Analyse der Unterschiede zwischen Überspannungsschutz und Blitzableitern in Funktionsprinzip und Anwendungen

In Stromversorgungssystemen und verschiedenen elektrischen Geräten sind Überspannung und Blitzeinschläge zwei der häufigsten und zerstörerischsten Sicherheitsrisiken. Um diese Risiken zu mindern, werden Überspannungsschutzgeräte (SPDs) undBlitzableiterwerden typischerweise in technischen Anwendungen installiert.

Obwohl es sich bei beiden um elektrische Schutzgeräte handelt, weisen sie erhebliche Unterschiede in ihren Schutzobjekten, Funktionsprinzipien und Anwendungsszenarien auf und können nicht einfach ausgetauscht oder ersetzt werden.

I. Überspannungsschutz: Die „erste Verteidigungslinie“ gegen systeminterne Überspannung

Überspannungsschutzgeräte, auch Überspannungsschutzgeräte (SPDs) genannt, werden hauptsächlich zum Schutz vor Überspannungen verwendet, die im Stromnetz entstehen, wie zum Beispiel:

Betriebsüberspannung (Einschalten, Ausschalten, plötzliche Lastwechsel)

Induzierte Überspannung

Blitzbedingte Überspannungen (undirekte Blitzeinschläge)

Funktionsprinzip

Wenn die Systemspannung im normalen Bereich liegt, befindet sich der Überspannungsschutz in einem hochohmigen Zustand und hat nahezu keinen Einfluss auf den Systembetrieb;

Sobald die Netzspannung augenblicklich ihren zulässigen Wert überschreitet, leiten die nichtlinearen Komponenten im Inneren des Schutzgeräts die überschüssige Energie schnell, leiten sie um, klemmen sie fest oder absorbieren sie, wodurch die Spannung am Geräteende auf einen sicheren Bereich begrenzt wird.

Zu den üblichen Funktionskomponenten gehören:

Metalloxid-Varistor (MOV)

Gasentladungsröhre (GDT)

Siliziumgesteuerter Gleichrichter (SCR)

Typische Installationsorte

Ende der Eingangsleitung des Stromverteilerschranks

Sammelschienensystem

Frontend von Präzisionsgeräten (SPS, Instrumente, Kommunikationsgeräte usw.)

Seine Hauptfunktion besteht darin, die Überspannungsamplitude zu reduzieren und die Geräteisolierung und interne elektronische Komponenten zu schützen.

II. Blitzableiter: Bereitstellung eines „Pfads für Blitzenergie“

Blitzableiter dienen vor allem dem Schutz vor direkten Blitzeinschlägen und starken Blitzüberspannungen. Dabei steht nicht die „Begrenzung der Spannung“ im Vordergrund, sondern die schnelle Ableitung des Blitzstroms.

Funktionsprinzip

Wenn ein Blitz in eine Übertragungsleitung oder ein Gebäude einschlägt, kann der Blitzableiter in sehr kurzer Zeit einen Kanal mit niedriger Impedanz bilden, der die enorme Blitzenergie direkt auf den Boden umleitet und verhindert, dass der Blitzstrom durch den Gerätekörper oder die Gebäudestruktur fließt, wodurch Folgendes reduziert wird:

Geräteausfall

Isolationsschaden

Gefahr eines Stromschlags für das Personal

Ohne Blitzeinschlag oder unter normalen Betriebsbedingungen nimmt der Blitzableiter grundsätzlich nicht am Netzbetrieb teil.

 Häufige Typen

Stift-Blitzableiter

Metalloxid-Überspannungsableiter (lückenloser Typ)

Typische Anwendungsszenarien

Übertragungs- und Verteilungsleitungen

Umspannwerke

Blitzschutzanlagen für Gebäude

Elektrische Außenanlagen

Bei Blitzableitern liegt der Schwerpunkt auf dem Schutz vor direkten Blitzeinschlägen und der Energiedissipation und nicht auf einer präzisen Spannungsregelung.

Vergleich zwischen Überspannungsschutz und Blitzableitern

IV. Richtiger Auswahlansatz in der Ingenieurpraxis

In der praktischen Technik werden Überspannungsschutz und Blitzableiter häufig in Kombination und nicht als Entweder-Oder-Lösung eingesetzt:

Blitzableiter: Verantwortlich für „Blockieren und Umleiten von Blitzen“

Überspannungsschutz: Verantwortlich für die „Abschwächung von Restüberspannungen und den Schutz empfindlicher Geräte“

Nur durch den Aufbau eines abgestuften Schutzsystems können die Sicherheit und Stabilität des elektrischen Systems angesichts der doppelten Risiken von Blitzeinschlägen und Systemüberspannungen wirklich verbessert werden.