Überspannungsschutz Neues aus DIN VDE 0100

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1 Wer mehr weiß und kann, hat den besseren Überblick Bundestechnologiezentrum für Elektro- und Informationstechnik e. V Oldenburg, Donnerschweer Straße 184 Telefon: Fax: Folie: 1 Überspannungsschutz Neues aus DIN VDE 0100 Referent: Dipl.-Ing. Reinhard Soboll Bundestechnologiezentrum für Elektro- und Informationstechnik e. V Oldenburg, Donnerschweer Straße 184 Telefon: Fax: Homepage: Folie: 2 1

2 bfe-oldenburg Folie: 3 Gebäude mit äußerem Blitzschutz Folie: 4 2

3 Gebäude mit äußerem Blitzschutz Ein Blitzschutzsystem besteht aus dem äußeren und inneren Blitzschutz. Zum inneren Blitzschutz gehört auch der Blitzschutzpotentialsausgleich und damit der Einsatz von Überspannungsschutzeinrichtungen (ÜSE, SPD) des Typs 1. Weitere Überspannungsschutzmaßnahmen werden dringend empfohlen (z. B. der Einsatz von Typ 2 und Typ 3 Ableitern). Folie: 5 Überspannungsschutzeinrichtungen TYP 1 Äußerer Blitzschutz F1 Hauptverteilung ÜSE TYP 1 PEN HAK Wh Weitere Maßnahmen nach DIN VDE erforderlich F2 HES Folie: 6 3

4 Aufteilung der Blitzteilströme auf das Erdungssystem und die eingeführten Leitungen Auf dem Weg zur Erde teilt sich der Blitzstrom auf zwischen: der Erdungsanlage und den eingeführten Leitungen, die direkt oder über Überspannungsschutzgeräte verbunden sind. Die Aufteilung des Blitzstromes wird bestimmt durch: die Anzahl der äußeren leitenden Teile und eingeführten Leitungen, den äquivalenten Erdungswiderstand der unter der Erde verlegten Teile bzw. den Erdungswiderstand der oberirdisch verlegten Teile am Ort ihrer Erdung, Folie: 7 Anteil des Blitzstroms über die eingeführten Leitungen Folie: 8 4

5 Anteil des Blitzstroms über die eingeführten Leitungen Der auf die eingeführten Leitungen und sonstigen leitfähigen Systeme entfallende Anteil des Blitzstroms berechnet sich wie folgt: I f = k I e I f = Anteil des Blitzstroms über die eingeführten Leitungen k e = Faktor zur Ermittlung des Anteil des Blitzstroms I = Blitzstromscheitelwert entsprechend der Blitzschutzklasse Bei mehreren in die bauliche Anlage eingeführten leitfähigen Systemen teilt sich der Strom weiter entsprechend von deren Anzahl auf. Folie: 9 Aufteilung der Blitzteilströme auf das Erdungssystem und die eingeführten Leitungen Z der äquivalente Erdungswiderstand der Erdungsanlage; Z 1 der äquivalente Erdungswiderstand der äußeren leitenden Teile oder der Leitungen, die unterirdisch verlegt sind (Tabelle 10.5); Z 2 der Erdungswiderstand der Erderanordnung, die die oberirdischen Leitungen mit Erde verbindet. Wenn der Erdungswiderstand des Erdungspunktes nicht bekannt ist, kann der Wert von Z1 aus Tabelle 10.5 benutzt werden. n 1 die Gesamtzahl der äußeren leitenden Teile oder Leitungen, die unterirdisch verlegt sind; n 2 die Gesamtzahl der äußeren leitenden Teile oder Leitungen, die oberirdisch verlegt sind. Folie: 10 5

6 Äquivalenter Erdungswiderstand Annahme: n 1 = 1 (unterirdisch eingeführt) n 2 = 0 (oberirdisch eingeführt) k e k e k e 0,33 0,32 0,38 0,31 0,26 0,22 0,33 0,32 0,38 0,41 0,35 0,30 0,33 0,32 0,38 0,48 0,59 0,63 Folie: 11 Blitzteilströme durch äußere leitende Teile und eingeführte Leitungen I I F = 0,5 n I F = Blitzteilstrom je Leitung I = Blitzstrom entsp. Gefährdungspegel n =1 100% 100 ka 50 ka 50% Energietechnische Leitungen Potentialausgleichsschiene Äußerer Blitzschutz 50% Erdungsanlage S ka Folie: 12 6

