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Creative System Design & Integration

Elektroinstallation

Überspannungsschutz

Wie entsteht Überspannung ?

Transiente Überspannungen: die größten Spannungsspitzen im Niederspannungs-Verbrauchernetz resultieren aus Blitzentladungen. Der hohe Energieinhalt der Blitzüberspannungen bei einem Direkteinschlag in die äußere Blitzschutzanlage oder in eine Niederspannungsfreileitung hat – ohne inneren Blitzund Überspannungsschutz – in der Regel einen Totalausfall der angeschlossenen Verbraucher und Beschädigungen der Isolation zur Folge. Aber auch induzierte Spannungsspitzen in Gebäudeinstallationen sowie Energie- oder Datenleitungszuleitungen können noch ein Vielfaches der nominellen Betriebsspannung erreichen. Auch Schaltüberspannungen, die zwar nicht so hohe Spannungsspitzen wie Blitzentladungen hervorrufen, dafür aber wesentlich häufiger auftreten, können zu einem sofortigen Ausfall der Anlagen führen. In der Regel betragen Schaltüberspannungen das Zwei- bis Dreifache der Betriebsspannung, Blitzüberspannungen können aber teilweise auch den 20-fachen Wert der Nennspannung erreichen und einen hohen Energieinhalt transportieren. Oft kommt es erst mit zeitlicher Verzögerung zu Ausfällen, da die durch kleinere Transienten hervorgerufene Alterung der Bauteile die Elektronik der betroffenen Geräte schleichend schädigt. Je nach genauer Ursache bzw. Einschlagsort der Blitzentladung werden unterschiedliche Schutzmaßnahmen benötigt:

Direkter Blitzeinschlag

Schlägt ein Blitz direkt in die äußere Blitzschutzanlage (Blitzableiter) oder in blitzstromtragfähig geerdete Dachaufbauten (z.B. Dachantenne) ein, so kann die Blitzenergie vorab sicher zum Erdpotential abgeleitet werden. Doch mit einer Blitzschutzanlage allein ist es noch nicht getan: Aufgrund der Impedanz der Erdungsanlage wird das gesamte Erdungssystem des Gebäudes auf ein hohes Potential angehoben. Diese Potentialerhöhung bewirkt die Aufteilung der Blitzströme über die Erdungsanlage des Gebäudes sowie über die Stromversorgungssysteme und Datenleitungen zu den benachbarten Erdungssystemen (Nachbargebäude, Niederspannungstransformator).

Überspannungen im 230V/400V Niederspannungsnetz

Schaltüberspannungen entstehen durch Ein- und Ausschaltvorgänge, durch das Schalten von induktiven und kapazitiven Lasten sowie durch das Unterbrechen von Kurzschlussströmen. Insbesondere das Abschalten von Produktionsanlagen, Beleuchtungssystemen oder Transformatoren kann in nahegelegenen elektrischen Geräten Schäden zur Folge haben.

Direkter Blitzeinschlag in eine 230V / 400V Niederspannungsfreileitung

Ein direkter Blitzeinschlag in eine Niederspannungsfreileitung oder Datenleitung kann in ein benachbartes Gebäude hohe Blitzteilströme einkoppeln. Eine besondere Gefährung durch Überspannungen besteht für die elektrischen Anlagen von Gebäuden am Ende von Niederspannungsfreileitungen.

Einkopplungen von Überspannungen durch nahen oder fernen Blitzeinschlag

Auch wenn bereits Blitzschutz- und Überspannungsschutzmaßnahmen installiert sind: Durch einen nahen Blitzeinschlag werden zusätzlich hohe Magnetfelder aufgebaut, die wiederum hohe Spannungsspitzen in Leitungssysteme induzieren. In einem Radius bis zu 2km um den Blitzeinschlagspunkt können durch induktive oder galvanische Kopplung Schäden entstehen.

Auswahl geeigneter Komponenten zum Schutz vor Überspannung in der Elektroinstallation

Welcher Netztyp liegt vor ?

