FLT-SEC-HYBRID i HVT

Installation af overspændingsbeskyttelse Overspændingsbeskyttelse i store hovedfordelingstavler

En overspændingsbeskyttelse med integreret forsikring hjælper med til at overholde de regulerende forskrifter.

Achim Zirkel

Vidste du godt?

En uhensigtmæssigt installeret overspændingsbeskyttelse indebærer en høj ansvarsrisiko for planlæggeren og konstruktøren af koblingsanlægget. For lange tilslutningsledninger hen til overspændingsbeskyttelsesenheden kan føre til, at beskyttelsen ikke fungerer rigtigt. Farlig gnistdannelse og i værste fald brand kan være en følge af dette.
Du skal sikre dig på forhånd: Find ud af, hvordan en rigtig installation ser ud, og hvordan du overholder de krævede ledningslængder.

Det rigtige sted til installation af overspændingsbeskyttelse

I store elektriske anlæg sker forsyningen ofte via anlæggets egen transformator. På lavspændingssiden installeres en hovedfordelingstavle med en effektafbryder op til 7000 A. Også disse fordelingstavler skal iht. DIN VDE 0100-443 udstyres med en overspændingsbeskyttelse.

Overspændingsbeskyttelsesenheden installeres normalt oven over effektafbryderen i fordelingstavler med forsyning nedefra og strømskinnesystemet over eller i midten. På dette sted er der i forsyningsområdet god plads til overspændingsbeskyttelsesenheden og en nødvendig forsikring.

På grund af de store afstande bliver tilslutningsledningerne til overspændingsbeskyttelsen for lange. Dette sker automatisk gennem de veje af strømskinner med L1, L2 og L3 monteret oppefra eller fra midten og de nederst placerede skinner til PE, N eller PEN. Det er ingen skønhedsfejl: For lange kabler øger det effektive beskyttelsesniveau i koblingsanlægget til et utilstrækkeligt niveau.

Diagram: Beskyttelsesniveau i et koblingsanlæg

Beskyttelsesniveau i et koblingsanlæg

1. Ledningslængder og beskyttelsesniveau i detaljer

Tilslutningen af overspændingsbeskyttelsesenheden, især ledningslængden, har en betydelig indflydelse på det effektive beskyttelsesniveau i koblingsanlægget.
DIN VDE 0100-534 kræver derfor, at ledningslængden mellem fasen og PE maksimalt må være 0,5 m.

Diagram: Samlet effektivt beskyttelsesniveau i et koblingsanlæg

Samlet effektivt beskyttelsesniveau i et koblingsanlæg

I en 1 m lang ledning lagt i lige linje dannes der ved en impulsstrøm på 10 kA (10/350 µs) et spændingsfald på ca. 1 kV.

ΔUL = (-) L ∙ di/dt
L = 1 µH/m

ΔUL = 1 µH ∙10 kA / 10 µs = 1 kV

Tag dette spændingsfald i betragtning, når du vurderer det samlede effektive beskyttelsesniveau.

Spændingsfaldet over tilslutningsledningerne kan hurtigt få en højere værdi end overspændingsbeskyttelsesenhedens beskyttelsesniveau. Det er en omstændighed, der ofte undervurderes.

2. Vurdering af effektivt beskyttelsesniveau

At holde ledningslængder under 0,5 m er netop i koblingsanlæg ikke altid en let sag.
Alternativt kan du også vurdere det effektive beskyttelsesniveau i anlægget individuelt. Det lyder kompliceret, men det behøver det ikke at være. For større koblingsanlæg er denne måde endda anbefalelsesværdig.
For at kunne vurdere det effektive beskyttelsesniveau skal du kende og forstå formålet med beskyttelsen. Formålet med beskyttelsen er defineret entydigt: For at sikre tilstrækkelig beskyttelse af materiellet må beskyttelsesniveauet Up mellem de aktive ledere og beskyttelseslederen aldrig overskride den nødvendige dimensionerings-stødspænding Uw af det materiel, der skal beskyttes.
Den voluminøse formulering betyder intet andet end at spændingen mellem de aktive ledninger og beskyttelseslederen aldrig må være større end isolationsstyrken eller gennemslagsstyrken for det anvendte materiel. Hertil hører også styretavlen.
Materiellets gennemslagsstyrke er bestemt af dimensionerings-stødspændingen Uw. Hertil er enhederne inddelt i overspændingskategorier.

Overspændingskategorier for 230/400 V net

Påkrævet dimensionerings-stødspænding Uw mellem de aktive ledninger og PE (jord).

