DE102007019750A1

DE102007019750A1 - Schutzschalter und Prüfeinrichtung für einen Schutzschalter, insbesondere für einen Niederspannungsleistungsschalter

Info

Publication number: DE102007019750A1
Application number: DE200710019750
Authority: DE
Inventors: Karl-Hans BÄRNKLAU; Michael Gerstner; Josef Götz; Frank Jucht; Hermann Sehr
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2007-04-20
Filing date: 2007-04-20
Publication date: 2008-10-30
Also published as: WO2008128871A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schutzschalter und eine Prüfeinrichtung für einen Schutzschalter, insbesondere einen Niederspannungsleistungsschalter, der den Strom (I1, I2, I3) bei Überschreitung eines Grenzwerts unterbricht, mit einem ersten Stromwandler (6), welcher an einem Überstromauslöser (5) angeschlossen ist, der jeweils den Effektivwert des vom ersten Stromwandler (6) erfassten Strom (I1, I2, I3) mit einem vorgegebenen Grenzwert vergleicht. Um eine Gesamtprüfung der Schutzfunktion des Schutzschalters zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass der Überstromauslöser (5) eine Schnittstelle (9) aufweist, an welcher der Effektivwert jeweils ausgegeben wird und über welche ein simulierter Effektivwert eingebbar ist, der dann den Effektivwert des ersten Stromwandlers (6) ersetzt und an dessen Stelle mit dem Grenzwert verglichen wird, eine Prüfeinrichtung (2) vorgesehen ist, an die ein zweiter Stromwandler (12) angeschlossen ist, wobei die Prüfeinrichtung (2) den Effektivwert des vom zweiten Stromwandler (12) erfassten Stroms mit dem an der Schnittstelle (9) ausgegebenen vergleicht, und die Prüfeinrichtung (2) bei Übereinstimmung der beiden Effektivwerte zur Prüfung der Auslösefunktion einen den Grenzwert überschreitenden simulierten Effektivwert über die Schnittstelle (9) eingibt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schutzschalter und eine Prüfeinrichtung für einen Schutzschalter, insbesondere einen Niederspannungsleistungsschalter, gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 7.
Schutzschalter in Form von Niederspannungsleistungsschaltern sind bekannt; sie unterbrechen die fließenden Ströme, wenn diese einen vorgegebenen Grenzwert überschreiten. Zur Stromerfassung sind die Schutzschalter mit Stromwandlern verbunden, die jeweils an den zu überwachenden Leitern angeordnet sind. Zum Schutzschalter gehört ein Überstromauslöser, der die Effektivwerte der von den Stromwandlern erfassten Ströme jeweils mit dem vorgegebenen Grenzwert vergleicht und bei Feststellung einer Überschreitung dieses Grenzwerts die Unterbrechung auslöst. Zum Test der Auslösefunktion werden den Schutzschaltern z. B. entsprechend hohe Ströme nach den Stromwandlern eingeprägt. Bei korrekter Funktion des Überstromauslösers löst dieser dann den Schutzschalter aus, d. h. der Schutzschalter wird geöffnet.
Nachteilig ist dabei, dass die Stromwandler selbst hinsichtlich ihrer Genauigkeit beim Erfassen der Ströme nicht geprüft werden können.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schutzschalter und eine Prüfeinrichtung für einen Schutzschalter vorzuschlagen, die eine Prüfung der Schutzfunktion des gesamten Schutzschalters ermöglichen.
Die Lösung ist bezogen auf die Prüfeinrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 1 und bezogen auf den Schutzschalter durch die Merkmale des Anspruchs 7 gegeben; die Unteransprüche entsprechen vorteilhaften Ausgestaltungen.
