Wichtige Parameter und Prüfnormen für Überspannungsschutzgeräte (SPDs)
Überspannungsschutzgerät (SPD): Ein Überspannungsschutzgerät (SPD) dient zur Begrenzung von transienten Überspannungen und zur Ableitung von Stoßströmen. SPDs werden hauptsächlich in Niederspannungsverteilungsnetzen und Informationssystemen eingesetzt, um vor Blitzüberspannungen, Schaltüberspannungen, elektromagnetischen Blitzimpulsen (LEMP) und elektromagnetischen Störungen (EMI) zu schützen. Für den Hochspannungsschutz werden stattdessen Überspannungsableiter verwendet.
I. Wichtige Parameter von Überspannungsschutzgeräten (SPDs)
1. Maximale Dauerbetriebsspannung (Uc): Die maximale Effektivspannung (RMS) oder Gleichspannung, die dauerhaft an den Schutzmodus des Überspannungsschutzgeräts angelegt werden kann. Dies entspricht im Wesentlichen der Nennspannung des Überspannungsschutzgeräts. Der Uc-Wert beeinflusst sowohl die Lebensdauer des Überspannungsschutzgeräts als auch dessen Schutzwirkungsgrad. Die Wahl eines höheren Uc-Werts kann die Lebensdauer des Produkts verlängern, erhöht aber auch die Restspannung, was für die geschützten Geräte schädlich ist.
2. Nennentladestrom (In)Der Spitzenstrom einer 8/20-µs-Stromwelle, dem der Überspannungsschutz standhält. Dieser Parameter wird für Prüfungen der Klasse II verwendet und dient auch als Vorbedingungskriterium für Prüfungen der Klassen I und II. SPD-Normen definieren eine Reihe von In-Werten, und die Hersteller wählen einen geeigneten In-Wert für die Prüfung aus. Sobald der Überspannungsschutz die Prüfung bestanden hat, wird sein In-Wert offiziell als der gewählte Wert festgelegt.
3. Maximaler Entladestrom (Imax) bei Prüfungen der Klasse II: Der Spitzenstrom einer 8/20-µs-Stromwelle, den der Überspannungsschutz (SPD) bewältigen kann. Obwohl die Definition ähnlich wie bei In ist, bieten SPD-Normen separate Serien für In und Imax an, wobei Imax > In für dieselbe Klasse gilt. Das Bestehen eines Tests bei einem bestimmten In-Wert garantiert nicht, dass der SPD den entsprechenden Imax-Wert besteht, da die Testbedingungen (Stromstärke und Impulsanzahl) unterschiedlich sind.
4. Impulsstrom (Iimp): Die Fähigkeit des Überspannungsschutzgeräts (SPD), einer 10/350 µs Blitzstromwelle standzuhalten, wird durch zwei Parameter charakterisiert: Spitzenstrom (ISpitze) und Ladung (Q). Dieser Parameter wird für Prüfungen der Klasse I verwendet.
5. Spannungsschutzstufe (nach oben): Diese auch als Restspannung bezeichnete Spannung tritt am Überspannungsschutzgerät (SPD) auf, wenn nach der Aktivierung ein bestimmter Spitzenstrom durch das Gerät fließt. Die Restspannung (Up) muss unterhalb der Stoßspannungsfestigkeit des geschützten Geräts liegen. Die Norm GB50343-2012 *Technischer Code für den Blitzschutz elektronischer Informationssysteme in Gebäuden* legt die Stoßspannungsfestigkeitswerte für verschiedene Stufen von Niederspannungsverteilungssystemen fest. Die vom Hersteller angegebene Nennstoßspannungsfestigkeit (Uw) des Geräts gibt dessen Isolationsfähigkeit gegen Überspannungen an. Daher muss bei der Auswahl des Überspannungsschutzgeräts sichergestellt sein, dass Up
II. Relevante Prüfungen für Überspannungsschutzgeräte (SPDs)
In den vorangegangenen Abschnitten werden die Prüfungen der Klassen I und II erwähnt. Nachfolgend sind die Prüfungsmethoden aufgeführt:
1. Test der Klasse I: Die Messung erfolgte mit einem Nennentladestrom (In), einem 1,2/50 µs Spannungsimpuls und einem maximalen Impulsstrom Iimp (10/350 µs Blitzstromwelle). Wenn die innerhalb von 10 ms übertragene Ladung Q beträgt, ist der Spitzenstrom Ipeak = 0,5Q.
2. Prüfung der Klasse II: Die Messung erfolgte mit einem Nennentladestrom (In), einem 1,2/50μs Spannungsimpuls und einem maximalen Entladestrom Imax (8/20μs Stromwelle).
3. Prüfung der Klasse III: Die Messung erfolgte mittels einer Kombinationswelle, definiert als eine Leerlaufspannung (Uoc) von 1,2/50 μs und ein Kurzschlussstrom (Isc) von 8/20 μs, erzeugt durch einen 2 Ω Kombinationswellengenerator.
Diese Prüfkategorien sind nicht hierarchisch und daher nicht direkt vergleichbar. Hersteller können jede beliebige Prüfklasse für die Validierung wählen. Bei der Planung der Gebäudeelektrik müssen jedoch die unter Klasse I oder Klasse II geprüften Überspannungsschutzgeräte (SPDs) folgenden Anforderungen entsprechen:
IEC 61024: Betrifft den Schutz von Personen vor Blitzeinschlägen in Gebäuden und umfasst die Auswahl der Schutzstufen von Blitzschutzsystemen.
IEC 61312: Behandelt den Schutz vor elektromagnetischen Blitzimpulsen (LEMP), einschließlich der Anforderungen an die Gebäudeabschirmung, Erdung und den Potenzialausgleich.
IEC 62305: Bietet Richtlinien für die Auslegung von Blitzschutzsystemen und fasst allgemeine Grundsätze und Anforderungen für den Blitzschutz zusammen.
