Überspannungsableiter 3EL2

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1 Überspannungsableiter 3EL2 Betriebsanleitung Bestell-Nr.: Weitergabe sowie Vervielfältigung dieses Dokumentes, Verwertung und Mitteilung seines Inhaltes sind verboten, soweit nicht ausdrücklich gestattet. Zuwiderhandlungen verpflichten zu Schadenersatz. Alle Rechte für den Fall der Patent-, Gebrauchsmuster- oder Geschmacksmustereintragung vorbehalten. Siemens Aktiengesellschaft Alle Rechte vorbehalten.. Siemens AG 09/2003

2 Inhalt Inhalt 2 Technische Daten Beschreibung 5 Aufbau 5 Wirkungsweise 5 Transport und Lagerung 6 Schraubverbindungen 7 Montage 8 Zubehör 8 Aufstellungsort 8 Zusammenstellen der Einzelteile 8 Aufstellen des Ableiters 9 Erdung 12 Hochspannungsanschluss 12 Explosionsbild 1 Instandhaltung 16 Entsorgung Ableiter und Ableiterzubehör 16 2 Siemens AG 09/2003

3 Der Hersteller dieses Überspannungsableiters Siemens AG Power Transmission and Distribution High Voltage hat ein Qualitätsmanagement gemäß DIN ISO 9001 / EN Qualitätssicherungssysteme, Modell zur Darlegung der Qualitätssicherung in Design/Entwicklung, Produktion, Montage und Kundendienst eingeführt und wendet es an. Der Nachweis wurde der DQS (Deutsche Gesellschaft zur Zertifizierung von Qualitätsmanagement-Systemen) erstmalig 1989 erbracht. Die elektrischen Prüffelder und die Werkstofftechniklaboratorien des Herstellers sind seit 1992 vom Deutschen Akkreditierungsrat nach DIN EN akkreditiert. Wenn Sie weitere Exemplare dieser Betriebsanleitung benötigen, bestellen Sie diese bitte über die zuständige Siemens-Vertretung unter Angabe der auf der Titelseite angegeben Bestell-Nr. und des Titels. Herausgegeben von: Bei Rückfragen: Siemens AG Vermittlung Tel.: +9 / 30 / PTD H Vertrieb: +9 / 30 / D Berlin Fax: +9 / 30 / mailto:arrester@siemens.de Änderungen vorbehalten. Hinweis Die Geräte, die durch diese Anweisungen abgedeckt werden, dürfen nur von kompetentem Personal mit guter Sicherheitspraxis installiert und instandgehalten werden. Diese Anweisung ist nur für solches Personal geschrieben und kann nicht als Ersatz für ausreichendes Training und Erfahrung in Sicherheitsvorschriften gelten. Die hier enthaltenen Informationen sind dafür bestimmt, dass eine korrekte Installation dieses Produktes erfolgt. Siemens hat keine Kontrolle über die Zustände im Netz, welche die Installation eines Produktes stark beeinflussen können. Es liegt in der Verantwortung des Anwenders, die geeignete lnstallationsmethode zu wählen. Siemens ist unter keinen Umständen für indirekte oder direkte Schäden in Folge von Gebrauch oder Missbrauch dieses Produktes haftbar. Siemens AG 09/2003 3

4 Der Überspannungsableiter 3EL2 ist ein Schutzgerät mit der Aufgabe, die Isolation einer Anlage oder einer ihrer Komponenten vor unzulässigen Beanspruchungen durch Überspannungen zu schützen. Technische Daten In der Normalausführung ist der Überspannungsableiter für Aufstellungshöhen bis 1000 m NN und für Betriebsfrequenzen zwischen 8 Hz und 62 Hz geeignet. Fig. 1 Überspannungsableiter 3EL2 Der Ableiter entspricht folgenden Vorschriften: Vorschrift VDE 0675, Teil /A2 : IEC , Ed. 1.2, ANSI C Klassifizierung 10 ka 10 ka, Heavy duty Station valve arrester Das Leistungsschild [Fig. 2] ist am untersten Flansch angebracht (zum Teil in Sonderausführung nach Kundenwunsch). 1 Bestellnummer 6 Druckentlastungsklasse 2 Bemessungsspannung 7 Baujahr 3 Dauerspannung 8 Fabrik-Nr. Nenn-Ableitstoßstrom 9 Baustein-Nr. des oberen Ableiterbausteins 5 Leitungsentladungsklasse 10 Baustein-Nr. des unteren Ableiterbausteins Fig. 2 Leistungsschild Bei mehrteiligen Ableitern wird jeder Baustein zusätzlich mit einem Bausteinschild versehen [Fig. 3]: Siemens AG 09/2003

