DE102008038248B4

DE102008038248B4 - Arc fault protection device for electrical energy distribution systems

Info

Publication number: DE102008038248B4
Application number: DE102008038248.5A
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Ehrhardt Arnd; Willibald Duschek; Dipl.-Ing. Schau Holger
Original assignee: Dehn and Soehne GmbH and Co KG
Current assignee: Dehn SE and Co KG
Priority date: 2007-09-12
Filing date: 2008-08-18
Publication date: 2016-01-28
Anticipated expiration: 2028-08-19
Also published as: DE102008038248A1

Abstract

Störlichtbogen-Schutzeinrichtung für elektrische Energieverteilungsanlagen, umfassend mindestens einen Kurzschließer, eine Ansteuerung und einen Sensor zur Störlichtbogenerfassung, wobei für das Arbeiten unter Spannung an der jeweiligen Energieverteilungsanlage Kurzschließer, Ansteuerung und Störlichtbogen-Erfassungssensor nicht stationär, sondern transportabel ausgeführt sind und vor Ort an die unter Spannung stehende Anlage angeschlossen und nach Beendigung der Arbeiten entfernbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine separate Stromversorgung unabhängig von der jeweiligen Energieversorgungsanlage vorgesehen ist.Arc fault protection device for electrical power distribution systems comprising at least one short-circuiter, a control and a sensor for arc fault detection, being designed for working under voltage to the respective power distribution system short-circuiter, control and arc fault detection sensor not stationary, but portable and on-site to the under Voltage connected system and are removable after completion of the work, characterized in that a separate power supply is provided independently of the respective power supply system.

Description

Die Erfindung betrifft eine Störlichtbogen-Schutzeinrichtung für elektrische Energieverteilungsanlagen, umfassend mindestens einen Kurzschließer, eine Ansteuerung und einen Sensor zur Störlichtbogenerfassung gemäß Patentanspruch 1.The invention relates to an arc fault protection device for electrical power distribution systems, comprising at least one short-circuiter, a control and a sensor for arc detection according to claim 1.

Aus der DE 102 54 497 B3 ist ein Kurzschließer für eine Störlichtbogen-Schutzvorrichtung für mindestens eine Phase einer elektrischen Energieverteilungsanlage der Nieder- und Mittelspannung vorbekannt. Ein solches Schutzsystem umfasst einen Störlichtbogensensor, z. B. ausgeführt als optischer Sensor, eine schnelle Auswerte- und Ansteuerelektronik, in der die optisch erfassten Sensorsignale verarbeitet werden und in der ein Auslösesignal erzeugt wird, sowie eine Auslöseeinrichtung zum Realisieren eines metallischen Kurzschlusses, so dass der Störlichtbogen zum Erlöschen gebracht wird.From the DE 102 54 497 B3 a short-circuiter for an arc fault protection device for at least one phase of an electrical power distribution system of the low and medium voltage is previously known. Such a protection system includes an arc fault sensor, e.g. B. executed as an optical sensor, a fast evaluation and control electronics, in which the optically detected sensor signals are processed and in which a trigger signal is generated, and a triggering device for realizing a metallic short circuit, so that the arc is extinguished extinguished.

Gemäß DE 102 54 497 B3 soll das Auslösen des Kurzschließers möglichst unmittelbar mit dem Auftreten der optischen Erscheinung des Störlichtbogens veranlasst werden. Hierfür wird der Kurzschließer über ein chemisch aktivierbares Reaktionsgemisch betätigt, wobei die fotochemische Reaktion durch das Licht des Störlichtbogens ausgelöst wird.According to DE 102 54 497 B3 the triggering of the short-circuiting should be prompted as directly as possible with the appearance of the optical appearance of the arc fault. For this purpose, the short-circuiter is actuated via a chemically activatable reaction mixture, wherein the photochemical reaction is triggered by the light of the arc fault.

Die vorbekannte Störlichtbogen-Schutzvorrichtung wird im Schaltfeldkasten integriert, wobei innerhalb des Schaltfelds sich Lichtleitfasern befinden, die das Licht des Störlichtbogens aufnehmen und an die Reaktionskammer und ein dort vorhandenes Filtersystem weiterleiten. Mit dem vom Störlichtbogen übermittelten Licht wird in der Reaktionskammer die erläuterte fotochemische Reaktion gestartet. Der Kurzschließer besteht aus einem zylindrischen Körper, der die Reaktionskammer und die Schaltkammer mit Schaltstücken des Kurzschließers in einer Einheit umfasst, welche ebenfalls im Schaltkasten angeordnet ist.The previously known arc fault protection device is integrated in the control panel, wherein within the control panel are optical fibers that receive the light of the arc and forward it to the reaction chamber and there existing filter system. With the transmitted light from the arc, the above-mentioned photochemical reaction is started in the reaction chamber. The short-circuiter consists of a cylindrical body comprising the reaction chamber and the switching chamber with switching pieces of the short-circuiting in a unit which is also arranged in the control box.

