Immer wissen was los ist – die Vorteile auf einen Blick
Meistens sind die zu schützenden Anlagen weitläufig verteilt. Um die Schutzsysteme nicht ständig vor Ort kontrollieren zu müssen, ist es vorteilhaft, wenn der Zustand des Schutzgerätes gemeldet und überwacht wird. Wenn neben den Informationen \’funktionstüchtig\‘ und \’defekt\‘ auch noch der Verschleiß der Schutzgeräte angezeigt wird, ist der Service einfacher planbar. Weil ein Mikroprozessorgesteuertes Monitoring-System bereits einen Verschleiß der Schutzgeräte signalisiert, bevor sie durch eine Überlastung ausfallen, wird die Anlagenverfügbarkeit deutlich erhöht.
Bei zahlreichen Überspannungsschutzgeräten (ÜSG) signalisiert eine Anzeige nur den Ausfall. Dann müssen die Schutzgeräte allerdings sofort ausgetauscht werden. Eleganter ist eine Vorwarnanzeige, die es ermöglicht, den Austausch frühzeitig einzuplanen. Diese Aufgabe löst die Produktfamilie Plugtrab PT-IQ, die stets über den Zustand der ÜSG informiert (Bild 1).
Was fordern die Normen?
Die Norm IEC62305-3 Teil E7 \’Wartung und Prüfung von Blitzschutzsystemen\‘ [1] empfiehlt die regelmäßige Überprüfung der ÜSG. Dies lässt sich über eine Sichtprüfung durchführen, wenn das ÜSG eine Statusanzeige besitzt. Das ist beispielsweise bei Typ-2-Ableitern für Stromversorgungsanlagen Stand der Technik. Die Statusanzeige basiert auf thermische Abtrennvorrichtungen, die an Varistoren gekoppelt sind. Die Defekt-Meldung von ÜSG für MSR-Kreise ist dagegen eine technische Herausforderung – eine integrierte Statusanzeige ist eher die große Ausnahme. Denn die elektrische Leistung in MSR-Kreisen ist viel geringer. Somit lässt sich nicht sicherstellen, dass eine signifikante Temperaturerhöhung der Bauelemente im Signalkreis auftritt – etwa in einer Stromschleife mit bis zu 20mA. Die thermische Überwachung der Komponenten im ÜSG für MSR-Kreise scheidet somit als zuverlässige Zustandsüberwachung aus.
Leistungsparameter aus der Normung
Bei der Auswahl der ÜSG muss neben dem Schutzpegel auch das Impulsableitvermögen des ÜSG berücksichtigt werden. Diese und viele weitere Eigenschaften werden durch genormte Prüfungen nach der Produktnorm [2] nachgewiesen. Dabei muss der Anwender unterscheiden, mit welchen genormten Impulsen die Schutzpegel bestimmt wurden. Der Schutzpegel beim C2-Impuls von 10kA liegt z.B. aufgrund des Stromes deutlich höher als der Schutzpegel bei C3-Impulsen von 50A. Bei einem gut dokumentierten ÜSG gibt es idealerweise Angaben zu mehreren Normimpulsen, denn oft ist die zu erwartete Impulsstärke vom Installationsort [3] abhängig. So sollten Schutzgeräte an der ersten Blitzschutzzone, dem Gebäudeeingang, die Anforderungen der Kategorie D1 erfüllen. Eine zweite Stufe sollte der Anforderungskategorie C2 und eine dritte Stufe der Anforderungskategorie C3 entsprechen. Mit dem \’intelligenten\‘ Überspannungsschutz Plugtrab PT-IQ wird der Zustand der Schutzgeräte kontinuierlich überwacht. Jedes ÜSG meldet seinen Zustand an eine Zentraleinheit, den Controller. Diese Zustandsinformationen können am Controller über potentialfreie Fernmeldekontakte weitergegeben werden (Bild 2). Entweder fragt z.B. eine SPS direkt und drahtgebunden die Kontakte ab, oder die Zustandsinformationen werden mithilfe von Interface-Modulen in intelligente Meldesysteme eingebunden (Bild 3).
Wie funktioniert die Signalisierung im Detail?
Moderne ÜSG sind heute mehrstufig. Hierbei werden Schutzelemente mit niedrigem Schutzpegel – wie Supressor-Dioden (TVS – Transient Voltage Suppressor) – mit Schutzelementen, die höhere Stoßstrom-Tragfähigkeiten aufweisen – etwa gasgefüllte Überspannungsableiter (GDT – Gas Discharge Tube) – in einem Gehäuse kombiniert. Der Ausfall der ÜSG erfolgt meist schleichend und zeigt sich durch Ansteigen des Leckstromes der Schutzelemente. Dadurch entsteht im Schutzelement Verlustleistung, die allerdings in MSR-Anlagen häufig zu gering ist, um die Vorschädigung der Bauelemente durch Temperatursicherungen zu erfassen. Auch bei den kurz anliegenden Signalen, die in MSR-Anlagen häufig verwendet werden, sind die Temperatursicherungen zu träge, um einen kurzzeitigen Temperaturanstieg zu erkennen. Es liegt nahe, den Leckstrom zu messen, um beim Überschreiten festgelegter Pegel die Vorschädigung oder den Ausfall des ÜSG zu signalisieren. Die weit verbreitete Strommess-Methode mithilfe eines Widerstandes scheidet hier aus. Denn durch hohe Stoßströme muss ein geringer Widerstand gewählt werden, der jedoch bei Leckströmen im mA-Bereich ungenaue Messergebnisse liefert. Außerdem ist es vorteilhaft, die Strommessung galvanisch getrennt vom Signalkreis aufzubauen. Dadurch können mehrere Signalpfade in einem ÜSG mit nur einer Auswerteeinheit überwacht werden. Zusätzlich ist durch eine sichere Trennung die Auswerteschaltung vor EMV-Einflüssen des Signalkreises geschützt.