5 1 Baustein-Nr. 3 Baujahr 2 Bemessungsspannung Lagernummer Fig. 3 Bausteinschild Beschreibung Aufbau Die aktiven Bauelemente des Ableiters sind Metalloxid-Widerstände. Sie sind in einer Säule angeordnet und hermetisch vor Umwelteinflüssen geschützt durch ein direkt aufgebrachtes Silikongehäuse. Die mechanische Stabilität des Ableiters wird durch glasfaserverstärkte Kunststoffstäbe erreicht, die den Widerstandsstapel eng umschließen und zusammenpressen. Das Silikongehäuse hält durch ihre seine hydrophoben Eigenschaften elektrische Entladungen auf der Gehäuseoberfläche klein und gewährleistet dadurch auch unter starken Verschmutzungsbedingungen besonders günstige Betriebseigenschaften. Die Flansche sind aus einer freiluftbeständigen Leichtmetall-Legierung hergestellt und mit dem Silikongehäuse direkt verbunden. Die MO-Widerstände des 3EL2 werden von den GfK-Stäben wie von einem Käfig eng umschlossen. Im Falle einer Überlastung der Widerstände ein äußerst seltenes Ereignis, das aber für keinen Ableiter völlig ausgeschlossen werden kann kann sich kein Überdruck durch den entstehenden Lichtbogen ausbilden, da die Widerstände nicht von einer geschlossenen, mechanisch festen Hülle umgeben sind. Der Lichtbogen tritt durch die Silikonummantelung sofort aus, ohne dass es zu einem abrupten Auseinanderreißen der mechanisch tragenden Gehäusestruktur kommt. Gleichzeitig werden die MO-Widerstände durch eine hohe Anzahl von GfK-Stäben weitestgehend an ihrem Platz gehalten. Das Risiko ausgeworfener Teile ist somit minimiert. Die Ableiter sind, soweit notwendig, mit Steuerarmaturen und/oder Abschirmungen versehen. Wirkungsweise Metalloxid-Widerstände sind stark nichtlinear, d. h. sie haben eine stark gekrümmte Strom- Spannungs-Kennlinie, so dass bei der im Normalfall anliegenden Dauerspannung nur der sogenannte Leckstrom von wenigen ma fließt. Bei Blitz- oder Schaltüberspannungen werden die Widerstände leitfähig (Ohm-Bereich), so dass ein Stoßstrom zur Erde fließen kann und die Überspannung auf den Wert des Spannungsfalls am Ableiter ("Restspannung") abgebaut wird. Die Stoßströme betragen dabei bis zu 2 ka bei Schaltüberspannungen und ka bei Blitzüberspannungen. Siemens AG 09/2003 5

