Überspannungsschutz mit der ACI-Technologie: Wissen für Planer und Experten

Technische Hintergründe zur ACI-Technologie, TOV, Selektivität, Leitungsführung und SPD-Installation.

Von TOV und Neutralleiterabriss über Selektivität bis zur Auswahl des passenden SPD-Typs: Diese Seite bündelt technisches Hintergrundwissen, häufige Expertenfragen und vertiefende Informationen rund um modernen Überspannungsschutz mit der ACI-Technologie von DEHN.

ACI-Technologie
TOV & Neutralleiterabriss
Selektivität
Typ 1–3 SPD

Überspannungsschutz endet nicht bei der Auswahl eines SPDs. Entscheidend sind auch Leitungsführung, Selektivität und das Verhalten im Fehlerfall.

Oliver Dumhard

Product Manager

Die wichtigsten Fragen auf einen Blick

Wann werden Typ 1-3-Ableiter eingesetzt?

SPDs vom Typ 1 werden typischerweise am Speisepunkt der Anlage installiert. Sie sind zwingend erforderlich bei baulichen Anlagen mit externem Blitzschutz oder Freileitungseinspeisung. Sie sind dafür ausgelegt, die hohen Ströme eines direkten Blitzeinschlags sicher abzuleiten. Der wichtigste Parameter ist der Blitzstoßstrom (I_imp), der bei Blitzschutzklasse III/IV mindestens 12,5 kA und bei Blitzschutzklasse I/II mindestens 25 kA pro Pfad betragen muss.

SPDs vom Typ 2 werden typischerweise in den Unterverteilungen der Anlage installiert. Sie schützen vor Überspannungen, die durch Schalthandlungen im Netz oder indirekte Blitzeinschläge entstehen. Der Nennableitstoßstrom (In) muss mindestens den Werten der DIN VDE 0100-534 entsprechen (zum Beispiel 5 kA oder 20 kA).

SPDs vom Typ 3 werden gerätenah eingesetzt, um empfindliche Endgeräte direkt zu schützen. Sie ergänzen Typ-1- und Typ-2-SPDs und bilden die letzte Schutzstufe im Überspannungsschutzkonzept..

Was bedeutet TOV?

TOV steht für Temporary Overvoltages und bezeichnet zeitweilige netzfrequente Überspannungen. Diese können beispielsweise durch einen Neutralleiterabriss entstehen. TOVs sind netzfrequente Überspannungen, die über einen längeren Zeitraum anliegen.

Bei konventionellen Überspannungsableitern vom Typ 2 führt der Neutralleiterabriss dazu, dass die interne Abtrennvorrichtung das SPD vom Netz trennt. Dagegen überstehen Typ 2-Ableiter mit der ACI-Technologie diesen Fehlerfall und bleiben sicher am Netz.

Warum stellen TOVs eine Herausforderung für SPDs dar?

TOVs führen fast immer zum Abtrennen des SPDs und unterbrechen somit den Schutz der Anlage. Kommt es bis zum Austausch des SPDs zu Überspannungsereignissen, ist die Anlage nicht mehr geschützt.

Wie verhalten sich herkömmliche SPDs bei TOVs?

Herkömmliche Standard-Ableiter reagieren auf TOVs oft mit einem "sicheren Ausfall", bei dem das Gerät deaktiviert wird. Die ACI-Technologie hingegen bietet eine hohe TOV-Festigkeit. Das bedeutet, dass ein ACI-Gerät die zeitweilige Überspannung übersteht und funktionsfähig bleibt, anstatt sich vom Netz zu trennen. ACI-Geräte verhindern die Entstehung von kleinen Fehlerströmen durch galvanische Trennung oder unterbrechen größere Fehlerströme schnell und sicher.

Wie lassen sich TOV-Risiken beherrschen?

