Überspannungsschutz mit Vorsicherung: Wo die Schutzlücke entsteht
Die Vorsicherung im Überspannungsschutz ist notwendig. Genau hier entsteht das Problem. Warum wird die Vorsicherung im Überspannungsschutz zur Schwachstelle? Weil sie so dimensioniert werden muss, dass sie bei Stoßströmen nicht auslöst und im Fehlerfall dennoch schnell abschaltet. Interne Abtrennvorrichtungen von SPDs können nur sehr kleine Ströme unterbrechen. Dagegen kann die Vorsicherung nur große Ströme unterbrechen.
Genau daraus entsteht die Schutzlücke mit direkten Folgen für den Schutz und die Verfügbarkeit Ihrer Anlagen.
Warum ist die Vorsicherung bei SPDs notwendig?
Eine Vorsicherung beim SPD ist Pflicht. Sie übernimmt zentrale Schutzfunktionen im Überspannungsschutz:
SPDs können bei extremen Überspannungen kurzschlussartig versagen. Ohne Vorsicherung drohen Überlast, Brand und Schäden im Verteiler.
Thermische Trennstellen von SPDs sind nicht für das Abschalten hoher Kurzschlussströme ausgelegt. Das SPD kann diese nicht selbst abschalten.
Die Vorsicherung stellt sicher, dass die SPD-Kombination den Fehlerstrom beherrscht und die Verfügbarkeit der Anlage gegeben ist.
Warum entsteht beim Überspannungsschutz ein Zielkonflikt?
Der Zielkonflikt im Überspannungsschutz entsteht, weil die Vorsicherung widersprüchliche Aufgaben erfüllen muss: Stoßströme nicht unterbrechen und im Fehlerfall schnell abschalten.
Dimensionierung für Stoßströme
Um hohen Stoßströmen ohne Auslösung standzuhalten, müssen Vorsicherungen groß dimensioniert sein.
Die Entstehung der Schutzlücke
Im Fehlerfall reagiert die Sicherung oft zu spät. Die Schutzlücke entsteht.
Risiko für die Anlagenverfügbarkeit
Die Schutzlücke kann dazu führen, dass das SPD zur Brandgefahr wird. Betriebssicherheit und Anlagenverfügbarkeit stehen dann auf dem Spiel.
Die Schutzlücke
Bei klassischen Konzepten mit externer Vorsicherung entsteht eine kritische Phase:
Das SPD ist bereits überlastet, aber die zu groß dimensionierte Vorsicherung löst noch nicht aus.
Das Ergebnis: Das SPD kann zerstört werden, die dahinter liegende Anlage ist gefährdet.
ACI-1-Draft-Schutzlücke
Typische Folgen in der Praxis
Hoher Planungs- und Installationsaufwand
Warum ist die Auswahl der richtigen Vorsicherung so komplex? Weil mehrere Faktoren gleichzeitig berücksichtigt werden müssen:
- Einhaltung strenger Vorgaben
Die Herstellerangaben zur maximalen Ableitervorsicherung müssen eingehalten werden. - Komplexe Selektivitätsbetrachtungen
Die Selektivität zum Netzschutz muss passen, damit nicht der Hauptschutz auslöst. - Normgerechte Umsetzung
Die Auslegung der ÜSSE muss den Anforderungen der DIN VDE 0100-430 entsprechen. - Zusätzlicher Platzbedarf und Materialkosten
Externe Sicherungen benötigen zusätzlichen Platz im Verteiler und erfordern die Einhaltung von Mindestquerschnitten für Anschlussleitungen.
DEHN ACI: Überspannungsschutz ohne klassische Vorsicherung
Wie funktioniert Überspannungsschutz ohne Vorsicherung? Die DEHN ACI-Technologie (Advanced Circuit Interruption) integriert den Überstromschutz direkt in das SPD-Modul. Der Zielkonflikt entfällt.
Das verändert das gesamte Schutzkonzept:
- keine externe Vorsicherung erforderlich
- keine zusätzlichen Spannungsfälle
- keine komplexe Selektivitätsabstimmung
ACI-Technologie: Auflösung ohne Verzug
Die ACI-Technologie von DEHN schaltet sofort und präzise ab. Das SPD wird sicher vom Netz getrennt, bevor es an seine Belastungsgrenze stößt.
ACI-1-Draft-Externe Vorsicherung Kennlinie
Technische Hintergründe ausführlich erklärt
Die ACI-Technologie stellt eine Weiterentwicklung dar, die auf spezifische Herausforderungen im Überspannungsschutz zugeschnitten ist und sich durch folgende Merkmale auszeichnet:
Bei ACI-Geräten ist eine externe Vorsicherung nicht erforderlich, da eine leistungsstarke Schalteinheit direkt in das SPD integriert ist. Dies steht im Gegensatz zu vielen Standard-SPDs, die eine solche benötigen.