7 Blitzstromtragfähigkeit von Überspannungs- Schutzeinrichtungen des Typs 1 (VDN-Richtlinie) DIN VDE x Folie: 13 Überspannungsschutzeinrichtungen TYP 1 Äußerer Blitzschutz F1 Hauptverteilung ÜSE TYP 1 Wh PEN HAK F2 HES Folie: 14 7

8 Überspannungsschutz Ein wirkungsvoller Blitzschutzpotentialausgleich und Überspannungsschutz benötigt eine wirksame Erdungsanlage und einen vollständig ausgeführten Potentialausgleich. Folie: 15 Technisches Anschlussbedingungen der Versorgungsnetzbetreiber (VNB) Abschnitt 8 Fundamenterder Bei jedem Neubau ist ein Fundamenterder nach DIN vorzusehen. Folie: 16 8

9 Fundamenterder Der Fundamenterder wird für alle Neubauten entsprechend den Technischen Anschlussbedingungen (TAB) der Verteilungsnetzbetreiber (VNB) und der Planungsnorm DIN vorgeschrieben. Der Fundamenterder gilt als Bestandteil der elektrischen Anlage und erfüllt wesentliche Sicherheitsfunktionen. Seine Errichtung soll deshalb nur durch eine beim Netzbetreiber eingetragene Elektro-/ Blitzschutzfachkraft oder unter Aufsicht dieser Fachkraft erfolgen. Folie: 17 Fundamenterder bei schwarzer Wanne Folie: 18 9

10 Dokumentation Über die Erdungsanlage ist eine Dokumentation anzufertigen. Die Dokumentation besteht aus dem: Ergebnis der Durchgangsmessung, den Ausführungsplänen und Fotografien der Erdungsanlage. Ein Muster ist im Anhang zu DIN enthalten. Folie: 19 Gebäude ohne äußeren Blitzschutz Personen oder Nutztiere müssen gegen Verletzungen und Sachwerte müssen gegen Schäden durch Überspannungen geschützt sein, die Folge von atmosphärischen Einwirkungen oder von Schaltüberspannungen sind. Folie: 20 10

11 Anwendung von Überspannungs- Schutzeinrichtungen des Typs 1 (VDN-Richtlinie) Technische Anschlussbedingungen TAB 2007 für den Anschluss an das Niederspannungsnetz Folie: 21 Anwendung von Überspannungs- Schutzeinrichtungen 12 Auswahl von Schutzmaßnahmen (4) Wird ein Überspannungsschutz nach DIN VDE mit Überspannungs-Schutzeinrichtungen vom Typ 2 oder Typ 3 nach DIN EN (VDE ) vorgesehen, nimmt der Errichter den Einbau der Schutzeinrichtungen im nicht plombierten Teil der Kundenanlage vor. (5) Wird ein Überspannungsschutz nach DIN EN (VDE ) mit Überspannungs-Schutzeinrichtungen vom Typ 1 nach DIN EN Technische Anschlussbedingungen (VDE ) vorgesehen, so dürfen Überspannungs- Schutzeinrichtungen TAB 2007 im plombierten Teil der Kundenanlage eingebaut für den Anschluss an das werden, Niederspannungsnetz sofern sie den Anforderungen der Richtlinie Überspannungs- Schutzeinrichtungen Typ 1 entsprechen. Folie: 22 11

12 Überspannungsschutzeinrichtungen TYP 1 Äußerer Blitzschutz F1 Hauptverteilung ÜSE TYP 1 Wh PEN HAK F2 HES Folie: 23 Einsatz von Überspannungsschutzeinrichtungen Äußerer Blitzschutz F1 Hauptverteiler Unterverteiler Endgeräte ÜSE TYP 1 ÜSE TYP 2 ÜSE TYP 3 Schutz nach DIN VDE Schutz nach DIN VDE L1 Wh L2 L3 PEN HAK F2 F2 N PE HES örtliche ES Folie: 24 12

