A túlfeszültség-védelem alapjai A túlfeszültség-védelem technikája, szabványai és irányelvei.

Egy férfi túlfeszültség-védelmet telepít kapcsolószekrénybe

Itt megtalálja a választ a következő kérdésekre:

  • Hogyan jönnek létre a túlfeszültségek, és mi a hatásuk?
  • Hogyan lehet a hatékony túlfeszültség-védelmi koncepciót felépíteni?
  • Milyen technológia rejtőzik a védelmi koncepció mögött és a termékekben?
  • Mire kell Önnek ügyelnie?

A túlfeszültségek okai

Túlfeszültség – mi is az tulajdonképpen pontosan? Hogyan jön létre túlfeszültség? Hogyan jut túlfeszültség az Ön készülékeibe és berendezéseibe? Talán már feltette magának ezeket a kérdéseket. A következőkben tájékoztatást adunk Önnek a túlfeszültség-védelmi technológia szakterületéről.

Létrejöttük okai

A túlfeszültségek csak a másodperc tört részéig állnak fenn, ezért tranziens feszültségeknek vagy röviden tranzienseknek is nevezzük őket. Ezek felfutási ideje nagyon rövid, néhány mikroszekundum, majd viszonylag lassan, akár 100 mikroszekundum alatt futnak le.
A túlfeszültségek a következő események miatt jönnek létre:

Villámkisülések (LEMP)
A villámkisülésre alkalmazott szakkifejezés a LEMP. Ez a Lightning Electromagnetic Pulse (villám által okozott elektromágneses impulzus) rövidítése.
A zivatarokból lecsapó villámcsapások rendkívül nagy tranziens túlfeszültségeket okoznak. Ezek sokkal nagyobbak a kapcsolási műveletek vagy elektrosztatikus kisülések miatt keletkezőknél. Igaz viszont, hogy a többi okból keletkező túlfeszültségekhez képest sokkal ritkábban következnek be.

Kapcsolási műveletek (SEMP)
A kapcsolási műveleteket a SEMP betűszóval jelölik. Ez a kapcsolási elektromágneses impulzust jelenti.
A kapcsolási műveletek alatt ebben az összefüggésben a nagyteljesítményű gépek kapcsolását vagy az áramellátó hálózatban fellépő zárlatokat értjük. Az ilyen folyamatoknál az érintett vezetékekben a másodperc tört része alatt nagyon nagy áramváltozások következnek be.

Elektrosztatikus kisülések (ESD)
Az ESD betűszó az Electrostatic Discharge (elektrosztatikus kisülés) rövidítése, és a nevének megfelelően az elektrosztatikus kisülést jelöli.
Itt arról van szó, hogy amikor különböző elektrosztatikus potenciálú testek közelednek egymáshoz vagy megérintik egymást, elektromos töltés megy át az egyikről a másikra. Ismert példa erre az az eset, amikor valaki egy szőnyegen menve feltöltődik, majd egy földelt fémtárgyon – például egy fémkorláton – ez a töltés kisül.

Becsatolási módok

Túlfeszültségek különböző utakon juthatnak az áramkörökbe. Ezek az utak a különböző becsatolási módok.

A túlfeszültségek becsatolási módjai

Galvanikus becsatolás (balra), induktív becsatolás (középen) és kapacitív becsatolás (jobbra)

Galvanikus becsatolás
Így nevezzük a túlfeszültséget, amely közvetlenül az áramkörbe csatolódik be. Ez a jelenség pl. a villámcsapások során figyelhető meg. Ekkor a nagy amplitúdójú villámáramok túlfeszültséget okoznak az érintett épület földelési ellenállásán.
Ez a feszültség megjelenik a potenciál központi kiegyenlítésére csatlakoztatott összes vezetéken. A villámáram által átjárt vezetékeken ezenkívül megjelenik egy másik túlfeszültség is. Ezt az áramhullám nagy meredeksége miatt főként a vezeték impedanciájának induktív részére lehet visszavezetni. A számítás alapja az indukciós törvény: u0 = L x di/dt.

Induktív becsatolás
Ezt a folyamatot az áram által átjárt vezető mágneses mezője okozza a transzformátor elve alapján. A közvetlenül becsatolt túlfeszültség nagy homlokoldali meredekségű lökőáramot hoz létre az érintett vezetőben.
Egyidejűleg a vezető körül egy ennek megfelelő erős mágneses mező keletkezik, mint a transzformátor primer tekercse esetén. A mágneses mező túlfeszültséget indukál a környezetében levő többi vezetőben, mint a transzformátor szekunder tekercsében. A vezetőn keresztül a becsatolt túlfeszültség a csatlakoztatott készülékbe jut.

Kapacitív becsatolás
Ez a fajta becsatolás elvileg két nagy potenciálkülönbségű pont közötti elektromos mezőn keresztül jön létre. A villámáram-levezető vezetékén nagy potenciál jön létre a villámcsapás következtében. Elektromos mező keletkezik a levezető és a többi, alacsonyabb potenciálú alkatrész között.
Utóbbiak lehetnek pl. a tápellátás és a jelátvitel vagy a készülékek vezetékei. Ekkor töltésszállítás jön létre az elektromos mezőn keresztül. Ez a feszültség megnövekedéséhez, ill. túlfeszültséghez vezet az érintett vezetékekben és készülékekben.

A túlfeszültségek hatásirányai

A túlfeszültségek a befolyásuk alatt álló áramkörökben két irányban hatnak.

A túlfeszültségek hatásirányai hosszirányú és keresztirányú feszültséggel

Hosszirányú feszültség (balra) és keresztirányú feszültség (jobbra)

Hosszanti feszültség
A hosszirányú feszültségek [UL] túlfeszültségek vagy nagyfrekvenciás zavarfeszültségek hatására lépnek fel az aktív vezetők és a föld között. Erre az aszimmetrikus és a „common mode‟ kifejezést is használják.
Az aszimmetrikus feszültség elsősorban az aktív potenciálok és a földelt kapcsok közötti modulokat veszélyezteti, illetve az aktív potenciálok és a föld közötti szigetelést. Átívelés, illetve átütés a nyomtatott áramköri lapokon, illetve a feszültség alatt álló üzemi eszközök és a készülékházak földelt részei között léphet fel.

