Überspannungsschutz für die Wallbox: Was ein SPD macht und warum er zu Hause sinnvoll ist

Kurze Antwort: Ein Überspannungsschutzgerät (SPD, Überspannungsableiter) schützt Geräte, indem es kurze Spannungsspitzen von Tausenden Volt aus Blitzeinschlägen oder Schalthandlungen im Netz zur Erde ableitet. Leitungsschutzschalter und FI-Schalter halten solche Spitzen nicht auf; sie schützen vor Überstrom und Fehlerstrom. Wallbox, Fahrzeug und die Elektronik im Haus sind empfindlich gegenüber Überspannungen. Bei ENGN-Installationen in Bursa ist ein Überspannungsschutz zusammen mit einem 40-A-FI-Schalter Typ A und einem 40-A-Leitungsschutzschalter Standard. In Deutschland gelten die VDE-Vorschriften.

Woher kommen Überspannungen?

• Blitz: Ein Einschlag in das Gebäude, einen Mast, einen Baum oder eine Freileitung erzeugt eine sehr kurze, sehr hohe Spannung in Leitungen und Erdung. Auch ein naher Einschlag induziert Überspannungen.
• Schalthandlungen: Schalten im Verteilnetz sowie An- und Abschalten großer Motoren, Kompressoren oder Schweißgeräte erzeugen kleinere, aber häufige Spitzen.
• Fehler: Kurzschlüsse im Netz oder ein Neutralleiterbruch. Ein Neutralleiterbruch verursacht eine länger anhaltende Überspannung, die ein SPD nicht beherrscht; dafür gibt es ein Über-/Unterspannungsrelais (siehe unten).

Diese Spitzen dauern Mikrosekunden. Sie wirken wie ein kurzes Flackern, reichen aber, um die Steuerplatine der Wallbox, die Ladeelektronik im Auto, den Router, die Heizung oder die Platine eines Haushaltsgeräts zu beschädigen.

Wie funktioniert ein SPD?

Bei normaler Spannung ist das SPD hochohmig, praktisch nicht im Stromkreis. Übersteigt die Spannung eine Schwelle, wird es innerhalb von Nanosekunden leitend und leitet den Stoßstrom zur Erde ab; danach wird es wieder isolierend. Deshalb wird es zwischen Außenleiter (und Neutralleiter) und Erde angeschlossen. Ohne Erdung oder mit hohem Erdungswiderstand kann der Stoßstrom nicht abfließen und das SPD nicht schützen. Zuerst wird die Erdung gemessen und bei Bedarf verbessert.

Typ 1, Typ 2 und Typ 3

SPDs werden nach ihrer Prüfklasse gemäß DIN EN 61643-11 (IEC 61643-11) unterschieden:

• Typ 1 (T1, Blitzstromableiter): geprüft mit direktem Blitzstrom (Welle 10/350 µs, Kennwert Iimp). Im Hauptverteiler, wenn das Gebäude einen äußeren Blitzschutz hat oder über eine Freileitung versorgt wird.
• Typ 2 (T2): geprüft gegen indirekte Blitz- und Schaltüberspannungen (Welle 8/20 µs, Kennwert In). Der häufigste Typ in Wohnungen und Betrieben und der Grundschutz im Ladestromkreis.
• Typ 3 (T3): Feinschutz direkt am empfindlichen Gerät (Hybridwelle, Kennwert Uoc). Geringes Ableitvermögen, nie allein; davor muss ein Typ 2 sitzen.

Kombiableiter Typ 1+2 führen im Hauptverteiler den Blitzstrom ab und bieten zugleich ein Schutzniveau wie Typ 2.

Kennwerte: Uc, Up, In, Imax, Iimp

• Uc (höchste Dauerspannung): Spannung, die das SPD dauerhaft verträgt. Sie liegt über der Netzspannung; im 230/400-V-Netz mindestens 1,1 × 230 V zwischen Außen- und Neutralleiter, in Katalogen meist rund 275 V.
• Up (Schutzpegel): die während der Überspannung am SPD verbleibende Spannung, also das, was beim Gerät ankommt. Je niedriger, desto besser; sie muss unter der Stoßspannungsfestigkeit des Geräts liegen. In 230/400-V-Anlagen gehören fest installierte Betriebsmittel zur 4-kV-Kategorie, übliche Geräte zu 2,5 kV und empfindliche Elektronik zu 1,5 kV.
• In (Nennableitstoßstrom): Strom, den ein Typ 2 mit der Welle 8/20 µs wiederholt ableiten kann (z. B. 5, 10, 20 kA).
• Imax (maximaler Ableitstoßstrom): einmalig ableitbarer Höchstwert. Wird in Katalogen hervorgehoben, ausgewählt wird aber nach In und Up.
• Iimp (Blitzstoßstrom): Kennwert des Typ 1 mit der Welle 10/350 µs.

