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mDie elektrische Stromversorgung stellt heute sicherlich die wichtigste Art der Energieversorgung dar. An die durchgängige Ver-fügbarkeit von Telefonanlagen, Aufzügen, EDV, Beleuchtungs- undKlimatechnik haben wir uns gewöhnt. USV-Anlagen und Überspan-nungsschutz sind daher wesentlicher Bestandteil unserer Stromver-sorgungssysteme und garantieren nahezu 100%ige Versorgungs-sicherheit – eben auch an Gewittertagen.Stromversorungssysteme der Spannungsebenen 500V und 400/690Vals IT- oder TN-C-System finden häufig Anwendung in Industriean-lagen, größeren Pumpstationen für die Wasserversorgung und beiWindenergieanlagen. Verfügbare Überspannungsschutzgeräte sindvornehmlich für 230/400 V-Systeme ausgelegt.Werden die Installati-onsbedingungen entsprechend angepasst, lassen sich Überspan-nungsableiter mit einer Bemessungsspannung von UC = 440 V insolchen Stromversorgungssystemen einsetzen.

Luft- und Kriechstrecken vergrößernZu beachten sind die Luft- und Kriechstrecken sowie der zuge-hörige Verschmutzungsgrad nach VDE 0110 [1] und IEC 61643 [2].Auf einfache Weise lassen sich die Anforderungen für 690 V Leiter-spannung erfüllen.Der notwendige Abstand zwischen den Ableiternkann durch die Verwendung von zwei Endhaltern mit jeweils 9,5 mm,wie sie bei Reihenklemmen rechts und links der Klemmreihe einge-setzt werden, sichergestellt werden. Somit können die typischer-weise verwendeten MPB 18/1-x Verdrahtungsbrücken weiter zurBrückung der Ableiterfußpunkte (PE oder PEN Seite) genutzt wer-den.

Leistungsfähige Blitzstromableiter der Klasse B beziehungsweise Imit einer Ableiterbemessungsspannung von UC = 440 V sind offeneFunkenstrecken: Beim Ableiten der Blitzströme blasen sie system-bedingt ionisierte Luft aus. Dadurch wird ein zu hoher Druck imBlitzstromableiter vermieden. In der Praxis stellt die ionisierte Luftin großen Schaltanlagen kein Problem dar. Diese Ableiter sind nichtnur in der Lage, Blitzströme bis 50 kA (10/350 µs) pro Modul abzu-leiten, sondern können auch den für Funkenstrecken typischenKurzschlussstrom bis zu 50 kA pros bei 50 Hz sicher innerhalb von3 - 5 ms abschalten. Das Lösch- oder Abschaltprinzip beruht auf ei-ner sich selbst aufbauenden Gegenspannung zur Netzspannung. Da-mit beträgt der auftretende Kurzschlussstrom durch die Funken-strecken nur wenige kA. Das Schmelzintegral der vorgeschaltetenSicherungen 160 AgL bis 250 AgL wird nicht überschritten, das heißtdie Sicherung löst nicht aus. Diese Blitzstromableiter brauchen beiSystemspannungen von mehr als 230/400 V zusätzlichen Abstand zugeerdeten Teilen.Vorzugsweise sollte, auch aus Platzgründen,ein Iso-lierstoff-Gehäuse verwendet werden. Ist ausreichend Platz vorhan-den, können die Blitzstromableiter auf eine großflächige PVC-Plattemontiert werden. Die Tragschiene ist in keinem Fall zu erden.Aus-strömende ionisierende Luft könnte sonst im Ableitfall aufgrund derhohen Systemspannung (500 V – 690 V) zu einem Überschlag zumgeerdeten Potential führen. Dann löst im Allgemeinen die Vorsiche-rung aus,da das Löschprinzip der Blitzstromableiter umgangen wird.

Blitzstrom- und Überspannungs-ableiter in 400/690 V-Strom-versorgungssystemen

Dipl.-Ing. Bernd Fritzemeier,Produktmarketing Überspannungsschutz Technical Support,Phoenix Contact GmbH & Co. KG, Blomberg

Bild 1Blitzstromableiter FLT-Plus imIsolierstoffgehäuse für 400/690VTN-C-Systeme (beispielsweiseTrafostation)

Bild 2 Active Energy Control-Lösung: Parallelschaltung mit getriggertenBlitzstromableitern FLT-Plus Ctrl 2.5/I und Varistorableitern VAL-MS 500

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Blitzstrom- und Überspannungsableiter

Phoenix Contact GmbH & Co.KG · 32823 BlombergTelefon: 0 52 35/3-00 · Telefax: 0 52 35/3-4 12 00http://www.phoenixcontact.com

