Störlichtbogen

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Lichtbogen (Abreißfunke) an der Stromschiene bei der Londoner U-Bahn

Ein Störlichtbogen oder auch Fehlerlichtbogen ist in der elektrischen Energietechnik ein technisch unerwünscht auftretender Lichtbogen zwischen elektrischen Anlagenteilen.

Spannungsüberschlag[Bearbeiten]

Lichtbogen, welcher sich bei Annäherung einer Erdungsstange an eine unter Hochspannung stehende Freileitung ausbildet

Bei ungenügendem Abstand oder ungenügender Isolation zwischen zwei elektrischen Potenzialen kann es zu einem ungewollten Spannungsüberschlag kommen, in dessen Verlauf ein Lichtbogen entsteht. Dieser Spannungsüberschlag kann auch in einem elektrischen Bauteil selber entstehen, weil sich die Kontakte zu langsam trennen, oder die Isolationsschicht zwischen den stromführenden Teilen ihrer Isolierfähigkeit beraubt wurde.

Die Lichtbögen, die bei Spannungsüberschlag entstehen, setzen in der Regel die Lebensdauer des Bauteils massiv herab und können es im schlimmsten Fall auch zerstören.

Lichtbögen sind bei Hochspannungsleitungen eine erhebliche Gefahr. Durch die große Lichtbogenleistung und hohe Temperatur des Lichtbogens kommt es neben der starken Lichtwirkung zu einem lauten Knall und brennbare Gegenstände in unmittelbarer Umgebung können Feuer fangen. Besonders an Oberleitungen von Bahnanlagen kommt es immer wieder zu schweren Unfällen, wenn sich Menschen den Leitungen auf wenige Zentimeter nähern und sich schlagartig ein Störlichtbogen ausbildet.

Im Niederspannungsbereich können Störlichtbögen infolge von Störstellen in elektrischen Leitungen auftreten, meist bei folgenden Leitungsschäden:

  • Beschädigte Isolation infolge von Leitungsquetschungen, Beschädigungen durch Nägel oder Schrauben oder zu geringe Biegungsradien bei elektrischen Leitungen. Hier können Kriechströme durch Verschmutzungen und Ablagerungen entstehen, die sich in einem Störlichtbogen entzünden
  • Lose Kontakte bei nicht korrekt montierten Bauteilen, durch Nagetierverbiss und Erosion oder durch abgeknickte Leitungen. Hier entstehen Störlichtbögen durch ionisierte Gase zwischen den losen Leitungsenden

Auf Leiterplatten, besonders häufig in Schaltnetzteilen, richten Überschläge erheblichen Schaden an, weil sich das Leitermaterial (Kupfer) auf dem Leiterplattenmaterial als Metalldampfschicht niederschlägt und Kriechstrecken überbrückt. Falls kein Austausch der gesamten Baugruppe möglich ist, werden derartige Schäden durch Schlitze in der Platine behoben; die neue Kriechstrecke besteht aus einem Luftspalt. Als Vorsorgemaßnahme dienen Lötaugen mit Hohlniet, dickere Kupferschichten, mit Draht verstärkte Leiterzüge, gekammerte Gehäuse sowie reichlich dimensionierte Kriechstrecken. Dem steht die Miniaturisierung entgegen.

Arbeitsschutz[Bearbeiten]

Durch Störlichtbogen zerstörter Sicherungskasten mit NH-Sicherungen.
Ursachen für Störlichtbögen im Niederspannungsbereich

Bedingt durch die niedrigen Schleifenimpedanzen im Bereich einiger 10 mΩ in elektrischen Energieversorgungsnetzen, wie der Hauptverteilung von Niederspannungsnetzen, können Kurzschlüsse oder Installationsfehler zu sehr hohen Kurzschlussströmen bis zu einigen 10 kA führen. Der dabei entstehende Lichtbogen führt, durch die hohe Momentanleistung, zu einem schlagartigen Verdampfen von metallischem Kontaktmaterial, was in der Umgebung zu thermischen Schäden wie Verbrennungen führen kann.

Aus diesen Grund ist bei Arbeiten im potentiellen Wirkungsbereich eines Lichtbogens entsprechende feuerfeste Schutzkleidung mit Gesichtsschutz und Visier zu tragen und entsprechendes Werkzeug zu verwenden. Die Gefahrenbereiche umfassen unter anderem in Hauptverteilerkästen den Tausch von NH-Sicherungseinsätzen unter Spannung oder auch nichtelektrische Wartungsarbeiten in mit Hochspannung betriebenen Schaltanlagen.

Anlagenschutz[Bearbeiten]

Im Niederspannungsbereich können Störlichtbögen zu Brandschäden führen. Verschiedene Sicherungen beugen solchen Schäden vor:

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Störlichtbogenschutz Aktiver und passiver Störlichtbogenschutz, abgefragt am 15. Januar 2011
  2. DIN IEC 62606 Normentwurf
  3. Produktbeispiel im Fachhandel, abgefragt am 24. Mai 2012

Literatur[Bearbeiten]