DE102017011374A1 - Schutzeinrichtung für Niederspannungsanlagen mit integrierter Messelektronik - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betriff eine Elektrische Schutzeinrichtung (1) in Gestalt einer/ eines zur Hängemontage innerhalb einer Niederspannungsschaltanlage vorgesehenen Sicherungslastschaltleiste oder Sicherungslasttrennschalters, wobei die Sicherungslastschaltleiste räumlich untereinander und der Sicherungs-Lasttrennschalter räumlich nebeneinander angeordnete Sicherungseinsätze (20) des Niederspannungs-Hochleistungs-(NH) Typs zum Schutz eines Leitungsabgangs (3) aufweist, die innerhalb eines Hauptraumes (29) in einem Gehäuse (4, 4a) angeordnet sind, wobei die Schutzeinrichtung (1) eine Messelektronik (5) mit mehreren Messeingänge zur Erfassung elektrischer Größen zumindest einer der Sicherungseinsätze (20) aufweist. Um den Leitungsaufwand zu minimieren und vorhandenen Bauraum maximal auszunutzen, ist die Messelektronik (5) in einem seitlich neben dem Hauptraum (29) liegenden, gegenüber dem Hauptraum (29) schmalen Seitenraum (30) auf zumindest einer sich parallel zur Längsebene der Sicherungseinsätze (20) erstreckenden Messplatine (7, 7a) angeordnet.