Die ACI-Technologie bietet eine erhöhte Sicherheit bei zeitweiligen netzfrequenten Überspannungen bis mindestens 440 V. Diese hohe TOV-Festigkeit reduziert das Risiko von ungeplanten Anlagenausfällen durch instabile Netzbedingungen erheblich und erhöht die Betriebssicherheit. ACI schließt die Schutzlücke, indem es auch kleine Fehlerströme, die bei TOVs auftreten können, sicher beherrscht.

Neutralleiterabriss

Ein Neutralleiterabriss bezeichnet eine Unterbrechung oder einen Fehler im Neutralleiter eines elektrischen Systems. Dieses Ereignis ist eine der Hauptursachen für zeitweilige netzfrequente Überspannungen, sogenannte TOVs (Temporary Overvoltages).

Die Folgen eines Neutralleiterabrisses sind gravierend und stellen eine besondere Herausforderung für den Überspannungsschutz dar:

TOVs und Schutzlücke

Der Neutralleiterabriss führt zu zeitweiligen netzfrequenten Überspannungen (TOVs), die über einen längeren Zeitraum anliegen können. TOVs können Fehlerströme verursachen, die zwar zu gering sind, um eine groß dimensionierte externe Sicherung schnell auszulösen, aber bereits zerstörerisch für die Varistoren (MOVs) in herkömmlichen Überspannungsschutzgeräten wirken.

Hoher Energieumsatz und Zerstörung:

Bei kleinen prospektiven Kurzschlussströmen, wie sie bei TOVs auftreten können, kommt es zu langen Ausschaltdauern der Sicherung. Dies führt zu einem sehr hohen Energieumsatz im SPD, der das Gerät oder sogar den gesamten Verteiler zerstören kann.

Brandgefahr

Ohne eine geeignete Überstrom-Schutzeinrichtung, die bei einem solchen Fehlerstrom schnell reagiert, besteht Brandgefahr. Im Fehlerfall kann der hohe Energieumsatz das SPD oder sogar den gesamten Verteiler beschädigen.

Wie ein Neutralleiterabriss zur Schutzlücke führen kann

Temporäre netzfrequente Überspannungen gehören zu den häufigsten Folgen eines Neutralleiterabrisses. Werden diese Fehlerströme nicht erkannt und begrenzt, können das Überspannungsgerät, der Verteiler und die angeschlossenen Betriebsmittel beschädigt werden.

Selektivität im Überspannungs-schutz

Ein selektiver Überspannungsschutz ist entscheidend für die Betriebssicherheit und Verfügbarkeit elektrischer Anlagen. Er stellt sicher, dass im Fehlerfall nur die direkt betroffene Schutzeinrichtung reagiert und unnötige Ausfälle der gesamten Installation vermieden werden. Zudem ist die Selektivität zwischen Überstrom-Schutzeinrichtungen eine normative Anforderung gemäß DIN VDE 0100-430 (Abschnitt 434).

Gezielter Schutz

Was Selektivität bedeutet

Selektivität im Kontext des Überspannungsschutzes und der Überstrom-Schutzeinrichtungen bedeutet, dass im Falle eines Fehlers nur die direkt betroffene Sicherung auslöst.

Volle Verfügbarkeit

Warum Selektivität unverzichtbar ist

Selektivität verhindert, dass ein lokaler Fehler zu einem Totalausfall der gesamten Anlage führt und sorgt dafür, dass die Stromversorgung in den nicht betroffenen Bereichen aufrechterhalten bleibt.

Verlässliche Koordination

Selektivität in der normgerechten Planung

Die Selektivität zwischen Schutzorganen ist ein wichtiger Bestandteil der normgerechten Anlagenplanung. Nur wenn Schutzgeräte abgestimmt zusammenarbeiten, können Fehler gezielt begrenzt und unnötige Abschaltungen vermieden werden.

