horizontal rule

Abgrenzeinheiten aus antiparallelen Dioden

Allgemeines   

Abgrenzeinheiten sind Vorrichtungen welche bis zu einer bestimmten Spannung keinen Strom leiten, beim Erreichen der Durchlass-Spannung werden diese aber sofort leitend und können hohe Ströme (bis 60kA) ableiten ohne dass die Spannung weiter ansteigen kann.

 

Abgrenzeinheiten werden aus Hochleistungs-Siliziumdioden gefertigt, welche auch in der Durchlassrichtung bis zur Schleusenspannung einen sehr hohen Innenwiderstand aufweisen. Beim Überschreiten der Schleusenspannung nimmt der Innenwiderstand der Dioden rasch ab und die Abgrenzeinheit stellt eine leitende Verbindung mit einer hohen Stromtragfähigkeit dar.

 

Siliziumdioden sperren in der Durchgangsrichtung bis zu Spannungen von ca. 0.5 V, die Durchlass-Spannung eines Zweiges kann durch Serieschaltung von mehreren Dioden bestimmt werden. 

Durch die antiparallele Anordnung von zwei Dioden entsteht in beiden Richtungen eine Sperrspannung von 0.5V, dies genügt meist für Anwendungen als passive Schutzmassnahme gegen Makroelemente.

Für Anwendungen bei kathodisch geschützten Objekten müssen wegen dem Potentialunterschied von ca. 1.5 bis 2.5 V welcher zwischen dem Schutzobjekt und dem Erdungssystem besteht, im positiven Zweig der Abgrenzeinheit mehrere Dioden in Reihe geschaltet werden.

Durch diese unsymmetrische Anordnung der Dioden entsteht bei einer Belastung mit einer Wechselspannung über der Abgrenzeinheit ein Gleichspannungsmittelwert welcher der arithmetische Mittelwert der positiven und negativen Halbwelle darstellt.

Somit können gefährliche Spannungen welche an Isolierstücken entstehen gefahrlos abgeleitet werden. Ebenso können erdverlegte Wasserleitungen welche durch Elementströme die über den Erdungsanschluss fliessen gefährdet sind, durch eine Abgrenzeinheit im Erdungsanschluss zusammen mit einem Isolierstück von diesem isoliert werden.

Beim Überschreiten der Durchlass-Spannung durch einen Fehler am elektrischen Versorgungsnetz oder durch einen Blitzschlag, werden die Hochleistungsdioden leitend und die Wasserleitung kann die Funktion als Erdung erfüllen, ohne dass eine gefährliche Berührungsspannung entstehen kann.

 

Die Abgrenzeinheit ist wartungsfrei, wegen der hohen Stossstromfestigkeit der verwendeten Dioden können diese praktisch nicht zerstört werden. Bei einer Zerstörung durch Überlast verschweissen die Dioden, so dass die elektrische Sicherheit für den Personenschutz weiterhin gewährleistet bleibt.

horizontal rule

   

Anwendungsgebiete für Abgrenzeinheiten

Entkoppelung von Wasserleitungen vom Erdungssystem

Wegen der für die Wasserleitungen schädlichen Elementströme welche vom Erdungsanschluss über die Wasserleitungen abfliessen, muss die Verbindung zur Erdung über eine Abgrenzeinheit geschaltet werden. Dadurch werden die Elementströme infolge der Durchlassspannung der Dioden gesperrt, erst bei Fehlerströmen gegen Erde mit einem höheren Spannungspegel werden die Dioden leitend. Die Funktion als Erdung kann somit von der Wasserleitung weiterhin erfüllt werden.

 

Entkoppelung von Pumpen und Armaturen in Kläranlagen vom Erdungssystem

Zur Vermeidung der Elementbildung zwischen Pumpen und Armaturen aus Grauguss und Rohrleitungen aus Edelstahl, muss die Verbindung zum Erdleiter über eine Abgrenzeinheit geschaltet werden. Eine Abgrenzeinheit genügt für mehrere Verbraucher.

Der hohe I2t-Wert der Abgrenzeinheit erlaubt einen gemeinsamen Anschluss von mehreren Verbrauchern welche mit hohen Nennströmen abgesichert sind, so dass auch Kurzschlussströme von einigen kA bei grösseren Abschaltzeiten problemlos über die Abgrenzeinheit gegen Erde abgeleitet werden können.

Für diese Anwendung empfiehlt sich die Diodenschaltung 1/1, 1/2 oder 1/3.

Im Zusammenhang mit Frequenzumformern sollte eine Ausführung mit einer Diodenschaltung von 1/3 oder 1/4, zusammen mit einem Kondensator verwendet werden zur Ableitung der Oberwellen, diese können sonst die Gleichstrom-Sperrwirkung der Abgrenzeinheit beeinträchtigen.

 

Entkoppelung von Pumpen und Armaturen in Wasserfassungen vom Erdungssystem

Zur Auftrennung von im Wasser installierten Rohrleitungen, Armaturen und Pumpen vom Erdungssystem muss die Verbindung zum Erdleiter über eine Abgrenzeinheit geschaltet werden.

Für diese Anwendung empfiehlt sich die Diodenschaltung 1/1 oder 1/2, für Objekte mit kathodischen Korrosionsschutzanlagen ist eine Schaltung 1/3 bis 1/5 notwendig.

 

Entkoppelung von kathodisch geschützten Objekten vom Erdungssystem

Für die Auftrennung der Erdung von elektrischen Verbrauchern welche galvanisch mit den kathodisch geschützten Objekten verbunden sind, wie z.B. Tauchpumpen bei  erdverlegten Tanks oder elektrische Ventilantriebe und Messeinrichtungen an erdverlegten Pipelines.

Für diese Anwendung empfiehlt sich die Diodenschaltung 1/6, 1/7 oder 1/8.

 

Überspannungsbegrenzung an Isolierstücken von kathodisch geschützten Leitungen

Überspannungen durch Blitzschläge oder Schaltüberspannungen werden gefahrlos gegen Erde abgeleitet, ohne dass der kathodische Schutz beeinträchtigt wird. Sobald die Spannung zwischen dem Schutzobjekt und dem Erdungssystem die Durchlassspannung der Abgrenzeinheit übersteigt, wird diese leitend und kann Stossströme bis zu 60kA (8/20m s) ableiten.

Für diese Anwendung empfiehlt sich die Diodenschaltung 1/6, 1/7 oder 1/8.

 

horizontal rule

horizontal rule

Safety & protection for tanks & pipelines

horizontal rule

                                                            Seitenanfang    Home