Warum wird ein Überspannungsschutzgerät (SPD) parallel statt in Reihe geschaltet?

Wenn Sie sich eine typische Installation eines Überspannungsschutzgeräts (SPD) ansehen, werden Sie möglicherweise einen Unterschied zu einer Sicherung oder einem Leitungsschutzschalter feststellen.

Eine Sicherung oder ein Leitungsschutzschalter wird normalerweise in Reihe mit dem Stromkreis installiert, sodass der Laststrom durch ihn hindurchfließt.

Ein typischer Überspannungsschutz für die Stromversorgung wird üblicherweise parallel zu dem von ihm geschützten Stromkreis angeschlossen, weshalb viele Installateure fragen, warum ein SPD parallel statt in Reihe geschaltet wird.

Warum?

Die einfache Antwort lautet, dass ein parallel geschalteter Überspannungsschutz (SPD) nicht den normalen Laststrom führen muss. Unter normalen Betriebsbedingungen verbleibt er in einem hochohmigen Zustand. Bei einer transienten Überspannung beginnt der SPD zu leiten und bietet einen niederohmigen Pfad für den Stoßstrom, wodurch die Spannung an den geschützten Geräten begrenzt wird.

Deshalb wird die Parallelschaltung häufig für Typ-1- und Typ-2-SPDs in Stromverteilungs- und Photovoltaikanlagen verwendet.

“SPD = immer parallel” ist jedoch keine absolute Regel. Für bestimmte Anwendungen gibt es auch in Reihe geschaltete SPDs und Überspannungsfilter. In diesem Artikel sprechen wir hauptsächlich über den üblichen parallel geschalteten Netz-SPD, der in AC-Verteilungen und Solar-PV-DC-Systemen eingesetzt wird.

Kurze Antwort: Parallel- vs. Reihenschaltung von SPDs

Eine typische Parallel geschalteter SPD ist so konzipiert, dass er auf transiente Überspannungsereignisse reagiert, ohne den normalen Betriebsstrom der Last zu führen.

Unter normalen Bedingungen:

Stromquelle → Last

Der SPD verbleibt im Standby-Modus.

Bei einem Überspannungsereignis ändert der SPD sein elektrisches Verhalten und leitet den Stoßstrom über seinen Schutzpfad ab, wodurch die an empfindlichen Geräten anliegende Spannung begrenzt wird.

Eine vereinfachte Parallelschaltung sieht wie folgt aus:

Stromquelle ───────────── Last

Der SPD wird parallel zum Stromkreis angeschlossen, anstatt direkt in den normalen Laststrompfad eingefügt zu werden. Grundlagen des Überspannungsschutzes von Phoenix Contact erklärt zudem, dass SPDs parallel zu den zu schützenden Geräten oder zwischen den entsprechenden Leitern installiert werden können.

Eaton beschreibt parallel oder als Nebenschluss geschaltete SPDs auf die gleiche Weise: Ihre Anschlussleiter führen nicht den normalen Betriebsstrom, sondern leiten den kurzzeitigen Strom, der mit transienten Ereignissen verbunden ist.

Dieser grundlegende Unterschied erklärt, warum die meisten gängigen Überspannungsschutzgeräte (SPD) parallel geschaltet werden.

Was passiert mit einem SPD während des Normalbetriebs?

Um die Parallelschaltung zu verstehen, ist es hilfreich, zunächst zu wissen, was das SPD tut, wenn keine Überspannung vorliegt.

Unter normaler Systemspannung

Während des Normalbetriebs bleibt die Systemspannung unter dem Wert, bei dem das SPD nennenswert leitet.

Bei einem SPD auf MOV-Basis weist das Schutzelement unter normalen Spannungsbedingungen eine relativ hohe Impedanz auf.

Dies bedeutet, dass der Hauptbetriebsstrom weiterhin über den normalen Stromkreis zur Last fließt.

Das SPD befindet sich im Wesentlichen im Standby-Modus.

Eine vereinfachte Darstellung ist:

Versorgung ───────────────── Last

Dies bedeutet nicht zwangsläufig, dass absolut kein Strom durch jeden SPD fließt. Abhängig von der SPD-Technologie und -Bauweise kann ein geringer Leck- oder Betriebsstrom vorhanden sein.

Der wichtige Punkt ist:

Der normale Laststrom muss nicht durch einen typischen parallel geschalteten SPD fließen.

