DE3823099A1 - Einrichtung zum schutz vor fehlerstroemen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Schutz vor Fehlerströmen, bei der eine erste Untereinrichtung, die als Fehlerstromschutzschalter wirkt, zum Schutz vor Fehler­ strömen einer ersten Gattung mit einer zweiten Untereinrich­ tung, die als Differenzstromschalter wirkt, zum Schutz vor Fehlerströmen einer zweiten Gattung, kombiniert ist, wobei beide auf ein gemeinsames Auslöserelais arbeiten, im einzelnen nach Gattungsbegriff von Patentanspruch 1.

Bei einer derartigen bekannten Einrichtung (DE-OS 25 55 302) übernimmt die erste Untereinrichtung den Notbetrieb wenn die zweite Untereinrichtung, die mit einer elektronischen Auswertungsschaltung arbeitet und eine eigene Netzversorgung bzw. Hilfsspannung benötigt, infolge einer Störung nicht arbeiten kann. Darüber hinaus wird durch die intakte Kombi­ nation eine hohe Empfindlichkeit für Fehlerströme und Zuver­ lässigkeit erreicht. Weiter kann jede Untereinrichtung auf das Ansprechen bei einer bestimmten Gattung von Fehlerströmen spe­ zialisiert sein, wobei sich das Auslöseverhalten der Unterein­ richtungen ergänzt. Ein derartig ergänztes Auslöseverhalten ist allgemein bekannt (DE-PS 23 48 881). So ist es geläufig, eine zweite Untereinrichtung vorzusehen, die mit einem eigenen Summenstromwandler und einem Auslöserelais auf ein gemein­ sames Schaltschloß arbeitet mit einem Frequenzgenerator zu versehen, der im Magnetkern des Summenstromwandlers eine Wechselmagnetisierung erzeugt. Die Frequenz liegt zweckmäßi­ gerweise oberhalb der Netzfrequenz. Eine derartige Unterein­ richtung, die für den Frequenzgenerator eine zusätzliche eigene Spannungsversorgung erfordert, ermöglicht es, bei Feh­ lerströmen aus glattem Gleichstrom oder langsam ansteigendem Gleichstrom das Schaltschloß auszulösen. Die erste Unterein­ richtung kann dann auf Wechselfehlerströme und pulsierende Fehlerströme abgestimmt werden.

Einrichtungen zum Schutz vor Fehlerströmen, die mit einer eigenen Spannungsversorgung arbeiten und deshalb und wegen elektronischer Auswerteelemente störanfälliger netzspannungs­ unabhängige Fehlerstromschutzschalter sind, werden üblicher­ weise als Differenzstromschalter bezeichnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Schutz vor Fehlerströmen zu entwickeln, die aus zwei Untereinrichtungen kombiniert aufgebaut ist, die durch eine einfache Schaltung verwirklicht und elektrisch gekoppelt sind.

Die Lösung der geschilderten Aufgabe besteht nach der Erfindung in einer Einrichtung nach Patentanspruch 1. Dabei sind die Merkmale kennzeichnend:

• - zum Ankoppeln dient ein Diodennetzwerk ähnlich einer Brückengleichrichterschaltung;
• - an dessen einen Diagonale ist das Auslöserelais angeschlossen und in dessen anderen Diagonale liegt einerseits ein Anschluß der Schaltung für die Wechselmagnetisierung und in den Lei­ tern vor dem anderen Brückeneck ist jeweils ein steuerbares Ventil angeordnet;
• - dieses Brückeneck ist mit dem zweiten Anschluß der Schal­ tung für die Wechselmagnetisierung verbunden und andererseits über einen Widerstand mit einem ersten Anschluß der Sekundär­ wicklung eines Summenstromwandlers für die zweite Unterein­ richtung, die als Differenzstromschalter wirkt;
• - hinter dem Widerstand besteht eine Verbindung zum Steuer­ anschluß für die Ventile;
• - der zweite Anschluß der Sekundärwicklung ist in die Schal­ tung für die Wechselmagnetisierung eingekoppelt.

