5kA vs. 10-kA-Überspannungsableiter: Wie wählt man den richtigen Nennwert?

Bei der Auswahl eines Metalloxid-Überspannungsableiters für ein Stromverteilungsnetz oder ein Umspannwerksprojekt stellen sich Ingenieure häufig die Frage, ob sie sich für ein 5-kA- oder ein 10-kA-Modell entscheiden sollen.

Auf den ersten Blick scheint der Unterschied klar zu sein. Ein 10-kA-Überspannungsableiter hat einen höheren Nennableitstrom als ein 5-kA-Modell. Ist es dadurch automatisch die bessere Wahl?

Nicht unbedingt.

Die geeignete Bewertung hängt von den erwarteten Blitzentladungsbedingungen, der Netzwerkkonfiguration, den Energiehandhabungsanforderungen und dem von der Ausrüstung geforderten Schutzniveau ab.

Für Käufer von Elektrogeräten, EPC-Auftragnehmer und Energieversorger ist es wichtig, diese Unterschiede zu verstehen, bevor sie Angebote anfordern oder einen technischen Vorschlag genehmigen.

Was bedeutet der Nennentladestrom?

Der Nennentladestrom, üblicherweise dargestellt durch In , ist ein wichtiger Klassifizierungsparameter für Metalloxid-Überspannungsableiter.

Er stellt den Spitzenwert eines Standard-Blitzstromimpulses von 8/20 μs dar, der zur Klassifizierung des Ableiters verwendet wird.

In der Praxis:

• Ein 5-kA-Überspannungsableiter hat einen Nennableitstrom von 5.000 A.

• Ein 10-kA-Überspannungsableiter hat einen Nennableitstrom von 10.000 A.

Allerdings sind diese Werte nicht als maximaler Blitzstrom zu interpretieren, dem der Ableiter standhalten kann.

Die tatsächliche Leistung eines Ableiters hängt auch von der Konstruktion des internen Metalloxidwiderstands, den Restspannungseigenschaften, der Ladungsübertragungsfähigkeit und der Energieabsorptionsleistung ab.

Eine 10-kA-Einstufung weist daher auf eine andere Klassifizierung und damit verbundene Leistungsanforderungen hin und bedeutet nicht einfach nur, dass das Produkt doppelt so leistungsstark ist wie ein 5-kA-Modell.

5-kA- und 10-kA-Überspannungsableiter: Was sind die Hauptunterschiede?

Beide Nennwerte werden beim Schutz von Energiesystemen verwendet, sie sind jedoch mit unterschiedlichen Anwendungsanforderungen verbunden.

In Mittelspannungsverteilungsnetzen werden 5-kA-Modelle üblicherweise für Anwendungen in Betracht gezogen, bei denen die erwartete elektrische Belastung und die spezifizierten Leistungsanforderungen innerhalb der Konstruktionsmöglichkeiten des ausgewählten Ableiters liegen.

Ein 10-kA-Modell kann spezifiziert werden, wenn höhere Anforderungen an den Entladestrom oder die Energiehandhabung gelten oder wenn die technischen Spezifikationen des Energieversorgers eine höhere Klassifizierung erfordern.

Das IEC-Klassifizierungssystem bietet ebenfalls nützlichen Kontext.

Gemäß IEC 60099-5:2018 sind die folgenden Nennableitstromwerte mit unterschiedlichen Ableiterklassen verbunden:

Dies verdeutlicht einen wichtigen Punkt: Der Nennableitstrom allein definiert nicht die vollständige Leistungsklassifizierung eines Überspannungsableiters. Andere Parameter, einschließlich Ladungsübertragung und Wärmeenergie, müssen ebenfalls berücksichtigt werden.

Wann ist ein 5kA-Überspannungsableiter geeignet?

Ein 5-kA-Überspannungsableiter wird häufig für Mittelspannungsverteilungsanwendungen in Betracht gezogen, bei denen die erwarteten Blitzentladungsbedingungen und Energieanforderungen mit seiner Konstruktion kompatibel sind.

Typische Überlegungen sind:

• Konventionelle Mittelspannungsverteilungsnetze.

• Schutz des Verteilungstransformators.

