Überspannungs­schutz mit RAC-Funkenstrecken­technologie

Bild 1: Überspannungsschutzgeräte mit RAC-Technologie

Eine zuverlässig funktionierende Technik ist die wesentliche Basis für unseren heutigen Lebens- und Arbeitsstil. Moderne Gebäude verfügen daher über hochsensible digitale Technik, wie intelligente Zähler, moderne Kommunikationseinrichtungen oder Steuergeräte. Ein Schutz dieser Technik ist unabdingbar.

Der Überspannungsschutz hat sich anwendungstechnisch mittlerweile in nahezu allen Gebäudetypen und Anwendungen etabliert. Dabei ist es unerheblich, ob es sich um Gebäude ohne (DIN VDE 0100-443) oder mit äußerem Blitzschutzsystem (DIN VDE 0185-3)  handelt. Wichtig ist in beiden Fällen, dass der Überspannungsschutz so nah wie möglich am Gebäudeeintritt eingesetzt werden soll. Dies bietet den Vorteil, dass bereits ein möglichst frühzeitiger Schutz vor Überspannungen sichergestellt werden kann. Um dieser Forderung nach einem Einbau der Überspannungsschutzeinrichtung bereits vor dem elektronischen Haushaltszähler nachzukommen, ist es gemäß VDE AR-N 4100 zwingend erforderlich, Überspannungsschutzgeräte (SPDs) auf Basis von Funkenstreckentechnologie einzusetzen. Der Grund hierfür ist ihr spannungsschaltendes Verhalten, welches Leckströme und somit einen nicht erwünschten Energieverbrauch vor der Messeinrichtung, also vor dem Zähler, verhindert. Insbesondere die Art der in SPDs eingesetzten Funkenstreckentechnologie macht hier den signifikanten Unterschied.

Die bisher am Markt erhältlichen Technologien setzen zum größten Teil auf ressourcenaufwändige Legierungen wie Wolfram-Kupfer, auf Halbleiterelemente wie Varistoren oder edelgasgefüllte Gasentladungsableiter. Aus diesem Grunde lag bei der Entwicklung der RAC-Funkenstreckentechnologie von Anfang an auch ein Fokus auf dem Einsatz von hochwertigen Materialien bei gleichzeitiger Nutzung ressourcenschonender Technologien.

Hochwertige Funkenstrecken

Durch jahrzehntelange Erfahrung mit Geräten dieser Art am Markt, konnte die Funkenstreckentechnologie kontinuierlich weiterentwickelt und verbessert werden (Bild 1). So wurde zum Beispiel der Schutzpegel des ersten funkenstreckenbasierenden Blitzstrom-Ableiters soweit verbessert und reduziert, dass mit den heute verfügbaren Kombi-Ableitern der Schutz für Endgeräte innerhalb einer Leitungslänge von 10 m ohne zusätzliche Überspannungsschutzgeräte sichergestellt werden kann. Diese Kombiableiter mit der leistungsfähigen und endgeräteschonenden RAC-Funkenstreckentechnologie bieten optimalen Schutz für die elektrische Anlage, da die verbleibende Restenergie beim Ansprechen des Überspannungsableiters, aber auch der Schutzpegel, also die Restspannung, auf ein Minimum reduziert werden. Beide Eigenschaften sind wesentlich, um die immer sensibleren Endgeräte in den elektrischen Anlagen und Gebäuden vor Blitz- und Überspannungen zu schützen. Durch verschiedene Installations- und Montagemöglichkeiten (z. B. auf der 40-mm-Sammelschiene oder der Hutschiene) sowie durch verschiedene Leistungsklassen, decken Überspannungsschutzgeräte mit RAC-Funkenstreckentechnologie viele Anwendungsbereiche in verschiedenen elektrischen Energieverteilern ab.

Wellenbrecher der Elektroinstallation

Bild 2: Minimale Restenergie durch RAC-Funkenstreckentechnologie schont Endgeräte: RAC-Funkenstreckentechnologie (links) versus Varistortechnologie (rechts) – blaue Kurve = Gesamtstrom; rote Kurve = Strom, der durch das Endgerät fließt

Bei Blitzströmen und Überspannungen treten in elektrischen Systemen hohe Stoßströme und Stoßspannungen auf. Diese können im übertragenen Sinne auch mit einer gewaltigen Flutwelle verglichen werden. Im ungeschützten Fall, also wenn die Flutwelle nicht vorher gebrochen wird, trifft sie in voller Stärke die angeschlossenen elektrischen Geräte und zerstört sensible elektronische Verbraucher und Systeme. Hier agieren die leistungsstarken Kombi-Ableiter  mit RAC-Funkenstreckentechnologie wie ein effizienter Wellenbrecher. Sie brechen die eindringende Energie auf ein sehr niedriges Niveau, welches weit unterhalb der maximal verträglichen Grenze für empfindlichste Endgeräte liegt, herunter. Im Vergleich dazu ist die Restenergie bei marktüblichen Kombi-Ableitern, welche aus einer Reihenschaltung von Varistor und Gasentladungsableiter bestehen, deutlich höher. Dies kann in der Folge trotz Einhaltung eines Schutzpegels von ≤ 1500 V zu Schäden an empfindlichen Geräten führen.

Deshalb ist neben dem Schutzpegel oder der Restspannung auch die Restenergie nach dem Schutzgerät ein wichtiges Kriterium für die Auswahl des optimalen Überspannungs-Ableiters. Zudem verbessert dies die Koordination, also die optimale Funktion der unterschiedlichen Schutzstufen zu nachgelagerten Schutzgeräten und sensiblen Endgeräten. In jedem Fall ist die energetische Koordination der eingesetzten Überspannungs-Ableiter nach DIN VDE 0100-534  zu beachten (Bild 2). Bei Ableitern mit RAC-Technologie fließt der größte Teil der Energie durch die RAC-Funkenstrecke. Das Endgerät wird geschont, da dieses für nur sehr kurze Zeit einen minimalen Rest an Energie trägt. Damit erhöht sich seine Lebensdauer deutlich. Bei der Varistortechnologie fließt ein geringerer Teil der Energie durch den Ableiter oder die Ableiterkombination. In diesem Fall wird das Endgerät mit einer deutlich höheren Restenergie – über einen längeren Zeitraum – belastet.

Autor

Patrick Spangler, Head of Product Management Red/Line, Dehn SE + Co. KG, Neumarkt

Eine etwas ausführlichere Version des Fachbeitrags findet sich unter: www.elektro.net/119830/ueberspannungsschutz-mit-rac-funkenstreckentechnologie/

Quelle und Bildquelle: www.elektro.net