DE102007022401A1 - Leistungsschalter für Störlichtbogenschutz - Google Patents

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DE102007022401A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter, der zum Zweck des Störlichtbogenschutzes in einer Niederspannungsschaltanlage ertüchtigt werden soll. Mit der Erfindung wird der Leistungsschalter mit einer auf einen in der Schaltanlage entstehenden Störlichtbogen reagierende Überstromauswerteeinrichtung ausgerüstet. Ein von dem Lichtbogenüberwachungssystem LBS eintreffendes Überstromsignal 104 (Auftreten des Lichtblitzes eines Störlichtbogens) wird mit dem Auslösesignal 103 der Steuereinrichtung über eine erste Bewertungseinrichtung S1, 182, 63 zur Bewertung der Stärke des vom Störlichtbogen herrührenden Überstroms verknüpft. Die Auslöseeinrichtung 70 des Leistungsschalters wird bei Ausgabe eines Abschaltimpulses 200 nur angesteuert, wenn das Signal 180 der Stromerfassungseinrichtung 80 oberhalb einer voreinstellbaren Schwelle S1 liegt. Mit der Erfindung erreicht der Leistungsschalter eine schnellere Ausschaltung eines auf einem Störlichtbogen beruhenden Überstroms.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen mehrpoligen Leistungsschalter in einem Gehäuse umfassend eine Unterbrechereinrichtung zum Verbinden mit oder Trennen von einer eine Niederspannungsschaltanlage versorgenden Stromquelle, eine Auslöseeinrichtung zum Trennen der Niederspannungsschaltanlage bei Überlast, eine Stromerfassungseinrichtung zur Erfassung der die Niederspannungsschaltanlage versorgenden Leiterströme, eine vorzugsweise elektronische Steuereinrichtung zur Verarbeitung der erfassten Leiterströme und zur Generierung mindestens von Auslösesignalen an die Auslöseinrichtung.
  • Das Abschaltvermögen und die Ausschaltzeit eines Leistungsschalters bei Auftreten eines Überstroms, eines Kurzschlusses oder eines Störlichtbogens hängen von verschiedenen Parametern ab. Der Ausschaltvorgang setzt sich zusammen aus der Auslösezeit, der Eigenzeit und der Ausschaltzeit. Die Auslösezeit ist die Zeit vom Eintreten der die Auslösung verursachenden Größe bis zum Einleiten des Auslösevorgangs, zum Beispiel dem Entklinken eines Schaltschlosses. Es schließt sich die Eigenzeit des Schalters an, die durch die dynamischen Vorgänge der sich bewegenden und öffnenden Kontakte des Schalters bedingt sind. Bei einem Schalter für den höheren Leistungsbereich (Nennstrom bis 100 kA) rechnet man mit Ausschaltzeiten von 50 bis 65 msec. Es sind Leistungsschalter mit elektronischen Auslöseeinrichtungen bekannt (zum Beispiel DE 19743997 A1 ), mit denen die funktionelle Gestaltung der Schutzbedingungen für eine Schaltanlage variabel einstellbar ist. Die Ausschaltzeiten werden jedoch durch die elektronische Einrichtung nicht verringert.
  • Im Falle des Auftretens eines Störlichtbogens in einer elektrischen Anlage können schwere Personen- und/oder Sachschäden entstehen, die es gilt, solche Schäden möglichst zu begrenzen, wenn nicht auszuschalten. Zur Vermeidung der Schäden sind verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen worden, von denen die Abschaltung (das Löschen) des Störlichtbogens in kürzerer Zeit als die Ausschaltzeit des Einspeiseschalters die optimale Lösung ist. Zur Erfassung von Störlichtbögen sind Stromwandler notwendig, die einer Schaltanlageninstallation hinzugefügt werden müssen. Dadurch werden Platz und Kosten beansprucht. Weiterhin müssen zum Löschen eines Störlichtbogens aufwändige Einrichtungen installiert werden. Der zusätzliche Aufwand für Störlichtbogen-Löscheinrichtungen ist nicht immer wirtschaftlich vertretbar.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Leistungsschalter mit einer Anordnung zu ergänzen, die dazu führt, seine Ausschaltzeit zu verringern.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst, während den abhängigen Ansprüchen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind.