Eine derartige Störlichtbogen-Schutzvorrichtung muss zum Erhalt ihrer gewünschten Funktionen bereits bauseitig in die jeweilige Energieverteilungsanlage integriert werden. Ein Einsatz einer solchen Vorrichtung für das Arbeiten unter Spannung ist nicht möglich.Such an arc fault protection device must already be integrated on site into the respective power distribution system to obtain its desired functions. A use of such a device for working under tension is not possible.

Die DE 44 10 916 A1 offenbart ein Verfahren zur Schadensbegrenzung bei Störlichtbögen in Energieverteilungsanlagen, insbesondere Niederspannungs-Schaltanlagen, bei dem eine Störlichtbogen-Erkennungseinrichtung verwendet wird. Hierfür ist mindestens ein Störlichtbogendetektor und eine Auswerteelektronik vorgesehen. Von der Störlichtbogen-Erkennungseinrichtung wird ein Fehlersignal an eine Meldeeinrichtung weitergegeben, die mit einem Sicherheitsdienst, insbesondere der Feuerwehr verbunden ist.The DE 44 10 916 A1 discloses a method for limiting damage in the case of arcing faults in power distribution systems, in particular low-voltage switchgear, in which an arc fault detection device is used. For this purpose, at least one Störlichtbogendetektor and an evaluation is provided. The fault arc detection device, an error signal is passed to a reporting device, which is connected to a security service, especially the fire department.

Mit einer solchen Lösung können Brandfolgen aufgrund von Störlichtbogenfehlern minimiert werden. Für das Ausführen von Arbeiten unter Spannung ist das vorgestellte Verfahren jedoch nicht geeignet, da keine automatische Störlichtbogenlöschung in der notwendig äußerst kurzen Zeit vorgenommen wird.With such a solution, fire consequences due to arcing fault can be minimized. However, the proposed method is not suitable for carrying out work under tension, since no automatic arc quenching is performed in the necessarily extremely short time.

In elektrischen Anlagen, z. B. Schalt- und Verteileranlagen, werden in zunehmendem Maße zur Sicherstellung der Versorgungsgewährleistung und zur Kosteneinsparung anfallende Arbeiten unter Spannung durchgeführt. Zum Schutz der arbeitenden Personen sind spezielle Arbeitsschutzbekleidungen zu nutzen und definierte Arbeitsregeln einzuhalten. Eine besondere Gefährdung der Personen bei Arbeiten unter Spannung stellt der Störlichtbogen dar, welcher zufällig oder infolge der Arbeitstätigkeit in den Anlagen auftreten kann. Trotz an sich hoher Schutzwirkung der Arbeitsschutzbekleidung können bei solchen Unfällen schwere Verletzungen nicht ausgeschlossen werden. Neben zuverlässiger Arbeitsschutzbekleidung gibt es weitere Möglichkeiten, um die Wirkungen eines Störlichtbogens zu begrenzen.In electrical systems, eg. As switching and distribution systems are increasingly carried out to ensure the supply warranty and cost savings incurred work under tension. To protect the working persons, special protective work clothing must be used and defined working rules must be adhered to. A special danger to persons when working under voltage is the arc, which can occur accidentally or as a result of working in the facilities. Despite the high protective effect of the protective clothing, serious injuries can not be ruled out in the event of such accidents. In addition to reliable safety clothing, there are other ways to limit the effects of an arc fault.

Eine Möglichkeit besteht darin, vor dem Arbeiten unter Spannung die Überstromschutzeinrichtungen empfindlicher einzustellen, d. h. beispielsweise Sicherungen mit flinkerer Charakteristik einzusetzen. Diese Maßnahmen bewirken zumindest bei einem niederohmigen Störlichtbogen eine Begrenzung der möglichen Störlichtbogenleistung. Das Einsetzen von flinkeren Sicherungen schränkt jedoch die übliche Netzversorgung ein bzw. es ist zur Vorbereitung der Arbeiten eine kurzzeitige Netzabschaltung erforderlich.One possibility is to make the overcurrent protection devices more sensitive before working under voltage, d. H. For example, use fuses with nimble characteristics. These measures bring about a limitation of the possible arc fault performance, at least in the case of a low-resistance arc fault. However, the use of nimble fuses limits the usual power supply or it is necessary to prepare for the work a short-term power cut.