4 - Leiter Netze TN-C-Netzsystem (PE im Hausanschluß mit N verbunden - Städte)
Im TN-C-S-Netzsystem wird die elektrische Anlage durch die drei Außenleiter (L1, L2, L3) und den kombinierten PEN-Leiter versorgt. Der Einsatz wird in VDE 0100-534 beschrieben.

Die Blitzstromableiter Typ 1 (bisher Anforderungsklasse B) werden 3-polig eingesetzt. Der Anschluss erfolgt parallel zu den Außenleitern, die über die Ableiter an den PEN angeschlossen werden. Nach Abstimmung mit den örtlichen Energieversorger und der VDN-Richtlinie ist auch der Einsatz vor der Hauptzählereinrichtung möglich.

Die Überspannungsableiter Typ 2 (bisher Anforderungsklasse C) werden in der Regel nach der Aufteilung des PEN-Leiters eingesetzt. Wenn die Aufteilung mehr als 0,5m entfernt ist, handelt es sich ab hier um ein 5-Leiter-Netz. Die Ableiter werden in der 3+1-Schaltung eingesetzt. Bei der 3+1-Schaltung werden die Außenleiter (L1, L2, L3) über Ableiter an den Neutralleiter (N) angeschlossen. Der Neutralleiter (N) wird über eine Summenfunkenstrecke mit dem Schutzleiter (PE) verbunden. Die Ableiter sind vor einem Fehlerstrom-Schutz (RCD) einzusetzen, da dieser sonst den abgeleiteten Stoßstrom als Fehlerstrom interpretiert und den Stromkreis unterbricht.

Die Überspannungsableiter Typ 3 (bisher Anforderungsklasse D) werden zum Schutz gegen Schaltüberspannungen in den Endgerätestromkreisen eingesetzt. Diese Querüberspannungen treten hauptsächlich zwischen L und N auf. Durch eine Y-Schaltung werden der L- und N-Leiter über Varistoren geschützt, und die Verbindungen zum PELeiter mit einer Summenfunkenstrecke hergestellt. Mit dieser Schutzschaltung zwischen L und N wird bei Querüberspannungen kein Stoßstrom gegen PE geleitet, der RCD (FI-Schutzschalter) interpretiert somit auch keinen Fehlerstrom.
5 - Leiter Systeme TN-S- und TT-Netzsysteme (TT - EON Niederbayern)
Im TN-S-Netzsystem wird die elektrische Anlage durch die drei Außenleiter (L1, L2, L3), den Neutralleiter (N) und den Erdleiter (PE) versorgt. Im TT-Netz dagegen wird die elektrische Anlage durch die drei Außenleiter (L1, L2, L3), den Neutralleiter (N) und den lokalen Erdleiter (PE) versorgt. Der Einsatz wird in VDE 0100-534 beschrieben.

Die Blitzstromableiter Typ 1 (bisher Anforderungsklasse B) werden in der 3+1-Schaltung. Bei der 3+1-Schaltung werden die Außenleiter (L1, L2, L3) über Ableiter an den Neutralleiter (N) angeschlossen. Der Neutralleiter (N) wird über eine Summenfunkenstrecke mit dem Schutzleiter (PE) verbunden. Nach Abstimmung mit den örtlichen Energieversorger und der VDN Richtlinie ist auch der Einsatz vor der Hauptzählereinrichtung möglich.

Die Überspannungsableiter Typ 2 (bisher Anforderungsklasse C) werden in der 3+1-Schaltung eingesetzt. Bei der 3+1-Schaltung werden die Außenleiter (L1, L2, L3) über Ableiter an den Neutralleiter (N) angeschlossen. Der Neutralleiter (N) wird über eine Summenfunkenstrecke mit dem Schutzleiter (PE) verbunden. Die Ableiter sind vor einem Fehlerstrom-Schutz (RCD) einzusetzen, da dieser sonst den abgeleiteten Stoßstrom als Fehlerstrom interpretiert und den Stromkreis unterbricht.

