Überspannungsschutz für den M-Bus

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Cathrin Adenauer
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2 Der (Meter-Bus aus dem engl. Meter = Messgerät, Zähler) dient der Übertragung von Zählerständen für Verbrauchsmessgeräte. Alle an ein -System angeschlossenen Geräte können zentral abgelesen werden, entweder direkt vor Ort oder per Datenübermittlung von einer externen Leitstelle. Dies erhöht z. B. die Wohnqualität von Mietern, und der Energiehaushalt eines gesamten Gebäudes kann jederzeit kontrolliert werden. Eingesetzt wird das -System für die Verbrauchskostenabrechnung und die Fernüberwachung von Nah- und Fernwärmesystemen sowie Mehrfamilienhäusern. Das Auslesen der Verbrauchsmessgeräte kann durch zentrale und dezentrale Systeme erfolgen. Befinden sich die Verbrauchsmessgeräte in unmittelbarer Nähe, so wird die einfache und preiswerte zentrale Systemarchitektur gewählt. Hier erfolgt eine sternförmige Verdrahtung jedes einzelnen Verbrauchsmessgerätes auf die Systemzentrale. Im Falle eines dezentralen Systems werden die Daten der vor Ort eingebauten Verbrauchsmessgeräte zunächst in Unterstationen gesammelt und über die Busleitung zur Systemzentrale gesendet. Wie im Bild gezeigt, kommuniziert ein zentraler Master (im einfachsten Fall ein PC mit nachgeschaltetem Pegelwandler) über eine Busleitung mit den Busteilnehmern. Durch den Einsatz von -Repeatern kann die Anlage in - Segmente aufgeteilt werden. Pro Segment können bis zu max. 250 Slaves, wie Wärmezähler, Wasserzähler, Elektrozähler, Gaszähler, Sensoren und Aktoren jeglicher Art, angeschlossen werden. Immer mehr Hersteller implementieren die elektrische -Schnittstelle samt Protokollebene in ihre Verbrauchszähler. Der ist ein 2-Draht-Bussystem, welches vom Bus-Master annähernd erdfrei gespeist wird. Bei allen anderen Teilneh- Direkte Verbindung Telefonverbindung -Zentrale Pegelwandler RS 485 RS 485 Telefonnetz - Zentrale Bus-Segment RS 485 Pegelwandler -Zentrale Fernüberwachung einer -Anlage mit 5 Verbrauchszählern Repeater Bild Systembeispiel für BLITZPLANER 329

