Fehlender Überspannungsschutz mit gravierenden Folgen
Tabelle: Durchschnittliche Anzahl möglicher Ableitvorgänge in Abhängigkeit von der Belastung am Einbauort (Laborversuch) (Quelle: ABB Stotz-Kontakt GmbH)
Meist kaum beachtet wird hingegen die zu erwartende Lebens dauer der Überspannungsableiter. Gerade sie muss aber aufmerksam betrachtet werden. Was kann passieren, wenn ein Überspannungsschutzgerät an seinem Lebensdauerende angekommen ist? Im "besten" Fall trennt sich das Gerät vom Netz ab. Es ist dann kein Schutz gegen Überspannungen mehr für die Anlage vorhanden.
Was kann passieren, wenn es keinen Schutz gegen Überspannungen mehr gibt? Ist die Anlage nicht mehr geschützt, können sowohl die Installation als auch die Endgeräte Schaden nehmen. Dabei sind nicht nur an die direkten Schäden zu denken, wie zerstörte oder beschädigte Installationen, zerstörte Endgeräte wie PC und Fernseher im privaten Bereich sowie Server oder Steuerschränke im industriellen Bereich. Auch die indirekten Schäden durch Überspannungen können schwer wiegen. Dazu zählen der Ausfall der Produktion und verlorene Kundendaten ebenso wie ein abgetautes Kühlhaus oder verlorene Daten und Bilder. Die Folgekosten bzw. indirekten Kosten können die direkten Kosten bei Weitem übersteigen.
Fällt eine Anlagenhauptsicherung wegen eines defekten Überspannungsschutzgeräts aus, sind die Folgen gravierend. Denn dann stehen alle elektrischen Anlagen still, was mit hohen Ausfall- und Folgekosten verbunden ist. Beispielhafte Fälle in der Serienproduktion, zum Beispiel in der Automobilindustrie, in der chemischen Industrie und bei Hochöfen, belegen dies.
Diesen hohen Kosten infolge eines defekten Überspannungsschutzgeräts und ungeeigneter Vorsicherung stehen meist geringe Kosten für den Austausch der defekten Geräte gegenüber. Sie bestehen aus den Kosten für die Anfahrt eines Servicetechnikers bzw. Elektroinstallateurs, dem geplanten, kurzzeitigen Abschalten der Anlage und dem Austausch der Komponenten. Unterm Strich übersteigen im industriellen Bereich die Kosten für den Stillstand der Anlagen die Kosten für den Austausch meist um ein Vielfaches.
Alterung eines Typ-2-Überspannungsableiters
Es ist also zwingend, die Alterung eines Überspannungsableiters im Blick zu haben. Seine zu erwartende Lebensdauer lässt sich nicht absolut angeben, zum Beispiel in Betriebsstunden. Dazu wird die tatsächliche Lebensdauer zu stark durch die Belastungen am Einbauort bestimmt. Sie kann aber durch die Wahl des Ableitvermögens relativ beeinflusst werden. Das Ableitvermögen beschreibt den Wert der ableitbaren Stromspitzen im Überspannungsfall. Zwei Parameter, die bei der Produktprüfung des Geräts getestet werden, charakterisieren das Ableitvermögen eines Typ-2-Überspannungsableiters: das Nennableitvermögen I n und der maximale Ableitstrom I max .
Unter dem Nennableitvermögen versteht man eine Belastung, die ein Überspannungsableiter 15-mal sicher ableiten können muss. Ein typischer Wert sind 20 kA (8/20). Die Angabe 8/20 bezieht sich dabei auf den Prüfimpuls eines Typ-2-Überspannungsableiters. Die erste Zahl definiert die Anstiegszeit des Impulses, d. h. dessen Steilheit. Bei einem Typ-2-Überspannungsableiter steigt der Impuls in 8 μs von 10 % auf 90 % des maximalen Stromwerts. Die zweite Zahl definiert die Rückenhalbwertszeit und damit die Länge des Impulses. Bei einem Typ-2-Überspannungsableiter fällt der Strom innerhalb von 20 μs vom maximalen Wert auf die Hälfte ab.
Der maximale Ableitstrom definiert den maximalen Impulsstrom, den ein Typ-2-Überspannungsableiter einmal sicher ableiten kann, ohne defekt zu werden oder sich vom Netz abzutrennen. Ein typischer Wert sind hier 40 kA (8/20).
Ausgehend von diesen Werten haben Laborversuche gezeigt, dass die Anzahl der sicheren Ableitvorgänge bei geringeren Belastungen deutlich höher ist. Die Tabelle zeigt, dass zum einen die Lebensdauer eines Typ-2-Überspannungsableiters nicht in Betriebsstunden angegeben werden kann, da sie maßgeblich von der tatsächlichen Belastung am Einbauort bestimmt wird. Nimmt des Weiteren die Belastung am Einbauort ab, steigt die Anzahl der möglichen Ableitvorgänge exponentiell an. Reduziert sich dagegen die Belastung für einen Überspannungsableiter mit einem maximalen Ableitvermögen I max = 40 kA zum Beispiel von 20 kA auf 5 kA, steigt die Anzahl der möglichen Ableitvorgänge von 20 auf 200 exponentiell an.