Überspannungsschutz. DEHN + SÖHNE / protected by ISO 16016

Transkript

1 Überspannungsschutz DEHN + SÖHNE / protected by ISO 16016

2 Oliver Born Leiter Vertriebsmarketing Vertrieb Deutschland DEHN + SÖHNE GmbH + CO.KG. Hans-Dehn-Str Neumarkt Tel.: Fax: oliver.born@dehn.de

3 Errichten von Niederspannungsanlagen nach DIN VDE /-534 Anforderungen für den Anschluss

4 Relevante Änderungen für den Schaltanlagenbau DIN VDE und DIN VDE Neuerungen ab 1. Oktober 2016

5 Übergangsfristen Anwendungsbeginn dieser Normen ist Übergangsfrist dieser Normen besteht bis

6 Überspannungskategorien DIN VDE Einsatz von Überspannungsschutzeinrichtungen Bemessungs- Stehstoßspannung 6 kv Schutzpegel 1,5 kv 4 kv 2,5 kv Haushaltsgeräte 1,5 kv empfindliche Geräte HAK Z UV Endgerät 230/400 V Ableiter Typ 1+2+3* Typ 2 Typ 3 HAK: Hausanschlusskasten; Z: Zähler; UV: Unterverteilung *Schutzwirkung Überspannungsschutz-Seminar Schutzkonzepte und Schutzgeräte DEHN + SÖHNE / protected by ISO / 608_D_5_OB

7 DIN VDE (VDE ): Wirksamer Schutzbereich von Überspannungs-Schutzeinrichtungen (SPDs) Beträgt die Leitungslänge zwischen Überspannungs-Schutzeinrichtung (SPD) und dem zu schützenden Betriebsmittel mehr als 10 Meter, dann sollten zusätzliche Schutzmaßnahmen ergriffen werden, wie zum Beispiel: die Errichtung einer zusätzlichen Überspannungs-Schutzeinrichtung (SPD) so nah als möglich am zu schützenden Betriebsmittel. Der Schutzpegel dieser zusätzlichen Überspannungs-Schutzeinrichtung (SPD) darf in keinem Fall die notwendige Bemessungs-Stoßspannung U w des Betriebsmittels überschreiten;

8 DIN VDE (VDE ): Zusammenhang zwischen Bemessungs-Stoßspannungen U w von Betriebsmitteln und Überspannungskategorien Nennspannung der elekrischen Anlage a V 120/ /240 Spannung Außenleiter zu Neutralleiter abgeleitet von den Nennwechsel oder Nenngleichspannung bis einschließlich V Überspannungskategorie IV (Betriebsmittel mit sehr hoher Bemessungs- Stoßspannung) z. B. Elektrizitätszähler, Rundsteuerempfänger Geforderte Bemessungs-Stoßspannung der Betriebsmittel U w b kv Überspannungskategorie III (Betriebsmittel mit hoher Bemessungs-Stoßspannung) z. B. Verteilertafeln, Schalter, Steckdosen Überspannungskategorie II (Betriebsmittel mit normaler Bemessungs-Stoßspannung) z. B. Haushaltsgeräte, Werkzeuge ,5 1,5 0,8 230/400 c ,5 1,5 277/480 b 400/ , nur DC 1500 nur DC 15 d 10 d 8 d 6 d a Nach DIN EN (VDE ) b Diese Bemessungs-Stoßspannung gilt zwischen den aktiven Leitern und PE (Erde). c In IT-Systemen, die bei V betrieben werden, muss, aufgrund der Spannung gegen Erde, die an einem Leiter bei einem Erdfehler ansteht, die Zeile für 230/400 V angewendet werden. ANMERKUNG In 3-phasigen IT-Systemen ist aufgrund der Spannung gegen Erde, die an einem Leiter bei einem Erdschluss ansteht, die Spannung zwischen den Außenleitern zugrunde legen. d Empfohlene Werte nach DIN EN :(VDE Beiblatt 1):2011, Anhang D Überspannungskategorie I (Betriebsmittel mit geringer Bemessungs-Stoßspannung) z. B. empfindliche elektronische Geräte Tabelle 443.2: Geforderte Bemessungs-Stoßspannung von Betriebsmitteln (U w ) DEHN + SÖHNE / protected by ISO [ ] / 10420_D_1

