Umfassender Überspannungsschutz Lösungen für LED-Beleuchtung und Solar-PV

Überspannungsschutzlösungen sind notwendig, da ein Blitzschlag die Geräte nicht direkt treffen muss, um sie zu beschädigen. Ein Blitzschlag in einen nahegelegenen Mast oder eine Freileitung koppelt sich in das Versorgungskabel ein, und die daraus resultierende Überspannung gelangt als kurze Spannungsspitze von 8/20 Mikrosekunden an den Eingang des LED-Treibers oder Wechselrichters. PVLinkTech passt Überspannungsschutzlösungen entsprechend der Expositionsklasse an Außenbeleuchtungs- und Solarprojekte an, installiert sie an der richtigen Stelle in der Stromversorgungskette und liefert den Überspannungsschutz (SPD) zusammen mit den wasserdichten Steckverbindern, Anschlussdosen und vorkonfektionierten Leitungen, die für den Verdrahtungspunkt benötigt werden. Ein Überspannungsschutz begrenzt die Überspannung und leitet die Energie zur Erde ab; im weiteren Verlauf dieser Seite geht es um das komplette Paket, das bei einer Außeninstallation um ihn herum installiert werden muss.

Warum Außenbeleuchtung und Solaranlagen einen Überspannungsschutz benötigen

Es gibt zwei verschiedene Arten von Überspannungen, die Geräte im Außenbereich betreffen. Induzierte Blitzüberspannungen entstehen durch Blitzeinschläge in der Nähe, die sich auf lange Kabelstrecken ausbreiten. Aus diesem Grund sind Kabelstrecken im Außenbereich, beispielsweise bei der Straßenbeleuchtung und bei Photovoltaikanlagen Man sieht sie so oft. Schalttransienten stammen aus dem Netz: Kondensatorbänke, Transformator-Stufenschalter, Motorstarts und Fehlerbeseitigung in der Verteilungsleitung. Beide treten als kurze Überspannungsspitzen auf und werden in den Datenblättern von Überspannungsschutzgeräten anhand der 8/20-Mikrosekunden-Wellenform gemessen. Da diese beiden Ursachen in Außenstromkreisen stets vorhanden sind, werden Überspannungsschutzlösungen danach beurteilt, an welcher Stelle im Versorgungskreis sie angeordnet sind und wie viel Überspannungsenergie sie absorbieren können.

Der Schaden hängt davon ab, was angeschlossen ist. LED-Treiber sind Schaltnetzteile, die auf MOSFETs und Steuer-ICs basieren; eine Überspannung, die den Nennwert am Eingang überschreitet, kann sie sofort ausfallen lassen, während wiederholte kleinere Transienten ihre Lebensdauer ohne sichtbare Symptome verkürzen. Wechselrichter, Ladegeräte und Batteriemanagementplatinen in Solar- und Speichersystemen enthalten an ihren Steuer- und Versorgungsanschlüssen die gleiche Klasse empfindlicher Halbleiterkomponenten. Aus diesem Grund ist die Stoßspannungsfestigkeit mittlerweile eine festgelegte Anforderung in den Spezifikationen für Außenbeleuchtung und nicht mehr nur eine Werksoption. ANSI C136.2 für Leuchten definiert zwei für LED-Straßen- und Flächenleuchten relevante Belastungsstufen: „Enhanced“ bei 10 kV / 5 kA und „Extreme“ bei 20 kV / 10 kA. Eine Projektspezifikation, die eine dieser Klassen angibt, erwartet, dass die Leuchte oder ihr Abzweigstromkreis mit einem Überspannungsschutz (SPD) ausgestattet ist, der dieser Stufe entspricht.

Die Betriebsspannungsseite ist anders, steht aber damit in Zusammenhang: Die Schutzvorrichtung selbst muss die Dauer-Netzspannung aushalten, ohne Strom zu leiten, und dann die Spannungsspitze abgreifen, sobald diese auftritt. Bei 277-V-Wechselstrom-Versorgungen beträgt diese Dauerbeständigkeit (Uc) für die auf dieser Seite beschriebene SPD-Reihe 320 V, weshalb dasselbe Gerät nicht einfach von einer Versorgungsarchitektur auf eine andere übertragen werden kann.

Wo der Überspannungsschutz hingehört: Leuchte, Abzweigkasten und Wechselrichter

Überspannungsschutzlösungen müssen an der Stelle angebracht werden, an der die Störung in die Anlage eindringt, und nicht einfach an einer beliebigen, bequemen Stelle im Schaltraum. Bei Außenbeleuchtungen und solarbetriebenen Anlagen bedeutet dies drei Positionen in der Stromversorgungskette, wobei jede Position über eine eigene Verkabelung verfügt.