Die Lösung sieht bezogen auf die Prüfeinrichtung vor, dass der Überstromauslöser zusätzlich eine Schnittstelle aufweist, an welcher der Effektivwert des vom ersten Stromwandler erfassten Stroms jeweils ausgegeben wird und über welche ein simulierter Effektivwert eingebbar ist, der dann den Effektivwert des vom ersten Stromwandler erfassten Stroms ersetzt und an dessen Stelle mit dem Grenzwert verglichen wird, und dass am Leiter ein zweiter Stromwandler angeordnet und an die Prüfeinrichtung angeschlossen ist, die den Effektivwert des vom zweiten Stromwandler erfassten Stroms mit dem an der Schnittstelle ausgegebenen Effektivwert des ersten Stromwandlers vergleicht, und bei Übereinstimmung der beiden Effektivwerte zur Prüfung der Auslösefunktion des Überstromauslösers einen den Grenzwert überschreitenden simulierten Effektivwert über die Schnittstelle eingibt. Der Strom, der durch den Schalter fließt, wird also über einen unabhängigen zweiten Stromwandler, z. B. eine handelsübliche Strommesszange, gemessen, auf diese Weise zusätzlich erfasst und anschließend mit dem des ersten Stromwandlers verglichen. Sind beide Ströme gleich, so ist sichergestellt, dass der Überstromauslöser vom Stromwandler bis zur Schnittstelle korrekt arbeitet. Um den gesamten Schutzschalter zu prüfen, wird über diese Schnittstelle ein simulierter Strom eingegeben, der den Schutzschalter auslöst, wenn dieser über dem vorgegebenen Grenzwert liegt. Auf diese Weise können auch hohe Ströme simuliert werden und der Schalter als ganzes kann auf diese Weise geprüft werden. Als Hauptvorteil ist es möglich, den Schutzschalter komplett, d. h. angefangen beim Stromwandler bis zur Auslösung bei Überschreitung des Grenzwertes zu testen. Zum Test werden keine hochgenauen und leistungsstarken Stromquellen (mehr) benötigt.
Praktisch gelten die Effektivwerte als gleich und damit als korrekt erfasst, wenn diese innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes liegen.
Bei einer technisch einfachen Ausführung ist die Schnittstelle als digitales Interface ausgebildet.
Eine technisch einfache Lösung sieht vor, dass die beiden Effektivwerte angezeigt werden, insbesondere mittels eines Displays.
Im einfachsten Falle erfolgt als Ergebnis des Vergleichs der beiden Effektivwerte eine „Gut"-/„Schlecht"-Anzeige.
Um Strom-Zeit-Kennlinien des Schutzschalters aufnehmen zu können, wird vorgeschlagen, dass zur Simulation eines Überstromes unmittelbar hintereinander stetig zunehmende Überstromeffektivwerte eingegeben werden.
Die Lösung sieht bezogen auf den Schutzschalter vor, dass der Überstromauslöser eine Schnittstelle aufweist, an welcher der Effektivwert des vom ersten Stromwandler erfassten Stroms jeweils ausgegeben wird und über welche ein simulierter Effektivwert eingebbar ist, der dann den Effektivwert des vom ersten Stromwandler erfassten Stroms ersetzt und an dessen Stelle mit dem Grenzwert verglichen wird, eine Prüfeinrichtung vorgesehen ist, an die ein zweiter am Leiter angeordneter Stromwandler angeschlossen ist, wobei die Prüfeinrichtung den Effektivwert des vom zweiten Stromwandler erfassten Stroms mit dem an der Schnittstelle ausgegebenen Effektivwert vergleicht, und die Prüfeinrichtung bei Übereinstimmung der bei den Effektivwerte zur Prüfung der Auslösefunktion einen den Grenzwert überschreitenden simulierten Effektivwert über die Schnittstelle eingibt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher beschrieben, deren einzige Figur eine schematische Darstellung eines Schutzschalters 1 mit einer hier externen Prüfeinrichtung 2 zeigt. Beim Schutzschalter 1 handelt es sich um einen Niederspannungsleistungsschalter, an den die drei Phasen L1, L2, L3 eines Drehstromnetzes angeschlossen sind. Zum Schutz von nachfolgenden Verbrauchern ist der Schutzschalter 1 mit Schaltern 3 versehen, die bei auftreten eines Überstroms geöffnet werden, um den Stromfluss durch die drei Leiter 4 zu unterbrechen.
