Schutzvorschlag. Überspannungsschutz für LED-Mastleuchten. Inhalt

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1 Inhalt Überspannungs-Ableiter im Anschlussraum /-verteiler des metallischen Mastes Überspannungs-Ableiter in LED-Leuchtennähe bei frei verlegter Mastleuchtenzuleitung Kombi-Ableiter im Anschlussraum /-verteiler des metallischen Mastes in Verbindung mit einem Überspannungs- Ableiter Erdungsleiter zum Schutz der Kabeltrasse und zur Masterdung Schutzbereich für Kabeltrasse

2 LED-Mastleuchten werden zur Straßen-, Wege- u. Freiflächenbeleuchtung in Lichtpunkthöhen von mehreren Metern angebracht. Der Grund hierfür liegt im erforderlichen, großflächigen Ausleuchtungsfeld. Dies ist jedoch nur dann möglich, wenn die Lichtquelle über entsprechend hohe Lichtströme verfügt, was für die heutigen, hocheffizienten LEDs kein Problem mehr darstellt. Ihre Lebensdauer, die nahezu unabhängige Temperaturempfindlichkeit und die individuelle Szenenschaltbarkeit runden die Anforderungen hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit und des Umweltbewusstseins ab. LED-Masteuchten zeichnen sich durch folgende Kriterien aus: hohe Lichtausbeute bis zu 110 lm/w Lichtverteilung durch unterschiedliche Linsentechnik leicht der jeweiligen Beleuchtungsaufgabe anpassbar Es stehen unterschiedliche Lichtfarben / Farbtemperaturen zur Verfügung. Die Lebensdauer der LEDs beträgt je nach Betriebsstrom zwischen und h. temperaturabhängiger Lichtstrom der LEDs (unterliegt nur geringen Schwankungen und beträgt beispielsweise bei -30 C 115 % und bei 40 C 95 %) Über die LED-Treiber lassen sich individuelle Szenen (z. B. Lichtstrom, Betriebszeiten, Dämmerungsabhängigkeit) voreinstellen. Zudem ist eine individuelle Einstellung der Szenen teilweise auch über eine 1-10 V-Schnittstelle oder DALI-Schnittstelle möglich. Gerade für den Bereich der Sicherheitsbeleuchtung sind die LEDs mit ihrem vollen Lichtstrom ohne Einschaltverzögerung prädestiniert. In der Praxis kommen unterschiedlichste LED-Mastleuchten zum Einsatz, wobei in der Regel alle Leuchtenkörper aus Metall bestehen, unabhängig davon, ob es sich um LED-Mastleuchten mit der Schutzmaßnahme Doppelte oder verstärkte Isolierung (früher SK II) oder mit der Schutzmaßnahme Automatische Abschaltung der Stromversorgung (früher SK I) nach DIN VDE handelt. Das Metallgehäuse der LED-Mastleuchte übernimmt hierbei die großflächige Abgabe der entstehenden Wärmeverluste. Betrachtet man nun den Mast, so besteht dieser in vielen Fällen aus Metall. Die Versorgungsspannung wird über das im Erdreich liegende Kabel in den Mast eingeführt. Kleinere Maste haben im unteren Bereich einen mit Werkzeug zu öffnenden Anschlussraum, von welchem eine beidseitig zugentlastete Gummischlauchleitung zur Leuchte führt. In diesem Anschlussraum befinden sich die Anschlussklemmen und die Überstromschutzeinrichtung. Größere Maste verfügen über einen Einspeiseverteiler, und sofern die Netz- und Ersatzstromversorgung gespeist werden, ist dieser entsprechend der normativen Vorgaben hierfür räumlich unterteilt. Werden LED-Mastleuchten oder Maste aus PVC eingesetzt, ist weiterhin eine sich einstellende elektrostatische Aufladung zu beachten. Dies ist jedoch nicht Gegenstand dieser Ausarbeitung. Vergleicht man nun die Kosten für einen überspannungsbedingten Betriebsmittelaustausch der früheren Mastleuchten mit Hochdrucklampen mit einem Betriebsmittelaustausch der heutigen LED-Mastleuchten, so stellt man fest, dass bei den früheren Hochdrucklampen Schäden am Leuchtmittel, Zündgerät und am induktiven Vorschaltgerät auftraten. Bei den heutigen LED-Mastleuchten sind es die LED-Treiber, ihre Parametrierung und die LEDs, welche mit hohen Kosten zu Buche schlagen. Auch wenn die Lebensdauer der LED-Mastleuchten eine Amortisierung im überschaubaren Zeitrahmen erwarten lässt, so stellt sich doch die Frage, welche Gewährleistung der Hersteller für das gesamte System (LED-Treiber Bild 1 Schutzgerät DEHNguard DG M TT 275 oder DEHNguard DG M TNS 275 DEHNguard DG M TT 2P 275 oder DEHNguard DG M TN 275 Art.-Nr Überspannungs-Ableiter im Anschlussraum / -verteiler des metallischen Mastes zum Schutz der metallischen LED- Mastleuchte vor netzgeführten Überspannungen durch ferne atmosphärische Ereignisse und Schalthandlungen 2 WP015/D/0314 Copyright 2014 DEHN + SÖHNE