6 1 Kunststoff-Verbundgehäuse 2 Metalloxid-Widerstand (nichtlinear) 3 Isolierstäbe Flansch Fig. Schnittbild eines Bausteins Transport und Lagerung Die Bausteine des Überspannungsableiters werden im Herstellerwerk entsprechend den Beanspruchungen und klimatischen Verhältnissen auf dem Transportweg sowie gemäß den Vorschriften des Kunden in Kisten oder Verschlägen verpackt. Die Verpackung ist mit Signierungen für Transport und Lagerung sowie mit Hinweisen für sachgemäße Handhabung versehen. Die Sendung soll sofort nach Empfang auf Beschädigung geprüft werden. Im Schadensfall ist der Verkehrsträger unverzüglich zu benachrichtigen. Lose beigepackte Teile sind anhand der Sendscheine auf Vollständigkeit zu überprüfen. Hierbei sind alle Transportbehälter zu öffnen. Bei längerer Lagerzeit ist es empfehlenswert, die Bausteine und das Zubehör in der Transportverpackung zu belassen. Die für den Zusammenbau erforderlichen Schrauben etc., Anschlussklemmen und Zusatzgeräte (Kontrollfunkenstrecke, Ansprechzähler) werden als Beipack mitgeliefert. Hinweis Um Beschädigungen des Isolierkörpers zu vermeiden, darf der Montage-Transportschutz erst nach erfolgter Montage entfernt werden. 6 Siemens AG 09/2003

7 1 Kunststoff-Verbundgehäuse 2 Montage-Transportschutz Fig. 5 Montage-Transportschutz Schraubverbindungen Für die Montage des Ableiters sind nur die mitgelieferten Schrauben und Muttern zu verwenden. Die Schraubengewinde sind mit Molykote Longterm 2 plus zu fetten. Vorsicht Bei unkontrolliertem Anzug Gefahr des Beschädigens oder Lockerns der Schraubverbindungen. Für die Montage Drehmomentenschlüssel verwenden. Erforderliche Anziehmomente für Schraubverbindungen: M 8: 18 ± 2 Nm M 10: 35 ± 5 Nm M 12: 60 ± 5 Nm M 16: 90 ± 10 Nm M 20: 105 ± 10 Nm Siemens AG 09/2003 7

8 Montage Vor dem Einbau folgende Punkte beachten: Warnung Vor Beginn jeglicher Arbeiten: Freischalten Gegen Wiedereinschalten sichern Spannungsfreiheit feststellen Erden und Kurzschließen Benachbarte, unter Spannung stehende Teile abdecken oder abschranken Bei Nichteinhaltung der Sicherheitshinweise können Tod, schwere Körperverletzung sowie erhebliche Sachschäden die Folge sein. Die Durchführung dieser Sicherheitsmaßnahmen bestätigen lassen! Zubehör Das mitgelieferte Zubehör umfasst beim Ableiter in Normalausführung: Steuerring und Streben, soweit zutreffend Sonderzubehör für isolierte Aufstellung: Drei-Loch-Befestigung isoliert auf Lochkreis Ø mm [Fig. 10] Vier-Loch-Befestigung isoliert auf mm² mit Schrauben M16 x 130 [Fig. 11] Vier-Loch-Befestigung isoliert auf mm² mit Schrauben M20 x 10 [Fig. 12]. Sonderzubehör für Hochspannungsanschluss: Bolzenanschluss Stahl korrosionsbeständig [Fig. 1], Flachanschluss DIN, Stahl feuerverzinkt, [Fig. 15], Flachanschluss NEMA, Stahl feuerverzinkt, [Fig. 16]. Aufstellungsort Der Schutzbereich der Ableiter ist begrenzt, daher sollte die Aufstellung des Überspannungsableiters so nahe wie möglich bei dem zu schützenden Anlagenteil erfolgen. Der Abstand benachbarter Ableiter bzw. ihrer Steuerarmaturen von geerdeten oder spannungsführenden Teilen ist gemäß den entsprechenden Vorschriften zu bemessen. Hinweis Die Ableiter sind senkrecht aufzustellen oder zu hängen. Bei nicht senkrechter Montage ist eine vorherige Rücksprache mit dem Hersteller notwendig. Zusammenstellen der Einzelteile Die zur Montage notwendigen Einzelteile können der Explosionszeichnung entnommen werden [=> Seite 15]. 8 Siemens AG 09/2003

