Grundlegendes zu den Nennwerten von Überspannungsschutzgeräten

So erfahren Sie, welchen kA-Wert Sie verwenden sollten

Die Auswahl des geeigneten Überspannungsschutzgeräts (SPD) kann eine entmutigende Aufgabe sein, insbesondere angesichts der vielen verschiedenen Typen, die heute auf dem Markt sind. Der Überspannungsschutz oder kA-Wert eines SPD ist einer der am häufigsten missverstandenen Werte. Kunden fragen häufig nach einem SPD zum Schutz ihres 200-A-Panels. Es besteht auch die Tendenz zu glauben, dass je größer das Panel ist, desto höher muss der kA-Wert des Geräts zum Schutz sein. Wie Sie in diesem Artikel sehen werden, ist dies ein weit verbreitetes Missverständnis.

Wenn eine Überspannung in ein Panel eindringt, ist es ihr egal und sie kennt auch nicht die Größe des Panels. Woher wissen Sie also, ob Sie ein 50-kA-, 100-kA- oder 200-kA-SPD verwenden sollten? Wie im IEEE-Standard C62.41 erläutert, erhöht die Verkabelung eines Gebäudes eine Impedanz, die den Stoßstrom begrenzt. Die Norm besagt außerdem, dass 10-kA-Geräte seit mehreren Jahren Stoßströme am Hauseingang ausreichend begrenzen. Daher kann man davon ausgehen, dass die größte Überspannung, die in das Verkabelungssystem eines Gebäudes gelangen kann, 10 kA beträgt; jedoch einEin direkter Blitzeinschlag würde eine viel größere Überspannung erzeugen. Die extrem hohe Spannung, die mit einem direkten Blitzeinschlag einhergeht, würde höchstwahrscheinlich zu einem Überschlag führen und dadurch die Überspannung “selbst begrenzen”. Warum sollten Sie also jemals ein SPD mit einer Nennleistung von 200 kA benötigen? Einfach ausgedrückt: für Langlebigkeit.

Man denkt vielleicht: Wenn 200 kA gut sind, dann müssen 600 kA doch dreimal besser sein, oder? Nicht unbedingt. Irgendwann schmälert das Rating seine Rendite, es entstehen nur zusätzliche Kosten, aber kein wesentlicher Nutzen.

Da die meisten SPDs auf dem Markt einen Metalloxid-Varistor (MOV) als Hauptbegrenzungsgerät verwenden, können wir untersuchen, wie/warum höhere kA-Werte erreicht werden. Wenn ein MOV für 10 kA ausgelegt ist und einen Spannungsstoß von 10 kA erfährt, würde er 100% seiner Kapazität verbrauchen. Dies kann man sich in etwa wie einen Benzintank vorstellen, bei dem der Anstieg das MOV ein wenig beeinträchtigt (es ist nicht mehr voll).

Wenn das SPD über zwei parallel geschaltete 10-kA-MOVs verfügt, ist es für 20 kA ausgelegt. Theoretisch werden die MOVs den 10-kA-Stromstoß gleichmäßig aufteilen, sodass jeder 5 kA benötigen würde. In diesem Fall hat jedes MOV nur 501 TP3T seiner Kapazität verbraucht, was die Verschlechterung des MOV deutlich weniger beeinträchtigt und für künftige Überspannungen mehr im Tank übrig lässt.

Bedeutet dies eine “Bremskraft”? Nein. Nur weil ein SPD über zwei oder 20 MOVs parallel verfügt, heißt das nicht, dass es den 10-kA-Anstieg besser begrenzt als ein einzelnes SPD mit derselben Nennleistung. Das Hauptziel der Parallelschaltung von MOVs besteht darin, die Lebensdauer der SPD zu erhöhen. Bedenken Sie auch hier, dass dies subjektiv ist – irgendwann erhöhen Sie nur die Kosten, indem Sie mehr MOVs integrieren, und erhalten nur wenig Nutzen.

Wie bereits erwähnt, spielt die Panelgröße bei der Auswahl einer kA-Bewertung keine wirkliche Rolle. Viel wichtiger ist der Standort des Panels innerhalb der Anlage. IEEE C62.41.2 definiert die Kategorien der erwarteten Überspannungen innerhalb einer Anlage wie folgt:

Kategorie C: Serviceeingang, rauere Umgebung: 10 kV, 10 kA Überspannung.
Kategorie B: Abwärts, mindestens 30 Fuß von Kategorie C entfernt, weniger raue Umgebung: 6 kV, 3 kA Überspannung.
Kategorie A: Weiter flussabwärts, mindestens 60 Fuß von Kategorie C entfernt, geringste Umgebungsbedingungen: 6 kV, 0,5 kA Überspannung.

Geräte der Kategorie C können an Standorten der Kategorie B oder A verwendet werden; Allerdings wäre ein Gerät der Kategorie C für einen Standort der Kategorie B übertrieben. Einige Ingenieure entscheiden sich möglicherweise dafür, Geräte der Kategorie C mit einem konservativen Design zu spezifizieren, aber auch dies erhöht nur die Kosten und bringt kaum oder gar keinen Nutzen.

Obwohl die dritte Ausgabe von UL 1449 nicht die exakte Kategorieterminologie wie IEEE C62.41.2 verwendet, definiert sie drei Haupttypen. Typ 1 kann auf der Leitungsseite des Überstromgeräts für den Hauseingang installiert werden (kein zusätzliches Überstromgerät erforderlich), was der Kategorie C ähnelt. Typ 2 ähnelt Kategorie B und kann nur auf der Lastseite des Überstromgeräts für den Hauseingang installiert werden. Typ 3 und Kategorie A sind Point-of-Use-Geräte wie eine Überspannungsschutzleiste, die an das Stromnetz angeschlossen wirdeine Steckdose. Obwohl UL-Typen und IEEE-Kategorien ähnlich sind, sind sie nicht austauschbar. UL-Typ-1-Geräte werden häufig an Typ-2-Standorten verwendet. Dies hat den Vorteil, dass kein zusätzliches Überstromgerät erforderlich ist.

Woher wissen Sie, welchen kA-Wert Sie verwenden müssen? Die IEEE-Kategorien bieten eine gute Grundlage für die Auswahl der kA-Bewertungen. Für jede Kategorie gibt es viele “richtige” Größen, es muss jedoch ein Gleichgewicht zwischen Redundanz und zusätzlichen Kosten bestehen. Bei der Auswahl des geeigneten kA-Werts für eine SPD sollte immer ein qualifiziertes Urteilsvermögen verwendet werden.

Den Originalartikel finden Sie unter: http://www.ecmweb.com/power-quality/understanding-surge-protective-device-ratings