  • Der Kern der Erfindung ist, dass der Leistungsschalter von einer auf einen in der Niederspannungsschaltanlage entstehenden Störlichtbogen reagierenden Überstromauswerteeinrichtung (Lichtbogenüberwachungssystem) ansteuerbar ist, und ein von dem Lichtbogenüberwachungssystem eintreffendes Überstromsignal mit dem Auslösesignal der Steuereinrichtung über eine erste Bewertungseinrichtung zur Bewertung der Stärke des vom Störlichtbogen herrührenden Überstroms verknüpft wird, und die Auslöseeinrichtung des Leistungsschalters bei Ausgabe eines Abschaltimpulses nur angesteuert wird, wenn das Signal der Stromerfassungseinrichtung oberhalb einer voreinstellbaren Schwelle liegt. Beim Auftreten des Lichtblitzes des Störlichtbogens und mit dem schnellen Anstieg des auf den Lichtbogen beruhenden Fehlerstroms wird ein Schaltsignal von der Störlichtbogenerfassungs- und Auswerteeinheit direkt an den Auslöser des Leistungsschalters gegeben, der damit zum Öffnen der Kontakte veranlasst wird.
  • Der Vorteil der Erfindung liegt im Wesentlichen darin, dass durch die unmittelbare Ansteuerung der Steuereinrichtung des Leistungsschalters der Auslösemechanismus früher (und damit schneller) aktiviert wird, als bei der Aktivierung durch die geräteinternen Stromerfassungsmittel des Leistungsschalters. Mit der Erfindung gelingt die Integration der Auswertung von störlichtbogenrelevanten Daten und die Nutzung der ohnehin im Leistungsschalter vorhandenen Stromwandler, verbunden mit der Reduzierung der Abschaltzeiten beim Störlichtbogenschutz ohne Einsatz eines möglicherweise einsetzbaren Lichtbogenlöschgeräts.
  • Der Abschaltbefehl für den Leistungsschalter wird in der Leistungsschalterelektronik selbst generiert und wirkt unmittelbar auf die Magnetspule der elektronischen Auslöseeinrichtung. Durch die direkte Beeinflussung der Auslösung kann die Abschaltzeit deutlich verkürzt werden. Die Relaiseigenzeit sowie die Auslösekette mittels Arbeitsstromauslöser summieren sich bei bekannten Leistungsschaltern auf Abschaltzeiten von ca. 65 ms. Mit der vorgelegten Lösung kann diese um 20 bis 30 ms vermindert werden, was eine Reduzierung um ca. 50% bedeutet.
  • Mit der Erfindung stellen sich deutliche Kostenvorteile ein. Es kann ein modular strukturierter Störlichtbogenschutz aufgebaut werden. Durch den Einsatz von erfindungsgemäßen Leistungsschaltern sollten Störlichtbogenschutzsysteme zu einer stärkeren Verbreitung kommen können.
  • Bei Störlichtbogenschutzsystemen wird in der Regel neben der Detektion der Lichterscheinung eine zweite physikalische Größe erfasst. Diese ist in der Regel die Stromstärke. Für deren Erfassung sind Stromwandler erforderlich, die Raum in Anspruch nehmen und zusätzliche Kosten verursachen. Für die vorliegende Erfindung werden die im Leistungsschalter bereits vorhandenen Stromwandler genutzt, die zuvor nur für die Leistungsschalterauslösung gebraucht wurden.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindungen haben folgende Merkmale, wobei diese einzeln oder in Kombination miteinander einsetzbar sind.
  • Vorzugsweise sollte die Schwelle der ersten Bewertungseinrichtung auf das Doppelte des Nennstroms eingestellt sein. Für bestimmte Aufbauten der Schaltanlage, die beispielsweise durch hohe Impedanzen der Leiterzüge gekennzeichnet sind, würde man die Schwelle erniedrigen.
  • Die Stromerfassungseinrichtung des Leistungsschalters besteht aus üblichen, dem Fachmann bekannten Mitteln, wobei typischerweise Rogowski-Spulen zum Einsatz kommen können.