Keresztirányú feszültség
A keresztirányú feszültségek [UQ] túlfeszültségek vagy nagyfrekvenciás zavarfeszültségek hatására lépnek fel egy áramkör aktív vezetői között. Erre a szimmetrikus és a differential mode kifejezéseket is használják.
A szimmetrikus túlfeszültségek a készülékek és interfészek felszültség- és jelbemeneteit veszélyeztetik. Ez közvetlen túlterhelést és az érintett üzemi eszköz tönkremenetelét okozza a tápellátásban vagy a jelfeldolgozó építőelemekben.

A túlfeszültségek hatásai

Az áramkörökbe becsatolt túlfeszültségek a legtöbb esetben jelentős mértékben károsítják a készülékeket és berendezéseket. Az állandóan használatban levő készülékeknél ez a kockázat különösen nagy. Itt ezek a károk rendkívül nagy költségeket okozhatnak.
Nemcsak a megrongálódott készülékek újrabeszerzése vagy javítása kerül pénzbe. Még több költséget jelent a berendezés hosszabb kiesése, vagy éppen a szoftver vagy az adatok elvesztése.

Szemléltető ábra: A túlfeszültségek miatti károk gyakorisága (forrás: GDV / 2019)

A túlfeszültségek miatti károk gyakorisága (forrás: GDV / 2019)

A károk gyakorisága

A biztosítási statisztikák minden évben említésre méltó számokat mutatnak ki a túlfeszültségek miatti károk gyakoriságánál. A hardverben keletkezett károkat a legtöbb esetben megtéríti a biztosító az elektronikus berendezések üzemeltetői számára. Gyakran biztosítatlanul maradnak azonban a szoftverkárok és a berendezések nagy pénzügyi terheket jelentő kiesése.
A német biztosítók 2019. évi statisztikái kimutatták, hogy a villám- és túlfeszültségek által okozott károk részesedése az épületek tűzbiztosítási káreseteinek jelentős részét tette ki. Bár a károk száma az elmúlt években kissé csökkent, a ház- és lakóépület-biztosítók évi kereken 200 millió eurót fizettek ki. (forrás: GDV)

Túlfeszültség által okozott károk egy elektronikus alkatrészen

Túlfeszültség által okozott károk egy elektronikus alkatrészen

Veszélyeztetési potenciál

Minden áramkör a számára meghatározott feszültséggel működik. Ezért minden olyan feszültségemelkedés, amely a felső tűréshatár túllépését okozza, túlfeszültségnek számít.
A károsodás mértéke nagymértékben függ a felhasznált építőelemek átütési ellenállásától, valamint az érintett áramkörben átalakulni képes energia nagyságától.

A túlfeszültség-védelem védőköre elvének ábrázolása

A védőkör elvének ábrázolása

Védelmi koncepció

A védőkör elve hézagmentes intézkedést ír le a túlfeszültségek elleni védelemre. Gondolatban egy kört kell leírni a megvédendő objektum köré. Minden olyan helyre túlfeszültség-védelmi készülékeket kell telepíteni, ahol vezetékek metszik ezt a kört. A védőkészülékek kiválasztásakor a mindenkori áramkörök névleges adatait kell figyelembe venni. Ezzel a védőkörön belüli terület védelme oly módon történik, hogy a vezetékekhez kötődő túlfeszültség-becsatolódások következetes módon elkerülhetők.
A védőkör koncepcióját a következő területekre lehet ésszerűen felosztani:

  • Tápellátás
  • Mérés-, vezérlés- és szabályozástechnika
  • Információtechnika
  • Adó- és vevőberendezések
Az egyes védelmi zónák elhelyezkedése egy tipikus családi ház példáján

Az egyes védelmi zónák elhelyezkedése egy tipikus családi ház példáján

Védelmi zónák

A hatékony védelem kiépítéséhez fontos meghatározni azt, hogy hol találhatók a veszélyeztetett készülékek, és milyen behatások okozzák a veszélyt számukra. Ez az ábra egy tipikus családi házat mutat be, amelyen példaként az egyes védőzónák elhelyezkedése látható.

A villámvédelmi zóna ‒ angol rövidítése LPZ (Lightning Protection Zone) ‒ a különböző veszélyeztetett területeket jelöli. A következő zónákat különböztetjük meg:

  • LPZ 0A (közvetlen villámcsapás hatása): az épületen kívüli veszélyeztetett területet jelöli.
  • LPZ 0B (közvetlen villámcsapás hatása): az épületen kívüli védett területet jelöli.
  • LPZ 1: az épületen belüli olyan zónát jelöli, amelyet a nagy energiájú túlfeszültségek veszélyeztetik.
  • LPZ 2: az épületen belüli olyan zónát jelöli, amelyet a kisebb energiájú túlfeszültségek veszélyeztetik.
  • LPZ 3: ezt a zónát olyan túlfeszültségek és egyéb behatások veszélyeztetik, amelyeket a készülékek és a vezetékek maguk okoznak.
Szemléltető ábra: Indukált feszültségek létrejötte vezetékekben

Indukált feszültségek létrejötte vezetékekben

A lökőáram hatásai a vezetékekben

A túlfeszültségek korlátozásakor nagyfrekvenciás áramok levezetéséről, vagyis tranziens folyamatokról van szó. Ez azt jelenti, hogy a vezetéknek elsősorban nem az ohmos, hanem az induktív ellenállása számít.
Az ilyen lökőáramnak a testpotenciál felé való levezetésekor az indukció törvénye alapján újabb túlfeszültség keletkezik a becsatolási pont és a föld között.

u0 = L x di/dt

u0 = indukált feszültség, V
L = induktivitás, Vs/A, H
di = áramváltozás, A
dt = időintervallum, s

Az induktív ellenállást (induktancia) csak a vezetékhosszak lerövidítésével vagy a levezető szakaszok párhuzamos kapcsolásával lehet csökkenteni. Ezért egy hálószerű, a lehető legsűrűbb szemű potenciálkiegyenlítés a legjobb műszaki megoldás annak érdekében, hogy a levezető szakasz teljes impedanciáját és ezzel a maradékfeszültséget kicsiny értéken lehessen tartani.

