DE102018218461B4 - Schutzensemble - Google Patents

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Abstract

Schutzensemble, aufweisend• Eine Energieversorgung (PS),• Eine thermische Sicherung (F),• Ein Überspannungsschutzelement (SPD),• Wobei die Energieversorgung (PS) und das Überspannungsschutzelement (SPD) über eine Schnittstelle (I/O) verfügen,• Wobei das Überspannungsschutzelement (SPD) eine Überwachungseinrichtung (S1, S2) aufweist, wobei bei Erkennen eines Fehlerzustandes durch die Überwachungseinrichtung (S1, S2) mittels der Schnittstelle (I/O) die Energieversorgung (PS) zu einem kurzfristigen Überstrom veranlasst werden kann, sodass die Sicherung (F) auftrennt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schutzensemble.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Elektrische Anlagen sind gefährdet durch Überspannungen. Daher werden in zunehmenden Maße Überspannungsschutzelemente in elektrischen Anlagen verbaut, um die Verfügbarkeit von elektrischen Anlagen zu erhöhen.
  • Dabei ist es wichtig für eine gute Schutzwirkung die Überspannungsschutzelemente möglichst passgenau an die Eigenschaften der zu schützenden Anlage bzw. deren System anzupassen.
  • Eine typische Kenngröße ist dabei der Schutzpegel. Eine andere typische Kenngröße ist das Ableitvermögen. Jede dieser Kenngrößen kann alleine für eine gegebene zu schützende Anlage und/oder für eine zu schützende Komponente ein Schutzziel darstellen. Dabei werden in aller Regel auch Bedrohungsparameter und/oder die elektrische Festigkeit einer Anlage für die Bestimmung des Schutzzieles zu Grunde gelegt.
  • Sind in einer elektrischen Anlage z.B. eine Energieversorgung, ein Schutzschalter und ein Überspannungsschutzelement angeordnet, so muss zu deren Schutz (und zum Schutz von hierdurch versorgten Verbrauchern) das Überspannungsschutzelement passend gewählt werden, um die Energieversorgung und/oder den Schutzschalter und/oder versorgte Verbraucher zu schützen. Insbesondere benötigt ein Überspannungsschutzgerät selbst eine koordinierte Überstromschutzeinrichtung, um im Falle eines Fehlers des Überspannungsschutzelementes selbst, sicher vom Netz zu trennen.
  • Insbesondere im Gleichspannungsbereich ist eine Vielzahl unterschiedlicher Systeme anzutreffen, bei denen insbesondere die Energieversorgung stark unterschiedliche Quellencharakteristik aufweist.
  • Zur Illustration, weisen klassische Gleichstromquellen ein eher lineares Verhalten in der Strom-Spannungs-Kennlinie auf, weisen beispielsweise Photovoltaikanlagen ein hierzu abweichendes Verhalten auf. Daher muss z.B. die Abschaltleistung des Überspannungsschutzes in einer Photovoltaikanlage weitaus höhere Leistungen schalten können als in anderen Gleichspannungsanwendungen, da die Leistung, die im Fehlerfall abgeschaltet werden muss, bei einer Photovoltaik-Kennlinie deutlich höher als bei einer klassischen Gleichstromquelle ist. D.h. das Abschaltvermögen muss der hochdynamischen DC-Stromquellencharakteristik Rechnung tragen. Näherungsweise soll die Abschaltleistung des Überspannungsschutzes in einer Photovoltaikanlage doppelt so hoch sein wie in einer Anlage mit einer klassischen Gleichstromquelle. Zudem ist bei vielen nichtlinearen Quellen häufig der Betriebsstrom nur unwesentlich geringer als der spezifizierte Kurzschlussstrom. D.h. eine sinnvolle Auswahl ist nur in engen Grenzen und mit wenig Toleranz möglich.
  • Für den Fall, dass ein Überspannungsschutzelement alterungsbeding/fehlerbedingt dauerhaft einen niederohmigen Zustand einnimmt, wurden verschiedene Methoden der Fehlerbehandlung, z.B. Abtrenneinrichtungen, entwickelt. Diese Abtrenneinrichtungen sind nur auf das Überspannungsschutzelement abgestimmt.
