Kostenloses Tool · IEEE C62.22 / IEC 60099-5 · Isolationskoordination · Fachübergreifend

Isolationskoordination

MOV-Ableiterauswahl nach IEEE C62.22 und IEC 60099-4/5. Berechnet Blitz-/Schalt-Schutzmargen (PM_L/PM_S), TOV-Fähigkeit, Energiebelastung, Trennungsabstand-Korrektur und Ableiterauswahltabelle. Universal für HV/MV-Systeme — Solar: Ableiter für PCS-Trafos, Schaltanlagen, Sammelsystem.

System & Gerät
Geräte-Stehpegel
BSL = Schaltstoß-Isolationspegel des geschützten Geräts.
IEEE C62.22 §5: PM_L ≥ 20% for self-restoring insulation (transformers, cable terminations), PM_S ≥ 15% for switching impulse withstand.
Ableiterparameter
MCOV = maximale kontinuierliche Betriebsspannung.
Physischer Abstand zwischen Ableiter und geschütztem Gerät.
Ableiter-Schutzpegel (Datenblatt)
LPL = Blitzschutzpegel aus Herstellerdatenblatt (Entladung bei 10 kA oder 20 kA).
SPL = Schaltschutzpegel aus Herstellerdatenblatt (Entladung bei 500 A).
Temporäre Überspannung (TOV)
Erwartete temporäre Überspannung in kV rms — aus TOV-Studie oder manuell.
Dauer der TOV in Sekunden. Bestimmt mit IEEE C62.22 TOV-Kurve die zulässige Überspannung.
Ableiter Nennspannung (Ur) aus Herstellerdatenblatt.
Energiebelastung
Stoßenergie in kJ/kV MCOV — aus TOV-Studie. Typisch 5 kJ/kV für Schaltspiele.
Automatische Erkennung oder manuelle Überschreibung der Ableiterklasse.
Koordinationsergebnis
Blitzschutz-Marge PM_L
—
≥ 20% für selbstrestaurative Isolierung
Schaltschutz-Marge PM_S
—
≥ 15% für Schaltimpuls
Effektiver LPL an Geräteklemmen—
Effektiver SPL an Geräteklemmen—
Korrigierte PM_L am Gerät—
Korrigierte PM_S am Gerät—
Laufzeit (τ)—
TOV-Fähigkeit
—
Energiebelastung
—
Empfohlene Ableiterklasse—
Ableiter-Auswahltabelle
Standard-MCOV-Bewertungen. Grüne Zeilen bestehen alle Prüfungen.
MCOV (kV) NennV (kV) LPL (kVp) SPL (kVp) PM_L (%) PM_S (%) TOV Energie Emp.
IEEE C62.22 §5: PM_L ≥ 20%, PM_S ≥ 15%. TOV per IEEE C62.22 §6. Energie per IEC 60099-4.
Koordinationsbericht exportieren
E-Mail für IEEE C62.22 Bericht.
Worked Example — 11 kV cable-fed substation
PASS Adequate insulation coordination — all criteria PASS. PM_L=265.4% ≥ 20%, PM_S=476.9% ≥ 15%, TOV within capability, energy within class rating.
Blitzschutz-Marge PM_L
265.38%
≥ 20% für selbstrestaurative Isolierung
Schaltschutz-Marge PM_S
476.92%
≥ 15% für Schaltimpuls
TOV-FähigkeitPASS — 1.8× rated voltage
EnergiebelastungPASS — 42 kJ
Empfohlene AbleiterklasseDistribution class (IEEE C62.22 Class A)
Methodology & Formula Reference

1. Lightning Protective Margin (PM_L)
PM_L = (BIL / LPL − 1) × 100% — IEEE C62.22 §5
Pass if PM_L ≥ 20% for self-restoring insulation.

PM_L = (BIL / LPL - 1) × 100
pm_l_pass = PM_L >= 20

2. Switching Protective Margin (PM_S)
PM_S = (BSL / SPL − 1) × 100% — IEEE C62.22 §5
Pass if PM_S ≥ 15% for switching impulse.

