Vor- und Nachteile konventioneller SPD

Spannungsschaltende SPD sind grundsätzlich so ausgelegt, dass sie immer dann einen leitenden Zustand auslösen, wenn eine Überspannung einen definierten Schwellenwert übersteigt. Aufgrund ihres einfachen Aufbaus kann mit ihnen selbst in einem kompakten Gehäuse ein hoher Überspannungsschutz erreicht werden. Gleichzeitig bieten Spannungsschaltschutzvorrichtungen aber nur einen schlechten – also hohen – Schutzpegel, was oftmals zu Problemen beim Abschalten des Folgestroms führt. Es liegt bei SPD dieser Art demnach eine schlechte Folgestrom-Steuerung vor, was die maximale Leistung, für die sie installiert werden können, einschränkt.

Spannungsbegrenzende SPD wie Metalloxid-Varistoren (MOV) schützen Geräte dagegen, indem sie Überspannungen durch den Wechsel in einen niederohmigen Zustand begrenzen. Weil sie nach der Überspannung in ihren hochohmigen Zustand zurückkehren, spielt die Abschaltung des Folgestroms bei ihnen keine Rolle. Spannungsbegrenzende SPD sind daher unabhängig vom erwarteten Fehlerstrom in jedem Stromnetz installierbar. Zusätzlich bieten sie ein gutes Schutzniveau. Will man den erforderlichen Überspannungswert eines SPD der Schutzklasse I erreichen, erfordern sie allerdings eine größere Bauform.

Phase-Gas-Discharge-Tube-Technologie vereint das Beste aus zwei Welten

Keine der beiden SPD-Technologien eignet sich demnach für ein kompaktes steckbares SPD mit 25 kA 10/350 μs Prüfklasse I. So lassen sich spannungsschaltende SPD zwar auf kleinem Bauraum und mit einem hohen Überspannungsschutz realisieren, sind aber aufgrund ihrer schlechten Folgestrom-Steuerung nicht für jede Leistung installierbar. Auch spannungsbegrenzenden SPD sind ungeeignet. Hier erweist sich vor allem die erforderliche Baugröße als Hemmnis.

Statt auf die konventionelle Technik setzt der Elektronikkomponentenhersteller Raycap bei seiner SPD-Serie Protec T1S daher auf eine Technologie namens Phase Gas Discharge Tube (PGDT). Sie vereint die Vorteile spannungsbegrenzender und spannungsschaltender SPD. Dabei nutzt der Experte für Überspannungsschutz mehrzellige, gekapselte Gasableiter (Gas Discharge Tube, GDT). Alle wichtigen Teile sind hier in einer hermetisch versiegelten Zelle untergebracht. So wird verhindert, dass heiße, leitfähige, ionisierte Gase austreten. Das Multi-Cell-Design dagegen reduziert den Folgestrom so weit, dass sich die SPD ähnlich verhalten wie MOV-basierte Technologien und damit auch in Netzwerken mit hohen prospektiven Kurzschlussfehlerströmen (Short Circuit Current Rating, SCCR) einsetzbar sind.

Der Folgestrom der PGDT-Technologie ist dabei mit dem der konventionellen Luft-Funkenstreckentechnologie vergleichbar. Konventionelle Luftspalten müssen den Lichtbogen von den Hauptelektroden ablenken, um ihn zu verlängern und letztendlich zu löschen. Dies dauert eine gewisse Zeit, während welcher der Folgestrom stark ansteigen kann. Um diese Begrenzung zu umgehen und den Folgestrom zu senken, nutzt die PGDT-Technologie den Mehrzellenansatz. Im Gegensatz zu konventioneller Funkenspalttechnologie, bei der ein hoher Folgestrom eine Verschlechterung der Spaltelektroden bei jedem Vorgang verursacht, erreicht die PGDT-Technologie darüber hinaus eine hohe Betriebslebensdauer. Gleichzeitig bietet sie die Möglichkeit, den Bauraum um die Hälfte des üblichen Maßes zu reduzieren. Denn durch die kompakte Bauform der einzelnen gekapselten Gasableiter lässt sich die Technik gut in die kleinen Bauformen einer Teilungseinheit unterbringen.