DE102022202651A1 - Verfahren zum Störlichtbogenschutz - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Störlichtbogenschutz in einer elektrischen Energieverteilungsanlage (100), in der elektrische Energie von einem elektrischen Einspeisepunkt (4) über eine übergeordnete gemeinsame Hauptverteilungsleitung (1) und von der gemeinsamen Hauptverteilungsleitung (1) über mehrere untergeordnete Abgangsleitungen (31, 32, 33) verteilt wird, wobei die Hauptverteilungsleitung (1) durch einen Hauptschalter (HS, 6, 7) unterbrochen werden kann und die Abgangsleitungen (31, 32, 33) jeweils durch einen zugeordneten Abgangsschalter (AS, 81, 82, 83) unterbrochen werden können. Ein Störlichtbogenstromschwellwert (IS), dessen Überschreitung durch einen Störlichtbogenstrom (ILB, IHS) eines Störlichtbogens (F1, F2) Voraussetzung für eine Auslösung des Hauptschalters (HS, 6, 7) ist, ist so auf den maximalen Durchlassstrom (IAS,D) und/oder die Abgangs-Auslösedauer (ΔtAS) der Abgangsschalter (AS, 81, 82, 83) abgestimmt, dass ein Störlichtbogen (F1, F2) entweder selektiv durch einen der Abgangsschalter (AS, 81, 82, 83) oder durch den Hauptschalter (HS, 6, 7) gelöscht wird, bevor die vom Störlichtbogen (F1, F2) freigesetzte Energie (ELB) einen vorgegebenen Energieschwellwert (ES) überschreitet.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Störlichtbogenschutz, eine Störlichtbogenschutzeinheit sowie eine elektrische Energieverteilungsanlage.
• Lichtbögen können betriebsmäßig auftreten, sei es in Form eines Nutz- oder Arbeitslichtbogens (z. B. als Anzündhilfe, beim Lichtbogenschweißen, in einem Lichtbogenofen oder in einer Bogenlampe) oder in Form eines Schaltlichtbogens, welcher während einer Schalthandlung zwischen den Kontakten eines mechanischen Schalters auftritt. Tritt ein Lichtbogen nicht betriebsmäßig, sondern unerwünscht bzw. unerwartet durch eine Störung auf, spricht man von einem Stör- oder Fehlerlichtbogen. Besonders in leistungsstarken Verteil- und Schaltanlagen können Störlichtbögen zu verheerenden Zerstörungen von Betriebsmitteln, Anlagenteilen oder kompletten Schaltanlagen führen. Um Schäden zu reduzieren und einen längeren Ausfall der Energieversorgung zu vermeiden, ist es erforderlich, Störlichtbögen, insbesondere stromstarke bzw. parallele Störlichtbögen, mithilfe eines Störlichtbogenschutzsystems in wenigen Millisekunden (≤ 5 ms) zu erkennen und zu löschen.
• Ein Störlichtbogenschutzsystem kann zu einem Entscheidungskonflikt hinsichtlich des Vorranges der Schutzmechanismen in einer Schaltanlage führen. Ein Störlichtbogenschutzsystem hat, bedingt durch seine Aufgabe einer schnellen Erkennung eines Störlichtbogens und dessen unverzüglicher Löschung durch eine Unterbrechung des Stroms in einem übergeordneten Bereich der Schaltanlage, Vorrang vor allen anderen Schutzmechanismen der Schaltanlage. Ein Kurzschlussalgorithmus eines Leistungsschalters, der einen Störlichtbogen in einem ihm zugeordneten untergeordneten Bereich der Schaltanlage (Abgang oder Abzweig) als einen Kurzschluss erfasst, wird daher vom Störlichtbogenschutzsystem übersteuert. Die Selektivität in der Schaltanlage, nämlich das selektive Abschalten des Abzweigs, im Folgenden auch als Abgang bezeichnet, in dem sich ein Kurzschluss befindet, ohne einen Eingriff in fehlerfreie benachbarte Abzweige, wird damit außer Kraft gesetzt.
• Der unbedingte Vorrang des Störlichtbogenschutzsystems, das in erster Linie auf hohen Lichtbogenenergien in einem übergeordneten Bereich einer Schaltanlage, beispielsweise nahe an einem Einspeisepunkt elektrischer Energie in die Schaltanlage, konzipiert ist, ist aber auch aus einem anderen Grund nicht immer die beste Lösung. Bei vielen Störlichtbogenereignissen erlischt der Lichtbogen nach einer sehr kurzen Zeit wieder von selbst, da die freigesetzte Energie zu gering ist, um den Lichtbogen dauerhaft aufrecht erhalten zu können. Der durch den Störlichtbogen hervorgerufene Schaden kann in diesen Fällen relativ gering sein, z. B. auf ein Schadensbild mit Lichtbogenfußpunkten, relativ kleine abgeschmolzene Stellen und geringe Schmauchspuren begrenzt, während der eigentliche, weitaus kostenintensivere Schaden erst durch das Abschalten der gesamten Schaltanlage entsteht, welches vom Störlichtbogenschutzsystem veranlasst wurde.