Für ein Straßenbeleuchtungsnetz bedeutet dies, dass Überspannungsschutzlösungen an jedem Mast erforderlich sind, an dem Elektronik untergebracht ist, nicht nur am Zuleitungskopf. Der Schutz auf Leuchtenebene ist die letzte Schutzstufe vor dem Treiber und bei vielen Straßenleuchten die einzige Schutzstufe. Normen unterteilen Überspannungsschutzgeräte (SPD) je nach Einbaupunkt in drei Klassen: Typ 1 am Netzanschluss, Typ 2 an Verteilertafeln und Typ 3 an den Geräten. Diese Baureihe gehört zum Typ 3 und wird so nah am Treiber montiert, wie es das Gehäuse zulässt. Das GSPD1 wird mit bereits konfektionierten Anschlüssen geliefert – SJOW 3x18 AWG bei der 10-kV-Version und UL3239 20 AWG bei der 20-kV-Version –, sodass für die Installation das Gehäuse nicht geöffnet werden muss.

Abzweig- und Verteilerkästen kommen zum Einsatz, wenn ein Kasten mehrere Leuchten versorgt oder wenn eine Außenbeleuchtungsschalttafel den Geländegrundriss schützt. Die gleiche Nennspannung von 10 kV oder 20 kV, die einen einzelnen Treiber schützt, kann einen ganzen Abzweig schützen, wenn sie in einem Schaltkastengehäuse montiert ist. Wechselrichter-, Ladegerät- und Steuerungsgehäuse an Solar- und Speicheranlagen stellen die dritte Position dar: Ihr Wechselstrom-Eingang sowie die Wechselstrom-Beleuchtungskreise, die durch die Anlage verlaufen, bergen das gleiche Risiko durch induzierte Überspannungen wie jede andere Freileitung. Für diese drei Bereiche ist selten dieselbe Lösung erforderlich, weshalb Überspannungsschutzlösungen pro Schutzpunkt und nicht pro Standort angeboten werden. Gleichstromkreise auf der Anlagenseite unterliegen einer eigenen Nennwertlogik, die in den unten stehenden FAQ behandelt wird.

Überspannungsschutzlösungen der GSPD-Serie und der M-Serie für jeden Installationspunkt

Die SPD-Baureihe orientiert sich eher am Einbauplan als an einem festen Formfaktor, sodass Überspannungsschutzlösungen an den Platzbedarf und die Verdrahtungsart einer Leuchte, einer Dose oder einer linearen Platine angepasst werden können. Jede Serie ist in den Nennspannungen 10 kV und 20 kV erhältlich und verfügt durchweg über die Schutzart IP67 sowie über einen Überhitzungsschutz und eine Fehleranzeige. Die vollständigen elektrischen Parameter und Zertifizierungen der Produktreihe finden Sie auf der Seite zum LED-Überspannungsschutz; die Tabelle hier zeigt die Passform nach Befestigungspunkt.

Bei der Auswahl von Überspannungsschutzlösungen steht die Gefährdungslage im Vordergrund, bevor der Preis in die Entscheidung einfließt; die 10-kV- und 20-kV-Ausführungen dienen dazu, die Nennwerte an die jeweiligen Standortbedingungen anzupassen. Die 10-kV-Version verfügt über eine Uoc von 10 kV mit einem Nenn-Ableitstrom von 5 kA und einem maximalen Ableitstrom von 10 kA; die 20-kV-Version verdoppelt die Ableitleistung auf Uoc 20 kV, 10 kA und 20 kA. Parkplätze, Tunnel und geschützte städtische Standorte fallen in der Regel unter die Expositionsstufe „Enhanced“ und erfordern das 10-kV-Gerät. Offene Straßen, Brücken, Stadien, Flughäfen und Regionen mit häufigen Gewittern erfordern das 20-kV-Gerät, das der Stufe „Extreme“ gemäß ANSI C136.2 entspricht. Beide Ausführungen werden an Systemen der Klasse 277 VAC / 320 V betrieben, sodass ein Wechsel auf eine höhere Stufe keine Änderungen an den Versorgungsanforderungen oder der Verkabelung erfordert.

Aufeinander abgestimmte Pakete: Steckverbinder, Anschlussdosen und Überspannungsschutzgeräte in einer Lieferung

Ein Überspannungsschutz (SPD) schützt nur den Stromkreis, in den er korrekt eingebunden ist, und bei einer Installation im Außenbereich muss jeder Anschlusspunkt abgedichtet werden. Aus diesem Grund umfassen die von uns angebotenen Überspannungsschutzlösungen die Anschlusskomponenten rund um den SPD und nicht nur den SPD selbst. Die Inline-Serie wird in den Kabelkanal der Leuchte eingebaut, die Gehäuseserie wird neben der Abzweigverkabelung montiert, und jede Kabeleinführung benötigt eine Dichtung mit IP-Schutzklasse, wenn das Gehäuse der Witterung ausgesetzt ist. Die von uns realisierten Standard-Überspannungsschutzlösungen entsprechen den vier unten aufgeführten Profilen; jedes davon lässt sich an eine bestimmte Leuchte, ein bestimmtes Gehäuse oder eine bestimmte Lagezeichnung anpassen, ohne dass die technische Planung neu aufgerollt werden muss.

