Wie wird Schutz gegen aus dem Erdreich kommende Überspannungen gewährleistet?

In den letzten Jahren stehen plötzliche Überspannungsimpulse aus dem Boden an erster Stelle als Hauptursache für Produktionsstörungen in Industrieanlagen. Obwohl Blitzschlag die schwerwiegendste Position unter diesen Impulsen einnimmt, erhalten Anlagen aufgrund von Induktionen in Netz- und Umgebungsleitungen ernsthafte Impulse über die Erdungsleitung. Diese Impulse, die im Nanosekundenbereich auftreten, verursachen Funkenbildung und stellen ein Brandrisiko dar, führen aber in der Regel auch zu Schäden an empfindlichen Systemen. Maschinenkartenausfälle in Anlagen, Antriebsausfälle, Störungen in SPS-Automatisierungssystemen und Wechselrichterausfälle in Solarkraftwerken treten als führende Probleme auf. Dieser Zustand verhindert eine nachhaltige Produktion und verursacht sehr ernsthafte wirtschaftliche Verluste durch lange Produktionsstopps. In diesem Artikel werden wir versuchen, kurz zusammenzufassen, wie wir uns gegen plötzliche Überspannungen aus dem Boden schützen müssen.

Die Erdung ist eines der unverzichtbaren Grundgesetze, die für eine Anlage lebenswichtig sind, sowohl für die Gesundheit der Geräte als auch der Menschen. Es ist eine Tatsache, dass Fehlerströme das System in Anlagen mit Erdungsproblemen blockieren, da kein Entladepunkt gefunden werden kann, was ein langes Überleben der Anlage verhindert. Mit der obligatorischen Verwendung von Fehlerstromschutzschaltern (RCD) muss ein Erdungssystem in jeder Anlage vorhanden sein. Wie wir jedoch wissen, gibt es in einer Anlage viele Arten von Erdung. Wie Fundamenterder, Schutzerder, Betriebserder, Funktionserder, Körpererder, Blitzschutzerder. Der erste Schritt zum Schutz vor Impulsen aus dem Boden ist hier nicht der Erdungswert, sondern die Einbeziehung all dieser Erdungen in den Potentialausgleich und die Gewährleistung der Widerstandsgleichheit. Das Konzept des Potentialausgleichs ist für eine Anlage äußerst wichtig. Widerstandsunterschiede ermöglichen Stromfluss an verschiedenen Erdungspunkten in Anlagen, und plötzliche Überspannungsimpulse werden über diese Widerstandsunterschiede zu unerwünschten Punkten in unserer Anlage geleitet. Das Erste, was hier getan werden muss, um sich vor Impulsen aus dem Boden zu schützen, ist die Gewährleistung des Potentialausgleichs innerhalb der Anlage. Leider halten sich in unserem Land einige Aberglauben im Bereich der Elektrotechnik. Zum Beispiel: „Blitzschutzerdung sollte 20 Meter entfernt erfolgen“. Dies ist ein Konzept, das völlig fernab von Wissenschaftlichkeit liegt. Angenommen, wir haben es 20 Meter entfernt gemacht, und der Impuls, der zum äußeren Blitzschutzsystem kommt, wurde an diesem Punkt entladen, und Ihr Blitzschutzerdungswert beträgt 5 Ohm. Sie haben etwas weiter entfernt eine Gebäudefundamenterdung oder eine Haupttransformator-Betriebserdung vorgenommen, und hier haben Sie einen Widerstandswert im Bereich von 1 Ohm. Der Blitzimpuls breitet sich in einem Radius von 2 km aus und führt diese Ausbreitung entsprechend der Widerstandsdifferenz durch.

safetec iskra ableiter

Wenn wir die Blitzschutzerdung bei 5 Ohm und die Betriebserdung bei 1 Ohm belassen, wird der eingehende Impuls gemäß dem grundlegendsten Gesetz der Physik über den Boden zum 1-Ohm-Punkt geleitet. Infolgedessen können Sie sich das negative Bild nicht einmal vorstellen, das ein sehr starker Impuls hinterlassen wird, wenn er über eine einzige Leitung den Schaltschrank erreicht. Daher müssen wir die Blitzschutzerdung nach der externen Erdung an die Hauptpotentialausgleichsschiene anschließen. Dies gilt auch für andere Erdungen. Unser Ziel ist es, Widerstandsgleichheit in der gesamten Anlage sicherzustellen. Der 1. Schritt zur Verhinderung von Impulsen aus dem Boden ist das Konzept des Potentialausgleichs. Die 4er-Regel, die wir immer erwähnen, gilt jedoch auch hier. Sie können die 4 Punkte nicht voneinander trennen; Potentialausgleichssystem, Äußerer Blitzschutz, NS-Überspannungsableiter und Erdung müssen in einer Anlage unbedingt als Quartett betrachtet werden. In einem System, das in den Potentialausgleich einbezogen ist, muss unbedingt ein NS-Überspannungsableiter vorhanden sein. Wenn die Anlage nicht in den Potentialausgleich einbezogen wurde, steigt die Bedeutung des NS-Überspannungsableiters noch mehr, um den Impuls zu dämpfen, der über den Boden zum Schaltschrank geleitet wird. Das NS-Überspannungsableitersystem ist die 2. wichtige Maßnahme, die getroffen werden muss, um Impulse aus dem Boden zu verhindern. Wir müssen unbedingt NS-Überspannungsableiter vor dem Hauptverteiler, Unterverteiler und Maschinen/Geräten verwenden. Wenn wir dies nicht tun, verursacht der Blitzimpuls, der über den Boden kommt, in allen Schaltschränken vor Schäden an den Geräten ein Brandrisiko. Im 2. Schritt verbrennt er alle Karten, Geräte und Halbleiterschaltungselemente. Das Ergebnis ist Hilflosigkeit. Als Anlagenverantwortlicher, Beauftragter und vor allem als INGENIEUR ist es wirklich unerwünscht, in eine hilflose Situation zu geraten. Unsere Erfahrungen zeigen jedoch, dass BLITZimpulse Anlagen hilflos machen. Als Yılkomer sagen wir: Lassen Sie Ihre NS-Überspannungsableiter -Begutachtung kostenlos durchführen, anstatt hilflos zu bleiben, und sichern Sie Ihre Anlage ab. Das Design von NS-Überspannungsableitern verläuft auf einem sehr schmalen Grat. Die Iskra Zascite-Raycap-Gruppe, für die wir als Yılkomer die Landesverantwortung tragen, hat genau 2400 verschiedene Produkte.

