Aktiver Störlichtbogenschutz

Was ist ein Störlichtbogen?

Störlichtbögen in Schaltanlagen setzen große Mengen Energie frei. Es entsteht extreme Hitze und eine starke Druckwelle. Die Folge ist ein Ausfall oder die komplette Zerstörung der Schaltanlagen. Davon betroffen sind auch alle angeschlossenen Geräte, Systeme und Gebäudeteile.

Ein Lichtbogen ist eine, durch Gasionisation entstandene, leitende, elektrische Verbindung zwischen Elektroden unterschiedlichen Potentials, unterschiedlicher Phasenlage oder eines dieser und Erdpotenzial (Phase - Phase oder Phase - Erde).

Tritt ein Lichtbogen an einer elektrischen Anlage bzw. in einem elektrischen Betriebsmittel durch eine Störung auf, spricht man von einem Störlichtbogen.

Ursachen eines Störlichtbogens

Betriebsbedingte Fehler (Isolationsfehler, Schlechte Kontaktierung, Verschmutzungen, Kondenswasser, Überspannungen, Unzureichende Dimensionierung, Alterung der Anlangenteile)

Tiere (Nagetierverbiss, Bewegung von Nagetieren in der Anlage, Schnecken, Schlangen)

Montagefehler (Montagemängel, Wartungen und Inspektionen, Arbeiten an stromführenden Teilen, Ersetzen von Sicherungen und Anschlüssen, verlorenes oder vergessenes Werkzeug bzw. Arbeitsmaterial)

Neben der Lebensgefahr sind schwere Schäden in der Schaltanlage und Produktionsausfälle die Folgen und somit eine absolute Katastrophe für jeden Betrieb.

Störlichtbogenschutzsystem in einer geprüften Anlage von Geier Starkstromtechnik

Gefährdung des Menschen

Verbrennungen 4. Grades durch Temperaturen von
10.000 - 30.000° C
Körperverletzungen: durch Druckaufbau 0,3 Mpa, 20–30 t/m² und daher unkontrolliert umherschießenden Teilen
Knalltrauma durch akustische Belastung: 140–150 dB
Lungenschädigung durch toxische Wirkung der Plasmawolke mit Gasen (Ozon) und verdampften Metallen
Schädigung der Haut & Augen durch UV- und IR-Strahlung (Verblitzen)

Gefährdung der Anlage

Durchbrennen der Seiten- und Rückwände
Zerstören der Schutzleiter und daher ausserkraftsetzen der Schutzmaßnahme.
Zerbersten von Anlagenteilen und wegschleudern von Türeinbauten
Fortbewegen des Lichtbogens durch das vom Kurzschlussstrom selbst verursachte Magnetfeld schädigt weitere Anlagenteile. Weitere Folgen:
- Zerstörung angrenzender Anlagenteile
- Brand in der Anlage und im Betrieb

Drücke von bis zu 30 t/m² und 15.000° C in 20 Millisekunden als Risiko für Personen, Schaltanlagen und Gebäude

Durch die hohe Temperatur kommt es zu einer explosionsartigen
Druckerhöhung. Bereits nach einer halben Wechselstromperiode erreicht er den Maximalen Druck von 2 bar und die höchste Temperatur. Beim Störlichtbogen erreichen Druck und Temperatur bereits nach 10 ms ihren Maximalwert. Leistungsschalter benötigen bis zu 50 ms bis sie die Kontakte geöffnet haben - viel zu lange um effektiven Schutz zu bieten. Um Personen auch an geöffneten Schaltanlagen zu schützen, und Schäden an den Energieverteilern zu vermeiden, muss die Brenndauer des Lichtbogens kürzer als 2ms sein!

Ausfallkosten durch einen einstündigen Produktionsausfall

Branche	Kosten
Papier	ca. 10.000 €
Brauerei	ca. 10.000 €
Automobilzulieferer	ca. 12.500 €
Kraftwerke	ca. 90.000 €
Automobilbau (je nach Aufgabengebiet)	ca. 250.000 €
Rechenzentrum	ca. 500.000 € (der mögliche Datenverlust ist nicht mehr quantifizierbar)

Temperatur- und Druckentwicklung bei Eintritt eines Störlichtbogens

Video: Störlichtbogen in Zeitlupe

Störlichtbogenschutzsystem von Geier Starkstromtechnik

Höchsten Schutz gegen einen auftretenden Störlichtbogen in der Anlage bieten aktive Störlichtbogenschutzsysteme.

Tritt ein Störlichtbogen auf, wird dieser sofort vom System erfasst. Ein pyrotechnischer Antrieb beschleunigt einen Kupferbolzen, der eine Isolierplatte durchschlägt und einen dreiphasigen Kurzschluss erzeugt. Der Störlichtbogen verlischt nach 2 - 3 ms, ohne dass in der Schaltanlage ein nennenswerter Schaden aufgetreten ist. Dem Störlichtbogen wird somit die Energie entzogen. Auch bei geöffneten Schaltanlagen. Nach Beheben des Fehlers ist die Schaltanlage wieder zuschaltbereit. Parallel zu dem Löschgerät wird der einspeisende Leistungsschalter über einen Abschaltbefehl auf dem Arbeitsstromauslöser ausgeschaltet. Damit wird der betroffene Sammelschienenabschnitt freigeschaltet. Das Löschgerät muss danach ausgetauscht werden. Die Lichtwellenleiter werden durch die kurze Wirkungsdauer des Störlichtbogens nicht beeinträchtigt und bleiben in Funktion.

Gründe für den Einsatz eines Störlichtbogenschutzes

Rettet Leben
Trägt zum Schutz und Erhalt der Anlage bei
Minimiert Ausfallzeiten
Verlängert die Lebensdauer der Schaltanlagen
Spart Kosten ein

Niederspannungsanlage mit aktivem Störlichtbogenschutzsstem

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