• Freileitungen mit geeigneten Netzwerkkonfigurationen.

• Projekte, deren Versorgungsspezifikationen 5-kA-Ableiter zulassen.

Für viele Verteilungsanwendungen kann ein richtig ausgewählter 5-kA-Ableiter den erforderlichen Schutz bieten, ohne unnötig einen höheren Nennableitstrom anzugeben.

Der Schlüssel besteht darin, die tatsächlichen elektrischen Bedingungen und die Leistungsdaten des Herstellers zu überprüfen, anstatt ein Modell nur aufgrund seiner Nennstromstärke auszuwählen.

Wann sollten Sie einen 10-kA-Überspannungsableiter in Betracht ziehen?

Ein 10-kA-Überspannungsableiter ist eine Überlegung wert, wenn das Projekt eine höhere Nennentladungsstromklassifizierung oder eine anspruchsvollere elektrische Leistung erfordert.

Ingenieure können beispielsweise 10-kA-Modelle spezifizieren für:

• Anwendungen zum Schutz von Umspannwerken.

• Verteilungsnetze mit höheren zu erwartenden Blitzentladungsbelastungen.

• Installationen mit hohen Anforderungen an die Stoßenergie.

• Projekte mit spezifischen technischen Spezifikationen für Versorgungsunternehmen oder EPC.

Längere verbundene Leitungssysteme, Kondensatorbankinstallationen und andere Netzwerkeigenschaften können ebenfalls Einfluss auf die erforderliche Ableiterleistung haben.

Es ist wichtig, diese Bedingungen gemeinsam zu bewerten. Eine höhere Blitzeinwirkung bestimmt nicht automatisch die richtige Bewertung, ohne dass das gesamte Netzwerkdesign berücksichtigt wird.

Bietet ein 10-kA-Überspannungsableiter immer einen besseren Schutz?

Dies ist eine besonders wichtige Frage für Einkaufsingenieure.

Ein höherer Nennentladestrom bedeutet nicht automatisch eine geringere Restspannung oder einen besseren Schutz für jede Anwendung.

Die tatsächliche Schutzleistung muss anhand der Spannungs-Strom-Eigenschaften des Ableiters und ihrer Beziehung zur Isolationsfestigkeit des geschützten Geräts bewertet werden.

Wenn Käufer beispielsweise zwei Produkte vergleichen, sollten sie nicht einfach die bei 5 kA gemessene Restspannung bei einem Modell mit der bei 10 kA bei einem anderen Modell gemessenen Restspannung vergleichen. Diese Werte werden unter verschiedenen Strombedingungen gemessen.

Ein aussagekräftigerer Vergleich sollte die Restspannung bei demselben angegebenen Entladestrom zusammen mit dem entsprechenden Blitzstoßschutzpegel berücksichtigen.

Die Blitzstoßspannungsfestigkeit (LIWV) des Geräts muss ebenfalls berücksichtigt werden.

Wenn der Schutzpegel des Ableiters im Verhältnis zur Isolationsfähigkeit des Transformators oder der Schaltanlage zu hoch ist, kann die erforderliche Schutzkoordination möglicherweise nicht erreicht werden.

Darüber hinaus kann die Länge der Verbindungsleiter zwischen Ableiter und geschütztem Gerät Einfluss auf die an den Geräteklemmen auftretende Spannung haben.

Daher geht es bei der Auswahl eines Überspannungsableiters nicht nur darum, die größere Anzahl auszuwählen.

Fünf Faktoren, die Sie vor der Auswahl von 5 kA oder 10 kA überprüfen sollten

Bevor Ingenieure eine Kaufentscheidung treffen, sollten sie über den Nennentladestrom hinaus blicken.

1. Systemspannung und Dauerbetriebsspannung

Die Nennspannung (Ur) und die maximale Dauerbetriebsspannung (Uc) müssen entsprechend der höchsten Systemspannung, den Erdungsbedingungen und den zu erwartenden vorübergehenden Überspannungen ausgewählt werden.

Eine falsch gewählte Uc oder Ur kann zu einer übermäßigen elektrischen Belastung im Normalbetrieb oder bei Erdschlussbedingungen führen.