Potenciálkiegyenlítő rendszerek közös házban

Potenciálkiegyenlítő rendszerek

Potenciálkiegyenlítés

A teljes körű védelmet csak a teljes szigeteléssel vagy a teljes potenciálkiegyenlítéssel lehet elérni. Mivel a teljes szigetelés megvalósítása sok gyakorlati alkalmazásban egyáltalán nem lehetséges, csak a teljes potenciálkiegyenlítés marad.
Ennek érdekében az összes elektromosan vezetőképes alkatrészt össze kell kötni a potenciálkiegyenlítő rendszerrel. A feszültség alatt álló vezetékek összekötése a központi potenciálkiegyenlítéssel védőkészülékeken keresztül történik. Ezek a túlfeszültség megjelenésekor vezetőképessé válnak, és rövidre zárják a túlfeszültséget. Ilyen módon hatékonyan meg lehet előzni a túlfeszültségek által okozott károkat.
A potenciálkiegyenlítő rendszerek felépítése különböző lehet:

  • vonalszerű potenciálkiegyenlítés,
  • csillagszerű potenciálkiegyenlítés,
  • hálószerű potenciálkiegyenlítés.

Ezek közül a hálószerű potenciálkiegyenlítés a leghatékonyabb módszer, mivel itt az összes elektromosan vezetőképes alkatrésznek saját külön vezetéke van, és kiegészítő vezetékek kötik össze az összes végpontot a lehető legrövidebb úton. A potenciálkiegyenlítésnek ez a fajtája indokolt olyan különösen érzékeny rendszereknél, mint a számítóközpontok.

Többfokozatú védelmi koncepció a tápellátás számára

A készülékek és berendezések védelméhez szükséges intézkedéseket a levezető kiválasztása és a várható környezeti behatások függvényében két vagy három fokozatba lehet besorolni. Az egyes fokozatok védőkészülékei alapvetően a levezető-képességük nagyságában és a védelmi szintjükben különböznek, a védelmi fokozathoz tartozásuknak megfelelően.
Háromfokozatú védelmi koncepció elkülönülten telepített védelmi fokozatokkal:

  • T1 típus: villámáram-levezetők
    Védelmi szint < 4 kV, a beépítés szokásos helye: főelosztó
  • T2 típus: túlfeszültség-levezetők
    Védelmi szint < 2,5 kV, a beépítés szokásos helye: alelosztó
  • T3 típus: készülékvédelem
    Védelmi szint < 1,5 kV, a beépítés szokásos helye: a végberendezés előtt
    Az 1. és 2. védelmi fokozatokat T1+T2 típusú kombinált levezetőként is meg lehet valósítani. Ez a védőkészülék kielégíti az 1. és 2. levezetőkkel szemben támasztott követelményeket. Lényeges előnye az egyszerű telepítés. Semmilyen különleges beszerelési feltételt nem kell betartani.
    Háromfokozatú védelmi koncepció T1+T2 típusú kombinált levezetővel és külön T3 típusú levezetővel:
  • T1+T2 típusú kombinált levezető
    Védelmi szint < 2,5 kV, a beépítés szokásos helye: főelosztó
  • T3 típus: készülékvédelem
    Védelmi szint < 1,5 kV, a beépítés szokásos helye: a végberendezés előtt
Villámcsapás egy városban

A túlfeszültség-védelem alapjai – letöltés

Alapbrosúránkkal betekinthet az elektromos létesítmények villám- és túlfeszültség-védelmébe. Tájékozódjon röviden és tömören a legfontosabb tényekről. Ismerje meg a terület sokrétű kihívásainak különböző megoldásait. Esetleg mélyítse el tudását az olyan összefüggésekkel és háttér-információkkal kapcsolatban, amelyeket egyébként csak a specialisták ismernek.

Izgalmas tanulást kívánunk – a szó szoros értelmében!

Építőelemek és védőkapcsolások

Ha túlfeszültség lép fel, az érintett készülékeket nagyon rövid idő alatt rövidre kell zárni a potenciálkiegyenlítéssel. Erre a célra a megfelelő tulajdonságokkal rendelkező különböző modulok kaphatók. Ezek az építőelemek alapvetően a megszólalási idejükben és a levezetőképességükben különböznek.

Egy szuppresszordióda kapcsolási jele és U/I jelleggörbéje

Egy szuppresszordióda kapcsolási jele és U/I jelleggörbéje

Szuppresszordiódák

Tulajdonságok:

  • A funkciót általában finomvédelemként definiálják.
  • Nagyon gyorsan reagál.
  • A feszültségkorlátozás alacsony értékű.
  • Az alapkivitel áramterhelhetősége kicsi, kapacitása nagy.
  • 5 V-os névleges feszültségnél a maximális levezető-képesség kb. 750 A.
  • A nagyobb névleges feszültségeknél a levezető-képesség jelentős mértékben csökken.

Különlegességek:

Léteznek nagyobb névleges feszültségű és nagyobb levezető-képességű diódák is. Ezeknek a kiviteleknek azonban jóval nagyobbak a méretei, ezért alig alkalmazzák őket kombinált védőkapcsolásokban.

Jelmagyarázat:

UR = visszfeszültség
UB = letörési feszültség
UC = korlátozási feszültség
IPP = lökőáram-impulzus
IR = visszáram

A fémoxid-varisztorok kapcsolási jele és U/I jelleggörbéje

A fémoxid-varisztorok kapcsolási jele és U/I jelleggörbéje

Varisztorok

Tulajdonságok:

  • A funkciót általában közbenső védelemként definiálják.
  • A megszólalási idők a néhány nanoszekundumos tartományban vannak.
  • Gyorsabban reagálnak, mint a gáztöltésű védőkészülékek.
  • Nem okoznak hálózati utánfolyó áramokat.

Különlegességek:

A legfeljebb 2,5 kA névleges levezetési áramlökést kezelő varisztorokat a mérés-, vezérlés- és szabályozástechnika közbenső védelmi fokozataként használják. Az áramellátó rendszerekben a legfeljebb 3 kA névleges levezetési áramlökést kezelő varisztorok nagyon fontos alkatelemek a készülékvédelem T3 típusú levezetőinek védelmi áramköreiben. A T2 típusú túlfeszültség-védelmi készülékekben alkalmazott varisztorok lényegesen nagyobb teljesítményűek. Ebben az alkalmazási tartományban a standard kivitel max. 20 kA-es névleges levezetési áramlökés kezelésére képes. Speciális alkalmazásokhoz azonban akár 80 kA-es T2 típusú védőkészülékek is kaphatók.