Betrachten Sie den SPD als einen Schutzpfad, der neben dem Hauptstromkreis bereitsteht, anstatt als eine Komponente, die kontinuierlich den Betriebsstrom des Geräts führen muss.

Was passiert, wenn ein Überspannungsereignis auftritt?

Eine Überspannung ist ein kurzzeitiger Spannungsanstieg, der durch Ereignisse wie blitzbedingte Transienten oder Schaltvorgänge verursacht werden kann.

Wenn die Spannung am SPD ausreichend ansteigt, beginnen die Schutzelemente des SPD zu leiten.

Wenn Sie eine detailliertere Erklärung dazu wünschen, wie die Schutzelemente auf transiente Überspannungen reagieren, lesen Sie unseren Leitfaden unter die Funktionsweise eines DC-SPD.

Seine Impedanz sinkt im Vergleich zum Normalzustand stark ab.

Dies ermöglicht es dem Stoßstrom, durch den verfügbaren Schutzpfad zu fließen, und begrenzt die transiente Spannung, die an den geschützten Geräten auftritt.

Eine vereinfachte Darstellung ist:

                 Gerät

Dieses Diagramm ist jedoch nur ein vereinfachtes Beispiel.

Ein SPD führt leiten nicht immer jeden Überspannungsimpuls direkt zur Erde ab.

Abhängig vom elektrischen System und der Ausführung des SPD können Schutzmodi zwischen folgenden Punkten bestehen:

• Außenleiter und Neutralleiter
• Außenleiter und Schutzleiter
• Neutralleiter und Schutzleiter
• Außenleiter und Außenleiter
• DC-Plus und DC-Minus
• DC-Leiter und Schutzleiter

Aus diesem Grund ist es präziser zu sagen:

Der Überspannungsschutz (SPD) bietet einen kontrollierten Pfad für Stoßströme und begrenzt die transiente Spannung über den zu schützenden Geräten.

Der genaue Strompfad hängt von der SPD-Konfiguration und der Systemtopologie ab.

Warum wird ein SPD parallel geschaltet?

Um zu verstehen, warum ein SPD parallel geschaltet wird, ist es hilfreich zu betrachten, was sowohl während des Normalbetriebs als auch bei einem Überspannungsereignis geschieht.

Es gibt mehrere wichtige Gründe, warum ein Parallel geschalteter SPD in Stromverteilungssystemen weit verbreitet ist.

1. Das SPD muss keinen normalen Laststrom führen

Dies ist einer der größten Unterschiede zwischen einem SPD und Geräten wie einem Leitungsschutzschalter oder einer Sicherung.

Stellen Sie sich vor, ein Wechselrichter arbeitet normalerweise mit mehreren zehn Ampere.

Bei einem typischen parallel geschalteten SPD muss dieser Betriebsstrom nicht kontinuierlich durch den SPD fließen.

Stattdessen:

Quelle ───────────────── Last

Der SPD ist parallel zum geschützten Stromkreis geschaltet.

Dies bedeutet, dass der SPD primär nach den Anforderungen des Überspannungsschutzes ausgewählt werden kann und nicht nach dem vollen Betriebsstrom jeder nachgeschalteten Last.

Phoenix Contact merkt ebenfalls an, dass seine parallel installierten Netz-SPDs elektrisch als ein an das Stromverteilungssystem angeschlossener Abzweig fungieren, anstatt die normale Strombelastbarkeit des Stromkreises zu führen.

2. Der SPD reagiert hauptsächlich auf Überspannungsereignisse

Ein typischer SPD ist spannungsempfindlich.

Bei normaler Systemspannung bleibt er weitgehend inaktiv.

Wenn eine transiente Spannung über ihren normalen Betriebsbereich ansteigt, beginnen die Schutzelemente zu leiten.

Dies unterscheidet sich grundlegend von einer Sicherung, einem Leitungsschutzschalter oder einem Trennschalter.

Zum Beispiel:

Sicherung

Quelle → Sicherung → Last

Leitungsschutzschalter

Quelle → Schutzschalter → Last

Typischer paralleler Überspannungsschutz (SPD)

Quelle ────────── Last

Eine Sicherung oder ein Schutzschalter muss normalerweise den Laststrom führen, da er sich physisch im Lastpfad befindet.

Ein paralleler SPD tut dies nicht.