  • Aus der deutschen Patentanmeldung DE 42 20 259 A1 ist eine Schutzanordnung zum Schutz elektrischer Einrichtungen gegen Überspannungen aus dem Stromversorgungsnetz bekannt, bei der ein Schalter bei einem erkannten Fehlerzustand zum trennen mittels einer Schnittstelle veranlasst wird. Aus der US-amerikanischen Patentanmeldung US 2018 / 0 233 897 A1 ist eine Energieversorgung bekannt, die gesteuert durch eine Überwachungseinrichtung über eine Schnittstelle zum Ausschalten veranlasst werden kann.
  • Überspannungsschutzeinrichtungen für den Einsatz in Niederspannungs-Stromversorgungssystemen (gem. DIN EN 61643-11:2013-04; VDE 0675-6-11:2013-04) sind in der Regel mit integrierten thermischen Abtrennvorrichtungen oder Schmelzsicherungen ausgestattet, die bei einer überlastungsbedingten Alterung der aktiven Schutzelemente (z. B. Varistor) eine galvanische Trennung der Überspannungsschutzeinrichtung vom Stromversorgungssystem herbeiführen bevor dieses eine kritische Temperatur überschreitet und eine Gefahr darstellt.
  • Bisher haben solche Überspannungsschutzeinrichtungen in energiereichen Systemen der Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik (gem. DIN EN 61643-21:2013-07; VDE 0845-3-1:2013-07) - insbesondere in Systemen mit hohen Betriebsspannungen und/oder großen Kurschlussleistungen - keinen weitverbreiteten Einzug gehalten.
  • Hier ist die Beherrschung von Fehlerströmen, die zu einer kritischen Erwärmung des Überspannungsschutzelementes führen können, schwierig. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Quellencharakteristik der Energieversorgung unbekannt ist. Ist z.B. ein möglicher Kurzschlussstrom nicht sicher vorhersehbar kann keine geeignete Sicherung gewählt werden, denn typischerweise wird eine Sicherung so gewählt, dass ein Fehlerstrom nur geringfügig höher ist als der minimale Auslösestrom der Sicherung.
  • Ausgehend hiervon ist es eine Aufgabe der Erfindung zur Erzielung von Schutzzielen eine Verbesserung bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Schutzensemble gemäß des unabhängigen Anspruchs. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind insbesondere Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Nachfolgend wird die Erfindung näher unter Bezug auf die Figuren erläutert. In diesen zeigt:
    • 1 eine schematische Darstellung eines ersten Schutzensembles gemäß einer zur beanspruchten Erfindung alternativen Ausführungsform,
    • 2 eine schematische Darstellung eines ersten erfindungsgemäßen Schutzensembles, und
    • 3 eine schematische Darstellung eines zweiten erfindungsgemäßen Schutzensembles.
  • Nachfolgend wird die Erfindung eingehender unter Bezugnahme auf die 2 und 3 dargestellt werden. Dabei ist anzumerken, dass unterschiedliche Aspekte beschrieben werden, die jeweils einzeln oder in Kombination zum Einsatz kommen können. D.h. jeglicher Aspekt kann mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden, soweit nicht explizit als reine Alternative dargestellt.
  • Weiterhin wird nachfolgend der Einfachheit halber in aller Regel immer nur auf eine Entität Bezug genommen werden. Soweit nicht explizit vermerkt, kann die Erfindung aber auch jeweils mehrere der betroffenen Entitäten aufweisen. Insofern ist die Verwendung der Wörter „ein“, „eine“ und „eines“ nur als Hinweis darauf zu verstehen, dass in einer einfachen Ausführungsform zumindest eine Entität verwendet wird.
  • Soweit nachfolgend Verfahren beschrieben werden, sind die einzelnen Schritte eines Verfahrens in beliebiger Reihenfolge arrangierbar und/oder kombinierbar, soweit sich durch den Zusammenhang nicht explizit etwas Abweichendes ergibt. Weiterhin sind die Verfahren - soweit nicht ausdrücklich anderweitig gekennzeichnet - untereinander kombinierbar.
  • Angaben mit Zahlenwerten sind in aller Regel nicht als exakte Werte zu verstehen, sondern beinhalten auch eine Toleranz von +/- 1 % bis zu +/- 10 %.