Description

• Die Erfindung betrifft eine elektrische Schutzeinrichtung in Gestalt einer/ eines zur Hängemontage innerhalb einer Niederspannungsschaltanlage vorgesehenen Sicherungslastschaltleiste oder Sicherungslasttrennschalters, wobei die Sicherungslastschaltleiste räumlich untereinander und der Sicherungs-Lasttrennschalter räumlich nebeneinander angeordnete Sicherungseinsätze des Niederspannungs-Hochleistungs-(NH) Typs zum Schutz eines Leitungsabgangs aufweist, die innerhalb eines Hauptraumes in einem Gehäuse angeordnet sind, wobei die Schutzeinrichtung eine Messelektronik mit mehreren Messeingänge zur Erfassung elektrischer Größen zumindest einer der Sicherungseinsätze aufweist.
• Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Niederspannungsschaltanlagen, welche innerhalb der öffentlichen elektrischen Energieversorgung oder innerhalb von Industrieanlagen eingesetzt werden, in denen zum selektiven Leitungsschutz NH-Sicherungslastschaltleisten oder NH-Sicherungslasttrennschaltern eingesetzt werden und in denen elektrische und/oder physikalische Größen gemessen werden.
• Eine Schutzeinrichtung der genannten Gattung ist beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung EP 1 058 283 A2 und der deutschen Offenlegungsschrift DE 199 13 017 A1 bekannt.
• Neu zu errichtenden Niederspannungsschaltanlagen innerhalb der elektrischen Energieversorgung oder Industrieanlagen werden heutzutage neben den Schutzeinrichtungen vermehrt auch mit einer entsprechenden Messtechnik zur Erfassung elektrischer Größen ausgestattet. Es geht dabei um solche Niederspannungsschaltanlagen, welche zum selektiven Leitungsschutz mit NH-Sicherungslastschaltleisten oder NH-Sicherungs-Lasttrennschaltern ausgestattet sind, die Sicherungen des sogenannten Niederspannungs-Hochleistungs-(NH) Typs nach DIN 43620/1 verwenden (englisch auch „square body fuse“ genannt). Diese besitzen einen im Querschnitt rechteckigen Körper, aus dem an gegenüberliegenden Seiten jeweils ein massiver, flacher Messerkontakt vorsteht, welche in jeweils eine entsprechende Aufnahme im Grundkörper der Schutzeinrichtung einsteckbar ist. Die Sicherungen werden deshalb auch als Sicherungseinsatz bezeichnet.
• Bei derartigen Anlagen wird zunehmend versucht, die Messtechnik als Bestandteil der Grundeinheit einer gattungsgemäßen Schutzeinrichtung zu integrieren. So offenbart beispielsweise die DE19913017A1 die Integration von Messgeräten oder ähnlichen Systemen in oder an den schwenkbaren, jeweils einen Sicherungseinsatz tragenden Klappen derartiger Schutzeinrichtungen. Durch das Schwenken einer Klappe wird der Sicherungseinsatz mit seinen Messerkontakten in die entsprechenden Aufnahmen im Grundkörper eingesteckt. Die Klappe deckt somit den Raum, in dem dich die NH-Sicherung befindet, ab.
• Im Folgenden wird auf den aktuellen Stand der Technik bezogen auf die Erfassung von elektrischen Größen innerhalb von Niederspannungsschaltanlagen eingegangen. Erfasst werden hierbei in der Regel der Strom in den Niederspannungsabgängen, die Spannung auf der Sammelschiene oder die Spannung auf der Abgangsseite der Schutzeinrichtungen. Weitere Größen (Leistung, Energie, etc.) lassen sich aus diesen Größen ableiten. Ferner können Temperatursensoren zur Erfassung der Temperatur im Innenraum einer Niederspannungsschaltanlage integriert sein.
• Zur Strommessung ist beispielsweise bekannt, an die Abgangsklemmen einer NH-Sicherungslastschaltleiste ein Modul anzubringen, in das Stromwandler integriert sind und an das schließlich die Leitungen des Leitungsabgangs angebunden werden kann. Derartige Messmodule werden in der europäischen Patentanmeldung EP 2259284 A2 für NH-Sicherungslastschaltleisten und in der deutschen Patentanmeldung DE 102011052499 A1 für NH-Sicherungs-Lasttrennschalter beschrieben.
• Darüber hinaus gibt es für NH-Sicherungslastschaltleisten sogenannte Wandlerlastschaltleisten. Eine Wandlerlastschaltleiste unterscheidet sich von typischen NH-Sicherungslastschaltleisten durch die Integration eines Stromwandlers in die Leiste. So offenbart beispielsweise die DE 102007051419 A1 eine NH-Sicherungslastschaltleiste, bei der ein Stromwandler ein Verbindungselement umgreift, das rückseitig der Leiste an ihrem Sockel angebracht ist und die Aufnahme eines Messerkontakts mit der Sammelschiene verbindet.
• In einer anderen Variante werden bereits bei der Produktion der Leiste Stromwandler integriert, indem die Leiste so konzipiert ist, dass um die Messekontaktaufnahmen ein Stromwandler aufgesteckt werden kann, wie dies in der Anmeldung EP 2546856 A1 beschrieben ist.
• Weiterhin gibt es spezielle NH-Sicherungseinsätze, dessen den Schmelzleiter umfassenden Körper eine geringere Bauhöhe aufweist, als die nach DIN 43620/1 ausgeführten NH-Sicherungseinsätze. Aufgrund dieser geringeren Bauhöhe des Körpers bietet sich im Unterteil der NH-Sicherungsschaltleiste genügend Platz, einen speziellen, auf diese Anwendung angepassten, Stromwandler auf den Messerkontakt der Sicherung aufzubringen, welcher selbst über eine Grifflasche verfügt und somit eine Wandlersicherungskombination mit den Maßen der DIN 43620/1 bildet. Dies ist beispielsweise in DE 199 13 017 A1 offenbart.
• Zur Spannungsmessung ist es beispielsweise bekannt, Spannungsabgriffe an den Messerkontaktaufnahmen zu verwenden. Eine Lösung zur Erfassung und Überwachung der Spannung innerhalb von Niederspannungsschaltanlagen bietet die Patentanmeldung EP 1058283 A2 . Hierbei wird sowohl eine Spannungsmessung als auch eine Differenzspannungsmessung über die NH-Sicherungseinsätze innerhalb einer NH-Sicherungslastschaltleiste in der Art erfasst, dass die Spannungsabgriffe innerhalb der Leiste direkt an den Aufnahmen (Kontaktzungen) für die Messerkontakte der Sicherungen erfolgen. Die Messleitungen werden anschließend durch das Unterteil der Leiste (Grundkörper) auf ein Überwachungssystem geführt, welches direkt an die Leiste montiert wird.
• Auch eine Temperaturmessung lässt sich durch die einfache Integration von Temperatursensoren innerhalb des Gehäuses der Niederspannungsschaltanlage durchführen. Durch die Verteilung verschiedener Temperatursensoren, kann auch die Temperatur einzelner Bereiche differenziert erfasst werden.
• Als weiteres Element einer Messelektronik innerhalb einer Niederspannungsverteilung ist neben den Sensoren (Stromwandler, Temperatursensor, Spannungsabgriffe) die Messwertumformung und -verarbeitung zu berücksichtigen. Beim gegenwärtigen Stand der Technik erfolgt diese meist durch ein zentrales Gerät außerhalb der Schutzeinrichtung, wobei alle Verbindungen von den Sensoren durch entsprechend lange Leitungen zu dem externen zentralen Gerät realisiert sind. In der europäischen Patentanmeldung EP 1058283 A2 werden die Messleitungen an eine Überwachungseinheit angebunden, die oberhalb einer NH-Sicherungslastschaltleiste montiert wird.
• Im Einzelnen bieten alle der vorgestellten Lösungen adäquate Ansätze zum Erfassen der jeweiligen physikalischen Größe, wobei bereits auf einen geringen Platzbedarf und einen reduzierten Leitungsaufwand geachtet wurde. Jedoch bietet keine der Lösungen ein vollständiges Netz- und Sicherungsmonitoring. Sie bieten jeweils für die verschiedenen Fragen nur singuläre Lösungen für einzelne Messprobleme. Zwar ließen sich bei der Kombination einzelner Lösungen alle gewünschten Messgrößen erfassen, jedoch würde dies wiederum zu einem erhöhten Leitungsaufwand insgesamt führen. Hinzu kommt die Inhomogenität der Lösungen untereinander. Ein Gesamtkonzept als integraler Bestandteil der primärtechnischen Betriebsmittel existiert nicht.
• Bisher war die Notwendigkeit eines intelligenten Monitorings der Niederspannungsebene kaum vonnöten. Die Maßgeblichen Eingriffe in die Netzregelung und die dafür notwendige Messwerterfassung wurde in der Höchst- und Hochspannungsebene umgesetzt, in denen auch die entsprechenden Erzeugungskapazitäten und Stellglieder vorhanden sind. Durch die zunehmende Integration dezentraler Erzeugungsanlagen, welche zu einem Großteil auf erneuerbaren Energieträgern basieren (private Photovoltaik-Anlagen auf verbraucherseitigen Hausdächern), erlangt ein Monitoring und das aktive Eingreifen in den unteren Spannungsebenen, wie die Niederspannungsebene, immer mehr an Bedeutung. Der Bedarf an integrierten Lösungen zum Überwachen war kaum gegeben. Aufgrund der Langlebigkeit der eingesetzten Betriebsmittel wurde auch ein Austausch kaum in Betracht gezogen. Vielmehr wurden einzelne Lösungen entwickelt, die in die bestehenden Anlagen irgendwie geartet nachgerüstet werden können, um entsprechende Zustände erfassen zu können.
• In den gegenwärtigen Entwicklungen im Bereich der elektrischen Energieversorgung rücken die Verteilnetze aufgrund der verstärkten Integration dezentraler Stromerzeuger, welche zu einem Großteil auf erneuerbaren Energien basieren, zunehmend in den Betrachtungsfokus. Die sich ändernden Lastprofile der Verbraucher als auch die fluktuierende und oftmals einphasig und somit unsymmetrisch eingespeiste Leistung dezentraler Erzeuger (private Photovoltaik-Anlagen auf verbraucherseitigen Hausdächern) können ungewünschte Systemzustände innerhalb der Verteilnetzebene hervorrufen. Derartige Systemzustände können beispielsweise die Verletzung der Spannungsbänder und/oder Überlastungen auf den Leitungen sein. Hiermit einher geht auch ein sich ändernder Alterungsprozess der Betriebsmittel.
• Eine Schwierigkeit, sich über diese Zustände und Entwicklungen innerhalb der Verteilnetze ein Bild zu machen, besteht in dem in der Regel kaum Vorhandenen Netzmonitoring, insbesondere im Bereich der Niederspannungsnetze. Während die Hoch- und teilweise auch die Mittelspannungsnetze flächendeckend überwacht werden, werden die Niederspannungsverteilnetze oftmals als passive Strukturen erachtet, über dessen Zustände nur Vermutungen im Rahmen von Prognosen angestellt werden können. Zwar werden Verteilnetze derzeit an einigen Stellen mit entsprechender Messtechnik ausgestattet (Beispiel sind z.B. die Intelligente Ortsnetzstation), jedoch ist dies in der Regel mit einem hohen technischen Aufwand verbunden. In der Regel wird diese Messtechnik an zugänglichen Netzknoten (z.B. in einer Ortsnetzstation) integriert.
• Bei der Integration von Messtechniken in derartige Netzknoten gilt es jedoch in der Regel folgende Rahmenbedingungen zu beachten:
