Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) beschäftigt sich intensiv mit dem IT-Sicherheitsgesetz – daraus entstehen Anforderungen an die kritische Infrastruktur. Eine übergeordnete Rolle spielt die erforderliche hohe Anlagenverfügbarkeit. Diesem Zweck dient der Einsatz von Überspannungsschutzgeräten (Surge Protective Devices, SPDs).
Neben dem BSI schreiben auch diverse Normen vor, SPDs zu installieren, um Systeme auch bei widrigen Umgebungsbedingungen ausfallsicher arbeiten zu lassen. So muss gemäß der Norm DIN VDE 0100-443 ein Überspannungsschutz installiert werden, wenn Überspannungen Auswirkungen haben können auf Menschenleben, öffentliche Einrichtungen und Kulturbesitz, Gewerbe- oder Industrieaktivitäten, Ansammlungen von Personen oder Einzelpersonen (zum Beispiel in Wohngebäuden und kleinen Büros, wenn in diesen Gebäuden Betriebsmittel der Überspannungskategorie I oder II errichtet wurden). Daraus geht klar hervor, dass der Einsatz von SPDs in der industriellen Infrastruktur verpflichtend ist.
Nur wenig Platz ist nötig
Beim schmalen Überspannungsschutz Termitrab Complete von Phoenix Contact reicht eine Breite von 3,5 mm für bis zu drei Signaladern – also kaum mehr als 1 mm pro Ader. Daraus resultiert eine hohe Platzersparnis gegenüber herkömmlichen Baubreiten von bis zu 17,5 mm. Da in Großanlagen, wie man sie häufig in der Prozesstechnik findet, oftmals mehrere tausend Signale und entsprechend viele Feldkabel in so genannten High-Density-Marshaling-Cabinets ankommen, spielt der zusätzliche Platzbedarf für einen Überspannungsschutz eine wichtige Rolle.
Diese kompakten Schutzgeräte ermöglichen mit ihrem geringen Platzbedarf den Aufbau kostenoptimierter Schaltschränke. Beim Anschluss einer hohen Zahl an Signalleitungen kommt es zudem auf die Zeit an – dank der inzwischen gängigen Push-in-Anschlusstechnik lassen sich die Adern mit einer Zeitersparnis von bis zu 50 Prozent anschließen.
Einsatz in Ex-Bereichen
Da für explosionsgefährdete bauliche Anlagen ein erhöhtes Risiko mit oftmals weitreichenden Folgen für Personen und Umwelt besteht, spielen Überspannungsschutz-Konzepte auch hier eine dominante Rolle. Die anzuwendende Normenreihe ist hier die DIN EN 62305. In Teil 2 wird das so genannte Risiko-Management der baulichen Anlage beschrieben, in dem die Auswirkungen von Blitzeinschlägen betrachtet werden. Sie bezieht sich auf alle baulichen Anlagen – auch auf Anlagen mit Explosionsrisiko nach DIN EN 60079-0.
In diesem Umfeld hat sich die Zündschutzart „Eigensicherheit Ex-i“ als sekundäre Schutzmaßnahme als sinnvoll erwiesen. Bei dieser Zündschutzart werden Spannungen und Ströme soweit begrenzt, dass Zündenergie und Zündtemperatur eines explosionsfähigen Gemisches nicht erreicht werden. Speziell für diese eigensicheren Stromkreise ist die DIN EN 60079-11 maßgebend. Auch hier wird auf die Notwendigkeit des Blitz- und Überspannungsschutzes explizit hingewiesen.
Einfach zu überwachen
Bei Anlagen, die eine hohe Verfügbarkeit erfordern, ist selbst ein Ausfall für kurze Zeit nicht akzeptabel. Hier sind auch die Anforderungen an den Überspannungsschutz höher. Für derartige Anlagen sind die Produkte Termitrab Complete TTC…-Ex die richtige Wahl. Deren Ex-i Zulassung erlaubt einen Einsatz in Feldverteilern der Ex-Zone 1 oder 2. Ergänzende Approbationen attestieren die Eignung nach Fisco (fieldbus intrinsically safe concept), die für den Einsatz an eigensicheren seriellen Datenleitungen erforderlich ist.
Blitzschutznormen empfehlen auch, Schutzgeräte regelmäßig zu überprüfen. Dies lässt sich am besten über eine Sichtprüfung vornehmen. Die hier vorgestellte Produktfamilie besitzt eine Statusanzeige, die eine Überlast des Überspannungsschutzes direkt auf dem Gerät anzeigt. In vielen Fällen ist es sinnvoll, diese Information nicht nur vor Ort, sondern auch in einer Leitwarte anzeigen zu lassen. Eine regelmäßige Kontrolle vor Ort lässt sich mit dieser „Fernmelde-Funktion“ deutlich reduzieren.
Optional verfügbare „Fernmeldemodule“, die links und rechts neben den SPDs platziert werden, bieten die Möglichkeit, den Status der installierten SPDs abzufragen. Über einen potentialfreien Kontakt am Fernmeldemodul kann der Status zum Beispiel an eine SPS übertragen werden. Mit dieser Funktion lässt sich somit in ausgedehnten Anlagen der Zustand aller Schutzgeräte überwachen. Sollte man dabei feststellen, dass ein Schutzelement überlastet worden ist, kann der Austausch – insbesondere bei den steckbaren Ableitern – ohne Werkzeug erfolgen.
Erforderliche Leistung
Die für SPDs relevante Anwendungsnorm (EN 61643-22) beschreibt ein mehrstufiges Überspannungsschutzkonzept. Die erste Schutzstufe sollte der Anforderungskategorie D1 entsprechen. Dieser Schutz muss mindestens eine Leistungsfähigkeit von 500 A (Impulsform 10/350 µs) besitzen. Die zweite Stufe des Zonenkonzeptes muss die Anforderungskategorie C2 mit einem Ableitvermögen von mindestens 1.000 A (Impulsform 8/20 µs) erfüllen.
Die dritte und letzte Schutzstufe mit der Anforderungskategorie C1 muss ein Ableitvermögen von mindestens 250 A (Impulsform 8/20 µs) aufweisen. Mit diesen drei Kategorien kann die Störenergie auf einen für das zu schützende Gerät akzeptablen Wert reduziert werden. Die Familie Termitrab Complete besitzt mehrstufige Varianten, die alle drei Anforderungskategorien erfüllen und somit einen optimalen Schutz bieten.
