Eine Überspannung ist eine Spannung, die den Höchstwert der Betriebsspannung in einem Stromkreis überschreitet.
Impulsüberspannungen, ihre Entstehung und Aufteilung
Impulsüberspannungen sind kurzzeitige Überspannungen, die von einigen Nanosekunden bis zu einigen Millisekunden dauern. Sie gehören zu den auffälligsten und schädlichsten Erscheinungsformen elektromagnetischer Störungen (Störeinflüsse) und stellen insbesondere für elektronische Geräte mit Halbleiterbauelementen eine Gefahr dar.
Abhängig von ihrem Ursprung wird eine gepulste Überspannung in die folgenden Kategorien eingeteilt:
- Atmosphärische Überspannungen (LEMP – Lighting ElektroMagnetic Pulse)
- Schaltüberspannungen (SEMP – Switching ElektroMagnetic Pulse)
- Überspannungen, die bei Entladungen von statischer Elektrizität (ESD – ElektroStatic Discharge)
- Überspannungen durch nukleare Explosionen (NEMP-Nuclear ElektroMagnetic Pulse)
Atmosphärische Überspannungen (LEMP)
Sie sind die gefährlichsten, und werden vor allem durch Gewitter mit Blitzentladungen ausgelöst. Überspannungsfehler können zwischen einer Phase und der Erde oder zwischen den Phasenleitern auftreten. Sie werden vor allem durch Gewitteraktivitäten, insbesondere durch Blitzentladungen, verursacht. Überspannungen aufgrund atmosphärischer Entladungen treten vor allem bei Freileitungen und in Abschnitten von ungeschirmten Kabeln auf.
Atmosphärische Überspannungen können erzeugt werden durch:
- einen direkten oder nahen Blitzeinschlag in einen Blitzableiter, eine Metallkonstruktion, ein Kabel…
- die zerstörerische Wirkung des Blitzstroms wird durch hohe Energie, die in kurzer Zeit freigesetzt wird, verursacht:
- Massenseitiger Spannungsabfall
- induzierte Spannung in Stromkreisen
- ein entfernter Blitzeinschlag in Freileitungen, der auch nach einer Wolkenentladung Überspannungsstöße verursacht, oder nach einem Blitzeinschlag in der Nähe der Leitung
- ein entfernter Blitzeinschlag, der in die Erde abgeleitet wird und einen Blitzkanal verursacht
Switching overvoltage (SEMP)
Das ist eine sehr häufige Überspannung, die sowohl in Niederspannungs- als auch in Hochspannungsnetzen auftritt.
Schaltüberspannungen werden durch industrielle Tätigkeiten erzeugt:
- wenn große, vor allem induktive Ladungen ein- und ausgeschaltet werden, z.B. Transformatoren oder Elektromotoren oder auch kleine Haushaltsgeräte, z.B. Kühlschränke, Gefriertruhen
- bei Kurzschlüssen in einem Verteilungsnetz und dergleichen.
Unsichtbare Spannungsimpulse, die mit üblichen Mitteln nicht messbar sind, dauern nur einige Millionstel oder Tausendstel Sekunden, können aber vor allem elektronische Geräte beschädigen, manchmal sogar Kurzschlüsse und Brände verursachen.
