Ratgeber
Im Oktober 2016 sind die überarbeiteten Normen, DIN VDE 0100-443 und DIN VDE 0100-534 in Kraft getreten. Bis Dato ist diese für öffentliche Gebäude und große Gewerbeflächen vorgeschrieben, seit Inkrafttreten der aktuellen Fassung im Jahr 2010 sind auch kleine Gewerbeflächen und Wohn- & Zweckgebäuden mit diesen Vorschriften geschützt. Seit Ende der Übergangsfrist im Dezember 2018 gelten diese für jede Modernisierung, Änderung oder Erweiterung von elektrischen Anlagen und ist ausnahmslos anzuwenden. Unternehmen sind dazu verpflichtet, ihre Kunden und Bauherren durch eine Fachkraft oder den Elektroplaner über diese Änderungen zu Informieren.
DIN VDE 0100-443:2016-10
Wann ist ein Überspannungsschutz erforderlich?
- Schutz bei Störspannungen und elektromagnetischen Störgrößen
- Schutz bei Überspannung infolge atmosphärischer Einflüsse oder Schaltvorgänge
DIN VDE 0100-534:2016-10
Wo und wie wird ein Überspannungsschutz eingesetzt?
- Errichten von Niederspannungsanlagen
- Auswahl der elektrischen Betriebsmittel
- Einrichtung der Schalt- und Steuergeräte
Mit der neuen Norm kam auch eine neue Nomenklatur. Wo man bisher von einem Überspannungs-Schutzeinrichtung, mit der Abkürzung ÜSE gesprochen hat, spricht man heute vom Surge-Protective-Device, kurz SPD.
Diese Normen behandeln seit jeher Störgrößen, die über die Netzversorgung kommen. Früher mussten die Wetterdaten der vergangenen Jahre ausgewertet werden, weil abhängig von der durchschnittlichen Anzahl der Gewittertage im Jahr, über die Notwendigkeit eines SPD entschieden. Heute ist dieser flächendeckend Vorgeschrieben damit für Einzelpersonen und Personenansammlungen ein umfangreicher Schutz gewährleistet ist.
Dies dient dem Zweck, Bränden und Ausfällen wichtiger Systeme vorzubeugen. Dabei hat der Schutz des Menschen oberste Priorität vor dem Schutz intelligenter Gebäude und Industrie 4.0 Anlagen.
| Blitzentladung | Induzierte Spannungen | |||
|---|---|---|---|---|
Ferneinschlag in Freileitung | Naheinschlag in Daten-/Versorgungsleitung | Direkteinschlag in Gebäude | Atmosphärische Spannungsentladung | Schalthandlung in Versorgungsnetzen |
| Überschreitung der Spannungsfestigkeit | Einkopplung des Blitzstromes in die Anlage | Potentialanhebung metallener Teile | Übertragungsfehler im Frequenzbereich der EDV, Mess-, Steuer- und Regelungstechnik | |
Die Veränderung des Klimas in Verbindung mit der dezentralen Versorgung aus regenerativen Energien mache die strengen Vorgaben notwendig, um sensible technische Komponenten, sicher vor Störungen zu schützen. Eine kontinuierliche Verfügbarkeit der vernetzten Gebäudetechnik zur Kommunikation und Produktion soll gewährleistet sein.
Die stetig wachsende Technologisierung beispielsweise mit Smart Home, regenerativer Energie oder E-Mobility, machen es notwendig, hohe Lastströme, induktive- und kapazitive Lasten zu schalten. Diese Störgrößen können beispielsweise durch das Schalten von Klimaanlagen, Durchlauferhitzern, Umrichter zur Einspeisung von Photovoltaik-Anlagen, und vielem mehr, entstehen.
2 Millionen Blitze jährlich verursachen in einem Schadensradius von zwei Kilometern einen Schaden von knapp einer halben Milliarde Euro. Das Risiko durch diese Gefährdung für Mensch und Maschine soll durch das Regelwerk minimiert werden.
Um eine sichere Funktion von Systemen in der Informationstechnik zu gewährleisten, wird als Schutzkonzept der Einsatz von Überspannungsschutzeinrichtungen empfohlen.
Diese werden in die folgenden 3 Typen unterteilt:
Da die Typen 1 und 2 häufig in einer Verteilung sitzen, gibt es diese auch als Kombinationseinheit.
Dabei sollte darauf geachtet werden, dass bei diesen Typen die Leitungslänge zwischen Einspeisung und Ableitung von 50 cm nicht überschritten wird.
SPDs-Typ 3 und Endgeräte sollten einen Schutzradius von 10 m zum SPD-Typ 2 nicht überschreiten.