• Erstens ist nur begrenzt Platz vorhanden. Ortsnetzstationen, Kabelverteilerschränke oder Industrieverteilungen etc. sind von ihrem Formfaktor so dimensioniert, dass diese eine möglichst hohe Integrationsdichte bezüglich der zu integrierenden Komponenten aufweisen. Im Bereich der Industrieanwendungen steht vielmals nur ein begrenzter Raum für die Aufstellung von solchen Verteilungen zur Verfügung. Im Bereich der öffentlichen Stromversorgung wird ebenfalls auf kompakte Bauformen geachtet, um möglichst wenig öffentlichen Raum für die Aufstellung derartiger Niederspannungsschaltanlagen einzunehmen.
• Zweitens ist die Skalierbarkeit zu beachten. Um einen kostengünstigen Einstieg zu ermöglichen, soll auch die Teilausrüstung möglich sein, welche einfach nach Bedürfnis erweiterbar ist.
• Drittens ist die Nachhaltigkeit von Bedeutung. Durch erweiterte Funktionalitäten von Betriebsmitteln wächst auch prinzipiell das Fehlerpotential. Einerseits darf ein Ausfall der Elektronik die primärtechnische Funktion einer Schutzeinrichtung, deren Schutzfunktion, nicht beeinträchtigen, andererseits sollte die Elektronik auch im Fehlerfall leicht austauschbar sein ohne das durch deren Wartung Versorgungsausfälle entstehen, weil beispielsweise die komplette Schutzeinrichtung auszutauschen ist.
• Maßgeblich wird die Baugröße einer Schaltanlage durch die Anzahl notwendiger Felder und die Größe der primärtechnischen Komponenten wie Schutzeinrichtungen und Schaltgeräten bestimmt. Die Reduktion der Baugröße derartiger Energieverteilungssysteme stellt oft eine Zielfunktion in der Planung von Schaltanlagen dar. Demgegenüber steht jedoch die heute zunehmende Installation von Elektronikkomponenten zur erweiterten Funktionalität einer Schaltanlage. Auch diese sekundären Komponenten benötigen ihrerseits wiederum Platz. Hierzu werden die Schaltanlagen entsprechend größer ausgelegt und die Elektronik wird i.d.R. im Rahmen einer Hutschienenmontage in der Schaltanlage montiert. Ließen sich Teile der notwendigen Sekundärtechnik jedoch platzsparend als integrale Elemente der primärtechnischen Komponenten realisieren, könnte wiederum entsprechender Platz eingespart werden.
• Vor dem Hintergrund des dargestellten Standes der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Schutzeinrichtung mit einer integrierten Messelektronik bereitzustellen, die zum einen dem geringen Platzbedarf in einer Niederspannungsanlage Rechnung trägt und zum anderen den Leitungs- und Verdrahtungsaufwand für die Messwerterfassung minimiert.
• Diese Aufgabe wird durch eine Schutzeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Erfindungsgemäß wird eine elektrische Schutzeinrichtung in Gestalt einer/ eines zur Hängemontage innerhalb einer Niederspannungsschaltanlage vorgesehenen Sicherungslastschaltleiste oder Sicherungslasttrennschalters vorgeschlagen, wobei die Sicherungslastschaltleiste räumlich untereinander und der Sicherungs-Lasttrennschalter räumlich nebeneinander angeordnete Sicherungseinsätze des Niederspannungs-Hochleistungs-(NH) Typs zum Schutz eines Leitungsabgangs aufweist, die innerhalb eines Hauptraumes in einem Gehäuse angeordnet sind, wobei die Schutzeinrichtung eine Messelektronik mit mehreren Messeingänge zur Erfassung elektrischer Größen zumindest einer der Sicherungseinsätze aufweist, und wobei die Messelektronik in einem seitlich neben dem Hauptraum liegenden, gegenüber dem Hauptraum schmalen Seitenraum auf zumindest einer sich parallel zur Längsebene der Sicherungseinsätze erstreckenden Messplatine angeordnet ist.
• Den o.g. Anforderungen „Platzbedarf“, „Skalierbarkeit“ und „Nachhaltigkeit“ wird mit dieser Lösung Rechnung getragen. Durch die Anordnung der Messplatine oder Messplatinen derart, dass sie sich parallel zur Längsebene der Sicherungseinsätze erstreckt bzw. erstrecken, kann die gesamte Messelektronik in dem schmalbauenden Seitenraum untergebracht werden, so dass eine Schutzeinrichtung mit integrierter Messelektronik erhalten wird, deren Gesamtbreite gegenüber einer herkömmlichen Schutzeinrichtung nicht wesentlich erhöht ist.
• Der Kerngedanke dieser Lösung bezieht sich auf den Ansatz, die Mess- und Steuerelektronik oder Teile davon als integraler Bestandteil der primärtechnischen Komponenten einer Schaltanlage zu integrieren, wodurch entsprechender Platz eingespart wird. Ein weiter Vorteil dieser Anordnung der Messelektronik gegenüber einer Anordnung einer Messelektronik extern zur Schutzeinrichtung besteht in einem reduzierten Leitungsaufwand, da nur kurze Messleitungen innerhalb der Schutzeinrichtung benötigt werden. Unweigerlich ergibt sich durch einen reduzierten Leitungsaufwand und der einfachen und schnellen Montage auch ein Vorteil bezogen auf die Installationszeit derartiger Systeme. Ein geringerer Leitungsaufwand führt ebenfalls zu einem geringeren Fehlerpotenzial bei der Leitungsverlegung.
• Soweit im Sinne der Erfindung Begriff wie „übereinander“, „untereinander“, „nebeneinander“, „seitlich“ und dergleichen verwendet sind, so beziehen sich diese Begriffe auf die bestimmungsgemäße Hängemontage der Schutzeinrichtung in der Niederspannungsanlage, d.h. auf deren vertikale Anordnung, wobei diejenige Seite, von der aus ein Bediener die Sicherungseinsätze in die Schutzeinrichtung einsetzt, die Vorderseite bildet.
• Ein Leitungsabgang im Sinne der Erfindung verbindet einen oder mehrerer Verbraucher oder einen verbraucherseitigen Teilbereich eines Niederspannungsnetzes mit einem anderen Teilbereich des oder dem übrigen Niederspannungsnetz.
• Die Messelektronik dient einem intelligenten Monitoring in der Niederspannungsebene beispielsweise zur Beurteilung des Belastungszustands einer Leitung, mit dem aufgrund dieser erfassten Daten z.B. die Leistungsflüsse bei Bedarf angepasst werden können. Dabei ist das hierzu notwendige intelligente Messsystem als integrierter Bestandteil der Schutzeinrichtungen ausgeführt. Vorzugsweise ist die Messelektronik als 1- ,2 oder 3-phasiges System ausgeführt und erlaubt somit die phasenselektive Messung von Spannung und Strom in allen drei Phasen eines Drehstromsystems. Zusätzlich lässt sich im Falle eines TN-S-Systems ebenfalls die PE-N-Spannung erfassen sowie der Neutralleiterstrom im Falle einer unsymmetrischen Belastung des Dreiphasensystems.
• Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die innerhalb des Systems zur Messung von Strom und Spannung beinhaltende weitere Spannungsmessung, welche es erlaubt den Spannungsabfall auf der Sicherung zu Erfassen. Gleichzeitig erlaubt ein auf dem Messsystem integrierter Temperaturfühler die Erfassung der Temperatur in unmittelbarer Umgebung des ihm zugeordneten Sicherungselements. Dies erlaubt neben dem intelligenten Monitoring der Leistungsflüsse ebenfalls ein intelligentes Sicherungsmon itoring.
• Gemäß einer Ausführungsvariante kann die Messelektronik in dem Gehäuse der Schutzeinrichtung einliegen, wobei der Seitenraum vom Hauptraum durch eine Trennwand räumlich getrennt ist. Hierdurch wird eine bauliche kompakte Einheit aus Schutzeinrichtung und Messelektronik erreicht. Die Trennwand bewirkt hierbei eine elektrische Isolation der Messelektronik gegenüber den Leistung übertragenden Sicherungseinsätzen. Der Seitenraum ist somit innerer Teil der Schutzeinrichtung. Das Gehäuse der Schutzeinrichtung bildet gleichzeitig eine Elektronikabdeckung für die Messelektronik. Vorzugsweise ist die den Seitenraum nach außen abgrenzende Abdeckung der Elektronik einstückig mit dem Gehäuse der Schutzeinrichtung ausgebildet.
• Um eine einfache Montage und einen einfachen Wechsel der Messplatine im Fall eines Defekts der Messplatine zu ermöglichen, kann die Schutzeinrichtung elektrische Steckkontakte zur steckbaren Aufnahme der zumindest einen Messplatine aufweisen. Diese Steckkontakte sind entweder vollständig im Seitenraum angeordnet oder ragen zumindest vom Hauptraum durch die Trennwand in den Seitenraum hinein, so dass die Kontaktierung der Steckkontakte durch die zumindest eine Messplatine im Seitenraum erfolgt. Die Steckkontakte können als Steckerleiste oder Buchsenleiste, insbesondere als Platinenrandstecker ausgeführt sein. Sie umfassen mehrere Einzelkontakte und sind elektrisch mit zumindest einem Spannungsabgriff an einer Kontaktmesseraufnahme für den Sicherungseinsatz und/ oder mit einem Stromwandler verbunden. Die Verbindung mit einem Spannungsabgriff ermöglicht eine Netzspannungsmessung an einer Leitung des Abgangs, während der Stromwandler eine Messung des Leitungsstroms durch eine Leitung des Abgangs ermöglicht.
• Gemäß einer alternativen Ausführungsvariante kann die Messelektronik in einem zum Gehäuse der Schutzeinrichtung separaten Elektronikgehäuse einliegen, das seitlich an das Gehäuse der Schutzeinrichtung lösbar befestigt ist. In dieser Ausführungsvariante bildet das den Hauptraum zur Seite begrenzende Gehäuse der Schutzeinrichtung eine Trennwand. Der Seitenraum ist in dieser Variante kein innerer, sondern äußerer Teil der Schutzeinrichtung, und er ist nach außen von dem Elektronikgehäuse abgegrenzt. Vorzugsweise ist das Elektronikgehäuse lösbar mechanisch an das Gehäuse der Schutzeinrichtung gesteckt, was die nachträgliche Montage der Elektronik erleichtert.
• Auch bei dieser Ausführungsvariante können zum Zwecke einer einfachen und schnellen Montage oder Demontage im Wartungs- oder Reparaturfall elektrische Steckkontakte an der Schutzeinrichtung zur steckbaren Aufnahme der zumindest einen Messplatine vorhanden sein. Diese Steckkontakte sind entweder vollständig im Seitenraum angeordnet oder ragen zumindest vom Hauptraum durch das Gehäuse der Schutzeinrichtung in den Seitenraum hinein, so dass die Kontaktierung der Steckkontakte durch die zumindest eine Messplatine im Seitenraum erfolgt. Die Steckkontakte können als Steckerleiste oder Buchsenleiste, insbesondere als Platinenrandstecker ausgeführt sein. Sie umfassen mehrere Einzelkontakte und sind elektrisch mit zumindest einem Spannungsabgriff an einer Kontaktmesseraufnahme für den Sicherungseinsatz und/ oder mit einem Stromwandler verbunden.
• Besonders bevorzugt, werden die elektrischen Steckkontakte durch das Anstecken des Elektronikgehäuses an das Gehäuse der Schutzeinrichtung kontaktiert. Diese Kontaktierung kann von Gegensteckkontakten erfolgen, die am Elektronikgehäuse und/ oder an der zumindest einen Messplatine angeordnet sind. In beiden Fällen kann also durch das mechanische Anstecken des Elektronikgehäuses an das Gehäuse der Schutzeinrichtung gleichzeitig auch die elektrische Verbindung zwischen der Messelektronik und dem/ den Spannungsabgriff(en) und/ oder Stromwandler hergestellt werden. Bezüglich der Variante, bei der die Gegensteckkontakte an der zumindest einen Messplatine angeordnet sind, kann die zumindest eine Messplatine fest am Elektronikgehäuse montiert sein. Gemäß dieser Ausführungsvariante wird somit eine aus der Messplatine und der Elektronikabdeckung gebildete Baueinheit an die Schutzeinrichtung gesteckt die hierdurch sowohl eine mechanische als auch eine elektrische Steckverbindung realisiert.
