Eine Überspannung ist ein elektrisches Phänomen, bei dem die Systemspannung kurzzeitig die normale Betriebsspannung überschreitet. Dieser Zustand kann zu schweren Schäden an elektrischen Geräten, Systemen und Komponenten führen, insbesondere wenn der entsprechende Schutz fehlt.
Arten von Überspannungen
Temporäre Überspannung (TOV): Diese Überspannungen können über einen längeren Zeitraum (Sekunden oder Minuten) andauern. Sie können verursachen:
- Netzwerkungleichgewichte.
- Erdungsprobleme.
Transiente Überspannung: Überspannungen von kurzer Dauer (Mikro- oder Millisekundenbereich), aber mit hoher Amplitude. Sie können verursachen:
- Blitzeinschlag.
- Elektrische Anschlüsse (Bedienung von Schaltern, Leistungsschaltern).
- Elektromagnetische Interferenz (EMI).
Ursachen für Überspannung
Blitzeinschlag: Die durch Blitzeinschläge verursachten Spannungsspitzen können zu Überspannungen von bis zu mehreren zehntausend Volt führen.
Auch Einschläge in der Nähe können erhebliche Auswirkungen auf das Stromnetz haben.
Schaltvorgänge: Plötzliche Spannungsschwankungen, die beim Schalten von elektrischen Schaltern, Leistungsschaltern, Motoren und Transformatoren auftreten.
Elektromagnetische Interferenz (EMI): Hochfrequente Störungen, wie sie beispielsweise durch den Betrieb von Funksendern oder leistungsstarken Industriemaschinen entstehen.
Netzwerkprobleme: Plötzliche Lastreduzierung, wie beispielsweise das Abschalten großer Verbraucher, kann zu Spannungsschwankungen führen.
Auswirkungen von Überspannungen
Schäden an elektrischen Geräten: Überspannung kann Schaltkreise und Komponenten wie Widerstände, Kondensatoren und Transistoren durchbrennen. Besonders anfällig sind empfindliche elektronische Geräte wie Computer, Router und Fernseher.
Störung der Netzwerksysteme: Überspannungen können zu Störungen im Stromnetz führen, unter anderem zu Schäden an Transformatoren und zum Auslösen von Sicherungen.
Brandgefahr: Durch Hochspannung kann Hitze entstehen, die einen Kurzschluss und Brand verursachen kann.
Überspannungsschutz
Überspannungsschutzgerät (SPD): Diese Geräte sind in das elektrische System integriert, um Überspannungen zu absorbieren und angeschlossene Geräte zu schützen.
- Blitzschutz SPD: Hohe Leistung gegen Überspannungen, beispielsweise durch Blitzeinschläge.
- Transformator-SPD: Gegen transiente Überspannungen zB. bei Schaltvorgängen.
Erdung: Ein ordnungsgemäß konstruiertes Erdungssystem leitet überschüssige Energie in die Erde ab und schützt so elektrische Geräte.
Unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV): Die USV schützt nicht nur vor Stromausfällen, sondern auch vor kleineren Spannungsschwankungen und sorgt so für eine kontinuierliche Stromversorgung.
Kabelschirmung: Durch die Abschirmung elektrischer Kabel werden die Auswirkungen elektromagnetischer Störungen verringert, die zu Überspannungen führen können.
Regelmäßige Wartung: Durch regelmäßige Überprüfung und Wartung des Stromnetzes und der elektrischen Anlagen können Spannungsschwankungen vermieden werden.
Zusammenfassung
Überspannungen sind eines der gefährlichsten Probleme in elektrischen Systemen und können zu schweren Schäden an empfindlichen Geräten führen. Der Einsatz geeigneter Schutzmaßnahmen, wie beispielsweise Überspannungsschutz, Erdungssysteme und unterbrechungsfreie Stromversorgungen, ist der Schlüssel zur Vermeidung solcher Probleme. Durch die Vermeidung von Überspannungen wird nicht nur die Lebensdauer Ihrer Geräte erhöht, sondern es können auf lange Sicht auch erhebliche Kosten gespart werden.