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Die Erfindung betrifft einen eine Schaltungsanordnung zur Fernprüfung eines Schutzschalters, wie z.B. Ableitertrennschalter bzw. FI-Schutzschalter, welcher Schutzschalter einen Stromwandler aufweist, dessen Primärwicklung(en) von dem bzw den zu überwachenden Strom bzw. Strömen durchflossen ist bzw sind und dessen Sekundärwicklung mit einer Auslöseschaltung verbunden ist.
Die Funktionstüchtigkeit der Auslöseschaltung, des von ihr angesteuerten Schaltschlosses und der vom Schaltschloss betätigten, in die zu überwachenden Leitungen geschalteten Unterbrechungskontakte eines Schutzschalters kann nach bisher bekanntem Stand der Technik durch einen im Schutzschalter integrierten Prüfkreis überprüft werden. Dieser Prüfkreis wird durch eine am Schutzschaltergehäuse gelagerte Prüftaste manuell aktiviert.
Diese Art der Überprüfung hat insbesondere die Nachteile, dass sie einerseits nur händisch und andererseits nur direkt vor Ort vorgenommen werden kann.
Es sind bereits Schutzschalter bekannt geworden, welche diesen Nachteil dadurch vermeiden, dass sie eine im Schutzschalter integrierte Schaltungsanordnung zur Fernprüfung des Schutzschalters aufweisen.
Unter Fernprüfung wird im Rahmen dieser Beschreibung die Möglichkeit verstanden, vermittels ausserhalb des Schutzschalters liegender Prüfbeschaltungen einen zur Auslösung des Schutzschalters führenden Fehlzustand zu simulieren. Die hierzu eingesetzte Prüfbeschaltung an sich oder zumindest eine sie aktivierende Ansteuerung sind dabei ausserhalb und entfernt vom Schutzschalter angeordnet. Prüfbeschaltung und/oder Ansteuerung können z.B. in einer Schaltzentrale angeordnet sein, während sich der Schutzschalter in einem direkt bei der ihm nachgeschalteten Anlage angeordneten Verteilerkasten befindet.
Die eine Fernprüfung ermöglichende Schaltungsanordnung ist eine Einkoppel-Baugruppe, über welche die erwähnte externe Prüfbeschaltung auf den Schutzschalter einwirken kann.
Die EP-A1-367 690 beschreibt einen FI-Schutzschalter mit herkömmlichem Aufbau, welcher einen Prüfkreis mit Prüfschalter umfasst Die Anschlüsse dieses Prüfschalters sind auf Gehäuseklemmen herausgeführt, an welche ein Fernschalter anschliessbar ist. Ein Schliessen dieses Fernschalters hat dieselbe Wirkung wie ein Schliessen des internen Prüfschalters und eröffnet damit die Möglichkeit einer Fernprüfung des FI-Schutzschalters.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsanordnung der eingangs angeführten Art anzugeben, mit welcher ein Fehlzustand ohne die Gefahr einer unzulässigen Erhöhung des Schutzleiterpotentiales simuliert werden kann
Erfindungsgemäss weist eine solche Schaltungsanordnung einen Trenntrafo auf, dessen Sekundärwicklung parallel zu einer Primärwicklung des Stromwandlers schaltbar und an dessen Primärwicklung eine externe Prüfbeschaltung anschliessbar ist, vermittels welcher eine Spannung an die Trenntrafo-Primärwicklung anlegbar ist
Stromwandler-Primärwicklung und Trenntrafo-Sekundärwicklung bilden dabei einen geschlossenen Stromkreis.
Bei Anliegen einer Spannung an der Trenntrafo-Primärwicklung führt dieser Stromkreis einen den Stromwandler erregenden Strom, welcher Strom aber besagten geschlossenen Stromkreis nicht verlassen und somit an keinen Anlagenkomponenten Spannungsabfälle erzeugen kann.
Gemäss einer ersten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Schaltungsanordnung zur Gänze eigenständig, vom Schutzschalters getrennt und mit diesem verbindbar ausgebildet ist.
Eine solche, ausserhalb des Schutzschalters liegende Schaltungsanordnung hat insbesondere den Vorteil, dass sie an herkömmliche Schutzschalter anschliessbar ist, ohne dass der innere Aufbau dieser Schutzschalter verändert werden muss.
Gemäss einer zweiten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass diese Schaltungsanordnung in einen Schutzschalter wie z. B. Ableitertrennschalter bzw. FI-Schutzschalter integriert ist
Durch diese Integration der die Fernprüfung ermöglichenden Schaltungsanordnung in den
Schutzschalter werden zusätzlich zur Prüfbeschaltung vorzusehende externe Baugruppen einge- spart
Gemäss einer anderen konstruktiven Ausführung einer Schaltungsanordnung zur Fernprüfung eines Schutzschalters, wie z.B. Ableitertrennschalter bzw. FI-Schutzschalter, welcher Schutz-
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schalter einen Stromwandler aufweist, dessen Primärwicklung(en) von dem bzw. den zu überwachenden Strom bzw.
Strömen durchflossen ist bzw. sind und dessen Sekundärwicklung mit einer Auslöseschaltung verbunden ist, kann vorgesehen sein, dass die Schaltungsanordnung im Schutzschalter integriert ist und durch eine Tertiärwicklung des Stromwandlers gebildet ist, deren Anschlüsse an Anschlussklemmen herausgeführt sind, an welche eine externe Prüfbeschaltung anschliessbar ist, vermittels welcher eine Spannung an die Anschlussklemmen anlegbar ist
Diese Tertiärwicklung ist einfach und kostengünstig herstellbar. Der Stromkreis, den sie zusammen mit der an ihr angeschlossenen Prüfbeschaltung bildet, ist galvanisch von den übrigen Anlagenteilen getrennt, sodass die in ihm fliessenden Testströme keine Spannungsabfälle an den übrigen Anlagenteilen hervorrufen können.
Beiden eben angeführten Ausführungsformen der Schaltungsanordnung zur Ermöglichung der Fernprüfung ist insbesondere der Vorteil gemeinsam, dass ein von der externen Prüfbeschaltung hervorgerufener Teststrom zu keiner unzulässigen Erhöhung des Schutzleiterpotentiales führt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die externe Prüfbeschaltung durch eine Serienschaltung einer Spannungsquelle, eines Schaltkontaktes und gegebenenfalls eines Vorwiderstandes gebildet ist.
Eine derartige Prüfbeschaltung ist besonders einfach und funktionszuverlässig.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in Serie zur Primärwicklung des Trenntrafos und/oder in Serie zur Sekundärwicklung des Trenntrafos eine Strom-Messeinrichtung geschaltet ist.
Wird mittels der externen Prüfbeschaltung eine so geringe Spannung an die Schaltungsanordnung zur Fernprüfung angelegt, die nur zu einem unterhalb der Ansprechschwelle liegenden Strom durch eine der Primärwicklungen des Stromwandlers führt, so kann mittels der Strom-Messeinrichtung festgestellt werden, ob tatsächlich ein Strom zu fliessen kommt. Damit kann überprüft werden, ob die Unterbrechungskontakte tatsächlich geöffnet bzw. geschlossen sind.
Weiters kann vorgesehen sein, dass parallel zur Sekundärwicklung des Trenntrafos eine Spannungs-Messeinrichtung geschaltet ist.
Durch rechnerische Verknüpfung der mittels dieser Spannungsmesseinrichtung gemessenen Spannung mit der von obiger Strom-Messeinrichtung gemessenen Stromstärke kann der Übergangswiderstand der Unterbrechungskontakte ermittelt werden. Wird mittels der externen Prüfbeschaltung eine Hochspannung an die Schaltungsanordnung zur Fernprüfung angelegt, so kann mittels der Spannungsmesseinrichtung ermittelt werden, bei welchem Spannungswert die geöffneten Unterbrechungskontakte durchbrechen, welche Durchbruchspannung ein Mass für den Kontaktabstand und damit für die Qualität der mit den Unterbrechungskontakten erreichten Unterbrechung ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt dann, eine Schaltungsanordnung zur Fernprüfung eines Ableitertrennschalters, der einen manuell betätigbaren Prüfkontakt umfasst, anzugeben, an welchen eine externe Prüfbeschaltung zur Fernprüfung anschliessbar ist, wobei die Aktivierung der externen Prüfbeschaltung zu keiner unzulässigen Erhöhung des Schutzleiterpotentiales führen soll
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die beiden Anschlüsse des Prüfkontaktes an Anschlussklemmen herausgeführt sind, über welche dem Prüfkontakt ein externer Schaltkontakt zur
Fernprüfung des Schutzschalters parallelschaltbar ist.
