Vollautomatische elektrische Prüfung von steckbaren Überspannungsschutzgeräten

Boxenstopp für den Überspannungsschutz

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Überspannungsschutzgeräte liefern einen wichtigen Beitrag zum kontinuierlichen und störungsfreien Betrieb von Anlagen. Für eine zuverlässige Beurteilung der Funktionstüchtigkeit von Überspannungsschutzgeräten ist eine elektrische Prüfung erforderlich. Mithilfe einer umfassenden elektrischen Prüfung von steckbaren Überspannungsschutzgeräten ist auch eine normgerechte Dokumentation der Prüfergebnisse möglich.

DER AUTOR Dipl.-Ing. Holger Heckler, Produktmanager für Blitz- und Überspannungsschutz Trabtech, Phoenix Contact GmbH & Co. KG, Blomberg

Ein wirksames Blitzschutzsystem besteht immer aus einem äußerem (DIN EN 62305-3) und einem inneren Blitzschutzsystem (DIN EN 62305-4). Ein wesentlicher Bestandteil von inneren Blitzschutzsystemen sind Überspannungsschutzgeräte – auch als SPDs (surge-protective device) bezeichnet.
Überspannungsschutzgeräte müssen geprüft werden
Um eine hohe Anlagenverfügbarkeit zu erreichen, müssen Anlagenbetreiber ihre elektrische Anlage regelmäßig inspizieren und warten. Regelmäßige Inspektion und Wartung werden – abhängig vom jeweiligen Typ einer Anlage – von Gesetzgebern, Aufsichtsbehörden bzw. Berufsgenossenschaften vorgeschrieben.
Die regelmäßige Prüfung und Wartung von Blitzschutzsystemen wird ebenfalls in einschlägigen DIN-Normen gefordert (siehe DIN EN 62305-3 Anhang E.7). Für diese fachgerechte Prüfung sind besondere Kenntnisse erforderlich. Deshalb wird in der DIN EN 62305-3 gefordert, dass diese Prüfung von einer sogenannten Blitzschutzfachkraft durchgeführt wird. Eine Prüfung der Überspannungsschutzgeräte ist ebenfalls Bestandteil dieser Prüfung.
Die ‚umfassende Prüfung bei kritischen Situationen‘ bezieht sich auf bauliche Anlagen, die sensible Systeme beinhalten, oder auf Anlagen mit einer größeren Anzahl von Personen. Explosionsgeschützte bauliche Anlagen sollten alle 6 Monate einer Sichtprüfung unterzogen werden. Der elektrische Test der Installationen sollte einmal im Jahr durchgeführt werden. In Anlagen mit hohen sicherheitstechnischen Anforderungen kann zum Beispiel der Gesetzgeber vorschreiben, dass eine umfassende Prüfung erfolgen muss, wenn es zu Blitzeinschlägen innerhalb eines bestimmten Radius um die jeweilige Anlage gekommen ist.
Prüfung, Dokumentation und Wartung
Durch eine regelmäßige Wartung von Blitzschutzsystemen soll sichergestellt werden, dass es im Laufe der Zeit nicht zu einer Verschlechterung der Eigenschaften eines Blitzschutzsystems kommt. Die Prüfung der Bestandteile eines inneren Blitzschutzsystems erfolgt – soweit möglich – durch eine Sichtprüfung. Viele Überspannungsschutzgeräte sind mit einer Funktionsanzeige ausgestattet – Überspannungsschutzgeräte ohne Funktionsanzeige müssen gemäß der Norm vorzugsweise unter Anwendung der Bedienungsanleitung oder unter Verwendung der Ausrüstung des Herstellers überprüft werden. Über die Prüfung muss ein Prüfbericht erstellt werden.
Eine Sichtprüfung lässt keine umfassenden Aussagen über den Zustand oder über die Alterung von Überspannungsschutzgeräten zu. Auch die Aussagekraft einer Funktionsanzeige hängt stark von der Art der jeweiligen Funktionsanzeige ab. So beruht beispielsweise die thermische Überwachung von Varistoren auf dem Umstand, dass Varistoren bei Vorschädigung oder Alterung Leckströme durchlassen können, die zu einer Erwärmung des Varistors führen. Voraussetzung für Leckströme ist jedoch eine hinreichend hohe Spannung. Fehlt diese, kann es nicht zu einer durch Leckströme bedingten Erwärmung kommen, und eine thermische Überwachungseinrichtung kann somit auch keinen Fehlerzustand erkennen.
