Installation und Inbetriebnahme von Wechselstrom-Überspannungsschutzgeräten

Die Hauptfunktion eines Überspannungsschutzgerät für Wechselstrom (SPD) soll transiente Überspannungen begrenzen und Stoßströme ableiten und so angeschlossene elektrische und elektronische Geräte vor Schäden schützen, die durch transiente Überspannungen wie Blitzschlag, elektromagnetische Impulse und Betriebsüberspannungen verursacht werden.

In diesem Artikel werden systematisch die Vorbereitungen vor der Installation, Installationsschritte, tägliche Betriebsprüfungen, professionelle Wartungstests und Antworten auf häufig gestellte Fragen zu AC-Überspannungsschutzgeräten (SPDs) vorgestellt und umfassende Anleitungen für die sichere und korrekte Verwendung dieser Geräte bereitgestellt.

Sicherheit steht an erster Stelle. Vor Beginn der Installationsarbeiten müssen folgende Schritte durchgeführt werden:

Vollständige Stromabschaltung: Suchen Sie den Leistungsschalter, der die Leitung mit Strom versorgt, und trennen Sie ihn vollständig in die Position “AUS”. Überprüfen Sie am Installationsort mit einem sicherheitstechnischen Spannungsprüfer oder Multimeter noch einmal, dass tatsächlich keine Spannung in der Leitung anliegt.

Lockout and Tagging (LOTO): In industriellen oder kommerziellen Umgebungen muss das “Lockout and Tagging”-Verfahren strikt befolgt werden. Verriegeln Sie den Leistungsschalter in der AUS-Position und bringen Sie ein Warnschild “Nicht schließen, Personen arbeiten” an, um eine versehentliche Betätigung zu verhindern.

Persönliche Schutzausrüstung (PSA): Tragen Sie geeignete persönliche Schutzausrüstung, einschließlich Isolierhandschuhen, Schutzbrillen und antistatischen Handgelenkbändern, um potenzielle Risiken eines Stromschlags und eines Lichtbogenüberschlags zu vermeiden.

Die Verfügbarkeit aller notwendigen Werkzeuge und Materialien kann die Effizienz und Sicherheit der Installation verbessern:

Werkzeuge: Schraubendreher (Flachkopf- und Kreuzschlitzschraubendreher), Abisolierzange, Crimpzange, DIN-Schienenmontagezange (optional), Multimeter, Drehmomentschraubendreher (empfohlen).

Materialien: AC-Überspannungsschutz, geeigneter Kupferdraht (im Allgemeinen wird mehradriger weicher Kupferdraht empfohlen), Kabelschuhe (Klemmen), DIN-Schiene (Standard 35 mm), passender Schutzschalter und Sicherung (gemäß SPD-Anforderungen).

Produktüberprüfung: Bestätigen Sie, dass das SPD-Modell, die maximale Dauerbetriebsspannung (Uc), der Spannungsschutzpegel (Up), der Nennentladestrom (In) und der maximale Entladestrom (Imax) den Designanforderungen und der Installationsumgebung entsprechen.

Sichtprüfung: Überprüfen Sie das SPD-Gehäuse auf Risse, Beschädigungen oder Brandflecken. Bestätigen Sie, dass das Statusanzeigefenster (normalerweise grün) ordnungsgemäß funktioniert.

Umweltprüfung: Stellen Sie sicher, dass der Installationsort über ausreichend Platz und gute Belüftung verfügt und frei von korrosiven Gasen, übermäßigem Staub oder starken Vibrationen ist.

3.1 Befestigung an der DIN-Schiene

Die meisten modularen SPDs sind für die Verwendung mit standardmäßigen 35-mm-DIN-Schienen konzipiert.

Richten Sie die Clips auf der oberen Rückseite des SPD an der Oberkante der Schiene aus.

Drücken Sie das SPD nach unten, bis die Federklammern darunter in der Schiene einrasten. Ein Klickgeräusch weist auf eine sichere Installation hin.

Stellen Sie sicher, dass das SPD reibungslos und sicher installiert ist.

3.2 Kabelvorbereitung und -handhabung

Auswahl der Leiter: Wählen Sie eine geeignete Leiterquerschnittsfläche basierend auf den SPD-Spezifikationen und den örtlichen Elektrovorschriften. Im Allgemeinen sollte der Hauptstromkreisleiter mindestens 6 mm² und der Schutzleiter mindestens 10 mm² groß sein.

