Idealer Schutz für empfindliche Betriebsmittel

Die im „DEHNshield ZP“ verbaute RAC-­Funkenstrecke kombiniert die Vorteile einer getriggerten Funkenstrecke mit den kurzschlussstrombegrenzenden Eigen ­ schaften eines Leistungsschalters (Bild 4). Bei einem Überspannungsereignis erfolgen die Begrenzung der Überspannung und das Ableiten eines Stoßstroms in drei Phasen (Bild 5 und 6).

• Zündung: Nach dem Überschreiten eines Schwellwertes wird die Trigger ­ schaltung im Gerät selbstständig aktiviert und ein hochleitfähiger Lichtbogen zwischen den Laufschienen gezündet. Da die Zündung im Bereich des geringsten Abstands der Elektroden erfolgt, ist sichergestellt, dass ein schnelles Ansprechen und ein sicheres Ableiten erfolgt. Durch den schlagartigen Zusammenbruch der anliegenden Spannung wird die Restenergie auf ein Minimum begrenzt und nachgelagerte Systeme und Endgeräte ent ­ lastet. Der geringe Leistungsumsatz in der Funkenstrecke beim Ableiten schont zudem die Funkenstrecke selbst und verlängert so die Lebensdauer des SPD.
• Aufbau der Gegenspannung: Unmittelbar nach dem Ableiten oder noch während des Abklingens des beim Ableiten einer Überspannung auftreten ­ den Stoßstroms beginnt der Lichtbogen aus dem Zündbereich herauszulau ­ fen. Dafür sorgen der auftretende Druck im Zündbereich sowie die Wir ­ kung des Magnetfelds in der Schleife aus Laufschienen und Lichtbogen. Mit der Verlängerung des Lichtbogens verstärkt sich der magnetische Effekt und der Lichtbogen läuft zunehmend schneller in Richtung der Löschbleche. Die entstehende Gasströmung wird durch ein System von Öffnungen und Kanälen geführt, die in die mechanischen Aufnahmen für die Elektroden integriert sind. Damit lässt sich die Laufgeschwindigkeit des Lichtbogens so steuern, dass nach dem Abklingen des Stoßstroms der Lichtbogen unmittel ­ bar vor der Löschblechkammer steht. Die schnell ansteigende Lichtbogen ­ spannung begrenzt einen möglichen Netzfolgestrom wirksam, ohne diesen jedoch zunächst zu löschen. Dies ist wichtig, da der von der Überspannung erzeugte Stoßstrom erst sicher abgeleitet werden muss, ohne die Funkenstrecke zu überlasten.
• Der Löschvorgang: Ist der Stoßstrom abgeklungen, stellt ein schnelles Löschen sicher, dass vorgelagerte Überstromschutzgeräte, wie Sicherungen, MCB oder Leistungsschalter, nicht belastet oder ausgelöst werden. Dazu wird der Lichtbogen in Phase 3 in der Löschblechkammer in mehrere kleine Teillichtbögen aufgeteilt. Aufgrund der hohen Anzahl an Teillichtbögen steigt die Bogenspannung stark an, die Lichtbogenspannung erreicht Werte oberhalb der Netzspannung und der anstehende Netzfolgestrom wird stark begrenzt und schnell unterbrochen. Die Verläufe von Strom und Spannung in den drei Phasen des Ableitens eines Überspannungsimpulses sind in Bild 5 dargestellt. Die schnelle und zuverlässige Unterbrechung des Netzfolgestroms nach dem Ableiten des Überspannungsimpulses stellt sicher, dass zum Beispiel eine vorgeschaltete Sicherung 35 AgG nicht auslöst. Dies ist insbesondere für die Versorgungssicherheit bedeutsam, da unter anderem häufiger auftretende Überspannungen sicher abgeleitet werden, ohne ein Fehlauslösen an Überstromschutzorganen zu provozieren.

Fazit

Mit den Überspannungsschutzgeräten der Familie „DEHNshield ZP“ lassen sich die Grundanforderung an den Blitzschutz-Potentialausgleich, den Überspannungsschutz sowie die Anforderungen der VDE-AR-N 4100 für den Einsatz im Vorzählerbereich erfüllen. Dass sie die Restenergie minimieren, ist ein entscheidender Vorteil von SPD mit RAC-­Funkenstreckentechnologie gegenüber Kombi-Ableitern mit einer Reihenschaltung aus Varistor und Gasentladungsableiter. Das schnelle und zuverlässige Unterbrechen des Netzfolgestroms nach dem Ableiten des Überspannungsimpulses bis zu einem prospektiven Kurzschlussstrom Ip = 25 kA, ohne dass zum Beispiel eine vorgeschaltete Sicherung 35 AgG fehlausgelöst wird, ist für die Versorgungssicherheit wichtig. In der SG- und LSG-Variante weisen die „DEHNshield ZP“-­Geräte zudem einen integrierten, abgesicherten Spannungsabgriff für die Versorgung von intelligenten Messsystemen auf, wie er in der VDE-AR-N 4100 beschrieben wird.

Literatur

1. Dehn SE + Co KG, Neumarkt.
2. DIN EN 62305-3 VDE 0185-305-3:2011-10, Blitzschutz, Teil 3: Schutz von baulichen Anlagen und Personen. Berlin · Offenbach: VDE VERLAG
3. DIN VDE 0100-443 VDE 0100-443:2016-10, Errichten von Niederspannungsanlagen, Teil 4-44: Schutzmaßnahmen – Schutz bei Störspannungen und elektromagnetischen Störgrößen – Abschnitt 443: Schutz bei transienten Überspannungen infolge atmosphärischer Einflüsse oder von Schaltvorgängen. Berlin · Offenbach: VDE VERLAG
4. DIN VDE 0100-534 VDE 0100-534:2016-10 Errichten von Niederspannungsanlagen, Teil 5-53: Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel – Trennen, Schalten und Steuern – Abschnitt 534: Überspannungs-Schutzeinrichtungen (SPDs). Berlin · Offenbach: VDE VERLAG
5. VDE-AR-N 4100:2019-04 Technische Regeln für den Anschluss von Kundenanlagen an das Niederspannungsnetz und deren Betrieb (TAR Niederspannung). Berlin · Offenbach: VDE VERLAG