13 Gebäude ohne äußeren Blitzschutz Folie: 25 Gebäude ohne äußeren Blitzschutz DIN VDE enthält Entscheidungskriterien für den Einsatz von Überspannungsschutzeinrichtungen (ÜSE) im Rahmen des Schutzes in Folge von indirekten atmosphärischen Entladungen und Schaltvorgängen. Als Ursache dieser Überspannungen werden ferne Blitzeinschläge und Schaltvorgänge betrachtet, die sich auf den Leitungen ausbreiten. Diese Überspannungen werden durch Überspannungsschutzeinrichtungen (ÜSE) Typ 2 und Typ 3 nach DIN EN (VDE ) begrenzt. Folie: 26 13

14 Induktive Einkopplung in Schleifen Ferner Blitzeinschlag Blitzstromable iter Quelle: OBO Bettermann Menden Leiterschleife Auswirkungen: induktive Einkopplung Hervorgerufen durch: Maximalwert der Blitzstromsteilheit di dt max Um jeden Strom durchflossenen Leiter bildet sich ein Magnetfeld. Befinden sich Leiterschleifen im Umfeld eines blitzstromdurchflossenen Leiters so kommt es in Folge des Induktionsgesetzes zu induzierten Spannungen. Folie: 27 Störgröße Blitzschlag Brandschaden Zerstörung der E-Anlage Folie: 28 14

15 Schalthandlungen Spannungsspitzen Folie: 29 Überspannungsschaden Folie: 30 15

16 Einsatz von Überspannungsschutzeinrichtungen Folie: 31 Einsatz von Überspannungsschutzeinrichtungen Äußerer Blitzschutz F1 Hauptverteiler Unterverteiler Endgeräte ÜSE TYP 1 ÜSE TYP 2 ÜSE TYP 3 Schutz nach DIN VDE Schutz nach DIN VDE L1 Wh L2 L3 PEN HAK F2 F2 N PE HES örtliche ES Folie: 32 16

17 Einbaubeispiele für Ableiter des Typs 2 Folie: 33 Ableiter des Typs 3 zum Geräteschutz Folie: 34 17

18 Einsatz von Überspannungsschutzeinrichtungen Wenn nach DIN VDE (VDE ) der Einsatz von Überspannungsschutzeinrichtungen gefordert ist, muss für jeden Schutzpfad der Nennableitstoßstrom mindestens 5 ka 8/20 betragen. Bei der 3+1 Schaltung, muss der Nennableitstoßstrom der Überspannungsschutzeinrichtung, die zwischen Neutralleiter und PE-Leiter angeschlossen ist, bei Drehstromsystemen mindestens 20 ka 8/20. Folie: 35 Prinzipschaltung der 3+1-Schaltung Folie: 36 18

19 Überspannungsableiter im TT-System Schaltung kwh RCD L N PE ÜSE Typ 2 ÜSE Typ 3 PAS Folie: 37 Auswirkung der Leitungslänge auf die Wirkung des Überspannungsschutzes Folie: 38 19

20 Auswirkung der Leitungslänge auf die Wirkung des Überspannungsschutzes u a = 1 kv u p = 1,5 kv u b = 4,5 kv u ges = 7,0 kv Nach VDE sollte die Anschlusslänge nicht größer als 0,5 m sein. u a u p u b u ges induktiver Spannungsfall auf der Anschlussleitung Schutzpegel der ÜSE induktiver Spannungsfall auf der Anschlussleitung Gesamter Spannungsfall am Verbraucher Folie: 39 Anschluss von Überspannungs-Schutzgeräten in V-Verdrahtung Beispiel: = 1,5 kv = 1,5 kv Folie: 40 20

21 Einsatz von Überspannungsschutzeinrichtungen NEU 1 m NEU 1 m Folie: 41 Kennzeichnung von Verteilern Folie: 42 21

22 Gefährdung von elektronischen Systemen durch Überspannungen Folie: 43 Induktive Kopplung Äußerer Blitzschutz Induktionsschleife Datensteckdose Starkstromsteckdose Informationstechnisches Netz Energietechnisches Netz Folie: 44 22

23 Induktive Kopplung Äußerer Blitzschutz Induktionsschleife SPD Starkstromsteckdose Datensteckdose Informationstechnisches Netz Energietechnisches Netz Folie: 45 Folie: 46 23

24 Schutz von elektronischen Systemen Folie: 47 Typische Montagefehler Folie: 48 24

25 Typische Montagefehler Folie: 49 Typische Montagefehler Folie: 50 25

26 Typische Montagefehler Folie: 51 Typische Montagefehler Folie: 52 26

27 Wer mehr weiß und kann, hat den besseren Überblick Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Folie: 53 27

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