Metalloxid-Ableiter in Hochspannungsnetzen - siemens

AUSLEGUNG VON MO-ABLEITERN 51
Höhe. Vorsicht ist jedoch bei der Interpretation der entsprechenden Restspannungs-
angaben geboten. Grundsätzlich wird die Restspannung bei steilen Stromanstiegen
(Stirnzeiten im Bereich 1 µs) durch zwei unterschiedliche, jedoch immer zusammen
auftretende Effekte beeinflusst: das zeitliche Verhalten des MO-Materials beim Über-
gang vom nichtleitenden in den leitenden Zustand stellt sich rein äußerlich wie ein in-
duktives Verhalten dar (der Scheitelwert der Restspannung liegt zeitlich vor dem
Scheitelwert des Stromes, siehe Bild 4), und zusätzlich wirkt die Induktivität der
geometrischen Anordnung mit ca. 1 µH je Meter Bauhöhe. Letzterer Einfluss kann zu
einer Erhöhung der Restspannung um weitere 5% oder sogar mehr führen. Die IEC-
Vorschrift 60099-4 definiert sehr genau, wie diese beiden Effekte voneinander zu tren-
nen sind, und dass beide zusammen im spezifizierten Steilstoß-Schutzpegel eines
Ableiters enthalten sein müssen. Nicht alle Hersteller halten sich jedoch genau an diese
Vorgaben, so dass in Zweifelsfällen eine Rückfrage angebracht ist.
Ergibt die Überprüfung der Schutzcharakteristik für alle aufgeführten Stoßstrom-
beanspruchungen, dass die Schutzpegelforderungen erfüllt sind, so ist die Auswahl der
elektrischen Kennwerte des Ableiters an dieser Stelle abgeschlossen. Was ist jedoch zu
tun, wenn einer der genannten Restspannungswerte zu hoch ist? Verknüpft über die U-I-
Kennlinie der verwendeten MO-Widerstände stehen sämtliche Restspannungswerte sowie
die Dauer- und die Bemessungsspannung in einem festen Verhältnis zueinander.
Daher kann ein einzelner dieser Werte nicht für sich allein abgesenkt werden. Es müsste
also, um beispielsweise einen niedrigeren Schaltstoßpegel zu erhalten, die gesamte
Kennlinie nach unten verschoben werden. Dies verbietet sich jedoch, da dann automatisch
auch die Dauer- und Bemessungsspannung um den gleichen Prozentsatz niedriger
würden und ein stabiler Dauerbetrieb so nicht mehr gewährleistet wäre. Es gibt in diesem
Falle in der Regel nur ein einziges zulässiges Mittel: es müssen MO-Widerstände
größeren Querschnitts ausgewählt werden. Das kann durch Wahl eines größeren
Durchmessers oder durch Parallelschaltung mehrerer Widerstände erreicht werden.
Grundsätzlich gilt, dass das Verhältnis von Blitzstoß-Schutzpegel zur Bemessungsspannung
umso kleiner ist, je größer der MO-Widerstands-Querschnitt ist. Das kann man
sich recht einfach an Hand der E-J-Kennlinie klarmachen: bei gleichem eingeprägten
Strom führt der größere Querschnitt zu einer geringeren Stromdichte und damit, dem
Verlauf der Kennlinie folgend, auf niedrigere Spannungen je Millimeter Bauhöhe
(„Feldstärken“). Bei gleicher Dauer- und Bemessungsspannung wird also ein größerer
Widerstands-Querschnitt niedrigere Schutzpegel zur Folge haben. Das Verhältnis der