Jelmagyarázat:

A = nagy ellenállású működési tartomány
B = kis ellenállású működési tartomány / határolási tartomány

Egy gáztöltésű túlfeszültség-védelmi készülék kapcsolási jele és gyújtási jelleggörbéje

Egy gáztöltésű túlfeszültség-védelmi készülék kapcsolási jele és gyújtási jelleggörbéje

Gáztöltésű túlfeszültség-védelmi készülékek

Tulajdonságok:

  • A funkciót általában közbenső védelemként definiálják.
  • A megszólalási idők a közepes nanoszekundumos sávban vannak.
  • Az alapváltozatok max. 20 kA-es áramokat képesek levezetni.
  • A nagy levezetőképesség ellenére az építőelem méretei nagyon kicsik.

Különlegességek:

Ennél az építőelemnél a feszültség hatásidejétől függő gyújtási viselkedés maradékfeszültségekhez vezet, amelyek akár néhány 100 V nagyságúak is lehetnek.

Jelmagyarázat:

  1. Statikus megszólalási idő
  2. Dinamikus megszólalási idő
Egy szikraköz kapcsolási jele és gyújtási jelleggörbéje

Egy szikraköz kapcsolási jele és gyújtási jelleggörbéje

Szikraközök

Tulajdonságok:

  • A villámáram-levezetők legfontosabb összetevői.
  • Kiválóan kioltják a hálózati utánfolyó áramokat.
  • Viszonylag nagy megszólalási sebesség.
  • A gyújtási viselkedés a feszültség időbeli emelkedésétől függ.

Különlegességek:

A villámáram-levezetők legfontosabb összetevője a legtöbb esetben egy szikraköz. Ennél az építőelemnél két szikracsúcs áll kis távolságra egymással szemben. A túlfeszültségek átütést okoznak a szikracsúcsok között, és emiatt ív keletkezik. Ez a plazmaszakasz rövidre zárja a túlfeszültséget. Ekkor nagyon nagy és meredeken növekvő áramok folynak, amelyek elérhetik a három számjegyű kA-értékeket is. Vannak nyitott és zárt szikraközök. Fizikai okok miatt a nyitott szikraközök levezető és kioltási képessége nagyobb.

Az ún. ívdarabolás (arc chopping technológia) a szikraközöknél különösen jól bevált. Ennél az elektródákkal szemben kiegészítőleg egy úgynevezett ütközőlemez is el van helyezve. Az elektródák között kialakuló ív ennek az ütközőlemeznek az irányába kényszerül mozogni, és ott feldarabolódik. Eközben ívtöredékek keletkeznek, amelyeket az eszköz kifúj a szikraközből, és ezután könnyű őket kioltani. A szikraköz ellenállása így ismét megnövekszik, miután már megszűnik a túlfeszültség.

Jelmagyarázat:

UZ = megszólalási feszültség / gyújtófeszültség
tZ = megszólalási idő

Kétfokozatú védőkapcsolás ohmos csatolásmentesítéssel (balra), és háromfokozatú védőkapcsolás induktív csatolásmentesítéssel (jobbra)

Kétfokozatú védőkapcsolás ohmos csatolásmentesítéssel (balra), és háromfokozatú védőkapcsolás induktív csatolásmentesítéssel (jobbra)

Kombinált védőkapcsolások jelinterfészekhez

Az alkalmazási esetektől függően külkönböző építőelemeket kell használni. Akár egyenként, akár bonyolult védőkapcsolásokban is kombinálni lehet őket egymással.

A különböző építőelemek kombinálásával a kívánt, az építőelemre jellemző előnyöket összegezni lehet. A gáztöltésű levezetők és a szuppresszordiódák kombinálása pl. standard védőkapcsolást eredményez az érzékeny jelinterfészek számára. Ez a kombináció nagyteljesítményű és gyorsan megszólaló védelmet eredményez, a lehető legjobb védelmi szinttel.

A modulok védelmi fokozatokként közvetett módon párhuzamosan vannak kapcsolva. Ez azt jelenti, hogy a modulok közé ohmos vagy induktív csatolásmentesítő tagok vannak hurkolva. Ennek eredményeként a lépcsőzetesen elrendezett védőfokozatok időben eltolva szólalnak meg.

A védőkapcsolások elvileg a következőkben különböznek:

  • a védőfokozatok száma,
  • a kapcsolás hatásiránya (hosszirányú vagy keresztirányú feszültségvédelem),
  • névleges feszültség,
  • csillapító hatás a jelfrekvenciákra,
  • védelmi szint (korlátozási feszültség).
Feszültségeloszlás egy kétfokozatú védőkapcsolásban

Feszültségeloszlás egy kétfokozatú védőkapcsolásban

A többfokozatú védőkapcsolások működése

A túlfeszültség megjelenésekor először a leggyorsabb építőelem, a szuppresszordióda szólal meg. A levezetési áram átfolyik a szuppresszordiódán és az elé kötött csatolásmentesítő ellenálláson. A csatolásmentesítő ellenálláson feszültségesés keletkezik. Ennek nagysága egyenlő a szuppresszordióda és a gáztöltésű túlfeszültség-korlátozó eltérő megszólalási feszültségei közötti különbséggel.

Így a gáztöltésű levezetőre jutó feszültség eléri annak megszólalási feszültségét, mielőtt a lökőáram túlterhelné a szuppresszordiódát. Ez azt jelenti, hogy a levezetési áram szinte teljesen a gáztöltésű túlfeszültség-korlátozón folyik keresztül, amikor a gáztöltésű levezető megszólal. A gáztöltésű levezető maradékfeszültsége maximum 20 V, így a szuppresszordióda tehermentesül. Ha a levezetési áram kicsi és nem terheli túl a szuppresszordiódát, a gáztöltésű túlfeszültség-korlátozó nem szólal meg.

Az ábrán látható kapcsolás előnye a gyors megszólalás alacsony értékű feszültségkorlátozás mellett, és egyidejűleg a nagy levezetőképesség. Az induktív csatolásmentesítésű háromfokozatú védőkapcsolás ugyanezen az elven működik. Itt azonban az átkapcsolás két lépésben történik: először a szuppresszordiódáról a varisztorra, majd onnan tovább a gáztöltésű túlfeszültség-védelmi készülékre.

