Wie man den richtigen Überspannungsschutz (SPD) auswählt.

In wie viele Kategorien lassen sich Überspannungsschutzgeräte einteilen?

Typ 1 (Spannungsschaltart)

• Funktion:
  Wird hauptsächlich dazu verwendet, große Ströme (10/350μs Wellenform) aus direkten oder induzierten Blitzeinschlägen abzuleiten.
  Wird typischerweise am Hauptstromverteilereingang von Gebäuden eingesetzt (Übergangszone von LPZ0 zu LPZ1).
• Funktionsprinzip:

Hohe Impedanz im Normalzustand: 

Wenn keine Überspannung auftritt, bleibt der Überspannungsschutz im hochohmigen Zustand und beeinflusst den Stromkreis nicht.
Niedrige Impedanz beim Auslösen:

Wenn die Stoßspannung den Schwellenwert (z. B. 4 kV) überschreitet, kommt es zum Durchschlag der internen Gasentladungsröhre (GDT) oder der Funkenstrecke, wodurch ein niederohmiger Pfad entsteht, über den Ströme von mehreren zehn kA sofort entladen werden können.
Anschließende Lichtbogenlöschung: Nachdem die Überspannung abgeklungen ist, kehrt der GDT durch seine Selbstheilungsmechanismen in einen hochohmigen Zustand zurück.

• Kernkomponenten:

Gas Discharge Tube (GDT):Leitet durch Ionisation von Inertgas.
Funkenlücke:Entladungen erfolgen durch Luftdurchschlag, mit hoher Strombelastbarkeit (kann 100 kA überschreiten).

Typ 2 (Spannungsbegrenzungstyp)

• Funktion:

Schützt vor induzierten Blitz- und Schaltüberspannungen (8/20μs Wellenform).

Wird in Verteilerkästen verwendet.

• Funktionsprinzip:

Nichtlineare Impedanzcharakteristik: 

Wenn die Stoßspannung ansteigt, sinkt die Impedanz des internen Varistors (MOV) abrupt ab und begrenzt die Spannung auf ein sicheres Niveau (z. B. Up ≤ 1,5 kV).

Kontinuierliche Entladung: 

Der MOV kann wiederholt moderate Ströme (20–40 kA) abgeben, aber hohe Ströme können seine Leistungsfähigkeit beeinträchtigen.

• Kernkomponente:

Metalloxidvaristor (MOV):Es handelt sich um ein spannungsempfindliches Halbleiterbauelement, das aus Zinkoxid (ZnO)-Partikeln besteht.

Typ 3 (Kombinierter oder Feinschutz)

• Funktion

Schnelle Reaktion:Verwendet TVS-Dioden oder MOV+TVS-Kombinationen mit einer Ansprechzeit ≤1ns.

Extrem niedrige Klemmspannung (z. B. Up ≤ 0,8 kV), wodurch die Sicherheit empfindlicher Geräte gewährleistet wird.

Kernkomponente:

Überspannungsschutzdiode (TVS-Diode):Nutzt den Lawineneffekt des PN-Übergangs für eine extrem schnelle Reaktion, hat aber eine begrenzte Strombelastbarkeit (

Die Wahl des richtigen Überspannungsschutzgeräts (SPD) ist entscheidend. Wie wählt man das richtige Gerät für verschiedene Anwendungsfälle aus?

1.Schutzanforderungen definieren

1.1 Identifizierung von Überspannungsquellen

Direkter Blitzeinschlag (z. B. in ein Gebäude):  Erfordert SPD Typ 1 (10/350μs Wellenform).

Induzierte Blitz- oder Schaltüberspannungen (z. B. Netzschwankungen, An-/Abschalten von Geräten): Erfordert SPD Typ 2 oder Typ 3 (8/20μs Wellenform).

1.2 Schutzzonen (LPZ) bestimmen

LPZ0 → LPZ1 Zone (z. B. Hauptstromeinlass):

 Hybrid-SPD Typ 1 oder Typ 1+2.

LPZ1 → LPZ2 Zone (z. B. Bodenverteiler):

Typ 2 SPD.

LPZ2 → LPZ3-Zone (z. B. Gerätefront-Ende):

Typ 3 oder Präzisions-SPD.

2.Auswahl der Schlüsselparameter

2.1Maximale Dauerbetriebsspannung (Uc)

2.1.1 Muss höher sein als die Nennspannung des Systems (z. B. für ein 385-V-System Uc ≥ 385 V wählen).

2.2.2 Gitterschwankungen berücksichtigen (±10~20%).

2.2Spannungsschutzstufe (nach oben)

2.2.1 Lower Up bietet einen besseren Schutz, muss aber der Spannungsfestigkeit des zu schützenden Geräts entsprechen.

2.2.2 Allgemeine Regel: Up ≤ 80 % der Stehspannung des Geräts (z. B. wenn das Gerät 2,5 kV verträgt, wählen Sie Up ≤ 2,0 kV).

2.3 Strombelastbarkeit (In / Imax)

• Typ 1: In ≥ 12,5 kA (10/350 μs Wellenform).
• Typ 2: Hauptverteilerfeld: Imax ≥ 40kA (8/20μs).

Teilverteilungsfeld: Imax ≥ 20kA (8/20μs).

• Typ 3: In ≥ 5kA (Kombinationswelle).

2.4 Ansprechzeit

Standard-SPDs: ≤25ns.

Für Präzisionsgeräte sollten schnellere Optionen gewählt werden (z. B. TVS-Dioden, ≤1 ns).

3.Auswahl nach Anwendungsszenario

3.1Stromversorgungssysteme

3.1.1 Hauptverteiler: Hybrid-Überspannungsschutzgerät Typ 1+2 (z. B. Imax = 100 kA, Up ≤ 2,5 kV).

3.1.2 Unterverteilerfeld: Typ 2 SPD (z. B. Imax = 40 kA, Up ≤ 1,8 kV).

3.1.3 Geräteende: Überspannungsschutzgerät Typ 3 oder steckdosenmontiertes Überspannungsschutzgerät (z. B. Up ≤ 1,2 kV).

3.2 Signal-/Kommunikationsleitungen

3.2.1 Verwenden Sie dedizierte Signalübertrager (SPDs), die zu den Schnittstellentypen (z. B. RJ45, RS485) passen.

Achten Sie auf die Übertragungsrate und die Einfügungsdämpfung (wählen Sie bei Verwendung eines Gigabit-Netzwerks ein hochfrequenzkompatibles Modell).

3.3 PV/DC-Systeme

Wählen Sie DC-Überspannungsschutzgeräte mit Uc ≥ 1,2 × maximaler Systemspannung.