Der Schutzschalter braucht nur um besonders wenige Bauteile ergänzt werden, wodurch diese Ausführungsform besonders einfach und mit geringem Aufwand verbunden realisierbar ist.
Eine weitere erfindungsgemässe Ausführungsform einer Schaltungsanordnung zur Fernprüfung eines Schutzschalters, wie z.B. Ableitertrennschalter bzw. FI-Schutzschalter, welcher Schutzschal- ter einen Stromwandler aufweist, dessen Primärwicklung(en) von dem bzw. den zu überwachen- den Strom bzw. Strömen durchflossen ist bzw. sind, dessen Sekundärwicklung mit einer Auslöse- schaltung verbunden ist und einen manuell betätigbaren Prüfkontakt umfasst, zeichnet sich dadurch aus, dass die Schaltungsanordnung im Schutzschalter integriert ist und ein innerhalb des Schutz- schalters angeordnetes Relais umfasst, dessen Schaltkontakt dem Prüfkontakt parallelgeschaltet ist und dessen Spule mittels einer externen Prüfbeschaltung mit Spannung beaufschlagbar ist.
Die externe Prüfbeschaltung kann dadurch besonders einfach, nämlich in Gestalt eines
Schliesskontaktes gehalten werden.
Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zumindest zu jenen
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Primärwicklungen des Stromwandlers, in welchen die Schaltungsanordnung zur Fernprüfung Spannungen induziert, wie zum Beispiel jene Primärwicklung, zu welcher die Sekundärwicklung des Trenntrafos parallelgeschaltet ist, zumindest ein Hilfskontakt in Serie geschaltet ist.
Durch Öffnen dieses Hilfskontaktes kann der Schutzschalter vor dem Anlegen einer Testspannung bzw. vor dem Einbringen eines Teststromes von der nachgeschalteten elektrischen Anlage getrennt werden, wodurch sichergestellt ist, dass Prüfströme und -spannungen nicht in die Anlage gelangen.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung dieses Erfindungsdetails kann darin liegen, dass der Hilfskontakt durch den Schaltkontakt eines Relais gebildet ist, weil derartige Schaltgeräte besonders einfach anzusteuern sind und zuverlässig arbeiten
Weiters kann vorgesehen sein, dass bei Ausbildung der Schaltungsanordnung zur Fernprüfung eines Schutzschalters als Trenntrafo die Spule des den Hilfskontakt betätigenden Relais in Serie zur Primärwicklung des Trenntrafos geschaltet ist.
Damit wird eine separate Spannungsquelle zur Ansteuerung des Relais eingespart, weiters ist in sehr einfacher Weise sichergestellt, dass der Hilfskontakt bei Anlegen einer Testspannung an den Trenntrafo stets geöffnet und damit die dem Schutzschalter nachgeschaltete Anlage von diesem abgetrennt wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in Serie zur Sekundärwicklung des Trenntrafos bzw. in Serie zur Tertiärwicklung des Stromwandlers bzw. in eine der Leitungen, mit welchen die Anschlüsse des Prüfkontaktes mit den Anschlussklemmen verbunden sind, ein zweiter Hilfskontakt geschaltet ist.
Mittels dieses Hilfskontaktes kann die erfindungsgemässe Fernprüf-Schaltungsanordnung vom Schutzschalter abgetrennt werden, sodass im Normalbetrieb keine Spannung an der FernprüfSchaltungsanordnung anliegt. Weiters wird durch Öffnung dieses Hilfskontaktes sichergestellt, dass bei geöffneten Unterbrechungskontakten des Schutzschalters die Netzspannung auch nicht über die Fernprüf-Schaltungsanordnung an Teilen der nachgeschalteten Anlage anliegen kann.
Auch in diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Hilfskontakt durch den Schaltkontakt eines Relais zu bilden, weil diese Schaltgeräte besonders zuverlässig und kostengünstig sind sowie kleine geometrische Abmessungen aufweisen
Bei einer Schaltungsanordnung, die in der eben erörterten Weise einen ersten Hilfskontakt aufweist, welcher durch den Schaltkontakt eines Relais gebildet ist, kann in Weiterbildung der
Erfindung vorgesehen sein, dass der zweite Hilfskontakt durch einen weiteren Schaltkontakt des- selben Relais gebildet ist
Es kann dadurch ein Relais und die damit verbundene Ansteuerschaltung eingespart werden, weiters ist eine relativ gut synchrone Betätigung beider Hilfskontakte sichergestellt.
Eine weitere erfindungsgemässe Ausführungsform einer Schaltungsanordnung zur Fernprüfung eines Schutzschalters, wie z B. Ableitertrennschalter bzw. FI-Schutzschalter, welcher Schutzschal- ter einen Stromwandler aufweist, dessen Primärwicklung(en) von dem bzw. den zu überwachen- den Strom bzw.
Strömen durchflossen ist bzw. sind, dessen Sekundärwicklung mit einer Auslöse- schaltung verbunden ist und mehrere Polstrecken aufweist, zeichnet sich dadurch aus, dass die
Schaltungsanordnung im Schulzschalter integriert ist und zwei Analog-Multiplexer umfasst, deren
Eingänge mit den Netz-Zuleitungen bzw. mit den Netz-Ableitungen des Schutzschalters und deren
Ausgänge mit einer Spannungsquelle verbunden sind, und dass die Analog-Multiplexer und die
Spannungsquelle von einer Mikroprozessorschaltung ansteuerbar sind, welche Mikroprozessor- schaltung über eine Schnittstelle zur Durchführung einer Schalterüberprüfung veranlassbar ist.
Dieser Aufbau erlaubt es, jede Polstrecke des Schutzschalters für sich allein zu testen, wo- durch Mängel im Schutzschalter besonders genau lokalisiert und gezielte Massnahmen zur Beseiti- gung dieser Mängel getroffen werden können. Die Verwendung einer Mikroprozessorschaltung erlaubt es, Referenzwerte, wie z. B. die Ansprechschwelle des Schalters, besonders einfach zu verändern und damit die Schaltungsanordnung an Schalter unterschiedlicher Typen anzupassen.
Auch bei dieser Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass in Serie zur Spannungsquelle eine mit der Mikroprozessorschaltung verbundene Strom-Messeinrichtung geschaltet ist.
Wie bereits oben erörtert, wird es dadurch möglich, festzustellen, ob tatsächlich ein Strom zu fliessen kommt, womit überprüft werden kann, ob die Unterbrechungskontakte tatsächlich geöffnet bzw. geschlossen sind.
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Weiters kann vorgesehen sein, dass parallel zur Spannungsquelle eine mit der Mikroprozessorschaltung verbundene Spannungs-Messeinrichtung geschaltet ist.
Die von diesem Messgerät gelieferten Werte können vom Mikroprozessor rechnerisch mit den Strom-Messwerten verknüpft werden und somit der Übergangswiderstand der Unterbrechungskontakte ermittelt werden. Weiters kann durch Anlegen einer Hochspannung an die geöffneten Unterbrechungskontakte und durch Messung der Durchbruchspannung die Qualität der erzielbaren Unterbrechung erhoben werden.
In weiterer Ausgestaltung dieser Ausführungsform der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung kann vorgesehen sein, dass in Serie zu jeder Polstrecke ein Hilfskontakt geschaltet ist, der von der Mikroprozessorschaltung betätigbar ist.
Mittels dieses Hilfskontaktes ist die Abtrennung der gerade zu testenden Polstrecke von der nachgeschalteten Anlage zu erreichen, womit eine Verschleppung der Testspannungen bzw. Testströme in die nachgeschaltete Anlage vermeidbar ist.
Schliesslich kann vorgesehen sein, dass in Serie zur Spannungsquelle ein Hilfskontakt geschaltet ist, der von der Mikroprozessorschaltung betätigbar ist.