A feszültségeloszlás elve alapvetően a tápellátásba épített különböző védőfokozatoknál is működik. Itt az UW feszültség a T1 és T2 típusú, valamint a T2 és T3 típusú levezetők közötti vezetéken esik. Léteznek azonban olyan túlfeszültség-védelmi készülékek is a tápellátás számára, ahol a koordináció a védőfokozatok közötti vezetékhosszak nélkül is lehetséges.

Jelmagyarázat:

UG = a gáztöltésű túlfeszültség-védelmi készülék megszólalási feszültsége
UD = a szuppresszordióda korlátozási feszültsége
UW = a csatolásmentesítő ellenállás különbözeti feszültsége

Szabványok és irányelvek Általános szabványok a villámvédelem, a túlfeszültség-védelmi készülékek létesítési előírásai és termékkiválasztása témáihoz

A különböző szabványok részletesen leírják a létesítéssel és a biztonsággal szembeni követelményeket, valamint a termékek használatát a különböző alkalmazásokban. A következőkben felsoroljuk a főbb témaköröket, és megadjuk a hozzájuk tartozó nemzetközi szabványokat.

A túlfeszültség-védelemre vonatkozó szabványokat, irányelveket és előírásokat bemutató ábra
A túlfeszültség-védelemre vonatkozó szabványokat, irányelveket és előírásokat bemutató ábra
Bemutató ábra: szabványok, irányelvek és előírások
A túlfeszültség-védelemre vonatkozó szabványokat, irányelveket és előírásokat bemutató ábra
A túlfeszültség-védelemre vonatkozó szabványokat, irányelveket és előírásokat bemutató ábra

Villámvédelem − 1. rész: Általános alapelvek
Protection against lightning - Part 1: General principles
• IEC 62305-1
• EN 62305-1
• DIN EN 62305-1 (VDE 0185-305-1)

Villámvédelem − 2. rész: Kockázatkezelés
Protection against lightning - Part 2: Risk management
• IEC 62305-2
• EN 62305-2
• DIN EN 62305-2 (VDE 0185-305-2)

Villámvédelem − 2. rész: Kockázatkezelés − 1. melléklet: Villámveszély Németországban
Protection against lightning - Part 2: Risk management - Supplement 1: Lightning threat in Germany
• DIN EN 62305-2, 1. melléklet (VDE 0185-305-2, 1. melléklet)

Villámvédelem − 2. rész: Kockázatkezelés − 2. melléklet: Számítási segédlet az épületkárok kockázatának megbecsléséhez, CD-ROM-mal
Protection against lightning - Part 2: Risk management - Supplement 2: Calculation assistance for assessment of risk for structures, with CD-ROM
• DIN EN 62305-2, 2. melléklet (VDE 0185-305-2, 2. melléklet)

Villámvédelem − 2. rész: Kockázatkezelés − 3. melléklet: Kiegészítő információk a DIN EN 62305-2 (VDE 0185-305-2) alkalmazásához
Protection against lightning - Part 2: Risk management; Supplement 3: Additional information for the application of DIN EN 62305-2 (VDE 0185-305-2)
• DIN EN 62305-2, 3. melléklet (VDE 0185-305-2, 3. melléklet)

Villámvédelem − 3. rész: Épített létesítmények és emberek megvédése
Protection against lightning - Part 3: Physical damage to structure and life hazard
• IEC 62305-3
• EN 62305-3
• DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3)

Villámvédelem − 3. rész: Épített létesítmények és emberek megvédése − 1. melléklet: Kiegészítő információk a DIN EN 62305-3 alkalmazásához
Protection against lightning - Part 3: Physical damage to structures and life hazard - Supplement 1: Additional information for the application of DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3)
• DIN EN 62305-3, 1. melléklet (VDE 0185-305-3, 1. melléklet)

Villámvédelem − 3. rész: Épített létesítmények és emberek megvédése − 2. melléklet: Kiegészítő információk speciális épített létesítményekhez
Protection against lightning - Part 3: Physical damage to structures and life hazard - Supplement 2: Additional information for special structures
• DIN EN 62305-3, 2. melléklet (VDE 0185-305-3, 2. melléklet)

Villámvédelem − 3. rész: Épített létesítmények és emberek megvédése − 3. melléklet: Kiegészítő információk a villámvédelmi rendszerek vizsgálatáról és karbantartásáról
Protection against lightning - Part 3: Physical damage to structures and life hazard - Supplement 3: Additional information for the testing and maintenance of lightning protection systems
• DIN EN 62305-3, 3. melléklet (VDE 0185-305-3, 3. melléklet)

Villámvédelem − 3. rész: Épített létesítmények és emberek megvédése − 4. melléklet: Fémtetők alkalmazása villámvédelmi rendszerekben
Protection against lightning - Part 3: Physical damage to structures and life hazard - Supplement 4: Use of metallic roofs in lightning protection systems
• DIN EN 62305-3, 4. melléklet (VDE 0185-305-3, 4. melléklet)

Villámvédelem − 3. rész: Épített létesítmények és emberek megvédése; 5. melléklet: Fotovillamos áramellátó rendszerek villám- és túlfeszültség-védelme
Protection against lightning - Part 3: Physical damage to structures and life hazard; Supplement 5: Lightning and overvoltage protection for photovoltaic power supply systems
• DIN EN 62305-3, 5. melléklet (VDE 0185-305-3, 5. melléklet)

Villámvédelem − 3. rész: Épített létesítmények és emberek megvédése − 6. melléklet: Kiegészítő információk a villámvédelmi intézkedések DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3) szerinti követelményeiről
Protection against lightning - Part 3: Physical damage to structures and life hazard; Supplement 6: Additional information on the requirement for lightning protection according to DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3)
• DIN EN 62305-3, 6. melléklet (VDE 0185-305-3, 6. melléklet)

Villámvédelem − 4. rész: Épített létesítmények elektromos és elektronikus rendszerei
Protection against lightning - Part 4: Electrical and electronic systems within structures
• IEC 62305-4
• EN 62305-4
• DIN EN 62305-4 (VDE 0185-305-4)