Zur Feststellung eines Überstromes weist der Schutzschalter 1 einen Überstromauslöser 5 auf. Wie die Figur weiter zeigt, ist dazu an jedem Leiter 4 je ein Stromwandler 6 angeordnet, der den jeweiligen Leiter 4 umgreift. Die Stromwandler 6 wandeln den durch die Leiter 4 fließenden Strom I1, I2, I3 beispielsweise in eine elektrische Spannung um, welche an den Überstromauslöser 5 übergeben werden. Dazu sind die Stromwandler 6 über Verbindungen 7 mit dem Überstromauslöser 5 verbunden, der hierzu über entsprechende Eingänge 8 verfügt. Mittels nicht gezeigten Analog-Digital-Wandlern werden die von den Stromwandlern 6 gelieferten analogen Spannungen digitalisiert und nach Bildung des Effektivwertes des jeweils fließenden Stromes I1, I2, I3 an einer als digitales Interface ausgebildeten Schnittstelle 9 des Überstromauslösers 5 jeweils ausgegeben, d. h. an die Prüfeinrichtung 2 übergeben, was in der Figur mittels eines Pfeils 10 schematisch dargestellt ist.
Die Prüffeinrichtung 2 ist über eine Verbindung 11 ebenfalls an einen Stromwandler 12 angeschlossen. Dieser Stromwandler 12 ist am Leiter 4 der Phase L1 angeordnet, d. h. er umfasst diesen Leiter 4. Dasselbe gilt für die Leiter 4 der beiden übrigen Phasen L2, L3, deren Stromwandler 12 nur gestrichelt angedeutet sind.
Die Prüfeinrichtung 2 berechnet den Effektivwert des vom Stromwandler 12 erfassten Stroms I1, I2, I3 und vergleicht diesen Effektivwert mit dem über die Schnittstelle 9 übergebenen Effektivwert des entsprechenden Stromwandlers 6, und zwar für alle drei Phasen L1, L2, L3 getrennt voneinander. Bei Gleichheit der Effektivwerte für die drei Phasen L1, L2, L3, d. h. wenn diese innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes liegen, wird ein simulierter Effektivwert über die Schnittstelle 9 an den Überstromauslöser 5 übergeben. Dies ist in der Figur durch einen Pfeil 13 schematisch dargestellt.
Dieser simulierte Effektivwert ersetzt den vom jeweiligen Stromwandler 6 erfassten Effektivwert und wird an dessen Stelle mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen. Bei Überschreitung des Grenzwertes löst der Überstromauslöser 5 jeweils den Schutzschalter 1 aus, d. h. die Schalter 3 des Schutzschalters 1 werden geöffnet. Der simulierte Effektivwert wird dazu jeweils größer als der Grenzwert gewählt, beispielsweise indem zum erfassten Effektivwert jeweils ein vorgegebener Wert hinzuaddiert wird.
Der Vergleich erfolgt für alle drei Phasen L1, L2, L3; für ein Auslösen des Schutzschalters ist es ausreichend, wenn einer der Ströme I1, I2, I3 den vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
Alternativ ist es auch möglich, die beiden Effektivwerte nebeneinander mittels eines Displays anzuzeigen und im Bedarfsfalle den Schutzschalter händisch auszulösen. Vereinfachend kann auch eine „Gut"-/„Schlecht"-Anzeige eingesetzt werden.
Auch lassen sich auf einfache Art und Weise Strom-Zeit-Kennlinien aufnehmen, indem stetig zunehmende Effektivwerte zur Simulation eines Überstroms an den Schutzschalter 1 übergeben werden.
Die Prüfeinrichtung 2 in der Figur ist als externe Prüfeinrichtung ausgebildet; genauso gut kann die Prüfeinrichtung auch in den Schutzschalter 1 selbst integriert sein.