Es ist damit in besonders einfacher Weise möglich, die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung vom Schutzschalter abzutrennen.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 den Stromlaufplan eines dreiphasigen Spannungsversorgungsnetzes, in welches ein Ableitertrennschalter 10 eingebaut ist;
Fig. 2 das Schaltbild eines FI-Schutzschalters 20 ;
Fig.3a das Schaltbild eines Ableitertrennschalters 10 umfassend eine erste Ausführungsform der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung 30 zur Ermöglichung der Fernprüfung;
Fig.3b das Schaltbild eines Ableitertrennschalters 10 gemäss Fig.3a mit angeschlossener externer Prüfbeschaltung 24 ;
Fig.3c das Schaltbild eines FI-Schutzschalters 20 umfassend die erste Ausführungsform der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung 30 zur Ermöglichung der Fernprüfung;
Fig. 3d das Schaltbild eines Ableitertrennschalters 10 gemäss Fig.3a mit anders angeordneter
Relais-Spule 61;
Fig. 4a das Schaltbild eines Ableitertrennschalters 10 umfassend eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung 30 zur Ermöglichung der Fernprüfung;
Fig. 4b das Schaltbild eines FI-Schutzschalters 20 umfassend die zweite Ausführungsform der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung 30 zur Ermöglichung der Fernprüfung; Fig.5a das Schaltbild eines Ableitertrennschalters 10, an welchen eine erfindungsgemass ge- trennt vom Ableitertrennschalter 10 ausgebildete Schaltungsanordnung zur Fernprüfung ange- schlossen ist;
Fig.5b das Schaltbild eines FI-Schutzschalters 20, an welchen eine als Trenntrafo 23 ausgebil- dete Schaltungsanordnung zur Fernprüfung angeschlossen ist;
Fig.6a das Schaltbild eines Ableitertrennschalters 10, zu dessen Prüfkontakt 22 ein externer
Schaltkontakt parallelschaltbar ist ;
Fig. 6b das Schaltbild eines FI-Schutzschalters 20, zu dessen Prüfkontakt 28 ein externer
Schaltkontakt parallelschaltbar ist ;
Fig. 7a-c die Schaltbilder gemäss Fig. 3a-c jeweils erweitert um eine Strom- bzw Spannungs-
Messeinrichtung ;
Fig. 8a,b die Schaltbilder gemäss Fig.5a,bjeweils erweitert um eine Strom- bzw.
Spannungs-
Messeinrichtung;
Fig.9 das Schaltbild eines Ableitertrennschalters, der in an sich bekannter Weise mit einer
Signaleinrichtung 31 zur Anzeige einer erfolgten Auslösung ausgestattet ist;
Fig 10 das Schaltbild eines Ableitertrennschalters 10, zu dessen Prüfkontakt 22 ein im Inneren des Schaltergehäuses liegender Schaltkontakt parallelgeschaltet ist und
Fig 11das Schaltbild eines vierpoligen FI-Schutzschalters umfassend eine weitere Ausfüh- rungsform der erfindungsgemässen Fernprüf-Schaltungsanordnung.
In Fig. 1 ist ein dreiphasiges Spannungsversorgungssystem dargestellt. Es sind Überspan- nungsableiter 1 vorhanden, welche mit ihren ersten Anschlüssen mit jeweils einer der Zuleitungen
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L1,L2,L3,N und mit ihren anderen Anschlüssen mit dem Schutzleiter PE verbunden sind.
Diese Überspannungsableiter 1 sind in an sich bekannter Weise durch solche Bauteile gebildet, deren elektrischer Widerstand bei Anliegen der normalen Netzspannung relativ hoch ist und der bei Anliegen von Überspannungen sehr niedrig wird, sodass diese Überspannungen gegen den Schutzleiter PE kurzgeschlossen und abgeleitet werden. Bauteile, welche die besagten elektrischen Eigenschaften aufweisen, sind insbesondere Suppressordioden, Funkenstrecken und Varistoren, wobei Varistoren bevorzugt in Niederspannungsnetzen eingesetzt werden.
Beim angeführten Ableiten kommt es zu relativ hohen, die Überspannungsableiter 1 thermisch belastenden und möglicherweise auch beschädigenden Strömen. Ebenso kann ein Überspannungsableiter 1 durch Alterung schadhaft werden. Beide Beschädigungen führen dazu, dass der Überspannungsableiter 1 auch bei Anliegen der Normalnetzspannung einen geringen Widerstand aufweist, wodurch dauerhaft ein unzulässig hoher Strom gegen den Schutzleiter PE fliessen kann
Zur Vermeidung dieser Leckströme dient ein Ableitertrennschalter 10, der zwischen den zweiten Anschlüssen der Überspannungsableiter 1 und dem Schutzleiter PE eingebaut und dessen prinzipieller Aufbau in Fig.1zu erkennen ist:
Er weist einen in Serie zu den Uberspannungsableitern 1 geschalteten Unterbrechungskontakt 6 sowie einen Stromwandler 4 auf, dessen Primärwicklung 4a in Serie zum Unterbrechungskontakt 6 geschaltet und somit vom über die Überspannungsableiter 1 fliessenden Strom durchflossen ist
Dieser Strom induziert in der Sekundärwicklung 4b des Stromwandlers 4 eine Spannung, die an eine Auslöseschaltung 5 geführt ist. Liegt diese Spannung-aufgrund eines zu hohen Stromes durch die Überspannungsableiter 1- über der Ansprechschwelle der Auslöseschaltung 5, betätigt diese ein Schaltschloss 7, welches den Unterbrechungskontakt 6 öffnet und damit die Überspannungsableiter 1 vom Netz trennt.
Gemäss Fig. 1 sind die zweiten Anschlüsse sämtlicher Überspannungsableiter 1 zusammengeschaltet und über eine gemeinsame Leitung mit dem Ableitertrennschalter 10 verbunden. Genauso wäre es möglich, für jeden Überspannungsableiter 1 eine separate Verbindungsleitung zum Schutzleiter PE vorzusehen und in jede dieser Verbindungsleitungen einen eigenen Ableitertrennschalter 10 einzubauen.
In Fig. 2 ist der Aufbau eines Fehlerstromschutzschalters 20, im folgenden als FI-Schutzschalter 20 bezeichnet, dargestellt.
Dieser umfasst ebenfalls einen Stromwandler 14, welcher aber als Summenstromwandler ausgebildet ist, was bedeutet, dass er mehrere Primärwicklungen 14a aufweist, welche jeweils in eine der Zuleitungen L1,L2,L3,N geschaltet sind. Die Sekundärwicklung 14b des Summenstromwandlers 14 ist so wie beim Ableitertrennschalter 10 mit einer Auslöseschaltung 15 verbunden, welche auf ein Schaltschloss 17 einwirken kann, welches die seriell zu den Primärwicklungen 14a liegenden Unterbrechungskontakte 16 öffnet
Die von den Strömen durch die Primärwicklungen 14a im Kern des Summenstromwandlers erzeugten Magnetfelder heben sich, wenn in der nachgeschalteten Anlage kein Fehlerstrom von einem der Zuleitungen L1,L2,L3,N zum Schutzleiter PE fliesst, auf, wodurch in der Sekundärwicklung 14b keine Spannung induziert wird.
Beim Auftreten eines Erdfehlerstromes ist besagtes magnetische Gleichgewicht gestort, es bildet sich ein resultierendes Magnetfeld im Kern, das eine Spannung in der Sekundärwicklung 14b induziert. Liegt diese Spannung-aufgrund eines entsprechend hohen Erd-Fehlerstromes- über der Ansprechschwelle der Auslöseschaltung 15, veranlasst diese die Öffnung der Unterbrechungskontakte 16 und somit die Abtrennung der nachgeschalteten elektrischen Anlage vom Netz.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich darauf, bei einem Ableitertrennschalter 10 oder einem FI-Schutzschalter 20 einen Fehlerzustand zu simulieren und damit zu testen, ob Auslöseschaltung 5,15, Schaltschloss 7,17 und Unterbrechungskontakte 6,16 ordnungsgemäss funktionieren
Dieses Testen ist an sich bekannt und kann-wie eingangs bereits erläutert- mit ebenfalls bekannten, im Schutzschalter eingebauten Prüfkreisen durchgeführt werden.
Erfindungsgemäss sind demgegenüber Schutzschalter, wie Ableitertrennschalter 10 bzw
FI-Schutzschalter 20 mit einer im Schutzschalter 10,20 integrierten Schaltungsanordnung 30 zur
Fernprüfung des Schutzschalters 10,20 versehen
Diese Schaltungsanordnung 30 ist eine Einkoppel-Baugruppe, in Zusammenwirkung mit welcher eine an sie angeschlossene externe Prüfbeschaltung 24 einen zur Auslösung des Schutz-
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schalters 10,20 führenden Fehlzustand simulieren kann.
Fig.3a zeigt einen Ableitertrennschalter 10, der im wesentlichen den bereits in Fig. 1 dargestellten Aufbau hat. Unterschiedlich zu Fig. 1 sind zwei in Serie geschaltete Unterbrechungskontakte 6 vorgesehen, daneben ist ein Betätigungsorgan 8 zur manuellen Wiedereinschaltung des Schaltschlosses 7 und ein zwischen den Anschlussklemmen T1,T2 geschalteter, interner Prüfkreis vorhanden. Dieser interne Prüfkreis umfasst eine Serienschaltung einer eigenen Stromwandler-Wicklung 4c, eines Widerstandes 21, eines manuell betätigbaren Prüfkontaktes 22 und zweier, ebenfalls vom Schaltschloss 7 betätigbarer Unterbrechungskontakte 6'.