Villámvédelem − 4. rész: Épített létesítmények elektromos és elektronikus rendszerei − 1. melléklet: A villámáram megosztása
Protection against lightning - Part 4: Electrical and electronic systems within structures - Supplement 1: Sharing of the lightning current
• DIN EN 62305-4, 1. melléklet (VDE 0185-305-4, 1. melléklet)

A túlfeszültség-védelemre vonatkozó szabványokat, irányelveket és előírásokat bemutató ábra

Kisfeszültségű túlfeszültség-védelmi készülékek – 11. rész: Kisfeszültségű berendezésekben használatos túlfeszültség-védelmi készülékek – Követelmények és vizsgálatok
Low-voltage surge protective devices - Part 11: Surge protective devices connected to low-voltage power systems - Requirements and test methods
• IEC 61643-11
• EN 61643-11
• DIN EN 61643-11 (VDE 0675-6-11)

Kisfeszültségű túlfeszültség-védelmi készülékek – 12. rész: Kisfeszültségű berendezésekben használatos túlfeszültség-védelmi készülékek – Kiválasztás és az alkalmazás alapelvei
Low-voltage surge protective devices - Part 12: Surge protective devices connected to low-voltage power distribution systems - Selection and application principles
• IEC 61643-12
• EN: not available
• DIN EN 61643-12 (VDE 0675-6-12)

Kisfeszültségű túlfeszültség-védelmi készülékek – 21. rész: Telekommunikációs és jelfeldolgozó hálózatokban használatos túlfeszültség-védelmi készülékek – Teljesítménykövetelmények és vizsgálati eljárások
Low voltage surge protective devices - Part 21: Surge protective devices connected to telecommunications and signalling networks - Performance requirements and testing methods
• IEC 61643-21
• EN: not available
• DIN EN 61643-21 (VDE 0845-3-1)

Kisfeszültségű túlfeszültség-védelmi készülékek – 22. rész: Telekommunikációs és jelfeldolgozó hálózatokban használatos túlfeszültség-védelmi készülékek – Kiválasztás és az alkalmazás elvei
Low-voltage surge protective devices - Part 22: Surge protective devices connected to telecommunications and signalling networks - Selection and application principles
• IEC 61643-22 & CLC/TS 61643-22
• EN: not available
• DIN CLC/TS 61643-22 (VDE V 0845-3-2)

Kisfeszültségű túlfeszültség-védelmi készülékek – 31. rész: Fotovillamos berendezésekben használatos túlfeszültség-védelmi készülékek – Követelmények és vizsgálatok
Low-voltage surge protective devices - Part 31: Requirements and test methods for SPDs for photovoltaic installations
• IEC 61643-31
• EN 61643-31
• DIN EN 61643-31 (VDE 0675-6-31)

Kisfeszültségű túlfeszültség-védelmi készülékek – túlfeszültség-védelmi készülékek különleges alkalmazásokhoz, beleértve az egyenfeszültséget – 32. rész: Fotovillamos berendezésekben használatos túlfeszültség-védelmi készülékek – Kiválasztás és az alkalmazás alapelvei
Low-voltage surge protective devices - Surge protective devices for specific use including d.c. - Part 32: Selection and application principles - SPDs connected to photovoltaic installations
• IEC 61643-32
• EN: not available
• DIN EN 61643-32 (VDE 0675-6-32)

Szélerőművek – 24. rész: Villámvédelem
Wind energy generation systems - Part 24: Lightning protection
• IEC 61400-24
• EN IEC 61400-24
• DIN EN IEC 61400-24 (VDE 0127-24)

Bemutató ábra: szabványok, irányelvek és előírások

Névleges feszültség max. 1 000 V

Kisfeszültségű berendezések létesítése – 1. rész: Általános alapelvek, az általános jellemzők meghatározása, fogalmak
Low-voltage electrical installations - Part 1: Fundamental principles, assessment of general characteristics, definitions
• IEC 60364-1
• HD 60364-1
• DIN VDE 0100-100 (VDE 0100-100)

Kisfeszültségű berendezések létesítése – 200. rész: Fogalmak
Low-voltage installations – Part 200: Definitions
• IEC 60050-826
• EN: not available
• DIN VDE 0100-200 (VDE 0100-200)

Kisfeszültségű berendezések létesítése – 4-41. rész: Védelmi intézkedések – védelem az áramütés ellen
Low-voltage electrical installations - Part 4-41: Protection for safety - Protection against electric shock
• IEC 60364-4-41
• HD 60364-4-41
• DIN VDE 0100-410, VDE 0100-410

Kisfeszültségű berendezések létesítése – 4-43. rész: Védelmi intézkedések – túláram elleni védelem
Low-voltage electrical installations - Part 4-43: Protection for safety
• IEC 60364-4-43
• HD 60364-4-43
• DIN IEC 60364-4-43 (VDE 0100-430)

Kisfeszültségű berendezések létesítése − 4-44. rész: Védelmi intézkedések − zavarfeszültségek és elektromágneses zavaró mennyiségek elleni védelem − 443. szakasz: Atmoszférikus behatások vagy kapcsolási folyamatok következtében keletkező tranziens túlfeszültségek elleni védelem
Low-voltage electrical installations – Part 4-44: Protection for safety – Protection against voltage disturbances and electromagnetic disturbances – Clause 443: Protection against transient overvoltages of atmospheric origin or due to switching
• IEC 60364-4-44
• HD 60364-4-443
• DIN VDE 0100-443 (VDE 0100-443)

Kisfeszültségű berendezések létesítése – 5-51. rész: Elektromos üzemi eszközök kiválasztása és létesítése – Általános meghatározások
Electrical installations of buildings – Part 5-51: Selection and erection of electrical equipment – Common rules
• IEC 60364-5-51
• HD 60364-5-51
• DIN VDE 0100-510 (VDE 0100-510)

Kisfeszültségű berendezések létesítése – 5-53. rész: Elektromos üzemi eszközök kiválasztása és létesítése – leválasztás, kapcsolás és vezérlés – 534. szakasz: Túlfeszültség-védelmi készülékek (SPD-k)
Low-voltage electrical installations – Part 5-53: Selection and erection of electrical equipment – Isolation, switching and control – Clause 534: Devices for protection against transient overvoltages
• IEC 60364-5-53
• HD 60364-5-53
• DIN VDE 0100-534 (VDE 0100-534)