Eine derartige Einrichtung arbeitet mit einem einzigen Auslöse­ relais und einem Schaltschloß und ermöglicht bei zwei Summen­ stromwandlern viel Raum für die Sekundärwicklung bzw. sie kann mit zwei kleinen, günstig unterzubringenden Summenstromwandlern auskommen. Diese Einrichtung zum Schutz vor Fehlerströmen kann auf Fehlerströme jeglicher Art ansprechen, wenn die zweite Untereinrichtung darauf abgestimmt ist, außer auf Gleichströme auch auf Wechselfehlerströme und pulsierende Fehlerströme anzusprechen. Man erzielt dann zugleich Redundanz im Auslösegrundverhalten bei Wechselfehlerströmen und bei pulsierenden Fehlerströmen. Hierauf kann die erste Unterein­ richtung in bekannter Weise abgestimmt sein. Andererseits wird durch die zweite Untereinrichtung, die ein Auslösever­ halten als Differenzstromschalter bewirkt, das Auslösen bei Fehlerströmen aus glattem Gleichstrom oder aus langsam an­ steigendem Gleichstrom ermöglicht und bei anderen Fehlerströmen mit Gleichstromüberlagerung die Auslöseempfindlichkeit der Ge­ samteinrichtung gewährleistet.

Der zweite Anschluß der Sekundärwicklung der zweiten Unterein­ richtung kann in die Schaltung für die Wechselmagnetisierung dadurch eingekoppelt werden, daß er jeweils über einen Wider­ stand mit den zwei Anschlüssen der Schaltung für die Wechsel­ magnetisierung verbunden ist.

Die Erfindung soll nun anhand eines in der Zeichnung grob sche­ matisch wiedergegebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert werden:

Die Einrichtung zum Schutz vor Fehlerströmen nach der Zeich­ nung weist eine erste Untereinrichtung 1 auf, mit der eine zweite Untereinrichtung durch eine Ankoppelschaltung 2 elek­ trisch gekoppelt ist. Die erste Untereinrichtung 1 weist einen Summenstromwandler 3 auf, in deren Sekundärkreis mit der Se­ kundärwicklung 4 ein Auslöserelais 5, das als Haltemagnet oder Sperrmagnet ausgeführt sein kann, eine Entstöreinrichtung 6 und ein Kondensator 7 angeordnet sind. Durch den Kondensa­ tor 7 kann in bekannter Weise die Auslösung bei pulsierenden Fehlerströmen erzielt werden (DE-PS 20 36 497). Falls eine solche Auslösung nicht erforderlich sein sollte, kann der Kondensator 7 entfallen. Das Auslöserelais 5 kann über eine Wirkverbindung 8 das Schaltschloß 9 entklinken, wodurch Schaltkontakte 10 in zu schützende Netzleitern geöffnet werden. Im Ausführungsbeispiel sind lediglich ein Außenlei­ ter L und ein Mittelpunkt- bzw. Neutralleiter N vorgesehen, die anhand der Zeichnung orientiert nach unten zu einem an­ zuschließenden Verbraucher, der zu schützen ist, geführt sind.

Die Ankoppelschaltung 2 zum Ankoppeln der zweiten Unterein­ richtung weist eine Brückengleichrichterschaltung 12 auf, an deren einer Diagonale das Auslöserelais 5 angeschlossen ist. In der anderen Brückendiagonale liegt einerseits ein An­ schluß 13 einer Schaltung 14 für Wechselmagnetisierung. In den Leitern vor dem anderen Brückeneck 15 ist jeweils ein steuerbares Ventil 16 angeordnet. Dieses Brückeneck 15 ist mit dem zweiten Anschluß der Schaltung für die Wechselmagneti­ sierung verbunden. Das Brückeneck 15 ist über einen Widerstand 17 mit einem ersten Anschluß der Sekundärwicklung 18 eines zweiten Summenstromwandlers 19, nämlich der zweiten Unterein­ richtung, verbunden. Die elektrisch eingekoppelte zweite Un­ tereinrichtung wirkt als Differenzstromschalter. Hinter dem Widerstand 17 besteht eine Verbindung zum Steueranschluß 20 der Ventile 16. Der zweite Anschluß der Sekundärwicklung 18 ist in die Schaltung für die Wechselmagnetisierung eingekoppelt.

Die steuerbaren Ventile 16 und der Widerstand 17 bilden zu­ sammen mit der zugehörigen Schaltung die Auswertungselektronik 21. Parallel zur Sekundärwicklung 18 der zweiten Untereinrich­ tung ist im Ausführungsbeispiel eine Entstöreinrichtung 22 eingeschaltet.

Der zweite Anschluß der Sekundärwicklung 18 der zweiten Unter­ einrichtung ist in die Schaltung 14 für die Wechselmagneti­ sierung im Ausführungsbeispiel dadurch eingekoppelt, daß er jeweils über einen Widerstand 23 mit den zwei Anschlüssen der Schaltung 14 für die Wechselmagnetisierung verbunden ist.