Leistungsstarke Verteilungen sind gegebenenfalls mit Störlichtbogen-Schutzvorrichtungen gemäß DE 102 54 497 B3 oder ähnlichen Einrichtungen ausgestattet. Dort wird der Störlichtbogen durch die Auswertung des Stromes, Stromanstiegs oder eines äquivalenten Signals und der Lichtwirkung erfasst. Auch besteht die Möglichkeit, zusätzlich Drucksignale auszuwerten. Die Kurzschlussströme in solchen Anlagen, welche über Schutzeinrichtungen verfügen, liegen häufig im Bereich von mehreren 10 kA bis 150 kA. In solchen Anlagen werden aufgrund der hohen Gefährdung und der eingeschränkten Schutzwirkung der verfügbaren Schutzbekleidung im Allgemeinen keine Arbeiten unter Spannung durchgeführt.Powerful distributions may be provided with arc protection devices in accordance with DE 102 54 497 B3 or similar facilities. There, the arc is detected by the evaluation of the current, current increase or an equivalent signal and the lighting effect. It is also possible to additionally evaluate pressure signals. The short-circuit currents in such systems, which have protective devices, are often in the range of several 10 kA to 150 kA. In such systems, generally no work is carried out under tension due to the high risk and the limited protective effect of the protective clothing available.

Werden Arbeiten in räumlich benachbarten und elektrisch nachgeordneten leistungsschwächeren Anlagen vorgenommen, ist es möglich, mit speziellen mobilen Lichtsensoren diese Störlichtsysteme auch für das Arbeiten unter Spannung als zusätzliche Schutzmöglichkeit zu nutzen. Dies ist dann sinnvoll, wenn die Höhe des möglichen Störlichtbogenstroms durch die Auswerteeinheit des Schutzsystems noch als Fehlerstrom erfassbar ist. Bei der Nutzung dieser Schutzvorrichtung ist es jedoch von Nachteil, dass beim Eintreten des Fehlerfalls eine Vielzahl von eigentlich nicht betroffenen Verbrauchern vom Netz getrennt werden.If work is carried out in spatially adjacent and electrically downstream lower-power systems, it is possible with special mobile light sensors, these Störlichtsysteme also to use for working under tension as an additional protection option. This makes sense if the level of the possible arc fault current can still be detected by the evaluation unit of the protection system as a fault current. When using this protection device, however, it is disadvantageous that a large number of actually not affected consumers are disconnected from the network when the error occurs.

Übliche leistungsschwächere Anlagen besitzen jedoch keine Störlichtbogen-Schutzeinrichtungen, so dass ein dort auftretender Störlichtbogen bis zur Abschaltung einer vorgeordneten Überstromschutzeinrichtung andauert. Die Zeitdauer hängt hierbei von der Höhe des Fehlerstroms, der Art und der Einstellung der Schutzeinrichtung sowie der Art und der Impedanz des Fehlers ab.However, conventional power-poorer systems have no arc fault protection devices, so that a fault arc occurring there persists until the disconnection of an upstream overcurrent protection device. The length of time depends on the magnitude of the fault current, the type and setting of the protective device and the type and impedance of the fault.

Die Einwirkungsdauer eines Störlichtbogens kann daher in ungünstigen Fällen mehrere Sekunden betragen. Dies führt selbst bei verhältnismäßig kleinen Fehlerströmen von z. B. nur 1 kA zu erheblichen Verletzungen. In solchen Netzen wird jedoch ein Großteil der anfallenden Arbeiten und Wartungen unter Spannung durchgeführt.The duration of an arc fault can therefore be several seconds in unfavorable cases. This leads even with relatively small fault currents of z. B. only 1 kA to significant injuries. In such networks, however, a large part of the resulting work and maintenance is carried out under tension.

In der gattungsbildenden DE 42 35 329 C2 wird eine Kurzschlusseinrichtung für den Anlagenschutz beschrieben. Insbesondere wird ein Kurzschließer für eine Niederspannungsanlage offenbart. Die Auslösung des Kurzschließers erfolgt über eine Strommessung bzw. Spannungsmessung innerhalb der zu schützenden Anlage. Als Kriterien werden bestimmte Schwellwerte gesetzt. Zusätzlich können die Anlage oder einzelne Module der Anlage mit Lichtwellenleitern zwischen den Potentialen versehen sein, welche einen Störlichtbogen detektieren. Die Strommessung selbst setzt die Kenntnis der Unterscheidung zwischen Kurzschlussstrom und Betriebsstrom und die feste Installation von Stromwandlern voraus. Eine Installation von Lichtwellenleitern zwischen den Potentialen einer Anlage unter Spannung ist kaum zu realisieren und stellt eine höhere Gefahr dar, als es die eigentliche Tätigkeit bei Arbeiten unter Spannung beinhalten.In the generic DE 42 35 329 C2 a short-circuit device for system protection is described. In particular, a short-circuiter for a low-voltage system is disclosed. The tripping of the short circuiter takes place via a current measurement or voltage measurement within the system to be protected. As criteria certain thresholds are set. In addition, the system or individual modules of the system can be provided with optical waveguides between the potentials, which detect an arc fault. The current measurement itself requires the knowledge of the distinction between short-circuit current and operating current and the fixed installation of current transformers. An installation of fiber optic cables between the potentials of a system under tension is hardly feasible and represents a higher risk than the actual work involved in working under voltage.