Das heißt, nicht jeder Ableiter ist gleich, und die Installation eines Ableiters bedeutet nicht, dass wir die Anlage geschützt haben. Richtig ist, dass als Ergebnis der Begutachtung der passende Ableiter ausgewählt wurde. Unsere NS-Überspannungsableiter-Produkte, die gemäß der Norm IEC 61643-11 im Rahmen der Norm IEC 62305 getestet wurden, verfügen über verschiedene Technologien wie Safetec, MOV, GDT. In unseren vorherigen Blogbeiträgen haben wir die Auswahlkriterien für NS-Überspannungsableiter ausführlich erläutert; was im Rahmen des Schutzes gegen Impulse aus dem Boden, dem Thema dieses Artikels, getan werden muss, ist, den Impuls beim ersten Eintritt abzufangen und auf ein Niveau zu reduzieren, das ihn vernichtet. Wenn wir die Ableitertypen sehr kurz auflisten, schützt das Typ-1-Produkt vor Blitzimpulsen, das Typ-2-Produkt vor Netzimpulsen und das Typ-3-Produkt bietet empfindlichen Schutz. Innerhalb dieser Klassen können wir Produkte entsprechend dem erforderlichen Dauerspannungswert (Uc), dem Imax-Wert im Rahmen des regionalen Risikos und dem Erdungstyp auswählen. Der richtigste Weg, Impulse aus dem Boden zu dämpfen, ist jedoch die Verwendung von Typ 1+2+3 Kombiprodukten in Hauptverteilern und Transformatorschränken. Mit diesen Produkten, die einen sehr niedrigen Up-Pegel haben, können wir am Haupteingang einen 3-stufigen Schutz durchführen. Ich habe oben kurz die Ableitertechnologien erwähnt. NS-Überspannungsableiter-Produkte, die hauptsächlich aus Metalloxid-Varistoren und Gasentladungsröhren bestehen, haben auch Unterscheidungen in sich. Es gibt Produkte, bei denen die Phasen MOV und die Erde-Neutralleiter-Leitung Gasentladungsröhren sind. In der Annahme, dass der starke Impuls aus dem Boden kommt, ist die Erde-Neutralleiter-Leitung mit Gasdämpfungstechnologie ausgelegt. MOV-Produkte können jedoch in 25 ns aktiviert werden, während die GDT-Technologie in 100 ns aktiviert wird. Blitzimpulse sind 100 ns, andere Impulse sind 25 ns. Daher ist es richtiger, Hybridprodukte, also Produkte mit 2-3 Kreisen, zu verwenden, anstatt ein Modul mit nur einer GDT-Röhre zu verwenden. Genau an diesem Punkt kommt die Safetec-Technologie von Iskra Zascite ins Spiel. Und mit dem hybriden Schutzsystem bildet sie eine solide Barriere, egal ob ein Blitz- oder Schaltimpuls über den Boden kommt. Dank der Safetec-Technologie entstehen Typ 1+2+3 Schutzprodukte. Außerhalb des Hauptenergieverteilers erhalten wir auch intensive Impulse von drahtgebundenen Telekommunikationsleitungen. An diesen Punkten müssen wir unbedingt Typ-3-Sockelschutz durchführen.

POE und CAT 6 Schutz

Zusammenfassend lassen sich Impulse aus dem Boden wie folgt verhindern;

 
• Durch die einwandfreie Anwendung des Potentialausgleichssystems;

 

• Indem wir Typ 1+2+3 NS-Überspannungsableiter als Safetec-, also Hybridtechnologieprodukte auswählen und einen abgestuften Schutz gemäß IEC 62305 durchführen.

In beiden Fällen sind Messung, Begutachtung und Design jedoch von großer Bedeutung. Als Yılkomer führen wir Messstudien nach der Schleifenimpedanzmethode mit unseren Geräten der Marke Sonel durch und bieten kostenlose NS-Überspannungsableiter-Begutachtungen durch unsere erfahrenen Ingenieure an. Unser letzter Satz ist, dass wir als Ingenieur unsere Vorkehrungen treffen sollten, bevor der Impuls auf die Anlage gerichtet ist, um nicht in einen Zustand der Hilflosigkeit zu geraten.

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