3 Maßnahmen zur Begrenzung mittlerer Störgrößen (I n = 5 ka) Typ 2 SPD Maßnahmen zur Begrenzung höherer Störgrößen (I n = 20 ka) Typ 2 SPD Bild 2 Schutzgerät Art.-Nr. DEHNcord DCOR L 2P DEHNguard DG M TT 2P Überspannungs-Ableiter in LED-Leuchtennähe bei frei verlegter Mastleuchtenzuleitung zum Schutz vor feldgebundenen Einkopplungen oder als alleiniger Schutz vor netzgeführten Überspannungen durch ferne atmosphärische Ereignisse und Schalthandlungen Bild 3 Schutzgerät Art.-Nr. DEHNcord DCOR L 2P DEHNshield DSH TT 255 oder DEHNshield DSH TNS 255 DEHNshield DSH TT 2P 255 oder DEHNshield DSH TN Kombi-Ableiter im Anschlussraum / -verteiler des metallischen Mastes in Verbindung mit einem Überspannungs- Ableiter zum Schutz der LED-Mastleuchte vor nahen atmosphärischen Ereignissen und zum Schutz vor netz - geführten Überspannungen durch Schalthandlungen und LEDs) gibt, denn Überspannungsbeanspruchungen wirken sich negativ auf die systemtypische Lebensdauer aus. Zwar hat die Leuchtenindustrie hierauf bereits mit einer höheren Spannungsfestigkeit der LED-Treiber reagiert und weist für neuere LED-Mastleuchten Stoßstromfestigkeiten in der Größenordnung von 2 ka und Spannungsfestigkeiten von 4 kv aus, doch überschreiten die im Netz auftretenden Stoßströme und Überspannungen diese Werte teilweise um ein Vielfaches. Insbesondere sollte man beachten, dass sich die Spannungsfestigkeiten L zu N gegenüber L/N zu PE deutlich voneinander unterscheiden. Durch einen metallischen Mast, in Verbindung mit einer metallischen LED-Mastleuchte, minimiert sich die Wahrscheinlichkeit einer feldgebundenen Kopplung. Daher müssen nur die Überspannungen betrachtet werden, welche sich über das Leitungsnetz ausbreiten. In diesem Fall kann ein Überspannungs-Ableiter im Anschlussraum / -verteiler des Mastes eingesetzt werden (Bild 1). Dies hat den Vorteil, dass die Überprüfung des Überspannungs-Ableiters ohne Hubwagen erfolgen kann. Verhält es sich jedoch so, dass eine metallische LED-Mastleuchte mit ihrem metallischen Mast kein geschlossenes System darstellt, weil die LED-Mastleuchtenzuleitung ab Mastaustritt frei verlegt wurde und sich mehrere LED-Mastleuchten auf einer Auslegerplattform befinden, ist in LED-Mastleuchtennähe ein Überspannungs-Ableiter einzusetzen (Bild 2). Dies empfiehlt sich auch als alleinige Überspannungsschutzmaßnahme, wenn die Überspannungswahrscheinlichkeit als gering eingeschätzt werden kann. Hinsichtlich des Einsatzes eines Überspannungs-Ableiters in der LED-Mastleuchte ist die jeweilige Schutzmaßnahme der LED-Mastleuchte zu beachten. So darf eine nach DIN VDE ausgeführte Doppelte oder verstärkte Isolierung (früher SK II) der LED-Mastleuchte nicht durch basisisolierte (Isolierung von gefährlichen aktiven Teilen als Basisschutz) Überspannungs-Ableiter beeinträchtigt WP015/D/0314 Copyright 2014 DEHN + SÖHNE 3