• Bezüglich der Variante, bei der die Gegensteckkontakte am Elektronikgehäuse angeordnet sind, können die Gegensteckkontakte als Durchgangssteckkontakte derart ausgeführt sein, dass sie auf einer Seite die Steckkontakte der Schutzeinrichtung gegenkontaktieren und auf einer anderen, insbesondere gegenüberliegenden, Seite wiederum Steckkontakte für Gegenkontakte auf der Messplatine bilden. Somit wird eine erste elektrische Steckverbindung zwischen den Steckkontakten der Schutzeinrichtung und dem Elektronikgehäuse einerseits und eine zweite elektrische Steckverbindung zwischen dem Elektronikgehäuse und der zumindest einen Messplatine andererseits geschaffen.
• Vorzugsweise ist jedem Sicherungseinsatz der Schutzeinrichtung eine eigene Messplatine mit Messeingängen zur Erfassung elektrischer Größen des jeweiligen Sicherungseinsatzes zugeordnet. Die Messelektronik ist somit nicht auf einer einzigen Platine, sondern auf einer der Anzahl vorhandener Sicherungseinsätze entsprechenden Anzahl an Messplatinen. Dies vereinfacht eine etwaige Fehlerdiagnose und reduziert die wirtschaftlichen Kosten für Reparaturdienstleistungen. Die Zuordnung kann funktional und/ oder räumlich sein. In räumlicher Hinsicht kann die Zuordnung derart sein, dass auf den ersten Blick, d.h. für einen Nutzer unmittelbar erkennbar ist, welche Messplatine welchem Sicherungseinsatz zugeordnet ist. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Messplatinen untereinander und jeweils auf der Höhe des jeweils zugeordneten Sicherungssatzes angeordnet sind.
• In funktionaler Hinsicht kann die Zuordnung derart sein, dass jede Messplatine nur die elektrischen Größen desjenigen Sicherungseinsatzes überwacht, dem sie zugeordnet ist. Ein Austausch im Falle eines Defekts einer Messplatine beeinträchtigt somit nicht die Funktion der übrigen Messelektronik.
• Geeigneterweise sind alle Messplatinen identisch aufgebaut, so dass sie untereinander austauschbar sind. Somit muss bei der Reparatur nicht darauf geachtet werden, welche Austausch-Messplatine zu welchem Sicherungseinsatz passt.
• Von Vorteil ist es, wenn die Messplatinen miteinander datentechnisch verbunden sind. Dies kann beispielsweise in einer Linientopologie erfolgen, so dass der Verdrahtungsaufwand minimal ist. Die datentechnische Verbindung ermöglicht die Verwendung von Messdaten auf einer ausgewählten oder allen Messplatinen (gegenseitige Verwendung von Messdaten), beispielsweise zur Bestimmung eines Fehlerstroms, der dann vorliegt, wenn sich die gemessenen Leiterströme nicht zu null ergänzen.
• Es ist möglich, dass nur eine der Messplatinen eine Verarbeitungseinheit zur Verarbeitung von Messwerten der anderen Messplatinen aufweist. Da die Verarbeitungseinheit ein vergleichsweise teures Bauteil ist, kann die Messelektronik insgesamt preiswerter hergestellt werden.
• Die Verarbeitungseinheit kann beispielsweise ein FPGA (Field Programmable Gate Array) sein. Es kommen jedoch auch beliebige andere programmierbare elektronische Komponenten in Betracht wie z.B. ein - DSP (Digital Signal Processor) oder ein Mikroprozessor oder Mikrocontroller.
• Vorzugsweise weist die Messelektronik wenigstens eine, vorzugsweise zwei identische Kommunikationsschnittstelle(n) und/ oder Datenschnittstelle(n) auf, die zur Ausgabe von Daten oder allgemein zur Kommunikation (Versendung oder Empfang) von Mess- oder Steuerdaten eingerichtet ist, und zur Verbindung der Messelektronik mit einer Zentraleinheit oder einer anderen Messelektronik und/ oder mit einem Netzwerk dient. Diese Verbindung kann direkt oder über das Netzwerk indirekt erfolgen. Das Netzwerk kann ein Bus oder ein anderes Netzwerk wie Ethernet, CAN, LON, MODUS, PROFIBUS etc. eines bekannten Standards oder ein proprietäres Netzwerk sein. Entsprechend kann die Kommunikationsschnittstelle eine standardisierte Schnittstelle sein, beispielweise eine Ethernet Schnittstelle RJ45.
• Von Vorteil ist es, wenn die Messelektronik zumindest eine mehrpolige Kontaktleiste, insbesondere eine Steckkontaktleiste mit Steckkontakten zum Anschluss einer Versorgungsspannung, eines externen Sensors, und/ oder eines Neutralleiter- und/ oder Schutzleiterabgriffs aufweist. Dies vereinfacht die Montage und Demontage der Messelektronik, da zum Aufbau bzw. Trennung von Verbindungen lediglich die Steckverbindung gelöst werden muss.
• Vorzugsweise können die Kommunikationsschnittstelle(n) und/ oder Datenschnittstelle(n) und die Kontaktleiste auf einer zu der zumindest einen Messplatine separaten Zusatzplatine angeordnet sein. Diese Zusatzplatine erbringt dann eine zentrale Kommunikationsfunktion für die oder alle Messplatinen, so dass die Messplatine(n) speziell auf die Funktion des Monitorings des entsprechenden Sicherungseinsatzes ausgelegt sein kann/ können. Zudem muss bei einem Defekt an einer Kommunikationskomponente keine Messplatine ausgetauscht werden.
• Gemäß einer Ausführungsvariante kann die Kommunikationsschnittstelle und/ oder Datenschnittstelle randseitig der Messplatine oder Zusatzplatine derart angeordnet sein, dass sie von unten zugänglich ist. Dies bedeutet, dass die Kontaktierung der Kommunikationsschnittstelle und/ oder Datenschnittstelle bezogen auf die Hängemontage in Richtung der Sicherungseinsätze bzw. aus oder entgegen der Richtung des Leitungsabgangs erfolgt.
• Um hohe Betriebssicherheit zu erreichen, können die Messeingänge jeweils über einen AD-Wandler mit galvanischer Trennung mit einer, insbesondere der oben genannten zentralen Verarbeitungseinheit der Messelektronik verbunden sein. Idealerweise können in dieser Ausführungsvariante die Analogseite und die Digitalseite der AD-Wandler jeweils über eine eigene Spannungsversorgung gespeist sein. Sie sind dann folglich betriebsmäßig voneinander unabhängig.
• Vorzugsweise umfasst die Messelektronik analogseitig zwei getrennte Spannungsversorgungen, nämlich eine erste Spannungsversorgung, die analogseitig einen AD-Wandler zur Messung der Differenzspannung über dem die Phase absichernden Sicherungseinsatz, einen AD-Wandler zur Messung des Stroms durch den Sicherungseinsatz und einen AD-Wandler zur Messung der Spannung an einem Kontakt des Sicherungseinsatz speist, und eine zweite Spannungsversorgung, die analogseitig einen AD-Wandler zur Messung des Stroms durch den Neutralleiter speist. Hierdurch wird erreicht, dass eine Messung der Differenzspannung über dem die Phase absichernden Sicherungseinsatz, eine Messung des Stroms durch den Sicherungseinsatz, und eine Messung der Spannung an einem Kontakt des Sicherungseinsatzes bezogen auf diese Phase sowie eine Messung des Stroms durch den Neutralleiter erfolgt.
• Digitalseitig umfasst die Messelektronik eine Spannungsversorgung zur digitalseitigen Versorgung der eingesetzten AD-Wandler, wobei diese digitalseitig Spannungsversorgung zusätzlich die Verarbeitungseinheit und die zwei analogseitigen Spannungsversorgungen speist.
• Vorteilhaft ist es, wenn die Messelektronik für jeden Sicherungseinsatz einen Temperaturfühler aufweist. Jedem Sicherungseinsatz ist dann ein Temperaturfühler zugeordnet, der jeweils mit der Messelektronik, insbesondere mit der dem jeweiligen Sicherungseinsatz zugeordneten Messplatine, elektrische verbunden ist, um die Temperatur des entsprechenden Sicherungseinsatzes der Messelektronik zu überwachen.
• Um die Messeingänge für die Messung einer Netzspannung (Phasenspannung), beispielsweise einer Abgangsleitung, an die Spannungseingangsbereiche der AD-Wandler anzupassen, können die Messeingänge jeweils über einen Spannungsteiler mit einer zu messenden Phasenspannung verbunden sein.
• Weitere Merkmale, Vorteile und technische Effekte der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
• 1a - 1c: Messschemata an einer Phase einer NH-Sicherungslastschaltleiste
• 2: den allgemeinen Messaufbau
• 3a: NH-Sicherungslastschaltleiste in Standardausführung nach dem Stand der Technik
• 3b: NH-Sicherungslastschaltleiste gemäß einer ersten Erfindungsvariante mit steckbarem Elektronikgehäuse
• 3c: NH-Sicherungslastschaltleiste gemäß einer zweiten Erfindungsvariante mit integriertem Elektronikgehäuse
• 4: Frontseite der NH-Sicherungslastschaltleiste gemäß erster Erfindungsvariante ohne Frontabdeckung
• 5: Unterseite der NH-Sicherungslastschaltleiste gemäß erster Erfindungsvariante
• Beschrieben wird nachfolgend eine NH-Sicherungslastschaltleiste oder ein NH-Sicherungslasttrennschalter mit integrierter Messwerterfassung -umformung und - verarbeitung, bei denen die Größen Netzspannung, Differenzspannung über den NH-Sicherungseinsatz, Stromfluss über den NH-Sicherungseinsatz sowie Temperatur in unmittelbarer Nähe zum Sicherungseinsatz für jede der drei Phasen eines Dreiphasensystems erfasst werden können und in der integrierten Elektronik umgeformt und vorverarbeitet werden, wobei die Elektronik seitlich entlang der vertikal oder horizontal angeordneten NH-Sicherungselemente innerhalb der NH-Sicherungslastschaltleiste oder dem NH-Sicherungslasttrennschalters montiert ist und an dieser Schutzeinrichtung zusätzlich eine Datenschnittstelle zur Übertragung der erfassten und verarbeiteten Daten vorhanden ist.
• Die Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Schutzeinrichtung 1 für eine Niederspannungsschaltanlage. Der Aufbau einer derartigen Niederspannungsschaltanlage gestaltet sich in der Regel wie folgt: Die Versorgung von Niederspannungsverbrauchern und oder Niederspannungsnetzbereichen erfolgt über die Abgänge einer Niederspannungsschaltanlage, wobei die Anzahl der Abgänge variabel sein kann, je nach Anforderungen des Anwenders oder der Anwendung. Versorgt werden die Niederspannungsabgänge innerhalb einer Schaltanlage entweder über eine Leitungsverlegung im Punkt-zu-Punkt-Prinzip oder über ein dreiphasiges Sammelschienensystem. Gemein haben beide Varianten, dass vor jedem Abgang eine dem selektiven Leitungsschutz dienende Sicherung integriert ist.
• Im Besonderen betrifft die Erfindung eine Schutzeinrichtung vom Typ einer sogenannten NH-Sicherungslastschaltleiste oder NH-Sicherungslasttrennschalter. 3a bis 3c sowie 4 und 5 zeigen jeweils eine solche NH-Sicherungslastschaltleiste des 3-phasigen Typs, die im betriebsbereiten Zustand dementsprechend drei sogenannte NH-(Niederspannungs-Hochleistungs-) Sicherungen als Sicherungseinsätze 20 enthält, wobei jede Sicherung 20 eine Leitung (Phase) eines Leitungsabgangs 3 absichert. Bei einer Sicherungslastschaltleiste sind die Sicherungseinsätze 20 räumlich untereinander und bei einem Sicherungslasttrennschalter räumlich nebeneinander angeordnet.
