Überspannungsschutz

Diskutiere Überspannungsschutz im Blitzschutz, EMV, Erdung & Potentialausgleich Forum im Bereich ELEKTRO-INSTALLATION & HAUSELEKTRIK; Hallo zusammen, Könnte mir jemand weiterhelfen mich interessiert es bei welcher Spannung ein Überspannungsschutz auslöst. Ich habe bei mir einen...

  1. Feige

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    Hallo zusammen,

    Könnte mir jemand weiterhelfen mich interessiert es bei welcher Spannung ein Überspannungsschutz auslöst. Ich habe bei mir einen in meinem Zählerschrank verbaut 255VAC T1 T2 (SPST-255/3+NPE).
    Natürlich interessiert es mich bei meinem und auch allgemein wie diese Teile schützen und wie lang die Überspannung anstehen darf.

    Wir hatten folgender Fall bei uns im Ort: leider hat sich an einem Verteiler/Trafo der PEN gelöst. Somit fehlte der Sternpunkt, die Folge daraus war, dass in dem Straßenzug auf der normalen Steckdose (L* zu N) anstatt 230V aufeinmal ca. 400V zu messen war. Dieser Zustand war über längere Zeit (mehr als 30min) der Fall. Einige Häuser hatten auch ein Überspannungsschutz jedoch wurde in diesen Häusern auch einige Komponenten beschädigt. Bei den ohne Überspannungsschutz ist ja leider klar, dass es hier Schäden gibt.
    Kann mir da jemand weiterhelfen ob es für so einen Fall einen Schutz gibt oder ob der Überspannungsschutz eigentlich nur für höhere Spannungen die eher kurz wie bei einem Blitzeinschlag sind.
    Vielen Dank vorab.
     
  2. #2 Pumukel, 10.02.2022
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    Ein Überspannungsschutz schützt nicht vor einem Schwebenden Sternpunkt . Das ist auch nicht seine Aufgabe! Dafür gibt es Unter und Überspannungswächter die unter bestimmten Bedingungen all polig die Abschaltung veranlassen .
     
  3. EBC41

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    Physikalisch lässt sich das so erklären. Bei einem wie oben genannten Überspannungsableiter 255V AC T1 T2.... hat das aktive Element nur einem Rauminhalt von wenigen Kubikzentimetern. Bei einer Sternpunktverschiebung fließen Ströme je nach angeschlossenen Last im ganzen Strassenzug von zig´ Ampere durch den Ableiter. Dabei wird eine Leistung von vielen Kilowatt verbraten. In kürzester Zeit würde sich das Element enorm erwärmen und einem Brand auslösen, wenn nicht der beigefügte Übertemperaturschutz abschalten würde. Womit das Element weg vom Netz ist.
    Man sieht, mit solchen Ableitern kann man nur kurzzeitige Überspannungen, von Gewitterentladungen oder Schaltvorgängen niederhalten, deren Energiegehalt relativ klein ist.
     
  4. #4 Pumukel, 10.02.2022
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    Dieser Überspannungsableiter greift erst bei Spannungen über rund 1500V gegen Erde.
     
  5. EBC41

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    Ich dachte, diese Ableiter gewähren einen Schutzpegel von 1500 Volt (wenn ein gewisser Strom von z.B 7500 A fließt). Leitend werden sie schon viel früher, ich schätze, wenn die maximal zulässige Wechselspannung auf 255V definiert ist, mal Wurzel aus 2 plus 10% das wären dann .etwa 400 Volt DC.

    Ich habe hier Dehn 275V die beginnen zu leiten bei 430V DC
     
  6. #6 Pumukel, 10.02.2022
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    Das ist ein Ableiter Typ 1 +2 und kein Ableiter Typ3 !
     
  7. #7 Octavian1977, 11.02.2022
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    Im Prinzip haben beide nicht ganz unrecht.
    Der Ableiter begrenzt die Überspannung auf 1500V aber eben nur direkt am Ableiter.
    Am Ende des 10m Leitungsweges für die nach und vor dem Ableiter der Schutz gilt, sind es dann deutlich mehr, aber noch unter 2500V
    Somit Typ 2
     
  8. EBC41

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    Ja, hast recht, ich war mit dem Dehn 275 bei einem Typ 2, während der vom TE ja für den Vorzählerbereich ist.

    Die werden erst höher als 600 V leitend.
     