Dimensionerings-stødspænding

materiel

Overspændingskategori
IV 6 kV Materiel med særligt høj dimensionerings-stødspænding, f.eks. elmålere, rundstyringsmodtagere
III 4 kV Materiel med høj dimensionerings-stødspænding, f.eks. fordelingstavler, kontakter, stikdåser
II 2,5 kV Materiel med normal dimensionerings-stødspænding, f.eks. husholdningsapparater, værktøj
I 1,5 kV Materiel med lav dimensionerings-stødspænding, f.eks. sarte, elektroniske apparater

For det elektriske anlæg skal du altså blot sikre dig, at det effektive beskyttelsesniveau forbliver mindre end dimensionerings-stødspændingen Uw.

Og det er slet ikke så svært. På en større hovedfordelingstavle svarer alt materiel generelt til overspændingskategori III, undertiden endda kategori IV. Det betyder, at materiellet i 400 V-netværk op til 4 kV eller 6 kV er spændingbestandigt.

3. Spændingsfald på tilslutningsledninger

En impulsstødstrøm på 10 kA (10/350 µs) danner i en 1 m lang ledning lagt i lige linje et spændingsfald på ca. 1 kV. Overspændingsbeskyttelsesenheder bliver ikke altid tilsluttet med ledninger. I store koblingsanlæg er det almindeligt at montere kobberskinner. Skinnerne har en lavere induktivitet end ledninger pga. deres geometriske form.

Indvirkningen af den geometriske form på induktiviteten forekommer også ved monteringsplader. En monteringsplade har en markant lavere induktivitet end et kabel og genererer derfor et betydeligt lavere spændingsfald pga. en impulsstrøm. Pas på: Forsøm ikke spændingsfaldet over monteringspladen, og overvej forbindelserne til monteringspladen.

Ændringen i strøm di/dt er afgørende for spændingsfaldet via en tilslutningsledning. Ved en impulsstødstrøm på 10 kA (10/350 µs) er spændingsfaldet på 1 m lang ledning lagt i lige linje ca. 1 kV. I store koblingsanlæg installeres der dog ofte overspændingsbeskyttelsesenheder type 1 med en afledningsevne på 25 kA pr. pol og op til 100 kA i alt – altså 10 gange mere end de 10 kA, der er nævnt i standarderne. Og en 10-dobbelt di/dt skaber et 10-dobbelt spændingsfald. Af 1 kV bliver der derfor hurtigt 10 kV.

Spændingsfald afhængigt af forbindelsens geometri ved forskellige impulsstødstrømme

Du kan bruge tabellen til groft at bestemme det samlede beskyttelsesniveau i et elektrisk anlæg. De nævnte værdier er tilstrækkeligt nøjagtige til en pragmatisk dimensionering af forbindelserne.

10 kA

25 kA

40 kA

75 kA

 
Rund ledning, uafhængig af tværsnit 1,0 2,5 4,0 7,5
Kobberfladbånd 30 mm x 2 mm 0,9 2,3 3,6 6,8
Kobberskinne 30 mm 0,9 2,3 3,6 6,8
Kobberskinne 60 mm 0,8 2,0 3,2 6,0
Kobberskinne 100 mm 0,7 1,8 2,8 5,3
Kobberskinne 120 mm 0,7 1,8 2,8 5,3
Stålplade 0,4 1,0 1,6 3,0
VA-plade 0,3 0,8 1,2 2,3
Diagram: Beskyttelsesniveau i et koblingsanlæg med forsikring

Beskyttelsesniveau i et koblingsanlæg med forsikring

En forsikrings indflydelse på beskyttelsesniveauet

For at beregne det overordnede effektive beskyttelsesniveau i det elektriske anlæg skal de delvise spændinger for alle forbindelsesdele mellem fasen, tilslutningspunkt A og beskyttelseslederen, tilslutningspunkt B, føjes til overspændingsbeskyttelsesenhedens faktiske beskyttelsesniveau. Når du gør det, skal du også tage hensyn til ledningsvejene til forsikringen.

Ledningsvejene fra og til forsikringen må ikke undervurderes. Desuden er en forsikring til en overspændingsbeskyttelsesenhed type 1 også tilsvarende stor. For at være i stand til sikkert at bære mærkestødstrømmen på 25 kA pr. pol uden at blive udløst skal en NH-sikring være min. 315 A. Det er kun muligt med min. NH2-sikringer, og de er forholdsvis store og optager således meget plads i styretavlen.