Aus dem Vorgenannten ist es Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte Störlichtbogen-Schutzvorrichtung für elektrische Energieverteilungsanlagen anzugeben, mit deren Hilfe es möglich ist, in Anlagen mit kleinen bis mittleren prospektiven Strömen von 1 bis ca. 25 kA sicher unter Spannung arbeiten zu können.From the foregoing, it is an object of the invention to provide an advanced arc fault protection device for electrical power distribution systems, with the help of which it is possible to safely work under voltage in systems with small to medium prospective currents of 1 to about 25 kA.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch eine Störlichtbogen-Schutzeinrichtung gemäß der Merkmalskombination der Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen beinhalten.The object of the invention is achieved by an arc protection device according to the feature combination of claim 1, wherein the dependent claims include at least expedient refinements and developments.

Es wird also eine mobile Störlichtbogen-Schutzeinrichtung angegeben, die für die Zeitdauer der Arbeiten unter Spannung montierbar bzw. aktivierbar ist und welche beim Auftreten von Störlichtbögen deren Existenz und Wirkung zeitlich drastisch reduziert, so dass eine Personengefährdung ausgeschlossen ist.Thus, a mobile arc fault protection device is specified which can be mounted or activated under voltage for the duration of the work and which drastically reduces its existence and effect in the occurrence of arcing faults, so that a risk to persons is excluded.

Es wird also für das Arbeiten unter Spannung an der jeweiligen Energieverteilungsanlage der mindestens eine Kurzschließer, die Ansteuerung und der Störlichtbogen-Erfassungssensor nicht stationär, sondern transportabel ausgeführt und vor Ort an die unter Spannung stehende Anlage angeschlossen sowie nach Beendigung der Arbeiten wieder entfernt.It is therefore carried out for working under voltage to the respective power distribution system, the at least one short-circuiter, the control and the arc fault detection sensor is not stationary, but portable and connected on site to the system under voltage and removed after completion of work again.

Erfindungsgemäß weist die Störlichtbogen-Schutzeinrichtung eine separate Stromversorgung auf, so dass eine Unabhängigkeit vom jeweilgen Energieversorgungsnetz bzw. der jeweiligen Energieversorgungsanlage gegeben ist.According to the invention, the arc fault protection device has a separate power supply, so that an independence from the respective energy supply network or the respective energy supply system is given.

Die Mittel Kurzschließer und Störlichtbogen-Erfassungssensor können räumlich getrennt in der jeweiligen Energieverteilungsanlage angeordnet werden.The means short-circuiter and arc fault detection sensor can be arranged spatially separated in the respective power distribution system.

Der Kurzschließer kann ergänzend einen Überspannungs-, Überstrom- und/oder Übertemperaturschutz aufweisen.The short circuiter can additionally have overvoltage, overcurrent and / or overtemperature protection.

Weiterhin ist ausgestaltend eine integrierte Funktionsüberwachungseinheit vorgesehen, um nach dem Vorort-Installieren die Funktionsfähigkeit der montierten Einrichtung zu prüfen.Furthermore, an integrated function monitoring unit is provided in order to check the functionality of the mounted device after the on-site installation.

Die Funktionsüberwachungseinheit kann auch eine Erdschlussüberwachung besitzen, die insbesondere beim Arbeiten an IT-Anlagen von Vorteil ist.The function monitoring unit can also have a ground fault monitoring, which is particularly advantageous when working on IT systems.

Die Störlichtbogen-Schutzeinrichtung kann bei einer Ausführungsform einen Kurzschließer mit zugehöriger Ansteuerungsbaugruppe aufweisen, wobei vorgenannte Baugruppen auf einem mechanischen Träger befestigt sind. Der Träger wiederum besitzt Mittel zum unmittelbaren kraft- und/oder formschlüssigen elektrischen Verbinden mit einer Sammelschienenanordnung der jeweiligen Energieverteilungsanlage.In one embodiment, the arc fault protection device may have a short-circuiting device with an associated drive assembly, the aforementioned assemblies being mounted on a mechanical support. The carrier in turn has means for direct positive and / or positive electrical connection with a busbar arrangement of the respective power distribution system.

Ebenfalls ausgestaltend können der oder die Kurzschließer und/oder die Ansteuerungsbaugruppe unmittelbar in NH-Leisten oder Schaltleisten eingesetzt werden.Likewise ausgestaltend the one or more short circuiters and / or the control module can be used directly in NH strips or switching strips.

Dabei ist es von Vorteil, wenn mindestens der Kurzschließer in Patronenform, bevorzugt in NH-Geometrie, ausgeführt ist. It is advantageous if at least the short-circuiter in cartridge form, preferably in NH geometry, is executed.

Die Kurzschließer können aber auch mit Hilfe von flexiblen Verbindungskabeln an die Energieversorgungsanlage angeschlossen werden.The short-circuiters can also be connected to the power supply system with the help of flexible connecting cables.

