EN IEC 60099 Empfehlungen für Blitzableiter

Die von der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) entwickelte und später im Rahmen von Harmonisierungsbemühungen als europäische Norm veröffentlichte Norm „EN IEC 60099 Empfehlungen für Blitzableiter“ besteht aus den folgenden, unter demselben Titel veröffentlichten Unterabschnitten:

• Die Norm „EN IEC 60099-1 Teil 1: Nichtlineare Widerstands-Intervallüberspannungsschutzgeräte für Wechselstromsysteme“ beschreibt die Anforderungen und Prüfverfahren für einen bestimmten Typ von Überspannungsschutzgeräten (Blitzschutzgeräte) für Wechselstromsysteme. Im Wesentlichen gilt diese Norm für Überspannungsschutzgeräte, die aus einem oder mehreren nichtlinearen Widerständen (in älteren Ausführungen typischerweise auf Siliziumkarbidbasis) in Reihe mit einer oder mehreren Funkenstrecken (Intervallbauweise) bestehen. Diese Geräte schützen elektrische Betriebsmittel vor Überspannungen durch Blitzschlag oder Schaltvorgänge.

Dieser Standard wurde eingestellt. Er wurde weitgehend durch moderne Standards für lückenlose Metalloxid-Überspannungsschutzgeräte ersetzt (hauptsächlich behandelt in EN IEC 60099-4, die Zinkoxid-Varistoren ohne Funkenstrecke verwendet und heute der aktive und dominierende Standard für die meisten Hochspannungs-Überspannungsschutzgeräte ist).

Moderne Überspannungsschutzgeräte (insbesondere für Mittel- und Hochspannung) sind fast ausschließlich lückenlose Metalloxid-Überspannungsschutzgeräte und wurden gemäß der Norm EN IEC 60099-4 geprüft. Die Norm EN IEC 60099-1 gilt nur noch für ältere Überspannungsschutzgeräte mit Funkenstrecke oder zu Referenzzwecken.

• Die Norm „EN IEC 60099-2 Teil 2: Sprühblitzableiter“ gilt für Sprühblitzableiter. Diese Geräte gehören zu den Überspannungsschutzgeräten und bestehen aus einer oder mehreren in Reihe mit einer Lichtbogenkammer (die typischerweise Fasern oder gaserzeugende Materialien enthält) geschalteten Funkenstrecken. Bei einer Überspannung kommt es zu einem Funkenüberschlag, und der entstehende Lichtbogen setzt heiße Gase frei, um den Strom zu löschen und den Folgestrom in Verteilungsnetzen zu unterbrechen. Sprühblitzableiter wurden hauptsächlich zum Schutz von Mittelspannungs-Freileitungen und -Anlagen vor Blitzeinschlägen eingesetzt.

Widerstandstyp: Belüftete Ausführung (gasbelüftet). Sie unterscheidet sich von intermittierenden nichtlinearen Widerstandstypen (Norm EN IEC 60099-1) oder modernen kontinuierlichen Metalloxid-Widerständen (Norm EN IEC 60099-4).

Dieser Standard wurde zurückgezogen und wird für neue Konstruktionen nicht mehr aktiv angewendet. Ableiter vom Typ Drainage sind weitgehend veraltet und wurden durch zuverlässigere, wartungsfreie, kontinuierlich arbeitende Metalloxid-Überspannungsableiter ersetzt.

• Die Norm „EN IEC 60099-4 Teil 4: Funkenstreckenlose Metalloxid-Überspannungsschutzgeräte für Wechselstromsysteme“ gilt für nichtlineare, resistive Metalloxid-Überspannungsschutzgeräte ohne Funkenstrecke, die Spannungsschwankungen in Wechselstromkreisen mit einer maximalen Systemspannung von mindestens 1 kV begrenzen. Diese Norm legt die Anforderungen, Klassifizierung, Werte, Prüfungen (Typ-/Auslegungs-, Routine- und Abnahmeprüfungen) und Leistungskriterien für diese modernen Überspannungsschutzgeräte fest, die zum Schutz von Betriebsmitteln vor Blitz- und Schaltüberspannungen in Verteilungs-, Übertragungs- und Umspannwerksanlagen eingesetzt werden.

