Wie man ein Überspannungsschutzgerät (SPD) richtig auswählt

Wie man ein Überspannungsschutzgerät (SPD) richtig auswählt

I. Kernauswahlkriterien

1. Wählen Sie den SPD-Typ basierend auf der Schutzstufe aus.

• Überspannungsschutzgerät Klasse I (Typ-1-Test): Wird am Eingang des Hauptverteilers installiert, um direkten oder induzierten Blitzeinschlägen standzuhalten (Entladestrom ≥ 12,5 kA, empfohlen 25 kA bis 100 kA). Verwenden Sie Hybrid-Überspannungsschutzgeräte (Kombination aus GDT und MOV) mit geringem Folgestrom und niedriger Restspannung.
• Überspannungsschutzgerät Klasse II (Typ-2-Test): Wird in Unterverteilungen oder Geräteraumfronten eingesetzt, um induzierte Überspannungen zu begrenzen (Entladestrom 20 kA bis 40 kA). Typisch sind spannungsbegrenzende MOVs mit einer Restspannung von ≤ 1,5 kV.
• Überspannungsschutzgerät der Klasse III (Typ 3 Test): Wird in der Nähe von Endgeräten (z. B. Servern, Switches) installiert, um empfindliche Geräte zu schützen (Entladestrom 10 kA ~ 20 kA), mit einer Restspannung ≤ 1,2 kV.

2. Systemparameter anpassen

• Maximale Dauerbetriebsspannung (Uc): Muss mindestens das 1,15-fache der Nennspannung des Systems betragen (z. B. Uc ≥ 440 V für ein 380-V-System wählen), um Fehlauslösungen aufgrund von Spannungsschwankungen zu vermeiden.
   
• Spannungsschutzstufe (nach oben): Klasse I SPD: Up ≤2,5 kV
  Schutzklasse II: Up ≤1,5 ​​kV
  Schutzart Schutzleiter Klasse III: Überspannung ≤1,2 kV. Sicherstellen, dass die Überspannung ≤80 % der Stehspannung des Geräts beträgt.
     
• Ansprechzeit:
  SPD der Klasse I: ≤25ns
  SPD der Klasse II: ≤25ns
  SPD der Klasse III: ≤1ns

3. Erdungs- und Installationsanforderungen

• Erdungswiderstand: ≤4Ω (≤10Ω in Gebieten mit hohem spezifischem Bodenwiderstand), bei einem Erdungsleiterquerschnitt von ≥25mm².
• Installationsort: Priorisieren Sie die Nähe zu den zu schützenden Geräten und minimieren Sie die Leitungslänge (Gesamtleitungslänge ≤0,5 m), um eine Überlagerung induzierter Spannungen zu vermeiden.

II. Wichtige Überlegungen
1. Auswahl des SPD-Typs

• Spannungsschaltender Überspannungsschutz (GDT): Hoher Entladestrom (≥100kA), jedoch besteht die Gefahr von Folgestrom und Stromunterbrechung; nur für den Schutz der Klasse I geeignet.
• Spannungsbegrenzender Überspannungsschutz (MOV): Niedrige Restspannung, aber anfällig für Alterung; erfordert regelmäßige Überwachung.
• Hybrid-Überspannungsschutzgerät: Verbindet die Vorteile von Schalt- und Begrenzungsschutzgeräten; empfohlen für mehrstufige Schutzsysteme.

2. Koordination zwischen den Phasen

• Mindestabstand zwischen oberem und unterem Überspannungsschutzgerät: ≥10 m (Schalt- + Begrenzungsschutzgerät) oder ≥5 m (Begrenzungsschutzgerät + Begrenzungsschutzgerät); andernfalls sind Entkopplungsvorrichtungen zu installieren.
• Formel zur Energiekoordination: Oberer SPD absorbiert 80 % der Energie, unterer SPD absorbiert 20 %.

3. Datensicherung

• Zur Verhinderung einer Eskalation des Kurzschlusses werden in Reihe geschaltete Leistungsschalter oder Sicherungen (Nennstrom ≥1,5-facher Dauerstrom des Überspannungsschutzgeräts) verwendet.
• Wählen Sie Überspannungsschutzgeräte mit Verschleißanzeigen für die automatische Abschaltung und Alarmierung im Fehlerfall.

4. Anforderungen für besondere Szenarien

• TN-C-System: Verwenden Sie den Modus 3+NPE oder 3P+N, um das Risiko einer erneuten Erdung der PEN-Leitung zu vermeiden.
• TT-System: Installieren Sie einen Überspannungsschutz zwischen den N- und PE-Leitungen, um einen Rückschlag der Potenzialdifferenz zu verhindern.

III. Designverifizierungstests
1. Blitzstoßprüfung: Überprüfung der Überspannungsfestigkeit des Überspannungsschutzgeräts bei einer Wellenform von 10/350 µs (Klasse I) bzw. bei einer Restspannung von 8/20 µs (Klasse II/III).
2. Test der thermischen Stabilität: Kontinuierlicher Stromfluss über 2 Stunden (50 % von Imax), Überprüfung des Temperaturanstiegs auf ≤60 K.
3. Degradationsüberwachung: Mithilfe eingebauter Sensoren wird der Leckstrom überwacht (Normalwert

IV. Häufige Fehler und Lösungen  

Fehler 1: Ignorieren der Art der Systemerdung, was zu einem Ausfall des Überspannungsschutzes führt.
Lösung: Für TN-Systeme wählen Sie 3P+N; für TT-Systeme wählen Sie 3P+PE; für IT-Systeme wählen Sie 3P.
Fehler 2: Unzureichender SPD-Abstand, was zu Interferenzen zwischen den Stufen führt.
Lösung: Halten Sie einen Abstand von ≥10 m zwischen den oberen und unteren Überspannungsschutzgeräten ein oder installieren Sie Entkopplungsinduktivitäten (≥1 mH).
Fehler 3: Vernachlässigung des Backup-Schutzes, wodurch die Gefahr eines Brandes nach einem Kurzschluss des Überspannungsschutzes besteht.
Lösung: In Reihe geschaltete Sicherungen (Nennstrom ≥1,5-facher Dauerstrom des Überspannungsschutzes).

Zusammenfassung  
Die Auswahl von Überspannungsschutzgeräten (SPDs) erfordert eine umfassende Bewertung der Systemspannung, des Blitzrisikos, der Belastbarkeit der Geräte und der Installationsumgebung. SPDs der Klasse I priorisieren die Ableitkapazität, während die Klassen II und III den Fokus auf die Restspannungsbegrenzung legen. Signal-SPDs müssen mit den Schnittstellentypen kompatibel sein. Regelmäßige Prüfungen (z. B. auf Ableitströme und Alterungserscheinungen) gewährleisten eine langfristige Schutzwirkung.