3. Die Parallelschaltung bietet einen Pfad für den Stoßstrom.

Der Zweck eines SPD besteht nicht darin, jeden Stoßstrom zu “blockieren”, bevor er die Last erreicht.

Stattdessen reagiert ein spannungsbegrenzender SPD auf die ansteigende transiente Spannung und leitet den Stoßstrom ab.

Dieser Vorgang begrenzt die Spannung über dem geschützten Stromkreis.

Zum Beispiel in einer vereinfachten PV-Anlage:

PV-Generator ───────────────── Wechselrichter

Während des Normalbetriebs fließt die PV-Leistung weiter in Richtung Wechselrichter.

Während eines Überspannungsereignisses leitet der SPD gemäß seinem Schutzmodus und trägt dazu bei, die transiente Spannung auf einem niedrigeren Niveau zu halten, als sie andernfalls erreichen würde.

Dies ist der grundlegende Grund, warum der SPD parallel zum Stromkreis geschaltet wird.

4. Der SPD ist normalerweise kein Teil des Hauptstrompfads

Da der typische SPD als paralleler Zweig angeschlossen ist, bildet er keinen normalen leitenden Pfad zwischen der Quelle und der Last.

Dies hat einen wichtigen praktischen Vorteil.

Der normale Betriebsstrom des Systems hängt nicht davon ab, dass er kontinuierlich durch die Schutzelemente des SPD fließt.

Natürlich bedeutet dies nicht, dass ein SPD nach der Installation ignoriert werden kann.

SPDs können nach einer anormalen elektrischen Belastung degradieren oder sich trennen, daher sollte ihr Status regelmäßig überprüft werden.

Warum wird ein typischer SPD nicht in Reihe geschaltet?

Das Verständnis dafür, warum ein SPD parallel geschaltet wird, erklärt auch, warum ein typischer, als Nebenschluss geschalteter SPD nicht in Reihe zum normalen Lastpfad platziert wird.

Leitungsschutzschalter und Sicherungen werden normalerweise in Reihe geschaltet, da sie den Betriebsstrom führen müssen. Ein typischer paralleler SPD ist für eine andere Funktion ausgelegt.

Der normale Laststrom müsste durch ein in Reihe geschaltetes Gerät fließen.

Eine echte Reihenschaltung sieht wie folgt aus:

Quelle → Gerät → Last

Würde die gesamte SPD-Baugruppe in den Lastpfad eingefügt, müsste der SPD den kontinuierlichen Laststrom aufnehmen können.

Seine Leiter, Anschlüsse, thermische Auslegung, Kurzschlussfestigkeit und sein Ausfallverhalten müssten alle für diese Anwendung ausgelegt sein.

So wird ein üblicher DIN-Schienen-SPD vom Typ 1 oder Typ 2 normalerweise nicht verwendet.

SPD-Ableitvermögen sind keine Laststromnennwerte

Dies ist ein besonders wichtiger Punkt beim Lesen eines SPD-Typenschilds.

Angenommen, ein SPD ist wie folgt gekennzeichnet:

In = 20 kA

und

Imax = 40 kA

Falls diese SPD-Nennwerte weiterhin verwirrend sind, hilft unser Leitfaden für DC-SPD-Spezifikationen erläutert Ucpv, In, Imax, Up und Iscpv im Detail.

Diese Zahlen bedeuten nicht nicht, dass der SPD dafür ausgelegt ist, dauerhaft einen normalen Laststrom von 20 kA oder 40 kA zu führen.

Bei Typ-2-Ableitern, Unter bezieht sich auf den Nennableitstoßstrom, der mit einem 8/20 μs-Stromimpuls assoziiert ist, während Imax sich auf den maximalen Ableitstoßstrom bezieht, der mit einem 8/20 μs-Impuls assoziiert ist.

Die technischen Definitionen von Phoenix Contact beschreiben In und Imax ebenfalls als Stoßstromwerte, die durch den SPD fließen, und nicht als normale Dauerlaststromwerte.

Also:

In und Imax sind Bemessungswerte für den Ableitstoßstrom. Sie entsprechen nicht dem normalen Betriebsstrom der Last.

Diese Unterscheidung ist bei der Auswahl oder Erläuterung eines SPD sehr wichtig.

Bedeutet dies, dass es keine in Reihe geschalteten SPDs gibt?

Nein.

Dies ist eine wichtige Ausnahme.

