Überspannungsschutzgeräte Kombi-Ableiter oder Ableiter-Kombination?

Die Vorteile mit der neuen Safe Energy Control Technology.
Eine gelungene Produktlösung schützt vor zerstörerischen Spannungsspitzen

Das Konzept der Ableiter-Kombination aus dem Hause Phoenix Contact bietet zusammen mit der neuen „Safe Energy Control Technology“ Vorteile, die einen wirksamen Schutz am Gebäude-Eintritt von Versorgungsleitungen gewährleisten.

Früher wurde bei Gebäuden mit einem Blitzschutzsystem die Niederspannungsversorgungsleitung am Speisepunkt der Anlage mit einem Grobschutz beschaltet – und zwar mit einem Typ-1-SPD (Surge Protective Device, Überspannungsschutzgerät). Heute gibt es eine Vielzahl sogenannter Kombi-Ableiter, für die der Hersteller neben der Prüfklasse I auch die Prüfklasse II ausweist. Bei letzterem handelt es sich um eine redundante Information und nicht um eine zusätzliche Produkteigenschaft. Die Ableiter-Kombination Flashtrab SEC T1+T2 bietet nun mit einem separaten, direkt koordinierten Typ-2-Varistorableiter auch zählbare Vorteile.

Blitzschutzzonen-Konzept nach DIN EN 62305-4

Im Blitzschutzzonen-Konzept ist festgelegt, dass an jedem Zonenübergang die eingeführten (Versorgungs-)Leitungen mittels SPDs an die lokale Potenzialausgleichs-Schiene anzuschließen sind. Im Anhang C liefert DIN EN 62305-4 Hinweise zur Auswahl der SPDs hinsichtlich der erforderlichen Prüfklasse. Im Folgenden wird der Zonenübergang am Eintritt der Leitung in die bauliche Anlage genauer betrachtet (Bild 1).

Wird dort, nachdem sich die Leitung außerhalb der baulichen Anlage vollständig in der Blitzschutzzone 0B befindet, ausschließlich mit transienten Überspannungen aufgrund von Schalthandlungen, Induktionseinwirkung oder fernen Blitzeinschlägen gerechnet, so ist ein SPD gemäß Prüfklasse II – also ein Typ-2-SPD – ausreichend. In der Blitzschutzzone 0B besteht Schutz gegen direkte Blitzeinschläge. Ist jedoch zusätzlich mit galvanisch eingeprägten Blitzströmen zu rechnen, weil die bauliche Anlage über ein äußeres Blitzschutzsystem verfügt oder sich die Leitung außerhalb des Gebäudes in Zone 0A – also ungeschützt gegen direkte Blitzeinschläge – befindet, so ist ein Typ-1-SPD erforderlich. Aus diesen Anforderungen ergeben sich zwei Aspekte:

  • Weil an jeder Zonengrenze ein SPD erforderlich ist, hat die Prüfklasse des SPD am Eintritt der Leitung in die bauliche Anlage keinen unmittelbaren Einfluss auf das SPD an der nachgelagerten Zonengrenze. Jede Zonengrenze ist hinsichtlich der zu erwartenden Störungen individuell zu betrachten. Auch wenn beim Typ-1-SPD am Gebäudeeintritt zusätzlich die Prüfklasse II oder III ausgewiesen ist, wird an der nachfolgenden Zonengrenze in der Regel immer noch ein weiteres SPD der Prüfklasse II oder III benötigt.
  • Ein Typ-1-SPD muss nicht nur galvanisch eingeprägte Stoßströme aus direkten Blitzeinschlägen beherrschen können, sondern auch Stoßströme, die durch Schalthandlungen oder induktive Kopplung verursacht werden. Dieser Aspekt spiegelt sich in den Prüfungen der Produktnorm für SPDs wider.

