Einsatz von Metalloxid-Varistoren zum Überspannungsschutz ...

3 Konventioneller Einsatz von Metalloxidvaristoren als Überspannungsableiter Seite 39
3.2 Dimensionierung und Beanspruchung
Bei konventioneller Dimensionierung von Überspannungsableitern spielen sowohl die
thermische Stabilität im Dauerbetrieb als auch ein möglichst geringer Schutzpegel eine
zentrale Rolle. Überspannungsereignisse treten im konventionellen Betrieb nur sehr
selten auf † . Aus der Erwärmung resultiert in einem solchen Fall durch den
Energieeintrag ein erhöhter Leckstrom, durch welchen sich die Verlustleistung
ebenfalls erhöht (positiver Temperaturkoeffizient). Um thermisch stabilen Betrieb nach
dem Auftreten von Überspannungsereignissen zu gewährleisten, müssen Hersteller für
jeden Varistortyp das für die Dimensionierung maßgebliche Verhältnis aus
Restspannung bei Nennableitstoßstrom U(In) und Effektivwert der Dauerspannung
ermitteln. Es liegt bei einem Wert in der Größenordnung von drei. Die
Betriebsspannung des Ableiters darf seine Dauerspannung nie für längere Zeit
überschreiten!
( n )
2,8...3,5
c
UI
U
≈ (3.3)
U(In): Scheitelwert der Restspannung bei Nennableitstoßstrom
Uc: Effektivwert der Varistordauerspannung
Bei der Auslegung eines Überspannungsableiters für konventionelle Anwendung wird
also wie folgt vorgegangen:
1) Es wird die erforderliche Dauerspannung Uc des Ableiters festgelegt, die 5 %
über der dauerhaft auftretenden Leiter-Erde-Spannung des Netzes liegt.
U
3
s U c = ⋅ 1, 05
(3.4)
Us: Systemspannung (Effektivwert der verketteten Spannung)
2) Im nächsten Schritt wird nun die Bemessungsspannung Ur abhängig von der
Höhe der zeitweilig auftretenden Überspannungen (TOV) festgelegt. Im
Regelfall ergibt sich die Bemessungsspannung Ur aus der Dauerspannung des
Ableiters über einen hersteller- und typenunabhängigen Faktor von 1,25 zu:
U = 1, 25 ⋅ U
(3.5)
r c
†
Je nach Einbauort des Ableiters variiert die Anzahl der Überspannungsereignisse zwischen
keinem und Einhundert pro Jahr.