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FAQ Überspannung

Was versteht man unter Überspannungsschutz? Unter einem Überspannungsschutz wird die Absicherung elektrischer und elektronischer Geräte vor zu hohen elektrischen Spannungen verstanden. Überspannungen können durch Blitzeinschlag, durch kapazitive oder durch induktive Einkopplungen anderer elektrischer Systeme hervorgerufen werden. Auch elektrostatische Entladungen (ESD) können Überspannungen hervorrufen.

Welche Arten von Überspannungen gibt es? Elektrostatische Entladung (Aufladung erfolgt durch Ladungsverschiebung), gestrahlte Felder (z.B. Mobiltelefone, Rundfunk- und Fernsehsender), gekoppelte Störungen (z.B. induzierte oder eingekoppelte Spannungsspitzen) , atmosphärische Entladungen (Blitzeinschläge)

Was sind transiente Überspannungen? Transiente Überspannungen (Transienten) sind Spannungsspitzen, die durch Schalthandlungen in elektrischen Stromkreisen oder durch elektrostatische Entladungen hervorgerufen werden und für einen Zeitraum von Nanosekunden und Mikrosekunden anstehen. Die Blitzeinwirkungen bei Gewitter rufen ebenfalls transiente Überspannungen hervor.

Ursachen für Überspannungen? Die häufigsten Schäden durch Überspannung entstehen durch Blitzeinschläge (LEMP), Schaltvorgängen im Mittel- oder Niederspannungsnetz (SEMP) oder durch elektrostatische Entladungen. 

Was bedeutet LEMP? LEMP steht  für „lightning electromagnetic pulse”. Neben gefährlich hohen Potentialdifferenzen in Leiterschleifen können auch sehr hohe Spannungen durch kapazitive und induktive Wirkungen der Blitze induziert werden.

Was sind netzfrequente Überspannungen (POP)?  Netzfrequente Überspannungen sind Spannungsanstiege über 10 % des effektiven Nennwerts über eine unbestimmte Zeitdauer. Sie  werden durch Probleme im Stromversorgungsnetz (Schwankungen in nichtstabilisierten Netzen), üblicherweise durch schlechte Verbindungen oder den Bruch des neutralen Leiters verursacht. Diese Spannungsschwankungen sollten LED-Treiber und Netzteile problemlos verarbeiten können.

Was versteht man unter einem gestaffelten Schutzkonzept? Beim gestaffeltem Schutzkonzept versteht man die Installation von Grob-, Mittel- und Feinschutz (Norm EN 61643-11). Der Blitzstromableiter (Grobschutz) hat die Aufgabe, sehr hohe Ströme abzuleiten, die bei einem direkten Blitzeinschlag auftreten können. Der im Gebäude installierte Überspannungsableiter (Mittelschutz) kann noch deutlich erhöhte Ströme ableiten. Erst der nachgeschaltete Geräteschutz (Feinschutz) begrenzt Überspannungen auf einen für Geräte verträglichen Wert.

Was unterscheidet den äußeren und den inneren Blitzschutz? Die sogenannte Stufe 1 übernimmt auch den äußeren Gebäudeschutz. Die Blitzenergie wird zur Erde abgeleitet und  Blitzstromableiter (Anforderungsklasse B) werden im Vorzählerbereich installiert. Der Spannungspegel wird mit diesen Maßnahmen auf etwa 4 kV begrenzt. Die Stufen 2 und 3 (Mittel- und Feinschutz) übernehmen den inneren Blitzschutz. Der Mittelschutz (Anforderungsklasse C) wird im Allgemeinen im Installationsverteiler installiert und zwischen die aktiven Leiter und der Erde geschaltet (im TN-S-Netz in sogenannter 3+1-Schaltung). Den Feinschutz (Anforderungsklasse D) übernehmen Überspannungsableiter, die als direkter Geräteschutz vor den LED-Lampen und Leuchten geschaltet werden.

Was gehört alles zu einer Blitzschutzanlage in Gebäuden? Zu einer vollständigen Blitzschutzanlage gehören nach DIN VDE 0185 Blitzschutz und den Richtlinien des Ausschusses Blitzschutz und Blitzschutzforschung (ABB) des VDE immer äußerer Blitzschutz durch Fangeinrichtung, Ableiter und Erdungsanlage. Zudem ist ein innerer Blitzschutz mit Mittel- und Feinschutz und ein Potenzialausgleich erforderlich. Die Gesamtheit wird auch als dreistufiger Überspannungsschutz bezeichnet.

Was ist ein Potentialausgleich? Der Potentialausgleich schützt vor einem elektrischen Schlag und besteht aus einem Hauptpotentialausgleich und zusätzlichem einem örtlichen Potentialausgleich. Zwischen berührbaren Körpern wie z.B. Wasserleitungen, Heizungsrohren oder anderen leitenden Teilen (auch der Erde) dürfen keine gefährlichen Spannungen stehen. Nach DIN VDE 0100-410 und DIN VDE 0100 sind die Anforderungen geregelt.

Was bedeutet die Abkürzung SPD beim Überspannungsschutz? SPD steht für „Surge Protective Devices“ (Überspannungsschutzgeräte)

Was muss vor der Installation eines Feinschutzes/Geräteschutzes überprüft werden? Für die nachhaltige Funktion eines Feinschutzes muss gewährleistet sein, dass der Mittel – und Grobschutz  vorhanden ist und die Installation fachgerecht durchgeführt wurde. Spannungsspitzen, die außerhalb der Spezifikation des Feinschutzes sind, können diesen zerstören, bzw. die Wirksamkeit nachhaltig einschränken.

Welche Normungen regeln den Blitzschutz in Gebäuden? Der umfassende Blitzschutz ist in der IEC 62305 und europäisch in der EN 62305 definiert, die sich in 4 Bereiche aufteilt (Allgemeine Grundsätze, Risiko-Management, Schutz von baulichen Anlagen und Personen,  Elektrische und elektronische Systeme in baulichen Anlagen).

Welche weiteren Normungen regeln den Überspannungsschutz und den Blitzschutzpotentialausgleich in Niederspannungsanlagen?  DIN VDE 0100-443, DIN EN 60099 und  DIN VDE 0100-534