Für die externe Spannungsversorgung der Schaltung 14 für die Wechselmagnetisierung dienen die Versorgungsleiter 24, die im Ausführungsbeispiel über einen Vorschaltwiderstand 25 und einen Übertragungswiderstand 26 an die Netzleiter, im Bei­ spiel der Außenleiter L und der Mittelpunkt- bzw. Neutral­ leiter N, angeschlossen sind. Die Schaltung 14 für die Wechsel­ magnetisierung wird im wesentlichen durch gegensinnig ge­ schaltete Ventile 27 mit Schwellwertverhalten gebildet.

Je nach Polarität eines Fehlerstroms aus glattem Gleichstrom wird von den steuerbaren Ventilen 16 entweder das linke oder das rechte leitend. In beiden Fällen fließt zum Auslöserelais 5 ein Strom in Richtung des Pfeils 28, wodurch das Auslöse­ relais zur Auslösung gebracht werden kann. Wenn das linke der steuerbaren Ventile 16 leitend wird, fließt ein Strom vom Ventil 27 über das Ventil 34 des Brückengleichrichters 12 in Pfeilrichtung 28 durch das Auslöserelais 5 über das linke der steuerbaren Ventile 16. Wenn das rechte der steuerbaren Ventile 16 leitend wird, fließt ein Strom vom Ventil 37 über das rechte der steuerbaren Ventile 16 und das Ventil 36 des Brückengleichrichters 12 in Pfeilrichtung 28 durch das Aus­ löserelais 5 und das Ventil 33 des Brückengleichrichters 12 und das Ventil 27.

Die geschilderte Einrichtung weist den besonderen Vorteil auf, mit wenigen Bauteilen auszukommen, was zugleich die Zuver­ lässigkeit der zweiten Untereinrichtung fördert, die nach dem Prinzip des Differenzstromauslösers arbeitet und die Auslösung bei Fehlerstrom aus glattem Gleichstrom sicherstellt. Derartige Einrichtungen sind in intelligenten Verteilungen besonders vorteilhaft.

Claims (2)

1. Einrichtung zum Schutz vor Fehlerströmen, bei der eine erste Untereinrichtung (1), die als Fehlerstromschutzschalter wirkt, zum Schutz vor Fehlerströmen einer ersten Gattung, mit einer zweiten Untereinrichtung, die als Differenzstrom­ schalter wirkt, zum Schutz vor Fehlerströmen einer zweiten Gattung kombiniert ist, wobei beide auf ein gemeinsames Aus­ löserelais (5) arbeiten, wozu im Sekundärkreis eines Summen­ stromwandlers (3) das Auslöserelais (5) angeordnet ist, zu dem parallel die zweite Untereinrichtung angekoppelt ist, die eine Schaltung (14) für Wechselmagnetisierung und eine Auswertungs­ elektronik (38) aufweist, gekennzeichnet durch die Merkmale:

• - zum Ankoppeln dient ein Diodennetzwerk ähnlich einer Brücken­ gleichrichterschaltung (12);
• - an dessen einen Diagonale ist das Auslöserelais (5) ange­ schlossen und in dessen anderen Diagonale liegt einerseits ein Anschluß (13) der Schaltung (14) für die Wechselmag­ netisierung und in den Leitern vor dem anderen Brückeneck (15) ist jeweils ein steuerbares Ventil (16) angeordnet;
• - dieses Brückeneck (15) ist mit dem zweiten Anschluß der Schaltung (14) für die Wechselmagnetisierung verbunden und andererseits über einen Widerstand (17) mit einem ersten Anschluß der Sekundärwicklung (18) eines Summen­ stromwandlers (19) für die zweite Untereinrichtung, die als Differenzstromschalter wirkt;
• - hinter dem Widerstand (17) besteht eine Verbindung zum Steueranschluß (20) für die Ventile (16);
• - der zweite Anschluß der Sekundärwicklung (18) ist in die Schaltung (14) für die Wechselmagnetisierung eingekoppelt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der zweite Anschluß der Sekun­ därwicklung (18) der zweiten Untereinrichtung in die Schal­ tung (14) für die Wechselmagnetisierung dadurch eingekoppelt ist, daß er jeweils über einen Widerstand (23) mit den zwei Anschlüssen der Schaltung (14) für die Wechselmagnetisierung verbunden ist.