Was ist ein Überspannungsschutzgerät vom Typ 2?

Einführung

A Überspannungsschutzgerät Typ 2 (Typ 2 SPD) ist das Rückgrat des Überspannungsschutzes in modernen elektrischen Systemen. Es wird am Hauptverteiler oder Schaltschrank installiert und fungiert als zweiter Schutzschild in einer mehrschichtigen Verteidigungsstrategie – es fängt Restüberspannungen ab, die von vorgeschalteten Typ-1-SPDs hinterlassen werden, und unterdrückt im Netzwerk erzeugte Transienten.

Diese Geräte schützen vor Impulsströmen von 8/20 μs, die durch blitzbedingte Überspannungen, Schaltereignisse oder Netzstörungen entstehen.

Um einen zuverlässigen, langfristigen Schutz zu gewährleisten, müssen Ingenieure und technische Einkäufer mehrere Schlüsselaspekte eines Typ-2-SPD verstehen:

• Definition: Was ist das?
• So funktioniert es: Seine Funktionsprinzipien.
• Standards: Welche Vorschriften erfüllt es?
• Installation und Auswahl: Die Regeln für die richtige Auswahl und Installation.

Definition eines Überspannungsschutzgeräts vom Typ 2

Laut der Norm IEC/EN 61643-11, ein **Typ-2-SPD** ist ein Gerät der Klasse II. Es ist für Standorte konzipiert, die keinen direkten Blitzeinschlägen ausgesetzt sind. Allerdings besteht an diesen Standorten weiterhin das Risiko starker transienter Überspannungen.

Hauptmerkmale:

• Getestet mit 8/20 μs Stromwellenformen.

• Der typische Nennentladestrom (In) liegt zwischen 5 und 20 kA, der maximale Entladestrom (Imax) bei bis zu 40 und 80 kA.

• Wird auf der Lastseite des elektrischen Anschlusskastens montiert.

• Schützt sowohl vor externen Restüberspannungen als auch vor internen Schaltüberspannungen.

In der praktischen Anwendung sitzt ein SPD vom Typ 2 hinter einem Gerät vom Typ 1 und vor jedem nachgeschalteten Point-of-Use-Schutz vom Typ 3 und ist Teil eines mehrstufigen Überspannungsschutzsystems.

Wie funktioniert a Überspannungsschutzgerät Typ 2 arbeiten?

Ein SPD vom Typ 2 arbeitet nach dem Spannungsklemmprinzip. Unter normaler Spannung bleibt es passiv. Wenn ein vorübergehender Spannungsstoß seine maximale Dauerbetriebsspannung (Uc) überschreitet, schalten seine internen Komponenten schnell in einen leitenden Zustand und leiten überschüssige Energie zur Erde ab.

Typische Komponenten sind:

• MOV (Metalloxid-Varistor): Das primäre Klemmelement absorbiert Stoßenergie und reduziert die Spannung.

• Hybridschaltungen (MOV + GDT): Kombinieren Sie eine hohe Stoßleistung mit verbesserter Langzeitzuverlässigkeit.

• Thermisches Trennsystem: Isoliert das SPD am Ende seiner Lebensdauer, um die Sicherheit zu gewährleisten.

• Statusanzeige: Visuelles Fenster oder Kontaktausgang zur Anzeige des Betriebszustands.

Arbeitsablauf:

1. Normalmodus: Hoher Widerstand, keine Auswirkungen auf den Stromkreis.

2. Überspannungsereignis: Die Spannung steigt über den Uc-Schwellenwert.

3. Klemmung: SPD leitet Stoßströme zur Erde um und senkt die Spannung auf ein sicheres Up (Spannungsschutzniveau).

4. Erholung: SPD kehrt in hochohmigen Bereitschaftszustand zurück.

Die Funktion eines Überspannungsschutzgeräts vom Typ 2

Die Hauptaufgabe eines Überspannungsschutzgeräts vom Typ 2 besteht darin, transiente Überspannungen auf ein Niveau zu begrenzen, dem nachgeschaltete Geräte ohne Schaden standhalten können.

Schlüsselfunktionen:

• Reststoßbegrenzung – Reduziert die Spannung, nachdem ein Typ-1-SPD den Großteil der Energie absorbiert hat.

• Unterdrückung von Schaltüberspannungen – mildert Transienten durch Motorstarts, Pumpenschaltungen oder andere induktive Lastvorgänge.

• Geräteschutz – verhindert Schäden an empfindlicher Elektronik, SPS, Automatisierungssystemen und Vorschaltgeräten.

• Systemzuverlässigkeit – Reduziert Ausfallzeiten aufgrund von Überspannungsausfällen.

• Teil einer Kaskade – befindet sich zwischen dem Schutz des Serviceeingangs (Typ 1) und den Geräten am Einsatzort (Typ 3).

Anwendungen von Überspannungsschutzgeräten vom Typ 2

Typ-2-SPDs werden eingebaut in:

• Industrieanlagen mit Blitzschutzanlagen.

• Gewerbliche Gebäude zum Schutz von HVAC, Aufzügen, Beleuchtung und IT-Systemen.

• Maschinensteuerschränke für die Industrieautomation.

• Systeme für erneuerbare Energien – wie Solar-PV-Wechselrichter und Windturbinensteuerungen – erfordern robuste Systeme Überspannungsschutz (siehe unsere Auswahlhilfe für Solar-Überspannungsschutzgeräte Und Überspannungsschutz für Solar-Photovoltaik-Systeme).