9 Aufstellen des Ableiters Vorsicht Gefahr der inneren Beschädigung des Ableiters An die Überspannungsableiter dürfen keine Leitern angelehnt werden. Die Kontaktflächen der Ableiterflansche müssen metallisch blank sein und sind gegebenenfalls zu reinigen. Bei mehrteiligen Ableitern sind die Bausteine in der Reihenfolge der Baustein-Nummern auf dem Leistungsschild [Fig. 2, Fig. 3] aufeinander zu setzen [Fig. 6]. Vorsicht! Gefahr der inneren Beschädigung des Ableiters. Die Kontaktflächen [/Fig. 6] müssen vor der Montage gereinigt werden. 1 unterer Baustein 2 oberer Baustein 3 Baustein-Schild Kontaktflächen Fig. 6 Ableiterbausteine Vorsicht! Ausgleichbleche dürfen jedoch nicht zwischen den Ableiterbausteinen verwendet werden. Zuerst die zugehörigen äußeren Steuerarmaturen [3/Fig. 17], [/Fig. 17] und die Anschlussplatte [10/Fig. 17] am oberen Flansch montieren. Siemens AG 09/2003 9

10 Fig. 7 Hebevorrichtung Fig. 8 Befestigungsmaß / unisolierte Aufstellung stehende unisolierte Aufstellung Den Ableiter mit einer geeigneten Hebevorrichtung (Kran, Seilzug) mittels Stropps und Tragösen [Fig. 7] auf ein Betonfundament oder ein Gestell setzen und ausrichten. Ableiter mit vier Steinschrauben bzw. mit vier Bolzen M10 befestigen [Fig. 9]. Der untere Ableiterbaustein ist mit einer Wasserwaage auszurichten und dann festzuschrauben. Falls notwendig, können Ausgleichbleche untergelegt werden. Fig. 9 unisolierte Aufstellung stehende isolierte Aufstellung ø200 ø 276 mm 3 M12 Vorsicht Der mitgelieferte Isolierschlauch ist an den Befestigungsbolzen M12 x 10 zu belassen. Die drei Isolatoren [Fig. 10] entsprechend Bohrbild mit Bolzen M12 von unten auf dem Gestell befestigen. Den Ableiter mit einer geeigneten Hebevorrichtung (Kran, Seilzug) mittels Stropps und 10 Siemens AG 09/2003

11 Tragösen [Fig. 7] auf die Stützer setzen und ausrichten. Ableiter mit drei Bolzen M12 x 10 befestigen [Fig. 10]. 1 Isolator 2 Platte 3 Ableiter Fig. 10 Isolierte Aufstellung Ø mm 3 M12 stehende isolierte Aufstellung mm² M16 Vorsicht Der mitgelieferte Isolierschlauch ist an den Befestigungsbolzen M16 x 130 zu belassen. 1 Gestell 2 untere Isolierbuchse 3 Grundplatte obere Isolierbuchse 5 Ableiter Fig. 11 Isolierte Aufstellung mm² M16 Die vier unteren Isolierbuchsen [2/Fig. 11] entsprechend Bohrbild auf die Bohrungen von Gestell [1] legen. Grundplatte [3] und die oberen Isolierbuchsen [] mit vier Bolzen M16 x 110 auf den unteren Isolierbuchsen [2] festschrauben. Den Ableiter [5] mit einer geeigneten Hebevorrichtung (Kran, Seilzug) mittels Stropps und Tragösen [Fig. 7] auf die Grundplatte [3] setzen und ausrichten. Ableiter mit vier Bolzen M10 x60 befestigen. stehende isolierte Aufstellung mm² M20 Vorsicht Der mitgelieferte Isolierschlauch ist an den Befestigungsbolzen M zu belassen. Die vier unteren Isolierbuchsen [2/Fig. 12] entsprechend Bohrbild auf die Bohrungen von Gestell [1] legen. Grundplatte [3] und die oberen Isolierbuchsen [] mit vier Bolzen M auf den unteren Isolierbuchsen [2] festschrauben. Den Ableiter [5] mit einer geeigneten Hebevorrichtung (Kran, Siemens AG 09/

