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Ein Überspannungsschutz spielt für die Sicherheit technischer Komponenten eine wichtige Rolle.

Ein Überspannungsschutz spielt für die Sicherheit technischer Komponenten eine wichtige Rolle.

Bild: iStock, Pobytov

Überspannungsschutz Saubere Signale auch bei Gewitter

04.05.2017

Auf einem Meter Installationsbreite lassen sich jetzt 572 Signaladern gegen Überspannungen schützen. Gerade mal 3,5 Millimeter breit sind die Geräte dazu für die MSR-Technik. Zudem vereinfachen Zusatzfunktionen die Inbetriebnahme der Signalkreise und Wartungsarbeiten.

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Sicherheit und Verfügbarkeit der technischen Komponenten und deren Zusammenspiel ist seit jeher eine der zentralen Anforderungen in der Prozess­technik. Dabei spielt auch ein wirksamer Überspannungsschutz eine wichtige Rolle. Hinzu kommt, dass das Bewerten und Minimieren von Risiken heute zunehmend transparenter verhandelt und immer häufiger zur Chefsache wird. Eine zentrale Rolle spielt dabei auch der Blitz- und Überspannungsschutz für bauliche Anlagen – das Risiko wird hier nach DIN EN 62305-2 bewertet. Für die Mess-, Steuerungs- und Regelungs-Technik (MSR) hat jetzt Phoenix Contact mit „Termitrab Complete“ den schmalsten Überspannungsschutz auf den Markt gebracht – die schmalsten Geräte sind 3,5 Millimeter breit.

Gefahrenquellen bewerten

Eine häufige Ursache für transiente Überspannungen sind die Auswirkungen von Blitzentladungen bei Gewittern. Dabei können auch weit entfernte Blitz­einschläge Auswirkungen auf elektrische und elektronische Bauteile haben. Zum einen entsteht in der Nähe des Blitzes immer eine Potentialanhebung der Erde aufgrund der Erdwiderstände und des Blitzstroms. Über das Erdungssystem der Anlage und über die Potentialausgleichsleitungen setzt sich diese Spannungserhöhung fort – und kann insbesondere die Isolation von Geräten und Leitungen beschädigen.

Aber auch das elektromagnetische Feld, das während der kurzen Dauer des Impulses entsteht, kann sich induktiv oder kapazitiv auf Signalleitungen ein­koppeln. Signale können hierbei beeinträchtigt werden; Geräte mit empfindlicher Elektronik werden oft reihenweise zerstört. Besonders gefährdet sind dabei Komponenten, zu denen die Kupferleitungen über lange Strecken außerhalb von Gebäuden im freien Feld verlegt sind. Aber auch innerhalb von Gebäuden kann eine Gefährdung von Signalleitungen vorliegen – insbesondere wenn die elektromagnetische Verträglichkeit bei der Leitungsverlegung nicht gegeben ist.

Ü-Schutz kann mehr

Überspannungsschutz für die MSR-Technik kann heute mehr als nur vor transienten Überspannungen schützen. Die Komponenten werden oftmals als vollwertige Klemme in den Kabelverteilerschränken genutzt und bieten viele Zusatzfunktionen, welche die Inbetriebnahme der Signalkreise sowie spätere Wartungsarbeiten vereinfachen. In prozesstechnischen Großanlagen werden oftmals mehrere tausend Signale und entsprechend viele Feldkabel in sogenannten High-Density-Marshaling-Cabinets terminiert. Der Überspannungsschutz Termitrab Complete ermöglicht es mit seinen schmalen Varianten, zwei Signaladern auf einer Baubreite von 3,5 Millimeter anzuschließen. Auf einem Meter Installationsbreite lassen sich folglich 572 Signaladern gegen Überspannungen schützen.

Die Verlustleistung, die aus den Entkopplungswiderständen in den Schutzschaltungen resultiert, konnte minimiert werden – auch diese Funktion zielt auf High-Density-Anforderungen ab. Durch eine innovative Schutzschaltung werden die drei Kategorien C1, C2 und D1 der Überspannungsschutz-Norm EN 61643-21 auch bei einer Baubreite von 3,5 Millimeter eingehalten.