Obwohl die in diesem Artikel behandelten gängigen Typ-1- und Typ-2-Überspannungsschutzgeräte für die Stromversorgung im Allgemeinen parallel installiert werden, gibt es auch in Reihe geschaltete SPD-Baugruppen und in Reihe geschaltete Überspannungsfilter.

Schneider Electric weist darauf hin, dass in Reihe geschaltete Produkte üblicherweise direkt vor bestimmten Lasten installiert werden, während parallel geschaltete SPDs die gebräuchlichere Anordnung in Schaltanlagen und Verteilern sind.

Ein in Reihe geschaltetes Produkt muss speziell dafür ausgelegt sein, den Laststrom des Stromkreises zu führen.

Daher wäre es falsch zu sagen:

“Ein SPD kann niemals in Reihe geschaltet werden.”

Eine technisch präzisere Aussage lautet:

Die gängigsten Typ-1- und Typ-2-Überspannungsschutzgeräte (SPD) für die Energieverteilung werden parallel geschaltet, während für spezielle Anwendungen auch eigens entwickelte, in Reihe geschaltete Überspannungsschutzprodukte existieren.

Befolgen Sie bei Photovoltaikanlagen und allgemeinen Anwendungen in Unterverteilungen stets den Schaltplan des jeweiligen SPD-Herstellers.

Parallel- vs. Reihenschaltung: Ein einfacher Vergleich

Die folgende Tabelle zeigt, wie ein typisches Parallel geschalteter SPD sich von einem Gerät unterscheidet, das direkt im normalen Laststrompfad installiert ist.

Der wichtige Punkt ist nicht, dass eine Methode universell “gut” und die andere “schlecht” ist.”

Es handelt sich um unterschiedliche Produktarchitekturen.

Bei einem normalen DIN-Schienen-Netz-SPD ist die Parallelschaltung jedoch üblicherweise die vorgesehene Installationsmethode.

Wie wird ein SPD in einem Solar-PV-Gleichstromsystem angeschlossen?

Das gleiche Prinzip gilt für viele Photovoltaikanlagen, bei denen der SPD gemäß der Verdrahtungskonfiguration des Herstellers parallel zum Gleichstromkreis geschaltet wird.

Die Verdrahtung von DC-SPDs erfordert jedoch besondere Sorgfalt.

Es ist nicht korrekt anzunehmen, dass jedes PV-SPD einfach wie folgt verdrahtet wird:

DC+ → SPD → PE

Die tatsächliche interne Schutzschaltung kann abweichen.

Abhängig vom Produkt und der Konfiguration der PV-Anlage kann das SPD Schutzmodi bieten zwischen:

• DC+ und PE
• DC− und PE
• DC+ und DC−
• Eine Kombination dieser Pfade

Für unterschiedliche Erdungssysteme und PV-Architekturen werden verschiedene SPD-Schaltungsanordnungen verwendet.

Bei einem parallel geschalteten PV-SPD hängt die genaue Anschlussbelegung weiterhin vom SPD-Design, der Systemtopologie und dem Schaltplan des Herstellers ab.

Deshalb ist der auf dem SPD aufgedruckte oder in der Installationsanleitung des Herstellers bereitgestellte Schaltplan so wichtig.

Für photovoltaische DC-Anwendungen ist die spezifische IEC-Produktnorm die IEC 61643-31. DEHN führt zudem die IEC 60364-7-712 und die IEC 60364-5-53 als relevante Installationsnormen für PV- und Niederspannungs-SPD-Anwendungen auf.

Übertragen Sie keinen Schaltplan eines AC-SPD auf ein DC-SPD

Obwohl AC- und DC-SPDs auf ähnlichen Überspannungsschutzprinzipien basieren, sind die Systeme nicht austauschbar.

Gleichstromsysteme stellen zusätzliche Herausforderungen dar, da Gleichstrom keinen natürlichen Nulldurchgang aufweist, was die Unterbrechung von Lichtbögen bei Gleichstrom erschwert.

Aus diesem Grund muss der SPD speziell für die Gleichspannung, die Systemkonfiguration und die Anwendung geeignet sein.

Überprüfen Sie immer:

• Maximale Dauerspannung
• DC-Polarität und Anschlusskennzeichnungen
• SPD-Typ
• Schutzmodi
• Erdungskonzept
• Kurzschlussanforderungen
• Schaltplan des Herstellers

Vor der Installation.

