DD238484A1

DD238484A1 - PROCEDURE FOR PREVENTING ARC FLASH ERRORS THROUGH SWITCHES IN LOW VOLTAGE SWITCHGEAR

Info

Publication number: DD238484A1
Application number: DD27740585A
Authority: DD
Inventors: Harald Schippel; Walter Mettin; Uwe Klaus
Original assignee: Elektroprojekt Anlagenbau Veb
Priority date: 1985-06-17
Filing date: 1985-06-17
Publication date: 1986-08-20

Abstract

Mit der Erfindung sollen Stoerlichtboegen, die oftmals bei Schalthandlungen in Niederspannungsschaltanlagen entstehen, vermieden werden. Erfindungsgemaess wird vorgeschlagen, die Netzspannung und die Steuerspannungen der Schaltgeraete staendig zu ueberwachen und dass bei einer Unterspannung im Netz und bei Unterschreiten der Steuerspannungen unter die zulaessige Spannungshoehe eine selbsttaetige verzoegerte Ausschaltung erfolgt. Eine Einschaltung wird gesperrt. Bei Ueberspannung im Netz wird ausser Notausschaltungen jede Schalthandlung gesperrt. FigurWith the invention should Stoerlichtboegen, which often arise in switching operations in low-voltage switchgear to be avoided. According to the invention, it is proposed to continuously monitor the mains voltage and the control voltages of the switching devices and that, in the event of an undervoltage in the network and when the control voltages fall below the permissible voltage level, a self-sustaining delayed disconnection takes place. An activation is blocked. In the event of overvoltage in the network, except emergency shutdowns, each switching operation is blocked. figure

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermeiden von Lichtbogenfehlern in Niederspannungsschaltanlagen, die z. B. von Schaltgeräten zum Betrieb elektrischer Antriebe hervorgerufen werden können.The invention relates to a method for avoiding arcing faults in low-voltage switchgear, the z. B. of switching devices for operating electrical drives can be caused.

Characteristic of the known technical solutions

Bei Schalthandlungen in elektrischen Niederspannungsanlagen passiert es immer wieder, daß es an den Schaltgeräten zum Entstehen von Störlichtbögen kommt. Die Ursache für das Entstehen der Störlichtbögen ist oftmals nicht erkennbar. Sie werden deshalb allgemein mit Alterungserscheinungen der Schaltgeräte bzw. mit stochastischen Streuungen der technischen Parameter der Schaltgeräte in Verbindung gebracht.In switching operations in low-voltage electrical installations, it happens again and again that it comes to the switching devices for the generation of arcs. The cause of the arcing faults is often not recognizable. They are therefore generally associated with aging phenomena of the switching devices or with stochastic variations of the technical parameters of the switching devices.

Die Lichtbogenfehlerführen zu erheblichen Schaden an den Schaltanlagen bzw. zu deren Totalausfall. Zur Reparatur muß die betroffene elektrische Schaltanlage für eine längere Zeit außer Betrieb gesetzt werden, infolge Produktionsausfäll können dann große volkswirtschaftliche Verluste eintreten.The arcing faults lead to considerable damage to the switchgear and to its total failure. To repair the affected electrical switchgear must be put out of service for a long time, as a result of production loss can then enter large economic losses.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist das Vermeiden von Lichtbogenfehlern, die im Zusammenhang mit Schalthandlungen in Niederspannungsschaltanlagen entstehen.The aim of the invention is to avoid arcing faults that arise in connection with switching operations in low-voltage switchgear.

Explanation of the essence of the invention

— Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird.- The technical problem which is solved by the invention.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einii Lösung zu finden, mit der bei Niederspannungsschaltanlagen sichere Schaltvorgänge garantiert sind.The invention has for its object to find einii solution, with the low-voltage switchgear safe switching operations are guaranteed.

Features of the invention

Es wurde gefunden, daß Lichtbogenfehler bei Schalthandlungen insbesondere dann auftreten, wenn der geforderte Mindestwert der Steuerspannung unterschritten ist oder die Netzspannung z.Z. der Schalthandlung infolge Auftretens einer Überspannung oder einer Unterspannung einen bestimmten Pegel über- oder unterschritten hat.It has been found that arcing faults occur during switching operations, in particular when the required minimum value of the control voltage has been undershot or the mains voltage z.Z. the switching operation has exceeded or fallen below a certain level due to the occurrence of an overvoltage or an undervoltage.