• Beide Typen von Schutzeinrichtungen 1 werden bestimmungsgemäß hängend innerhalb einer Niederspannungsschaltanlage verbaut, insbesondere auf Sammelschienen, die die Zuleitung der Phasen zu der Schutzeinrichtung 1 bilden. Entsprechend dieser Hängemontage sind die Begriffe „nebeneinander“ und „untereinander“ bzw. „unten“, „oben“, „vorn“, „hinten“ und „seitlich“ im Sinne der Erfindung zu verstehen.
• Ferner betrifft die Erfindung die platzsparende und montagefreundliche Integration einer Messelektronik 5 in die genannte Schutzeinrichtung 1 zum Zwecke der Überwachung der Sicherungseinsätze. Die Erfindung sieht vor, eine Elektronik zur Messwerterfassung, -umformung und -verarbeitung in die NH-Sicherungslastschaltleisten oder NH-Sicherungslasttrennschalter zu integrieren, in der Art, dass Sie integrierter Bestandteil dieser NH-Sicherungslastschaltleiste oder eines NH-Sicherungslasttrennschalters wird.
  Prinzipiell lassen sich über eine Sicherung, welche sich aktiv im Einsatz befindet, die folgenden elektrischen Größen erfassen: der Strom über den Schmelzleiter der Sicherung, die Spannung am Kontaktmesser und die Differenzspannung über den Schmelzleiter. Aus diesen Größen lassen sich weitere elektrische Größen wie Leistung, Phasenwinkel, etc. ebenfalls ableiten. Innerhalb der Verteilerkomponenten bieten die Sicherungen als auch die Schutzeinrichtungen im Allgemeinen mögliche Angriffspunkte für die Erfassung elektrischer Größen. Ziel der erfindungsgemäßen Lösung ist somit zunächst die Integration der Messwertaufnahme in die vorhandenen Schutzeinrichtungen.
• Um den Kabelaufwand zu reduzieren, wird nicht nur die Messwertaufnahme unmittelbar in die NH-Sicherungslastschaltleiste 1 oder NH-Sicherungslasttrennschaltern integriert. Es wird in dieser ebenso eine Elektronik 5 integriert, welche direkt eine Messwerterfassung, -umformung und -verarbeitung in der Art vornehmen kann, dass die Messinformationen über Datenschnittstellen übertragen werden können.
• Die Erfindung betrifft daher auch eine NH-Sicherungslastschaltleiste 1 oder einen NH-Sicherungslasttrennschalter in dem einerseits ein Messwertgeber zur Strommessung über das Sicherungselement integriert ist. Ferner werden an den Kontakten 11a, 11b zur Aufnahme der Kontaktmesser der NH-Sicherungen 20, jeweils vor und hinter dem Sicherungselement 20 Spannungsabgriffe montiert, über diese sich einerseits die Differenzspannung an dem Sicherungselement 20 erfassen lässt. Andererseits kann bei der Verwendung eines dieser Spannungsabgriffe bei einer Messung gegenüber dem Neutralleiter (oder PEN) auch die Netzspannung erfasst werden.
• Die Messleitungen 27 zum jeweiligen Spannungsabgriff als auch die Leitungen 28 des Messwertgebers für die Strommessung werden entsprechend auf eine Platine 7 geführt, die mit einer Elektronik 5 zur Messwertumformung und -verarbeitung ausgeführt ist. Neben der Erfassung der elektrischen Größen Spannung und Strom ist vorgesehen, die Schutzeinrichtung 1 ebenfalls mit einer Temperaturmessung auszuführen, wobei ein oder mehrere Temperatursensoren 19 in die Schutzeinrichtung 1 integrierbar integriert werden können.
  Darüber hinaus soll es möglich sein, eine erweiterte Elektronik 5 zu integrieren, mit der sich auch das Ansteuern von Schaltgeräten oder Meldeeinrichtungen umsetzen lässt und auf der weitere digitale binäre oder analoge Eingänge integriert sind.
• Die Elektronik 5 wird dabei seitlich parallel zu den Sicherungselementen 20 entlang der NH-Sicherungslastschaltleiste 1 oder NH-Sicherungslasttrennschalter in einem abgetrennten Bereich, nachfolgend Seitenraum 30 genannt, montiert. Es ist vorgesehen, die Elektronik 5 so zu integrieren, dass sich diese ebenso wie ein Sicherungseinsatz 20 einfach austauschen lässt, beispielsweise um eine defekte Messplatine 7, 7a, auf der die Elektronik 5 angeordnet ist, einfach auszutauschen oder im Falle einer weiterentwickelten Elektronik 5 die ältere einfach durch die neue ersetzen zu können. Um dies zu ermöglichen, besitzt die Schutzeinrichtung 1 nicht dargestellte Steckkontakte, die direkt oder indirekt Gegensteckkontakte seitens der Messelektronik 5, bzw. der Messplatine 7 kontaktieren.
• Bei einer Messplatine 7, 7a handelt es sich um eine gedruckte Leiterplatte (Printed Circuit Board), die als flaches und ebenes Bauelement eine gegenüber ihrer lateralen Ausdehnung (Länge, Breite) vernachlässigbare Dicke aufweist. Die Messplatine 7, 7a kann somit als eine Ebene aufspannend oder zumindest in einer Ebene liegend betrachtet werden. Erfindungsgemäß ist die Messelektronik 5 derart in dem Seitenraum 30 angeordnet, dass die Ebene, in der die Messelektronik 5 liegt, parallel zu der Längsebene liegt, in welcher die Aufnahmen 11a, 11b für die Kontaktmesser der Sicherungseinsätze 20 liegen. Die Messelektronik 5 liegt somit parallel zur Längserstreckung der Sicherungseinsätze 20.
• Neben der Versorgung ist zur Messung der Netzspannung vorgesehen, die Anbindung an einen Neutralleiter (oder PEN-Leiter) an die seitlich platzierten Elektronik 5 zu integrieren. Dies ist ebenfalls durch Steckkontakte realisiert.
• 1a bis 1c zeigen verschiedene Messschemata zur Erfassung elektrischer Größen an einem Sicherungseinsatz 20. 1a zeigt das Messschema zur Messung der Netzspannung einer Phase bzw. einem Leitungsabgang 3 gegen über dem Neutralleiter (oder PEN) unter Verwendung eines Spannungsmessgerätes 21, das über eine Messleitung 27 mit einem Abgriff an der Abgangsseite des Sicherungseinsatzes 20 verbunden ist. 1b zeigt das Messschema zur Messung der Differenzspannung U_F über einem Sicherungseinsatz 20 unter Verwendung eines Spannungsmessgerätes 22, das über jeweils eine Messleitung 27 mit einem Abgriff an der Eingangs- und Abgangsseite des Sicherungseinsatzes 20 verbunden ist. Schließlich zeigt 1c das Messschema zur Messung des Stroms I_F durch einen Sicherungseinsatz 20 unter Verwendung eines Stromwandlers 17, der durch eine Messspule gebildet ist, die hier die Abgangsseite des Sicherungseinsatzes 20 umgibt. Es kann aber natürlich auch die Eingangsseite verwendet werden. Der Stromwandler 17 liefert eine Messspannung, die über Messleitungen 28 zu einem Spannungsmessgerät 23 zur Messung einer leiterstromabhängigen Spannung U=f(I) übertragen wird, aus der wiederum der Strom I_F ermittelbar ist.
• Ein Sicherungseinsatz 20 kann durch diese Messungen überwacht werden, insbesondere hinsichtlich seines Auslösestatus. Somit ist erkennbar, ob ein Sicherungseinsatz 20 infolge geschmolzenen Schmelzdrahtes gewechselt werden muss. Wird dies für jede Phase eines drei- oder mehrphasigen Leitungsabgangs 3 durchgeführt, kann ein vollständiges Monitoring des Leistungsflusses an diesem Leitungsabgang 3 erfolgen und bei Bedarf mittels zusätzlicher Geräte Einfluss auf den Leistungsfluss genommen werden.
• 2 zeigt ein elektrisches Blockschaltbild sämtlicher, auf eine Leitung (Phase) des Leitungsabgangs 3 bezogener Messpfade, die eine erfindungsgemäße Messelektronik 5 enthält und die gemeinsam auf einer Leiterpatte 7 untergebracht sind. Dabei ist eine Neutralleiterstrommessung I_N mittels einem Stromwandler 24 und einem ersten AD-Wandler 15a, eine Leiterstrommessung I_Fuse mittels dem Stromwandler 17 und einem zweiten AD-Wandler 15b, eine Netzspannungsmessung U_L-N mittels Spannungsteiler 25a und einem dritten AD-Wandler 15c sowie eine Differenzspannungsmessung U_Fuse mittels Spannungsteiler 25b und einem vierten AD-Wandler 15d realisiert. In einer anderen Ausführungsvariante können auch weniger dieser Messpfade, d.h. eine beliebige andere Kombination dieser Messpfade realisiert sein. Insbesondere muss die Neutralleiter-strommessung nicht unbedingt vorhanden sein, da sie für einen n-phasigen Leitungsabgang ohnehin nur einmal benötigt wird, die übrigen Messpfade für die n Sicherungseinsätze 20 jedoch ebenfalls n-mal benötigt werden. Daher kann der Messpfad für die Neutralleiterstrommessung I_N auch auf einer Zusatzplatine 7a ausgelagert sein. Alle AD-Wandler 15a-15d sind mit einer zentralen Verarbeitungseinheit 18 verbunden, der hier beispielhaft als FPGA ausgeführt ist.
• Dabei zeichnen sich die Messpfade unter anderem durch eine eindeutige Potentialtrennung zwischen der Seite der Messungen (High-Side) und der Seite der digitalen Verarbeitung (Low-Side) aus. Hierzu sind die AD-Wandler 15a-15d mit galvanischer Trennung ausgestattet. Ein Merkmal dabei ist, dass sowohl die High-Side (Analogseite) als auch Low-Side (Digitalseite) jeweils über eine eigenständige Versorgung verfügen. Die Lowside (Digitalseite) wird über eine Spannungsversorgung 26 mit einer Gleichspannung versorgt, welche auch die Verarbeitungseinheit 18 und die analogseitigen Spannungsversorgungen 14 und 16 speist.
• Für die Differenzspannungsmessung, die Leiterstrommessung und die Netzspannungsmessung erfolgt die Spannungsversorgung in Bezug auf den Leiter L mit einer ersten Spannungsversorgung 16. Für die optionale Neutralleiterstrommessung erfolgt die Spannungsversorgung in einer zweiten Spannungsversorgung 14. Die erste und zweite Spannungsversorgung 14, 16 werden beide durch die digitalseitige Spannungsversorgung 26 gespeist. Für die Netzspannungsmessung U_L-N als auch für die Differenzspannungsmessung U_Fuse werden die Spannungsteiler 25a, 25b eingesetzt, um die Messspannungen an die Eingangsspannungsbereiche der verwendeten AD-Wandler 15c, 15d anzupassen. Die Strommessung(en) I_FUSE und I_N erlaubt die Anbindung verschiedener Strommessprinzipien (z.B. Rogowski, Stromwandler).
• Neben der Messpfade zur Erfassung der elektrischen Größen umfasst die Messelektronik 5 noch eine Anbindung an einen Temperatursensor 19 zur Messung der Temperatur ϑ am Sicherungseinsatz oder in dessen unmittelbarer Nähe, dessen Signale ebenfalls auf die Verarbeitungseinheit 18 geführt sind.