Dabei ist zu beachten, dass die Länge der Verbindungskabel ≤ 3 m beträgt, und zwar bei einer Mindesstromtragfähigkeit von 10 kA/0,5 s.It should be noted that the length of the connecting cable is ≤ 3 m, with a minimum current carrying capacity of 10 kA / 0.5 s.

Die Verbindungskabel sind gegenseitig fixiert und gesichert. Hierfür kann eine Traverse Anwendung finden.The connection cables are mutually fixed and secured. A crosshead can be used for this purpose.

Der Störlichtbogen-Erfassungssensor nutzt optische und/oder elektromagnetische Strahlung bzw. Felder, die vom Störlichtbogen herrühren.The arc fault detection sensor utilizes optical and / or electromagnetic radiation or fields resulting from the arc fault.

Die Signale des Störlichtbogen-Erfassungssensors können kabelgebunden, aber auch drahtlos zur Auswertungs- und Ansteuerungseinheit übertragen werden. Bevorzugt ist eine redundande Übertragung kabelgebunden und drahtlos vorhanden, um eine nahezu 100%-ige Sicherheit bei der Störlichtbogenerfassung zu gewährleisten.The signals of the arc fault detection sensor can be transmitted by cable, but also wirelessly to the evaluation and control unit. Preferably, a redundande transmission is wired and wireless available to ensure a nearly 100% safety in arc fault detection.

Ergänzend besteht die Möglichkeit, eine Protokolliereinrichtung vorzusehen, welche neben einer internen Protokollspeicherung Protokolldaten über das jeweilige Leitungsnetz zu einer übergeordneten Kontrollstation überträgt.In addition, it is possible to provide a logging device, which in addition to an internal log storage transmits log data via the respective line network to a higher-level control station.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.The invention will be explained below with reference to an embodiment and with the aid of figures.

Hierbei zeigen:Hereby show:

1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Störlichtbogen-Schutzeinrichtung, die vor Ort in elektrischen Energieverteilungsanlagen für das Arbeiten unter Spannung angeschlossen werden kann, und 1 a block diagram of the arc fault protection device according to the invention, which can be connected on site in electrical power distribution systems for working under voltage, and

2 eine Prinzipdarstellung eines Kurzschließers, der auf einer Montageplatte befestigt ist und welcher auf der Montageplatte noch eine Ansteuerungsbaugruppe aufweist. 2 a schematic diagram of a short-circuiting, which is mounted on a mounting plate and which still has a drive assembly on the mounting plate.

Wie bereits erläutert, besteht die Schutzeinrichtung aus mehreren Teilkomponenten, und zwar einer Störlichtbogen-Erfassungseinrichtung, einer Kurzschlusseinrichtung, einer Kontaktierungseinrichtung sowie einer Überwachungseinrichtung.As already explained, the protective device consists of several subcomponents, namely an arc fault detection device, a short-circuit device, a contacting device and a monitoring device.

Zur Erfassung der Störlichtbogens werden in bekannter Weise optische Sensoren genutzt, welche die Wellenlänge und Lichtintensität der Strahlung des Störlichtbogens auswerten.For detecting the arc fault optical sensors are used in a known manner, which evaluate the wavelength and light intensity of the radiation of the arc fault.

Entsprechend dem Arbeitsumfeld wird mit einem oder mehreren Sensoren gearbeitet.According to the working environment, one or more sensors are used.

Alternativ zur rein optischen Störlichtbogenerfassung können auch Erfassungssysteme mit zusätzlichen Sensoren, z. B. zur Stromwert- oder Stromanstiegserfassung bzw. zur Spannungs- oder Frequenzauswertung angewendet werden.As an alternative to purely optical arc detection can also detection systems with additional sensors, eg. B. for current value or current increase detection or voltage or frequency evaluation are applied.

Es können auch die Messsignale von in den Anlagen vorhandenen Strommessgeräten ausgewertet werden. Die Signalübertragung ist leitungsgebunden, aber auch drahtlos möglich.It is also possible to evaluate the measuring signals of current measuring devices present in the systems. The signal transmission is wired, but also possible wirelessly.

Das erfindungsgemäße Erfassungssystem besitzt eine Auswerte- und Reaktionszeit von bevorzugt < 10 ms. Das Erfassungssystem kann bei einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform eine autarke Energieversorgung besitzen.The detection system according to the invention has an evaluation and reaction time of preferably <10 ms. The detection system may have a self-sufficient power supply in a further preferred embodiment.

Das Erfassungssystem liefert das Auslösesignal für die Kurzschließeinrichtung und kann darüber hinaus bei Bedarf auch ein Signal oder die Energie für die Auslösung einer vorgeordneten Überstromschutzeinrichtung liefern.The detection system provides the tripping signal for the short-circuiting device and may also provide a signal or the power to trip an upstream overcurrent protection device when needed.