Für die Steuerspannung der Schaltgeräte, z. B. Schaltschütze, sind Spannungstoleranzen von -15% der Nennspannung zulässig.For the control voltage of the switching devices, eg. As contactors, voltage tolerances of -15% of the rated voltage are allowed.

Die Spannungstoleranzen werden oft unterschritten. Bei Steuerspannungen von weniger als 85% der Nennspannung tritt aber ein Flattern der Schaltkontakte auf, womit sich die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Lichtbogenfehlers sprunghaft erhöht.The voltage tolerances are often undershot. At control voltages of less than 85% of the rated voltage but occurs a flutter of the switching contacts, which increases the probability of the occurrence of an arcing fault abruptly.

Eine Überspannung kann z.B. durch einen vorangegangenen Erdschluß und den damitverbundenen transienten Spannungsanstieg verursacht sein. Sie kann ihre Ursache aber auch z. B. in einem Wicklungsfehler im zugeordneten Transformator haben. Die Auftrittswahrscheinlichkeit eines Lichtbogenfehlers infolge Isolationsveränderung bzw. -verlust ist bei einer Überspannung und gleichzeitiger Schaltbehandlung groß, da die Schaltstrecke in diesem Fall stark beansprucht ist.An overvoltage can e.g. caused by a previous ground fault and the associated transient voltage rise. It can also be its cause z. B. have a winding fault in the associated transformer. The probability of occurrence of an arcing fault due to insulation change or loss is large at an overvoltage and simultaneous switching treatment, since the switching path is heavily stressed in this case.

Bei einer auftretenden Unterspannung bzw. beim Ausfall einer Phase reagieren die angeschlossenen Verbraucher, z. B.In the event of undervoltage occurring or in the event of a phase failure, the connected consumers, eg. B.

elektrische Antriebe, mit einer erhöhten Stromaufnahme. Eine Schalthandlung bei diesem Betriebsfall belastet also die Schaltstrecke ebenfalls stark.electric drives, with an increased power consumption. A switching action in this case of operation therefore also heavily loads the switching path.

Es wird deshalb vorgeschlagen, sowohl die Netzspannung als auch die Steuerspannungen an den Schaltgeräten ständig zu überwachen und bei einer Unterspannung im Netz und bei Unterschreiten der Steuerspannungen unter die zulässige Spannungshöhe die betroffenen Schaltgeräte selbsttätig verzögert auszuschalten. Das Einschalten wird gesperrt. Bei einerIt is therefore proposed to constantly monitor both the mains voltage and the control voltages to the switching devices and switch off the affected switching devices automatically delayed at an undervoltage in the network and falls below the control voltages below the allowable voltage level. Switching on is disabled. At a

Überspannung im Netz wird jede Schalthandlung, also Ein- wie Ausschalten, gesperrt. Die Möglichkeit zur Notausschaltung bleibt natürlich in jedem Fall gewährleistet.Overvoltage in the network is blocked every switching action, ie switching on and off. The possibility of emergency shutdown of course remains guaranteed in any case.

Die Schaltbefehle werden gespeichert, so daß der Schaltbefehl selbsttätig ausgeführt wird, sobald die überwachte Spannung ihren Wert im zulässigen Toleranzbereich wieder erreicht hat.The switching commands are stored so that the switching command is executed automatically as soon as the monitored voltage has reached its value within the permissible tolerance range again.

Das Unterschreiten der Netzspannung unter die zulässige Spannungshöhe entspricht z.B. dem Betriebsfall bei Ausfall einer Phasenspannung.Falling below the mains voltage below the allowable voltage level corresponds e.g. the operating case in case of failure of a phase voltage.

Durch die erfindungsgemäße Spannungsüberwachung wird die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Lichtbogenfehlern wesentlich verringert.By the voltage monitoring according to the invention, the probability of the occurrence of arcing faults is substantially reduced.

Neben der Erhöhung der Sicherheit beim Schalten tritt eine Verringerung des Kontaktabbaues der Schaltgeräte und damit eine Verlängerung der Lebensdauer der Schaltanlage ein.In addition to the increase in safety when switching occurs a reduction in the contact degradation of the switching devices and thus extending the life of the switchgear.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erklärt werden.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment.