Wird an die Anschlussklemmen T1,T2 eine Spannung angeschlossen-im einfachsten Fall werden dazu zwei der Netzleitungen L1,L2,L3,N verwendet-, so funktioniert dieser Prüfkreis folgendermassen. Im eingeschalteten Zustand des Ableitertrennschalters 10 sind die Unterbrechungskontakte 6,6' geschlossen, sodass bei Schliessen des Prüfkontaktes 22 ein Strom durch die Wicklung 4c fliesst. Dieser Strom hat nun dieselbe Wirkung wie ein zu hoher Strom durch die Primärwicklung 4a, er induziert in der Sekundärwicklung 4b eine Spannung, die zum Ansprechen der Auslöseschaltung 5 und in weiterer Folge zur Öffnung der Unterbrechungskontakte 6,6' führt.
Zum Einbinden des Ableitertrennschalters 10 in eine elektrische Anlage ist eine der Anschlussklemmen E1,E2 mit dem zu schützenden Überspannungsableiter 1, die andere mit dem Schutzleiter PE zu verbinden.
Die erfindungsgemässe, in den Ableitertrennschalter 10 integrierte Schaltungsanordnung 30 zur Fernprüfung des Ableitertrennschalters 10, ist durch einen Trenntrafo 23 gebildet. Seine Sekundärwicklung 23b ist dabei durch eine fixe Verdrahtung parallel zur Primärwicklung 4a des Stromwandlers 4 geschaltet.
Die strichliert eingezeichneten Hilfskontakte 60,62 in den Fig. 3a-c sind nur optional vorhanden und werden gegen Ende dieser Beschreibung ausführlich erörtert. Vorläufig sind sie als nicht vorhanden, d. h. durch einen Kurzschluss ersetzt zu betrachten.
Die Trenntrafo-Primärwicklung 23a ist an Anschlussklemmen F1,F2 des Ableitertrennschalters
10 geführt, an welche Anschlussklemmen F1,F2 die externe Prüfbeschaltung 24 anschliessbar ist.
Diese externe Prüfbeschaltung 24 muss so ausgebildet sein, dass sie eine Spannung an die Anschlussklemmen F1,F2 anlegen kann. In Fig.3b ist eine solche, an einen Ableitertrennschalter 10 angeschlossene Prüfbeschaltung 24 dargestellt. Sie umfasst zumindest eine Spannungsquelle 26 und einen seriell zu ihr liegenden Schaltkontakt 27. In Serie zu Spannungsquelle 26 und Schaltkontakt 27 ist ein Vorwiderstand 25 geschaltet, der auch im Ableitertrennschalter 10 angeordnet, d. h. zwischen einer der Anschlussklemmen F1,F2 und der Trenntrafo-Primärwicklung 23a geschaltet sein kann (vgl. Fig.3a).
Bei geschlossenem Schaltkontakt 27 kann die Spannungsquelle 26 einen Strom durch die Pri- märwicklung 23a treiben, welcher in der Sekundärwicklung 23b eine Spannung induziert. Die Höhe dieses Stromes wird durch den Vorwiderstand 25 begrenzt. Ist eine derartige Begrenzung nicht notwendig, beispielsweise weil die Spannungsquelle 26 lediglich eine geringe Spannung liefert, so kann dieser Vorwiderstand 25 weggelassen werden.
Sekundärwicklung 23b und Stromwandler-Primärwicklung 4a bilden einen geschlossenen
Stromkreis, in welchem ein von der Spannung der Sekundärwicklung 23b getriebener Teststrom zu fliessen kommt. Dieser Teststrom wirkt im Stromwandler 4 genauso wie ein von einem defekten Überspannungsableiter 1 herrührender Strom, d. h. induziert in der Stromwandler-Sekundärwick- lung 4b eine über der Ansprechschwelle der Auslöseschaltung 5 liegende Spannung.
Wie in Fig.3a dargestellt, könnte die Sekundärwicklung 23b des Trenntrafos 23 nicht direkt sondern unter Zwischenschaltung eines Vorwiderstandes 25' parallel zur Primärwicklung 4a des
Stromwandlers 4 geschaltet sein, welcher Vorwiderstand 25' an der eben erörterten prinzipiellen
Funktion des Trenntrafos 23 bzw. der an ihn angeschlossenen Prüfbeschaltung 24 aber nichts ändert, sondern lediglich die Höhe des sich einstellenden Teststromes beeinflusst.
Die Prüfbeschaltung 24 oder auch lediglich eine auf den Schaltkontakt 27 einwirkende Betäti- gungseinrichtung können räumlich beabstandet vom Ableitertrennschalter 10 angeordnet sein, sodass dessen Funktion durch entfernt von ihm stattfindende Schalthandlungen überprüfbar ist. Der
Schaltkontakt 27 kann dazu in beliebiger Weise realisiert sein, beispielsweise als manuell betätig- bare Taste oder als elektrisch betätigbares Schaltorgan, wie z.B. Relais, TRIAC od.dgl.
Die eben beschriebene, durch einen Trenntrafo 23 gebildete Schaltungsanordnung 30 kann in
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analoger und in Fig 3c dargestellter Weise bei einem FI-Schutzschalter 20 eingesetzt werden: Auch hier ist die Sekundärwicklung 23b des Trenntrafos 23 parallel zu einer Primärwicklung 14a des Stromwandlers 14 geschaltet. Die Trenntrafo-Primärwicklung 23a ist an die Anschlussklemmen F1,F2 geführt, an welche die bereits erörterte Prüfbeschaltung 24 anschliessbar ist.
Wird die Primärwicklung 23a durch Schliessen des Schaltkontaktes 27 mit Spannung beaufschlagt, wird nur durch die parallel zur Trenntrafo-Sekundärwicklung 23b liegende Primärwicklung 14a ein Strom getrieben, wodurch das magnetische Gleichgewicht im Stromwandler 14 gestört ist und damit ein Ansprechen der Auslöseschaltung 15 erfolgt.
In Fig. 4a ist ein Ableitertrennschalter 10 dargestellt, an welchen ebenso wie an jenen nach Fig.3a direkt eine externe Prüfbeschaltung 24 anschliessbar ist. Der hiesige Ableitertrennschalter 10 entspricht hinsichtlich seines Aufbaus jenem nach Fig.3a, allerdings ist die Schaltungsanordnung 30 zur Ermöglichung der Fernprüfung, über welche die externe Prüfbeschaltung 24 auf den Ableitertrennschalter 10 einwirkt, anders ausgestaltet: Der Stromwandler 4 ist mit einer Tertiärwicklung 4d ausgestattet, deren Anschlüsse an die Anschlussklemmen F1,F2 herausgeführt sind. Die strichliert eingezeichneten Hilfskontakte 60,62 sind vorläufig wieder durch einen Kurzschluss ersetzt zu betrachten.
Wird an die Anschlussklemmen F1,F2 Spannung angelegt, so treibt diese einen Strom über die Tertiärwicklung 4d, welcher in der Sekundärwicklung 4b eine zum Ansprechen der Auslöseschaltung 5 führende Spannung induziert. Zu besagtem Anlegen einer Spannung an die Anschlussklemmen F1,F2 eignet sich die in Fig.3b,c dargestellte Prüfbeschaltung 24
Fig.4b zeigt einen FI-Schutzschalter 20, der mit einer eben erläuterten und auch hier zur Induktion einer Spannung in der Sekundärwicklung 14b dienenden Tertiärwicklung 14d versehen ist
Bislang wurde davon ausgegangen, dass im Schutzschalter 10,20 eine Schaltungsanordnung 30 zur Ermöglichung der Fernprüfung integriert ist.
Erfindungsgemäss kann aber auch vorgesehen sein, dass diese Schaltungsanordnung 30 zur Gänze eigenständig, vom Schutzschalter 10,20 getrennt und mit diesem verbindbar ausgebildet ist.