9 [ ] / 10430_D_2 Weitere Anforderungen der Norm Einspeisepunkt Zum Schutz der gesamten elektrischen Anlage ist das Überspannungsschutzgerät (SPD) so nahe wie möglich am Speisepunkt der Anlage einzubauen. Durch die Montage im Einspeisefeld der Hauptverteilung werden alle nachfolgenden, elektronischen Systeme, wie z. B. Zähleinrichtungen, Monitoring- und Steuerungssysteme, mitgeschützt. Wohn- und Gewerbebau Industriebereich

10 [ ] / 10442_D_11 DIN VDE (VDE ): Auswahl und Errichtung von Überspannungs-Schutzeinrichtungen (SPDs) Errichtungsort und Prüfklasse (Typ) von Überspannungs-Schutzeinrichtungen (SPDs) Überspannungs-Schutzeinrichtungen (SPDs) müssen mindestens so nah wie möglich am Speisepunkt der elektrischen Anlage errichtet werden. Zum Schutz bei indirekten Blitzeinwirkungen und bei Schaltüberspannungen müssen mindestens Überspannungs-Schutzeinrichtungen (SPDs) Typ 2 verwendet werden. Ist eine bauliche Anlage mit einem externen Blitzschutzsystem ausgerüstet, oder ist der Schutz bei Einwirkungen infolge direkter Blitzeinschläge anderweitig gefordert, dann müssen Überspannungs- Schutzeinrichtungen (SPDs) Typ 1 verwendet werden. In Deutschland müssen bei baulichen Gebäuden mit Freileitungseinspeisung Überspannungs- Schutzeinrichtungen (SPDs) Typ 1 entsprechend Anhang B eingesetzt werden. ANMERKUNG 1: Der Speisepunkt der elektrischen Anlage kann beispielsweise der Ort sein, an dem die Einspeisung in das Gebäude eintritt, oder der elektrische Hauptverteiler (Hauptschaltanlage).

11 [ ] / 10477_D_1 Schaltüberspannungen Leistungsstarke elektrische Maschinen oder Umrichter können bei der Zu- oder Abschaltung zu sehr hohen kurzzeitigen Spannungsspitzen führen. Diese können in der Zeitdauer und damit einhergehendem Energieinhalt die blitzbedingten Überspannungen überschreiten. Quelle: Betriebseinrichtung.net Quelle: Pfeiffer& Scheuerer, 1992

12 Schaltüberspannungen Um diese Spannungsspitzen ausreichend zu begrenzen, wird empfohlen ein zusätzliches SPD so nah wie möglich am Störer einzusetzen. Quelle: Betriebseinrichtung.net 13 DEHN + SÖHNE / protected by ISO [ ] / 10477_D_2

13 Koordination von SPDs DEHN + SÖHNE / protected by ISO 16016

14 [ ] / 10442_D_42 DIN VDE (VDE ): Koordination von zwei oder mehreren Überspannungs-Schutzeinrichtungen (SPDs) Die erforderliche Koordination aller in einer elektrischen Anlage errichteten Überspannungs- Schutzeinrichtungen (SPDs) muss sichergestellt werden. Die Vorgaben des Herstellers zur richtigen Koordination von Überspannungs- Schutzeinrichtungen (SPDs), mit Verweis auf DIN CLC/TS (VDE V ), müssen beachtet werden. Bild Beispiel für die Errichtung von Überspannungs- Schutzeinrichtungen (SPDs) Typ 1, Typ 2 und Typ 3

15 Anschlusslänge SPDs DEHN + SÖHNE / protected by ISO 16016

16 [ ] / 10435_D_2 Maximale Leitungslänge zwischen den Anschlusspunkten Gesamtlänge a+b+c 0,5 m Leitung zur Überstromschutz Einrichtung Leitung zur Überspannung- Schutzeinrichtung Leitung zum Schutzleiteranschluss

17 [ ] / 10442_D_31 DIN VDE (VDE ): Anordnung von Überspannungs-Schutzeinrichtungen (SPDs) und Überstrom-Schutzeinrichtungen Die Anordnung der zum Schutz von Überspannungs-Schutzeinrichtungen (SPDs) genutzten Überstrom-Schutzeinrichtungen kann die Versorgungssicherheit der elektrischen Anlage und den tatsächlich in der elektrischen Anlage wirksamen Schutzpegel beeinflussen. ANMERKUNG 1: Ist der Überstromschutz intern zur Überspannungs-Schutzeinrichtung (SPD) angeordnet, dann ist der Spannungsfall an der Überstrom-Schutzeinrichtung bereits beim Schutzpegel U p der Überspannungs-Schutzeinrichtung (SPD) berücksichtigt.