  • Bezugnahme auf Standards oder Spezifikationen oder Normen sind als Bezugnahme auf Standards bzw. Spezifikationen bzw. Normen, die zum Zeitpunkt der Anmeldung und/oder - soweit eine Priorität beansprucht wird - zum Zeitpunkt der Prioritätsanmeldung gelten / galten zu verstehen. Hiermit ist jedoch kein genereller Ausschluss der Anwendbarkeit auf nachfolgende oder ersetzende Standards oder Spezifikationen oder Normen zu verstehen.
  • Benachbart schließt im nachfolgend explizit eine unmittelbare Nachbarschaftsbeziehung ein ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein. Zwischen schließt im nachfolgenden explizit eine Lage ein, in der das zwischenliegende Teil eine unmittelbare Nachbarschaft zu den umgebenden Teilen aufweist.
  • Einleitend sei angemerkt, dass die bisherigen Ansätze auf der Ebene eines einzelnen Elementes angesetzt haben.
  • Die Erfindung hingegen verfolgt einen systemischen Ansatz, um einen Fehler / Fehlfunktion zu beherrschen.
  • In einer zur beanspruchten Erfindung alternativen Ausführungsform - welche in Zusammenhang mit 1 erläutert wird - weist ein Schutzensemble 1 einen Schutzschalter CB, und ein Überspannungsschutzelement SPD auf.
  • Der Schutzschalter CB und das Überspannungsschutzelement SPD verfügen jeweils über eine Schnittstelle I/O. Diese ist in den Figuren als durchgehende Linie dargestellt, um eine mögliche Ausdehnung der kommunizierenden Einrichtungen (nicht abschließend) aufzuzeigen.
  • Das Überspannungsschutzelement SPD kann zudem in allen Ausführungsformen eine Überwachungseinrichtung S1, S2 aufweisen, wobei bei Erkennen eines Fehlerzustandes durch die Überwachungseinrichtung S1, S2 mittels der Schnittstelle I/O der Schutzschalter CB zum Trennen veranlasst werden kann.
  • D.h. anders als in bisherigen Ansätzen, die auf eine eigenständige Abtrennung setzten, wird nunmehr alternativ oder zusätzlich eine koordinierte Abtrennung durch einen vorgeschalteten Schutzschalter CB veranlasst, sodass das Überspannungsschutzelement SPD und/oder die Energieversorgung PS und/oder nachgeschaltete Verbraucher vor den Folgen eines Kurzschlusses, z.B. durch Fehlfunktion des Überspannungsschutzelement SPD und/oder durch Folgeströme des Überspannungsschutzelements SPD, geschützt sind.
  • Wird nun durch die Überwachungseinrichtung S1, S2 eine Fehlfunktion des Überspannungsschutzelements SPD erkannt, so kann mittels der Schnittstelle I/O ein digitales oder analoges Signal über die Schnittstelle I/O zur Verfügung gestellt werden, das diesen Fehler anzeigt.
  • Der Schutzschalter CB kann dann auf Basis eines über die Schnittstelle I/O gemeldeten Fehlfunktion die Abschaltung (eigenständig) auslösen.
  • Dabei kann je nach Ausgestaltung der Schutzschalter befehlsartig reagieren und/oder aber nach einer Bewertung des digitalen oder analogen Signales, welches von der Schnittstelle I/O empfangen wurde, eigenständig die Abschaltung veranlassen. Beispielsweise wäre es möglich, dass die Überwachungseinrichtung S1, S2 unterschiedliche Fehler erkennen und unterschiedlich mittels der Schnittstelle I/O melden können. Fehler können z.B. auch die Überschreitung / Erreichung eines Schwellwertes sein.
  • In einer Ausgestaltung ist der Schutzschalter CB - wie in 3 angedeutet - in einem eigenständigen Gehäuse G_CB angeordnet. Alternativ kann der Schutzschalter CB auch in eine Energieversorgung PS integriert sein. Es kann natürlich auch vorgesehen sein, dass sowohl ein eigenständiger Schutzschalter CB vorgesehen ist, obwohl die Energieversorgung PS einen Schutzschalter bereits aufweist. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit könnte ein Schutzschalter CB auch in einem Gehäuse G_SPD angeordnet sein.
  • In Ausführungsformen gemäß einer zur beanspruchten Erfindung alternativen Ausführungsform kann zudem vorgesehen sein, dass ein Wiedereinschalten des Schutzschalters CB erst nach einem Erkennen eines Wechsels des (defekten) Überspannungsschutzelementes SPD möglich ist.
