Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

6 Handhabung und Umweltbedingungen
6.2.6 Besonderheiten beim Betrieb in großen Höhen
Bei Betrieb in Höhen > 2000 m über NN können – abhängig von der Auslegung – Einschränkungen
des Arbeitsbereichs notwendig sein.
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bei Luftkühlung Minderung der Ausgangsleistung oder der höchstzulässigen Betriebstemperatur
aufgrund der niedrigeren Luftdichte/des niedrigeren Luftdrucks, wodurch die Kühlung beeinträchtigt
wird, vgl. Kap. 5.3
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Minderung des Isolationsvermögens aufgrund der mit steigender Aufstellhöhe (sinkendem Luftdruck)
absinkenden Durchschlagsfestigkeit der Luft
Die meisten SEMIKRON-Leistungsmodule sind hinsichtlich ihrer Isolationsabstände (Luft- und
Kriechstrecken) nach EN 50178 ausgelegt. Für Aufstellhöhen > 2000 m über NN gelten jedoch
erhöhte Anforderungen an die Luftstrecken. Diese sind um einen Korrekturfaktor zu vergrößern
oder, wenn das nicht möglich ist, die Netzspannung zu reduzieren, z.B. durch Vorschaltung von
Transformatoren. Die Korrekturfaktoren sind in der nachstehenden Tabelle nach IEC 60664-1,
Tabelle A.2 festgelegt.
Einsatzhöhe über NN in m Luftdruck in kPa Korrekturfaktor
2.000 82 1,000
2.500 76 1,075
3.000 70 1,140
4.000 62 1,290
5.000 50 1,480
Tabelle 6.2.1 Einfluss der Einsatzhöhe auf Isolationsabstände
Beispiel SKiiP3, 1700 V:
Für Geräte an Netzen mit V N
= 690 V eff
Leiter/Leiter-Spannung mit geerdetem Sternpunkt beträgt
die Mindestluftstrecke bis 2000 m über NN für sichere Trennung 8 mm (EN50178, Tabelle 3). Für
größere Aufstellhöhen muss diese Luftstrecke mit dem entsprechenden Korrekturfaktor multipliziert
werden. Da beim SKiiP 3 die Luftstrecke 9 mm beträgt (= 1,125 x 8 mm) ist die Verwendung
des Bauteils bis 2880 m zulässig (Korrekturfaktor approximiert zwischen 2500 m und 3000 m).
Auswirkung der Höhenstrahlung auf die Ausfallrate
Höhen- bzw. kosmische Strahlung (cosmic rays) ist eine hochenergetische Teilchenstrahlung aus
dem Weltall. Die Primärstrahlung besteht vorwiegend aus Protonen, außerdem aus Elektronen
und vollständig ionisierten Atomen und durchdringt die Erdatmosphäre. Sie wird vor allem durch
Supernovas, aber auch von der Sonne emittiert. Auf die äußere Erdatmosphäre treffen etwa 1000
Teilchen je Quadratmeter und Sekunde auf, von denen nur ein sehr kleiner Teil die Erdoberfläche
direkt erreicht, da die meisten Primärteilchen mit Gasmolekülen der Erdatmosphäre (O 2
, N 2
) kollidieren.
Die hierdurch entstehenden, energiereichen Sekundärteilchen kollidieren mit weiteren
Gasmolekülen der Atmosphäre und zerfallen dabei in eine Vielzahl kleinerer Teile (Pions, Muons
und Neutronen), den Teilchenschauer (cosmic ray shower, vgl. Bild 6.2.3).
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