Kisfeszültségű berendezések létesítése – 5-54. rész: Elektromos üzemi eszközök kiválasztása és létesítése – földelőrendszerek és védővezetők
Low-voltage electrical installations – Part 5-54: Selection and erection of electrical equipment – Earthing arrangements and protective conductors
• IEC 60364-5-54
• HD 60364-5-54
• DIN VDE 0100-540 (VDE 0100-540)

Kisfeszültségű berendezések létesítése – 6. rész: Vizsgálatok
Low-voltage electrical installations – Part 6: Verification
• IEC 60364-6
• HD 60364-6
• DIN VDE 0100-600 (VDE 0100-600)

Védelem az áramütés ellen − Berendezések és üzemi eszközök közös követelményei
Protection against electric shock – Common aspects for installation and equipment
• IEC 61140
• EN 61140
• DIN EN 61140 (VDE 0140-1)

Kisfeszültségű kapcsolókészülék-kombinációk – 1. rész: Általános szabályok
Low-voltage switchgear and controlgear assemblies – Part 1: General rules
• IEC: under preparation
• EN: not available
• DIN EN 61439-1 (VDE 0660-600-1)

Kisfeszültségű kapcsolókészülék-kombinációk – 2. rész: Energetikai kapcsolókészülék-kombinációk
Low-voltage switchgear and controlgear assemblies – Part 2: Power switchgear and controlgear assemblies
• IEC: under preparation
• DIN EN IEC 61439-2 (VDE 0660-600-2)

A túlfeszültség-védelemre vonatkozó szabványokat, irányelveket és előírásokat bemutató ábra

Mérőhelyek – 1. rész: Általános követelmények
Meter panels - Part 1: General requirements
• DIN VDE 0603-1 (VDE 0603-1)

Kisfeszültségű biztosítók – 1. rész: Általános követelmények
Low-voltage fuses - Part 1: General requirements
• IEC 60269-1
• EN 60269-1
• DIN EN 60269-1 (VDE 0636-1)

Elektromos szerelési anyagok – Kismegszakítók háztartási berendezésekhez és hasonló célokra – 1. rész: Váltakozó áramú (AC) kismegszakítók
Electrical accessories - Circuit-breakers for overcurrent protection for household and similar installations - Part 1: Circuit-breakers for a.c. operation
• IEC 60898-1
• EN 60898-1
• DIN EN 60898-1 (VDE 0641-11)

Elektromos szerelési anyagok – Kismegszakítók háztartási berendezésekhez és hasonló célokra – 1. rész: Váltakozó áramú (AC) kismegszakítók; 1. melléklet: Alkalmazási utasítás a DIN EN 60898 (VDE 0641) sorozat szerinti kismegszakítókhoz és a DIN VDE 0641-21 (VDE 0641-21) szerinti szelektív fő megszakítókhoz
Electrical accessories - Circuit-breakers for overcurrent protection for household and similar installations - Part 1: Circuit-breakers for a.c. operation; Supplement 1: Operating instructions for the use of circuit breakers according to series DIN EN 60898 (VDE 0641) and of selective main circuit-breakers according to DIN VDE 0641-21 (VDE 641-21)
• DIN EN 60898-1, 1. melléklet (VDE 0641-11 1. melléklet)

Kismegszakítók háztartási berendezésekhez és hasonló célokra – 2. rész: Váltakozó áramú és egyenáramú (AC és DC) kismegszakítók
Circuit-breakers for overcurrent protection for household and similar installations - Part 2: Circuit-breakers for a.c. and d.c. operation
• IEC 60898-2
• EN 60898-2
• DIN EN 60898-2 (VDE 0641-12)

Hibaáram-/különbségáram-teljesítménykapcsolók beépített túláramvédelem nélkül (RCCB) háztartási berendezésekhez és hasonló alkalmazásokhoz – 1. rész: Általános követelmények
Residual current operated circuit-breakers without integral overcurrent protection for household and similar uses (RCCBs) - Part 1: General rules
• IEC 61008-1
• EN 61008-1
• DIN EN 61008-1 (VDE 0664-10)

Hibaáram-/különbségáram-teljesítménykapcsolók beépített túláramvédelemmel (RCBO) háztartási berendezésekhez és hasonló alkalmazásokhoz – 1. rész: Általános követelmények
Residual current operated circuit-breakers with integral overcurrent protection for household and similar uses (RCBOs) - Part 1: General rules
• IEC 61009-
• EN 61009-
• DIN EN 61009-1 (VDE 0664-20)

Elektromos berendezések üzemeltetése − 100. rész: Általános követelmények
Operation of electrical installations - Part 100: General requirements
• IEC: not available
• EN 50110-1 & EN 50110-1
• DIN VDE 0105-100 (VDE 0105-100)

Kábelhálózatok televíziós jelekhez, hangjelekhez és interaktív szolgáltatásokhoz − 11. rész: Biztonsági követelmények
Cable networks for television signals, sound signals and interactive services - Part 11: Safety
• IEC: under preparation
• EN: not available
• DIN EN IEC 60728-11 (VDE 0855-1)

Épületek földelőrendszerei − Tervezés, kivitelezés és dokumentálás
Earthing systems for buildings - Planning, execution and documentation
• DIN 18014

Lakóépületek elektromos berendezései − 1. rész: A tervezés alapjai
Electrical installations in residential buildings - Part 1: Planning principles
• DIN 18015-1

Lakóépületek elektromos berendezései − 2. rész: A minimális kialakítás jellege és terjedelme
Electrical installations in residential buildings - Part 2: Nature and extent of minimum equipment
• DIN 18015-2

A feszültség jellemzői nyilvános elektromos ellátóhálózatokban
Voltage characteristics of electricity supplied by public electricity networks; German version
• EN 50160
• DIN EN 50160

CENELEC szabványos feszültségek
CENELEC standard voltages
• EN 60038
• DIN EN 60038 (VDE 0175-1)

Nagyfeszültségű vizsgálati módszerek − 1. rész: Általános fogalommeghatározások és vizsgálati követelmények
High-voltage test techniques - Part 1: General definitions and test requirements
• IEC 60060-1
• EN 60060-1
• DIN EN 60060-1 (VDE 0432-1)