18 Einsparung der Leitungslänge b durch Einsatz von SPD-Kombinationen Separater Aufbau Kombinierter Aufbau a b c E/I 2 4 a E/I d b a d E/I Überstromschutzeinrichtung der elektrischen Anlage Vom Hersteller geforderte Überstromschutzeinrichtung diese kann intern oder extern zum SPD angeordnet sein Überspannungsschutzeinrichtung SPD-Kombination Anschlusspunkte der SPD-Kombination Zu schützendes Betriebsmittel (Equipment) oder Anlage (Installation) DEHN + SÖHNE / protected by ISO [ ] / 10436_D_1_OB

19 [ ] / 10442_D_34 DIN VDE (VDE ): Anschluss von Überspannungs-Schutzeinrichtungen (SPDs) Beträgt die Gesamtlänge (a + b + c), wie in Bild festgelegt, mehr als 0,5 m, dann muss mindestens eine der folgenden Maßnahmen umgesetzt werden: Auswahl einer Überspannungs-Schutzeinrichtung (SPD) mit niedrigerem Schutzpegel U p (an einem geradlinig verlegten, 1 Meter langen Leiter wird bei einem Impulsstrom von 10 ka (8/20) ein Spannungsfall von ungefähr V erzeugt); Errichtung einer zweiten, koordinierten Überspannungs-Schutzeinrichtung (SPD) in der Nähe des zu schützenden Betriebsmittels, um so den Schutzpegel U p an die Bemessungs-Stoßspannung des zu schützenden Betriebsmittels anzupassen; Anwendung der Errichtung nach Bild

20 DIN VDE (VDE ): Anschluss von Überspannungs-Schutzeinrichtungen (SPDs) Beträgt die Gesamtlänge (a + b + c), wie in Bild festgelegt, mehr als 0,5 m, dann muss mindestens eine der folgenden Maßnahmen umgesetzt werden: Auswahl einer Überspannungs-Schutzeinrichtung (SPD) mit niedrigerem Schutzpegel U p (an einem geradlinig verlegten, 1 Meter langen Leiter wird bei einem Impulsstrom von 10 ka (8/20) ein Spannungsfall von ungefähr V erzeugt); Bemessungs-Stehstoßspannung U w 6 kv 4 kv Nutzbare Differenz = 2,5 kv DEHN = Schutzpegel U p 1,5 kv 2,5 kv Haushaltsgeräte 1,5 kv empfindliche Geräte HAK Z UV Endgerät 230/400 V DEHN + SÖHNE / protected by ISO [ ] / 10440_D_1

21 [ ] / 10439_D_1 Verlängerung der Anschlussleitungen durch niedrigerem Schutzpegel U p Fallbeispiel: Einsatzort der Überspannungs-Ableiter im Bereich Verteilung: U w = 4 kv Schutzpegel des Kombi-Ableiters DEHNventil/DEHNvenCI: U p = 1,5 kv Nennableitstoßstrom: I n = 25 ka (8/20) Berechnung der möglichen Leitungslänge: Erlaubter Spannungsabfall an der Anschlussleitung: 4 kv U w 1,5 kv U p = 2,5 kv Spannungsabfall pro Meter Leitung bei 25 ka (8/20µs) Stoßstrom: 2,5 kv Mögliche Leitungslänge: 2,5 kv / 2,5 kv pro Meter = 1 m Stoßstrom (8/20 µs) Spannungsfall bei geradlinig verlegter Leitung / m* 0,5 m 2 m 5 ka 500 V 250 V 1000 V 10 ka 1000 V 500 V 2000 V 12,5 ka 1250 V 625 V 2500 V 20 ka 2000 V 1000 V 4000 V 25 ka 2500 V 1250 V 5000 V

