Warum löst der AC-SPD-Schmelzsicherung häufig aus

Ein AC-Überspannungsschutz (auch bekannt als Überspannungsschutzgerät oder SPD) kann aus mehreren Gründen häufig durchschlagen, was mit Design, Installation, Wartung und externen Umweltfaktoren zusammenhängen kann. Im Folgenden finden Sie einige häufige Ursachen und Erklärungen:

1. Mangelnde Qualität des Überspannungsschutzes

• Unzureichende Spannungsbelastbarkeit: Wenn die Nennspannung oder die maximale fortlaufende Betriebsspannung (UC) des Überspannungsschutzes niedriger ist als die tatsächliche Systemspannung oder die höchstmögliche Fehlerspannung, kann er während des normalen Betriebs übermäßig belastet werden, was zu häufigem Schaden oder Durchschlag führen kann.

• Herstellungsfehler: Niedrigwertige Überspannungsschützer können interne Bauteildefekte aufweisen, wie z. B. minderwertige Varistoren oder fehlerhafte Lötverbindungen, die ihre Leistung beeinträchtigen und sie unter Überspannungsbedingungen zum Versagen bringen können.

2. Fehlender oder unrichtiger Vorschutz

• Kein Rückhalteschutz: Gemäß den Standards sollte stromaufwärts vom Überspannungsschutz ein Sicherungselement oder ein Leitungsschutzschalter installiert sein, um den Fluss von anhaltenden Fehlerströmen (d.h. Netzfrequenzfolgestrom) im Falle eines Ausfalls des Überspannungsschutzes zu verhindern. Ohne diesen Schutz kann, wenn der Überspannungsschutz aufgrund einer Überspannung ausfällt, der anhaltende Fehlerstrom durch ihn fließen, wodurch es zu Überhitzung oder sogar Brand kommen kann.

• Falsche Auswahl der Sicherung: Selbst wenn eine Sicherung installiert ist, wenn ihre Nennstromstärke oder Art nicht angemessen ist, kann sie den Fehlerstrom nicht rechtzeitig abtrennen, was zu Überlastung und Schaden am Überspannungsschutz führt.

3. Mangelnde Erdung

• Hoher Erdwiderstand: Der Erdungsleiter des Überspannungsschutzes muss an ein zuverlässiges Erdungssystem angeschlossen sein, mit einem Erdwiderstand, der den Normen entspricht (in der Regel weniger als 10 Ohm). Bei mangelnder Erdung können Blitzströme nicht wirksam abgeführt werden, und der Überspannungsschutz wird übermäßig belastet, was zu häufigem Durchschlag führt.

• Unzureichende Querschnittsabmessungen des Erdleiters: Die Querschnittsfläche des Erdleiters sollte ausreichend groß sein (in der Regel mindestens 4 Quadratmillimeter), um Blitzströme zu bewältigen. Ist der Erdleiter zu dünn, kann er bei einem Blitzschlag überhitzen und versagen, was die Leistung des Überspannungsschutzes beeinträchtigt.

4. Häufige Blitzeinwirkung

• Blitzanfällige Gebiete: In Regionen mit häufiger Blitzeinwirkung, insbesondere wo Ausrüstung in offenen Feldern oder auf Berggipfeln installiert ist (z. B. Photovoltaikanlagen oder Umspannwerke), kann der Überspannungsschutz häufig Blitzeinwirkungen ausgesetzt sein. Wenn das Schutzniveau des Überspannungsschutzes nicht ausreicht, um solche häufigen Einwirkungen zu bewältigen, kann er häufig durchschlagen.

• Induzierte Blitze: Neben direkten Blitzeinschlägen können auch induzierte Blitze durch Strom- oder Kommunikationsleitungen Überspannungen einführen. Sind mehrstufige Schutzmaßnahmen unzureichend, können induzierte Blitze dazu führen, dass der Überspannungsschutz häufig aktiviert und letztlich durchschlägt.

5. Schaltüberspannungen und Transientenspannungen

• Schaltüberspannungen durch Schaltgeräte: Das Schalten von großen Stromkreisen, die Verbindung oder Trennung von induktiven oder kapazitiven Lasten sowie das Schalten großer elektrischer Systeme oder Transformatoren können erhebliche Schaltüberspannungen und Transientenspannungen erzeugen. Diese Transientenspannungen können die Kapazität des Überspannungsschutzes überschreiten, was zu häufigem Durchschlag führt.

• Netzfluktuationen: In Gebieten mit instabiler Netzsicherheit, insbesondere wo die Spannung stark schwankt, kann der Überspannungsschutz häufig aktiviert werden, insbesondere, wenn seine maximale fortlaufende Betriebsspannung nahe am Bereich der Spannungsschwankungen liegt.

