Blitzschutzmodule mit Selbstüberwachung Blitzschlag? Keine Angst!

Autor / Redakteur: Andreas Hennecke* / Wolfgang Ernhofer

Durch Gewitter sind Feldbussysteme regelmäßig der Gefahr von Spannungsspitzen ausgesetzt. Um zu verhindern, dass dabei die Elektronik Schaden nimmt, kommen Blitzschutzmodule zum Einsatz. Lesen Sie, wie neue Surge Protectors für mehr Zuverlässigkeit der Infrastruktur sorgen.

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(Bild: BASF / Fotolia - yevgeniy11)

Feldbussysteme stehen in der Prozessautomation für sehr hohe Zuverlässigkeit. Doch was passiert, wenn Gewitter toben und es kracht? Während eines Blitzschlags sind die Komponenten eines Surge Protectors enormem Stress ausgesetzt. Zwar sind die Module eigens für solche Spannungsspitzen konzipiert, dennoch können sie nur einer gewissen Anzahl dieser Ereignisse standhalten, bevor sie letztlich versagen.

Der Zeitpunkt dieses Versagens hängt von zwei Faktoren ab: zum einen von der Anzahl der „Einschläge“, zum anderen von deren Intensität. Während der Blitzschutz z.B. nach einem einzigen heftigen Impuls von 20 Kiloampere sofort ausgetauscht werden muss, ist die Funktionsreserve erst nach rund 1000 leichten Stromstößen von drei Kiloampere erschöpft. Das Verschleißverhalten der Module ist zudem nicht linear, sondern steigt mit zunehmendem Erschöpfungsgrad überproportional an – ebenso wie die Gefahr eines Ausfalls (siehe Grafik in der Bildergalerie).

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Pepperl+Fuchs hat daher einen neuen Blitzschutz mit automatischer Selbstüberwachung entwickelt, der meldet, wenn seine Funktionsreserve erschöpft ist. Der Field Connex Surge Protector misst zu diesem Zweck die Anzahl und Stärke jedes Stromstoßes und berechnet anhand der gesammelten Daten genau, wann der vorhandene Blitzschutz verbraucht ist. Im täglichen Betrieb einer Anlage kann die Leistungsfähigkeit des Blitzschutzes aber auch durch eine Vielzahl kleiner Stromstöße schleichend nachlassen. Derartiger Verschleiß kann unterschiedliche technische Auswirkungen haben:

  • einseitige Erdfehler, die durch Leckage der positiv- oder negativseitig angeschlossene Supressordiode oder Gasentladungsröhre auftreten;
  • Signaldämpfung durch den erhöhten Widerstand von Supressordiode oder Gasentladungsröhre;
  • Erhöhung des Ruhestroms durch die Leckage der positiv- oder negativseitig angeschlossene Supressordiode oder Gasentladungsröhre;
  • Dämpfung der Signalamplitude durch einen erhöhten Reihenwiderstand;
  • Änderungen der Signalqualität (Jitter) aufgrund veränderter Impedanz durch verschlissene Supressordiode oder Gasentladungsröhre.

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