  9. Feige

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    Vielen Dank für die Antworten.
    Jetzt verstehe ich es etwas besser...
    Was würdet ihr empfehlen daheim einzubauen um sich gut vor Blitzeinschlag zu schützen reicht hier der vorhandene Schutz aus? Was könnte man machen um bei so einem Fehler geschützt zu sein und würde sich das lohnen? Ich denke mal das so ein Fehler ja nicht so oft vorkommt...
    Euch vielen Dank für die Hilfe
     
  10. #10 Stromberger, 11.02.2022
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    Bist Du Dir da so sicher, was Du beschreibst?
    Der Überspannungsableiter ist PARALLEL zur Einspeisung geschaltet, da fließen sicherlich nicht Ströme der Last durch, sondern eine Überspannung wird durch dieses Bauteil "geleitet" bzw. kurzschlussmäßig abgebaut. Der Strom ist dabei relativ wumpe, sondern es kommt auf die Spannung an, ob der Überspannungsableiter "sich angesprochen fühlt". Da wurden oben ja mal 1500V ins Rennen geschickt....
     
    patois gefällt das.
  11. EBC41

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    Ich ging anfangs irrtümlicherweise von einem Typ 2 Ableiter aus, Diese werden bei einer Spannung von etwa 430 Volt leitend. (Bezogen auf DC Pegel)

    Bei einer Sternpunktverschiebung wegen PEN Bruch käme auch an den Ableiter eine Spannung größer als 305 Volt AC zu liegen, die ihn leitend macht mit entsprechender Umsetzung von Verlustleistung. Je nach Lastverteilung im betroffenen Straßenzug auf die drei Außenleiter, könnten da schon zig´Ampere zusammenkommen, die in dem Ableiter heftig Verlustleistung produzieren.

    Ist schon klar, der vom TE beschriebene Ableiter für den Vorzählerbereich wird mit 400 V AC nicht leitend, und bewirkt bezüglich Sternpunktverschiebung nichts, wird auch nicht beschädigt.

    Nur Typ 2 Ableiter und auch Typ drei, werden dabei überhitzen, bzw. vom Thermoschutz vorher vom Netz getrennt.

    Das mit den 1500 Volt Schutzpegel bezieht sich auf einen konkreten sehr hohen Stromfluss, ich denke 7500 Ampere (beim Typ 1).
    Sprich, wenn 7500 A durch den Ableiter fließen, liegen über ihm 1500 Volt und damit im Prinzip auch an den zu ihm parallel geschalteten Verbrauchern.
     
  12. EBC41

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    Um Überspannungen durch Gewitter effektiv in den Griff zu bekommen, braucht man ein Konzept mit mehrstufiger Ableiteranordnung.

    Beispielsweise von Phoenix oder Hager. Gäbe auch noch weitere Hersteller. Will keine Schleichwerbung hier machen.
     

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  13. #13 EBC41, 11.02.2022
    Zuletzt bearbeitet: 12.02.2022
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    Gegen Überspannungen durch Sternpunktverschiebungen braucht man ein anderes Konzept. Wie ein Kollege in #2 schon andeutete.
    Ein dreiphasiges Netzüberwachungsrelais dessen Ausgang ein Schütz abschaltet, das direkt nach dem Zähler liegt. Nachteilig, das Schütz zieht im normalen Betrieb immer eine gewisse Leistung für seine Antriebsspule. Da läppert sich im Lauf des Jahres auch was zusammen. Ist die Frage, ob einem das Wert ist.
     
  14. #14 Octavian1977, 11.02.2022
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    Nebenbei wurde noch der Schutz vor Blitzeinschlag beschrieben auch hier ist der Überspannungsschutz kein Schutz, dafür sind äußere Blitzableiter nötig.

    Um vor Überspannungen durch Sternpunktverschiebung zu schützen, eine Phasenüberwachung benötigt (gibt es z.B. von Dold oder Eltako) diese muß mit einer Abschaltvorrichtung dann in der Lage sein das alles zu trennen.
    Stellst sich dann dir Frage er Platzierung denn wenn die Neutralleiterunterbrechung nach der Überwachung vorkommt hilft die auch wieder nicht.

    Um vor Überspannungen aus Gewittern, nahen Blitzeinschlägen, defekten Geräten oder aus Schalthandlungen im Netz zu schützen ist ein Überspannungskonzept nötig, was diverse Ableiter an bestimmten Stellen erfordert.
    Dabei dürfen Kommunikationsleitungen wie Antenne, Kabelanschluß und Telefon nicht vergessen werden.
    Der einzelne Ableiter im Vorzählerbereich den heut jeder mit dem Zählerschrank verbaut ist da nicht allein ausreichend und ist teilweise dort auch noch falsch platziert, je nach örtlicher Gegebenheit.
     
