Gasentladungsableiter als
Überspannungsschutz von Citel
Technische
Informationen und Produkteübersicht Citel Gasentladungsableitern
Produktliste mit Artikelnummern
Die Nutzung der Elektrizität veränderte wie
kaum eine andere Entdeckung unser tägliches Leben. Sie führte zu einer
rasanten technischen Entwicklung, die uns aber auch schnell in eine technische
Abhängigkeit führte. Ausfälle von Computeranlagen oder Telefonsystemen
können schlimmste Folgen haben. Blitzeinschläge, mit den daraus resultierenden
Überspannungen, waren von Anfang an eine große Gefahr für elektrische
Leitungen , Geräte und auch Personen. Aber auch Schaltvorgänge verursachen
Überspannungen, die in elektrischen Anlagen Zerstörungen hervorrufen.
Als Schutz entwickelt und produziert CITEL seit über 50 Jahren Bauelemente
(Gasentladungsableiter oder auch ÜsAg genannt), die diese Überspannungen
sicher auf ungefährliche Werte begrenzen.
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Typische Einkopplungsarten bei Blitzeinschlägen in der Nähe eines
Gebäudes.
Oftmals treten Stoßströme bis zu 100 kA auf. |
Funktionsweise von Gasentladungsableitern
Gasentladungsableiter sind zwei oder
dreipolige Bauelemte mit einer Gasfüllung, die sich zumeist aus Edelgasanteilen
zusammensetzt. Diese Gasbefüllung ermöglicht bei einer bestimmten
angelegten Spannung eine Bogenentladung zwischen den Elektroden. Hieraus
ergibt sich das Verhalten eines spannungsabhängigen Schalters. Dieses
Schaltverhalten kann genutzt werden, um Überspannungen gezielt zu begrenzen
und abzuleiten.
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Zweipoliger Ableiter
mit Anschlußdrähten |
Die Ansprechspannung des Gasentladungsableiters
kann bei der Herstellung beeinflußt werden und liegt zwischen 70 V und
mehreren kV. Wird diese Ansprechspannung überschritten, bildet sich innerhalb
weniger Nanosekunden ein Lichtbogen. Dieser Lichtbogen weist eine hohe
Stromtragfähigkeit von bis zu 100kA auf. Die Brennspannung an einem gezündeten
Gasentladungsableiters beträgt unabhängig von der Ansprechspannung nur
10-30 Volt und entspricht damit quasi einem Kurzschluß.
Unterschreitet die anliegende Spannung die
erforderliche Brennspannung des Ableiters, reißt der Lichtbogen ab und
der Ableiter ist wieder im gesperrten (gelöschten) Zustand. Im gesperrten
Zustand besitzt der Ableiter einen Innenwiderstand von mehreren 100 MOhm
und eine geringe Querkapazität von mehreren pF. Damit verursacht ein Gasentladungsableiter
nahezu keine Veränderungen in den elektrischen Eigenschaften der zu schützenden
Kabeln bzw. Anlagen und stellt das optimale Schutzelement gegen Überspannungen
dar.
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Dreipoliger Gasableiter |
Vorteil der dreipoligen Gasentladungsableiter ist neben der kompakten
Bauweise die sehr kurze Übernahmeverzögerung zwischen den beiden Ableitstrecken.
Elektrisch gesehen entsprechen sie zwei einzelnen Ableitern mit einer
gemeinsamen Elektrode, die zur Ableitung dient. Sie finden Einsatz bei
der Absicherung von symetrischen Doppeladern.
FAIL-SAFE für erhöhte Betriebsicherheit
Optional stehen alle Ableiter auch mit externen oder internen Fail-Safe
zur Verfügung. Der Fail-Safe dient zur Funktions-Überwachung der Gasentladungsableiter.
Bei Überlastung oder Zerstörung des Ableiters wird ein dauerhafter Kurzschluß
parallel zur Ableitstrecke erzeugt. Damit ist weiterhin ein Schutz gegen
Überspannungen gewährleistet und der Kurzschluß weist den Anwender auf
den beschädigten Ableiter hin.
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Dreipoliger Ableiter mit FAIL-SAFE Sicherung |
Realisiert wird der Fail-Safe bei keramischen Ableitern mittels Klammern,
die auf dem Keramikkörper angebracht sind. Die Klammern werden mit Hilfe
eines temperatur-sensiblen Isolierstoffes in ausreichenden Abstand zu
den Elektroden des Ableiter gehalten. Bei unzulässiger Erwärmung schließen
die Klammern den Ableiter dauerhaft kurz. Ableiter in Metall-Glas Technologie
besitzen einen internen Fail-Safe-Mechanismus. Hier ist eine Elektrode
so gefertigt, daß sie bei einer unzulässigen Erwärmung ihre Form verändert
und so einen internen, dauerhaften Kurzschluß im Ableitergehäuse verursacht.
Pro Jahr produziert CITEL mehr als 40 Millionen Ableiter, die weltweit
eingesetzt werden. Entsprechend vielfältig ist die Anzahl der Zulassungen
und Prüfungen, die CITEL für seine Ableiter erhalten hat. Profitieren Sie
von dieser Erfahrung.