12 Seilzug) mittels Stropps und Tragösen [Fig. 6] auf die Grundplatte [3] setzen und ausrichten. Ableiter mit vier Bolzen M10 x 5 befestigen. 1 Gestell 2 untere Isolierbuchse 3 Grundplatte obere Isolierbuchse 5 Ableiter Fig. 12 Isolierte Aufstellung mm² M20 hängende Montage Für hängende Anordnung müssen ggf. die Fuß- und Kopfplatte mit den jeweils zugehörigen Schrauben und Isolierteilen vertauscht werden [Fig. 1] und [Fig. 17]. Ansonsten ist die Montage des Ableiters entsprechend den örtlichen Gegebenheiten auf der Baustelle vorzunehmen. Erdung Die schützende Wirkung eines Überspannungsableiters wird mit zunehmender Länge der Erdleitung beeinträchtigt, da bei einem Ableitvorgang an dieser ein Spannungsabfall entsteht. Die Erdleitung soll daher den Erdanschluss des Ableiters mit dem Erdungssystem der Schaltanlage auf möglichst kurzem und direktem Wege verbinden. Die Länge der Erdleitung soll nach Möglichkeit bei Mittelspannungsableitern 1 m, bei Hochspannungsableitern 3 m nicht überschreiten. Auch wenn der Ableiter durch Geräte in der Erdleitung, z.b. durch Kontrollfunkenstrecke 3EX6 00 oder Ansprechzähler 3EX5 030/050, überwacht wird, soll die Erdleitung möglichst kurz sein und Schleifen sollen vermieden werden. Sollen Überwachungsgeräte in größerer Entfernung vom Ableiter installiert werden, wird der Einsatz von Geräten mit getrennter Sensor- und Anzeigeeinheit, wie z.b. den Ableitermonitor aus Sensoreinheit 3EX5 060 und Anzeigeeinheit 3EX5 062, empfohlen. Sind Überwachungsgeräte in der Erdleitung installiert, so ist die Leitung zwischen dem erdseitigen Anschluss des Überwachungsgerätes und dem Erdungssystem der Schaltanlage berührungssicher auszuführen. Für die Montage der Erdleitung und der Überwachungsgeräte sind die Vorschriften der anzuwendenden nationalen oder internationalen Normen (z.b. VDE 0101, HD 637 S1) zu beachten. bei stehender oder hängender Montage: Erdleitung an eine der vier Fußflanschschrauben M10 entsprechend [13a. Fig. 17] festschrauben. bei isolierter Montage Erdleitung an der Erdungsschraube M12 entsprechend [1, Fig. 17] festschrauben. Hochspannungsanschluss Vorsicht! Hochspannungsseitige Verbindungen mit Rohrleitern sind flexibel auszuführen, um unzulässig hohe auf den Ableiter wirkende Kräfte zu vermeiden. Weiter ist auf die elektrochemische Verträglichkeit der verwendeten Materialien zu achten. Hochspannungsanschluss mit Kabelschuh Bei der Standardausführung den Hochspannungsanschluss mit einem Kabelschuh entsprechend [Fig. 13] herstellen. 12 Siemens AG 09/2003

13 Fig. 13 Hochspannungsanschluss mit Kabelschuh Hochspannungsanschluss mit Bolzenanschluss, DIN-Flachanschluss oder NEMA-Flachanschluss Bei Verwendung eines Bolzenanschlusses [Fig. 1] oder Flachanschlusses [Fig. 15] oder [Fig. 16] ist das notwendige Sonderzubehör bereits werksseitig montiert. Fig. 1 Bolzenanschluss Fig. 15 Flachanschluss DIN Fig. 16 Flachanschluss NEMA Siemens AG 09/