Gemäss Fig. 1 ist diese Schaltungsanordnung 30 durch eine Serienschaltung aus Testwiderstand 2 und Schaltkontakt 3 gebildet, welche mit ihrem ersten Anschluss mit der Netzleitung L1 und mit ihrem zweiten Anschluss mit dem Ableitertrennschalter 10 verbunden ist. In der geschlossenen Position des Schaltkontaktes 3 fliesst durch die Primärwicklung 4a des Stromwandlers 4 ein zum Ansprechen der Auslöseschaltung 5 ausreichend hoher Strom
Allerdings ist zu bedenken, dass der Schutzleiter PE mit dem tatsächlichen Erdpotential 11nicht direkt, sondern bloss über einen Ableitwiderstand RA, welcher sich aus Leitungswiderständen, Widerständen im Erdreich usw.
zusammensetzt, verbunden ist Testwiderstand 2 und Ableitwider- stand RA bilden bei geschlossenem Schaltkontakt 3 einen Spannungsteiler, durch welchen das Potential des Schutzleiters PE unzulässig hoch angehoben wird. Dieses unzulässig hohe Potential liegt dann an sämtlichen, mit dem Schutzleiter PE verbundenen Anlagen-Komponenten (GeräteGehäuse, Badewanne,...) an, sodass diese nicht mehr gefahrlos berührt werden können. Die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung kann daher nicht in dieser einfachen Weise realisiert werden.
Ein Variante der Schaltungsanordnung, bei welcher die erörterte unzulässige Erhöhung des Schutzleiter-Potentiales nicht auftritt, ist in Fig.5a dargestellt.
Auch die in den Fig.5a,b strichliert eingezeichneten Hilfskontakte 60,62 sind so wie jene der
Fig. 3a-c nur optional vorhanden. Vorläufig sind sie als nicht vorhanden, d. h. durch einen Kurzschluss ersetzt zu betrachten.
Die Schaltungsanordnung 30 ist hier durch einen Trenntrafo 23 gebildet, dessen Sekundärwicklung 23b parallel zu einer Primärwicklung 4a des Stromwandlers 4 schaltbar ist. Dieses Paral- lelschalten erfolgt einfach dadurch, dass die beiden Anschlüsse der Sekundärwicklung 23b mit den
Anschlussklemmen E1,E2 des Ableitertrennschalters 10 verbunden werden. An die Primärwicklung
23a des Trenntrafos 23 ist eine externe Prüfbeschaltung 24 anschliessbar, vermittels welcher eine
Spannung an die Trenntrafo-Primarwicklung 23a anlegbar ist.
Dieser ausserhalb des Ableitertrennschalters 10 liegende Trenntrafo 23 entspricht hinsichtlich seiner elektrischen Funktion voll dem in Fig.3a,b dargestellten, in den Ableitertrennschalter 10 integrierten Trenntrafo 23. Bezüglich Aufbau der an ihn anschliessbaren Prüfbeschaltung 24 und
Zusammenwirken dieser Prüfbeschaltung 24 mit dem Trenntrafo 23 kann daher auf die im Zu- sammenhang mit den Fig.3a,bgemachten Ausführungen verwiesen werden.
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Der externe Trenntrafo 23 kann auch bei einem FI-Schutzschalter 20 vorgesehen werden, so wie dies in Fig.5b dargestellt ist. Die Trenntrafo-Sekundärwicklung 23b ist parallel zu einer der Primärwicklungen 14a des Stromwandlers 14 schaltbar, indem sie an die zugangsseitige und an die abgangsseitige Anschlussklemme einer durch den FI-Schutzschalter 20 geführten Netzleitung L1,L2,L3,N angeschlossen wird.
Hinsichtlich der elektrischen Funktion stimmt dieser externe Trenntrafo 23 mit dem internen Trenntrafo 23 gemäss Fig.3c überein, sodass diesbezüglich und auch hinsichtlich der an die Primärwicklung 23a anschliessbaren Prüfbeschaltung 24 auf die im Zusammenhang mit Fig.3c gemachten Ausführungen verwiesen werden kann.
Die Prüfbeschaltung 24, lediglich eine auf den Schaltkontakt 27 einwirkende Betätigungseinrichtung oder auch Trenntrafo 23 und Prüfbeschaltung 24 können sowohl bei Fig.Sa als auch bei Fig.5b räumlich beabstandet vom Ableitertrennschalter 10 bzw. vom FI-Schutzschalter 20 angeordnet sein, sodass deren Funktion durch entfernt von ihnen stattfindende Schalthandlungen überprüfbar ist.
In Fig.6a ist eine weitere Möglichkeit dargestellt, wie ein Ableitertrennschalter 10 zum Anschluss einer Prüfbeschaltung geeignet gemacht werden kann. Der hiesige Ableitertrennschalter 10 ist gemäss bekanntem Stand der Technik aufgebaut und weist den oben bereits erörterten, ebenfalls bekannten internen Prüfkreis, umfassend Stromwandler-Wicklung 4c, Widerstand 21 und manuell betätigbaren Prüfkontakt 22, auf.
Abweichend vom bekannten Stand der Technik sind die beiden Anschlüsse des Prüfkontaktes 22 an Anschlussklemmen F1,F2 herausgeführt. An diese Anschlussklemmen F1,F2 ist eine externe
Prüfbeschaltung, die nur noch einen Schaltkontakt umfasst, anschliessbar und damit dem internen
Prüfkontakt 22 parallel schaltbar. Wie bei den bislang beschriebenen Figuren sind die nur optional vorhandenen strichliert eingezeichneten Hilfskontakte 60,62 durch einen Kurzschluss ersetzt zu betrachten.
Wird der externe Schaltkontakt geschlossen, so hat dies elektrisch dieselbe Wirkung wie eine Betätigung des internen Prüfkontaktes 22 : Esstellt sich ein Stromfluss durch die weitere Strom- wandler-Wicklung 4c ein, welche in der Sekundärwicklung 4b eine zum Ansprechen der Auslöse- schaltung 5 führende Spannung induziert.
In Fig. 6b ist ein FI-Schutzschalter mit bekanntem Aufbau dargestellt, bei welchem analog zu
Fig.6a ein interner Prüfkreis vorgesehen ist.
Dieser interne Prüfkreis umfasst hier eine Serienschaltung aus Prüfkontakt 28 und Widerstand
29, die mit ihren beiden Anschlüssen mit zwei durch den FI-Schutzschalter 20 geführten Leitungen
L1,L2,L3,N verbunden ist. Der erste Anschluss des Prüfkreises ist dabei mit der ihm zugeordneten
Leitung vor dem Summenstromwandler 14, der zweite Anschluss ist mit der ihm zugeordneten
Leitung nach dem Summenstromwandler 14 verbunden. Bei Betätigung des Prüfkontaktes 28 wird ein Teil der durch die Leitungen L1,L2,L3,N fliessenden Ströme am Summenstromwandler 14 vorbeigeführt, wodurch sich die von den Zuleitungsströmen im Summenstromwandler 14 erzeugten
Magnetfelder nicht mehr kompensieren und in weiterer Folge eine zum Ansprechen der Auslöse- schaltung 5 führende Spannung in der Sekundärwicklung 14b induziert wird.
So wie beim Ableitertrennschalter 10 gemäss Fig.6a sind die beiden Anschlüsse des Prüfkon- taktes 28 an Anschlussklemmen F1,F2 herausgeführt. Vermittels dieser Anschlussklemmen F1,F2 ist ein externer Schaltkontakt dem Prüfkontakt 28 parallelschaltbar. Wie oben bereits erläutert, ist ein Schliessen des externen Schaltkontaktes elektrisch ident mit einer Betätigung des internen
Prüfkontaktes 28 und führt zu einem Ansprechen der Auslöseschaltung 15.
Sowohl bei einem Ableitertrennschalter 10 gemäss Fig.6a als auch bei einem FI-Schutzschalter
20 gemäss Fig.6b kann der externe Schaltkontakt selbst bzw. eine Einrichtung zu seiner Ansteue- rung räumlich beabstandet vom Schutzschalter 10,20 angeordnet sein, wodurch eine Fernprüfung des Schutzschalters 10,20 möglich ist.
Mit den bislang erörterten Schaltungsanordnungen 30 zur Fernprüfung können die Komponen- ten Stromwandler 4,14, Auslöseschaltung 5,15 und Schaltschloss 7,17 überprüft werden. Ob das
Schaltschloss 7,17 die Unterbrechungskontakte 6,16 aber tatsächlich geöffnet hat, kann nur danach beurteilt werden, ob die dem betreffenden Ableitertrennschalter 10 nachgeschalteten Überspan- nungsableiter 1 bzw. die dem betreffenden FI-Schutzschalter 20 nachgeordnete elektrische Anlage vom Netz getrennt wurden, wozu aber Personal vor Ort sein muss. Umgekehrt kann auch nur durch
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vor Ort befindliches Personal überprüft werden, ob die Unterbrechungskontakte 6 nach erfolgter Wiedereinschaltung tatsächlich geschlossen haben.