Leitungsführung und Leitungsquerschnitte im Überspannungsschutz

Die Auswahl und Installation von Überspannungsableitern ist nur so effektiv wie ihre korrekte Einbindung in die elektrische Anlage. Insbesondere die Leitungsführung und die Dimensionierung der Anschlussleitungen sind entscheidende Faktoren, die den tatsächlich wirksamen Schutzpegel am Endgerät maßgeblich beeinflussen.

Schutzpegel

Lange Anschlussleitungen verursachen zusätzliche Spannungsabfälle, die den wirksamen Schutzpegel (U_p) am Endgerät erhöhen und die SPD-Wirkung mindern. Externe Schutzeinrichtungen im SPD-Pfad verstärken diesen Effekt. Kurze Anschlussleitungen verbessern den Überspannungsschutz. U_p sollte 80 % der Bemessungs-Stoßspannung der Kategorie II nicht überschreiten.

Mindestquerschnitte für sicheren Betrieb

Anschlussleitungen zum SPD müssen Kurzschlussströmen standhalten. Mindestquerschnitte sind normativ festgelegt: 6 mm² Kupfer für SPD Typ 1 und 2,5 mm² Kupfer für SPD Typ 2.

Integrierter Überstromschutz

ACI-Geräte besitzen integrierten Überstromschutz, was den Spannungsfall externer Vorsicherungen beseitigt. So bleibt der Schutzpegel konstant niedrig.

Installation für wirksamen Schutz

Korrekte Leitungsführung und minimale Leitungslängen sind entscheidend für den Überspannungsschutz. Nur präzise, normgerechte Installation erreicht den Schutzpegel am Endgerät und schützt Elektronik optimal. Mangelhafte Führung mindert SPD-Effektivität.

Was bedeutet I_SCCR?

Die Kurzschlussfestigkeit (I_SCCR) gibt an, welchen maximalen Kurzschlussstrom ein SPD sicher beherrschen kann. Die angegebene Kurzschlussfestigkeit I_SCCReines SPDs muss mindestens dem am Anschlusspunkt zu erwartenden maximalen Kurzschlussstrom entsprechen. Dies ist entscheidend für die Betriebssicherheit und den Schutz der elektrischen Anlage.