Die Zeichnung zeigt eine Schaltungsanordnung zur Überwachung der Netzspannung. Die Schaltung zur Überwachung der Steuerspannung kann in der gleichen Weise aufgebaut werden, wobei diese dann nur einphasig ausgebildet wird.The drawing shows a circuit arrangement for monitoring the mains voltage. The circuit for monitoring the control voltage can be constructed in the same way, which is then formed only single-phase.

Die Netzspannung wird dreiphasig über Widerstände R_x1..-Rx3 Gleichrichterbrücken V₃₁... Vs3 zugeführt. Die Widerstandskombination Rsi...R_S3 dientzur Begrenzunginnerer Fehlerund enthält zusätzlich einen Überspannungsschutz mittels Varistoren R_b1...R_b3. (Bei Erdschluß oder Ansprechen eines Varistors werden die Widerstände R₃₁ ...R₃₃ zerstört [Sollbruchstelle]). Bei vorhandenen und vorgeschalteten Schutzeinrichtungen (z.B. Feinsicherungen u.a.) bleiben die Widerstände R_Si...R_S3entsprechend anders bemessen, erhalten). -'The mains voltage is supplied in three phases via resistors R _x1 ..- Rx3 rectifier bridges V ₃₁ ... Vs3. The resistor combination Rsi ... R _S3 serves to limit internal errors and additionally includes overvoltage protection by means of varistors R _b1 ... R _b3 . (In case of ground fault or response of a varistor, the resistors R ₃₁ ... R _{33 are} destroyed [predetermined breaking point]). In the case of existing and upstream protective devices (eg, fine fuses, etc.), the resistances R _S i... R _S 3 are dimensioned differently). - '

Die gleichgerichtete Spannung wird über einen Einstellregler zur Einstellung des Bezugspotentials, bestehend aus dem Widerstand Ri und dem Kondensator C_x, einem Optokoppler A zugeführt. Der Optokoppler A dient der Potentialtrennung. Der Optokoppler A stellt die Spannung einem Initiatorschaltkreis zur Verfugung. Der Initiatorschaltkreis besteht aus einem Operationsverstärker OPV, dem Widerstand R₂ zur Einstellung der Ansprechschwelle des Operationsverstärkers OPV, der Schutzdiode V₁ und den Dioden V₂...V₄, die der hysteresefreien Stabilisierung des Arbeitspunktes des Operationsverstärkers OPV dient.The rectified voltage is supplied via an adjusting regulator for adjusting the reference potential, consisting of the resistor Ri and the capacitor C _x , an optocoupler A. The optocoupler A is the potential separation. Optocoupler A provides the voltage to an initiator circuit. The initiator circuit consists of an operational amplifier OPV, the resistor R ₂ for setting the threshold of the operational amplifier OPV, the protection diode V ₁ and the diodes V ₂ ... V ₄ , which serves the hysteresis-free stabilization of the operating point of the operational amplifier OPV.

Bei einem einer eingestellten Überspannung entsprechenden Strom liefert der Operationsverstärker OPV ein Signal, welches einstellbar verzögert sein kann, um kurzzeitige Überspannungen, z. B. leistungslose Störspannungsspitzen, auszufiltern. Das Signal dient zur Sperrung des Schaltgerätes S.At a current corresponding to a set overvoltage, the operational amplifier OPV supplies a signal which can be delayed in an adjustable manner, in order to prevent short-term overvoltages, eg. B. power-free noise spikes, filter out. The signal is used to block the switching device S.

Ein analog aufgebauter Initiatorschaltkreis kann zur Erfassung von Unterspannungen vorgesehen und parallel zum beschriebenen Initiatorschaltkreis angeordnet sein.An analogous constructed initiator circuit may be provided for detecting undervoltages and arranged parallel to the described initiator circuit.

Claims

claims:

1. A method for avoiding arcing faults by switching devices in low-voltage switchgear, characterized in that the mains voltage and the control voltages are constantly monitored at the switching devices and at an undervoltage in the network and falls below the control voltages below the allowable voltage level, an automatic delayed shutdown takes place or Switching is disabled and in the event of an overvoltage in the network, any switching operation except emergency disconnections will be blocked.

2. The method according to claim 1, characterized in that the switching commands are stored in the locked state and executed automatically after lifting the blocking.