Hvad er overstrømsbeskyttelse?

Overstrømsbeskyttelse er en fælles betegnelse for de elektriske sikkerhedsfunktioner, der afbryder eller begrænser strømmen, hvis den bliver højere, end komponenterne er dimensioneret til at tåle. Beskyttelsen forhindrer overophedning, brand og ødelagt udstyr og mindsker risikoen for personskade. I industrien er den også en vigtig del af at undgå dyre driftsstop.

Princip og funktionsmåde

I et normalt kredsløb ligger strømmen under ledernes og apparaternes mærkestrøm. Ved kortslutning, jordfejl eller langvarig overbelastning kan den stige voldsomt. Overstrømsbeskyttelsen registrerer stigningen på en af tre måder:

• Termisk: Varmen får en bimetalstrimmel til at bøje sig eller en smelteleder til at smelte, så kredsløbet åbner.
• Elektromagnetisk: Et magnetfelt, der vokser hurtigt, trækker et udløserarmatur og afbryder med det samme.
• Elektronisk: Sensorer og mikroprocessorer måler strømmen hele tiden og sender et signal til en kontakt, der åbner ved forudindstillede værdier.

Anvendelsesområder

1. Styretavler: PLC'er, relæer og kommunikationsmoduler er følsomme, og én fejl kan standse hele produktionslinjen.
2. Fordelingstavler: Selektiv afbrydelse i hoved- og undertavler forhindrer, at en fejl breder sig.
3. Motorstartere: Termiske motorværn og elektromagnetiske udløsere beskytter viklingerne mod både langvarig overbelastning og lynhurtige kortslutninger.
4. UPS- og DC-anlæg: Elektronisk beskyttelse begrænser fejlstrømmene i batteripakker og DC-busser, hvor der kan være enorme energimængder.

Typer af beskyttelsesenheder

• Smeltesikringer (fuses): En kalibreret leder smelter ved en fastlagt strøm. De er meget hurtige, men skal skiftes, når de er sprunget.
• Automatsikringer (MCB'er): Har et termisk bimetal til overbelastning og et elektromagnetisk system til kortslutning. De kan slås til igen, når fejlen er rettet.
• Effektbrydere (MCCB/ACB): Til høje strømme og større kortslutningsevne. Udløsekarakteristikken kan indstilles individuelt.
• Elektroniske eller digitale relæer: Med mikroprocessorstyring kan grænser og tidsforsinkelser sættes præcist, og der er udførlig diagnose.
• Integreret motor- og drevbeskyttelse: Softstartere og frekvensomformere har indbyggede grænser, der regulerer både strøm og temperatur under acceleration og drift.

Dimensionering og indstilling

Udgangspunktet er ledningernes tværsnit, omgivelsestemperaturen og den største vedvarende belastning. Den termiske udløsestrøm sættes typisk til 1,1–1,45 × motorens fuldlaststrøm, mens den elektromagnetiske del indstilles til 6–10 × mærkestrømmen, så hurtige kortslutninger bliver afbrudt. Er indstillingen forkert, får du enten generende udkoblinger eller for dårlig beskyttelse.

Selektiv koordinering

I større installationer skal kun den komponent, der sidder tættest på fejlen, koble ud. Det opnås ved at graduere sikringer og brydere, så udløsekurverne ikke overlapper unødigt. Med korrekt selektivitet bliver produktionstabet mindre og personsikkerheden under service bedre.

Standarder og lovkrav

De internationale IEC-standarder fastlægger krav til prøvning og mærkning:

• IEC 60204-1: Elektrisk udstyr på maskiner.
• IEC 60947-2/-4: Lavspændingsafbrydere og motorværn.

I Danmark beskriver Stærkstrømsbekendtgørelsen og Installationsbekendtgørelsen principperne for installationen, herunder periodisk eftersyn og dokumentation.

Vedligeholdelse og test

• Visuel inspektion for misfarvning, løse klemmer og beskadiget isolation.
• Termografi, så hotspots bliver fundet, før de udvikler sig.
• Funktionstest af automatsikringer og effektbrydere for at kontrollere, at de mekaniske dele ikke hænger på grund af støv eller korrosion.
• Smeltesikringer skiftes med nøjagtig samme karakteristik, så selektiviteten bevares.

Hvad der sker uden beskyttelse

Uden overstrømsbeskyttelse kan ledertemperaturen nå op på antændelsespunktet for isolationen. Lysbuer kan skade kobberskinnerne og skabe trykbølger, der ødelægger tavlens kapsling. Hertil kommer risikoen for alvorlige personskader og lange produktionsstop.