3 Leitung J-Y (ST) Y...x 0,8 Anzahl Busteilnehmer Strom je Busteilnehmer Max. auftretender Spannungsfall 0,8 km 60 z. B. 1,5 ma 5,4 V Tabelle Maximal möglicher Spannungsfall auf der Busleitung Baudrate Max. Buskapazität bei Baudrate 9600 Gesamtkapazität Busteilnehmer + Leitung nf 60 Zähler + 0,8 km J-Y (ST) Y... 0, nf + 0,8 km 50 nf/km Tabelle Maximale Baudrate in Abhängigkeit der Busteilnehmer- (hier Zähler) und der Leitungskapazität Schutzgeräte Art.-Nr. Kapazität: Ader/Ader Längsimpedanz pro Ader BLITZDUCTOR XT BXT ML2 BD S ,7 nf 1,0 Ω BLITZDUCTOR XT BXT ML2 BE S ,5 nf 1,8 Ω BLITZDUCTOR XT BXT ML2 BE S ,7 nf 1,0 Ω DEHNconnect DCO SD2 MD ,6 nf 1,8 Ω DEHNconnect DCO SD2 ME ,5 nf 1,8 Ω DEHNconnect DCO SD2 E ,2 nf Tabelle Angaben über Kapazitäten und Längsimpedanzen von Überspannungsschutzgeräten mern des ses darf im Betrieb kein Bezug zur Erde entstehen. Die maximale Busspannung beträgt 42 V. Leitungen wie auch die angeschlossenen -Geräte und Schutzbeschaltungen belasten das -Segment durch ihre Widerstände und Kapazitäten und beeinflussen die Busleitungslänge / Baudrate. So hat eine -Zentrale beispielsweise einen -Ruhestrom von 375 ma (250 Standardlasten à 1,5 ma), welcher die Versorgung von unterschiedlichen -Geräten mit jeweils unterschiedlichen Standardlasten (z. B. 3 Standardlasten entsprechen 4,5 ma) liefert. Der verwendete Kupferquerschnitt der Leiter in Verbindung mit der Summe der Spannungsabfälle in den Teilstrecken bis hin zum zu betrachtenden Busteilnehmer bestimmt die höchstzulässige Länge der Busleitung (Tabelle ). Ein weiterer Aspekt ist die Abhängigkeit der max. übertragbaren Baudrate von der Gesamtkapazität im Bussegment. Am Beispiel einer -Zentrale, welche 100 nf Kapazität bei einer Baudrate von 9600 treiben kann, soll der Sachverhalt betrachtet werden: Leitungstyp J-Y (ST) Y...x 0,8 ca. 75 Ω/km, ca. 50 nf/km -Teilnehmer, z. B. Zähler ca. 1 nf, ca. 1,5 ma (Tabelle ). Setzt man nun Überspannungsschutzgeräte ein, so sind deren Längswiderstände und Ader/Ader-Kapazitäten zu beachten (Tabelle ). Gebäude mit äußerem Blitzschutz Bei Gebäuden mit äußerem Blitzschutz, ist ein Blitzschutz- Potentialausgleich (BPA) erforderlich. Alle in die bauliche Anlage führenden oder von dort abgehenden Adern von energie- und informationstechnischen Kabeln und Leitungen werden über Blitzstrom-Ableiter an den BPA angeschlossen. Bild zeigt beispielhaft die Beschaltung eines vernetzten -Systems zum Schutz vor Blitzströmen und Überspannungen. Gebäude ohne äußeren Blitzschutz Bei Gebäuden ohne äußeren Blitzschutz ermöglicht der Überspannungsschutz den Schutz der elektrischen Anlagen und Systeme. Bild zeigt beispielhaft, wie ein vernetztes -System beschaltet werden muss, um einen Schutz vor Überspannungen zu erhalten. 330 BLITZPLANER

4 230/400 V USV PC-Server 0 20 ma Temperaturfühler PT 100 COM 2 COM 1 Gebäude 1 Repeater -box -box 230 V Gebäude 2 Nr. Schutz für... Schutzgeräte Art.-Nr. Auswahl Kombi-Ableiter entsprechend dem Netzsystem (in gebäudeeintrittsnaher Hauptverteilung) Drehstrom TN-C-System Drehstrom TN-S-System Drehstrom TT-System DEHNventil DV M TNC 255 DEHNventil DV M TNS 255 DEHNventil DV M TT 255 Überspannungsschutz für die Spannungsversorgung Drehstrom TN-S-System Drehstrom TT-System Wechselstrom TN-System Wechselstrom TT-System Überspannungsschutz für Signalschnittstellen DEHNguard DG M TNS 275 DEHNguard DG M TT 275 DEHNguard DG M TN 275 DEHNguard DG M TT 2P BLITZDUCTOR XT BXT ML2 BD S 48 + Basisteil BXT BAS ma BLITZDUCTOR XT BXT ML2 BE S 24 + Basisteil BXT BAS Temperaturfühler PT 100 BLITZDUCTOR XT BXT ML2 BE S 5 + Basisteil BXT BAS Bild Schutzkonzept für ein -System bei Gebäuden mit äußerem Blitzschutz BLITZPLANER 331

5 USV 0 20 ma Temperaturfühler PT /400 V PC-Server COM 2 COM 1 Gebäude 1 Repeater -box -box 230 V Gebäude 2 Nr. Schutz für... Schutzgeräte Art.-Nr. Überspannungsschutz für die Spannungsversorgung Drehstrom TN-S-System Drehstrom TT-System Wechselstrom TN-System Wechselstrom TT-System Überspannungsschutz für Signalschnittstellen DEHNguard DG M TNS 275 DEHNguard DG M TT 275 DEHNguard DG M TN 275 DEHNguard DG M TT 2P DEHNconnect DCO SD2 MD ma DEHNconnect DCO SD2 ME Temperaturfühler PT 100 DEHNconnect DCO SD2 E Bild Schutzkonzept für ein -System bei Gebäude ohne äußeren Blitzschutz 332 BLITZPLANER

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