Die Überspannungsableiter Typ 3 (bisher Anforderungsklasse D) werden zum Schutz gegen Schaltüberspannungen in den Endgerätestromkreisen eingesetzt. Diese Querüberspannungen treten hauptsächlich zwischen L und N auf. Durch eine Y-Schaltung werden der L- und N-Leiter über Varistoren geschützt, und die Verbindung zum PE-Leiter mit einer Summenfunkenstrecke hergestellt. Mit dieser Schutzschaltung zwischen L und N wird bei Querüberspannungen kein Stoßstrom gegen PE geleitet, der RCD (FI-Schutzschalter) interpretiert somit auch keinen Fehlerstrom.

Umfeld

Neben der vom EVU und der lokalen Installation vorgegebenen Netzform ist die Auswahl der passenden Komonenten abhängig von:
  • Äussere Antennenanlage vorhanden ?
  • Energie - Einspeisung über Erdkabel oder Freileitung ?
  • Äussere Blitzschutz (Blitzableiter) vorhanden ?
  • Geografische Lage

Besondere Anforderungen bei Photovoltaik (PV) Anlagen

PV - Anlagen sind, obwohl dies oft unterschätzt wird durch ihren technischen Aufbau gefährdet. Zu schützen sind hier abhängig vom aüsseren Umfeld die Komponenten auf der primären DC-Seite (Module und Wechselrichter) und die sekundären AC Komponenten (Wechselrichter, Hausinstallation). Die Zuleitungen der Wechselrichter werden mit entsprechend aufeinander abgestimmten Komponenten bzgl. Überspannungen geschützt. Zusätzlich sind diese auf der AC-Seite gegen Fehlerstrom und Überlast zu schützen.

Intelligent Home Control [IHC / IHRC]

Sicherheit, Komfort und Einsparung von Energie sind die Highlights der immer leistungsfähigeren Steuerung von Komponenten der Hausinstallation durch eine kompakte Zentrale. Ohne großen Aufwand können täglich wiederkehrende Aufgaben intelligent automatisiert werden. Das erweiterbare System übernimmt die Steuerung von Jalousien, Markisen, Klimageräten, Beleuchtung, Heizung und viele weitere elektrische Verbraucher abhängig von verschieden Umweltfaktoren, Zeitprogrammen und Verhalten der Anwender. Durch die drahtlose verschlüsselte bidirektionale Funkkomunikation können neben den drahtgebundenen Aktoren und Sensoren auch nachträglich verschiedenste Aufgaben im Haushalt problemlos automatisiert werden.

Folgende Vorteile ergeben sich beim Einsatz von IH(R)C - Komponenten:
  • Sicherheit - durch im System integrierte Rauchmelder und Tür- bzw. Fensterkontakte (drahtlos)
  • Steuerung von Markisen und Jalousien abhängig von Zeit und Wetter (Sensoren für Temperatur, Regen, Wind und Lichtverhältnisse)
  • Sensoren können jederzeit via Internet abgefragt werden (IHRC - SSL-Verschlüsselung in Verbindung mit » PROXY-Service «)
  • Aktoren können via Internet (SUB-Domain) gesteuert werden (IHRC - SSL-Verschlüsselung in Verbindung mit » PROXY-Service «)
  • Einsparung von Energie - Steuerung von elektrischen Verbrauchern, Heizung und Klima
  • Sichere Funkkomunikation (AES Verschlüsselung / bidirektionales Funkprotokoll)
  • Alternativ (auch parallel zum Funkprotokoll) WIRED Aktoren bzw. Sensoren via RS485 Schnittstelle
  • Nachträglich in bestehende Installation ohne grosse Änderungen integrierbar
  • Kundenspezifische Steuerung via Software - Module

Portfolio

Elektro - Installation

  • Planung und Projektierung Hausinstallation (Neubau / Umbau)
  • Planung von Antennenanlagen (DVB-T / DVB-S)
  • Hauautomation - Intelligent Home Control [IHC / IHRC]

Überspannungsschutz

  • Auswahl und Lieferung der geeigneten Überspannungsschutz - Komponenten der Schutzklasse 1 - 3 (Grob - Feinschutz)
  • Realisierung von Überspannungsschutz - Lösungen Photovoltaik (AC / DC) nach VDE-Richtlinien
  • Aufbau von Kleinverteilern und PV-Generator Anschlußkästen (GAK)
Anfragen und Kontakt: » siehe Kontakt - Formular «