Überspannungskategorien (OVC) I, II, III und IV

Ob in der Produktion, in öffentlichen Gebäuden oder im privaten Umfeld, der Automatisierungsgrad bei der Überwachung und Regelung unserer Systeme wird immer komplexer, aber leider auch gegen Störungen empfindlicher. Eine Gefahr für den zuverlässigen und sicheren Betrieb von Geräten ist die Überspannung. Ein Ausfall der Geräte kann nicht nur zu einem Systemausfall, sondern auch zu einer Beeinträchtigung der Sicherheit für den Benutzer führen. Daher müssen, je nach Installationsort innerhalb der Gebäudeinstallation, die Geräte durch geeignete Überspannungsschutzmaßnahmen gesichert werden. 

Wir legen großen Wert auf Ihre Sicherheit und die Ihrer Anlagen. Daher möchten wir als Fortec Power unsere Kunden nicht nur bei ihren Projekten unterstützen, sondern auch sicherstellen, dass ihre Anlagen bestmöglich geschützt sind. In diesem Beitrag werden wir uns mit den wesentlichen Punkten der Überspannungskategorien auseinandersetzen. Im Folgenden werden wir daher die verschiedenen Überspannungskategorien näher erläutern und aufzeigen, wie sie in der Praxis angewendet werden können, um effektiven Schutz vor elektrischen Überspannungen zu bieten.

Um die Geräte und damit auch den Anwender zu schützen, wurden in der EN 60664-1 vier Überspannungskategorien (OVC I bis IV) festgelegt. Geräte der Überspannungskategorie I (OVC I) haben eine geringere Stoßspannungsfestigkeit als Geräte nach OVC IV. Hier ist es das Ziel, dass eine auf der Primärseite kurzzeitig auftretende Überspannung nicht auf die Sekundärseite übertragen wird (siehe Abb. 1).

Auftretende Überspannungen im Niederspannungsnetz sind Spannungserhöhungen, die kurzzeitig im Millisekunden-Bereich und um ein Vielfaches der Nennspannung auftreten können. Aufgrund des sehr kurzzeitigen Auftretens der Überspannung spricht man oft auch von transienter Überspannung (transient: kurzzeitig, flüchtig). Ursachen sind hauptsächlich Auswirkungen eines nahen oder direkten Blitzeinschlags, Schaltvorgänge wie das Abschalten von induktiven Lasten, das Einschalten sehr großer Lasten oder defekte Geräte.

Bei Geräten mit der Überspannungskategorie I (OVC I) müssen Maßnahmen getroffen werden, um transiente Überspannungen auf ein angemessen niedriges Niveau zu begrenzen. Diese Maßnahmen müssen sicherstellen, dass die auftretenden transienten Überspannungen so weit begrenzt werden, dass ihr Scheitelwert die jeweilige Bemessungs-Stoßspannung nach Tabelle 1 nicht überschreitet. Beispielsweise können Laptops der Überspannungskategorie I zugeordnet werden, da sie durch den Anschluss an ein Tischnetzteil einer höheren Kategorie, ausreichend gegen Überspannungen geschützt sind. 

Geräte der Überspannungskategorie II (OVC II) werden direkt über eine feste Installation versorgt. Geräte der Überspannungskategorie II werden in der Regel über einen Netzstecker an eine Steckdose im Haus angeschlossen (siehe Abbildung 2). Die typischen Anwendungen sind Haushaltsgeräte, tragbare Werkzeuge oder IT- und Audiogeräte. 

Geräte der Überspannungskategorie III (OVC III) sind fest installiert und in ortsfesten Anlagen zu finden. Typische Anwendungen sind Hutschienennetzteile, FI-Schutzschalter im Hausverteilerschrank oder Geräte mit dauerhaftem Festanschluss wie Torantriebe, Wallboxen, CNC-Maschinen, Backöfen oder Herdplatten.

Geräte der Überspannungskategorie IV (OVC IV) sind für den Einsatz direkt am Einspeisepunkt des Niederspannungsnetzes vorgesehen. Die typischen Anwendungen sind Stromzähler und primäre Überstromschutzeinrichtungen.

Mit den Anforderungen der IEC 60204-1 müssen einige Robotersteuerungsprodukte zum Erreichen der Überspannungskategorie III einen zusätzlichen Wechselstromtransformator zwischen dem Stromnetz und der Stromversorgung schalten (siehe Abbildung 3).

Wenn jedoch das Netzteil direkt die OVC-III-Anforderungen erfüllt, kann auf den zusätzlichen Wechselstromtransformator verzichtet werden. Damit werden nicht nur Platz und Gewicht im System eingespart, sondern zusätzlich die Gesamtkosten des Endsystems gesenkt.

EMTRON bietet eine große Auswahl an OVC III Stromversorgungen. Die EN 61558-1 legt die Vorgaben zur Auslegung der Luft- und Kriechstrecken fest, damit Geräte der Überspannungskategorie III entsprechen können. Bei der Angabe zur OVC III soll noch darauf hingewiesen werden, dass sie diese Kategorie nur bis zu einer maximalen Betriebshöhe von 2000 m gilt. Ab einer Betriebshöhe von größer 2000 m gilt dann die niedrigere Stufe der OVC II (niedrigere Prüfimpulsspannung). Die maximale Prüfspannung unter OVC III ist nur bis 2000 m angegeben und geprüft, und die Norm spezifiziert nicht die Prüfspannung über 2000 m.

Der Einsatz von OVC III-Netzteilen für OVC III-Anwendungsbereichen haben den Vorteil, dass die Größe und die Kosten des Endsystems weiter reduziert werden können und somit die Wettbewerbsfähigkeit auf dem Markt erhöht wird. Ein guter Grund das Portfolio um weitere Netzteile und Zubehör mit der Überspannungskategorie III zu erweitern. Die aktuelle OVC III-Produktpalette umfasst:

• LRS-35/50/75/100/150/150
• RSP-75/100/150
• HDR-15/30/60/100
• KNX-20E-640
• KNX-40E-1280, -1280D
• IRM-30/45/60/90
• ICL-16R, ICL-16L
• ICL-28R, ICL-28L
• GHA700F
• LHP150F, LHP300F
• AEA600F, AEA800F, AEA1000F
• CFM04S, CFM06S, CFM12S, CFM20S, CFM25S, CFM50S, CFM70S
• AFCV20, ATCV40, ARCV60, AJCV100, AJCV150
• AQF1000

Insgesamt bieten Netzteile mit der Überspannungskategorie OVC III erhebliche Vorteile hinsichtlich des Schutzes, der Sicherheit und der Zuverlässigkeit. OVC III-Netzteile besitzen einen höheren Schutzgrad gegen transiente Überspannungen als Netzteile mit einer OVC II. Durch die Verwendung dieser Netzteile mit OVC III können elektronische Geräte und Systeme vor den schädlichen Auswirkungen von Überspannungen geschützt werden, was letztendlich das Risiko kostspieliger Reparaturen oder Ausfallzeiten verringert. Netzteile mit OVC III haben im Vergleich zu Netzteilen mit OVC II den Vorteil, dass sie direkt an die Hauptverteilung angeschlossen werden können. Eine zusätzliche Isolationsebene, wie zum Beispiel ein Trenntransformator, ist nicht notwendig. Damit vereinfacht sich der Aufbau der Stromversorgung erheblich, spart Zeit, verringert Kosten für Material, Wartung und Montage.