Wo wird er eingebaut?

1. Hauptverteiler (Hausanschluss): schützt die ganze Anlage. Typ 1 oder 1+2 bei äußerem Blitzschutz oder Freileitung, sonst Typ 2.
2. Unterverteiler der Wallbox oder Zuleitung zur Wallbox: Ist die Wallbox weit vom Hauptverteiler entfernt (etwa mehr als 10 Meter), kann sich die Überspannung entlang der Leitung wieder aufbauen; dann kommt ein zweiter Typ 2 in die Nähe der Wallbox. In Tiefgaragen, Gärten und Sammelgaragen ist das oft nötig.
3. Am empfindlichen Gerät: bei Bedarf Typ 3 (als Steckdosen- oder Hutschienengerät).

Anschlussleitungen werden so kurz wie möglich gehalten: empfohlen wird eine Gesamtlänge der Verbindung Außenleiter–SPD–Erde von 0,5 Metern. Lange, gebogene Leitungen erzeugen eine zusätzliche induktive Spannung und schwächen den Schutz.

Netzsystem und Anschlussschema

Das Anschlussschema hängt vom Netzsystem ab. Im TN-S-System wird zwischen jedem Außenleiter, dem Neutralleiter und dem Schutzleiter ein Modul geschaltet; im TT-System ist die 3+1-Schaltung üblich (drei Module zwischen Außen- und Neutralleiter, ein Funkenstreckenmodul zwischen Neutralleiter und Erde). Ein falsch angeschlossenes SPD schützt nicht oder lässt den FI-Schalter auslösen. Das passende Schema wird in der Planung festgelegt.

Vorsicherung

Am Ende seiner Lebensdauer oder nach einem sehr großen Stoß kann ein SPD kurzschließen. Damit das keinen Brand oder Totalausfall verursacht, wird eine Vorsicherung mit dem im Herstellerkatalog genannten Wert vorgeschaltet. Manche Geräte haben sie integriert; das steht im Katalog.

Lebensdauer und Anzeige

Jeder Stoß belastet das SPD ein wenig. Die meisten Hutschienengeräte haben ein Sichtfenster: grün heißt funktionsfähig, rot heißt Modul tauschen. Bei steckbaren Modulen wird nur das Modul ersetzt. Nach einem Gewitter und einmal jährlich genügt ein Blick. Modelle mit Fernmeldekontakt sind in Mehrfamilienhäusern und Betrieben praktisch.

Was ein SPD nicht leistet

• Es ersetzt keinen FI-Schalter: Personenschutz übernimmt der FI-Schalter. Warum der Ladestromkreis einen FI Typ A nutzt, erklären wir in einem eigenen Ratgeber.
• Es ersetzt keinen Leitungsschutzschalter: Überlast- und Kurzschlussschutz ist dessen Aufgabe.
• Es hilft nicht bei länger anhaltender Überspannung: Neutralleiterbruch oder eine Netzspannung, die lange bei 250–260 V liegt, erfordern ein separates Über-/Unterspannungsrelais, das außerhalb der Grenzen abschaltet und danach wieder zuschaltet. Bei ENGN ist es optional und wird im Angebot extra aufgeführt.
• Es schützt das Gebäude nicht vor einem Direkteinschlag: Das macht der äußere Blitzschutz; das SPD schützt die Installation im Gebäude.

Warum die Wallbox einen Überspannungsschutz braucht

Eine Wallbox enthält Kommunikations-, Zähler- und Steuerelektronik und hängt oft in Garage, Carport oder Tiefgarage am Ende einer langen Leitung. Lange Leitungen sind stärker gefährdet. Beim Laden ist das Auto am selben Stromkreis, sein On-Board-Lader bekommt die Überspannung direkt ab. Die Errichtungsnorm IEC 60364-7-722 (in Deutschland DIN VDE 0100-722) verlangt Überspannungsschutz für öffentlich zugängliche Ladepunkte; zu Hause ist er nicht überall Pflicht, kostet aber im Vergleich zu Wallbox und Auto sehr wenig. Deshalb bauen wir ihn standardmäßig ein.

Schutzpaket bei ENGN in Bursa

Bei unseren Installationen hat jeder Ladepunkt einen eigenen Stromkreis; ein 40-A-FI-Schalter Typ A, ein 40-A-Leitungsschutzschalter und ein Überspannungsschutz sind Standard. Typ und Einbauort des SPD (Haupt- oder Unterverteiler), die Erdungsmessung und der Leitungsquerschnitt werden bei der Vor-Ort-Besichtigung festgelegt und in die Planung geschrieben. Unser Installationsservice gilt nur in Bursa (Türkei); die Besichtigung ist kostenpflichtig, die Gebühr wird bei Auftrag vom schriftlichen Angebot abgezogen, und jede Installation erfolgt mit Elektroplanung.

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