Beispiel: Lesen eines KUANGYA Typ 2 DC-Überspannungsschutzgeräts (SPD)

Am Beispiel eines KUANGYA KYPV/1000 Typ 2 DC-SPD kann das Typenschild unter anderem folgende Parameter enthalten:

• Uc = 1000 V DC
• In = 20 kA
• Imax = 40 kA
• Up = 3,5 kV

Diese Werte beschreiben verschiedene Aspekte der elektrischen Leistungsfähigkeit des SPD.

Uc

Uc ist die für das SPD spezifizierte maximale Dauerspannung.

Bei der Auswahl einer geeigneten Spannungsbemessung müssen die Systemspannung und mögliche Betriebsbedingungen berücksichtigt werden.

Unter

In ist der Nennableitstoßstrom.

Bei einem Typ-2-Überspannungsschutzgerät (SPD) ist dieser mit einer 8/20 μs-Stoßstromwellenform assoziiert.

Imax

Imax ist der für das SPD spezifizierte maximale Ableitstoßstrom, der bei diesem Gerätetyp ebenfalls mit der 8/20 μs-Wellenform assoziiert ist.

Imax ist gleich oder größer als In.

Nach oben

Up ist der Schutzpegel.

Er gibt das Spannungsbegrenzungsvermögen des SPD unter spezifizierten Prüfbedingungen an.

Der entscheidende Punkt für das heutige Thema ist folgender:

20 kA In und 40 kA Imax bedeuten nicht, dass während des Normalbetriebs kontinuierlich 20 kA oder 40 kA durch das SPD fließen.

Dies sind transiente Stoßstromparameter.

Dies ist ein weiterer Grund, warum der direkte Vergleich des In- oder Imax-Wertes eines Überspannungsschutzgeräts (SPD) mit dem Laststrom eines Wechselrichters nicht korrekt ist.

Does Parallel Connection Mean Wire Length Does Not Matter?

Nein.

In fact, connection length is extremely important for a parallel-connected SPD.

A surge has a very fast current rise.

The connecting conductors therefore have inductance, and the rapidly changing surge current can create an additional voltage drop along those conductors.

That additional voltage is effectively added to the voltage experienced by the protected equipment.

Nach Angaben von NEMA’s guidance on hard-wired SPD installation, the size and length of the connecting leads can affect the performance of a parallel-connected SPD, and short, direct connections are preferred.

Phoenix Contact makes the same point: long connecting conductors can increase the effective voltage protection level seen in the installation.

So even if two installations use exactly the same SPD, their real-world protection performance may not be identical if one has much longer connection conductors.

Good Practice

The SPD connection should generally be:

• As short as practical
• As direct as practical
• Free from unnecessary loops
• Free from unnecessary sharp routing
• Installed according to the manufacturer’s instructions

This is also why SPD location matters.

If you want to understand this issue in more detail, see our guide:

Spielt der Abstand zwischen dem SPD und dem Wechselrichter eine Rolle?

Where Should an SPD Be Installed?

The exact position depends on the system being protected.

For example, an SPD may be installed:

• At a main distribution board
• At a sub-distribution board
• Near sensitive equipment
• At the DC input of a PV inverter
• Inside or near a PV combiner box
• On the AC side of an inverter
• At appropriate lightning protection zone boundaries

If your inverter already includes surge protection, do not assume that an additional external SPD is automatically unnecessary. See Solar-Wechselrichter verfügt über einen integrierten DC-Überspannungsschutz (SPD): Ist ein externer Überspannungsschutz dennoch erforderlich?

The objective is not simply to put “one SPD somewhere in the system.”

The SPD should be positioned as part of a coordinated protection concept.

For PV systems in particular, cable length and the location of the inverter, modules and building entry points can affect whether additional SPDs are appropriate.

Nach Angaben von DEHN’s photovoltaic surge protection guidance, SPDs should be installed as close as possible to the equipment being protected, such as the inverter, on both the AC and DC sides.

The specific requirements should always be determined from the applicable installation standard, risk assessment and manufacturer instructions.

Does a Parallel-Connected SPD Need a Fuse or Circuit Breaker?

Sometimes yes, but not always in exactly the same way.

This is another area where oversimplified advice can cause problems.

A parallel SPD may require an external:

• Sicherung
• Leitungsschutzschalter
• Backup overcurrent protective device

depending on the SPD design and installation.