  • Dies kann z.B. dann vorteilhaft sein, wenn das Überspannungsschutzelement SPD irreversibel geschädigt ist und/oder eine vorbestimmte Schutzwirkung nicht mehr gegeben oder nicht mehr erwartbar ist, z.B. nach einer bestimmten Anzahl von Ableitereignissen.
  • Beispielsweise kann dann durch Überwachen der Schnittstelle I/O ein mechanisches Entfernen und Wiedereinsetzen eines Überspannungsschutzelements SPD detektiert werden. Alternativ oder zusätzlich können aber auch eindeutige Daten aus dem Überspannungsschutzelement SPD über die Schnittstelle I/O ausgelesen oder von diesem Überspannungsschutzelement SPD bereitgestellt werden, sodass andere Elemente des Schutzensembles 1 den Wechsel erkennen können, und sodann ein Wiedereinschalten des Schutzensembles 1 ermöglicht wird.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung - welche in Zusammenhang mit 2 erläutert wird - weist das Schutzensemble 1 eine Energieversorgung PS, eine thermische Sicherung F, ein Überspannungsschutzelement SPD auf.
  • Die Energieversorgung PS und das Überspannungsschutzelement SPD können wiederum über eine Schnittstelle I/O verfügen.
  • Das Überspannungsschutzelement SPD weist eine Überwachungseinrichtung S1, S2 auf, wobei bei Erkennen eines Fehlerzustandes durch die Überwachungseinrichtung S1, S2 mittels der Schnittstelle I/O die Energieversorgung PS zu einem kurzfristigen Überstrom veranlasst werden kann, sodass die thermische Sicherung F auftrennt. Dabei kann der Überstrom aktiv so gewählt sein, dass der Überstrom die thermische Sicherung F sicher auftrennt.
  • In einer zur beanspruchten Erfindung alternativen Ausführungsform- welche ebenfalls in Zusammenhang mit 2 erläutert wird - weist das Schutzensemble 1 eine Energieversorgung PS und ein Überspannungsschutzelement SPD auf.
  • Die Energieversorgung PS und das Überspannungsschutzelement SPD können wiederum über eine Schnittstelle I/O verfügen.
  • Das Überspannungsschutzelement SPD weist eine Überwachungseinrichtung S1, S2 auf, wobei bei Erkennen eines Fehlerzustandes durch die Überwachungseinrichtung S1, S2 mittels der Schnittstelle I/O die Energieversorgung PS zum Ausschalten veranlasst werden kann.
  • D.h. anders als in bisherigen Ansätzen, die auf eine eigenständige Abtrennung setzten, wird nunmehr alternativ oder zusätzlich eine koordinierte Abtrennung durch die Energieversorgung PS und die vorgeschalteten thermische Sicherung F veranlasst, sodass das Überspannungsschutzelement SPD und/oder die Energieversorgung PS und/oder nachgeschaltete Verbraucher vor den Folgen eines Kurzschlusses, z.B. durch Fehlfunktion des Überspannungsschutzelements SPD und/oder durch Folgeströme des Überspannungsschutzelements SPD, geschützt sind. Folgen eines Fehlerstromes sind z.B. eine Brandgefahr, die sich auf benachbarte Einrichtungen wie die Energieversorgung PS und/oder den Verbraucher auswirken kann, und/oder der Verlust der Verfügbarkeit des Verbrauchers, da im Falle eines Kurzschlusses die Versorgung des Verbrauchers nicht mehr gewährleistet ist.
  • Wird nun durch die Überwachungseinrichtung S1, S2 eine Fehlfunktion des Überspannungsschutzelements SPD erkannt, so kann mittels der Schnittstelle I/O ein digitales oder analoges Signal über die Schnittstelle I/O zur Verfügung gestellt werden, das diesen Fehler anzeigt.
  • Die Energieversorgung PS in den erfindungsgemäßen Schutzensemblen kann dann auf Basis einer über die Schnittstelle I/O gemeldeten Fehlfunktion die Abschaltung mittelbar durch Erhöhung des bereitgestellten Stromes auslösen. Dieser erhöhte Strom führt je nach Höhe zu einem (schnellen) Auslösen der thermischen Sicherung F. D.h., es wird gezielt die thermische Sicherung F zum Auslösen gebracht.