2. Blitzeinwirkung und Netzwerkkonfiguration

Blitzeinfall, Freileitungskonfiguration, Abschirmung, Erdungsbedingungen, angeschlossene Leitungslängen und die Anzahl der angeschlossenen Leitungen können den zu erwartenden Ableitstrom durch einen Ableiter beeinflussen.

Mithilfe dieser Faktoren können Ingenieure entscheiden, ob eine 5-kA- oder 10-kA-Klassifizierung angemessen ist.

3. Energie- und Ladungsübertragungsfähigkeit

Der Nennentladestrom ist nur ein Teil der Leistungsbewertung.

Abhängig von der geltenden Klassifizierung und den Projektanforderungen sollten Ingenieure auch die Bewertung der wiederholten Ladungsübertragung (Qrs), die Bewertung der thermischen Ladungsübertragung (Qth) und die Bewertung der thermischen Energie (Wth) überprüfen.

Diese Parameter sind besonders wichtig, wenn die Anlage hohen elektrischen Belastungen ausgesetzt ist.

4. Restspannungs- und Isolationskoordination

Der Blitzstoßschutzpegel des Ableiters muss auf den Isolationswiderstandswert des geschützten Transformators, der Schaltanlage oder anderer elektrischer Geräte abgestimmt sein.

Ein angemessener Schutzabstand ist gemäß den geltenden Anforderungen der Isolationskoordination einzuhalten.

5. Anwendbare Normen und Gebrauchsspezifikationen

IEC 60099-4 befasst sich mit den Anforderungen und Prüfungen von lückenlosen Metalloxid-Überspannungsableitern, während IEC 60099-5 Auswahl- und Anwendungsempfehlungen bietet.

In der Projektspezifikation können auch die erforderliche Ableiterklasse, der Nennableitstrom, die Energiekapazität, die Gehäusekonstruktion und zusätzliche Prüfanforderungen festgelegt werden.

Überprüfen Sie immer die geltende Standardausgabe und die technischen Spezifikationen des Kunden, bevor Sie das endgültige Modell bestätigen.

Was sollten Sie bei der Anforderung eines Angebots für einen Überspannungsableiter berücksichtigen?

Ein häufiger Grund für Verzögerungen bei der technischen Klärung ist, dass bei der Erstanfrage nur die Systemspannung und der Nennentladestrom angegeben werden.

Für eine genauere Produktempfehlung ist es hilfreich, die folgenden Informationen anzugeben:

Sollten einige elektrische Parameter noch nicht verfügbar sein, können Sie dennoch die Systemspannung, den Installationsantrag und die Projektspezifikation senden. Der Hersteller kann dann die Informationen überprüfen und die für die Auswahl erforderlichen zusätzlichen Parameter ermitteln.

DGG Power: 5-kA- und 10-kA-Metalloxid-Überspannungsableiterlösungen

DGG Power liefert Metalloxid-Überspannungsableiter für Mittel- und Hochspannungsverteilungs- und -übertragungsanwendungen.

Unsere Produktauswahl umfasst verschiedene Ableiterwerte, Strukturen und Installationskonfigurationen, um den unterschiedlichen Projektanforderungen gerecht zu werden.

Die DGG-Produktauswahldokumentation umfasst sowohl 5-kA- als auch 10-kA-Nennentladestrommodelle für verschiedene Spannungsebenen und Anwendungskategorien.

Abhängig vom gewählten Modell können Kunden besprechen:

• Überspannungsableiter vom Verteilungs- und Stationstyp.

• Unterschiedliche Kombinationen von Nennspannung und Dauerbetriebsspannung.

• Konfigurationen mit Polymergehäuse und Porzellangehäuse.

• Verschiedene Installationsstrukturen und Zubehör.

• Verfügbare modellspezifische technische Dokumente und Typprüfberichte.

Die Verfügbarkeit spezifischer technischer Berichte und Konfigurationen sollte anhand des tatsächlich angebotenen Modells bestätigt werden.

Anstatt ein 10-kA-Modell zu empfehlen, nur weil seine Nennleistung höher ist, geht es bei DGG Power darum, die elektrischen Anforderungen des Kunden zu verstehen und eine geeignete Produktkonfiguration zu ermitteln.