Bei den mit sechs Millimeter etwas breiteren Varianten von Termitrab Complete findet sich eine große Vielfalt an Zusatzfunktionen zur Unterstützung bei Wartungsarbeiten. So kann etwa die integrierte Messertrennung genutzt werden, um die Signale der Steuerungsseite von der Feldseite zu trennen. Diese Funk­tion ist nicht nur bei Wartungsarbeiten sinnvoll, sondern auch bei der Fehlersuche im Feld. Wird zum Beispiel ein Kurzschluss auf den Feldkabeln vermutet, öffnet der Servicetechniker die Messertrennung und kann – direkt auf den Klemmkontakten der Termitrab-Complete-Komponenten – den Schleifenwiderstand messen. Sogar Isolationsmessungen bei geöffneter Messertrennung sind kein Problem, dabei müssen die Leitungen nicht einmal vom Produkt abgeklemmt werden.

Geprüfte Wirksamkeit

Eine Überprüfung der Blitz- und Überspanungsschutz-Einrichtungen in regelmäßigen Intervallen ist nicht nur empfehlenswert, sondern in vielen Anwendungsbereichen vorgeschrieben. Mit den steckbaren Varianten von Termitrab Complete sind derartige Prüfungen einfach. Die spannungsbegrenzenden Komponenten sind im steckbaren Produktteil untergebracht, der sich nach dem Entriegeln leicht aus dem Basiselement heraus ziehen lässt. Die angeschlossenen Signalleitungen bleiben unberührt am Basiselement. Vorteilhaft ist dabei auch, dass der Signalkreis beim Herausziehen des Steckers nicht unterbrochen wird – die Anlagenverfügbarkeit bleibt also auch während der Prüfung der Überspannungsschutz-Stecker erhalten.

Der umfangreiche Test der Komponenten des Steckers erfolgt mit dem Checkmaster 2, der eine vollautomatische elektrische Prüfung von steckbaren Überspannungsschutzgeräten ermöglicht. Die Prüfergebnisse werden im Checkmaster 2 für jeden überprüften Stecker separat gespeichert. Mit der Export-Funktion ist so auch die vorgeschriebene Dokumentation erledigt.

Einige Produkte aus dem Produktprogramm Termitrab Complete bieten einen integrierten Überlastschutz. Hat die Schutzfunktion ausgelöst, wird dies über die integrierte Statusanzeige signalisiert. Für diese Funktion wird keine Hilfsenergie benötigt. Optional kann damit der Status von bis zu 40 Überspannungsableitern überwacht werden. Dann ist lediglich das sogenannte Remote-Set mit 24 Volt zu versorgen. Der Fehlerstaus wird über einen potentialfreien Kontakt an nachfolgende Systeme weiter gegeben – somit kann die Überwachung in die Leitstellentechnik eingebunden werden.

Extreme Einsatzbedingungen

Neben den klassischen Signalformen wie der 4…20-mA-Stromschleife und binären Ein- und Ausgängen haben auch Feldbussysteme in der Prozesstechnik eine große Bedeutung. Sowohl für die klassischen Signalformen als auch für die serielle Datenübertragung hält das Produktprogramm von Termitrab Complete eine Lösung in der schmalen Bauform bereit – auch für den Einsatz im explosionsgefährdeten Bereich. Zulassungen nach Atex und IEC Ex attestieren die Eignung des Überspannungsschutzes im Rahmen der Zündschutzart „Eigensicherheit“. Ein Einsatz in Feldverteilern der Ex-Zone 1 oder 2 ist zulässig. Ergänzende Approbationen attestieren die Eignung nach Fisco (Fieldbus Intrinsically Safe Concept für eigensicheres Feldbuskonzept), siehe DIN EN 60079-11 Anhang G. Außerdem sind die Produkte resistent gegenüber zahlreichen Schadgasen, Salz-Nebel-Einflüssen sowie Schock- und Vibrationsstörungen.

Bildergalerie

  • 3,5 mm messen die schmalsten Komponenten von Termitrab Complete, der weltweit schmalste Ü-Schutz für MSR-Technik.

    Bild: Phoenix Contact

  • Eine Statusanzeige in den Komponenten von Termitrab Complete informiert den Anwender über den Zustand seiner Anlage.

    Bild: Phoenix Contact

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