• Die mechanische Integration der Messwerterfassung (Sensoren) in eine NH-Sicherungslastschaltleiste, wie sie in 3a abgebildet ist, über entsprechende Wandler oder Abgriffe ist bereits im Stand der Technik beschrieben. Bezüglich der Spannungsabgriffe sei stellvertretend auf die Patentanmeldung EP 1058283 A2 verwiesen. Dabei wird zur Erfassung der Differenzspannung und der Netzspannung an jeder der Kontaktzungen zur Aufnahme die Messerkontakte einer NH-Sicherung ein entsprechender Abgriff montiert. Über eine entsprechende Messleitung werden diese Spannungsabgriffe mit der Messelektronik verbunden. Im Hinblick auf eine Strommessung innerhalb einer NH-Sicherungslastschaltleiste werden verschiedene Lösungen im Stand der Technik vorgeschlagen. Die Patentanmeldung DE 102007051419 A1 schlägt vor, einen Stromwandler (einzeln oder als eine Einheit) rückwärtig über die Einspeisekontakte einer NH-Sicherung zu stecken. In der Patentanmeldung EP 2546856 A1 wird vorgeschlagen, die Stromwandler innenseitig über die Kontaktzungen zur Aufnahme der NH-Sicherungen zu schieben. Über entsprechende Messleitungen werden die Stromwandler dann mit einer Elektronik verbunden. Bei den angesprochenen Lösungen werden die Messleitungen und Abgriffe jedoch vertikal durch die Leiste geführt, so dass diese dann oberhalb oder unterhalb der Leiste austreten und dann mit einer außerhalb der NH-Sicherungslastschaltleiste liegenden Messwertumformungs- und Verarbeitungselektronik verbunden werden müssen, welche entweder ober- oder unterhalb der NH-Sicherungslastschaltleiste oder vollständig separat von dieser positioniert wird.
• Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird jedoch vorgeschlagen, die Elektronik 5 zur Messwertumformung und -verarbeitung als integralen Bestandteil der Schutzeinrichtung 1 auszuführen. Hierzu wird eine NH-Sicherungslastschaltleiste oder ein NH-Sicherungslasttrennschalter vorgeschlagen, an dem seitlich ein Bereich 30 vorgesehen ist, in den sich diese Elektronik 5 einsetzen lässt. Die notwendigen Messleitungen 27, 28 und Abgriffe werden somit nicht oberhalb oder unterhalb aus der Schutzeinrichtung 1 herausgeführt, sondern in diesen Bereich bzw. Seitenraum 30 hineingeführt, wo sie an die seitlich positionierte Elektronik 5 angebunden sind. Dabei liegt die Elektronik 5 zum Schutz vor möglichen Umwelteinwirkungen (Temperatur, aber auch Kurzschlusseffekte etc.) unter einem (abgeschlossenen) Gehäuse. Diesbezüglich werden zwei Varianten vorgeschlagen, die in den 3b und 3c gezeigt sind.
• Gemäß der Variante in 3b ist eine separate Elektronikabdeckung 6 vorgesehen, die an das Gehäuse 4 der NH-Sicherungslastschaltleiste 1 oder einem entsprechenden NH-Sicherungslasttrennschalter montierbar ist, vorzugsweise dort ansteckbar ist. Der Seitenraum 30 liegt dann zwischen dem Gehäuse 4 und der Elektronikabdeckung 6. 3b zeigt demgemäß eine erfindungsgemäße Ausführungsvariante am Beispiel einer NH-Sicherungslastschaltleiste 1 in einer Standardausführung analog 3a, an die sich ein steckbares Elektronikgehäuse 6 seitlich an das Gehäuse 4 der NH-Sicherungslastschaltleiste 1 anstecken lässt, so dass zwischen dem Elektronikgehäuse 6 und dem Gehäuse 4 der Schutzeinrichtung 1 der Seitenraum 30 vorhanden ist, der die Messelektronik 5 aufnimmt. Anstelle der NH-Sicherungslastschaltleiste 1 kann auch ein NH-Sicherungslasttrennschalter verwendet werden.
• Die zweite Varianten in 3c sieht vor, den Seitenraum 30 als festen Bestandteil des Grundkörpers einer NH-Sicherungslastschaltleiste 1 oder eines NH-Sicherungslasttrennschalters auszuführen, so dass die Elektronikabdeckung hier nicht eigenständig, sondern integraler Bestandteil des Gehäuses 4a der Schutzeinrichtung 1 ist. 3c zeigt demgemäß eine NH-Sicherungslastschaltleiste 1 mit integriertem Elektronikgehäuse, das Teil des Gehäuses 4a der Sicherungslastschaltleiste 1 ist. Im Vergleich zu der herkömmlichen Ausführung der NH-Sicherungslastschaltleiste 1 ist ihr Gehäuse zu einer Seite quer zu ihrer Längserstreckung, in 3c zur rechten Seite, unter Ausbildung des Seitenraums 30 erweitert, der die Messelektronik 5 aufnimmt. Nach außen ist der Seitenraum 30 durch eine Gehäusewand abgeschlossen. Anstelle der NH-Sicherungslastschaltleiste 1 kann auch hier ein NH-Sicherungslasttrennschalter verwendet werden.
• In den entsprechenden Seitenraum 30 lässt sich dann die Messplatine 7, 7a der Messelektronik 5 einsetzten. Die Elektronik 5 kann dabei, wie im Beispiel von 3b, 3c gezeigt, auf einer einzigen Platine 7 angeordnet sein. Es können jedoch auch mehrere kleinere Platinen 7 eingesetzt werden, so dass beispielsweise für jede Phase eine separate Platine 7 mit jeweils einer Elektronik gemäß 2 vorhanden ist. So kann die Messelektronik 5 im Fall einer 3-phasigen NH-Sicherungslastschaltleiste 1 drei Messplatinen 7 aufweisen, von denen jeweils eine Messplatine 7 einer der Schutzeinrichtungen 20 zugeordnet ist und alle oder nur einen Teil der Messpfade gemäß 2 umfasst.
• Dabei ist die Elektronik 5 und/oder das Elektronikgehäuse 6 so ausgeführt, dass sich die Elektronik 5 im Falle eines Defektes in Gestalt einer einzelnen Platine 7 oder als Ganzes austauschen lässt, ohne dass dafür die Schutzeinrichtung 1 geöffnet, entfernt, oder anderweitig bedient werden muss und somit auch kein Versorgungsausfall entsteht.
• Hierzu kann das Elektronikgehäuse 6 respektive der Seitenraum 30 von der Frontseite her geöffnet werden. Die Platine(n) 7, 7a lässt sich dann nach vorne rausziehen, entsprechend der Entnahmerichtung der Sicherungseinsätze 20, und durch (eine) neue ersetzen, indem diese einfach wieder in die dafür vorgesehenen Steckplätze (Steckkontakte) eingesteckt wird. Die Steckplätze (Steckkontakte) wiederum erlauben die Kontaktierung der Elektronikplatinen 7, 7a mit den in der NH-Sicherungslastschaltleiste 1 integrierten Sensoren (Spannungsabgriffe an Aufnahmen 11a, 11b, Stromwandler 17, Temperatursensoren 19 etc.).
• Fig. Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden, zeigt die NH-Sicherungslastschaltleiste 1 gemäß der Ausführungsvariante in 3b mit ansteckbaren Elektronikgehäuse 6, von der Frontseite aus gesehen ohne frontseitige Abdeckung, die gemäß 3a durch drei voneinander unabhängige, schwenkbare Klappen 2 (Schaltdeckel) gebildet ist, welche jeweils eine NH-Sicherung 20 aufnehmen, die durch das schwenken der entsprechenden Klappe 2 zum Sockelteil in dort vorgesehene Aufnahmen 11a, 11b für die Messekontakte der NH-Sicherung 20 eingesteckt wird. Auf dem Sockelteil der NH-Sicherungslastschaltleiste 1 sind die Sammelschienenkontakte 10 und die Abgangsklemmen 8 einschließlich der Stromleiter 9 und der Kontaktmesseraufnahmen 11a, 11b für die Sicherungselemente 20 montiert.
• Seitlich angeordnet, befindet sich das Elektronikgehäuse 6, das in dieser Ausführungsvariante steckbar am Gehäuse 4 der Schutzeinrichtung 1 montiert ist. Zwischen dem Elektronikgehäuse 6 und dem Gehäuse 4 ist der Seitenraum 30 ausgebildet, in welchem die Messplatinen 7, 7a samt Elektronik platziert sind. Auf die sammelschienenseitigen (eingangsseitigen) Kontaktmesseraufnahmen 11a sind Stromwandler 17 aufgesteckt. Sowohl an den Sammelschienenkontakten 10 als auch auf den abgangsseitigen Kontaktmesseraufnahmen 11b ist jeweils ein Spannungsabgriff angebunden. Die Messleitungen 27 der Spannungsabgriffe 11a, 11b als auch die Messleitungen 28 der Stromwandlerkontakte werden durch die NH-Sicherungslastschaltleiste 1 in den Seitenraum 30 geführt und sind dort über Steckkontakte mit den Messplatinen 7 verbunden.
• Wie in 4 erkennbar ist, ist jedem Sicherungseinsatz der Schutzeinrichtung 1 eine eigene Messplatine 7 mit Messeingängen zur Erfassung elektrischer Größen eines der Sicherungseinsätze 20 zugeordnet, insbesondere zur Messung der Netzspannung, der Differenzspannung und des Leitungsstroms durch die Leitung, die der entsprechende Sicherungseinsatz 20 absichert. Somit ist für die Messungen für jede Phase eine eigene Platine mit entsprechender Messelektronik vorhanden. Dabei sind die Messplatinen 7 untereinander und jeweils auf der Höhe des jeweils zugeordneten Sicherungssatzes 20 angeordnet. Untereinander sind die Messplatinen 7 datentechnisch verbunden, so dass Messdaten übertragen oder sogar ausgetauscht werden können. Somit kann realisiert werden, dass nicht alle oder bestenfalls nur eine Messplatine 7 eine Verarbeitungseinheit 18 aufweist, die zur Verarbeitung von Messwerten der oder einer anderen Messplatinen 7 eingerichtet ist.
• Vorzugsweise bildet die datentechnische Vernetzung der Messplatinen dabei eine Linientopologie, die bei einer Platine 7a der Messelektronik 5 endet, die wenigstens eine, vorzugsweise zwei identische Kommunikationsschnittstellen 12 und/oder Datenschnittstellen 12 zur Verbindung mit einer Zentraleinheit, einer anderen Messelektronik 5 einer NH-Sicherungslastschaltleiste und/ oder mit einem Netzwerk aufweist. Auf dieser Platine 7a kann die Messelektronik (5) auch eine mehrpolige Kontaktleiste 13 aufweisen, die insbesondere als Steckkontaktleiste zum Anschluss einer Versorgungsspannung, eines externen Sensors, und/ oder eines Neutralleiter- und/ oder Schutzleiterabgriffs eingerichtet ist. Geeigneterweise trägt diese Platine 7a auch den Messpfad für die Neutralleiter strommessung, da dieser nur ein Mal pro NH-Sicherungslastschaltleiste 1 ermittelt werden muss.
• Da die Kommunikationsschnittstelle(n), die Kontaktleiste (13) und die Neutralleiter strommessung nur ein Mal pro NH-Sicherungslastschaltleiste 1 benötigt werden, sind deren elektrotechnischen Bauteile auf einer Zusatzplatine 7a angeordnet, die ebenfalls datentechnisch mit den übrigen Messplatinen 7 in der Linientopologie verbunden und räumlich als unterste Platine in dem Seitenraum 30 angeordnet ist.
• 5 zeigt die Ansicht der NH-Sicherungslastschaltleiste 1 mit Elektronikgehäuse 6 von unten in vergrößerter Darstellung. Deutlich erkennbar sind die von der jeweiligen Abgangsseite 11b des jeweiligen Sicherungseinsatzes 20 kommenden Stromleiter 9 sowie die damit schraubbefestigbaren Abgangsklemmen 8 im unteren Anschlussraum der Leiste. Seitlich davon befindet sich in dem Seitenraum 30 unter dem Elektronikgehäuse 6 die Zusatzplatine 7a der Elektronik 5. Auf dieser sind zwei, von der Unterseite zugängliche Kommunikationsschnittstellen 12 zur möglichen Anbindung an eine weitere Datenverarbeitungseinheit angeordnet. Darüber hinaus sind weitere Steckkontakte in Form einer Steckerleiste 13 von unten zugänglich integriert, an die sich beispielsweise ein externer Stromwandler, ein weiterer Spannungsabgriff und/oder ähnliches anbinden lassen, um beispielsweise auch Zustände über den Neutalleiter oder PEN-Leiter innerhalb der Leiste erfassen zu können. Auch kann über diese Steckerleiste 13 die Messelektronik 5, genauer gesagt die Verarbeitungseinheit 18 mit einer Versorgungspannung versorgt werden und der zur Netzspannungsmessung notwendige Neutralleiterabgriff (oder PEN-Leiter-Abgriff) mit der NH-Sicherungslastschaltleiste 1 verbunden werden.