Um auch die Funktionstüchtigkeit der Unterbrechungskontakte 6,16 fernüberprüfen zu können, ist bei jenen Ausführungsformen, bei welchen ein Teststrom über eine Primärwicklung 4a,14a des Ableitertrennschalters 10 bzw. des FI-Schutzschalters 20 geführt wird, eine in Serie zur Primärwicklung 23a des Trenntrafos 23 geschaltete Strom-Messeinrichtung 40 vorgesehen (vgl. Fig. 7a-c, welche den Fig. 3a-c entsprechen). Zunächst sind auch in den Fig.7a-c und 8a,bdie Hilfskontakte 60,62 als nicht vorhanden, d. h. durch einen Kurzschluss ersetzt zu betrachten.
Die das Messergebnis liefernden Ausgänge der Strom-Messeinrichtung 40 sind an Anschlussklemmen 41,42 des betreffenden Schutzschalters 10,20 geführt. An diese Anschlussklemmen 41,42 sind zur Schaltwarte, von welcher aus der Schutzschalter 10,20 ferngeprüft werden soll, führende Verbindungsleitungen anschliessbar.
Zur Überprüfung, ob die Unterbrechungskontakte 6,16 geschlossen sind, wird nun mittels der Prüfbeschaltung 24 eine solche Spannung an die Trenntrafo-Primärwicklung 23a angelegt, welche lediglich einen unterhalb der Auslöseschwelle der Auslöseschaltung 5,15 liegenden Strom zu Folge hat. Kann über die Strom-Messeinrichtung 40 festgestellt werden, dass tatsächlich ein Strom fliesst, so ist daraus zu schliessen, dass die Unterbrechungskontakte 6,16 geschlossen sein müssen.
Aus der Höhe des gemessenen Stromes kann weiters beurteilt werden, wie hoch der Übergangswiderstand der Unterbrechungskontakte 6,16 ist
Zur Überprüfung, ob die Unterbrechungskontakte 6,16 ordnungsgemäss vom Schaltschloss 7,17 geöffnet werden, wird zunächst durch Anlegen einer entsprechend hohen Spannung an die Trenntrafo-Primärwicklung 23a die Auslösung des Schutzschalters 10,20 bewirkt Nach erfolgter Auslosung wird abermals Spannung an die Trenntrafo-Primärwicklung 23a angelegt. Kann jetzt noch immer ein Stromfluss von der Strom-Messeinrichtung 40 gemessen werden, so haben die Unterbrechungskontakte 6,16 nicht geöffnet, fliesst kein Strom mehr, wurden die Unterbrechungskontakte 6,16 ordnungsgemäss betätigt.
Genau dieselben Aussagen können getroffen werden, wenn anstelle des Trenntrafo-Sekundärstromes der Trenntrafo-Pnmärstrom gemessen wird, ist dieser ja unmittelbar abhängig von der Höhe des Sekundärstromes. Es liegt deshalb auch im Rahmen der Erfindung, die Strom-Messeinrichtung 40 in Serie zur Primärwicklung 23a des Trenntrafos 23 zu schalten, so wie dies in den Fig. 7a-c mit strichlierten Linien eingetragen ist.
Die Bewertung des Messergebnisses in der Schaltwarte kann vom dortigen Personal durchgeführt werden oder vorteilhafterweise von einem entsprechend programmierten Rechner. Die StromMesseinrichtung 40 ist beispielsweise durch einen Shunt-Widerstand gebildet, durch welchen Bauteil sichergestellt ist, dass ein Teststrom auch dann fliessen kann, wenn an die Anschlussklemmen 41,42 kein Messgerät angeschlossen ist Ebenfalls denkbar wäre es, keine Strom-Messeinrichtung 40 vorzusehen, sondern den Teststromkreis offen zu lassen. Dann müsste allerdings zwingend an die Anschlüsse 41,42 ein Strom-Messgerät angeschlossen sein, widngenfalls die erfin- dungsgemässe Fernprüf-Schaltungsanordnung 30 nicht funktionieren würde.
Ein weiteres Funktionskriterium der Unterbrechungskontakte 6,16 ist die Qualität der mit ihnen erreichbaren Unterbrechung, d. h. deren Kontaktabstand bzw. deren Durchschlagfestigkeit im geöffneten Zustand
Zur Fernüberprüfung der Unterbrechungskontakt-Durchschlagfestigkeit wird mittels der Prüfbeschaltung 24 eine Testhochspannung an den Trenntrafo 23 angelegt und gemessen, bei welchem Spannungswert ein Durchschlag erfolgt. Zu diesem Zweck ist parallel zur Sekundärwicklung 23b des Trenntrafos 23 eine Spannungs-Messeinrichtung 50 geschaltet, d. h. einfach mit den Anschlussklemmen E1, E2 verbunden.
Haben die Unterbrechungskontakte 6,16 eine ausreichend hohe Durchschlagfestigkeit, so wird mittels der angeführten Messung die Durchschlagfestigkeit der dem Schutzschalter 10,20 nachgeschalteten elektrischen Anlage gemessen. Bei unzureichend hoher Durchschlagfestigkeit bncht hingegen die Unterbrechungskontakt-Strecke früher durch.
Neben der Messung der Durchschlagspannung kann mittels der Spannungs-Messeinrichtung 50 auch der Spannungsabfall an der Primärspule 4a,14a gemessen werden, wenn ein unter der Ansprechschwelle liegender Strom von der Prüfbeschaltung 24 erzeugt wird Auch hieraus kann auf den Kontaktübergangswiderstand bei geschlossenen Unterbrechungskontakten 6,16 geschlos-
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sen werden.
Die Strom-Messeinrichtung 40 bzw. die Spannungs-Messeinrichtung 50 können unabhängig voneinander oder in Kombination miteinander vorgesehen sein. Sind beide Messeinrichtungen 40, 50 vorhanden, so kann mittels rechnerischer Verknüpfung der von diesen ermittelten Strom- bzw. Spannungswerte beim Fliessen eines unterhalb der Auslöseschwelle liegenden Teststromes der Kontaktübergangswiderstand der Unterbrechungskontakte 6,16 noch genauer ermittelt werden.
Die erörterte Bestimmung der Durchschlagfestigkeit durch Anlegen einer Test-Hochspannung setzt natürlich voraus, dass die nachgeschaltete Anlage solche Test-Hochspannungen unbeschadet aufnehmen kann. Um zu verhindern, dass die Test-Hochspannung an die dem Schutzschalter 10,20 nachgeschaltete elektrischen Anlage angelegt wird, kann ein Hilfskontakt 60 vorgesehen sein, der in Serie zu jener Primärwicklung 4a,14a liegt, zu welcher die Trenntrafo-Sekundärwicklung 23b parallel geschaltet ist. Vor dem Anlegen der Test-Hochspannung wird dieser Hilfskontakt 60 geöffnet und damit die nachgeschaltete elektrische Anlage vom Schutzschalter 10,20 getrennt.
Der Hilfskontakt 60 kann, so wie in Fig.7c dargestellt, ausserhalb des Schutzschalters 10,20 liegen, also ein eigenes Schaltgerät sein. Günstiger ist es natürlich, besagten Hilfskontakt 60 innerhalb des Schutzschalters 10,20 vorzusehen (vgl. Fig.7a), womit ohne ein zusätzliches Schaltgerät ausgekommen wird.
Damit in diesem Fall trotz geöffnetem Hilfskontakt 60 die Spannung an der Primärwicklung 4a,14a mittels der Spannungs-Messeinrichtung 50 erfassbar ist, kann lediglich ein Anschluss der Spannungs-Messeinrichtung 50 an eine ohnehin vorhandene Anschlussklemme E1 angeschlossen werden. Der zweite Anschluss der Spannungs-Messeinrichtung 50 muss direkt mit der Primärwicklung 4a,14a verbindbar sein, wozu-wie mit strichlierten Linien in Fig.7a eingetragen- eine eigene Anschlussklemme 43 vorgesehen ist, welche mit der Primärwicklung 4a,14a verbunden ist und an welche die Spannungs-Messeinrichtung 50 anschliessbar ist.
Der Hilfskontakt 60 kann beispielsweise durch einen Schaltkontakt eines Relais gebildet sein, wobei die Betätigung des Hilfskontaktes 60 durch Anlegen einer Spannung an die Spule 61 des Relais erfolgt. Damit dieses Anlegen einer Spannung möglich ist, sind die beiden Anschlüsse der Relais-Spule an Anschlussklemmen 44,45 des Schutzschalters 10,20 geführt, welche mit einer entsprechenden Spannungsquelle verbindbar sind. Auch wenn der Hilfskontakt 60 durch ein eigenes Schaltgerät realisiert wird (Fig.7c), kann dieses durch eine Relais gebildet sein.