• Es besteht somit Bedarf nach einem verbesserten Störlichtbogenschutzsystem.
• Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1. Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine Störlichtbogenschutzeinheit nach Anspruch 11.
• Das erfindungsgemäße Verfahren dient dem Störlichtbogenschutz in einer elektrischen Energieverteilungsanlage. Die Energieverteilungsanlage weist dabei einen elektrischen Einspeisepunkt auf, an dem elektrische Energie, die von einer elektrischen Energiequelle, z. B. einer mehrphasigen Stromversorgung, bereitgestellt wird, in die Energieverteilungsanlage eingespeist wird. An dem Einspeisepunkt kann ein Transformator vorgesehen sein, der eine Spannungsumwandlung vornimmt, in der Regel von einer höheren Spannung der elektrischen Energiequelle zu einer niedrigeren Spannung in der Energieverteilungsanlage. Die Energieverteilungsanlage weist darüber hinaus eine übergeordnete gemeinsame Hauptverteilungsleitung und mehrere untergeordnete Abgangsleitungen auf. In der Energieverteilungsanlage wird elektrische Energie von dem elektrischen Einspeisepunkt über die Hauptverteilungsleitung und von der Hauptverteilungsleitung über die Abgangsleitungen zu elektrischen Verbrauchern verteilt. Die elektrische Energieverteilungsanlage wird im Folgenden auch als Verteilungsnetz bezeichnet. Die elektrische Energieverteilungsanlage kann z. B. eine Schaltanlage oder ein anderer Stromkreis zur Verteilung elektrischer Energie von einem Einspeisepunkt an elektrische Verbraucher sein. Dabei kann die Hauptverteilungsleitung durch einen Hauptschalter unterbrochen werden und die Abgangsleitungen können jeweils durch einen zugeordneten Abgangsschalter unterbrochen werden. Der Hauptschalter kann als ein Schutzschaltgerät, z. B. ein Leistungsschalter, oder ein Kurzschließer ausgebildet sein. Der Hauptschalter kann auch als eine Reihenschaltung eines Schutzschaltgeräts, z. B. eines Leistungsschalters, und eines Kurzschließers ausgebildet sein. Die Abgangsschalter können dabei als Schutzschaltgeräte wie ACB, MCB, MCCB oder eine Sicherung ausgebildet sein (ACB = Air Circuit Breaker; MCB = Miniature Circuit Breaker; MCCB = Moulded Case Circuit Breaker). So wird ein erster Schutzbereich der Energieverteilungsanlage definiert, der zwischen dem Hauptschalter und den Abgangsschaltern liegt, sowie ein zweiter Schutzbereich der Energieverteilungsanlage, der in Richtung des Energietransports hinter den Abgangsschaltern liegt. Ein Störlichtbogenstromschwellwert, dessen Überschreitung durch einen Störlichtbogenstrom eines Störlichtbogens Voraussetzung ist für eine Auslösung des Hauptschalters, um den Störlichtbogen zu löschen, ist so auf den maximalen Durchlassstrom der Abgangsschalter und/oder die Abgangs-Auslösedauer der Abgangsschalter abgestimmt, dass ein Störlichtbogen entweder selektiv durch einen der Abgangsschalter oder durch den Hauptschalter gelöscht wird, bevor die vom Störlichtbogen freigesetzte Energie einen vorgegebenen Energieschwellwert überschreitet.
• Eine selektive Fehlerklärung bedeutet in Bezug auf die oben beschriebene Energieverteilungsanlage,
1. a) dass im Falle eines Störlichtbogens im zweiten Schutzbereich zunächst den Abgangsschaltern Gelegenheit gegeben wird, diesen Störlichtbogen durch eine Auslösung eines dem Störlichtbogen vorgelagerten Abgangsschalters zu löschen, bevor der Hauptschalter ausgelöst wird,
2. b) dass im Falle eines Störlichtbogens im ersten Schutzbereich der Hauptschalter ausgelöst wird, und
3. c) dass sichergestellt ist, dass eine Löschung eines Störlichtbogens erfolgt, bevor die vom Störlichtbogen in der Energieverteilungsanlage freigesetzte Energie den definierten Energieschwellwert überschreitet.