  • Das Lichtbogenüberwachungssystem umfasst mindestens einen Störlichtbogensensor, dessen Ausgangssignal über mindestens eine Überwachungsleitung an die Steuereinrichtung übermittelbar ist.
  • Störlichtbogensensoren erfassen physikalische Effekte, die beim Entstehen von Störlichtbögen auftreten. Vorzugsweise werden die Lichterscheinungen des Störlichtbogens detektiert, so dass vornehmlich optische Erfassungsmittel vorgeschlagen werden (nämlich Photodioden und/oder Lichtwellenleiter). Zwischen der erwähnten Überwachungsleitung und der Steuereinrichtung des Leistungsschalters kann ein elektronisches Interface-Modul zwischengeschaltet sein. Das Interface-Modul vereinigt Zugänge von Überwachungsleitungen (die vorzugsweise über Stecker mit dem Interface-Modul verbindbar sind) und mindestens eine Ausgangsleitung zur Steuereinrichtung. In dem Interface-Modul wird somit die Kommunikation zwischen Störlichtbogenschutzsystem und Leistungsschalter vermittelt.
  • Die Signale der Störlichtbogensensoren sind optische Signale, wenn optische Erfassungsmittel eingesetzt werden. Das Interface-Modul umfasst demzufolge Optokoppler, in denen das Lichtsignal in elektrisches Signal zur Ansteuerung der Steuereinrichtung des Leistungsschalters umgesetzt wird. Das Interface-Modul ist somit von der Steuereinrichtung galvanisch getrennt. Die Überwachungsleitung zur Übermittlung eines Alarmsignals kann vorzugsweise als elektronischer Bus ausgebildet sein.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung kann mit einer Einrichtung kombiniert werden, die beim Auftreten eines Störlichtbogens zum Kurzschließen von die Leiterströme führenden Strombahnen aktiviert wird (im folgenden: Kurzschließereinrichtung). Somit tritt zur Störlichtbogenerfassung und des auf der Erfassung beruhenden Ausschaltvorgangs des Leistungsschalters die Möglichkeit hinzu, den Störlichtbogen quasi in statu nascendi zu beseitigen. Mit einer Kurzschließereinrichtung wird ein metallischer Kurzschluss erzeugt, der dem Störlichtbogen in kürzerer Zeit als 2 msec die Energiezufuhr entzieht. Daher sollte in der Steuereinrichtung ein Signalausgang zur Ansteuerung einer Kurzschließereinrichtung ausgebildet sein. Mit dieser Option kann jederzeit die erfindungsgemäße Anordnung mit einer Kurzschließereinrichtung nachgerüstet werden.
  • Bei Einsatz der erwähnten Kurzschließereinrichtung sollte der Steuereinrichtung eine zweite Bewertungseinrichtung zur Bewertung des Störlichtbogenüberstroms zugeordnet werden. Hierbei sollte die voreinstellbare Schwelle der zweiten Bewertungseinrichtung oberhalb der Schwelle der ersten Bewertungseinrichtung liegen und die Auslöseeinrichtung bei Ausgabe eines Abschaltimpulses nur angesteuert werden, wenn das Signal der Stromerfassungseinrichtung oberhalb der Schwelle der zweiten Bewertungseinrichtung liegt. Vorzugsweise sollte die Schwelle der zweiten Bewertungseinrichtung bei dem 4-fachen des Nennstroms eingestellt sein. Es gibt quasi zwei Störlichtbogenschutz-Niveaus. Mit diesen Maßnahmen wird bei geringen Störlichtbogenströmen die Kurzschließereinrichtung nicht aktiviert, da durch die einstellbaren Schwellwerte zunächst nur der Leistungsschalter geschaltet wird. Erst bei höheren Störlichtbogenströmen kommt es zu einer nahezu unverzögerten Auslösung der Kurzschließereinrichtung.