Wie in Fig.7b dargestellt, können auch zwei Hilfskontakte 60 vorgesehen sein, welche einerseits vor der Primärwicklung 4a,14a und andererseits nach der Primärwicklung 4a,14a angeordnet sind. Mit dieser Anordnung kann der Schutzschalter 10,20 allpolig von der nachgeschalteten elekt- rischen Anlage abgetrennt werden. Vorteilhafterweise sind diese beiden Hilfskontakte 60 mecha- nisch parallel geschaltete Kontakte eines Relais, sodass sie synchron mittels der Relaisspule 61 betätigbar sind.
Um hier mittels der Spannungs-Messeinrichtung 50 die an der Trenntrafo-Sekundärwicklung 23b anliegende Spannung erfassen zu können, müssen beide Anschlüsse der Spannungs-Mess- einrichtung 50-wie mit strichlierten Linien eingetragen- mit separaten Anschlussklemmen 43,46 verbunden werden, welche geräteinnerseits direkt mit der Trenntrafo-Sekundärwicklung 23b ver- bunden sind.
Wie oben bereits festgestellt, unterscheidet sich die Schaltung gemäss Fig.5a vom Ableiter- trennschalter 10 gemäss Fig.3a nur dann, dass der Trenntrafo 23 ausserhalb des Ableitertrennschal- ters 10 angeordnet ist. Auch hier können daher, wie in Fig.8a dargestellt, die Strom-Messein- richtung 40 und/oder die Spannungs-Messeinrichtung 50 sowie ein oder zwei Hilfskontakte 60 vor- gesehen sein.
Weiters entspricht die Schaltungsanordnung der Fig.5b funktionell voll dem FI-Schutzschalter
20 der Fig.3c, wobei gemäss Fig.5b der Trenntrafo 23 als vom FI-Schutzschalter 20 separate Bau- gruppe ausgeführt ist. Auch bei einer solchen Schaltungsanordnung können daher analog zu
Fig.7c Strom-Messeinrichtung 40, Spannungs-Messeinrichtung 50 und Hilfskontakt 60 vorgesehen sein (vgl. Fig.8b).
Der bislang lediglich in Verbindung mit dem Anlegen einer Test-Hochspannung beschriebene
Hilfskontakt 60 ist nicht zwingend auf diese Prüfmethode beschränkt. Ein bzw. zwei Hilfskontakte
60, die in Serie zur Primärwicklung 4a,14a liegen, können vielmehr unabhängig von Strom- und/oder Spannungs-Messeinrichtung 40,50 vorgesehen sein, wie dies mit strichlierten Linien in
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den Fig.3a-c und Fig. 5a,beingetragen ist. Auch bei den Ausführungsformen der Fig.4a,b und Fig. 6a,b können derartige Hilfskontakte 60 eingebaut werden.
Damit kann auch vor dem Anlegen eines zur Auslösung des Schutzschalters führenden Teststromes der Schutzschalter 10,20 von der nachgeschalteten Anlage abgetrennt werden.
Nach Abschluss des jeweiligen Prüfverfahrens muss der Hilfskontakt 60 wieder geschlossen werden, um die normale Betriebsfunktion des Schutzschalters 10,20 zu ermöglichen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Idee des Vorsehens eines Hilfskontaktes 60 zeigt Fig.3d.
Hier ist so wie in Fig.3a der Hilfskontakt 60 durch den Schaltkontakt eines Relais gebildet, die Spulenanschlüsse dieses Relais sind aber nicht an eigene Anschlussklemmen 44,45 geführt, sondern die Spule 61 ist in Serie zur Primärwicklung 23a des Trenntrafos 23 geschaltet. Die Relaisspule 61 wird damit vom über die Primärwicklung 23a geschickten Prüfstrom durchflossen, womit eine separate Spannungsquelle zur Betätigung des Hilfskontaktes 60 eingespart wird.
Daneben ist in Fig. 3d ein weiterer Hilfskontakt 62 vorgesehen, der in Serie zur Sekundärwicklung 23b des Trenntrafos 23 liegt. Dieser zweite Hilfskontakt 62 ist durch einen weiteren Schaltkontakt desselben Relais gebildet, ist damit mechanisch parallel zum ersten Hilfskontakt 60 geschaltet und somit ebenfalls mittels der Spule 61 betätigbar. Im normalen Betriebszustand des Ableitertrennschalters 10 ist dieser zweite Hilfskontakt 62 geöffnet, womit die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung 30 zur Fernprüfung vom Schalter 10 abgetrennt ist.
Wenngleich dies einen Mehraufwand mit sich brächte, ist es durchaus auch möglich, den zweiten Hilfskontakt 62 abweichend von Fig. 3d nicht mechanisch dem ersten Hilfskontakt 60 parallelzuschalten, sondern eine separate Relaisspule vorzusehen.
Ein solcher, die Fernprüf-Schaltungsanordnung 30 vom Schalter 10 bzw. 20 abtrennender Hilfskontakt 62 kann auch bei samtlichen anderen Ausführungsformen der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung zur Schutzschalter-Fernprüfung vorgesehen sein. Dort, wo besagte Schaltungsanordnung auch einen Trenntrafo 23 umfasst (Fig.3a-c, Fig.5a,b, Fig. 7a-c und Fig.8a,b) ist dieser Hilfskontakt 62 analog zu Fig. 3d in Serie zur Sekundärwicklung 23b dieses Trenntrafos 23 geschaltet Bei den Ausführungsformen der Fig. 4a,b ist er in Serie zur Tertiärwicklung 4d zu schalten und bei der Realisierungsweise gemäss Fig 6a, b in eine der Leitungen, mit welchen die Anschlüsse des Prüfkontaktes 22 bzw 28 mit den Anschlussklemmen F1,F2 verbunden sind.
Auch dort wird dieser zweite Hilfskontakt 62 vorzugsweise durch den Schaltkontakt eines Relais gebildet und ist bei Vorhandensein eines ersten Hilfskontaktes 60 diesem mechanisch parallel geschaltet.
In Fig.9ist ein Ableitertrennschalter dargestellt, dessen Aufbau im wesentlichen jenem des Ab- leitertrennschalters 10 gemäss Fig 3a entspricht
Zusätzlich zu Fig.3a ist hier eine Signaleinrichtung 31, wie Summer, Leuchte od. dgl. vorgese- hen, die mit ihrem ersten Anschluss über die Sicherung 33 mit der Anschlussklemme T1 verbunden ist. Weiters ist anstelle des Unterbrechungskontaktes 6' ein Wechselkontakt 6" vorgesehen, des- sen Wurzel mit der Anschlussklemme T2 verbunden ist.
Im eingeschalteten Zustand des Ableitertrennschalters 10 verbindet der Wechselkontakt 6" die
Anschlussklemme T2 mit der Serienschaltung aus Prüfkontakt 22, Widerstand 21 und Stromwand- ler-Wicklung 4c.
Im ausgeschalteten Zustand des Ableitertrennschalters wird die Anschlussklemme T2 über den Öffner 32 mit der Signaleinrichtung 31 verbunden und diese-sofern an den Anschlussklemmen
T1,T2 eine Spannungsquelle angeschlossen ist- aktiviert, d. h. eine erfolgte Auslösung angezeigt.
Durch Betätigung des Öffners 32 kann die Verbindung zwischen der Anschlussklemme T2 und der
Signaleinrichtung 31 unterbrochen und letztere ausgeschaltet werden.
Dabei ist vorgesehen, dass sowohl Prüfkontakt 22 als auch Offner 32 mit der im Schaltergehäu- se gelagerten Prüftaste mechanisch verbunden und somit gleichzeitig durch diese betätigbar sind.
Darüberhinaus wird der Öffner 32 nach Betätigung in seiner geöffneten Position verrastet, sodass auch nach Freigeben der Prüftaste die Signaleinrichtung 31 ausser Betrieb bleibt.
Wird der Ableitertrennschalter mittels des Betätigungsorganes 8 eingeschaltet, wird diese Ver- rastung aufgehoben, wodurch der Öffner 32 wieder die dargestellte geschlossene Position ein- nimmt.
Die Signaleinrichtung 31 selbst, die erörterte Betätigung des Öffners 32 durch die Prüftaste, die
Verrastung des Öffners 32 bzw. die Aufhebung dieser Verrastung sind an sich bekannt.
Die in den oben dargestellten erfindungsgemässen Weisen ausgebildeten Ableitertrennschalter
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10 können diese bekannten Massnahmen aufweisen, genauso können die erfindungsgemässen Schaltungsanordnungen bei mit diesen bekannten Massnahmen ausgestatteten Ableitertrennschalter vorgesehen werden.
