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– Sonderheft
BLITZ- UND ÜBERSPANNUNGS-SCHUTZGERÄTE
U
PW
des Isolierstücks sein (Festlegung
nach AfK 5).
Bedingung:
U
as
≤
U
PW
/ 2
Beispiel:
– Isolierstück Klasse 2:
U
PW
= 2,5 kV
– Ansprechstoßspannung der Trennfun-
kenstrecke:
U
as
≤ 1,25 kV.
Hinweis:
Bei Verwendung von ExFS mit
U
as
≤ 1,25 kV können durch das Anspre-
chen alle (Klasse 1 und 2) Isolierstücke
geschützt werden.
4.5.2 Ableiten der ExFS
Die elektrische Spannungsbeanspruchung
eines Isolierstücks wird nicht allein von
der Ansprechstoßspannung einer zum
Isolierstück parallel geschalteten Trenn-
funkenstrecke bestimmt. Nach dem Zün-
den der Trennfunkenstrecke fließt ein Im-
pulsstrom, welcher einen Spannungsfall
an der kompletten Anschlusstechnik ver-
ursacht. Der Spannungsfall wird maßgeb-
lich von der Impedanz der Anschlusstech-
nik beeinflusst. Dieser Spannungsfall kann
Werte erreichen, welche die elektrische
Überschlagfestigkeit des Isolierstücks
übersteigen (größer als Ansprechstoß-
spannung
U
as
).
Der maximale Spannungsfall über der
gesamten Anschlusstechnik (
U
max
) einer
Funkenstreckenanordnung bei maximaler
Stromsteilheit muss kleiner sein als der
Scheitelwert der Prüfspannung des Iso-
lierstücks
Û
PW
(praxisrelevanter Vergleich
nach AfK 5).
Bedingung:
U
max
<
Û
PW
Beispiel:
– Isolierstück Klasse 1:
U
PW
= 5 kV
– Spitzenwert von
U
PW
:
Û
PW
=
U
PW
· = 5 kV ·
¬
Û
PW
= 7 kV.
Der max. Spannungsfall
U
max
kann mit
folgender Formel bestimmt werden:
U
max
=
U
bo
+
I
imp
·
R
L
+
L
· d
i
/ d
t
U
bo
Bogenbrennspannung der ExFS,
typabhängig.
4.5.3 Fallbeispiel
Es ist eine Funkenstreckeninstallation über
ein Isolierstück (gemäß Bild
) mit dem
Ziel „Schutz des Isolierstückes“ in allen
Phasen des blitzbedingten Ableitvorgangs
nach folgenden Parametern zu bewerten:
– Mittlere Einbauhöhe H der ExFS: 10 cm
– Abstand der Anschlusspunkte SL: 80 cm
– ExFS:
U
bo
= 30 V;
U
as
≤ 1,25 kV
– Anschlusskabel: 25 mm², Cu, rund;
ρ
= 0,0178 Ω mm²/m
R
L
= 0,712 mΩ/m
L
= 1 μH/m
l
=
S
L
+ 2
H
= 1 m
– Isolierstück: Klasse 1
(
U
PW
≥ 5 kV;
Û
PW
= 7 kV)
– Max. Blitzstrom
I
imp
: 75 kA (10/350 μs)
a) Ansprechen
Bedingung:
U
as
≤
U
PW
/ 2
¬
1,25 kV ≤ 5 kV/2
1,25 kV ≤ 2,5 kV
(Bedingung erfüllt)
b) Ableiten
Bedingung:
U
max
<
Û
PW
U
max
=
U
bo
+
I
imp
·
R
L
+
L
· d
i
/ d
t
= 30 V + (75 kA · 0,712 mΩ) +
(1 μH · 7,5 kA/μs)
= 30 V+ 53,4 V + 7,5 kV = 7,5834 kV
7,5834 kV < 7 kV
(Bedingung nicht erfüllt)
Es sind weitere Maßnahmen notwendig,
da das Ziel „Schutz der Isolation“ nicht in
allen Phasen des Ableitvorgangs erfüllt
werden kann.
Weitere mögliche Maßnahmen sind:
]
Parallelschalten von einer weiteren ExFS
(Typprüfung empfohlen).
]
Spannungsfestigkeit des Isolierstücks
erhöhen.
]
Verringerung der Induktivität
L
der
Anschlussleitung z. B. durch koaxiale
Anschlusslösungen (Bild
).
]
Detaillierte Abschätzung der Stromauf-
teilung nach DIN EN 62305-1 bzw.
]
Risikobewertung nach DIN EN 62305-2.
4.6 Prüfung von ExFS
Sofern die ExFS in ex-gefährdeten Berei-
chen eingesetzt werden, müssen diese
gemäß DIN EN 60079-17 [8] bzw. TRBS
2152 Teil 3 [9] spätestens nach drei Jahren
geprüft werden. Eine Prüfung der ExFS
mit Anschlusstechnik besteht immer aus
einer Sichtprüfung und einer messtech-
nischen Prüfung.
Die Sichtprüfung umfasst folgende Punkte:
]
Beschädigung des Gehäuses der ExFS,
]
Einbaulage gemäß Einbauanleitung des
Herstellers,
]
Isolation der Anschlusskabel,
]
Lockerung der Anschlussleitung,
]
Kontaktsicherheit,
]
Verschmutzung der Installation der ExFS,
]
Eignung für den Einbau in ex-gefähr-
deten Bereichen,
]
Anschlusskabellänge > 300 mm
¬
Nachweis der Koordination ExFS zu
Isolierstück.
Weitere Prüfkriterien siehe Abschnitt 4.3.
Eine messtechnische Prüfung der ExFS auf
Kurzschluss und ausreichendes Isola-
tionsvermögen ist entsprechend den
jeweiligen Herstellerangaben und Prüf-
anweisungen durchzuführen. Elektrische
Prüfungen müssen im ausgebauten
Zustand der ExFS und außerhalb von ex-
gefährdeten Bereichen erfolgen. Sollte
eine elektrische Prüfung im Ex-Bereich
Schematischer Spannungsverlauf am Isolierstück bei Blitzbeeinflussung