Die Kurzschlusseinrichtung arbeitet mit einer Verzugszeit von ≤ 1 ms. Die Signalabgabe von der Erfassungseinheit an die Kurzschließereinheit kann leitungsgebunden, aber auch über Funk oder Powerline, d. h. über das Energieverteilungsnetz erfolgen. Vorstehende Maßnahme ermöglicht auch eine räumlich getrennte Platzierung von Kurzschließer und Erfassungseinheit, wodurch sehr flexible Anwendungs- und Arbeitsbedingungen geschaffen werden können.The short-circuit device operates with a delay time of ≤ 1 ms. The signal output from the detection unit to the short-circuiting unit can be wired, but also via radio or powerline, d. H. via the power distribution network. The above measure also allows a spatially separated placement of short-circuiter and detection unit, creating very flexible application and working conditions can be created.

Die Kontaktierungseinrichtungen der Kurzschließer sind so konzipiert, dass die Schutzwirkung der Einrichtung auch bei Anlagendistanzen von mehreren 10 m zwischen dem Arbeitsort und dem Kontaktierungsort des Kurzschließers gegeben ist. Die Kommutierung des Störlichtbogens zum Kurzschließer wird aufgrund der geringen Impedanz des Kurzschließers und der Anschlusselemente von < 20 mOhm jederzeit gewährleistet.The contacting devices of the short-circuiters are designed in such a way that the protective effect of the device is also given at plant distances of several 10 m between the work site and the contacting location of the short circuiter. The commutation of the fault arc to the short-circuiter is ensured at all times due to the low impedance of the short-circuiting device and the connection elements of <20 mOhm.

Die Kurzschließeinrichtung kann einen Überspannungsschutz besitzen, welcher die Einheit gegen Netz- oder äußere Störungen unempfindlich macht, um Fehlauslösungen zu vermeiden. Darüber hinaus kann die Kurzschlusseinrichtung über eine Überstrom- bzw. thermische Schutzeinrichtung verfügen.The short-circuiting device may have an overvoltage protection, which makes the unit insensitive to mains or external disturbances in order to avoid false tripping. In addition, the short-circuit device may have an overcurrent or thermal protection device.

Auch die Kurzschlusseinrichtung kann über eine autarke Energieversorgung betrieben werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kurzschlusseinrichtung mit der Kontaktierungseinrichtung bevorzugt unmittelbar verbunden, jedoch ist auch eine Kontaktierung über isoliert ausgeführte Steck- oder Klemmverbinder im Sinne der Erfindung.The short-circuit device can also be operated via a self-sufficient power supply. In a preferred embodiment, the Short-circuit device with the contacting device preferably directly connected, but is also a contact on isolated executed plug or clamp connector in the context of the invention.

Die Kontaktierung der Kurzschließereinheit erfolgt über flexible und lösbare Verbindungsmittel und deren Anschluss an die jeweilige Energieverteilungsanlage.The contacting of the short-circuiting unit via flexible and detachable connection means and their connection to the respective power distribution system.

Neben einer hohen Flexibilität sind die Verbindungsleitungen kerbfest, abriebfest und chemisch beständig ausgeführt, z. B. als Trossenkabel ausgebildet.In addition to a high flexibility, the connecting cables are notch resistant, abrasion resistant and chemically resistant, z. B. formed as a hawser cable.

Solche Trossenkabel gewährleisten die notwendigen Eigenschaften, wie z. B. feinadrig, hochflexibel, trittfest, spannungsfest, stoßstromfest und kurzzeitstromtragfähig.Such hawser cables ensure the necessary properties, such. B. feinadrig, highly flexible, puncture proof, voltage resistant, shock current resistant and short-term current carrying capacity.

In einer Ausführungsform besitzt der Kurzschließer mindestens zwei, bevorzugt drei, jedoch höchstens vier Anschlussleitungen. Die Anschlussleitungen sind bevorzugt zur mechanischen Fixierung miteinander nichtelektrisch verbunden. Zwischen Kontaktierungsstelle und Kurzschließer kann eine Traverse zur Fixierung und Führung der Leitungen eingesetzt werden.In one embodiment, the short-circuiter has at least two, preferably three, but at most four connecting lines. The connection lines are preferably connected to each other for mechanical fixation non-electrically. Between contact point and short circuiter can be used for fixing and guiding the lines a traverse.

Die Kontaktierungsmöglichkeiten an den Phasen der Anlage sind variabel wählbar. Bevorzugt werden Messerkontakte für übliche NH-Sicherungseinsätze verwendet. Für den Fall, dass keine freie NH-Sicherungsleiste zur Verfügung steht, kann die Kontaktierung über Gabelklemmen direkt an den Messerkontakten von vorhandenen Sicherungseinsätzen erfolgen.The contacting options at the phases of the system are variably selectable. Knife contacts are preferably used for conventional NH fuse-links. In the event that no free NH fuse strip is available, contacting via fork terminals can be made directly on the blade contacts of existing fuse links.

