Arten und Eigenschaften von Überspannungsschutzgeräten

Einführung

Atmosphärische Blitzschläge auf Freileitungen, freiliegende Leiter oder metallische Strukturen in Freiluftschaltanlagen sowie Überspannungen, die durch Schaltvorgänge an Geräten und Netzen (Schaltüberspannungen) verursacht werden, stellen erhebliche Gefahren für elektrische Ausrüstung dar. Um die Ausrüstung zu schützen und die Isolationskoordination zu erleichtern, müssen Blitzeableiter (auch bekannt als "Blitzableiter") an den Eingangs- und Ausgangspunkten von Freileitungen sowie in der Nähe von Transformatorstationen installiert werden, aufgrund ihres begrenzten räumlichen Schutzbereichs.

Arten und Eigenschaften von Blitzeableitern

Die am häufigsten verwendeten Blitzeableiter sind nichtlineare Metalloxid- (MO-) Widerstandstypen, die in Porzellan oder Silikonkautschuk gehalten sind. Diese werden parallel zur zu schützenden Ausrüstung geschaltet und über das Erdungsnetz geerdet. Eine weitere Bauart verwendet Siliciumcarbid- (SiC-) Widerstände (Ventilblitzableiter), obwohl diese heutzutage weniger verbreitet sind.

Wesentliche elektrische Eigenschaften:

• Erneuter Spannungswert: Die Spannung über dem Blitzeableiter, bei der der Nachfolgestrom nach dem Durchschlag zuverlässig unterbrochen wird.

• Höchste ständige Betriebsspannung (MCOV): Die höchste Netzspannung (50 Hz oder 60 Hz), die der Blitzeableiter dauerhaft aushalten kann.

• Nennkurzzeitige Kurzschlussströme: Der maximale Kurzschlussstrom, den der Blitzeableiter sicher abführen kann.

• Nomineller Entladestrom: Gebräuchliche Werte sind 5 kA, 10 kA und 20 kA, was die Fähigkeit des Blitzeableiters zum Abführen von Überspannungsenergie anzeigt.

Blitzeableiter werden zwischen lebenden Leitern und Erde angeschlossen. In Anlagen mit Spannungen über 52 kV können sie auch Entladezählwerke enthalten, um die Leistung zu überwachen. Ein Beispiel für Blitzeableiter ist in Abbildung 1 dargestellt.

Zusätzliche Methoden

In Freileitungen und Freiluftschaltanlagen mit Spannungen über 52 kV ist es üblich, ein Blitzschutzsystem aus "Blitzableitern", "Luftblitzschutzleitern" oder einer Kombination beider zu installieren.

Überstromschutz für Niederspannung

Niederspannungs- (NS, wobei \(V \leq 1 \, \text{kV}\)) Ausrüstung, insbesondere elektronische und informatische Systeme, ist äußerst anfällig für schwere Schäden durch Blitzentladungen, die sich über Kabel oder Gebäudestrukturen fortpflanzen.

Um solche Risiken zu minimieren, werden in der Regel Überstromschutzgeräte (SPDs) in NS-Schaltanlagen installiert. Diese Geräte haben standardmäßige nominelle Entladeströme von 5 kA, 10 kA und 20 kA, wobei einige fortschrittlichere Modelle bis zu 30–70 kA handhaben können.

Ähnlich wie bei Blitzeableitern werden SPDs zwischen lebenden Leitern und Erde angeschlossen, wie in Abbildung 4 dargestellt. Diese Konfiguration leitet Überspannungsströme von empfindlicher Ausrüstung weg und stellt so einen Schutz gegen Überspannungsvorkommnisse sicher.