Technischer
Anhang
Definition der Kenngrößen
In den Datenblättern und Beschreibungen zu den Gasableitern sind die
wichtigsten Kenngrößen der Ableiter angegeben. Mit Hilfe dieser Angaben
kann der jeweils zur Anwendung oder Anforderung passende Ableiter herausgesucht
werden. Die Kenngrößen enthalten folgende Angaben:
Statische Ansprechspannung
Diese Angabe dient zur Typenbezeichnung des Ableiters und gibt die Spannung
an, die ein Zünden des Ableiters bei langsamen Spannungsanstieg hervorruft.
Typischerweise wird ein Spannungsanstieg von 100 Volt/ Sekunde zugrundegelegt.
Toleranz
Die Toleranz gibt die maximale Abweichung der tatsächlichen Statischen Ansprechspannung
zur Typenangabe an. Die Angabe erfolgt in maximaler positiver und negativer
Abweichung, meist ist diese jedoch identisch. Ableiter mit besonders geringer
Toleranz entstammen aus einem normalen Fertigungsprozeß, sind jedoch entsprechend
selektiert und aussortiert. Damit steigt die Ausschußrate während der Fertigung
und die Ableiter sind entsprechend teurer.
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Die Stoßstromwelle 8/20µs
entsprechen einer Stirnzeit von 8µs und einer Rückenhalbwertszeit
von 20µs. |
Nennableitstoßstrom
Diese Angabe bezieht sich auf den Scheitelwert des Stoßstromes, mit dem
der Ableiter mehrmals entsprechend der Anforderung belastet werden kann.
Dabei dürfen sich die Ableiterkenndaten nur soweit verändern, daß sie noch
innerhalb der geforderten Norm liegen. In den Kenndaten können Sie den Nennableitstoßstrom
bei einer Belastung von 8/20µs (10mal innerhalb von drei Minuten), sowie
den Nennableitstoßstrom bei einer Belasatung von 10/1000µs (1000mal mit
einem Abstand von 2 Minuten) ablesen.
Nennableitwechselstrom
Diesen Strom muß ein Ableiter 10mal für die Dauer von einer Sekunde tragen
können, ohne daß sich die Kenndaten des Ableiters außerhalb der Norm bewegt
haben. Angegeben wird der jeweilige Effektivstrom.
Dynamische Ansprechspannung
Der Spannungswert, bei dem der Ableiter bei schnell ansteigender Spannung
anspricht. Zugrunde gelegt wird ein Anstieg von 1kV/Sekunde. Hieraus läßt
sich das dynamische Verhalten ablesen, je schneller der Ableiter anspricht,
desto kleiner ist die dynamische Ansprechspannung. Angegeben sind
jeweils für den Ableitertyp gemessene, typische Werte. Sie müssen von mindestens
95% der Ableiter erreicht werden..
Kapazität
Gasableiter besitzen eine Eigenkapazität. Diese Kapazität wird an den Elektroden
im nicht gezündeten Zustand gemessen.
Isolationswiderstand
Diese Angabe entspricht dem ohmschen Widerstand zwischen den Elektroden
im nicht gezündeten Zustand.
Bogenbrennspannung
Der Spannungswert, der parallel zum Ableiter im gezündeten Zustand während
der Bogenentladung gemessen werden kann. Anschlußart
Für die Ableiter stehen zumeist verschieden Anschluß- und Einbaumöglichkeiten
zur Verfügung. Die Kennbuchstaben verweisen auf die jeweils untenstehende
Referenzzeichnung.
Prüfmöglichkeiten
Gasentladungsableiter können mit herkömmlichen Test- und Prüfgeräten nur
schlecht oder gar nicht überprüft werden. Daher ist der Einsatz von Ableitern
mit Fail-Safe zu empfehlen. Allerdings kann der Fail-Safe nur einen
Defekt bzw. Ausfall eines Ableiters anzeigen. Veränderungen der Kenndaten
des Ableiters, die durch Überlastung oder Alterung entstehen, lassen sich
nicht feststellen. Aus diesem Grund beitet CITEL entsprechende Prüfgeräte
an.
Radioaktivität
Alle CITEL-Gasentladungsableiter sind ohne radioaktiv dotiertes Füllgas
gefertigt.
Einbauhinweise
Auf Wunsch können die meisten Ableiter gegurtet geliefert werden und daher
auch automatisch verarbeitet werden. Beim bedrahteter Ausführung sollte
darauf geachtet werden, daß der Abstand zwischen Ableiterkörper und Biegestelle
mindestens 2mm beträgt. In besonderen Anwendungsfällen stehen Ihnen unsere
Applikations-Ingenieure gerne zur Verfügung.
Prüfungen/Zertifizierungen
CITEL Gasentladungsableiter besitzen vielfältige Zulassungen von Telefongesellschaften
und Postverwaltungen und werden auf allen Kontinenten eingesetzt. Das Qualitätssicherungssystem
entspricht der DIN-ISO 9001 und ist international zertifiziert.
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