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35 — Rechner

Anschlusslänge beim Überspannungsschutz

Ein Ableiter mit gutem Schutzpegel nützt nichts, wenn er über einen Meter Draht angeschlossen ist. Beim Stoßstrom steigt der Strom in Mikrosekunden – und über einer Induktivität entsteht dabei eine Spannung, die den Schutzpegel verdoppeln kann. Das ist der Grund für die Regel, die Anschlussleitungen kurz zu halten.

Eingabe

Aus dem Datenblatt des Überspannungsschutzgeräts.

Hin- und Rückweg zusammen, also die Zuleitung zum Ableiter plus die Verbindung zur Erdungsschiene.

Ein Erfahrungswert für gerade verlegte Einzeladern. Schleifen und große Abstände erhöhen ihn.

Die Anstiegszeit der Stoßstromform. Kürzere Stirnzeiten erzeugen höhere Spannungen an derselben Leitung.

Aus dem Datenblatt des zu schützenden Geräts.

Ergebnis

Wirksamer Schutzpegel am BetriebsmittelSchutzpegel plus Spannungsfall über den Anschlussleitungen.
—kV
Bewertung
—
Spannungsfall über den Anschlussleitungen
—kV
Anteil der Anschlussleitungen am SchutzpegelHier entscheidet sich, ob die Installation den Ableiter unwirksam macht.
—%
Größte Anschlusslänge für dieses Betriebsmittel
—m

Orientierungshilfe, keine normgerechte Auslegung. Für die Richtigkeit der Ergebnisse übernehmen wir keine Gewähr, maßgeblich sind die anzuwendenden Normen und die Prüfung im Einzelfall.

Rechenbeispiel

Der Standardfall, mit dem der Rechner startet, einmal durchgerechnet. Ändern Sie oben die Werte, rechnet er sofort neu.

Eingaben

Schutzpegel des Ableiters U_p
1,5 kV
Gesamtlänge der Anschlussleitungen
1 m
Induktivitätsbelag der Leitung
1 µH/m
Stoßstrom durch den Ableiter
5 kA
Stirnzeit des Stoßstroms
8 µs
Stoßspannungsfestigkeit des Betriebsmittels U_w
2,5 kV

Ergebnis

Wirksamer Schutzpegel am Betriebsmittel
2,13 kV
Bewertung
Der wirksame Schutzpegel liegt darunter, aber ohne viel Abstand.
Spannungsfall über den Anschlussleitungen
0,625 kV
Anteil der Anschlussleitungen am Schutzpegel
29,4 %
Größte Anschlusslänge für dieses Betriebsmittel
1,6 m

Formel

  • u = L · di/dt
  • L = L′ · l
  • di/dt ≈ I / t_r
  • U_wirksam = U_p + u
  • l_max = (U_w − U_p) / (u je Meter)

Annahmen und Normbezug

  • Der Induktivitätsbelag ist ein Erfahrungswert für gerade verlegte Einzeladern und einzugeben. Schleifen und große Leiterabstände erhöhen ihn deutlich.
  • Die Länge ist als Summe beider Wege zu verstehen – Zuleitung zum Ableiter und Verbindung zur Erdungsschiene.
  • Gerechnet wird ein linearer Stromanstieg. Die tatsächliche Stoßstromform steigt anfangs steiler; der berechnete Wert ist eine untere Abschätzung.
  • Nicht enthalten sind die Anteile aus der Kopplung benachbarter Leitungen und der Abstand zwischen Ableiter und Betriebsmittel.

Häufige Fragen

Woher kommt die Regel mit dem halben Meter?

Aus genau dieser Rechnung. Bei üblichen Stoßströmen und Anstiegszeiten liegt der Spannungsfall in der Größenordnung von einem Kilovolt je Meter Anschlussleitung. Ein halber Meter Gesamtlänge hält diesen Anteil klein genug, dass der Schutzpegel des Ableiters die Aussage behält.

Was, wenn ich die Länge nicht unterschreiten kann?

Dann hilft die V-förmige Verdrahtung: Die ankommende und die abgehende Leitung werden direkt an die Klemmen des Ableiters geführt, sodass der Ableiter im Strompfad liegt statt an einer Stichleitung. Damit entfällt der zusätzliche Spannungsfall weitgehend.

Warum ist die Stirnzeit so wichtig?

Weil die Spannung an der Anstiegsgeschwindigkeit hängt, nicht am Strom allein. Derselbe Scheitelwert in der halben Zeit ergibt die doppelte Spannung. Deshalb sind Blitzstoßströme mit steiler Stirn für die Anschlusslänge kritischer als energiereichere, aber langsamere Formen.

Rechnen ist der einfache Teil.

Die Formel liefert eine Zahl. Die Auslegung einer Anlage verlangt darüber hinaus Verlegeart, Häufung, Selektivität, Normenlage und den Blick auf den Bestand. Genau das übernehmen wir.

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