  • Der detaillierte Aufbau von Elementen der Lichtbogenerfassung und der Kurzschließereinrichtung kann vom Fachmann nach Belieben gestaltet werden. Vorteilhaft ist der Einsatz eines schon erwähnten elektronischen Interface-Moduls, über welches die Kurzschließereinrichtung mit einem Betätigungssignal angesteuert wird. Wie schon angedeutet, ist das Interface-Modul das Kommunikationsglied zwischen Leistungsschalter und Störlichtbogenerfassungs- und -schutzsystem. In dem Interface-Modul kann auch festgelegt werden, dass die Kurzschließereinrichtung nur angesteuert wird, wenn ein Störlichtbogen in einem vorwählbaren Kompartment der Niederspannungsschaltanlage auftritt. Wodurch die Störlichtbogen-Abschaltung (durch die Kurzschließereinrichtung) nur bestimmten Schutzzonen der Schaltanlage zugeordnet werden kann (wird noch näher ausgeführt). Damit ist das Störlichtbogenschutzsystem an unterschiedliche Schaltanlagen anpassbar und somit ohne spätere Änderungen erweiterbar.
  • In Art einer vereinfachten Ausführung kann auf ein Interface-Modul verzichtet werden, wenn die Einspeisung des Lichtbogenerfassungssignals (über eine opto-elektronische Schnittstelle) direkt an die Elektronik des Leistungsschalters erfolgt. In einem solchen Fall lässt sich der mindestens eine Lichtsensor direkt an einen Eingang am Leistungsschalter anschließen.
  • Die Kurzschließereinrichtung zur Herstellung eines Kurzschlusses sollte auf der Lastseite (also hinter dem Leistungsschalter) zwischen den Stromschienen der Lastseite angeordnet sein. Es kann jedoch auch schaltungstechnische Aufbauten geben, wo es günstiger ist, die Kurzschließereinrichtung auf der Netzseite (also vor dem Leistungsschalter) anzuordnen. In diesem Fall kommt dem übergeordneten Schutzschalter die Aufgabe zu, bei einem von der Kurzschließereinrichtung erzeugten Kurzschluss die gesamte Anlage spannungsfrei zu schalten.
  • Der Leistungsschalter kann eine Sperre gegen das Wiedereinschalten des Leistungsschalters aufweisen, die nach Auslösen der Schaltfunktion in der Kurzschließereinrichtung in Funktion tritt. Die Sperrfunktion kann mechanisch oder elektromechanisch ausgebildet sein. Hiermit lässt sich sicherstellen, dass erst nach Austausch einer betätigten Kurzschließereinrichtung gegen eine funktionsneue Kurzschließereinrichtung und nach Aufheben der Sperrfunktion die Schaltanlage wieder in Betrieb nehmbar ist.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden, in den Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen
  • 1: einen schematischen Aufbau der Erfindung als Schaltungslogik,
  • 2: den Aufbau der Schaltungslogik bei Einbeziehung einer Kurzschließereinrichtung,
  • 3: die detaillierte Darstellung von 2 und
  • 4: eine Ergänzung der Schaltungslogik mit einer Zeitverzögerungseinrichtung.
  • Die Figuren zeigen jeweils den schematischen Aufbau der Erfindung als Schaltungslogik. Die Elemente der Schaltungsanordnung können diskrete elektronische Bauteile oder integrierte Elektronikkomponenten (Mikroprozessoren) sein. Insbesondere kann anstelle eines starren Hardwareaufbaus, eine programmierbarere, digitale Elektronik (z. B. in der Ausbildung einer speicherprogrammierbarer Steuerung) eingesetzt sein. Veränderungen lassen sich dann leicht programmtechnisch vornehmen.
  • Die Elemente in den Figuren sind Bestandteile eines Leistungsschalters in einem Gehäuse, soweit nicht die Lichtbogenerfassungseinheit LBS und die Lichtbogenlöscheinrichtung 12, LBQ angesprochen sind, die sich außerhalb des Leistungsschalters befinden.
