Beim Überspannungsschutz kommt es auf die richtige Taktik an

Neben den Auswirkungen von Blitzeinschlägen treten in industriellen Anwendungen und Kommunikationsanlagen Überspannungen auf, die durch die Leistungselektronik verursacht werden und empfindlichere elektronische Bauelemente schädigen oder zerstören. Um die Produktion und Kommunikation nicht zu unterbrechen ist ein zuverlässiger Schutz unerlässlich.

Um die Schäden durch Überspannungen, zu vermeiden bzw. deren Risiko zu minimieren, ist eine abgestufte Schutzstrategie notwendig. Diese ist in der Blitz- und Überspannungsschutz-Norm DIN EN 62305 beschrieben. Dabei werden verschiedene Zonen (LPZ 0 bis LPZ 3) definiert, in denen teilweise unterschiedliche Schutzmechanismen greifen. Die Schutzwirkung der verschiedenen Zonen bauen dabei aufeinander auf, indem der Energiegehalt des Überspannungspulses jeweils so weit gesenkt wird, dass das Schutzgerät der nächsten Stufe nicht überlastet wird. Ziel ist es, die verbleibende Überspannung unter den Wert abzusenken, dem die angeschlossenen Geräte der jeweiligen Stufe standhalten, ohne Schaden zu nehmen.

Zonenkonzept mit passendem Schutz

In der äußeren Zone LPZ 0 ist bereits seit dem 18. Jahrhundert der Blitzableiter die zentrale Komponente. Mit der Elektrifizierung wurde über das Freileitungsnetz wie auch über Erdkabel die Ladung des in der Umgebung eingeschlagenen Blitzes in die Installation des Hauses geleitet. Deshalb sind auch im Gebäudeinneren Überspannungsschutzgeräte erforderlich.

Ein weiterer Grund für einen Überspannungsschutz innerhalb des Gebäudes sind einerseits energiereiche Schaltvorgänge und andererseits elektronische Geräte der Steuerungs- und Regelungstechnik mit einer geringen Festigkeit gegen Spannungsspitzen.

Varistor und Gasableiter kombiniert

Überspannungsschutzgeräte, wie beispielsweise die Geräte der Serie 7P von Finder, bestehen in der Regel aus einer Kombination von Varistoren und Gasableitern. Ein Varistor ist ein spannungsabhängiger Widerstand, der in den meisten Fällen aus Zinkoxid besteht. Sein Widerstand verringert sich bei Erreichen der Schwellenspannung schlagartig, so dass die Überspannung abgeleitet werden kann. Durch häufige kleinere Überspannungen altert der Varistor mit der Zeit und muss dann ggf. ausgetauscht werden.

Ein Überspannungsschutzelement, das auf einem anderen Funktionsprinzip beruht, ist der Gasableiter. Hier wird eine Gasentladung beim Erreichen der Schwellenspannung über eine Funkenstrecke gezündet. Im Gegensatz zu Varistoren reagieren solche Geräte etwas langsamer. Dafür können sie Überspannungspulse mit größeren Energien ableiten.