Ratgeber
Elektrische und elektronische Geräte reagieren bekanntlich äußerst empfindlich auf hohe Spannungsspitzen. Aus diesem Grund wurden schon vor vielen Jahren Methoden und Systeme entwickelt, die schädliche Überspannungen zur Erde ableiten, noch bevor sie Schaden anrichten können. Wie solche Schutz-Ableiter funktionieren, welche Einsatzbereiche infrage kommen und worauf bei der Beschaffung zu achten ist, erfahren Sie in diesem Ratgeber.
Je nach ihrer Art werden Überspannungen in zwei Kategorien eingeteilt: Hohe Spannungsspitzen aufgrund von Blitzeinschlägen und von Schaltvorgängen.
Gewitter sind sehr häufig und gefährlich. Experten schätzen, dass auf der Erde täglich etwa 1000 Gewitter mit etwa 4 bis 10 Millionen Blitzen stattfinden. Im Durchschnitt sind das rund 50 Blitzeinschläge pro Sekunde. Wenn ein Blitz einschlägt, verursacht er einen Stromimpuls, der Zehntausende von Ampere erreichen kann. Diese Entladung erzeugt eine Überspannung in elektrischen Leitungen und kann Brände, Schäden an Geräten und sogar Todesopfer verursachen.
Schaltüberspannungen entstehen in elektrischen Leitungen hauptsächlich durch das Schalten großkalibriger Elektromotoren. Es handelt sich dabei um hohe induktive Lasten, deren Ein- und Ausschalten hohe Spannungsspitzen verursachen kann. Ähnliches passiert beim Ein- und Ausschalten eines Schweißgeräts. Aber auch Fehler im Stromversorgungsnetz können Überspannungen verursachen. So reagieren Leistungsschalter im Fall eines Kurzschlusses durch Ausschalten und anschließendem automatischen Wiedereinschalten, wenn es sich um einen vorübergehenden Fehler handelt.
Ein Überspannungsableiter ist ein Gerät beziehungsweise Bauteil zum Schutz vor Überspannungen bei Blitzschlägen oder Schaltvorgängen. Um ein Gerät vor Überspannungen zu schützen, wird ein Überspannungsableiter an den Leiter angeschlossen, kurz bevor dieser in das Gerät eintritt. Der Ableiter ist zudem auch mit der Erde verbunden. Tritt eine Überspannungstransiente auf, leitet er deren Energie zur Erde, während er den Leiter bei normalen Betriebsspannungen von der Erde isoliert. Erreicht wird dies in der Regel durch Supressordioden, Varistoren und Gasableiter.
Hier kurz deren Wirkungsprinzip:
Bei der Auswahl eines Überspannungsschutzes ist als wichtigstes Kriterium die Schutzklasse zu berücksichtigen. Sie wird in drei Bereiche eingeteilt: Grob-, Mittel- und Feinschutz beziehungsweise Typ1, Typ 2 und Typ 3.
Blitzstromableiter gehören in die Schutzklasse Grobschutz (Typ 1) mit einem Spannungspegel von etwa 4000 Volt. Ihre Installation erfolgt noch vor den Stromzählern. Sie begrenzen damit eventuell über das Stromversorgungsnetz eindringende Überspannungen und verhindern unkontrollierte Überschläge in der Gebäudeinstallation.
Überspannungsableiter aus dem Bereich Mittelschutz (Typ 2) sind für die Installation in Gebäuden und dort in der Regel auf den Etagenebenen vorgesehen. Sie begrenzen die durch den Typ-1-Ableiter durchdringenden restlichen Überspannungen auf weniger als 600 bis 2000 Volt. In der Regel werden dazu Varistoren verwendet, um kurze Ansprechzeiten und niedrige Schutzpegel zu erreichen.
Ableiter für den Feinschutz (Typ 3) können definitionsgemäß nur relativ kleine Überspannungen unterdrücken. Dazu gehören beispielsweise Schaltvorgänge im Haus wie das Betätigen von Lichtschaltern oder das Ein- und Ausschalten von kleineren Motoren etwa denen in Staubsaugern.
Wo lassen sich Normen und Vorschriften für die Installation von Bauteilen für den Überspannungsschutz nachlesen?
Im Bereich des Blitzschutzes gilt die Norm DIN EN 62305 beziehungsweise VDE 0185-305. Geht es um den Feinschutz, ist das „Elektromagnetische-Verträglichkeit-Gesetz“ oder kurz EMVG eine gute Quelle. Es gilt für alle Betriebsmittel, die elektromagnetische Störungen verursachen oder durch sie beeinträchtigt werden können.