreserven bis zu 30% im Schaltschrank nach Fertigstellung, einfacher zu erfüllen.
Leitungslängen
Die Größe der Vorsicherung muss beim Anschluss eines Überspannungsschutzgerätes mit in die Leitungslänge eingerechnet werden. Bei einer konventionellen externen Sicherungsbeschaltung mit einem NH-Sicherungsunterteil Baugröße 2 muss mit einer Verlängerung dieser Anschlussleitungen bis zu 50cm gerechnet werden. Die diesbezüglichen Vorgaben der Installationsnormen sind dann vielfach nur schwer umzusetzen. In DIN VDE 0100-534 wird empfohlen, die Gesamtanschlusslänge von Überspannungsschutzgeräten in Leitungsabzweigen nicht größer als 0,5m zu gestalten. Eine maximale Leitungslänge von 1m ist nach DIN VDE 0100-534 zwingend einzuhalten. Wird der Einsatz eines Ableiters mit integrierter Vorsicherung bereits in der Planungsphase vorgesehen und auf eine normkonforme Gestaltung der Leitungslänge geachtet, so kann durch geschickte Platzierung der Ableiter, was durch den Wegfall einer externen Vorsicherung erleichtert wird, eine empfohlene Leitungslänge von ca. 0,5m erzielt werden. Dabei ist der bei herkömmlichen Ableitern zu betrachtende Leitungsweg über die Vorsicherung schon inbegriffen. Als grober Richtwert kann angenommen werden, dass sich durch den dynamischen Spannungsfall auf der Anschlussleitung des Ableiters der Schutzpegel der Gesamtanordnung pro zusätzlichem Meter Leitungslänge bei einem Stoßstrom von 10kA (8/20µs) um 1.000V erhöht. Bei Leitungslängen von mehr als 1m ist somit der Schutz von Endgeräten nicht mehr gewährleistet. Durch den Spannungsfall auf der Anschlussleitung ergeben sich Schutzpegel, die höher liegen als die zulässige Bemessungsstoßspannungsfestigkeit von 1,5kV bei Geräten der Überspannungskategorie I gemäß DIN VDE 0100-443 im 230/400 System.
Dehn + Söhne GmbH + Co. KG
Dieser Artikel erschien in SCHALTSCHRANKBAU 1 2014 - 01.10.14.Für weitere Artikel besuchen Sie www.schaltschrankbau-magazin.de