Applikationen für 690 V in der PraxisIm TN-C-System mit einer Spannung von 400/690 V, beispielsweisein einer Trafostation, sind nach VDE 0110 Isolationsfestigkeiten von8 kV gefordert. Somit reicht ein Schutzpegel der Blitzstromableitervon < 4 kV aus (Bild 1). Pumpstationen oder Windenergieanlagenhaben oft leistungselektronische Komponenten wie Thyristorstel-ler oder Frequenzumrichter mit Betriebsspannungen von 690V [3].Daher sind Isolationsfestigkeiten von erheblich weniger als 8 kV zuerwarten. Der Einsatz von getriggerten Blitzstromableitern FLTPlus Ctrl mit parallel geschalteten Varistorableitern VAL-MS vonPhoenix Contact ermöglicht Schutzpegel von 2,5 kV und, wenn er-forderlich, 1,5 kV (Active Energy Control-Prinzip) [4], [5] (Bild 2).Der Varistorableiter verhindert das frühzeitige Ansprechen der ge-triggerten Blitzstromableiter aufgrund von energiearmen Schaltü-berspannungen. Die Sicherungen sollten vorzugsweise in geschlos-senen NH-Trennern und nicht auf offenen Keramikhaltern mon-tiert sein. Sicherungen für 690 V Leiter-Leiterspannung müssenauch den Aufdruck "690 V" tragen. Oft werden in der Praxis diegünstigeren Varianten mit 500 V verwendet. Bei 690 V ist dann dasAbschaltvermögen stark eingeschränkt.In 690 V IT-Systemen müssen die Überspannungsschutzgeräte aufdie Leiterspannung ausgelegt werden. Überspannungsschutzgerätemit einem UC = 440 V können über den Umweg einer Reihen-schaltung aus zwei Ableitern verwendet werden. Je nach Blitz-schutzklassenanforderungen (IEC 61312 [6]) müssen die Blitz-stromableiter auf einen Summenableitstoßstrom von 50 bis zu 100kA (10/350 µs) ausgelegt sein. Die modular aufgebauten Blitz-stromableiter der Produktlinie FLT Plus von Phoenix Contact kön-nen mehrmals 50 kA (10/350 µs) zerstörungsfrei ableiten. Darausergeben sich zwei mögliche Aufbauten: Die sogenannte 3x2-Schal-tung mit maximal 100 kA Blitzstrom für die höchste Blitzschutz-klasse und die 3+1-Schaltung mit maximal 50 kA (Bilder 3 und 4).Der Umweg über die Reihenschaltung von Blitzstromableiternmuss im 690 V IT-System verwendet werden, da ein Erdschluss sy-stembedingt nicht sofort abgeschaltet und damit temporär zuge-lassen wird. Im Erdschlussfall liegen sonst zwei der drei Ableiter anvoller Phasenspannung von 690 V. Mit der Reihenschaltung ist die-ses Problem gelöst.

Versorgungssicherheit heißt 365 Tage im Jahr StromversorgungDie ständige Verfügbarkeit der Stromversorgungssysteme hatoberste Priorität. Auch an Gewittertagen sollen beispielsweisePumpstationen für die Wasserversorgung lückenlos arbeiten. Diesgilt auch für Windenergieanlagen, denn innerhalb weniger Jahre sol-len die Investitionskosten wieder eingespielt sein. Zur Erhöhungder Verfügbarkeit werden in der Petrochemie oft 500 V IT-Systemeeingesetzt. Maßnahmen für Blitz- und Überspannungsschutz solltendabei stets vorgenommen werden.

7. Literatur[1] DIN VDE 0110-1, IEC 664-1 Isolationskoordination für elektrischeBetriebsmittel in Niederspannungsanlagen

[2] IEC 61643 Surge protective devices connected to low-voltage powerdistribution systems

[3] Fritzemeier, B.; Schimanski, J.;Wetter, M.:Blitz- und Überspannungsschutz an Windernergieanlagen unter besonde-rer Berücksichtigung an Blitzstromableiter für 400/690V-Systeme.8. Energietechnische Forum der FH Kiel 26./27.6.01

[4] Danowsky,V.:Neue Wege in die Blitzstromableiter-Technologie. de 18/2000

[5] Wetter, M.:Blitzstrom- und Überspannungsableiter aktiv koordiniert. ep 7-2000

[6] IEC 61312 Protection against lightning electromagnetic impuls

Bild 43+1 Schaltung für 690 V IT-Systeme.Anwendung für die BlitzschutzklasseIII mit Blitzstromableitern FLT-Plus

Bild 33x2 Schaltung für 690 V IT-Sy-steme.Anwendung für die Blitz-schutzklasse I und II mit Blitz-stromableitern FLT-Plus

TN

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FLASHTRAB

FLT-PLUS

28 16 386 I (B)

250 AgL IP 20

U c : 440V AC

I imp : 50 kA (25 As)

U p : 4 kV

L3

FLASHTRAB

FLT-PLUS

28 16 386I(B)

250 AgL IP 20

U c : 440V AC

I imp : 50 kA (25 As)

U p : 4 kV

L2

FLASHTRAB

FLT-PLUS

28 16 386I(B)

250 AgL IP 20

U c : 440V AC

I imp : 50 kA (25 As)

U p : 4 kV

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FLASHTRAB

FLT-PLUS

28 16 386 I (B)

250 AgL IP 20

U c : 440V AC

I imp : 50 kA (25 As)

U p : 4 kV

PE

FLASHTRAB

FLT-PLUS

28 16 386I(B)

250 AgL IP 20

Uc : 440V AC

I imp : 50 kA (25 As)

U p : 4 kV

PE

FLASHTRAB

FLT-PLUS

28 16 386I(B)

250 AgL IP 20

Uc : 440V AC

I imp : 50 kA (25 As)

U p : 4 kV

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