Geringer Leckstrom bringt zusätzliche Sicherheit
Eine Möglichkeit, die galvanische Trennung zu erreichen, ist die Messung des vom Leckstrom erzeugten Magnetfeldes. Allerdings sind die Kosten eines auf dem Hall-Prinzip basierenden Systems bei Strömen um 1mA verhältnismäßig hoch. Die Magnetfeld-Beanspruchung beim EMV-Test [4] kann solche Messungen stören. Erschwert wird die Messaufgabe auch, weil das zu schützende Signal von der Überwachungsschaltung so wenig wie möglich beeinflusst werden darf. Betrachtet man noch, dass die Leckströme in beide Richtungen fließen können und auch gleichgerichtet sein können, fallen weitere Sensoren mit galvanischer Trennung – die auf transformatorischer Wirkung basieren – aus. Zusätzliche Sicherheit wird erreicht, wenn ein geringer Leckstrom erkannt wird. Dann bleibt die entstehende Verlustleistung verhältnismäßig gering und kann nicht zur Überhitzung der TVS-Diode führen. Ab einem Leckstrom von circa 1mA kann die angeschlossene Auswertelogik (Bild 4) mithilfe ausgeklügelter Algorithmen den Status der TVS-Diode erkennen, indem die Impuls-Belastungen über die gesamte Einsatzzeit berücksichtigt werden. Der ermittelte Status \’gelb\‘ wird über einen Tragschienenverbinder an den Controller weiter geleitet. Die Überlastung – signalisiert durch den Status \’rot\‘ – wird beim Ausfall von mindestens einer TVS-Diode angezeigt. Bei den gasgefüllten Überspannungsableitern ist der Alterungsmechanismus komplizierter und hängt von vielen Faktoren ab – wie Brenndauer des Brennbogens, Energieumsatz pro Ableitvorgang sowie Anzahl der Ableitvorgänge. Bei der vom Komponentenhersteller definierten Grenzbelastung wird der Status \’gelb\‘ ausgegeben. Neben den Impulsbelastungen treten auch Beeinträchtigungen durch Folgeströme auf, bei denen der GDT nach einem Ableitvorgang längere Zeit gezündet bleibt. Hier sorgt der eingebaute Kurzschlussbügel für das sichere Löschen des GDT und für den Schutz nachgeschalteter Geräte durch einen Kurzschluss. In solchen Fällen ist der Status \’rot\‘ erreicht. Der ÜSG-Stecker muss ausgetauscht werden, um den Gasableiter zu ersetzen. Auch im Falle eines unvollständig gesteckten oder fehlenden Steckers wird der Status \’rot\‘ ausgegeben. Damit werden Wartungsfehler reduziert.
Einsatz bis 4.000 Meter Höhe
Neben der erweiterten Signalisierung mittels grün/gelb/rot wurde auch die Einsatzbandbreite der ÜSG vom Typ Plugtrab PT-IQ verbessert. Die Überwachung funktioniert nicht nur bei leistungsstarken Signalen, sie erkennt auch Leckströme ab 1mA. Die eingebauten Sicherheitseinrichtungen sorgen auch bei energiereichen Signalen für einen definierten Überlastungsausfallmodus nach [2]. Die PT-IQ-Schutzgeräte erfüllen die erhöhten Anforderungen der Überspannungskategorie 3 und zählen somit zu den Betriebsmitteln für den industriellen Einsatz [5]. Zusätzlich wurden bei der Entwicklung der Geräte die Luft- und Kriechstrecken erhöht, sodass der Einbau in Höhen bis zu 4.000m problemlos möglich ist.
Zusammenfassung
Schutzgeräte mit intelligenter Statusüberwachung sorgen für eine Reduktion der Service-Einsätze. Durch ein intelligentes Monitoring-System, das bereits einen Verschleiß der Schutzgeräte signalisiert, bevor sie durch eine Überlastung ausfallen, wird die Anlagenverfügbarkeit deutlich erhöht.