• Krankenhäuser und Rechenzentren, in denen die Betriebszeit von entscheidender Bedeutung ist.

• Hauptpaneele für Privathaushalte für den Schutz des ganzen Hauses.

Überspannungsschutzgeräte vom Typ 1, Typ 2 und Typ 3

Es gibt drei Haupttypen von Überspannungsschutzgeräten. Jeder Typ hat eine andere Aufgabe im elektrischen System. Weitere Informationen finden Sie in unserem ausführlichen Leitfaden hier: Unterschied zwischen Überspannungsschutzgeräten vom Typ 1, Typ 2 und Typ 3.

Zusammenfassung:

• Typ 1 SPD stoppt den Großteil des energiereichen Blitzstoßes.

• Typ 2 SPD ist die mittlere Verteidigungslinie. Es reduziert die verbleibende Überspannung und kontrolliert Schaltüberspannungen.

• Typ 3 SPD ist der letzte Schritt. Es schützt empfindliche Elektronik vor kleinen, schnellen Überspannungen.

Wie wählt man das richtige Überspannungsschutzgerät aus?

Bei der Auswahl des besten Überspannungsschutzgeräts vom Typ 2 sollte die Auswahl auf Systemkompatibilität, Überspannungsrisikoniveau und Geräteempfindlichkeit basieren.

1. Systemspannung und Erdungsanordnung aufeinander abstimmen
Unterschiedliche Systeme – TT, TN-S, TN-C, IT – erfordern unterschiedliche SPD-Konfigurationen:

• 4P (Allpoligschutz) für TN-Systeme.

• 3+1 Konfiguration (L-N-Schutz plus N-PE-Modul) für TT-Systeme zur Bewältigung von N-PE-Überspannungsereignissen.

2. Bestimmen Sie Uc (maximale Dauerbetriebsspannung)
Uc sollte leicht über der Nennsystemspannung liegen, um unnötige Auslösungen zu verhindern, aber niedrig genug für einen wirksamen Schutz.

3. Überprüfen Sie die Entladestromfähigkeit

• Nennentladestrom (In): 5–20 kA.

• Maximaler Entladestrom (Imax): 20–80 kA je nach Risikostufe.

4. Spannungsschutzniveau (Up)
Niedrigere Höhe bedeutet besseren Schutz – streben Sie ≤ 2,5 kV für allgemeine Geräte und ≤ 1,5 kV für empfindliche Elektronik an.

5. Temporäre Überspannung (TOV) standhalten
Stellen Sie sicher, dass das SPD vorübergehende Überspannungsbedingungen aufgrund von Fehlern oder Schaltereignissen überstehen kann.

6. Zusätzliche Funktionen

• Steckbare Module für schnelle Wartung.

• Fernalarmkontakte zur Überwachung.

• Thermische Trennung und visuelle Anzeigen.

So installieren Sie ein Überspannungsschutzgerät vom Typ 2

Best Practices für die Installation aus der Erfahrung der Feldtechnik:

1. Standort — Montieren Sie das Gerät so nah wie möglich an den Sammelschienen des Hauptverteilers oder an den Geräten, die Sie schützen möchten.

2. Parallelschaltung — SPDs vom Typ 2 werden normalerweise parallel zur Stromversorgung angeschlossen.

3. Leitungslänge — Halten Sie die Gesamtlänge der Phasen-, Neutral- und Erdleiter unter 0,5 m, um eine Erhöhung der Schutzspannung zu vermeiden.

4. Leiterquerschnitt — Mindestens 6 mm² Kupfer für Typ 2; größere Größen für Geräte mit höherer Kapazität.

5. Erdung — Auf kürzestem Weg direkt an die Hauptpotentialausgleichsschiene anschließen.

6. Überstromschutz — Verwenden Sie Sicherungen oder Schutzschalter, deren Größe der maximalen Kurzschlussfestigkeit des SPD entspricht.

7. Koordination in kaskadierten Systemen — Halten Sie bei der Installation nach einem SPD vom Typ 1 einen Trennungsabstand (>10 m) ein oder installieren Sie einen Entkopplungsinduktor, um eine ordnungsgemäße Energieverteilung sicherzustellen.

8. Anlagenspezifische Verkabelung — Schließen Sie für TT-Systeme ein N-PE-Schutzmodul ein, um Überspannungen zwischen Neutralleiter und Erde zu bewältigen.

Durch die Einhaltung dieser Richtlinien wird sichergestellt, dass das SPD den Spezifikationen entspricht und den elektrischen Standards entspricht.

Abschluss

A Überspannungsschutzgerät Typ 2 ist ein wesentliches Element des mehrschichtigen elektrischen Schutzes. Es schützt vor Restüberspannungen durch Blitzschlag und interne Schaltereignisse und gewährleistet so die Langlebigkeit und Betriebsstabilität der Geräte.

Durch das Verständnis des Funktionsprinzips, der Installationsregeln und Auswahlparameter können Ingenieure und Beschaffungsmanager Geräte spezifizieren, die die Systemanforderungen erfüllen, der IEC/EN 61643-11 entsprechen und über Jahre hinweg zuverlässigen Schutz bieten.

Bei korrekter Installation ist ein Typ-2-SPD nicht nur eine Komponente, sondern eine Versicherungspolice für Ihr elektrisches System. Erfahren Sie mehr über Solar-SPD-Anwendungen und wie man das Richtige auswählt.