PM_S = (BSL / SPL - 1) × 100
pm_s_pass = PM_S >= 15

3. Separation Distance Voltage Correction
ΔV due to travel time: ΔV = 2 × τ × (rate of rise)
Effective level at equipment = datasheet level + ΔV

τ = d / v   (one-way travel time in µs)
ΔV_L = 2 × τ × (LPL / 1 µs)   (lightning, 1 µs front)
ΔV_S = 2 × τ × (SPL / 50 µs)  (switching, 50 µs front)
effectiveLPL = LPL + ΔV_L
effectiveSPL = SPL + ΔV_S

4. Corrected Protective Margins at Equipment
Margins using effective protective levels at equipment terminals.

correctedPM_L = (BIL / effectiveLPL - 1) × 100
correctedPM_S = (BSL / effectiveSPL - 1) × 100

5. TOV Capability Check
IEEE C62.22 §6 TOV-withstand curve: duration → allowable factor × rated voltage.
E.g. 1 s → 1.8×, 10 s → 1.3×, 60 s → 1.2×, 3600 s → 1.0×.

allowableTOV = factor(tovDurationS) × arresterRatedVoltageKV
tovCapabilityPass = tovExpectedKV <= allowableTOV

6. Energy Duty Check
Expected energy = energyDutyKJkV × MCOV (kJ)
Class thresholds: Distribution ≤ 1500 kJ, Intermediate ≤ 2500 kJ, Station ≤ 4000 kJ.

energyRequired_kJ = energyDutyKJkV × mcovKV
energyDutyPass = energyRequired_kJ <= classEnergyThreshold

7. Arrester Class Selection (IEEE C62.22)
Distribution (Class A): system ≤ 52 kV AND LPL ≤ 100 kVp
Intermediate (Class B): 52 kV < system ≤ 345 kV OR LPL > 100 kVp
Station (Class C): system > 345 kV OR LPL > 150 kVp

Vollständige TOV-Studie oder Lichtbogenkoordination?
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Verwandte Werkzeuge
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FAQ

Unterschied zwischen PM_L und Schutzverhältnis?
PM_L = (BIL/LPL − 1) × 100%. Schutzverhältnis verwendet APL = max(MCOV, Entladungsspannung). IEEE C62.22 §5: PM_L ≥ 20%, PM_S ≥ 15%.
Warum beeinflusst der Trennungsabstand den Schutzpegel?
Wanderwellen verursachen ΔV ≈ 2 × (d/v) × (Anstiegsrate). Selbst 50 m Kabel erzeugen signifikante Korrektur für Blitzs前端.
Wie funktioniert die TOV-Fähigkeitsprüfung?
IEEE C62.22 §6 TOV-Kurve: Dauer → zulässiger Überspannungsfaktor × Nennspannung. Z.B. 1 s → 1.8×, 10 s → 1.3×, 60 s → 1.2×.
Wann Station/Zwischen/Verteilung?
Verteilung ≤ 52 kV, LPL ≤ 100 kVp, Energie < 1500 kJ. Zwischen 52–345 kV oder LPL > 100 kVp, Energie < 2500 kJ. Station > 345 kV oder LPL > 150 kVp, Energie ≥ 4000 kJ.
Solar-spezifischer Kontext?
33 kV Solar-PCS-Trafos: 24 kV oder 30 kV MCOV, LPL ≈ 78 kVp. BESS/Hybrid bei 132/220 kV: Station-Klasse-Ableiter am PCC.
Wie wird Energiebelastung aus TOV-Studie bestimmt?
Energie (kJ/kV MCOV) aus TOV-Studie — typisch 4–6 kJ/kV für 33 kV Schaltspiele, 8–12 kJ/kV für EHV. Prüfung gegen Klassengrenzen: Verteilung ≤ 1500 kJ, Zwischen ≤ 2500 kJ, Station ≤ 4000 kJ.