22 [ ] / 10439_D_2 Verlängerung der Anschlussleitungen durch niedrigerem Schutzpegel U p Fallbeispiel: Einsatzort der Überspannungs-Ableiter im Bereich Verteilung: U w = 4 kv Schutzpegel des Kombi-Ableiters DEHNshield: U p = 1,5 kv Nennableitstoßstrom: I n = 12,5 ka (8/20) Berechnung der möglichen Leitungslänge: Erlaubter Spannungsabfall an der Anschlussleitung: 4 kv U w 1,5 kv U p = 2,5 kv Spannungsabfall pro Meter Leitung bei 25 ka (8/20µs) Stoßstrom: 1,25 kv Mögliche Leitungslänge: 2,5 kv / 1,25 kv pro Meter = 2 m Stoßstrom (8/20 µs) Spannungsfall bei geradlinig verlegter Leitung / m* 0,5 m 2 m 5 ka 500 V 250 V 1000 V 10 ka 1000 V 500 V 2000 V 12,5 ka 1250 V 625 V 2500 V 20 ka 2000 V 1000 V 4000 V 25 ka 2500 V 1250 V 5000 V

23 [ ] / 10442_D_34 DIN VDE (VDE ): Anschluss von Überspannungs-Schutzeinrichtungen (SPDs) Beträgt die Gesamtlänge (a + b + c), wie in Bild festgelegt, mehr als 0,5 m, dann muss mindestens eine der folgenden Maßnahmen umgesetzt werden: Auswahl einer Überspannungs-Schutzeinrichtung (SPD) mit niedrigerem Schutzpegel U p (an einem geradlinig verlegten, 1 Meter langen Leiter wird bei einem Impulsstrom von 10 ka (8/20) ein Spannungsfall von ungefähr V erzeugt); Errichtung einer zweiten, koordinierten Überspannungs-Schutzeinrichtung (SPD) in der Nähe des zu schützenden Betriebsmittels, um so den Schutzpegel U p an die Bemessungs-Stoßspannung des zu schützenden Betriebsmittels anzupassen; Anwendung der Errichtung nach Bild

24 Anschluss von Überspannungs-Schutzeinrichtungen (SPDs) Errichtung einer zweiten, koordinierten Überspannungs-Schutzeinrichtung zur Einhaltung der Bemessungs- Stoßspannung U w des zu schützenden Betriebsmittels SPD 1 SPD 2 E/I

25 [ ] / 10442_D_34 DIN VDE (VDE ): Anschluss von Überspannungs-Schutzeinrichtungen (SPDs) Beträgt die Gesamtlänge (a + b + c), wie in Bild festgelegt, mehr als 0,5 m, dann muss mindestens eine der folgenden Maßnahmen umgesetzt werden: Auswahl einer Überspannungs-Schutzeinrichtung (SPD) mit niedrigerem Schutzpegel U p (an einem geradlinig verlegten, 1 Meter langen Leiter wird bei einem Impulsstrom von 10 ka (8/20) ein Spannungsfall von ungefähr V erzeugt); Errichtung einer zweiten, koordinierten Überspannungs-Schutzeinrichtung (SPD) in der Nähe des zu schützenden Betriebsmittels, um so den Schutzpegel U p an die Bemessungs-Stoßspannung des zu schützenden Betriebsmittels anzupassen; Anwendung der Errichtung nach Bild

26 [ ] / 10430_D_3_OB Weitere Anforderungen der Norm DIN VDE , Bild Leitungslänge der Anschlussund Erdungsleitung max. 0,5 m Lösungsbeispiele: Installation der SPDs in V-Verdrahtung Verbindung des Erdungsleiters direkt mit der Montageplatte Zusätzliche Erdungsschiene an der Überspannung-Schutzeinrichtung L 1 L 2 L 3 N

27 Anschlussmöglichkeiten von Überspannungs-Schutzeinrichtungen bei mehr als 0,5 m Anschlussleiterlänge zur HES DIN VDE , Bild Leitungslänge von HES zu ES vernachlässigbar Überspannungs- Schutzeinrichtung (SPD) Separate Leitungsführung der Verbindungsleitung beachten c Leitungslänge c (zu berücksichtigen) ES HES E/I ES Betriebsmittel / Equipment oder Anlage /Installation zusätzliche Erdungsschiene DEHN + SÖHNE / protected by ISO [ ] / 10471_D_1