  • Dabei kann je nach Ausgestaltung die Energieversorgung PS befehlsartig reagieren und/oder aber nach einer Bewertung des digitalen oder analogen Signales, welches von der Schnittstelle I/O empfangen wurde, eigenständig die Abschaltung veranlassen. Beispielsweise wäre es möglich, dass die Überwachungseinrichtung S1, S2 unterschiedliche Fehler erkennen und unterschiedlich mittels der Schnittstelle I/O melden können.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Energieversorgung PS - wie in 3 angedeutet - in einem eigenständigen Gehäuse G_PS angeordnet. Alternativ kann die Energieversorgung PS auch integriert einen Schutzschalter CB und/oder eine thermische Sicherung F aufweisen.
  • In allen Ausführungsformen der Erfindung kann die Überwachungseinrichtung eine thermische Überwachungseinrichtung S1 und/oder eine Fehlerlichtbogenüberwachungseinrichtung S2 aufweisen. Thermische Überwachungseinrichtungen S1 können Thermosensoren wie z.B. PT100, Infrarotsensoren, thermisch veränderliche Widerstände oder Halbleiter, etc. und deren Auswerteschaltungen (Messbrücken, Differenzverstärker, Komparatoren, etc.) oder lotbasierte Abtrenneinrichtungen, die über Meldeelemente verfügen, aufweisen. Fehlerlichtbogenüberwachungseinrichtungen S2 können z.B. fotosensitive Elemente wie z.B. Fotowiderstände oder Fotohalbleiter, etc. und deren Auswerteschaltungen (Messbrücken, Differenzverstärker, Komparatoren, etc.) aufweisen.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Überspannungsschutzelement SPD - wie in 3 angedeutet - in einem eigenständigen Gehäuse G_SPD angeordnet. Alternativ kann das Überspannungsschutzelement SPD auch in einen Schutzschalter CB und/oder eine thermische Sicherung F und/oder einer Energieversorgung PS integriert sein.
  • In allen Ausführungsformen der Erfindung kann die Schnittstelle I/O eine drahtgebundene Schnittstelle oder drahtlose Schnittstelle sein. Drahtgebundene Schnittstellen sind dabei als elektrisch leitende Verbindungen zu verstehen, wobei z.B. durch Kontakte an der Seite oder am Boden (z.B. zu einer Busplatine) eine elektrische Verbindung zwischen einzelnen Elementen hergestellt werden kann. Es kann alternativ oder zusätzlich auch vorgesehen sein, dass mittels Drähten oder Steckbrücken eine elektrische Verbindung analog zu Reihenklemmensystemen hergestellt werden kann. Drahtlose Schnittstellen sind bevorzugt aus dem Bereich der Nahfeldkommunikation, wie z.B. Bluetooth. Bluetooth-LowEnergy, WLAN, ZigBee, optische Systeme, ohne jedoch auf diese beschränkt zu sein.
  • Es sei angemerkt, dass in allgemeinster Form auch eine mechanische Schnittstelle I/O als Wirkverbindung vorgesehen sein kann.
  • Insbesondere kann in allen Ausführungsformen vorgesehen sein, dass die Schnittstelle I/O auch den Austausch von Konfigurationsdaten innerhalb des Schutzensembles ermöglicht. So können z.B. Leistungsdaten ausgetauscht werden, sodass eine koordinierte Abschaltung im Fehlerfall ermöglicht wird. Beispielsweise können auch Zustandsdaten wie z.B. eine Information über eine erfolgte Abtrennung des Überspannungsschutzelements SPD und/oder eine Trennung seitens des Schutzschalters CB und/oder Stromfluss/ausgelöster Strompuls zur Trennung einer thermischen Sicherung F durch den Schutzschalter CB über die Schnittstelle I/O bereitgestellt werden. Alle Daten können auch für andere Einrichtungen zur Weiterverarbeitung zur Verfügung gestellt werden.