14 Explosionsbild Pos. Stück Bezeichnung 1a, Schraube M b 8 Scheibe 10,5 1c 7 3 Mutter M10 Schraube M10 35 Scheibe 10,5 Mutter M10 3 0/ Strebe 0/1 Steuerring 5 0/ 0/ 0/ Schraube M10 25 Scheibe 10,5 Mutter M10 6 1/2 Kunststoffverbund-Gehäuse 7 0/ 0/8 0/ Schraube M10 50 Scheibe 10,5 Mutter M Leistungsschild 9 0/2 Bausteinschild 10a 1 Platte 10b 1 Flachanschluss DIN / NEMA 10c 1 Bolzenanschluss mit Platte 11a 1 Platte 11b 1 Grundplatte, isoliert 3 ø mm 11c 1 Grundplatte, isoliert mm 11d 1 Grundplatte, isoliert mm 12b 12c, 12d 8 13a 8 13b c d 8 8 1b c, 1d Schraube M10 50 Scheibe 10,5 Mutter M10 Schraube M10 5 Scheibe 10,5 Mutter M10 Schraube M10 55 Scheibe 10,5 Federring B10 Mutter M10 Schraube M12 10 Scheibe 15 Isolierschlauch B12 0,8 Isolierbuchse Federring B12 Mutter M12 Schraube M Scheibe 17 Isolierschlauch B16 1 Isolierbuchse Federring B16 Mutter M16 Schraube M Scheibe 21 Isolierschlauch B20 1,2 Isolierbuchse Federring B20 Mutter M20 Schraube M12 30 Federring B12 Scheibe 13 Mutter M12 Schraube M12 30 Federring B12 Scheibe 13 1 Siemens AG 09/2003

15 Fig. 17 Überspannungsableiter 3EL2 Siemens AG 09/

16 Instandhaltung Warnung Vor Beginn jeglicher Arbeiten: Freischalten Gegen Wiedereinschalten sichern Spannungsfreiheit feststellen Erden und Kurzschließen Benachbarte, unter Spannung stehende Teile abdecken oder abschranken Bei Nichteinhaltung der Sicherheitshinweise können Tod, schwere Körperverletzung sowie erhebliche Sachschäden die Folge sein. Die Durchführung dieser Sicherheitsmaßnahmen bestätigen lassen! Eine Reinigung der Silikonschirme ist aus technischen Gründen nicht erforderlich. Soll trotzdem eine Reinigung erfolgen, so sind ausschließlich klares Wasser oder Seifenwasser sowie weiche Tücher oder Schwämme zu verwenden. Vorsicht Keine Lösungsmittel und keine schmirgelnden oder kratzenden Hilfsmittel verwenden. Eine regelmäßige Instandhaltung der Ableiter ist nicht erforderlich. Die Überwachung beschränkt sich auf: Prüfen des Ableiters auf eventuelle Überlastung (Schwärzung bzw. Abbrandstellen an den Flanschen, aufgerissenes Kunststoffverbundgehäuse). In diesem Fall muss der Ableiter ausgewechselt werden. Ablesen des Ansprechzählgerätes (soweit vorhanden) Prüfen der Kontrollfunkenstrecke (soweit vorhanden) Entsorgung Ableiter und Ableiterzubehör Die Geräte sind umweltverträgliche Erzeugnisse. Die Entsorgung der Geräte ist auf der Grundlage der bestehenden Rechtsvorschriften umweltverträglich möglich. Bestandteile sind die folgenden Werkstoffe: Stahl, Aluminium, glasfaserverstärkte Kunststoffe, und Silikonkautschuk (VMQ), Keramik ( Metalloxid). Nach dem heutigen Stand der Entsorgungstechnik sind Ableiter vom Typ 3EL2 weder stofflich noch thermisch verwertbar. Da die Ableiter keine gefährlichen Stoffe enthalten, können sie auf Hausmülldeponien entsorgt werden. Im Lieferzustand durch Siemens sind keine Gefahrstoffe im Sinne der für das Gebiet der Bundesrepublik Deutschland gültigen Gefahrstoffverordnung vorhanden. Für den Betrieb außerhalb der Bundesrepublik Deutschland sind die entsprechenden örtlichen Gesetze und Vorschriften zu beachten. Die örtlichen Kundendienststellen stehen für die Beantwortung von Entsorgungsfragen jederzeit zur Verfügung. 16 Siemens AG 09/2003