Um eine zuverlässige Aussage über den Zustand von Überspannungsschutzgeräten zu treffen, ist deshalb eine elektrische Prüfung erforderlich, bei der alle relevanten Komponenten der Geräte geprüft werden. Bei dieser elektrischen Prüfung – der sogenannten Hochspannungsprüfung – wird die Prüfspannung so gewählt, dass das zu prüfende Überspannungsschutzgerät leitfähig wird. Die während der Prüfung ermittelten Messergebnisse werden danach mit Referenzwerten verglichen und bewertet.
Bei Überspannungsschutzkomponenten mit schaltender Charakteristik – etwa Funkenstrecken und gasgefüllte Überspannungsableiter (ÜsAgs) – wird die sogenannte Ansprechspannung bestimmt. Bei Komponenten mit kontinuierlicher Kennlinie wird im Regelfall die Restspannung bei einem Konstantstrom von 1 mA bestimmt. Mehrstufige Überspannungsschutzgeräte mit Entkopplungswiderständen sollten so aufgebaut sein, dass auch die Entkopplungswiderstände mit geprüft werden können.
Sicherheit beim Prüfvorgang
Bei der Hochspannungsprüfung werden zum Teil Gleichspannungen von mehr als 1000 V eingesetzt. Ein Prüfgerät für Überspannungsschutzgeräte sollte so aufgebaut sein, dass eine sichere Hochspannungsprüfung der Schutzgeräte durch Fachkräfte ohne Spezialkenntnisse möglich ist. Das Prüfgerät sollte tragbar und so robust sein, dass es für Vor-Ort-Prüfungen in elektrischen Anlagen geeignet ist.
Der Checkmaster 2 ist ein leichtes, robustes und intelligentes Hochspannungsprüfgerät für steckbare Überspannungsschutzgeräte von Phoenix Contact. Das Prüfgerät ist zudem modular aufgebaut und sicher bedienbar. Es ist mit einem Bedienbildschirm, einem Barcode-Scanner, einer SPS sowie einem fernsteuerbaren und strombegrenzenden Hochspannungsnetzteil ausgestattet. Durch unterschiedliche Prüfadapter kann der Checkmaster 2 bequem an unterschiedliche Überspannungsschutzgeräte angepasst werden. Die Prüfadapter können werkzeuglos ausgetauscht werden – ohne das Prüfgerät auszuschalten. Unterhalb der Ablageschale für den Barcode-Scanner befindet sich ein Fach für die Aufnahme eines weiteren Prüfadapters. Für Transport und Lagerung zusätzlicher Prüfadapter steht ein robuster Transportkoffer zur Verfügung.
Prüfen mit dem Checkmaster
Um ein Überspannungsschutzgerät mit dem Checkmaster 2 zu prüfen, wird die Artikelnummer eines Überspannungsschutzgeräts per Barcode-Scanner oder mit Hilfe der virtuellen Tastatur eingegeben. Das entsprechende Prüfprogramm wird dann automatisch geladen. Der Prüfvorgang erfolgt vollautomatisch, und die Prüfergebnisse werden mit Hilfe einer Bauteile-Datenbank bewertet. Der Checkmaster 2 erkennt defekte Überspannungsschutzgeräte sowie vorgeschädigte Geräte, deren elektrische Parameter am Rande des Toleranzbereichs liegen. Das Prüfprotokoll mit Prüfergebnissen, Einbauorten und Alphanumeriken wird netzausfallsicher gespeichert und kann auf einem USB-Stick gespeichert werden. Die Prüfprotokolle können mit Standard-Büro-Software weiterverarbeitet werden. Auch ein Software-Update ist über die USB-Schnittstelle möglich. ge
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