Glossar

ACI	Die Advanced Circuit Interruption (ACI) ist eine Technologie mit integriertem Überstromschutz direkt im Überspannungsschutzgerät (SPD). Dadurch entfällt die Notwendigkeit einer externen Vorsicherung, die Schutzlücke wird vermieden und der Schutzpegel bleibt konstant niedrig.
SPD	SPD (Surge Protective Device) ist die internationale Bezeichnung für Überspannungs-Schutzeinrichtungen. Sie schützen elektrische Anlagen und Betriebsmittel vor transienten Überspannungen.
U_p	Der Schutzpegel (Up) beschreibt die maximale Spannung, die während eines Ableitvorgangs am SPD anliegt. Je niedriger der Schutzpegel, desto besser werden angeschlossene Geräte geschützt. Er darf die Bemessungs-Stoßspannung (U_w) der zu schützenden Betriebsmittel nicht überschreiten und wird durch Leitungslängen und externe Vorsicherungen beeinflusst.
U_c	Die höchste Dauerspannung (U_c) ist die maximale effektive Spannung, die ein SPD im Normalbetrieb dauerhaft aushalten kann, ohne anzusprechen. Ihr Wert hängt von der Systemart (TN-, TT- oder IT-System) und dem Anschlusspunkt ab.
I_n	Der Nennableitstoßstrom (In) beschreibt die Fähigkeit eines SPDs, Stoßströme mehrmals ohne Beschädigung abzuleiten. Für SPD Typ 2 muss der Nennableitstoßstrom am Speisepunkt der Anlage bestimmten Werten entsprechen.
I_imp	Der Blitzstoßstrom (I_imp) beschreibt die Fähigkeit eines SPD, Blitzteilströme sicher abzuleiten. Er ist der zentrale Kennwert von SPD Typ 1.
I_SCCR	Die Kurzschlussfestigkeit (I_SCCR) ist der höchste prospektive Kurzschlussstrom des elektrischen Netzes, für den das SPD zusammen mit seinen Abtrennvorrichtungen bemessen ist. Sie muss mindestens dem am Anschlusspunkt zu erwartenden maximalen Kurzschlussstrom entsprechen.
TOV	TOV steht für Temporary Overvoltages und bezeichnet zeitweilige netzfrequente Überspannungen, die über längere Zeit anliegen können, beispielsweise durch einen Neutralleiterabriss.
Selektivität	Selektivität bedeutet, dass im Fehlerfall nur die direkt betroffene Schutzvorrichtung oder das SPD auslöst, während vorgeschaltete Schutzeinrichtungen funktionsfähig bleiben. Das verhindert unnötige Anlagenausfälle und erhöht die Verfügbarkeit der gesamten elektrischen Anlage.
Blitzstrom	Blitzstrom ist ein hochenergetischer Stromimpuls, der durch einen direkten oder indirekten Blitzeinschlag verursacht wird. SPD Typ 1 ist speziell dafür ausgelegt, solche signifikanten Ströme abzuleiten, wobei I_impder zugehörige Kennwert ist
Fehlerstrom	Ein Fehlerstrom ist ein unbeabsichtigter Stromfluss, der durch einen Defekt in der elektrischen Anlage entsteht, etwa bei einem alternden SPD oder einem TOV-Ereignis. Kleine Fehlerströme können eine Schutzlücke erzeugen, bei der externe Sicherungen nicht schnell genug reagieren, um eine Beschädigung des SPD zu verhindern.
Neutralleiterabriss	Ein Neutralleiterabriss ist die Unterbrechung des Neutralleiters in einem elektrischen System. Er kann zeitweilige netzfrequente Überspannungen (TOV) verursachen und erhebliche Schäden an elektrischen Betriebsmitteln auslösen.
Schutzlücke	Die Schutzlücke bezeichnet einen kritischen Fehlerstrombereich zwischen SPD und externer Vorsicherung. In diesem Bereich kann das SPD bereits beschädigt werden, bevor die Sicherung auslöst.
Varistor (MOV)	Ein Varistor (Metal Oxide Varistor) ist das zentrale Schutzelement vieler Überspannungsschutzgeräte. Er begrenzt Überspannungen, indem er überschüssige Energie ableitet und so angeschlossene Geräte schützt.
Typ 1 SPD	Typ-1-SPDs schützen vor hohen Blitzteilströmen, die beispielsweise bei einem äußeren Blitzschutzsystem oder einer Freileitungseinspeisung auftreten können. Sie werden in der Regel am Speisepunkt der Anlage installiert.
Typ 2 SPD	Typ-2-SPDs schützen vor transienten Überspannungen durch Schalthandlungen oder indirekte Blitzeinwirkungen. Sie werden typischerweise in Haupt- und Unterverteilungen eingesetzt.
Typ 3 SPD	Typ-3-SPDs dienen dem Feinschutz empfindlicher Endgeräte. Sie werden möglichst nahe am zu schützenden Gerät installiert und ergänzen Typ-1- und Typ-2-SPDs.

Vertiefende Themen

Von der Schutzlücke über die ACI-Technologie bis hin zu Normen und Anwendungen: Die folgenden Themen helfen dabei, technische Zusammenhänge besser zu verstehen und fundierte Entscheidungen für Planung und Installation zu treffen.

Schutzlücke verstehen

Warum kleine Fehlerströme große Folgen haben können.

ACI-Technologie verstehen

Wie integrierter Überstromschutz Schutzkonzepte verändert.

Schutzkonzepte vergleichen

Welche Unterschiede bei Sicherheit, Planung und Schutzpegel entstehen.

Typische Anwendungen

In welchen Anwendungen ACI besondere Vorteile bietet.

Normen und Kennwerte

Relevante Normen und Kennwerte für die Auswahl von SPDs.

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