In der neuesten Aktualisierung dieser Norm wurde das alte System zur Klassifizierung von Leitungsentladungen durch eine neue Klassifizierung der Energie-/Ladungsverarbeitung ersetzt, die auf Folgendem basiert:

• Wiederholte Ladungsübertragungsrate
• Thermisches Energieniveau
• Grad der thermischen Ladungsübertragung

Dies spiegelt die realen Belastungen von Metalloxidvaristoren besser wider.

Dieser Standard wurde im Rahmen der einschlägigen EU-Richtlinien harmonisiert (z. B. der Niederspannungsrichtlinie hinsichtlich ihrer anwendbaren Aspekte) und ist in Europa die primäre Referenz für lückenlose Metalloxid-Überspannungsschutzgeräte.

Nahezu alle neuen Überspannungsschutzgeräte, die weltweit hergestellt und installiert werden (insbesondere solche mit einer Spannung von mindestens 1 kV), entsprechen der Norm EN IEC 60099-4.

• Die Norm „EN IEC 60099-5 Teil 5: Auswahl- und Anwendungsempfehlungen“ bietet informative Leitlinien, Empfehlungen und Hintergrundinformationen (keine verbindlichen Anforderungen) für die Auswahl, Anwendung, Installation und Koordination von Überspannungsschutzgeräten in Drehstromsystemen mit Nennspannungen über 1 kV. Diese Norm umfasst:
• Spaltfreie Metalloxid-Überspannungsschutzgeräte gemäß EN IEC 60099-4.
• Überspannungsschutzgeräte mit Reihen- und Parallelschaltung, mit einer maximalen Nennspannung von 52 kV, gemäß der Norm EN IEC 60099-6.
• Externe Serien-Überspannungsschutzgeräte aus Metalloxid für Freileitungen gemäß der Norm EN IEC 60099-8.

Die Hauptinhaltsbereiche sind wie folgt:

• Systemüberspannungsbelastungen (Blitzschlag, Schaltvorgänge, transiente Überspannungen)
• Auswahl der Schutznennspannung: Dauerbetriebsspannung, Nennspannung, MCOV, Schutzstufen
• Energiemanagement und thermische Betrachtungen (einschließlich Formeln für die Anforderungen an den Energie-/Ladungstransfer gemäß der Klassifizierung nach EN IEC 60099-4)
• Kapazität für vorübergehende Überspannungen
• Abstimmung mit der Geräteisolierung
• Installationsaspekte (Montage, Verschmutzung, Höhe, mechanische Belastungen)
• Anwendungsbeispiele für Verteilungs-, Übertragungs- und Umspannwerke sowie Überspannungsableiter für Leitungen.
• Risikobewertung zur Beibehaltung von Ausfallmodi und Schutzzonen.

Dieser Standard hat lediglich Empfehlungscharakter, wird aber in Spezifikationen, Ausschreibungen und Ingenieurverfahren in ganz Europa und der Welt häufig herangezogen.

• Die Norm „EN IEC 60099-6 Teil 6: Überspannungsschutzgeräte mit Reihen- und Parallelschaltung - Systemspannung bis 52 kV“ beschreibt die Anforderungen und Prüfverfahren für nichtlineare Metalloxid-Widerstands-Überspannungsschutzgeräte mit Funkenabstand (sowohl Reihen- als auch Parallelschaltung), die zur Begrenzung von Spannungsschwankungen in Wechselstromkreisen mit einer maximalen Systemspannung von mindestens 1 kV und bis zu 52 kV ausgelegt sind.

Diese Norm behandelt hauptsächlich metalloxidbasierte Überspannungsschutzgeräte mit Hohlraumstruktur in Porzellan- oder Polymergehäusen. Diese Bauformen schützen Geräte in Mittelspannungsnetzen vor Blitz- und Schaltüberspannungen und bieten im Vergleich zu rein hohlraumfreien Geräten Vorteile in bestimmten Anwendungen, wie z. B. eine verbesserte Stoßspannungsfestigkeit oder Energieverarbeitung.

