Überspannungsschutz für LED-Beleuchtung

Wie lauten die Phasen einer Blitzentladung?

A. Entwicklung einer Vorentladung / Leitblitz, B. Erste Hauptentladung über Hochstrom-Lichtbogen, C. Folgende Entladungen im vorhandenen Blitzkanal

Welche Arten von Blitztypen gibt es?

Es gibt Wolkenblitze und Erdblitze. Bei den Erdblitzen unterscheidet der Fachmann zwischen Abwärtsblitzen und Aufwärtsblitzen.

Welche Normen beschreiben primär die Vorgaben im Bereich des Blitzschutzes?

Die Normen der Reihe DIN EN 62305 beschreiben den Blitzschutz.

Die DIN EN 62305-2 beschreibt das Risiko-Management. Was bedeutet dies in der Praxis bezüglich des Blitzschutzes bei Gebäuden?

Das Risikomanagement nach DIN EN 62305-2 benötigt eine umfangreiche Risikoanalyse. Es muss die Notwendigkeit eines Blitzschutzes gründlich ermittelt werden. Danach wird die technische Umsetzung festgelegt. Abschließend wird das bleibende Restrisiko bewertet. Je nach Objekt werden komplexe Schutzsysteme installiert.

Warum müssen Blitzschutzzonen ermittelt werden?

Es muss sichergestellt werden, dass LED-Lampen und Leuchten im Blitzzonenübertritt über Ableiter geschützt werden. Dafür werden mögliche Blitzkugeln ermittelt und in das Risiko-Management eingebunden. Die DIN EN 62305-4 beschreibt das sogenannte Blitzschutzzonen-Konzept.

Wo sollte der Feinschutz installiert werden?

Der Feinschutz wird direkt vor dem Verbraucher (z.B. LED-Lampe) installiert, um die Leitungslänge zum Verbraucher so kurz wie möglich zu halten.

Welche Gerätebelastungsgrenze ist gemäß der Produktspezifikation für den Feinschutz „LEDLF-F603“ definiert?

Der Feinschutz „LEDLF-F603“ ist speziell für die Absicherung von LED-Lampen / Leuchten und LED-Stromversorgungen entwickelt worden. Gemäß der Produktspezifikation können LED-Produkte mit einer Dauerleistung von max. 300 Watt an dem Feinschutz „LEDLF-F603“ angeschlossen werden.

Verfügt der Feinschutz „LEDLF-F603“ über einen Weitbereichsspannungseingang?

Ja, gemäß der Produktspezifikation liegt der Arbeitsbereich zwischen AC 100 und 240 Volt. Im Prüfbericht des Feinschutzes „LEDLF-F603“ wird die Obergrenze der Dauerspannung mit AC 265 Volt beschrieben.

Welche besonderen Eigenschaften bezüglich der max. Ableitströme und Höchstspannungen besitzt das Feinschutz-Modul „LEDLF-F603“?

Der max. Nennableitstoßstrom(8/20) beträgt 5KA und der max. Gesamtableitstoßstrom beträgt 10KA, die max. kombinierte Stoßspannung(UOC) beträgt 10KV.

Ist der Feinschutz „LEDLF-F603“ auch im Außenbereich einsetzbar?

Ja, die Schutzklasse IP67 beschreibt den erweiterten Einsatz auch im Außenbereich.

Welche Norm beschreibt die notwendigen EMV Prüfverfahren?

Die Prüfverfahren zur Störfestigkeit gegen Stoßspannungen (Surge) sind in der Norm IEC 61000-4-5 festgelegt.

Welche Norm beschreibt die Anforderungen für einen Überspannungsschutz?

Die Anforderungen und Prüfungen für Überspannungsschutzgeräte (Surge Protective Devices: SPDs) werden in der Norm EN61643-11 beschrieben.

Gibt es Qualitätsunterschiede beim Überspannungsfeinschutz?