  • Wie jeder Leistungsschalter umfasst der erfindungsgemäße Aufbau eine Unterbrechereinrichtung zum Verbinden mit oder Trennen von einer eine Niederspannungsschaltanlage versorgenden Stromquelle, eine Auslöseeinrichtung 70 zum Trennen der Schaltanlage bei Überlast, eine Stromerfassungseinrichtung 80 (beispielsweise Rogowski-Spulen) zur Erfassung der die Niederspannungsschaltanlage versorgenden Leiterströme L1, L2, L3, und eine Steuereinrichtung zur Verarbeitung der erfassten Leiterströme der Phasen L1, L2, L3 und zur Generierung mindestens von Auslösesignalen 183 an die Auslöseinrichtung 70. Der Auslöseeinrichtung 70 kann vorzugsweise eine elektronische Auslöseeinrichtung sein, so dass sich die erfindungsgemäße, als Logikschaltung ausgebildete Anordnung problemlos integrieren lässt.
  • Die Elemente der Steuereinrichtung sind die Schwellwerteinstellung S1 über einen Einstellknopf (zugänglich auf der Vorderseite des Leistungsschalters), die Führung eines Überstromsignals 180 auf einen ersten Vergleicher 63, bei dem das Stellsignal 182 der Schwellwerteinstellung S1 eingeht und die Fortleitung des Überstromsignals 183 an die UND-Verknüpfung 60, wo das elektrische Alarm- oder Überstromsignal 104 aus der Störlichtbogenerfassung LBS eintrifft. Wenn das Überstromsignal 180 oberhalb der in der Schwellwerteinstellung S1 eingestellten Schwelle liegt, wird über die Ansteuerung (Abschaltimpuls) 200 der Auslösemechanismus 70 des Leistungsschalters angesprochen, so dass sich die Kontakte öffnen.
  • Der Stellbereich der Schwellwerteinstellung S1 kann Werte von 0,5 bis 6 des Nennstroms IN umfassen. Für typische Einsätze kann die Einstellung von S1 auf 2 IN vorgenommen werden.
  • Die Lichtbogenerfassungseinheit LBS ist in 2 schematisch angedeutet, in der auch eine Lichtbogenlöscheinrichtung 12, LBQ schematisch angedeutet ist.
  • In der 1 ist die Lichtbogenerfassungseinheit LBS detailliert in ihren Einzelheiten gezeigt. Zum Lichtbogenüberwachungssystem LBS gehört mindestens ein Störlichtbogensensor 10, der als Punktsensor (Photodiode) oder Liniensensor (Lichtwellenleiter) ausgebildet sein kann. Die Lichtbogensensoren können auch über einen Überwachungsbus zusammengeschlossen sein. Mit Z1, Z2, Z3 sind Kompartments der elektrischen Schaltanlage angedeutet, in denen jeweils Störlichtbogensensoren angeordnet sind.
  • Mit der Aufteilung einer Niederspannungsschaltanlage in Kompartments Z1, Z2, Z3 werden unterschiedliche Funktionseinheiten und Schutzzonen definiert. Mit unterschiedlichen Unterteilungen (Sammelschienenräume, Geräteräume, Anschlussräume, jeweils mit Trennwänden, Abdeckungen oder Geräteumhüllungen) erreicht man eine Verminderung des Gefährdungspotentials für das Personal bei Wartungs- und Anschlussarbeiten. Mit Unterteilungen entstehen jedoch Abschattungen für die Lichtbogensensoren. Anordnung und Wahl der Lichtbogensensoren (Punkt- oder Liniensensoren) hängen vom Unterteilungsgrad der Schaltanlage ab. Im elektronischen Interface-Modul 30 kann eine Wahl- und Zuordnungseinrichtung 38 der Lichtbogensensoren zu den Kompartments Z1, Z2, Z3 vorgesehen sein. Je nach Aufbau der von einem Anwender eingerichteten Schaltanlage kann bei Nachrüsten der Schaltanlage mit Lichtbogensensoren im Interface-Modul die Art und Empfindlichkeit der Lichtbogenerfassung durch Setzen von Zonenwahlschaltern 38 berücksichtigt werden. Die Zonenwahlschaltern können vorzugsweise als DIP-Schalter ausgebildet sein. Somit ist im Interface-Modul auch festlegbar, dass die Kurzschließereinrichtung nur angesteuert wird, wenn ein Störlichtbogen in einem vorwählbaren Kompartment der Niederspannungsschaltanlage auftritt. Damit wird die erfindungsge mäße Anordnung flexibel und anpassbar für Nachrüstungsgeschäfte, ohne dass im Vorhinein die Anordnung speziell verschaltet werden muss.