6. Unrichtige Auswahl des Überspannungsschutzes

• Falsche maximale fortlaufende Betriebsspannung (UC): Wie bereits erwähnt, sollte die UC des Überspannungsschutzes höher sein als die höchstmögliche anhaltende Fehlerspannung im System. Ist der UC-Wert zu niedrig, kann der Überspannungsschutz während des normalen Betriebs übermäßig belastet werden, was zu häufigem Schaden führt.

• Falsche Restspannung (Ures): Die Restspannung ist die Spannung über dem Überspannungsschutz, wenn er einen Überspannungsstrom absorbiert. Ist die Restspannung zu hoch, kann sie nachgeschaltete Geräte beschädigen; ist sie zu niedrig, bedeutet dies, dass die maximale fortlaufende Betriebsspannung des Überspannungsschutzes niedriger ist, was ihn anfällig für häufigen Schaden macht.

7. Ungeregelte mehrstufige Schutzkonzepte

• Fehlen eines mehrstufigen Schutzes: Um effektiv gegen Blitze und Transientenspannungen zu schützen, sollten mehrere Stufen von Überspannungsschützern an verschiedenen Stellen des Stromsystems installiert werden. Ist nur eine Stufe des Schutzes installiert oder ist die Koordination zwischen den Stufen schlecht, kann ein einzelner Überspannungsschutz zu viel Überspannungsenergie absorbieren, was zu häufigem Durchschlag führt.

• Koordinierungsprobleme: Mehrstufige Überspannungsschützer sollten zusammenarbeiten, wobei der vorderste Schutz zuerst reagiert, um den Großteil der Überspannungsenergie zu absorbieren, während der hinterste Schutz den verbleibenden Teil behandelt. Wenn die Reaktionszeiten oder Energieabsorptionsfähigkeiten der Schützer nicht übereinstimmen, kann eine Stufe überlastet werden.

8. Alterungs- oder Beschädigungserscheinungen am Überspannungsschutz

• Ende der Lebensdauer: Überspannungsschützer haben eine begrenzte Lebensdauer, und im Laufe der Zeit können ihre internen Komponenten (wie Varistoren) nachlassen, was ihre Leistung reduziert. Ein alter Überspannungsschutz kann die Überspannungsenergie nicht mehr wirksam absorbieren, was zu häufigem Durchschlag führt.

• Mangelnde Wartung: Regelmäßige Inspektion und Wartung sind notwendig, um sicherzustellen, dass der Überspannungsschutz in gutem Zustand bleibt. Wird die Wartung vernachlässigt, kann der Überspannungsschutz aufgrund von internen Komponentenschäden oder schlechten Kontakten versagen.

9. Externe Umweltfaktoren

• Hohe Temperatur: Hohe Umgebungstemperaturen können die Leistung des Überspannungsschutzes beeinträchtigen, was zu Überhitzung und letztlich zu Durchschlag führen kann. Dies gilt insbesondere für draußen installierte Überspannungsschützer, bei denen die Wärmeabfuhr schlecht ist.

• Feuchtigkeit und Korrosion: Feuchte Umgebungen oder korrodierende Gase können Gehäuse und interne Komponenten des Überspannungsschutzes angreifen, was die Isolationsleistung reduziert und das Risiko von Kurzschlüssen oder Durchschlag erhöht.

Lösungen

• Wählen Sie den richtigen Überspannungsschutz: Wählen Sie einen Überspannungsschutz mit geeigneten technischen Parametern (wie maximale fortlaufende Betriebsspannung, Restspannung und Nennentladungsstrom) basierend auf der Spannungsebene des Systems, der Häufigkeit der Blitzeinwirkung und der Netzsicherheit.

• Sorgen Sie für eine korrekte Installation und Erdung: Installieren Sie den Überspannungsschutz an der richtigen Stelle und stellen Sie sicher, dass stromaufwärts eine Sicherung oder ein Leitungsschutzschalter installiert ist. Stellen Sie außerdem sicher, dass das Erdungssystem den Normen entspricht und einen geringen Erdwiderstand hat.

• Implementieren Sie einen mehrstufigen Schutz: Installieren Sie mehrere Stufen von Überspannungsschützern an verschiedenen Stellen des Stromsystems, um eine ordnungsgemäße Koordination und eine effektive Verteilung der Überspannungsenergie sicherzustellen.

• Regelmäßige Wartung und Inspektion: Inspektieren Sie regelmäßig den Zustand des Überspannungsschutzes und ersetzen Sie ihn, wenn Anzeichen von Alterung oder Schäden sichtbar sind, um sicherzustellen, dass er in optimaler Arbeitsweise bleibt.