Claims

Prüfeinrichtung (2) für einen Schutzschalter (1), insbesondere einen Niederspannungsleistungsschalter, der den durch einen Leiter (4) fließenden Strom (I1, I2, I3) bei Überschreitung eines Grenzwerts unterbricht, wobei der Schutzschalter (1) dazu einen am Leiter (4) angeordneten ersten Stromwandler (6) aufweist, welcher an einen Überstromauslöser (5) des Schutzschalters (1) angeschlossen ist, der jeweils den Effektivwert des vom ersten Stromwandler (6) erfassten Stroms (I1, I2, I3) mit einem vorgegebenen Grenzwert vergleicht und die Unterbrechung bei Überschreitung des Grenzwerts auslöst, dadurch gekennzeichnet, dass der Überstromauslöser (5) zusätzlich eine Schnittstelle (9) aufweist, an welcher der Effektivwert des vom ersten Stromwandler (6) erfassten Stroms (I1, I2, I3) jeweils ausgegeben wird und über welche ein simulierter Effektivwert eingebbar ist, der dann den Effektivwert des vom ersten Stromwandler (6) erfassten Stroms (I1, I2, I3) ersetzt und an dessen Stelle mit dem Grenzwert verglichen wird, und am Leiter (4) ein zweiter Stromwandler (12) angeordnet und an die Prüfeinrichtung (2) angeschlossen ist, die den Effektivwert des vom zweiten Stromwandler (12) erfassten Stroms mit dem an der Schnittstelle (9) ausgegebenen Effektivwert des ersten Stromwandlers (6) vergleicht, und bei Übereinstimmung der beiden Effektivwerte zur Prüfung der Auslösefunktion des Überstromauslösers (5) einen den Grenzwert überschreitenden simulierten Effektivwert über die Schnittstelle (9) eingibt.
Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Effektivwerte als gleich und damit als korrekt erfasst angesehen werden, wenn diese innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes liegen.
Prüfeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (9) als digitales Interface ausgebildet ist.
Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Effektivwerte, insbesondere mittels eines Displays, angezeigt werden.
Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Ergebnis des Vergleichs der beiden Effektivwerte eine „Gut"-/„Schlecht"-Anzeige erfolgt.
Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Simulation eines Überstroms unmittelbar hintereinander stetig zunehmende Effektivwerte übergeben werden, um auf diese Weise Strom-Zeit-Kennlinien des Schutzschalters (1) aufzunehmen.
Schutzschalter (1), insbesondere Niederspannungsleistungsschalter, der den durch einen Leiter (4) fließenden Strom (I1, I2, I3) bei Überschreitung eines Grenzwerts unterbricht, mit einem dazu am Leiter (4) angeordneten ersten Stromwandler (6), welcher an einen Überstromauslöser (5) angeschlossen ist, der jeweils den Effektivwert des vom ersten Stromwandler (6) erfassten Stroms (I1, I2, I3) mit einem vorgegebenen Grenzwert vergleicht und die Unterbrechung bei Überschreitung des Grenzwerts auslöst, dadurch gekennzeichnet, dass der Überstromauslöser (5) eine Schnittstelle (9) aufweist, an welcher der Effektivwert des vom ersten Stromwandler (6) erfassten Stroms (I1, I2, I3) jeweils ausgegeben wird und über welche ein simulierter Effektivwert eingebbar ist, der dann den Effektivwert des vom ersten Stromwandler (6) erfassten Stroms ersetzt und an dessen Stelle mit dem Grenzwert verglichen wird, eine Prüfeinrichtung (2) vorgesehen ist, an die ein zweiter am Leiter (4) angeordneter Stromwandler (12) angeschlossen ist, wobei die Prüfeinrichtung (2) den Effektivwert des vom zweiten Stromwandler (12) erfassten Stroms mit dem an der Schnittstelle (9) ausgegebenen Effektivwert vergleicht, und die Prüfeinrichtung (2) bei Übereinstimmung der beiden Effektivwerte zur Prüfung der Auslösefunktion einen den Grenzwert überschreitenden simulierten Effektivwert über die Schnittstelle (9) eingibt.