  • Das optische Signal 20 eines Störlichtbogens gelangt über das Interface-Modul 30 über die Leitung 102 an einen Optokoppler 50, der das optische Signal 102 in das elektrische Signal 104 umsetzt. Das Interface-Modul 30 kann über eine 4-Pol-Leitung über einen Ministecker vom Typ RJ45 mit dem Optokoppler 50 und der Kurzschließer-Schnittstelle 52 verbindbar sein. Die Kurzschließer-Schnittstelle 52 ist in 3 dargestellt. Sie hat einen binären Ausgang zur Ansteuerung der Kurzschließereinrichtung 12 über ein Betätigungssignal 188. Die Kontakte 32, 34, 36, 40 (siehe auch 3 und 4) können in dem Ministecker vom Typ RJ45 vereinigt sein.
  • Die Lage und Anordnung der die Leiterströme L1, L2, L3 führenden Strombahnen ist nicht dargestellt. Die Kurzschließereinrichtung 12, LBQ sitzt räumlich zwischen den Strombahnen, wie beispielsweise in der WO 99/21255 A1 dargestellt.
  • In 2 ist dargestellt, dass der Steuereinrichtung S1, 180, 182, 183, 60 eine zweite Bewertungseinrichtung S2, 184, 64, 185 zur Bewertung des Störlichtbogenüberstroms zugeordnet ist. Hierbei wird die voreinstellbare Schwelle S2 der zweiten Bewertungseinrichtung S2, 184, 64, 185 höher als die Schwelle S1 der ersten Bewertungseinrichtung S1, 63, 60 eingestellt. Der Stellbereich der Schwellwerteinstellung S2 kann Werte vom 2- bis 10-fachen des Nennstroms IN umfassen. Typischerweise ist eine Einstellung von S2 doppelt so hoch wie die Einstellung von S1. Die Auslöseeinrichtung 70 wird bei Ausgabe eines Abschaltimpulses 200 nur angesteuert, wenn das Signal 180 der Stromerfassungseinrichtung 80 oberhalb der Schwelle S2 der zweiten Bewertungseinrichtung liegt.
  • Die Elemente der zweiten Bewertungseinrichtung sind die Schwellwerteinstellung S2 (mit entsprechendem Einstellknopf), die Abzweigung und Übermittlung eines Überstromsignals 180 auf einen zweiten Vergleicher 64, bei dem das Stellsignal 184 der zweiten Schwellwerteinstellung S2 eingeht und die Fortleitung des Signals 185 sowohl an die Auslöseeinrichtung (über ODER-Gatter 62, UND-Verknüpfung 60 und Signal 200) als auch an die Kurzschließereinrichtung 12 (über Schnittstelle 52 und Interface-Modul 30).
  • Der Auslösemechanismus 70 des Leistungsschalters wird nicht angesprochen, wenn das Überstromsignal 180 zwar oberhalb der in der Schwellwerteinstellung S1 eingestellten Schwelle, aber unterhalb der Schwelle S2 liegt. Dies wird durch das ODER-Gatter 62 sichergestellt. Das Überstromsignal 180 wird an die UND-Verknüpfung 60 nur durchgeschleift, wenn die Bedingung Überstrom (gemäß Signal 180) größer ist als Schwelle S2 (z. B. S2 = 4 IN).
  • In 3 ist die schematische Darstellung von 2 in Einzelheiten aufgelöst, die jedoch schon in 1 und deren Beschreibung angesprochen worden sind.
  • In 2 ist mit Bezugszeichen 51 eine opto-elektronische Schnittstelle angedeutet, die ebenfalls Bestandteil der Steuereinrichtung des Leistungsschalters sein kann. Über diese Schnittstelle können die Erfassungssignale (102), 104) der Lichtbogensensoren direkt an die Steuereinrichtung übermittelt werden, ohne dass ein Interface und ein Opto-Koppler (wie beide in 1 gezeichnet) vorhanden sind.