• Neben der messtechnisch relevanten Komponenten kann die Elektronik 5 mit zusätzlichen Ein- und/ oder Ausgangskontakten versehen sein, mit denen sich beispielsweise Schaltgeräte oder Meldevorrichtungen ansteuern lassen. In Kombination mit einem Schaltgerät, z.B. einem Schütz oder Leistungsschalter, kann so auch der Abgang 3 einer NH-Sicherungslastschaltleiste 1 oder eines NH-Sicherungslasttrennschalters automatisiert zu- und abgeschaltet werden. Hierfür kann die Steckerleiste 13 entsprechende Kontakte umfassen, die Ein- oder Ausgänge zum Steuern sind.
• Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung 1 ist die platzsparende Anordnung der Messelektronik 5, welche als Bestandteil gängiger in der Energieversorgung eingesetzter Schutzeinrichtungen 1 ausgeführt ist. Hierdurch wird einerseits der Leitungsaufwand, der üblicherweise mit einer derartigen Messwerterfassung einhergeht, reduziert. Darüber hinaus ist auch der Installationsaufwand gegenüber separat anzubringenden Messelektroniken minimiert. Zusätzlich reduziert sich durch diese beiden Vorteile auch das Fehlerpotenzial insgesamt. Denn durch die einfach austauschbare Elektronik lässt sich ohne Austausch der eigentlichen Schutzeinrichtung 1 einerseits die Elektronik 5 stets auf den neusten Stand hinsichtlich einer modernen Messwerterfassung bringen, andererseits kann auch eine defekte Elektronik 5 leicht ausgetauscht werden, ohne dass die Schutzeinrichtung 1 abgeschaltet werden muss und somit ein Versorgungsausfall in Kauf genommen werden muss.
• Als weiteren Vorteil der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung 1 ermöglicht die Realisierung einer integrierten Messtechnik 5 neben der Messung des Stromes und der Sternspannung (Spannung eines Außenleiters (Phase) gegenüber dem Sternpunkt/Neutralleiter) aller 3 Phasen eines Drehstromsystems weitere Messungen zur Bestimmung des Netzzustandes, nämlich insbesondere die Messung der Differenzspannung an den Sicherungseinsätzen 20 und der Temperatur in unmittelbarer Nähe zu diesen. Hierdurch lässt sich nicht nur der Netzzustand im Allgemeinen bestimmen. Die erfindungsgemäße Lösung erlaubt vielmehr gleichzeitig die Überwachung der eingesetzten Sicherungseinsätze 20 und der temperaturmäßigen Zustände innerhalb der Niederspannungsschaltanlage. Weitere Vorteile ergeben sich durch die Messwertvorverarbeitung unmittelbar am Ort der Messung und nicht extern der Schutzeinrichtung.
• In weiteren, nicht dargestellten Ausführungsvarianten kann Folgendes vorgesehen sein:
• In einer Ausführungsvariante ist in einer NH-Sicherungslastschaltleiste oder eine NH-Sicherungslasttrennschalter ein abgetrennter Gehäusebereich, in den die Elektronik integriert wird, als fester Bestandteil des Gehäuses vorgesehen.
• In einer Ausführungsvariante kann die gesamte Messelektronik 5 auf einer einzigen Platine derart ausgeführt sein, dass auf dieser die für die Messung notwendige Elektronik vollständig für alle Phasen integriert ist, wie dies in den 3b und 3c angedeutet ist. Vorzugsweise können auf dieser einzigen Platine auch die Schnittstellen für eine Kommunikation mit einer anderen Messelektronik, einer zentralen Datenverarbeitungseinheit und/ oder einem Netzwerk integriert sein.
• In einer Ausführungsvariante kann die Messelektronik 5 zusätzliche Ein- und/ oder Ausgänge aufweisen, mit dem/ denen sich beispielsweise Schaltgeräte oder Meldeeinrichtungen ansteuern sowie deren Zustände zurückmelden lassen können.
• In einer Ausführungsvariante könnten die Größen „Strom über der Sicherung 20“, „Differenzspannung über der Sicherung 20“, „Netzspannung an der Sicherung 20“ und „Temperatur in unmittelbarer Nähe zur Sicherung 20“ für jede Phase einzeln erfasst werden, um so ein vollständiges Monitoring einer einzelnen Phase und der entsprechenden Sicherung 20 zu ermöglichen.
• Geht man davon aus, dass eine genaue Leistungsmessung für jede Phase nicht notwendig ist und ein symmetrisches Spannungssystem vorliegt, können in einer weiteren Variante die gleichen Größen erfasst werden wie bei der zuvor genannten Ausführungsvariante, wobei jedoch lediglich an einer der Phasen die Spannung erfasst wird und bei den übrigen Phasen die Messung der Netzspannung an der entsprechenden Sicherung 20 entfällt. Für die Bestimmung weiterer Größen kann diese einphasig ermittelte Spannung dann als Bezugsspannung herangezogen werden.
• Ist bezogen auf die Temperaturmessung die Erfassung der Temperatur nicht an jedem Sicherungseinsatz 20 erforderlich, kann in einer weiteren Ausführung die Temperaturmessung an nur einer Phase erfolgen. Bei einer weiteren Ausführungsvariante wird auf eine Temperaturmessung ganz verzichtet.
• Sofern die Einspeiserichtung über die Sammelschienen eindeutig vorgegeben ist, kann in einer Ausführungsvariante auf die Differenzspannungsmessung zur Bestimmung des Auslösezustandes einer Sicherung 20 verzichtet werden. Die Netzspannungsmessung auf der Abgangsseite 11b der Sicherung 20 ist dann ein Indikator für den Auslösezustand dieser Sicherung 20.
• Bei einer weiteren Ausführungsvariante lässt sich zusätzlich ein weiterer Stromwandler anbinden, mit dem der Strom über den PEN oder N-Leiter, je nach Netzform, im Falle einer unsymmetrischen Belastung erfassen lässt.
• Bezüglich der Kommunikation kann in einer ersten Ausführungsvariante jede Messplatine 7 einer jeden Phase einer jeden Leiste 1 mit einer entsprechenden Kommunikationsschnittstelle ausgestattet sein. Dabei wird jede der Messplatinen 7 in einer Stern-Topologie mit einer Verteiler- oder Zentraleinheit separat verbunden.
• In einer weiteren Ausführungsvariante kann ebenfalls jede Messplatine 7 einer jeden Phase einer jeden Leiste 1 mit einer entsprechenden Kommunikationsschnittstelle ausgestattet sein, wobei alle Messplatinen 7 in einer Linien- oder Ring-Topologie miteinander verbunden werden.
• Eine weitere Ausführungsvariante betrifft eine Leiste 1, bei der die drei Messplatinen 7 untereinander über eine eigenständige leisteninterne Kommunikation mit einander verbunden sind, wobei die Kommunikationsverbindung zur einer Verteiler- oder Zentraleinheit einmal pro Leiste 1 dadurch durchgeführt wird, dass alle Leisten 1 untereinander in einer Linien- oder Ring-Topologie verbunden sind.
• Bei einer weiteren Ausführungsvariante sind die drei Messplatinen 7 einer Leiste 1 über eine eigenständige leisteninterne Kommunikation mit einander verbunden. Die Kommunikationsverbindung mit einer Verteiler- oder Zentraleinheit geschieht dann einmal pro Leiste 1 in einer Sterntopologie.
• In einer Ausführungsvariante, bei der die gesamte Elektronik 5 auf einer einzigen Platine integriert wird, ist keine interne Kommunikation erforderlich. Es ist lediglich eine Kommunikationsverbindung aus der Leiste 1 oder dem Lasttrennschalter (Trenner) heraus notwendig, welche dann topologisch wie in den oben angeführten Beispielen ausgeführt werden kann.
• Wie anhand der Figuren beschrieben, kann jede Messplatine 7 mit einem FPGA 18 oder einer alternativen Verarbeitungseinheit 18 ausgestattet sein, welcher je nach Ausführungsform über entsprechende Messwertverarbeitungskapazitäten verfügt.
• In einer Ausführungsvariante kann jede Messplatine 7 mit einer eigenständigen Messwertverarbeitung derart ausgestattet sein, dass über die Datenverbindung der Platinen 7 untereinander nur noch vorverarbeitete Größen (Messgrößen oder daraus abgeleitete Größen), wie sie vom Anwender benötigt werden, übertragen werden.
• In einer anderen Ausführungsvariante können im Falle der Variante mit mehreren Platinen 7 zwei der Messplatinen 7 einer Leiste 1 keinerlei Datenvorverarbeitung übernehmen, wobei über die Datenverbindung die Rohdaten der Messung an die dritte Messplatine 7 übertragen werden, auf dem dann die Messwertverarbeitung vorgenommen wird.
• Die zu erfassenden physikalischen, insbesondere elektrischen Größen können beispielsweise sein:
• - die Spannung und/ oder der Strom der Phase L1, und/ oder
• - die Spannung und/ oder der Strom der Phase L2, und/ oder
• - die Spannung und/ oder der Strom der Phase L3, und/ oder
• - die Spannung und/ oder der Strom des Neutralleiters, und/ oder
• - die Spannung und/ oder der Strom des PEN-Leiters, und/ oder
• - die Spannung zwischen zwei der Phasen L1, L2 oder L3, und/ oder
• - die Temperatur an einer/ oder allen der den Phasen zugeordneten Sicherungseinsätze oder der Mess- und Steuerelektronik,
an der NH-Sicherungslastschaltleiste 1 oder einem NH-Sicherungslasttrennschalter sein.
• Vorzugsweise kann mit der Messelektronik 5 die Ansteuerung eines oder mehrerer Schaltgeräte oder eines oder mehrerer Meldevorrichtungen oder Ähnliches oder die Kombination dieser Geräte erfolgen.
• Vorzugsweise können mit der Messelektronik 5 ein oder mehrere binäre, digitale oder analoge Eingangssignale, z.B. die Rückmeldekontakte eines Schaltgerätes aufgenommen werden.
• Vorzugsweise können auf der Messelektronik 5 sichtbar angebrachte optische Signalgeber, z.B. LEDs, vorhanden sein. Mit diesen kann beispielsweise signalisiert werden, ob
• - die Spannungsversorgung erfolgt oder
• - die Kommunikationsverbindung gewährleistet ist oder
• - Spannungs- und/oder Stromgrenzen eingehalten sind oder
• - Temperaturgrenzen eingehalten sind
• - der Sicherungseinsatz 20 intakt ist oder ausgelöst hat, oder
• - einer oder mehrere der oben genannten Zustände vorliegt.
• Vorzugsweise kann die Messelektronik 5 derart mit einer der Niederspannungsschaltanlage zugehörigen zentralen Datenverarbeitungseinheit kommunizieren,
• - dass jede Messelektronik 5 die an einer jeden NH-Sicherungslastschaltleiste 1 oder NH-Sicherungslasttrennschalter angebracht ist, eigenständig mit der zentralen Datenverarbeitungseinheit kommuniziert, welche eine externe Kommunikation (aus der Niederspannungsschaltanlage heraus) ermöglicht und über eine Stern-Topologie mit dieser Verbunden ist.
• - dass jedes Messelektronik 5 die an einer jeden NH-Sicherungslastschaltleiste 1 oder NH-Sicherungslasttrennschalter angebracht ist, eigenständig mit der zentralen Datenverarbeitungseinheit kommuniziert, welche eine externe Kommunikation ermöglicht und über eine Linien-Topologie mit dieser Verbunden ist.
• - dass jedes Messelektronik 5 die an einer jeden NH-Sicherungslastschaltleiste 1 oder NH-Sicherungslasttrennschalter angebracht ist, eigenständig mit der zentralen Datenverarbeitungseinheit kommuniziert, welche eine externe Kommunikation ermöglicht und über eine Ring-Topologie mit dieser Verbunden ist.
• - dass jede Messelektronik die an einer jeden NH-Sicherungslastschaltleiste 1 oder NH-Sicherungslasttrennschalter angebracht ist, mit einer Kommunikationseinrichtung ausgestattet ist, die die externe Kommunikation separat ermöglicht.
• Bezugszeichenliste

