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Laden ohne Risiko

Ladestation und Auto vor Blitz und Überspannung schützen

25. Mai 2018, 14:45 Uhr | Von Holger Heckler und Dirk Vogel

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Wirksamer Schutz durch Überspannungsschutzgeräte

Durch den Einsatz von Überspannungsschutzgeräten werden folgende Schutzwirkungen erzielt:

Blitzbedingte Stoßströme werden so „umgeleitet“, dass es nicht zu einer übermäßigen Erwärmung von Leitern kommt.
Blitzbedingte Überspannungen werden für nachgelagerte Stromkreise so begrenzt, dass die Spannungsfestigkeit von zu schützenden Betriebsmitteln nicht überschritten wird und es nicht zu gefährlicher Funkenbildung oder zu hierdurch hervorgerufenen Kurzschlüssen kommt.
Schaltüberspannungen werden so begrenzt, dass eine vorzeitige Alterung von elektronischen Geräten möglichst vermieden wird.

Überspannungsschutzgeräte schützen also wirkungsvoll gegen kurzzeitige transiente Ereignisse. Dabei handelt es sich um blitzbedingte Überspannungen (Blitz-Stoßspannungen), blitzbedingte Überströme (Blitz-Stoßströme) und Schaltüberspannungen.

Der räumliche Aufbau sowie die Anordnung der elektrischen Betriebsmittel in einem Ladepark haben einen großen Einfluss auf die jeweils zu erwartende Belastung durch Stoßspannungen und Stoßströme. Deswegen sollte für jeden Ladepark eine Gefährdungsbewertung durchgeführt werden. Nur so lassen sich geeignete Überspannungsschutzgeräte auswählen und die bestmöglichen Einbauorte finden. Die Schutzwirkung von Überspannungsschutzgeräten kann durch eine geeignete Verlegung von Leitungen optimiert werden. In Abhängigkeit vom Ergebnis der Gefährdungsbewertung werden für den Schutz von energietechnischen Leitungen vorrangig Überspannungsschutzgeräte vom Typ 1 oder Typ 2 genutzt.

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Muss mit direkten Blitzeinschlägen und energiereichen Blitzströmen gerechnet werden, sollten leistungsstarke Typ-1-Überspannungsschutzgeräte – sogenannte Blitzstromableiter – zum Einsatz kommen. Ist kein äußeres Blitzschutzsystem vorhanden oder erforderlich, so kann mit kostengünstigen Typ-2-Überspannungsschutzgeräten – sogenannten Überspannungsableitern – ein gutes Schutzniveau erreicht werden. Typ-2-Überspannungsschutzgeräte sollten in allen Unterverteilungen, Ladesäulen und Wallboxen eingesetzt werden (Bild 2).

In den Ladesäulen werden außerdem zahlreiche Komponenten mit 24 V DC versorgt.

Der Schutz der 24-V-Hilfsspannung kann zum Beispiel mit einem Typ-3-Überspannungsschutzgerät erfolgen. In Ladeparks und bei Ladesäulen im öffentlichen Raum sind im Regelfall auch Komponenten für die Kommunikation mit einem Abrechnungs- oder Gebäudemanagementsystem vorhanden. Zu diesem Zweck wird zum Beispiel eine Ethernet-Verbindung eingesetzt – zum Schutz dieser Verbindung wird dann ein Überspannungsschutz vom Typ D1 empfohlen (Bild 3).

Der Aufbau von Ladeparks und Ladesäulen kann deutlich komplexer sein als in dem Bildbeispiel oben. Bei der Risikobewertung müssen deshalb alle Leitungen und Betriebsmittel mit betrachtet werden, bei denen eine Gefährdung durch Überspannungen zu erwarten ist. Dazu gehören folgende Komponenten:

Ist ein eigener Transformator vorhanden, so gibt es immer eine Niederspannungs-Schaltanlage.
Bei komplexeren Ladeeinrichtungen und Ladeparks sind immer Steuerleitungen für das Energiemanagement vorhanden.
DC-Schnellladeeinrichtungen können mit zusätzlichen zentralen Kühleinrichtungen oder mit Kühleinrichtungen in Ladesäulen ausgestattet sein.
DC-Speicher mit Pufferbatterien und DC/DC- oder DC/AC-Wandlern.

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