Die schraubenloser, wasserdichter Steckverbinder und wasserdichter Schraubstecker Beide Varianten sind in diesen Paketen enthalten, da jedes Projekt seine eigenen Vorlieben hinsichtlich werkzeugloser Steckanschlüsse oder Gewindeverbindungen hat; die Anschlussdose nach Schutzart IP68 Die Leitung deckt die Verzweigungspunkte ab, an denen mehrere Beleuchtungskreise zusammenlaufen. Bei Nachrüstungen sind Inline-Überspannungsschutzlösungen die schnellste Lösung, da sie zwischen dem Netz und dem Treiber installiert werden, ohne dass das Gehäuse der Leuchte geöffnet werden muss. Wenn für ein Solar- oder Speicherprojekt auch die Anschlusskomponenten auf der Gleichstromseite benötigt werden, werden die Steckverbinder für die Modul-, String- und Rack-Verkabelung aus dem Anschlusslösungen für Photovoltaikanlagen und Anschlusslösungen für Batteriespeicher Programme, sodass die gesamte Baustelle über eine technische Dokumentation und einen Lieferplan verfügt.

Von der Spezifikation bis zur Baustelle

Jede von uns gelieferte Überspannungsschutzlösung basiert auf einem kurzen Parametersatz, und die Anpassung ist unsere Aufgabe und nicht Ihre. Die fünf Punkte, die ein Paket definieren, sind die Versorgungsspannung und die Phasenanordnung, der Installationsort, der Expositionsgrad bzw. die Projektspezifikation, die Angaben zu Kabeln und Gehäusen sowie die Stückzahl.

Senden Sie uns die Spezifikationen der Leuchte oder des Treibers, die Versorgungsbedingungen und den Installationsort zu, und wir unterbreiten Ihnen ein passendes Paket an Überspannungsschutzlösungen, wobei die Versorgung, der Installationsort und die Expositionsklasse im Angebot aufgeführt sind. Falls in den Standortangaben eine Expositionsklasse gemäß ANSI C136.2 oder ein Kundenstandard angegeben ist, fügen Sie diese bitte bei; wir richten uns dann bei der Dimensionierung nach diesem Dokument und nicht nach einer allgemeinen Regel.

Qualität hinter der Lösung

Die Qualität dieser Überspannungsschutzlösungen wird bereits im Werk entschieden, denn der Varistor und die thermische Schutzschaltung bestimmen, ob ein Gerät auch nach dem dritten Überspannungsereignis noch Schutz bietet. PVLinkTech betreibt dieses 6.800 m² große Werk in Shenzhen seit 2015 unter den Qualitätsmanagementsystemen ISO 9001, IATF 16949 und ISO 13485. Die Varistoren und thermischen Elemente werden von etablierten Komponentenherstellern bezogen und nicht aus markenlosen Lagerbeständen; jede Produktionscharge wird vor dem Versand einer Funktionsprüfung unterzogen. Das von Ihnen freigegebene Muster stammt aus derselben Produktionslinie wie die Serienbestellung. Die Qualitätskontrollschritte hinter diesem Prozess sind auf unserer Qualitätskontrolle Seite, und die TÜV-, CE-, ETL-, CQC-, UKCA- und RoHS-Zertifikate für die SPD-Produktreihe sind auf unserer Zertifikate Seite.

Lösungen, die auf unserer Erfahrung im Bereich der Außenbeleuchtung basieren

Die Verkabelungsseite dieser Überspannungsschutzlösungen ist bereits in der Praxis bei Außenbeleuchtungsprojekten im Einsatz, da die wasserdichten Steckverbinder, über die die Leuchten mit Strom versorgt werden, zur gleichen Produktfamilie gehören, die wir in großen Stückzahlen für die LED-Straßenbeleuchtung liefern. Zwei bereits realisierte Projekte belegen diese Erfahrung:

Lieferung von wasserdichten Steckverbindern für Straßenbeleuchtung: Auftrag über Container-Menge gemäß IP68 für 2025: Lieferung von wasserdichten Steckverbindern der Schutzart IP68 im Containerformat für die kommunale Straßenbeleuchtung, geliefert als komplette Charge zur Installation vor Ort.

Programm „Smart Pole Connector“: Stadtwerke Los Angeles: Stromversorgungsanschlüsse für ein kommunales „Smart Pole“-Beleuchtungsprogramm, bei dem die Masten Beleuchtung mit Steuerungs- und Kommunikationsgeräten kombinieren, die ebenfalls einen Überspannungsschutz am Gehäuseeingang benötigen.

Bei einem neuen Projekt werden die SPD-Einstufung, die Steckverbinderserie und der Kabelplan gemeinsam geprüft, bevor wir ein Angebot erstellen, damit das Gesamtpaket auf die jeweilige Anlage zugeschnitten ist und nicht nur der nächstgelegenen Katalogseite entspricht.

Ryan

Technik-Blogger & Branchenexperte

Ich bin der Meinung, dass echtes Fachwissen nicht auf die Werkstatt beschränkt sein sollte. In meinem Blog teile ich Einblicke aus der Branche und setze komplexe Industriestandards in klare, praktische technische Lösungen um – Technologische Aspekte schriftlich erörtern und bei der Produktion Qualität gewährleisten.