Es ist auch eine Kontaktierung an freien Setzmuttern, Anschlussfahnen, Bolzen oder dergleichen möglich.It is also a contact with free setting nuts, lugs, bolts or the like possible.

Sind in der Anlage Kugelfestpunkte installiert, können diese aufgrund der hohen dynamischen Festigkeit als Kontaktierungsmaßnahme genutzt werden. Der Austausch der Kontaktierungsmittel kann durch isolierte Steckverbinder oder starre isolierte Verbinder unmittelbar an der Kurzschlusseinheit erfolgen.If ball locking points are installed in the system, they can be used as a contacting measure due to their high dynamic strength. The replacement of the contacting means may be by insulated connectors or rigid insulated connectors directly on the shorting unit.

Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Kontaktierung des Kurzschließers auch ohne Verwendung von zusätzlichen Leitungen erfolgen. Hierzu wird der Kurzschließer direkt am Sammelschienensystem installiert, wenn entsprechende freie Bereiche an den Sammelschienen vorhanden sind.In a further embodiment, the contacting of the short-circuiter can also take place without the use of additional lines. For this purpose, the short-circuiting device is installed directly on the busbar system if there are corresponding free areas on the busbars.

Dabei kann der Kurzschließer direkt in einer Platte montiert sein, welche unter Spannung an einem Sammelschienensystem befestigbar ist und kontaktiert werden kann. Diese Ausführungsvariante besitzt mehrere Vorteile. Im Arbeitsbereich ist keine zusätzliche Kabelführung vorzusehen. Die Wirkung und die Gefährdung durch die Stromkräfte sind besser beherrschbar. Der Kurzschließer kann daher auch für höhere prospektive Ströme ausgelegt werden.In this case, the short-circuiter can be mounted directly in a plate which is fastened under tension to a busbar system and can be contacted. This embodiment has several advantages. No additional cable routing is required in the work area. The effect and the endangerment by the current forces are better controllable. The short circuiter can therefore also be designed for higher prospective currents.

In Anlagen, in denen der freie Bereich der Sammelschienen sehr schmal ist, kann eine Befestigungsplatte ohne Kurzschließer an den Sammelschienen installiert werden. An dieser kann danach eine weitere Platte mit Kurzschließer eingerastet werden. Zwischen Kurzschließer und Befestigungsplatte können durch verschiedene Distanzelemente verschiedene Abstände des Kurzschließers von dem Sammelschienensystem bei geringem Platzbedarf realisiert werden.In systems in which the free area of the busbars is very narrow, a mounting plate without short circuiter can be installed on the busbars. At this a further plate with short-circuiter can be locked afterwards. Between short-circuiter and mounting plate different distances of the short-circuiting of the busbar system can be realized in a small footprint by means of different spacers.

Bei Bedarf kann der Kurzschließer auch an PEN bzw. PE durch eine weitere Leitung angeschlossen werden. Als Anschlussklemme können hier übliche isolierte Erdungsklemmen eingesetzt werden.If required, the short-circuiter can also be connected to PEN or PE through another line. As terminal here usual insulated ground terminals can be used.

Durch eine bevorzugt im Kurzschließer integrierte Überwachungseinheit kann die Funktionsbereitschaft der gesamten Anordnung vor Ort überprüft werden. Dies betrifft sowohl den Zustand der autarken Energieversorgung, als auch die Funktion der Erfassungseinheit, die Signalübertragung und den ordnungsgemäßen Anschluss der aktiven Leiter.By means of a monitoring unit which is preferably integrated in the short-circuiter, the operational readiness of the entire assembly can be checked on site. This applies both to the state of self-sufficient energy supply, as well as the function of the detection unit, the signal transmission and the proper connection of the active conductors.

1 zeigt ein Blockschaltbild der Komponenten der erfindungsgemäßen Störlichtbogen-Schutzeinrichtung, wie sie bereits vor Ort an eine elektrische Energieverteilungsanlage angeschlossen ist. 1 shows a block diagram of the components of the arc fault protection device according to the invention, as it is already connected to an electrical power distribution system on site.

Mechanisch feste, jedoch flexible Leitungen 1 werden mit den aktiven Leitern der Anlage, z. B. mit den Sicherungsmessern, zur Kontaktierung verbunden.Mechanically strong but flexible cables 1 be with the active ladders of the plant, z. B. connected to the safety blades, for contacting.

Der Kurzschließer 2 verfügt ebenso wie die Störlichtbogen-Erfassungssensorik 5 über eine separate Spannungsversorgung 3 bzw. 6 und gegebenenfalls über eine Signal- und Anzeigeeinheit 7.The short circuiter 2 has as well as the arc fault detection sensor 5 via a separate power supply 3 respectively. 6 and optionally via a signal and display unit 7 ,

Die Störlichtbogen-Erfassungseinheit 5 dient zur Signalgabe auf leitungsgebundenem oder drahtlosem Wege für die Ansteuerung 4.The arc fault detection unit 5 is used for signaling on wired or wireless ways for the control 4 ,

Die Ansteuerung 4 führt zur Auslösung des Kurzschließers 2 und gegebenenfalls ebenfalls zur Signalabgabe bzw. zur direkten Betätigung von vorgeordneten Überstromschutzeinrichtungen 8 bzw. Schaltgeräten.The control 4 leads to the tripping of the short circuiter 2 and optionally also for signaling or for direct operation of upstream overcurrent protection devices 8th or switching devices.