  15. #15 Pumukel, 11.02.2022
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    Na dann mal ein paar Grundlagen.
    Das Bezugspotential in der Elektrotechnik ist die Erde und nicht der PE . Dieser PE ist über einen Widerstand mit der Erde verbunden.
    Weiter die Nennspannung beträgt 230 V +-10%
    Das bedeutet 207V -253V Effektivspannung. Das entspricht einen Spitzenspannung von 291V bis 357 V
    Nun schau dir mal die Kennlinie einer Z-Diode oder die Kennlinie eines Varistors an.
    VDR - Varistor
    Im Normalbetrieb soll durch den Varistor noch kein Strom fließen.
    Kommen wir nun zu dem Ableiter Typ1.
    Der besteht aus einer Funkenstrecke oder einem Gasableiter.
    Beiden gemeinsam ist die Zündspannung und die Brennspannung. Die Brennspannung ist immer kleiner als die Zündspannung. Je nach dem Aufbau liegt die Zündspannung im Bereich über 3000V und die Brennspannung unter 6000 V bis herab zu ca 1200 V
    Die zweite Stufe sind TYP 2 Ableiter mit Varistor diese begrenzen die Spannung bis auf ca 600 V erst der Typ 3 begrenzt die Spannung auf ca 400V .
    Das Ziel des Überspannungsableiters besteht darin alle Leiter inklusive des PE auf gleiches Potential zu bringen und erst in zweiter Linie den Strom schrittweise abzubauen. Der Überspannungsableiter erzeugt also einen Kurzschluss zwischen allen L und dem N und dem PE . Da die Impulsdauer deutlich kürzer als die Auslösezeit der Sicherung(en) ist löst diese noch nicht aus .
    Das die Spannung des PE gegenüber der Erde durch den Strom über den Erdungswiderstand angehoben wird folgt dem ohmschen Gesetz. Deshalb kann der PE durchaus auch gegenüber der Erde Spannung bis zu mehreren kV kurzzeitig führen.
    Da das Leitungsnetz nicht nur aus ohmschen Widerständen sondern auch eben Kapazitäten und Leitungsinduktivitäten beinhaltet und der Blitz einen Impuls darstellt macht die Sache nicht einfacher. Dieses Impulsverhalten ist auch der Grund dafür das die Begrenzung eben nur auf eine bestimmte Leitungslänge wirksam ist.
    Bei einem Bruch des PEN oder des N kommt es zur Spannungsverschiebung zwischen den Außenleitern und dem N . Das nennt sich dann schwebender Sternpunkt. Dagegen schützt nur ein Überspannungswächter. Dieser vergleicht die Spannung der L zum N miteinander und liefert bei zu hoher Differenz ein Schaltsignal das dann eine Abschaltvorrichtung ansteuert (zb Schütz) und diese Abschaltvorrichtung trennt dann alle L und den N vom Netz .
    Nachtrag : Es gibt einen äußeren Blitzschutz ( Blitzableiter) und einen Inneren Blitzschutz
    ( Überspannungsableiter) .
     
  16. Dipol

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    Die gibt es, aber die Bezeichnungen weichen mir zu großzügig von den offiziellen Fachbegriffen ab:
    • Äußerer Blitzschutz: Fangeinrichtungen, Ableitungen und Erdungsanlage
    • Innerer Blitzschutz: Blitzschutzpotentialausgleich mit Überspannungsschutz
    Der Überspannungsschutz gliedert sich wiederum auf in:
    • SPD 1 Blitzstromableiter
    • SPD 2 Überspannungsableiter
     
  17. #17 Octavian1977, 11.02.2022
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    Die Begrenzung auf eine Leitungslänge kommt vor allem daher, daß die einzelnen Adern einer Leitung nicht 100% den gleichen Widerstand aufweisen (bei hohen Frequenzen spielt hier auch die Kapazität und Induktivität eine wichtige Rolle)

    Je länger die Leitung um so unterschiedlicher die Widerstände.
    Bei den sehr hohen Spannungen einer solchen Überspannung ergeben auch kleine Widerstandsunterschiede schon Spannungsunterschiede die wieder weit über der zuvor am Ableiter erreichten Grenze liegen.
     
  18. #18 Pumukel, 12.02.2022
    Pumukel

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    Schwachfug die 5 Adern einer Leitung unterscheiden sich in der Länge nur um wenige Zentimeter. Hier ist die Wirkung der Leitungskapazitäten und der Leitungsinduktivitäten deutlich höher als die reinen ohmschen Widerstände . HF und das ist der Blitzstromimpuls verhält sich schon deutlich anders als "wackelnder Gleichstrom" !
     
  19. #19 Octavian1977, 17.02.2022
    Octavian1977

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    Ich habe von Widerständen geschrieben und nicht behauptet diese wären rein Ohmsch.
     
  20. EBC41

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    Mich würde mal interessieren, woher die Aussage kommt,. dass nach 10 Metern Leitungslänge ein vorgeschalteter Überspannungsschutz weitgehend wirkungslos wäre?

    Ich kenne das mit den 10...15 Metern eher als notwendige Länge zur induktiven Entkopplung zwischen zwei Ableiter-Klassen. Wenn man die Länge nicht einhalten kann, müssten Drosseln gesetzt werden.

    Von der Theorie ist es doch so: Wenn, sagen wir mal ein Impuls von 500 Volt die Leitung entlang läuft, auf ein offenes Ende trifft, reflektiert wird, addieren sich hin- und rücklaufender Impuls zu 1000 Volt. Ob da jetzt 10 oder 50 Meter Leitung liegen ist doch egal. In die eng parallel laufenden Adern, wird auch von außen kaum was reininduziert werden.

    Ich kann mir schon vorstellen, dass die 10 Meter wieder mal so ein umsatzförderndes Argument waren, mehr von den Verkäufern propagiert, als von den Physikern?
     
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