A gépek biztonsága − A gépek elektromos felszerelése − 1. rész: Általános követelmények
Safety of machinery - Electrical equipment of machines - Part 1: General requirements
• IEC 60204-1
• EN 60204-1
• DIN EN 60204-1 (VDE 0113-1)

Túlfeszültségek és a túlfeszültségek elleni védelem váltakozó feszültségű kisfeszültségű erősáramú berendezéseknél − Általános alapinformációk
Surge overvoltages and surge protection in low-voltage a.c. power systems - General basic information
• IEC/TR 62066
• DIN VDE 0184 (VDE 0184)

Szigetelés-koordináció kisfeszültségű létesítmények elektromos üzemi eszközeinél − 1. rész: Alapelvek, követelmények és vizsgálatok
Insulation coordination for equipment within low-voltage supply systems - Part 1: Principles, requirements and tests
• IEC 60664-1
• EN: not available
• DIN EN 60664-1 (VDE 0110-1)

Szigetelés-koordináció kisfeszültségű üzemi eszközöknél − 2-1. rész: Alkalmazási irányelv − Magyarázatok az IEC 60664 szabványsorozat alkalmazásához, méretezési példák és szigetelésvizsgálatok
Insulation coordination for equipment within low-voltage systems - Part 2-1: Application guide - Explanation of the application of the IEC 60664 series, dimensioning examples and dielectric testing
• IEC/TR 60664-2-1
• EN: not available
• DIN EN 60664-1, 1. melléklet (VDE 0110-1 1. melléklet)

Szigeteléskoordináció elektromos üzemi eszközök számára kisfeszültségű berendezésekben – 3. melléklet: Az interfészek figyelembe vétele; az alkalmazás irányelvei
Insulation coordination for equipment within low-voltage systems - Supplement 3: Interface consideration; Application guide
• IEC/TR 60664-2-2
• EN: not available
• DIN EN 60664-1, 3. melléklet, VDE 0110-1, 3. melléklet

Surge protective devices
• UL 1449

A túlfeszültség-védelmi készülékek osztályokba sorolása

A túlfeszültség-védelmi készülékek (SPD-k) olyan üzemi eszközök, amelyek fő alkotóelemei varisztorok, szupresszordiódák, gáztöltésű túlfeszültség-korlátozók és szikraközök lehetnek. A túlfeszültség-védelmi készülékek arra szolgálnak, hogy megvédjék a többi elektromos üzemi eszközt a meg nem engedett nagyságú tranziens túlfeszültségektől és tranziens áramoktól. A túlfeszültség-védelmi készülékek „osztályokba“ való besorolása a rájuk vonatkozó termék- és alkalmazási szabványok szerint történik.
A túlfeszültség-védelmi készülékeket alkalmazásuk és védelmi fukciójuk szerint lehet felosztani:

Túlfeszültség-védelmi készülékek (SPD-k) max. 1000 V névleges feszültségű kisfeszültségű rendszerekhez.

A termékválasztás és a beépítés során figyelembe kell venni a kisfeszültségű rendszerek építésére vonatkozó nemzeti előírásokat, mint például az IEC 61643-12, az IEC 60634-5-53, 534. rész, illetve a VDE 0100, 534. rész. A termékszabvány az EN(IEC) 61643-11. Eszerint az IEC és EN szabványok szerinti túlfeszültség védelmi készülékeket levezető-képességüktől és tipikus beépítésű helyüktől függően három vizsgálati osztályba kell besorolni:

  • T1 típusú SPD-k: Nagyteljesítményű túlfeszültség-védelmi készülékek a közvetlen vagy közeli villámcsapások által okozott nagyenergiájú lökőáramok/lökőfeszültségek levezetésére. A beépítés helye: az LPZ 0A és LPZ 1 villámvédelmi zónák határa – tipikusan főelosztókban. A T1 típusú SPD-k javasolhatók minden olyan esetben, amikor az épületen van külső villámvédelmi berendezés.

  • T2 típusú SPD-k: Túlfeszültség-védelmi készülékek a távoli villámcsapások, induktív vagy kapacitív becsatolások, valamint kapcsolási túlfeszültségek által okozott lökőáramok/lökőfeszültségek levezetésére. A beépítés helye: az LPZ 0B és LPZ 1 villámvédelmi zónák határa vagy az LPZ 1 és LPZ 2 villámvédelmi zónák határa – tipikusan főelosztókban és/vagy alelosztókban.

  • T3 típusú SPD-k: Kiegészítő túlfeszültség-védelmi készülékek (készülékvédelem) az érzékeny végkészülékek védelmére. A beépítés helye: az LPZ 2 és LPZ 3 villámvédelmi zónák határa – tipikusan az érzékeny végkészülékek közvetlen közelében. Ezek az érzékeny végkészülékek az elosztókban rögzítve felszerelt készülékek lehetnek, vagy változó helyű védőkészülékek a hálózati csatlakozó közelében, közvetlenül a védendő készülék előtt.

Az általános információk az IEC 61643-12 alkalmazási útmutatóban (selection and application principles), ill. a DIN EN 61643-12 szabványban találhatók. A villámvédelem, a villámvédelmi zónák koncepciója és a kockázatelemzés alapjait az EN(IEC) 62305-… / VDE 0185-305-… négy része tartalmazza.

Telekommunikációs és jelfeldolgozó hálózatokban használatos túlfeszültség-védelmi készülékek a villámcsapások és más tranziens túlfeszültségek közvetlen és közvetett hatásai elleni védelemhez. Ide tartoznak a kisfeszültségű adatrendszerek, mérő-, vezérlő- és szabályozó áramkörök, valamint a beszédátviteli hálózatok 1000 V AC és 1500 V DC névleges feszültségig.

A termékszabvány az EN 61643-21 VDE 0845, 3-1. rész. A vizsgálati követelmények és a teljesítményosztályok rögzítése céljából a készülékeket az A1, A2, B1, B2, B3, C1, C2, C3 és D1, D2 kategóriába sorolják. Egy védőkészüléket különböző kategóriákra és teljesítményosztályokra lehet megjelölni és vizsgálni.

Az általános tájékoztatást az IEC (TS) 61643-22 alkalmazási útmutatóban lehet megtalálni. Kiegészítő információk találhatók a VDE 0800… és a VDE 0845… részeiben. A további nemzeti előírásokat is figyelembe kell venni.