Einsatz von Metalloxid-Varistoren zum Überspannungsschutz ...

Seite 40 3 Konventioneller Einsatz von Metalloxidvaristoren als Überspannungsableiter
3) Nun wird abhängig von einer zu erwartenden, repräsentativen
Blitzstrombeanspruchung in dem betrachteten Netz der Nenn-Ableitstoßstrom In
ausgewählt, der je nach Höhe der Bemessungsspannung die Werte 2500 A,
5000 A, 10000 A oder 20000 A annehmen kann. Es handelt sich um einen
Blitzstoßstrom der Form 8/20 µs.
4) Außerdem werden in [Norm 2] sogenannte Leitungsentladungsklassen definiert,
die das eigentliche Unterscheidungsmerkmal von Hochspannungsableitern
darstellen und indirekt ein Maß für das thermische Energieaufnahmevermögen
sind. Es werden die Leitungsentladungsklassen 1 bis 5 mit ansteigenden
Anforderungen unterschieden, wobei sich die Wahl der
Leitungsentladungsklasse für den jeweiligen Ableiter an der Systemspannung
Us orientiert.
5) Mit Kenntnis des Nennableitstoßstromes In und der Leitungsentladungsklasse
des Ableiters lassen sich abschließend der Blitzschutzpegel Upl und der
Schaltstoßschutzpegel Ups bestimmen:
Upl = U(In) z. B. U(I10kA)
Ups hängt von der Leitungsentladungsklasse ab und wird in [Norm 2] mit Werten
zwischen 500 A und 2000 A angegeben. Schaltstoßströme haben im
Gegensatz zu Blitzstoßströmen eine Stirnzeit von 30 µs.
Das Verhältnis in (3.3) so zu definieren, dass ein Ableiter im Dauerbetrieb stabil
arbeitet. Der thermisch stabile Betrieb von Ableitern wird in einer Arbeitsprüfung nach
[Norm 2] nachgewiesen, worauf noch an späterer Stelle in dieser Arbeit eingegangen
wird.
Durch die Bedingung in (3.3) wird über die Dauerspannung der niedrigste Schutzpegel
bestimmt, der mit dem jeweiligen Varistor realisiert werden kann. Wird für eine
gegebene Dauerspannung und einen eingeprägten Strom nun aber doch ein
geringerer Schutzpegel gefordert als nach (3.3) möglich ist, muss die Stoßstromdichte
durch den Varistor reduziert werden, was durch Verwendung von Varistoren mit
größerem Durchmesser (für geringere Stromdichten) bei gleicher Höhe erzielt wird. Die
bei reduzierter Stromdichte verkleinerte Feldstärke (vgl. Abb. 3.4) führt dazu, dass bei
gleichem eingeprägtem Strom die Spannung am Varistor geringer wird und so der
Schutzpegel kleiner wird.