Other SPDs may include internal protective or disconnecting components.

The correct arrangement depends on factors such as:

• Manufacturer requirements
• SPD design
• Maximum permitted backup fuse
• Available prospective short-circuit current
• Systemspannung
• Installationsort
• Applicable electrical standard

NEMA specifically advises installers to follow the manufacturer’s requirements regarding fuses, breakers and connection leads.

Therefore, do not assume:

“Every SPD needs exactly the same backup breaker.”

And do not assume:

“Because the SPD is connected in parallel, no overcurrent protection is ever required.”

Both statements can be wrong.

Always check the SPD datasheet and installation instructions.

Why Short SPD Connections Matter So Much

Imagine two identical SPDs.

Installation A

The SPD is mounted very close to the protected equipment, with short and direct conductors.

Installation B

The SPD is several meters away and connected through long conductors.

Although the SPD nameplate is identical, the effective protection at the equipment can be different.

This happens because the connecting conductors contribute additional inductive voltage during a fast surge.

NEMA explains this relationship using:

V = L × di/dt

where:

• V = inductive voltage
• L = Leiterinduktivität
• di/dt = rate of change of current

The faster the current changes and the more inductance there is in the connection, the greater the additional voltage can become.

You do not need to calculate this formula for every normal installation.

Die praktische Lehre ist viel einfacher:

Keep SPD connections short and direct.

Common SPD Wiring Mistakes

Understanding why the SPD is connected in parallel also makes several common installation mistakes easier to recognize.

1. Treating a Standard SPD Like a Series Device

Do not simply place a normal parallel DIN-rail SPD in the main load path unless the manufacturer’s design specifically requires that configuration.

Follow the wiring diagram for the exact product.

2. Using Excessively Long Connection Wires

A good SPD with poor wiring may provide worse protection than expected.

Long leads increase inductive voltage during a surge.

Short and direct routing is generally preferred.

3. Ignoring the Protection and Earthing Arrangement

Do not assume every surge simply flows from one line terminal to earth.

The protection modes depend on the electrical network and SPD design.

Correct PE, bonding and circuit connections are essential where required by the product and installation design.

4. Choosing the Wrong DC Voltage Rating

An SPD must be suitable for the voltage that can continuously appear at its terminals.

This is particularly important in PV systems, where string open-circuit voltage changes with temperature.

Choosing an SPD only because it says “DC SPD” is not enough.

The voltage rating must match the actual PV system design.

For a step-by-step method, see our DC SPD voltage selection guide for solar PV systems.

5. Confusing In and Imax With Load Current

This is one of the most common misunderstandings.

An SPD marked:

In = 20 kA

does not mean:

Normal load current = 20 kA

In and Imax describe surge-current performance under specified impulse conditions.

They are not normal operating-current ratings.

6. Ignoring the Manufacturer’s Backup Protection Requirements

Do not guess the fuse or breaker size.

Different SPD designs can have different backup protection requirements.

Some products also include integrated protective components.

Check the actual product documentation.

7. Installing an SPD but Never Checking It Again

Many modular SPDs include a visual status indicator.

If the indicator shows a fault or replacement condition, the protection module may need to be replaced.

Some SPDs also have remote signaling contacts for connection to alarms, PLCs or monitoring systems.

Installing the SPD is only the first step.

Its condition should also be checked during maintenance.

For common warning signs and replacement indicators, see How to Know If an SPD Is Bad?

Parallel SPD vs. Circuit Breaker: What Is the Difference?

A circuit breaker and an SPD protect against different electrical problems.

Stromkreisunterbrecher

A circuit breaker is mainly intended to interrupt abnormal current conditions such as overloads or short circuits.

Because it must sense and interrupt circuit current, it is connected in series with the load.

SPD

An SPD is intended to limit transient overvoltage.

A typical power SPD is connected in parallel so that it can conduct surge current when the transient voltage rises.

That means:

Circuit breaker → current protection

SPD → transient overvoltage protection

One cannot normally replace the other.

They perform different jobs.

Parallel SPD vs. Fuse: What Is the Difference?

The same principle applies to a fuse.

A fuse is installed in series with the circuit it protects.

Normal load current passes through the fuse element.

If excessive current persists, the fuse element opens the circuit.

A typical SPD behaves differently.

It remains connected across the protected circuit and responds mainly when the voltage reaches a level that causes its protective elements to conduct.