1. Einbauort 1: Anlagenseitiger (oberer) Anschlussraum nach dem Zähler
2. Einbauort 2: Unterverteilung
3. Einbauort 3: Unmittelbar vor dem Endgerät, z.B. in oder an der Steckdose
4. Endgerät
| Ableiter Typ | Schutzmaßnahme | Funktion | Installationsort | Überspannungsbegrenzung |
|---|---|---|---|---|
| Typ 1 | Blitzstrom-Ableiter Grobschutz | Schutz gegen Eindringen von Blitzströmen | Hauptverteilung nach Hausanschluss | U ≤ 6 kV |
| Typ 2 | Überspannungs-Ableiter Mittelschutz | Schutz gegen Überspannung aller aktiven Leiter und PE | Haupt – oder Unterverteilung | U ≤ 4 kV |
| Typ 3 | Geräteschutz Feinschutz | Geräteschutz | Steckdose, Geräteanschluss | U ≤ 1,5 kV |
Die meisten Gebäude verfügen über eine Erdungsanlage nach DIN 18014, mit der die Gebäudeinstallation über einen Fundament-, Ring-, oder Stab-Erder geerdet ist. Über diesen wird der äußere Blitzschutz direkt abgeleitet.
Die in den Verteilerkästen auf der Erdungsschienen zusammengeführten Schutzleiter sind mit der Gebäude-Erdung verbunden.
Bei einem Überspannungsschutz werden die Überspannungen über den Schutzleiterdraht mit dem Potential Erde verbunden.
Diese Systeme erhält man in unterschiedlichen Bauformen für Hutschienen, Unterputzdosen, Wandbefestigung oder zur Integration in eine Leitung. Diese richten sich in ihrer Form, nach der zu schützenden Anlage und dem entsprechenden Einsatzort.
| Pos. | Bauform | Schutz |
|---|---|---|
| 1 | Hutschienen | Hausanschluss |
| 2 | Wandmontage | Kommunikationsschnittstellen |
| 3 | Hutschiene | Versorgung Wärmegewinnung |
| 4 | Hutschiene | Sensorleitung |
| 5 | Wandmontage | Gebäude Infrastruktur |
| 6 | Hutschiene | Energieversorgung Etagen |
| 7 | Hutschiene | Versorgung Sicherheitssystem |
| 8 | Wandmontage | KNX / EIB Systeme |
| 9 | Hutschiene | Signalleitung |
| 10 | Hutschiene | Signalanzeige |
| 11 | Schutzkontakt Einschub | Netzfilter Endgerät |
| 12 | Schutzkontakt Einschub | Rundfunk-Endgerät Koaxial |
| 13 | Schutzkontakt Einschub | IT-Endgerät RJ 45 Netzwerk |
| 14 | BNC-Verbindung | Videoaufzeichnung |
| 15 | Drahtverbindung | Installation Endgeräteebene |
| 16 | Wand/Hutschiene | Telefonsysteme |
Um den sicheren Betrieb und eine kontinuierliche Energiegewinnung der Photovoltaikanlage zu gewährleisten, muss ein besonderes Schutzkonzept angewendet werden.
Es muss nicht nur sicher gegen direkte Blitzeinschläge sein, sondern auch gegen indirekte. Der zur Einspeisung ins AC-Netz notwendige Wechselrichter muss vor Überspannungen generatorseitig geschützt sein.
Die Leitungslänge zwischen SPD und Wechselrichter darf dabei 10 Meter nicht überschreiten.
Auch auf der DC-Seite sind Schutzmaßnahmen notwendig. Signal- und Kommunikationskreise benötigen ebenfalls einen entsprechenden Überspannungs-Schutz.
1) Überstromschutzeinrichtung | 2) Zähler | 3) Wechselrichter | 4) PV-Generator | 5) Zu Blitzschutzanlage LPS nach VDE 0185 | 6) Haupterdungsschiene/-klemme
* III. wenn notwendig nach Abschnitt 5.4
| Fall | Mindestquerschnitt Potentialausgleich | SPD- Einbauort I | SPD- Einbauort II | SPD- Einbauort III & IV |
|---|---|---|---|---|
| 1. Anlage ohne äußerer Blitzschutzanlage | 6 mm² | Typ 2 | Typ 2 | Typ 2 |
| 2. Anlage mit äußerer Blitzschutzanlage | 6 mm² | Typ 1 | Typ 2 | Typ 2 |
| 3. Anlage mit unzureichendem Abstand zur Blitzschutzanlage | 16 mm² | Typ 1 | Typ 1 | Typ 1 |
Fall 1:
1. Zähler-Hauptverteilung / 2. SPD Typ 2 wenn notwendig
Überspannungsschutzkonzept für eine Photovoltaikanlage auf einem Gebäude ohne äußeren Blitzschutz.
Fall 2:
1. Zähler-Hauptverteilung / 2. SPD Typ 2
s: Trennungsabstand nach DIN VDE 0185
Überspannungsschutzkonzept für eine Photovoltaikanlage auf einem Gebäude mit äußerem Blitzschutz. Der Trennungsabstand S von den Modulen zum Blitzableiter wird eingehalten.
Fall 3:
1. Zähler-Hauptverteilung / 2. SPD Typ 1
<s: Trennungsabstand ist nicht eingehalten
Überspannungsschutzkonzept für eine Photovoltaikanlage auf einem Gebäude mit äußerem Blitzschutz, aber unzureichendem Abstand zur Blitzschutzanlage. Die metallenen Montagegestelle werden mit dem äußeren Blitzschutz verbunden und zu Potential Erde geführt.