Die Klassifizierung basiert auf Folgendem:

• Wiederholte Ladungsübertragungsrate
• Thermisches Energieniveau
• Grad der thermischen Ladungsübertragung
• Die Norm „EN IEC 60099-8 Teil 8: Externe Reihen-Überspannungsschutzgeräte aus Metalloxid (EGLA) für Freileitungen“ beschreibt die Anforderungen und Prüfverfahren für externe Reihen-Überspannungsschutzgeräte (EGLA). Diese Metalloxid-Überspannungsschutzgeräte bestehen aus folgenden Komponenten:
• Eine Serienvaristoreinheit aus nichtlinearen Metalloxidwiderständen, die in einem Polymer- oder Porzellangehäuse untergebracht ist.
• Unter normalen Bedingungen isoliert ein externer Serienluftspalt (Funkenstrecke) die Serienvaristoreinheit vom Netz.

Externe Abstands-Überspannungsableiter werden parallel zu Isolatoranordnungen an Freileitungen (Wechselstromsysteme über 1 kV) montiert, um die Isolatoren ausschließlich vor Blitzüberspannungen zu schützen. Der externe Abstand ist so ausgelegt, dass er Schaltüberspannungen und transienten Überspannungen standhält und sicherstellt, dass der Schutz primär bei Blitzüberspannungen (hohe Steilheit, kurze Dauer) auslöst. Er ist nicht für den Schutz vor Schaltüberspannungen oder für den Einsatz in Umspannwerken geeignet.

Die wichtigsten Merkmale und Unterschiede zu anderen Schutzprodukten sind folgende:

• Im Gegensatz zu lückenlosen Stations-/Verteilerschutzschaltern (EN IEC 60099-4) verlängert ein externer Funkenüberspannungsschutz die Lebensdauer und reduziert den Leckstrom, indem er eine kontinuierliche Spannungsbelastung der MO-Widerstände verhindert.
• Der Fokus des Designs liegt auf der Blitzentladungsfähigkeit durch Tests zur wiederholten Lastübertragungsrate, Energieverarbeitung und Funkenkoordination in Hohlräumen.
• Die Norm „EN IEC 60099-9 Teil 9: Überspannungsableiter für HGÜ-Umrichterstationen“ gilt für nichtlineare Metalloxid-Widerstands-Überspannungsschutzgeräte ohne Funkenstrecke, die speziell zur Begrenzung von Überspannungen in Hochspannungs-Gleichstrom-Umrichterstationen entwickelt wurden. Diese Norm umfasst:
• Zwei-, mehr- und in Reihe geschaltete Hochspannungs-Gleichstromsysteme mit Betriebsspannungen bis zu plus/minus 1100 kV.
• Porzellan-, polymer- und gasisolierte, metallgekapselte Halter, die in Gleichstrom-Sammelschienen, Gleichstrom-Leitungs-/Kabelhaltern oder Wechselstrom-Filterkreisen verwendet werden.
• Halter, die Gleichspannungen (DC) ausgesetzt sind, einschließlich Polumkehrungen (auch seltenen).

Fassungen für spannungsgeführte Umrichter sind von diesem Anwendungsbereich ausgenommen. Fassungen auf der Wechselstromseite der Umrichterstation werden gemäß der Norm EN IEC 60099-4 geprüft. Fassungen in Wechselstromfiltern erfüllen diese Norm aufgrund von Oberschwingungsspannungen.

Seit vielen Jahren versteht unser Unternehmen mit seinen kompetenten und erfahrenen Mitarbeitern die Bedürfnisse seiner Kunden, bietet ihnen die benötigten fortschrittlichen Prüfdienstleistungen und unterstützt sie beim Aufbau, der Implementierung und der Optimierung von Managementsystemen. In diesem Rahmen bieten wir Unternehmen auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm „EN IEC 60099 Empfehlungen für Blitzableiter“ an.