Abisolieren: Verwenden Sie Abisolierzangen, um eine angemessene Länge der Isolierung zu entfernen und so eine Beschädigung des Leiters zu vermeiden. Der freigelegte Kupferdraht sollte gerade lang genug sein, um vollständig in die Kabelschuhe eingeführt und sicher gecrimpt zu werden.

Crimpklemmen: Bei mehradrigen Leitern wird dringend empfohlen, Kupferkabelschuhe zu verwenden, die den Leiterspezifikationen entsprechen, und diese mit Drahtcrimpzangen sicher zu crimpen. Dies gewährleistet einen guten Kontakt und verhindert eine Überhitzung durch Lockerung.

3.3 Verkabelung und Befestigung

Dies ist der wichtigste Schritt und muss strikt gemäß den Produktanweisungen durchgeführt werden.

Befolgen Sie die Markierungen: Schließen Sie die Drähte gemäß den Markierungen auf dem SPD an:

L/L1, N: Schließen Sie jeweils den Phasenleiter (stromführend) und den Neutralleiter an.

PE/Erdungssymbol: Schließen Sie das Erdungskabel an.

“V-förmige” Verbindung: Die Drähte, die das SPD verbinden, sollten so kurz, gerade und dick wie möglich sein und eine sogenannte “V-förmige” Verbindung bilden, um den Einfluss der Leitungsinduktivität auf die Schutzwirkung zu reduzieren.

Verwenden Sie einen Drehmomentschraubendreher: Ziehen Sie die Klemmenschrauben mit einem Drehmomentschraubendreher mit dem in der Anleitung angegebenen Drehmoment an. Ein unzureichendes Drehmoment führt zu übermäßigem Kontaktwiderstand und Überhitzung. Ein zu hohes Drehmoment kann die Klemmen beschädigen.

Empfohlene Reihenfolge: Schließen Sie zuerst das Erdungskabel an, dann die Neutral- und Phasenkabel. Die Demontagereihenfolge ist umgekehrt.

Regelmäßige Sichtprüfungen sollten durch Benutzer oder Personal vor Ort durchgeführt werden, mit einer empfohlenen Häufigkeit von einmal im Monat.

4.1 Sichtprüfung

Überprüfen Sie das SPD-Gehäuse auf Anzeichen von physischen Schäden, Verformungen, Rissen oder Überhitzung und Schmelzen.

4.2 Geruchs- und Geräuschprüfung

Prüfen Sie, ob im Verteilerkasten Brandgeruch auftritt. Hören Sie das SPD in einer ruhigen Umgebung auf ungewöhnliche Zisch- oder Entladungsgeräusche.

4.3 Umweltinspektion

Stellen Sie sicher, dass rund um den SPD-Installationsbereich keine Unordnung herrscht und dass eine gute Belüftung und Wärmeableitung gewährleistet ist.

Es wird empfohlen, jährlich eine umfassende Wartung und Prüfung durch einen qualifizierten Elektriker oder professionellen Techniker durchführen zu lassen.

5.1 Prüfung der elektrischen Parameter

Verwenden Sie einen speziellen SPD-Tester oder Isolationswiderstandstester, um den Isolationswiderstand und den Leckstrom zu messen und sicherzustellen, dass sie innerhalb sicherer Grenzen liegen. Überprüfen Sie, ob der eingebaute Thermoschutzauslöser ordnungsgemäß funktioniert.

5.2 Anschlussprüfung

Überprüfen Sie bei vollständig ausgeschaltetem Gerät alle elektrischen Verbindungen auf festen Sitz und auf Anzeichen von Lockerung oder Korrosion. Mit einer Infrarot-Wärmebildkamera können Sie die Temperatur messen und ungewöhnliche Hotspots lokalisieren.

5.3 Reinigung

Reinigen Sie das SPD-Gehäuse und das Statusanzeigefenster mit einem trockenen, weichen Tuch. Verwenden Sie niemals chemische Lösungsmittel oder ein feuchtes Tuch.