1

Schutzvorrichtung, NH-Sicherungslastschaltleisten

2

Schaltdeckel, Klappe

3

Leitungsabgang

4, 4a

Gehäuse der Schutzvorrichtung

5

Messelektronik

6

Gehäuse der Messelektronik

7

Messplatine

7a

Zusatzplatine

8

Abgangsklemmen

9

Stromleiter

10

Sammelschienenkontakte

11a

eingangsseitige Kontaktmesseraufnahme

11b

abgangsseitige Kontaktmesseraufnahme

12

Kommunikationsschnittstelle

13

Steckerleiste

14

analogseitige Spannungsversorgung zur Neutralleiterstrommessung

15a-15d

AD-Wandler

16

analogseitige Spannungsversorgung zur Messung des Phasenstroms, der Phasenspannung und der Differenzspannung über dem Sicherungselement

17

Stromwandler für Leiterstrommessung

18

Verarbeitungseinheit

19

Temperaturfühler

20

Sicherungseinsatz, NH-Sicherung

21

Spannungsmessgerät für Netzspannungsmessung

22

Spannungsmessgerät für Differenzspannungsmessung

23

Spannungsmessgerät zur Messung einer leiterstromabhängigen Spannung

24

Stromwandler für Neutralleiterstrommessung

25a, 25b

Spannungsteiler

26.

digitalseitige Spannungsversorgung

27

Messleitung zum Spannungsabgriff

28

Messleitung zum Stromwandler

29

Hauptraum

30

Seitenraum

• 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
• EP 1058283 A2 [0003, 0011, 0013, 0071]
• DE 19913017 A1 [0003, 0005, 0010]
• EP 2259284 A2 [0007]
• DE 102011052499 A1 [0007]
• DE 102007051419 A1 [0008, 0071]
• EP 2546856 A1 [0009, 0071]
• Zitierte Nicht-Patentliteratur
• DIN 43620/1 [0010]

Claims (16)

1. Elektrische Schutzeinrichtung (1) in Gestalt einer/ eines zur Hängemontage innerhalb einer Niederspannungsschaltanlage vorgesehenen Sicherungslastschaltleiste oder Sicherungslasttrennschalters, wobei die Sicherungslastschaltleiste räumlich untereinander und der Sicherungs-Lasttrennschalter räumlich nebeneinander angeordnete Sicherungseinsätze (20) des Niederspannungs-Hochleistungs-(NH) Typs zum Schutz eines Leitungsabgangs (3) aufweist, die innerhalb eines Hauptraumes (29) in einem Gehäuse (4, 4a) angeordnet sind, wobei die Schutzeinrichtung (1) eine Messelektronik (5) mit mehreren Messeingänge zur Erfassung elektrischer Größen zumindest einer der Sicherungseinsätze (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Messelektronik (5) in einem seitlich neben dem Hauptraum (29) liegenden, gegenüber dem Hauptraum (29) schmalen Seitenraum (30) auf zumindest einer sich parallel zur Längsebene der Sicherungseinsätze (20) erstreckenden Messplatine (7, 7a) angeordnet ist.
2. Schutzeinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messelektronik (5) in dem Gehäuse (4a) der Schutzeinrichtung (1) einliegt und der Seitenraum (30) vom Hauptraum (29) durch eine Trennwand räumlich getrennt ist.
3. Schutzeinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messelektronik (5) in einem zum Gehäuses (4) der Schutzeinrichtung (1) separaten Elektronikgehäuse (6) einliegt, das seitlich an das Gehäuse (4) der Schutzeinrichtung (1) lösbar befestigt ist.
4. Schutzeinrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie elektrische Steckkontakte zur steckbaren Aufnahme der zumindest einen Messplatine (7, 7a) aufweist, die elektrisch mit zumindest einem Spannungsabgriff an einer Kontaktmesseraufnahme (11a, 11b) für den Sicherungseinsatz (20) und/ oder mit einem Stromwandler (17) verbunden sind.
5. Schutzeinrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektronikgehäuse (6) lösbar mechanisch an das Gehäuse (4) der Schutzeinrichtung (1) gesteckt ist.
6. Schutzeinrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie elektrische Steckkontakte aufweist, die durch das Anstecken des Elektronikgehäuses (6) von Gegensteckkontakten am Elektronikgehäuse (6) und/ oder an der zumindest einen Messplatine (7, 7a) kontaktiert werden.
7. Schutzeinrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Sicherungseinsatz (20) der Schutzeinrichtung (1) eine eigene Messplatine (7) mit Messeingängen zur Erfassung elektrischer Größen des jeweiligen Sicherungseinsatzes (20) zugeordnet ist.
8. Schutzeinrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messplatinen (7) untereinander und jeweils auf der Höhe des jeweils zugeordneten Sicherungssatzes (20) angeordnet sind.
9. Schutzeinrichtung (1) zumindest nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messplatinen (7) miteinander datentechnisch verbunden sind und nur eine der Messplatinen (7) eine Verarbeitungseinheit (18) zur Verarbeitung von Messwerten der anderen Messplatinen (7) aufweist.
10. Schutzeinrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messelektronik (5) wenigstens eine, vorzugsweise zwei identische Kommunikationsschnittstellen und/ oder Datenschnittstellen (12) zur Verbindung mit einer Zentraleinheit, einer anderen Messelektronik (5) und/ oder mit einem Netzwerk aufweist.
11. Schutzeinrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messelektronik (5) eine mehrpolige Kontaktleiste (13), insbesondere eine Steckkontaktleiste zum Anschluss einer Versorgungsspannung, eines externen Sensors, und/ oder eines Neutralleiter- und/ oder Schutzleiterabgriffs aufweist.
12. Schutzeinrichtung (1) nach Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsschnittstelle und/ oder Datenschnittstelle (12) und die Kontaktleiste (13) auf einer zu der Messplatine (7) separaten Zusatzplatine (7a) angeordnet ist.
13. Schutzeinrichtung (1) zumindest nach Anspruch 10 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsschnittstelle und/ oder Datenschnittstelle (12) randseitig der Messplatine (7) oder Zusatzplatine (7a) derart angeordnet ist, dass sie von unten zugänglich ist.
14. Schutzeinrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeingänge jeweils über einen AD-Wandler (15a-15d) mit galvanischer Trennung mit einer Verarbeitungseinheit (18) der Messelektronik (5) verbunden sind.
15. Schutzeinrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messelektronik (5) eine erste Spannungsversorgung (14), die mit einer Phase verbunden ist und einen AD-Wandler (15b, 15d) zur Messung der Differenzspannung über dem die Phase (L) absichernden Sicherungseinsatz (20) oder zur Messung des Stroms durch den Sicherungseinsatz (20) speist, und eine zweite Spannungsversorgung (16) aufweist, die mit dem Nullleiter (N) verbunden ist und einen AD-Wandler (15a, 15c) zur Messung der Spannung an einem Kontakt des Sicherungseinsatz (20) oder zur Messung des Stroms durch den Nullleiter (N) Sicherungseinsatz speist, wobei die erste und zweite Spannungsversorgung in Serie geschaltet sind.
16. Schutzeinrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Sicherungseinsatz (20) ein Temperaturfühler (19) zugeordnet ist, der jeweils mit der Messelektronik (5), insbesondere mit der dem jeweiligen Schutzeinsatz (20) zugeordneten Messplatine (7) elektrische verbunden ist.

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