Overspændingsbeskyttelse i hovedfordelingstavler Uhensigtmæssigt installeret overspændingsbeskyttelse indebærer en høj ansvarsrisiko for planlæggeren og konstruktøren af koblingsanlægget. For lange tilslutningsledninger giver ofte problemer. Find ud af, hvordan en rigtig installation ser ud, og hvordan du overholder de krævede ledningslængder.
I store elektriske anlæg sker forsyningen ofte via anlæggets egen transformator. På lavspændingssiden installeres en hovedenergifordeling med en effektafbryder op til 7.000 A. Også disse fordelinger skal iht. DIN VDE 0100-443 udstyres med en overspændingsbeskyttelse.
Overspændingsbeskyttelsen installeres normalt oven over effektafbryderen i fordelingstavler med forsyning nedefra og strømskinnesystemet over eller i midten. På dette tidspunkt er der masser af plads i tilførselsfeltet 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.
Hvad skal der tages højde for ved installation?
Beskyttelsesniveau i et koblingsanlæg
1. Ledningslængder og beskyttelsesniveau i detaljer
Tilslutningen af overspændingsbeskyttelsesenheder, især ledningslængden, har en betydelig indflydelse på det effektive beskyttelsesniveau i koblingsanlægget.
DIN VDE 0100-534 fordrer derfor, at ledningslængden mellem fasen og PE maksimalt må være 0,5 m.
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 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 |
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 faselederen, tilslutningspunkt A og beskyttelseslederen, tilslutningspunkt B, føjes til det faktiske beskyttelsesniveau for overspændingsaflederen. 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.
Som beskrevet skal de delvise spændinger for alle forbindelsesdele mellem fasen, tilslutningspunkt A og beskyttelseslederen, tilslutningspunkt B, føjes til det faktiske beskyttelsesniveau for SPD'en (Surge Protection Device).
Vi har foretaget beregningen ud fra de tre følgende eksempler.
Spændingsfaldet over de pågældende ledninger er taget fra tabellen "Spændingsfald afhængigt af geometrien".
FLT-SEC-HYBRID oven over effektafbryderen
1. Installering: Oven for effektafbryderen
Installeringen finder sted oven over effektafbryderen på en jordet monteringsplade med stor afstand til PEN-skinnen nedenfor.
Bemærk:
Læg en direkte ledningsforbindelse fra beskyttelsesenheden til PEN-skinnen, parallelt med forbindelsen over monteringspladen. Denne forbindelse øger ikke beskyttelsesniveauet for overspændingsbeskyttelsesenhedskombinationen, men er foreskrevet iht. DIN VDE 0100-534.
Effektivt beskyttelsesniveau, eksempel 1
Med et beskyttelsesniveau på 8,2 kV kan beskyttelse iht. overspændingskategori IV for koblingsanlæg i 230/400 V net ikke overholdes.
| Længde i cm | Delstrøm i kA | Spændingsfald i kV | |
|---|---|---|---|
| PEN-forbindelse fra overspændingsbeskyttelsesenhed til montageplade | 15 | 75 | 1,1 |
| PEN-forbindelse over montageplade | 115 | 75 | 3,5 |
| PEN-forbindelse fra montageplade til PEN-skinne | 15 | 75 | 1,1 |
| L1-L3-tilslutning | 40 | 25 | 1,0 |
| Overspændingsbeskyttelsesenhed (beskyttelsesniveau) | - | 25 | 1,5 |
| Samlet beskyttelsesniveau | 8,2 |
FLT-SEC-HYBRID i hovedtavlen
2. Installering: Neden under effektafbryderen
Overspændingsbeskyttelsesenheden skal installeres neden under effektafbryderen.
Ved denne installeringsvariant er afstanden til beskyttelseslederen relativt lille.
Effektivt beskyttelsesniveau, eksempel 2
Med et beskyttelsesniveau på 4 kV kan beskyttelse iht. overspændingskategori III for koblingsanlæg i 230/400 V net overholdes.
| Længde i cm | Delstrøm i kA | Spændingsfald i kV | |
|---|---|---|---|
| PEN-forbindelse fra overspændingsbeskyttelsesenhed til PEN-skinne | 20 | 75 | 1,5 |
| L1-L3-tilslutning | 40 | 25 | 1,0 |
| Overspændingsbeskyttelsesenhed (beskyttelsesniveau) | - | 25 | 1,5 |
| Samlet beskyttelsesniveau | 4,0 |
Beregning af beskyttelsesniveauet
3. Installering: Neden under effektafbryderen
Overspændingsbeskyttelsesenheden skal installeres neden under effektafbryderen med en optimeret PEN-forbindelse.
Eksemplerne 1 og 2 viser tydeligt, at der ved optimering af beskyttelsesniveauet skal være fokus på tilslutningen mellem overspændingsbeskyttelsesenheden og PEN-skinnen. Jo kortere denne tilslutning er, desto bedre er beskyttelsesniveauet. Påvirkningen af PEN-forbindelsen er i eksempel 1 og 2 tre gange så høj som forbindelserne til de aktive ledere L1, L2 og L3.
En anden mulighed er at forbinde PEN-skinnen med ikke kun én ledning, men med separate ledninger pr. pol, dvs. tre enkeltledninger. Delstrømmen gennem ledningerne er i det tilfælde så kun 25 kA og ikke 75 kA. Tilsvarende er spændingsfaldet så også kun en tredjedel.
Effektivt beskyttelsesniveau, eksempel 3
Med et beskyttelsesniveau på 2,5 kV kan beskyttelse iht. overspændingskategori II for koblingsanlæg i 230/400 V net overholdes.
| Længde i cm | Delstrøm i kA | Spændingsfald i kV | |
|---|---|---|---|
| PEN-forbindelse fra overspændingsbeskyttelsesenhed til PEN-skinne | 10 | 25 | 0,25 |
| L1-L3-tilslutning | 10 | 25 | 0,75 |
| Overspændingsbeskyttelsesenhed (beskyttelsesniveau) | - | 25 | 1,5 |
| Samlet beskyttelsesniveau | 2,5 |
FLT-SEC-HYBRID i hovedtavlen
Type 1-overspændingsbeskyttelsesenhed med integreret sikring FLT-SEC-HYBRID er en løsning, der sparer plads, penge og værdifuld ledningslængde.
Der er ikke behov for en separat forsikring, hvilket åbner op for nye muligheder for placering af overspændingsbeskyttelsesenheden (SPD, Surge Protective Device). SPD arbejder ubemærket i baggrunden og sørger for sikkerhed.
FLT-SEC-H kombinerer et netstrømsfrit gnistgab med en overspændingssikker sikring og kan bruges uden en separat forsikring. Med en kortslutningseffekt på op til 100 kA er den også velegnet til store energifordelinger.
Fordele ved installation med FLT-SEC-H Sammenlignet med en installation med separat forsikring
- Op til 80 % mere plads i styretavlen
- Kortere ledningsveje, til et lavt beskyttelsesniveau
- Sikker test af anlægget takket være stikbare beskyttelsesmoduler