Die Installation wird dringend empfohlen. Gemäß den Elektrovorschriften vieler Länder (z. B. GB 50057 und IEC 62305 in China) sind gewerbliche Gebäude Bereiche mit hohem Risiko für Blitzschlag und betriebliche Überspannungen. Die Installation von SPDs (als Primärschutz) im Hauptverteilerkasten ist für den Schutz des gesamten elektrischen Systems des Gebäudes von grundlegender Bedeutung und kann den größten Teil der Überspannungsenergie ableiten.

Ja, es muss ersetzt werden. SPDs sind Verbrauchsmaterialien. Ihre Lebensdauer hängt von der Anzahl und Intensität der Spannungsstöße ab, denen sie ausgesetzt sind. Auch wenn die Statusanzeige einen normalen Betrieb anzeigt, wird ein Austausch alle 5–10 Jahre oder am Ende der vom Hersteller empfohlenen Lebensdauer empfohlen. Sobald die Statusanzeige rot/schwarz wird, weist sie auf einen Fehler hin und muss sofort ersetzt werden.

Die Erdung ist für den Betrieb eines Überspannungsschutzgeräts (SPD) von grundlegender Bedeutung. Wenn ein SPD eine Überspannung erkennt, leitet es die Überspannung sofort zur Erde und begrenzt so die Spannung am Gerät auf ein sicheres Niveau. Bei schlechter Erdung oder zu hohem Erdungswiderstand kann der Stoßstrom nicht wirksam abgeleitet werden, das SPD verliert seine Schutzfunktion und kann sogar zum Sicherheitsrisiko werden.

Die Einhaltung des “Lock-in-and-Tag”-Verfahrens ist der Goldstandard. Nach dem Trennen des Leistungsschalters muss vor dem Fortfahren mit einem kalibrierten und funktionsfähigen Spannungsprüfer überprüft werden, an welchen Punkten Strom angelegt wird (L-N, L-PE, N-PE), um sicherzustellen, dass kein Strom vorhanden ist.

Keine Panik: Bei einem ausgefallenen SPD bleibt die Stromkontinuität in der Regel erhalten und das Gerät funktioniert möglicherweise noch, es fehlen jedoch Schutzfunktionen.

Ignorieren Sie es nicht: Benutzen Sie ein ausgefallenes SPD nicht weiter. Einige Fehlermodi können zu Überhitzung oder sogar zu einem Brand führen.

Planen Sie sofort einen Ersatz: Bestellen Sie ein neues SPD entsprechend der Modellnummer und lassen Sie es so schnell wie möglich von einem Fachmann austauschen.

Die Kernkomponenten eines Überspannungsschutzgeräts (SPD) sind typischerweise ein Varistor (MOV) oder eine Gasentladungsröhre (GDT). Unter normalen Spannungsbedingungen weisen sie einen hohen Widerstand auf und haben nahezu keinen Einfluss auf den Stromkreis.

Wenn die Stoßspannung einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, wird ihr Widerstand sofort extrem niedrig, wodurch für den Stoßstrom ein niederohmiger Pfad zur Erde geschaffen wird und so die Überspannung auf ein sicheres Niveau begrenzt wird.

Die effektivste Methode ist die Einführung einer abgestuften (mehrstufigen) Schutzstrategie.

Die Lebensdauer ist in zwei Aspekte unterteilt:

Mechanische Lebensdauer: Körperlich kann es 10–15 Jahre oder sogar länger dauern, ohne dass es zu einem Anstieg kommt.

Elektrische Lebensdauer: Hängt von Überspannungsereignissen ab. Jeder Anstieg verschlechtert die Leistung geringfügig. Hersteller geben in der Regel Daten zur erwarteten Lebensdauer basierend auf dem Nennentladestrom (In) an. Zustandsindikatoren sind der direkteste Weg, um festzustellen, ob ein Gerät das Ende seiner Lebensdauer erreicht hat.

Die ordnungsgemäße Installation, regelmäßige Inspektion und Wartung von Überspannungsschutzgeräten für Wechselstrom sind von entscheidender Bedeutung, um deren effektiven Betrieb in kritischen Momenten sicherzustellen.

Das Befolgen der Schritte und Empfehlungen in diesem Leitfaden kann das Risiko von Geräteschäden und Datenverlusten aufgrund von Überspannungen erheblich reduzieren, die Sicherheit von Personen und Eigentum schützen und die Kontinuität und Stabilität der Stromversorgung gewährleisten.