4 Erdungsleiter Tiefe im Erdreich min. 0,5 m erdfühliger Leiter, korrosionsbeständig vorzugsweise 0,5 m 0,5 m Abstand min. 0,5 m Schutzwinkel max. 90 Versorgungskabel Kabel mit stromtragfähigem Schirm Bild 4 Erdungsleiter zum Schutz der Kabeltrasse und zur Masterdung Bild 5 Schutzbereich für Kabeltrasse werden. Für Maßnahmen zur Begrenzung von mittleren Störgrößen (I n = 5 ka) empfiehlt sich der Einsatz von DEHNcord. Zur Begrenzung von höheren Störgrößen (I n = 20 ka) sollte DEHNguard modular DG M TT 2P 275 eingesetzt werden. Kommt es zu einem Blitzeinschlag in den metallischen Mast, wirkt dieser schirmend auf das in ihm verlegte Kabel, und der am Fußpunkt des Mastes befindliche anwendungsoptimierte Kombi-Ableiter leitet den Blitzstrom (bis zu 50 ka Summenstrom 10/350 µs) über das Verteilnetz ab und schützt mit seinem niedrigen Schutzpegel die LED-Leuchte (Bild 3). Diese Beschaltung erfordert immer einen Vertikal- oder einen Horizontalerder; und je nach Leitungsführung wird an der LED- Mastleuchte ein zusätzlicher Überspannungs-Ableiter gemäß Bild 2 erforderlich. Prinzipiell ist die beschriebene Beschaltungsvariante mittels Kombi-Ableiter immer dann vorzusehen, wenn eine Risikobe- wertung ein höheres Schutzziel erfordert, als es durch den Einsatz eines Überspannungs-Ableiters erreicht werden kann. Beispielhaft hierfür sind sehr hohe Maste, an denen großflächige LED-Mastleuchten an Auslegerplattformen angebracht sind (bei Großparkplätzen, Stadien usw.), und LED-Mastleuchten, welche von einem Gebäude mit einem Blitzschutzsystem gespeist werden, da der Blitzstrom durch den Blitzschutz- Potentialausgleich zur LED-Mastleuchte hin ausgeleitet wird. Für Neuanlagen, bei denen sowohl die Maste wie auch die Kabelverlegung noch erstellt werden müssen, ist über der Kabeltrasse ein blanker Erdungsleiter vorzusehen. Kommt es zu einem Blitzeinschlag in den Mast (nicht in die Leuchte selbst) oder in das Erdreich, hat der Erdungsleiter die Funktion des erforderlichen Erders und bewirkt eine Linearisierung des Potentialgefälles. Überschläge in das Kabel werden dadurch vermieden (Bilder 4 und 5). WP015/D/0314 Copyright 2014 DEHN + SÖHNE 4

5 Produkte und technische Daten DEHNcord DEHNguard DEHNshield Typ DCOR L 2P 275 Art.-Nr Typ 2 / Class II 275 V (50/60 Hz) Nennableitstoßstrom (8/20 µs) (I n ) 5 ka Typ DG M TT 2P 275 DG M TT 275 Art.-Nr Typ 2 / Class II 275 V Nennableitstoßstrom (8/20 µs) (I n ) 20 ka Schutzpegel bei 5 ka (U P ) 1 kv Typ DG M TN 275 DG M TNS 275 Art.-Nr Typ 2 / Class II 275 V Nennableitstoßstrom (8/20 µs) (I n ) 20 ka Schutzpegel (U P ) 1,5 kv Schutzpegel bei 5 ka (U P ) 1 kv Typ DSH TT 2P 255 DSH TT 255 Art.-Nr Typ 1 / Class I 255 V Blitzstoßstrom (10/350 µs) [L+N-PE] (I total ) 25 ka 50 ka Typ DSH TN 255 DSH TNS 255 Art.-Nr Typ 1 / Class I 255 V Blitzstoßstrom (10/350 µs) [L+N-PE] (I total ) 25 ka 50 ka 5 WP015/D/0314 Copyright 2014 DEHN + SÖHNE

6 Überspannungsschutz DEHN + SÖHNE Hans-Dehn-Str. 1 Tel Blitzschutz/Erdung GmbH + Co.KG. Postfach 1640 Fax Arbeitsschutz Neumarkt info@dehn.de DEHN schützt. Germany Diejenigen Bezeichnungen von im Schutzvorschlag genannten Erzeugnissen, die zugleich eingetragene Marken sind, wurden nicht besonders kenntlich gemacht. Es kann also aus dem Fehlen der Markierung oder nicht geschlossen werden, dass die Bezeichnung ein freier Warenname ist. Ebenso wenig ist zu entnehmen, ob Patente, Gebrauchsmuster oder sonstige intellektuelle und gewerbliche Schutzrechte vorliegen. Änderungen in Form und Technik, bei Maßen, Gewichten und Werkstoffen behalten wir uns im Sinne des Fortschrittes der Technik vor. Die Abbildungen sind unverbindlich. Druckfehler, Änderungen und Irrtümer vorbehalten. Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit unserer Genehmigung. activsense, BLITZDUCTOR, BLITZPLANER, DEHN, DEHN Logo, DEHN schützt, DEHNbloc, DEHNfix, DEHNgrip, DEHNguard, DEHNport, DEHNQUICK, DEHNrapid, DEHNshield, DEHNsnap, DEHNventil, HVI, LifeCheck, Red/Line sind in Deutschland oder in anderen Ländern eingetragene Marken ( registered trade marks ). Foto Mastleuchte: LED streetlamp in Tallinn 017 von Dmitry G, Lizenz: CC BY-SA 3.0 WP015/D/0314 Copyright 2014 DEHN + SÖHNE