  • Beispielsweise kann in einem solchen Schutzensemble 1 durch die Energieversorgung PS erkannt werden, ob eine Vorsicherung F vorhanden und/oder ein Schutzschalter CB vorhanden ist. Abhängig von der aufgefundenen Situation kann dann der Schutzschalter CB und/oder die Energieversorgung PS eine notwendige Abschaltung durch ein auf die Gegebenheiten abgestimmte Art und Weise zu veranlassen. Ist beispielsweise ein thermische Sicherung F vorhanden, so kann die Energieversorgung PS den nötigen Überstrom zum Auslösen der thermischen Sicherung F bereitstellen. Ist beispielsweise ein Schutzschalter CB vorhanden, so kann der Schutzschalter CB die Abschaltung veranlassen. Sind sowohl ein Schutzschalter CB als auch eine thermische Sicherung F als auch eine Energieversorgung PS vorhanden, so kann z.B. anhand von Leistungsdaten der Energieversorgung PS und/oder des Schutzschalters CB und/oder der thermischen Sicherung F als auch den Leistungsdaten des Überspannungsschutzelements SPD ein koordiniertes Vorgehen ermöglicht werden.
  • Dieses koordinierte Vorgehen kann z.B. von einem der Elemente gesteuert werden. Beispielsweise kann eine Koordinierung durch das Überspannungsschutzelement SPD erfolgen.
  • Ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann die Schnittstelle I/O Zustandsdaten und/oder Konfigurationsdaten der Elemente des Schutzensembles auch an externe Geräte zur Verfügung stellen. Somit kann z.B. eine Fernüberwachung realisiert werden.
  • Alternativ oder zusätzlich wäre es auch möglich, dass ein bestimmtes Verhalten auch durch Benutzereingriff - sei es an einem der Elemente des Schutzensembles, sei es über die Schnittstelle I/O - eingestellt werden kann.
  • Die Elemente der vorgestellten Schutzensembles können mittels entsprechender Befestigungseinrichtungen auf einer Tragschiene montiert sein. Die Befestigungseinrichtungen können auch für Wandmontage und/oder eine Crossboard Stromverteilungssystem ausgelegt sein.
  • Insbesondere können die Elemente der vorgestellten Schutzensembles in den jeweiligen Gehäusen seitlich angeordnete elektrische Schnittstellen I/O aufweisen, die bei einer Montage auf einer Tragschiene elektrische Kontaktverbindungen zwischen jeweils benachbarten Elementen herstellen können, sodass ein Schutzbussystem aufgebaut werden kann.
  • Zusammenfassend kann der Gedanke der Erfindung als systemischer Ansatz charakterisiert werden. Dabei wird es ermöglicht, dass die eingesetzten Elemente des Schutzensembles, nämlich die Energieversorgung, die thermische Sicherung und das Überspannungsschutzelement untereinander kommunizieren und die jeweiligen Funktionen eines anderen Elementes zur Erzielung eines Schutzzieles nutzen, sodass Fehlfunktion minimiert werden und /oder Fehlverhalten und/oder Fehlkonfiguration weitestgehend vermieden werden können.
  • D.h. es kann z.B. der Schutzschalter CB als auch das Überspannungsschutzelement SPD eine systemische Einheit bilden (1). Beide Elemente können über die Schnittstelle I/O kommunizieren (Einwege-Kommunikation / Zweiwege-Kommunikation).
  • Wird nun z.B. eine vordefinierte Temperatur erreicht / überschritten und/oder wird ein vordefinierte Leckstrom überschritten und/oder wird ein Folgestrom detektiert und/oder das Auslösen einer Abtrenneinrichtung und/oder ein Fehlerlichtbogen detektiert, so kann das Überspannungsschutzelement SPD eine/einen entsprechende/entsprechenden Information/Befehl mittels der Schnittstelle I/O an den Schutzschalter CB senden/zur Verfügung stellen. Der Schutzschalter CB unterbricht den Stromfluss durch Trennung der Energieversorgung PS vom fehlerhaften System und überführt das Schutzensemble 1 in einen sicheren Zustand. Dieser Ansatz erlaubt u. U. den vollständigen Verzicht auf eine im Überspannungsschutzelement SPD integrierten Abtrennvorrichtung, da der Schutzschalter CB als thermisch aktivierte bzw. Fehlerstrom getriggerte Abschaltvorrichtung wirksam sein kann.
  • Ebenso wäre es auch möglich, dass mittels einer Überwachungseinrichtung im Überspannungsschutzelement SPD das Auslösen einer thermischen Abtrennvorrichtung detektiert wird. Hierzu können unterschiedliche Mittel, wie z.B. eine mechanische und/oder eine optische und/oder elektrische Überwachung vorgesehen sein. Die Information über das detektierte Auslösen der thermischen Abtrennvorrichtung kann über die Schnittstelle an den Schutzschalter CB übermittelt werden. Der Schutzschalter CB kann dann (zusätzlich) den Stromfluss durch Trennung der Energieversorgung PS vom fehlerhaften System trennen. Diese Redundanz bietet den Vorteil, dass bei Überschreitung des Schaltvermögens einer in das Überspannungsschutzelement SPD integrierten Abtrennvorrichtung durch den Schutzschalter CB der sichere Zustand herbeigeführt werden kann.