28 [ ] / 10435_D_3 Anschluss von SPDs V-Verdrahtung und Einbau einer zusätzlichen Erdungsschiene /-klemme V-Verdrahtung der Anschlussleitungen z. B. mit Steckklemme STAK 25 bis Nennlaststrom 100 A Für kurzen, impedanzarmen Erdungs-Anschluss des SPDs: Verbindung mit Haupterdungsschiene über Metallteile, z. B. über das Metallgehäuse, der Schaltanlage (die Vorgaben an PE-Leiter nach VDE sind zu berücksichtigen)

29 Schutz bei Überstrom DEHN + SÖHNE / protected by ISO 16016

30 Kurzschlussfestigkeit/Folgestromlöschvermögen von SPDs DIN VDE enthält zusätzliche Hinweise zur Kurzschlussfestigkeit und Folgestromlöschvermögen von SPDs Die Folgestromlöschfähigkeit I fi des SPDs muss mindestens dem an den Anschlusspunkten der SPD-Kombination zu erwartendem maximalem Kurzschlussstrom entsprechen a E/I a E/I Sicherste Lösung: Einsatz von SPD-Kombinationen mit integrierten Überstromschutzeinrichtung z. B. DEHNvenCI oder DEHNguard CI. b b a b E/I Überstromschutzeinrichtung der elektrischen Anlage Vom Hersteller geforderte Überstromschutzeinrichtung diese kann intern oder extern zum SPD angeordnet sein Überspannungsschutzeinrichtung SPD-Kombination Anschlusspunkte der SPD-Kombination Zu schützendes Betriebsmittel (Equipment) oder Anlage (Installation) DEHN + SÖHNE / protected by ISO [ ] / 10436_D_1

31 [ ] / 10442_D_30_OB DIN VDE (VDE ): Allgemeines Die Bemessungswerte und die Kenndaten von externen Überstrom-Schutzeinrichtungen zum Schutz von SPD-Kombinationen müssen wie folgt ausgewählt werden: nach DIN VDE (VDE ), Abschnitt 434; und so hoch als möglich, um eine möglichst hohe Stoßstromfestigkeit der gesamten SPD- Kombination zu erreichen. Es dürfen jedoch die Bemessungswerte und Kenndaten, die der Hersteller für den maximalen Überstromschutz in den Einbauanleitungen vorgibt, nicht überschritten werden. Sicherung Ableiter

32 [ ] / 10437_D_1 Schutz bei Überstrom und Stoßstromfestigkeit der Vorsicherung Bemessungswerte und Kenndaten der vorgeschalteten Sicherung Die vorschaltenden Vorsicherungen müssen so hoch als möglich gewählt werden, um eine möglichst hohe Stoßstromfestigkeit der gesamten SPD-Kombination zu erreichen unter Berücksichtigung der Herstellerangaben Sicherste Lösung: Einsatz von SPD-Kombinationen mit integrierten Überstromschutzeinrichtung z. B. DEHNvenCI oder DEHNguard CI

33 / 1351_D_5 Notwendige Maximalwerte von NH-Sicherungen um den anteiligen Blitzstrom führen zu können Erster positiver Stoßstrom (10/350) Gefährdungspegel LPL I II III-IV Stoßstrom I (ka) % Wert (ka) Stoßstrom / Pol (ka) 25 18,75 12,5 Max. notwendige Vorsicherung (A) 315A 250A 160A Nennströme/ Bauform 250A / 1 200A / 1 160A / ka 75 ka 22 ka 70 ka 20 ka Schmelzen 50 ka Explosion kein Schmelzen Schmelzen Explosion I/kA

34 Anordnung von Überstrom-Schutzeinrichtungen Klassische Installation im Wohn- und Zweckbau A E/I Installation im Industriebereich hohen Anschlussleistungen zusätzliche Vorsicherungen erforderlich *160 A A gg > 315 A gg > 315 A gg A E/I Installation einer abgestimmten Kombination eines Schutzgerätes mit integrierter Sicherung A E/I B B B Anwendung DEHNvenci im Schaltschrank a1 *Abhängig vom Überspannungsschutzgerät Quelle: Blitzschutz Graff GmbH DEHN + SÖHNE / protected by ISO [ ] / 10472_D_1

35 DEHN schützt. Für mehr Informationen: Besuchen Sie uns auf dem Stand Halle H6 C31 Informationen zu unseren eingetragenen Marken ( Registered Trademarks ) finden Sie im Internet unter Technische Änderungen, Druckfehler und Irrtümer vorbehalten. Die Abbildungen sind unverbindlich.