Die Bereitschaft und die Funktion des Kurzschließers 2, der Ansteuerung 4, der Störlichtbogen-Erfassungseinheit 5 und der Spannungsversorgungen 3 und 6 werden durch eine Überwachungseinheit 9 kontrolliert und/oder protokolliert.The readiness and function of the short circuiter 2 , the driver 4 , the arc fault detection unit 5 and the power supplies 3 and 6 be through a monitoring unit 9 controlled and / or logged.

Die 2 zeigt zwei symbolisch angedeutete Kurzschließer 2, die auf einer Montage- oder Trägerplatte 10 befestigt sind.The 2 shows two symbolically indicated short-circuiters 2 on a mounting or support plate 10 are attached.

Zusätzlich kann auch die Ansteuerung 4 und die Spannungsversorgung 3 (nicht dargestellt) auf dieser Montageplatte 10 befestigt werden.In addition, the control can also 4 and the power supply 3 (not shown) on this mounting plate 10 be attached.

Über die Montageplatte 10 wird die elektrische Kontaktierung zum Sammelschienensystem L1, L2, L3 realisiert.About the mounting plate 10 the electrical contact to the busbar system L1, L2, L3 is realized.

Die Montageplatte 10 kann an dem Sammelschienensystem unter Spannung installiert und befestigt werden.The mounting plate 10 Can be installed and attached to the busbar system under voltage.

Die Kurzschließer 2 können bereits in der Montageplatte 10 fest installiert sein bzw. nach der Befestigung der Montageplatte 10 bevorzugt verrastend mit dieser verbunden werden.The short circuiters 2 Already in the mounting plate 10 be firmly installed or after the attachment of the mounting plate 10 preferably latching connected to this.

Ebenso kann mit der Ansteuerung bzw. der Spannungsversorgung verfahren werden.Likewise, it is possible to proceed with the control or the power supply.

Ein derartiger modularer Aufbau bietet neben einem geringen Gewicht bei der Befestigung der Montageplatte 10 den Vorteil der einfachen Anpassung an verschiedene Platzverhältnisse bzw. Einbautiefen in den jeweiligen Energieverteilungsanlagen.Such a modular design offers in addition to a low weight in the attachment of the mounting plate 10 the advantage of easy adaptation to different space conditions or mounting depths in the respective power distribution systems.

Claims

Arc fault protection device for electrical power distribution systems comprising at least one short-circuiter, a control and a sensor for arc fault detection, being designed for working under voltage to the respective power distribution system short-circuiter, control and arc fault detection sensor not stationary, but portable and on-site to the under Voltage connected system and are removable after completion of the work, characterized in that a separate power supply is provided independently of the respective power supply system.

Protective device according to claim 1, characterized in that the means short-circuiter and arc fault detection sensor are arranged spatially separated in the respective power supply system.

Protective device according to one of the preceding claims, characterized in that the short-circuiter has an integrated overvoltage, overcurrent and / or overtemperature protection.

Protective device according to one of the preceding claims, characterized in that an integrated function monitoring unit is provided to check the installed device after on-site installation.

Protective device according to claim 4, characterized in that the function monitoring unit comprises a ground fault monitoring.

Protective device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one short-circuiting device with associated control assembly is mounted on a mechanical support, wherein the carrier has means for non-positive and / or positive electrical connection to a busbar arrangement of the respective power distribution system.

Protective device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the short-circuiting device and / or the control module can be used directly in NH strips or switching strips.

Protective device according to claim 7, characterized in that the short-circuiters are designed in cartridge form, preferably in NH geometry.

Protective device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the short-circuiting device can be connected by means of flexible electrical connection cables to the power supply system.

Protective device according to claim 9, characterized in that the connecting cable length ≤ 3 m at a minimum current carrying capacity of 10 kA / 0.5 s.

Protective device according to claim 9 or 10, characterized in that the connecting cables are mutually fixed and mechanically secured.

Protective device according to claim 11, characterized in that the connection cables are secured by a cross-member.

Protective device according to one of the preceding claims, characterized in that the arc fault detection sensor evaluates optical and / or electromagnetic radiation or fields.

Protective device according to one of the preceding claims, characterized in that the signals of the arc fault detection sensor are transmitted by cable and / or wirelessly.

Protective device according to one of the preceding claims, characterized in that a logging device is provided, which transmits protocol data in addition to an external log storage via the respective line network to a higher-level control station.