So although fuses, breakers and SPDs may all appear in the same electrical panel, their functions and connection methods are not the same.

Häufig gestellte Fragen

Is an SPD Connected in Series or Parallel?

Most common Type 1 and Type 2 power SPDs used in distribution boards and similar applications are connected in parallel with the circuit they protect.

However, specially designed series-connected SPDs and surge filters also exist.

Always follow the wiring instructions for the exact product.

Why Are Type 1 and Type 2 SPDs Usually Connected in Parallel?

A typical SPD is connected in parallel because it does not need to carry the normal load current.

During normal voltage conditions, it remains in a high-impedance state.

When a transient overvoltage occurs, it conducts surge current through its protection path and limits the voltage across the protected equipment.

Does Current Normally Flow Through an SPD?

The normal load current does not normally flow through a typical parallel-connected SPD.

However, a small leakage or operating current may exist depending on the SPD technology and design.

Therefore, saying “absolutely no current flows through an SPD” would not be technically precise.

Does an SPD Send All Surge Current to Ground?

Nicht unbedingt.

An SPD may operate between line and neutral, line and earth, neutral and earth, line and line, or different DC conductors depending on its protection modes.

The exact surge-current path depends on the SPD and electrical system configuration.

Can an SPD Be Connected Directly Across the Supply?

Many power SPDs are designed to be connected in parallel across the appropriate conductors of the supply.

However, the exact wiring arrangement depends on the SPD type, system earthing arrangement, required overcurrent protection and manufacturer instructions.

Never determine the connection from a generic diagram alone.

Why Isn’t a Typical SPD Installed in Series With the Load?

A normal parallel SPD is not designed to serve as the continuous main load-current path.

Installing an inline device requires a product specifically designed for that purpose, including suitable current, terminal, fault and thermal ratings.

Are In and Imax the Current of the Solar System?

Nein.

In and Imax are surge-discharge current parameters.

They should not be confused with PV string operating current, short-circuit current or inverter input current.

Is a DC SPD Connected Differently From an AC SPD?

The general surge-protection principle is similar, but DC and AC systems have important differences.

The voltage rating, polarity, protection modes, earthing arrangement and internal SPD design may differ.

For PV systems, always use an SPD intended for the specific DC application and follow its wiring diagram.

Does an SPD Need a Ground Connection?

It depends on the protection mode and system design.

Many power SPDs include protection paths involving PE, but not every surge protection mode is simply conductor-to-earth.

Use the manufacturer’s circuit diagram and the applicable earthing and bonding requirements.

Does SPD Wire Length Affect Protection?

Ja.

Long SPD connection conductors add inductance and can increase the voltage experienced by the protected equipment during a fast transient.

For this reason, connection conductors should generally be kept as short and direct as practical.

Wichtigste Erkenntnisse

If you only remember a few things from this article, remember these:

1. Most common Type 1 and Type 2 power SPDs are connected in parallel.
2. A parallel-connected SPD does not normally carry the equipment’s normal load current.
3. During a surge, the SPD conducts surge current through its designed protection path and limits the transient voltage.
4. In and Imax are surge-discharge current ratings, not normal load-current ratings.
5. Not every surge current path is simply “to ground.” The actual path depends on the SPD protection modes and system configuration.
6. Series-connected surge protection products do exist, so “SPDs can never be connected in series” is technically incorrect.
7. Short and direct SPD connections are important because conductor inductance can increase the effective voltage seen by the protected equipment.
8. For PV DC systems, always follow the SPD wiring diagram, voltage rating, system earthing arrangement and manufacturer requirements.

Schlussfolgerung

So, why is an SPD connected in parallel instead of series?

For a typical Type 1 or Type 2 Parallel geschalteter SPD, the normal load current does not pass through the SPD as it would through a series-connected device.

Under normal operating conditions, the SPD remains largely in standby.

When a surge occurs, it conducts through its designed protection path and helps limit the voltage appearing across the protected equipment.

That is fundamentally different from a fuse or circuit breaker, which normally carries the circuit current and is therefore installed in series.

However, correct SPD installation involves more than simply choosing “parallel.”

The SPD voltage rating, protection modes, location, conductor length, earthing and bonding arrangement, backup protection and manufacturer wiring diagram all affect the final protection performance.

For solar PV systems in particular, always use an SPD designed for the relevant DC application and verify the actual system voltage and wiring configuration before installation.