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Häufig gestellte Fragen

Ist ein 10-kA-Überspannungsableiter doppelt so leistungsstark wie ein 5-kA-Überspannungsableiter?

Nein. Die Werte repräsentieren unterschiedliche Nominal-Entladestromklassifizierungen basierend auf der Spitze eines 8/20μs-Impulses. Die Gesamtleistung hängt auch vom Design des Ableiters, den Energie- und Ladungsübertragungsfähigkeiten sowie anderen elektrischen Eigenschaften ab.

Kann ich einen 5-kA-Überspannungsableiter durch ein 10-kA-Modell ersetzen?

Nicht automatisch. Der Ersatz muss die erforderlichen Ur-, Uc-, Restspannungs-, Isolationskoordinations- und Energiehandhabungsanforderungen sowie die geltenden Projektspezifikationen erfüllen.

Sind 5-kA-Überspannungsableiter für 11-kV- und 33-kV-Verteilungsnetze geeignet?

Sie können für bestimmte Anwendungen geeignet sein, die richtige Bewertung hängt jedoch von den Netzwerkbedingungen, der Ableiterklassifizierung und den Anforderungen des Versorgungsnetzes ab. Die Systemspannung allein bestimmt nicht, ob 5 kA oder 10 kA angemessen sind.

Was ist besser für den Schutz von Umspannwerken, 5 kA oder 10 kA?

Für Anwendungen in Umspannwerken wird üblicherweise ein 10-kA-Modell in Betracht gezogen, die endgültige Auswahl sollte sich jedoch an der geltenden Klassifizierung des Stationsableiters, den Energieanforderungen und der Studie zur Isolationskoordination orientieren. Für Anwendungen in Hochspannungsstationen sind möglicherweise zusätzliche Klassifizierungen und Nennwerte über 10 kA erforderlich.

Kann DGG Power sowohl 5-kA- als auch 10-kA-Überspannungsableiter versorgen?

Ja. Die Produktauswahl von DGG umfasst Modelle mit beiden Nennentladeströmen. Bitte geben Sie Ihre erforderliche Spannungshöhe, Anwendung und technischen Spezifikationen an, damit das geeignete Modell und die verfügbare Dokumentation bestätigt werden können.

Fazit: Wählen Sie die richtige Bewertung, nicht nur die höhere Bewertung

Die Wahl zwischen 5-kA- und 10-kA-Überspannungsableitern erfordert mehr als den Vergleich zweier Zahlen.

Die richtige Entscheidung sollte auf den erwarteten Blitzentladungsbedingungen, der Netzwerkkonfiguration, den Energiehandhabungsanforderungen, der Isolationskoordination und den geltenden Versorgungsspezifikationen basieren.

Ein richtig ausgewählter 5-kA-Ableiter kann für ein Verteilungsprojekt geeignet sein, während für eine andere Installation möglicherweise ein 10-kA-Modell oder eine höhere Ableiterklassifizierung erforderlich ist.

Für Energieversorger, EPC-Auftragnehmer und Händler von Elektrogeräten kann die Zusammenarbeit mit einem Hersteller, der diese technischen Anforderungen versteht, den Produktbewertungs- und Beschaffungsprozess einfacher gestalten.

Suchen Sie einen 5-kA- oder 10-kA-Metalloxid-Überspannungsableiter?

Kontaktieren Sie DGG Power mit Ihrer Systemspannung, Anwendung, erforderlichen elektrischen Parametern und Projektspezifikationen.

Unser Team kann Ihnen bei der Überprüfung der Anforderungen helfen und geeignete Produktoptionen, technische Datenblätter und verfügbare Typprüfdokumentation bestätigen.

Technische Referenzen

• IEC 60099-4:2014 – Metalloxid-Überspannungsableiter ohne Lücken für Wechselstromsysteme.

• IEC 60099-5:2018 – Auswahl und Anwendungsempfehlungen für Überspannungsableiter.

• Siemens, Metalloxid-Überspannungsableiter in Hochspannungssystemen: Grundlagen.