Ja, besonders beim Schaltungsaufbau und bei den Varistoren gibt es deutliche Qualitätsunterschiede.

Aus welchen Bauelementen besteht ein Feinschutz?

Es werden Gasableiter, Varistoren, oft Suppressor-Dioden, Sicherungen und Thermoelemente in einer kombinierten Schutzschaltung eingesetzt. Unter Verwendung von Entkopplungsimpedanzen werden indirekte Parallelschaltungen dieser Bauelemente durchgeführt.

Wie funktioniert ein Varistor?

Ein Varistor (VDR / Voltage Dependent Resistor) ist ein Widerstand, dessen Wert von der Höhe der anliegenden Spannung abhängt. Bei steigenden Spannungen sinkt der Widerstandswert des VDR. Ist die Ansprechspannung (Knickspannung) erreicht, geht der Widerstand gegen null, der Strom fließt über den Varistor ab und löst, als Überspannungsschutz eingesetzt, eine im Versorgungskreis installierte Sicherung aus. Somit wird ein weiterer Spannungsanstieg über die Knickspannung hinaus verhindert. LED-Lampen und Leuchten werden nachhaltig geschützt.

Wer darf den Feinschutz installieren?

Der Feinschutz „LEDLF-F603“ darf nur von einer Elektrofachkraft installiert bzw. eingebaut werden.

Darf ein installierter Feinschutz in Verbindung mit einem Dimmer betrieben werden?

Ja, zwischen einem Dimmer und einer LED-Lampe/ Leuchte kann der Feinschutz „LEDLF-F603“ installiert werden. Die Funktionen des Dimmers oder des Verbrauchers werden nicht eingeschränkt.

Was versteht man unter Überspannungsschutz?

Unter einem Überspannungsschutz wird die Absicherung elektrischer und elektronischer Geräte vor zu hohen elektrischen Spannungen verstanden. Überspannungen können durch Blitzeinschlag, durch kapazitive oder durch induktive Einkopplungen anderer elektrischer Systeme hervorgerufen werden. Auch elektrostatische Entladungen (ESD) können Überspannungen hervorrufen.

Welche Arten von Überspannungen gibt es?

Elektrostatische Entladung (Aufladung erfolgt durch Ladungsverschiebung), gestrahlte Felder (z.B. Mobiltelefone, Rundfunk- und Fernsehsender), gekoppelte Störungen (z.B. induzierte oder eingekoppelte Spannungsspitzen) , atmosphärische Entladungen (Blitzeinschläge)

Was sind transiente Überspannungen?

Transiente Überspannungen (Transienten) sind Spannungsspitzen, die durch Schalthandlungen in elektrischen Stromkreisen oder durch elektrostatische Entladungen hervorgerufen werden und für einen Zeitraum von Nanosekunden und Mikrosekunden anstehen. Die Blitzeinwirkungen bei Gewitter rufen ebenfalls transiente Überspannungen hervor.

Ursachen für Überspannungen?

Die häufigsten Schäden durch Überspannung entstehen durch Blitzeinschläge (LEMP), Schaltvorgängen im Mittel- oder Niederspannungsnetz (SEMP) oder durch elektrostatische Entladungen.

Was bedeutet LEMP?

LEMP steht für „lightning electromagnetic pulse”. Neben gefährlich hohen Potentialdifferenzen in Leiterschleifen können auch sehr hohe Spannungen durch kapazitive und induktive Wirkungen der Blitze induziert werden.

Was sind netzfrequente Überspannungen (POP)?

Netzfrequente Überspannungen sind Spannungsanstiege über 10 % des effektiven Nennwerts über eine unbestimmte Zeitdauer. Sie werden durch Probleme im Stromversorgungsnetz (Schwankungen in nichtstabilisierten Netzen), üblicherweise durch schlechte Verbindungen oder den Bruch des neutralen Leiters verursacht. Diese Spannungsschwankungen sollten LED-Treiber und Netzteile problemlos verarbeiten können.