Bei ACI-Technologie bleibt der Schutzpegel (Up) konstant unter 1,5 kV. Dies ist ein Vorteil, da bei externen Vorsicherungen der wirksame Schutzpegel durch den zusätzlichen Spannungsfall an der Sicherung ansteigen kann.
Die ACI-Schalteinheit isoliert im Normalzustand zuverlässig, wodurch keine Leckströme auftreten und die vorzeitige Alterung des Varistors verhindert wird. ACI-Geräte zeigen zudem eine echte Festigkeit gegenüber temporären Überspannungen (TOVs) bis 440 V und überstehen diese Spannung, während Standard-Ableiter in diesem Fall sicher ausfallen würden.
Für viele ACI-Geräte, wie den DEHNguard ACI, ist ein Anschlussquerschnitt von 6 mm² Kupfer immer ausreichend, was die Installation erheblich vereinfacht. Dies ist ein wesentlicher Unterschied zu Standard-Ableitern, die je nach Typ und Installation variierende Querschnitte erfordern können.
ACI-Geräte deaktivieren sich im Falle einer Überlastung irreversibel und erreichen eine Spannungsfestigkeit von über 4 kV, was eine verlässliche Trennung vom Netz sicherstellt und über einen Fernmeldekontakt signalisiert wird.
FAQs
Viele Fragen rund um den Überspannungsschutz mit Vorsicherung entstehen erst in der Praxis. Die folgenden Fragen und Antworten ordnen die wichtigsten Zusammenhänge ein und zeigen, wo klassische Schutzkonzepte an ihre Grenzen stoßen.
- Eine Vorsicherung im Überspannungsschutz ist erforderlich, um Kurzschlussströme sicher zu beherrschen.
- Wenn ein SPD im Fehlerfall versagt, kann ohne geeignete Vorsicherung ein hoher Strom fließen. Das kann zu Schäden im Verteiler oder im gesamten System führen.
Deshalb ist die Vorsicherung beim SPD technisch notwendig – auch wenn sie neue Herausforderungen mit sich bringt.
Die richtige Vorsicherung hängt von mehreren Faktoren ab:
- Kurzschlussstrom am Einbauort
- Kurzschlussfestigkeit des SPD (I_SCCR)
- Netzstruktur und Selektivität
- Herstellerangaben
Es gibt keine pauschale Antwort auf die Frage „Welche Vorsicherung für Überspannungsschutz ist richtig?“.
Die Auswahl muss immer systembezogen erfolgen.
Die Vorsicherung schützt das SPD im Fehlerfall. Gleichzeitig kann ihre Auslegung zu einer Schutzlücke führen. Dadurch können Fehlerströme entstehen, die weder von der Vorsicherung noch von den internen Abtrennvorrichtungen des SPDs rechtzeitig beherrscht werden.
Der Zielkonflikt beschreibt die Schwierigkeit, ein SPD und die Vorsicherung optimal aufeinander abzustimmen.
Das bedeutet:
- Die Vorsicherung darf nicht zu früh auslösen
- Gleichzeitig muss sie im Fehlerfall zuverlässig abschalten
Wird sie zu groß dimensioniert, entsteht eine Schutzlücke.
Wird sie zu klein gewählt, kann sie beim Einsatz des SPD unnötig auslösen.
Das macht die Auslegung komplex und fehleranfällig.
Bei der Selektivität ist gemeint, dass die Ableitervorsicherung zur Anlagen-Hauptsicherung selektiv sein muss. Das bedeutet, dass im Fehlerfall des SPDs die Ableitervorsicherung auslösen muss und nicht die Hauptsicherung.
Ganz praktisch erklärt: Die Sicherung, die am nächsten zum Fehlerort ist, soll auslösen – nicht die Hauptsicherung.
Herkömmliche Sicherungen reagieren nicht sofort.
Sie benötigen:
- Zeit für das Schmelzen des Schmelzdrahtes oder des Sicherungselements
- mechanische Bewegung der Kontakte
Bei kleineren Fehlerströmen bedeutet das: Die Sicherung löst möglicherweise erst verzögert aus. In dieser Zeit kann im SPD ein hoher Energieeintrag entstehen. Das kann zu Schäden am Gerät oder an der Anlage führen – obwohl eine Vorsicherung vorhanden ist.
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ACI-Technologie
Ein innovatives Gerätekonzept für SPDs
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