Überspannungskategorien

Elektrische Verteilungssysteme und Verbraucher werden immer komplexer. Dadurch nimmt auch die Wahrscheinlichkeit von transienten Überspannungen zu. Vor allem Baugruppen der Leistungselektronik (z.B. Frequenzumrichter, Phasenanschnitt- und -abschnittsteuerungen, PWM-gesteuerte Leistungsschalter) erzeugen in Verbindung mit induktiven Lasten vorübergehende Spannungsspitzen, die wesentlich höher als die jeweilige Nennspannung sein können. Um die Sicherheit für den Anwender zu gewährleisten, wurden in der DIN VDE 0110 / EN 60664 vier Überspannungskategorien (CAT I bis CAT IV) definiert.

Die Messkategorie gibt die zulässigen Anwendungsbereiche von Mess- und Prüfgeräten für elektrische Betriebsmittel und Anlagen (z.B. Spannungsprüfer, Multimeter, VDE-Prüfgeräte) für die Anwendung im Bereich von Niederspannungsnetzen an.

Definierte Kategorien und Verwendungszwecke in der IEC 61010-1:

Folgende Kategorien und Verwendungszwecke sind in der IEC 61010-1 definiert:

CAT I Messungen an Stromkreisen, die keine direkte Verbindung zum Netz haben
(Batteriebetrieb), z.B. Geräte der Schutzklasse 3 (Betrieb mit Schutzkleinspannung),
batteriebetriebene Geräte, Pkw-Elektrik
CAT II Messung an Stromkreisen, die eine direkte Verbindung mittels Stecker mit dem
Niederspannungsnetz haben, z.B. Haushaltsgeräte, tragbare Elektrogeräte
CAT III Messungen innerhalb der Gebäudeinstallation (stationäre Verbraucher mit nicht
steckbarem Anschluss, Verteileranschluss, fest eingebaute Geräte im Verteiler),
z.B. Unterverteilung
CAT IV Messungen an der Quelle der Niederspannungsinstallation (Zähler, Hauptanschluss,
primärer Überstromschutz), z.B. Zähler, Niederspannungsfreileitung, Hausanschlusskasten

Die Kategorien sind außerdem in die Spannungshöhe 300 V / 600 V / 1.000 V unterteilt.

Abb.: Bildliche Darstellung der CAT-Kategorien
Abb.: Bildliche Darstellung der CAT-Kategorien

Die Kategorie ist für die Sicherheit bei Messungen von besonderer Bedeutung, da niederohmige Stromkreise höhere Kurzschlussströme aufweisen und / oder Störungen in Form von Lastumschaltung und andere transiente Überspannungen vom Messgerät verkraftet werden müssen, ohne den Anwender durch elektrische Schläge, Feuer, Funkenbildung oder Explosion zu gefährden. Durch die niedrige Impedanz des öffentlichen Stromversorgungsnetzes sind an der Hauseinspeisung Kurzschlussströme am größten. Innerhalb der Hausanlage werden die maximalen Kurzschlussströme durch die Reihenwiderstände der Anlage reduziert. Technisch wird die Einhaltung der Kategorie u.a. durch Berührungssicherheit von Steckern und Buchsen, Isolation, ausreichende Luftund Kriechstrecken, Zugentlastungen und Knickschutz von Leitungen sowie genügende Leitungsquerschnitte sichergestellt.

Aus der Praxis:

Unserer Einschätzung und Erfahrung nach sind sich viele Anwender dieser Thematik nicht ausreichend bewusst. Das Thema Überspannungskategorie mag in der einen oder anderen Anwendung zur Folge haben, dass man anstatt eines UMG 604 mit 300 V CAT-III auf ein UMG 508 mit der Überspannungskategorie 600 V CATIII wechseln muss, sprich, anstatt einer 4.000-V-Bemessungsstoßspannung wird eine 50 % höhere Bemessungsstoßspannung von 6.000 V erreicht! Es kann aber auch die Verlegung der Messstelle zur Folge haben. Das bedeutet, zusätzliche Sicherheit für Mensch und Maschine!

Die Kombination aus der CAT-Kategorie und der definierten Spannungshöhe ergibt die Bemessungsstoßspannung.

Nennspannungen von Stromversorgungssystemen (Netzen) bei verschiedenen Arten der Überspannungsbegrenzung

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