In Fig. 10 ist eine Variante zur Ausführungsform nach Fig. 6a dargestellt. Es ist wieder vorgesehen, zum Überprüfen des Schutzschalters einen zum manuell betätigbarer Prüfkontakt 22 parallel liegenden Schaltkontakt zu schliessen. In Fig.10 ist dieser Schaltkontakt allerdings durch den Schaltkontakt 63 eines Relais gebildet, welches Relais zur Gänze innerhalb des Schaltergehäuses angeordnet ist.
Die Spule 64 dieses Relais ist mittels einer externen Prüfbeschaltung mit Spannung beaufschlagbar und der Schaltkontakt 63 dadurch schliessbar. Um dieses Spannungsbeaufschlagen der Spule 64 zu ermöglichen, ist-wie mit durchgezogenen Linien dargestellt- der erste Anschluss der Spule 64 direkt mit der zweiten Anschlussklemme T2 des internen Prüfkreises verbunden. Der zweite Spulenanschluss ist an eine Anschlussklemme 44' geführt, ebenso die erste Anschlussklemme T1 des internen Prüfkreises, welche mit der Anschlussklemme 45' verbunden ist.
Die externe Prüfbeschaltung, die an diese Anschlussklemmen 44',45' anzuschliessen ist, besteht aus einem einfachen Schliesskontakt, welcher die Anschlussklemmen 44', 45' kurzschliesst und dadurch die an den Anschlussklemmen T1,T2 anliegende Spannung mit der Spule 64 verbindet.
Wie mit strichlierten Linien dargestellt, wäre es auch möglich, beide Spulen-Anschlüsse an die Anschlussklemmen 44',45' zu führen ; das Schliessen des Schaltkontaktes 63 veranlassende Prüfbeschaltung müsste dann aber eine Spannungsquelle umfassen und etwa wie in Fig. 3b,c dargestellt aussehen.
Auch bei dieser Ausführungsform kann in Serie zur Primärwicklung 4a des Summenstromwandlers 4 ein Hilfskontakt 60 geschaltet sein, der während der Fernprüfung des Schutzschalters 10 diesen von der nachgeschalteten elektrischen Anlage abtrennt. Vorteilhafterweise wird dieser Hilfskontakt 60 durch einen zum Hilfskontakt 63 mechanisch parallel geschalteten Relais-Schaltkontakt gebildet.
Die eben erörterte Ausführungsform kann -wenngleich in den Zeichnungsfiguren nicht explizit dargestellt- genauso bei einem FI-Schutzschalter 20 eingesetzt werden.
In Fig.11 ist ein vierpoliger FI-Schutzschalter 20 gezeigt, der wieder eine erfindungsgemässe Schaltungsanordnung 30 zur Fernprüfung aufweist Diese Schaltungsanordnung 30 ist hier mittels elektronischer Komponenten realisiert und so aufgebaut, dass gezielt jede Polstrecke des FI-Schutzschalters 10 separat von den anderen Polstrecken überprüft werden kann : sind zwei Analog-Multiplexer 101,102, z.B. in Gestalt mechanischer Mehrfachumschalter, vorgesehen, deren vier Eingänge 103a-d bzw. 104a-d mit den Netz-Zuleitungen bzw. mit den Netz-Ableitungen ver- bunden sind. Die Ausgänge 105,106 der Multiplexer 101,102 sind an eine Spannungsquelle 107 geführt. Sowohl die Spannungsquelle 107 als auch die Multiplexer 101,102 werden von einer
Mikroprozessor-Schaltung 108 angesteuert.
Um die Funktionstuchtigkeit der Baugruppen Stromwandler 14, Auslöseschaltung 15 und
Schaltschloss 17 zu überprüfen, wird eine der Primärwicklungen 14a mit der Spannungsquelle 107 verbunden und mittels deren Spannung ein Strom über sie getrieben
Dieser Testprozess läuft so ab, dass beide Multiplexer 101,102 auf dieselbe Polstrecke, z.B. L1 geschaltet werden. Anschliessend gibt die Spannungsquelle 107 Spannung in solcher Höhe ab, die zum Treiben eines über der Auslöseschwelle der Auslöseschaltung 15 liegenden Stromes durch die Primärwicklung 14a führt.
Um zu verhindern, dass bei diesem Test die Komponenten der Schaltungsanordnung 30 mit der
Netzspannung verbunden werden bzw. Testspannung/Teststrom in die nachgeschaltete elektri- sche Anlage verschleppt werden, sind jeder Polstrecke Hilfskontakte 60a-d nachgeschalten, wel- che unabhängig voneinander, beispielsweise mittels einer Vielzahl von Relais 110 ansteuerbar sind. Vor Beginn des erörterten Testprozesses wird nun der der zu testenden Polstrecke nachge- schaltete Hilfskontakt 60a-d geöffnet, was ebenfalls von der Mikroprozessorschaltung 108 veran- lasst wird.
Die Betätigungs-Elemente der Hilfskontakte 60a-d weisen vorteilhafterweise Einrichtun- gen auf, mit welchen der tatsächliche Schaltzustand der Hilfskontakte 60a-d erfasst und an die
Mikroprozessorschaltung 108 gemeldet werden kann, sodass diese die Testprozesse nur bei tat- sächlich erfolgter Abtrennung der zu testenden Polstrecke von der nachgeschalteten Anlage vor- nimmt.
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Zwischen der Spannungsquelle 107 und zumindest einem der beiden Multiplexer 101,102 ist ein Hilfskontakt 62' angeordnet, der im Normalbetrieb des Schutzschalters geöffnet ist und damit die Schaltungsanordnung 30 vom Schalter getrennt hält. Auch dieser Hilfskontakt 62' ist mit der Mikroprozessorschaltung 108 verbunden und so von dieser betätigbar.
In Serie zur Spannungsquelle 107 ist eine Strom-Messeinrichtung 40' und parallel zur Spannungsquelle 107 ist eine Spannungs-Messeinrichtung 50' geschaltet. Diese beiden Messeinrichtungen 40',50' sind mit der Mikroprozessor-Schaltung 108 verbunden und können somit die gemessenen Strom- bzw. Spannungswerte an diese übertragen.
Die in Fig.11 dargestellte Fernprüf-Schaltungsanordnung 30 kann mittels der Messgeräte 40',50' mit genau denselben Methoden, wie die Schaltungen nach Fig.7,8 überprüfen, ob die Unterbrechungskontakte 16 ordnungsgemäss geöffnet/geschlossen haben bzw. die Qualität der mit den Unterbrechungskontakten 16 erreichbaren Unterbrechung über Messung der Durchschlagspannung ermitteln. Die hiefür notwendigen Vergleiche mit Referenzwerten bzw diverse Berechnungen können von der Mikroprozessorschaltung 108 vorgenommen werden.
Die Mikroprozessorschaltung 108 verfügt weiters über eine Schnittstelle 109, über welche sie mit einer beabstandet vom Schutzschalter liegenden Warte verbunden werden kann. Über diese Schnittstelle 109 können einerseits die verschiedenen Testverfahren gestartet werden und andererseits die dabei erzielten Messergebnisse fernabgefragt werden.
Die zur Versorgung der Komponenten der Fernprüf-Schaltungsanordnung 30 benötigte Spannung wird mittels der potentialgetrennten Spannungsversorgungsschaltung 111 aus der Netzspannung erzeugt.
Wenngleich nicht explizit dargestellt, ist es möglich, diese Gestaltungsweise der FernprüfSchaltungsanordnung 30 auch bei einem Ableitertrennschalter vorzusehen.
PATENTANSPRÜCHE:
1 Schaltungsanordnung (30) zur Fernprüfung eines Schutzschalters, wie z.B. Ableitertrenn- schalter (10) bzw. FI-Schutzschalter (20), welcher Schutzschalter einen Stromwandler (4,14) aufweist, dessen Primärwicklung(en) (4a,14a) von dem bzw. den zu überwachen- den Strom bzw. Strömen durchflossen ist bzw sind und dessen Sekundärwicklung (4b, 14b) mit einer Auslöseschaltung (5,15) verbunden ist, gekennzeichnet durch einen
Trenntrafo (23), dessen Sekundärwicklung (23b) parallel zu einer Primärwicklung (4a,14a) des Stromwandlers (4,14) schaltbar und an dessen Primärwicklung (23a) eine externe
Prüfbeschaltung (24) anschliessbar ist, vermittels welcher eine Spannung an die Trenntra- fo-Primärwicklung (23a) anlegbar ist.