Prüfklassen von SPDs gemäß DIN EN 61643-11

Ein wesentlicher Bestandteil des Verfahrens zur Bestimmung der Prüfklasse ist die sogenannte Arbeitsprüfung. Hier geht es primär um die Bestimmung der Begrenzungsspannung bzw. des Schutzpegels und der Stoßstrombelastbarkeit. Die folgenden Ausführungen beschränken sich auf die Arbeitsprüfung für SPDs vom Typ 1 und Typ 2.

Die Bestimmung des Schutzpegels UP erfolgt bei Prüfklasse I und II mit einem Stoßstrom der Impulsform (8/20 µs) und zusätzlich mit einer Stoßspannung der Impulsform (1,2/50 µs) bei SPDs, die insgesamt oder nur in einem Bauteil eine spannungsschaltende Charakteristik aufweisen. Das ist bei Funkenstrecken oder edelgasgefüllten Überspannungsableitern der Fall. SPDs mit rein spannungsbegrenzender Charakteristik – zum Beispiel Varistoren oder Suppressor-Dioden – müssen nicht mit dieser Stoßspannung geprüft werden. Die Ermittlung des Nenn-Ableitstoßstroms In erfolgt bei Prüfklasse I und II mit Stoßströmen der Impulsform (8/20 µs). Mit einem solchen Stoßstrom werden typischerweise Einkopplungen aus Schaltüberspannungen, induzierten Störungen sowie fernen Blitzeinschlägen simuliert. Wird ein SPD für die Prüfklassen I und II ausgewiesen, so muss diese Prüfung nur einmal mit dem entsprechenden Scheitelwert des Stoßstroms durchgeführt werden.

Bis hierher gibt es keinen Unterschied zwischen den Arbeitsprüfungen für SPDs nach Prüfklasse I und II. Für ein Typ-2-SPD ist die Arbeitsprüfung hiernach beendet. Die Differenzierung für Typ-1-SPDs erfolgt im nächsten Schritt: Für die Prüfklasse I wird das SPD zusätzlich mit Stoßströmen Iimp der Impulsform (10/350 µs) geprüft. Diese Impulsform hat eine deutlich höhere Ladung als der Stoßstrom (8/20 µs) und somit auch eine deutlich höhere spezifische Energie. Sie dient zur Simulation der Belastung bei einem direkten Blitzeinschlag in die bauliche Anlage.

Jedes Typ-1-SPD ist also auch ein Typ-2-SPD, weil es die gleiche Arbeitsprüfung durchlaufen muss. Darüber hinausgehend erfolgt für Typ-1-SPDs die Prüfung mit 10/350-µs-Impulsen zur Qualifizierung der Blitzstromtragfähigkeit. Das zusätzliche Ausweisen der Prüfklasse II stellt für einen Typ-1-Ableiter also eine redundante Information dar und ist somit keine zusätzliche Produkteigenschaft. Zieht man die Anforderungen aus dem Blitzschutzzonen-Konzept heran, ist das auch durchaus sinnvoll. Jedes SPD am Gebäudeeintritt muss Stoßströme der Impulsform (8/20 µs) beherrschen – aber nur wenige müssen zusätzlich auch direkte Blitzströme der Impulsform (10/350 µs) ableiten können.

Der SPD-Typ muss auf dem Gehäuse aufgebracht oder dauerhaft am SPD angebracht werden. Die Kennzeichnung erfolgt durch den Text „Typ 1“ oder „Typ 2“, alternativ durch das Symbol T1 oder T2 – jeweils in Kombination mit dem Scheitelwert in kA für Iimp (Typ 1) oder In (Typ 2). Darüber hinaus gibt es keine normative Festlegung zur Bezeichnung. So kann dieses SPD vom Hersteller in der Dokumentation als „Typ 1+2“, „Typ 1/2“ oder „Typ 1&2“ bezeichnet werden. Das kann allerdings leicht zu Fehlinterpretationen bezüglich der tatsächlichen Leistungsfähigkeit des SPD führen.