  • Die 4 zeigt eine Ergänzung der Schaltungslogik mit einer Zeitverzögerungseinrichtung (66, 67, 193). Schaltende Geräte, insbesondere Schutzschalter für höhere Leistungen erzeugen einen Schaltlichtbogen. In den Fällen, in denen der Leistungsschalter in der Schaltanlage oder in ihrer Nähe angeordnet ist und der Leistungsschalter räumlich nicht abgeschottet ist, können die Lichtbogensensoren auch den Schaltlichtbogen des Leistungsschalters erfassen. Um vorzubeugen, dass der Schaltlichtbogen beim AUS-Schaltvorgang des Leistungsschalters (besonders unter hoher oder höchster Stromlast) nicht zur Betätigung der Kurzschließereinrichtung 12 führt, wird mit einem elektronischen Zeitverzögerungsglied 67 das Abschaltsignal 192 für eine kurze Zeit (etwa 2 bis 5 msec) verzögert. In 4 ist eingetragen ein Abschaltbetätiger (manuelle Betätigungseinrichtung) ST für das Ausschalten des Leistungsschalters. Das Betätigungssignal 192 wird über den Leitungsweg 193 über das ODER-Gatter 66 an den Auslöser 70 gegeben. In einem Fall, in dem der Leistungsschalter einen besonders hohen Strom führt, der oberhalb der von Überlast-Stromsteller S3 einstellbaren Schwelle S3 liegt, gelangt das Schaltsignal 188 daher erst mit Verzögerung an die Kurzschließereinrichtung. Die Schwelle S3 der Überlast-Einstellung sollte höher als die beiden ersten Schwell-Einstellungen (S1 und S2) eingerichtet sein.
  • 10
    Lichtbogensensor (Punktsensor, LWL)
    12
    Kurzschließereinrichtung (Lichtbogen-Löschgerät LBQ)
    20
    Erfassungsleitung (Überwachungsbus)
    30
    Interface-Modul
    32
    Buchse Alarmsignal 102
    34
    Spannungsversorgungsklemme (z. B. 24 VDC)
    36
    Buchse Massepotential 106
    38
    Zonenwahlschalter DIP-Schalter Anlagenonen-Zuordnung (Z1, Z2, Z3)
    50
    Koppelglied (Optokoppler)
    51
    opto-elektronische Schnittstelle
    52
    Kurzschließer-Schnittstelle (mit binärem Ausgang)
    60
    UND-Verknüpfung
    62, 62'
    ODER-Gatter
    63
    erster Addierer
    64
    zweiter Addierer
    65
    dritter Addierer
    66
    ODER-Gatter
    67
    Zeitverzögerung
    68
    ODER-Gatter
    70
    Auslöseeinrichtung (Erregerspule Elektromagnet)
    80
    Messumformer; Messwertaufbereitung; Stromerfassungsmittel (z. B. Rogowski-Spulen)
    102
    Alarmsignal (optisch)
    104
    Alarmsignal (elektrisch)
    106
    Massepotential
    110
    Versorgungsspannung (z. B. 24 VDC)
    180
    Überstromsignal
    182
    Schwellwert S1
    183, 183'
    Signal Überstrom über Schwellwert S1
    184
    Schwellwert S2
    185
    Signal Überstrom über Schwellwert S2
    188, 188'
    Schaltbefehl Kurzschließereinrichtung
    190
    Überlast-Stellwert
    191
    Signal Überlast-Stellwert S3
    192
    Abschaltsignal
    193
    Abschaltsignal 192 durchgeschleift
    200
    Befehl an Auslöseeinrichtung (Abschaltsignal)
    LBS
    Lichtbogenüberwachungssystem (Überstromauswerteeinrichtung)
    LBQ
    Kurzschließereinrichtung 12
    S1 S2
    erster, zweiter Schwellwert-Steller
    S3
    Überlast-Steller
    ST
    Abschaltbetätiger
    Z1 Z2
    Unterteilungszonen Schaltanlage
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 19743997 A1 [0002]
    • - WO 99/21255 A1 [0037]

Claims (11)