  • Ebenso kann z.B. die Energieversorgung PS als auch das Überspannungsschutzelement SPD eine systemische Einheit bilden (2). Beide Elemente können über die Schnittstelle I/O kommunizieren (Einwege-Kommunikation / Zweiwege-Kommunikation).
  • Wird nun z.B. eine vordefinierte Temperatur erreicht / überschritten und/oder wird ein vordefinierter Leckstrom überschritten und/oder wird ein Folgestrom detektiert und/oder das Auslösen einer Abtrenneinrichtung und/oder ein Fehlerlichtbogen detektiert, so kann das Überspannungsschutzelement SPD eine/einen entsprechende/entsprechenden Information/Befehl mittels der Schnittstelle I/O an die Energieversorgung PS senden/zur Verfügung stellen. Die Energieversorgung PS unterbricht mittelbar den Stromfluss durch Veranlassung des Schaltens einer thermischen Sicherung F (mittels eines Strompulses) und führt damit zur Trennung der Energieversorgung PS vom fehlerhaften System und überführt das Schutzensemble 1 in einen sicheren Zustand. Dieser Ansatz erlaubt u. U. den vollständigen Verzicht auf eine im Überspannungsschutzelement SPD integrierten Abtrennvorrichtung, da der Schutzschalter CB bzw. die die Energieversorgung PS als thermisch aktivierte bzw. Fehlerstrom getriggerte Abschaltvorrichtung wirksam sein kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Schutzensemble
    CB
    Schutzschalter
    SPD
    Überspannungsschutzelement
    I/O
    Schnittstelle
    G_CB
    Gehäuse
    M
    Montageschiene
    PS
    Energieversorgung
    F
    thermische Sicherung
    G_PS
    Gehäuse
    S1, S2
    Überwachungseinrichtung
    G_SPD
    Gehäuse

Claims (9)

  1. Schutzensemble, aufweisend • Eine Energieversorgung (PS), • Eine thermische Sicherung (F), • Ein Überspannungsschutzelement (SPD), • Wobei die Energieversorgung (PS) und das Überspannungsschutzelement (SPD) über eine Schnittstelle (I/O) verfügen, • Wobei das Überspannungsschutzelement (SPD) eine Überwachungseinrichtung (S1, S2) aufweist, wobei bei Erkennen eines Fehlerzustandes durch die Überwachungseinrichtung (S1, S2) mittels der Schnittstelle (I/O) die Energieversorgung (PS) zu einem kurzfristigen Überstrom veranlasst werden kann, sodass die Sicherung (F) auftrennt.
  2. Schutzensemble nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgung (PS) in einem eigenständigen Gehäuse (G_PS) angeordnet ist.
  3. Schutzensemble nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgung (PS) Befestigungseinrichtungen für eine Montageschiene (M) aufweist.
  4. Schutzensemble nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Überwachungseinrichtung (S1, S2) eine thermische Überwachungseinrichtung und/oder eine Fehlerlichtbogenüberwachungseinrichtung aufweist.
  5. Schutzensemble nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Überspannungsschutzelement (SPD) in einem eigenständigen Gehäuse (G_SPD) angeordnet ist.
  6. Schutzensemble nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (I/O) eine drahtgebundene Schnittstelle oder drahtlose Schnittstelle ist.
  7. Schutzensemble nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (I/O) den Austausch von Konfigurationsdaten innerhalb des Schutzensembles ermöglicht.
  8. Schutzensemble nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (I/O) Zustandsdaten und/oder Konfigurationsdaten an externe Geräte zur Verfügung stellt.
  9. Schutzensemble nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich einen Schutzschalter (CB) mit einer Schnittstelle (I/O) aufweist wobei anhand von Leistungsdaten der Energieversorgung (PS) des Schutzschalters (CB) der thermischen Sicherung (F) und des Überspannungsschutzelements (SPD) ein koordiniertes Vorgehen vorgesehen ist.
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