Die neue Fassung der Normenreihe EN / IEC 61643

Die neuen Teile der EN / IEC 61643‑1 und EN / IEC 61643‑11 legen erhöhte sicherheitsrelevante Anforderungen an Überspannungsschutzgeräte für AC-Niederspannungssysteme fest. Sie fokussieren auf ein robustes und vorherseh­bares Verhalten sowohl im Normalbetrieb als auch im Fehlerfall. Verschärfte Prüfungen zum Überlast‑ und Kurzschlussstromverhalten, präzisierte Vorgaben zu Luft- und Kriechstrecken sowie die Forderung nach doppelter respektive verstärkter Isolation gegenüber Hilfsstromkreisen tragen wesentlich zur Steigerung der Anlagen- und Personen­sicherheit bei.

Besondere Bedeutung kommt der erweiterten Betrachtung der Netzfolgestrom-Löschfähigkeit von funkenstreckenbasierten SPD des Typs 1 zu. Die Einführung von Prüfungen bei niedrigen Stoßstromamplituden stellt sicher, dass Überspannungsschutz­geräte selbst unter realitätsnahen und oftmals vorkommenden Bedingungen ein sicheres Betriebsverhalten zeigen. Damit wird die Praxisnähe der Norm deutlich erhöht.

Neuausrichtung auf weitere Anwendungsbereiche

Die Normen für Überspannungsschutzge­räte (Surge Protective Device, SPD) wurden sowohl auf der IEC- als auch der EN-Ebene überarbeitet. Eine Neustrukturierung bereitet sie auf weitere Anwendungsbereiche vor. Treiber der Weiterentwicklung sind unter anderem die Dezentralisierung der Energieversorgung, Umstellung auf erneuerbare Energien sowie die Speisung von Energieversorgungssystemen aus unterschiedlichen Energiequellen.

Bei der EN/IEC 61643-01 (VDE 0675-6-01) handelt es sich um die Basisproduktnorm für sämtliche Überspannungsschutzgeräte in Niederspannungssystemen. Sie definiert die generellen Anforderungen und Prüfungen im Hinblick auf Sicherheit und Leistungs­fähigkeit. Darunter fallen beispielsweise elektrische Anforderungen wie der Schutz vor elektrischem Schlag, die Ermittlung des Schutzpegels, Bestimmung des Ableitvermögens sowie Kontrolle des Alterungs-, Überlast- und Kurzschlussverhaltens von Überspannungsschutzgeräten. Darüber hinaus legt sie Anforderungen an Luft- und Kriechstrecken, die mechanische Festigkeit von Gehäuseteilen sowie die Prüfungen von Klemmstellen fest.

Spezifische Anforderungen und Prüfungen, die sich aus dem Applikationsbereich der Produkte ergeben, sind in den jeweiligen Unterteilen geregelt – etwa der EN/IEC 61643-11 für AC-Stromversorgungssysteme. Dazu zählen Überlasttests sowie Anforderungen an das Verhalten bei temporären Überspannungen im Fehlerfall in AC-Systemen. Diese Fehler erweisen sich als typisch für das Niederspannungsnetz und führen zu hohen Anforderungen an das sichere Verhalten von Überspannungsschutzgeräten.

Bei der Neuausrichtung der Standards lag der Fokus auf sicherheitsrelevanten Themen wie dem speziellen Überlast- und Kurzschlussverhalten von Überspannungsschutzgeräten. Zudem ist jetzt ebenfalls eine doppelte respektive verstärkte Isolation zu Fernmelde- und Hilfsstromkreisen gefordert, sofern sie an die Kleinspannung (Extra Low Voltage, ELV) angeschlossen werden.

Anforderungen an die Luft- und Kriechstrecken

Die Luftstrecke stellt die kürzeste Entfernung durch die Luft zwischen zwei leitfähigen Teilen dar. Sie verhindert Überschläge bei Überspannungen und hängt ab von der Bemessungsstoßspannung, dem Verschmutzungsgrad und der Einbauhöhe.

Die Kriechstrecke ist der kürzeste Weg entlang einer Isolieroberfläche zwischen zwei leitfähigen Teilen. Sie wird bestimmt durch den Verschmutzungsgrad, die Mate­rialgruppe und die maximale Dauerspannung des Systems.

Überspannungsschutzgeräte (SPD) müssen mindestens für den Verschmutzungsgrad 2 ausgelegt sein. Das reicht für häusliche Umgebungen und den Einbau in geschlossene Schaltschränke aus. In Industrieanlagen, in denen nicht sichergestellt werden kann, dass Schaltschränke stets geschlossen sind, zeigen sich SPD mit dem Verschmutzungsgrad 3 als sicherere Wahl. Sie haben allerdings deutlich höhere Anforderungen an die Kriechstrecken.

Für die Luftstrecken gilt: SPD müssen mindestens für eine Einbauhöhe bis 2 000 m konzipiert sein. Größere Höhen erfordern längere Luftstrecken, da die Durchschlagsfestigkeit der Luft mit zunehmender Höhe abnimmt (Bild 1).

Quelle:

Autoren

• Dipl.-Ing. (FH) Moris Krings, Senior Application Specialist,
• Hannes Sagebiel, M.Sc., R&D Surge Protection;

beide Business Unit System Protection Technologies, Phoenix Contact GmbH & Co. KG, Blomberg