  1. Leistungsschalter in einem Gehäuse umfassend: • eine Unterbrechereinrichtung zum Verbinden mit oder Trennen von einer eine Niederspannungsschaltanlage versorgenden Stromquelle, • eine Auslöseeinrichtung (70) zum Trennen der Niederspannungsschaltanlage bei Überlast, • eine Stromerfassungseinrichtung (80) zur Erfassung der die Niederspannungsschaltanlage versorgenden Leiterströme (L1, L2, L3), • eine Steuereinrichtung (S1, 180, 182, 183, 60) zur Verarbeitung der erfassten Leiterströme (L1, L2, L3) und zur Generierung mindestens von Auslösesignalen (183) an die Auslöseinrichtung (70), dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsschalter von einem auf einen entstehenden Störlichtbogen reagierenden Lichtbogenüberwachungssystem (LBS) ansteuerbar ist, wobei ein von dem Lichtbogenüberwachungssystem (LBS) eintreffendes Überstromsignal (104) mit dem Auslösesignal (183) der Steuereinrichtung (S1, 180, 182, 183, 60) über eine erste Bewertungseinrichtung (S1, 63, 60) zur Bewertung des Störlichtbogenüberstroms verknüpft wird, und die Auslöseeinrichtung (70) des Leistungsschalters bei Ausgabe eines Abschaltimpulses (200) nur angesteuert wird, wenn das Signal (180) der Stromerfassungseinrichtung (80) oberhalb einer voreinstellbaren Schwelle (S1) liegt.
  2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromerfassungseinrichtung (80) aus Rogowski-Spulen besteht.
  3. Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtbogenüberwachungssystem (LBS) mindestens einen Störlichtbogensensor (10) umfasst, dessen Ausgangssignal über mindestens eine Überwachungsleitung (20) an die Steuereinrichtung (S1, 180, 182, 183, 60) übermittelbar ist.
  4. Leistungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuereinrichtung (S1, 180, 182, 183, 60) des Leistungsschalters eine opto-elektronische Schnittstelle (51) vorhanden ist, die unmittelbar von Erfassungssignalen (102, 104) der Lichtbogensensoren beaufschlagbar ist.
  5. Leistungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuereinrichtung ein Signalausgang (185) zur Ansteuerung einer Kurzschließereinrichtung (12, LBQ) zum Kurzschließen von die Leiterströme (L1, L2, L3) führenden Strombahnen ausgebildet ist.
  6. Leistungsschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuereinrichtung (S1, 180, 182, 183, 60) eine zweite Bewertungseinrichtung (S2, 184, 64, 185) zur Bewertung des Störlichtbogenüberstroms zugeordnet ist, wobei die voreinstellbare Schwelle (S2) der zweiten Bewertungseinrichtung (S2, 184, 64, 185) oberhalb der Schwelle (S1) der ersten Bewertungseinrichtung (S1, 63, 60) liegt und die Auslöseeinrichtung (70) bei Ausgabe eines Abschaltimpulses (200) nur angesteuert wird, wenn das Signal (180) der Stromerfassungseinrichtung (80) oberhalb der Schwelle (S2) der zweiten Bewertungseinrichtung (S2, 184, 64, 185) liegt.
  7. Leistungsschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwelle (S2) der zweiten Bewertungseinrichtung (S2, 184, 64, 185) auf das Doppelte der Schwelle (S1) der ersten Bewertungseinrichtung (S1, 63, 60) eingestellt ist.
  8. Leistungsschalter nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzschließereinrichtung (12) über ein Interface-Modul (30) mit einem Betätigungssignal (185, 188) ansteuerbar ist.
  9. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzschließereinrichtung (12) zur Herstellung eines Kurzschlusses zwischen den Stromschienen der Lastseite angeordnet ist.
  10. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsschalter eine Sperre gegen das Wiedereinschalten des Leistungsschalters aufweist, die nach Auslösen der Schaltfunktion in der Kurzschließereinrichtung (12) in Funktion tritt.
  11. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektronisches Zeitverzögerungsglied (67) vorhanden ist, welches ein Auslöser-Schaltsignal (192) an die Kurzschließereinrichtung (12) für eine Zeit von 2 bis 5 msec verzögert.
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