Was versteht man unter einem gestaffelten Schutzkonzept?

Beim gestaffeltem Schutzkonzept versteht man die Installation von Grob-, Mittel- und Feinschutz (Norm EN 61643-11). Der Blitzstromableiter (Grobschutz) hat die Aufgabe, sehr hohe Ströme abzuleiten, die bei einem direkten Blitzeinschlag auftreten können. Der im Gebäude installierte Überspannungsableiter (Mittelschutz) kann noch deutlich erhöhte Ströme ableiten. Erst der nachgeschaltete Geräteschutz (Feinschutz) begrenzt Überspannungen auf einen für Geräte verträglichen Wert.

Was unterscheidet den äußeren und den inneren Blitzschutz?

Die sogenannte Stufe 1 übernimmt auch den äußeren Gebäudeschutz. Die Blitzenergie wird zur Erde abgeleitet und Blitzstromableiter (Anforderungsklasse B) werden im Vorzählerbereich installiert. Der Spannungspegel wird mit diesen Maßnahmen auf etwa 4 kV begrenzt. Die Stufen 2 und 3 (Mittel- und Feinschutz) übernehmen den inneren Blitzschutz. Der Mittelschutz (Anforderungsklasse C) wird im Allgemeinen im Installationsverteiler installiert und zwischen die aktiven Leiter und der Erde geschaltet (im TN-S-Netz in sogenannter 3+1-Schaltung). Den Feinschutz (Anforderungsklasse D) übernehmen Überspannungsableiter, die als direkter Geräteschutz vor den LED-Lampen und Leuchten geschaltet werden.

Was gehört alles zu einer Blitzschutzanlage in Gebäuden?

Zu einer vollständigen Blitzschutzanlage gehören nach DIN VDE 0185 Blitzschutz und den Richtlinien des Ausschusses Blitzschutz und Blitzschutzforschung (ABB) des VDE immer äußerer Blitzschutz durch Fangeinrichtung, Ableiter und Erdungsanlage. Zudem ist ein innerer Blitzschutz mit Mittel- und Feinschutz und ein Potenzialausgleich erforderlich. Die Gesamtheit wird auch als dreistufiger Überspannungsschutz bezeichnet.

Was ist ein Potentialausgleich?

Der Potentialausgleich schützt vor einem elektrischen Schlag und besteht aus einem Hauptpotentialausgleich und zusätzlichem einem örtlichen Potentialausgleich. Zwischen berührbaren Körpern wie z.B. Wasserleitungen, Heizungsrohren oder anderen leitenden Teilen (auch der Erde) dürfen keine gefährlichen Spannungen stehen. Nach DIN VDE 0100-410 und DIN VDE 0100 sind die Anforderungen geregelt.

Was bedeutet die Abkürzung SPD beim Überspannungsschutz?

SPD steht für „Surge Protective Devices“ (Überspannungsschutzgeräte)

Was muss vor der Installation eines Feinschutzes/Geräteschutzes überprüft werden?

Für die nachhaltige Funktion eines Feinschutzes muss gewährleistet sein, dass der Mittel – und Grobschutz vorhanden ist und die Installation fachgerecht durchgeführt wurde. Spannungsspitzen, die außerhalb der Spezifikation des Feinschutzes sind, können diesen zerstören, bzw. die Wirksamkeit nachhaltig einschränken.

Welche Normungen regeln den Blitzschutz in Gebäuden?

Der umfassende Blitzschutz ist in der IEC 62305 und europäisch in der EN 62305 definiert, die sich in 4 Bereiche aufteilt (Allgemeine Grundsätze, Risiko-Management, Schutz von baulichen Anlagen und Personen, Elektrische und elektronische Systeme in baulichen Anlagen).

Welche weiteren Normungen regeln den Überspannungsschutz und den Blitzschutzpotentialausgleich in Niederspannungsanlagen?

DIN VDE 0100-443, DIN EN 60099 und DIN VDE 0100-534