• Das Auftreten eines Störlichtbogens in der Energieverteilungsanlage wird im Folgenden, analog zu der Bezeichnung eines Störlichtbogens als Fehlerlichtbogen, auch einfach als Fehlerereignis oder kurz als: Fehler bezeichnet.
• Eine der Erfindung zugrunde liegende Idee ist, einen von einem Störlichtbogenschutzsystem verwendeten Schutzalgorithmus so zu ergänzen, dass der Schutzalgorithmus einen nicht zu überschreitenden Energieschwellwert für die freigesetzte Störlichtbogenenergie berücksichtigt. Der Energieschwellwert entspricht der maximal tolerierbaren Schadenshöhe in der Energieverteilungsanlage. Beim Auftreten eines Störlichtbogens soll zunächst versucht werden, den Störlichtbogen selektiv zu löschen, d. h. durch einen der Abgangsschalter, bevor der übergeordnete Hauptschalter ausgelöst wird. Das Verzögern der Auslösung des Hauptschalters ist insofern von Vorteil, als in vielen Fällen, wie in der Beschreibungseinleitung bereits erwähnt, der eigentliche Schaden nicht durch den Störlichtbogen selbst, sondern erst durch das Abschalten der gesamten Schaltanlage entsteht. Um den Energieschwellwert einzuhalten, wird aber nicht fortwährend die durch den Störlichtbogen in die Anlage freigesetzte Energie mit dem Energieschwellwert verglichen, sondern gemäß der hier vorliegenden Erfindung während der Planung bzw. Auslegung der Energieverteilungsanlage eine Festlegung des Störlichtbogenstromschwellwerts in dem Hauptschalter auf Basis des Energieschwellwerts vorgenommen, derart, dass der Störlichtbogenstromschwellwert überschritten wird, bevor der Energieschwellwert überschritten wird. Im Hauptschalter selbst bzw. einer den Hauptschalter auslösenden Steuereinheit ist dieser Energieschwellwert also nur in Gestalt dieses Störlichtbogenstromschwellwerts hinterlegt.
• Gemäß der Erfindung wird der Störlichtbogen also gelöscht, bevor die vom Störlichtbogen freigesetzte Energie einen vorgegebenen Energieschwellwert überschreitet. Ein Störlichtbogenschutz-Algorithmus erkennt ein Fehlerereignis und kann aber mit der Auslösung des Hauptschalters so lange warten, wie der Schaden toleriert werden kann (ein hoher Störlichtbogenstromschwellwert ist äquivalent zu einer langen zeitlichen Verzögerung der Auslösung des Hauptschalters). Damit gibt der Algorithmus zunächst den untergeordneten Abgangsschaltern Gelegenheit, den dort lokalisierten Fehler zu klären, ohne dass die gesamte Energieverteilungsanlage wie bisher standardmäßig abgeschaltet wird. Der Algorithmus für den Störlichtbogenschutz wird um eine Wartezeit, d. h. eine Verzögerung des Hauptschalters, erweitert, um die Selektivität zu gewährleisten. Es können also zwei verschiedene Ereignisse unterschieden werden: a) „selektives Auslösen eines der Abgangsschalter, um einen Störlichtbogen in einer untergeordneten Ebene der Energieverteilungsanlage zu löschen“ und b) „Auslösen des Hauptschalters, um einen Störlichtbogen in einer übergeordneten Ebene der Energieverteilungsanlage zu löschen oder als Fallback-Lösung, um zu verhindern, dass die vom Störlichtbogen freigesetzte Energie einen vorgegebenen Energieschwellwert überschreitet“. Die herkömmlichen Methoden der Selektivität werden um das Energiekriterium eines maximal zu tolerierenden Schadens im Falle eines Störlichtbogenereignisses erweitert.
• Der Begriff „Ebene“ der Energieverteilungsanlage ist nicht einschränkend auf die Struktur der Energieverteilungsanlage auszulegen; er ist einfach als ein Bereich, insbesondere ein Schutzbereich, der Energieverteilungsanlage anzusehen. Der Begriff „Ebene“ betrachtet die Energieverteilungsanlage in einer eher hierarchischen Sichtweise, während der Begriff „Bereich“ eher die netzartige Struktur der Energieverteilungsanlage hervorhebt. Von wesentlicher Bedeutung ist, dass elektrische Energie, welche von dem Einspeisepunkt zu einer untergeordneten Ebene bzw. in einen untergeordneten Bereich der Energieverteilungsanlage gelangen soll, die übergeordnete Ebene bzw. den übergeordneten Bereich durchlaufen muss. Somit führt eine Unterbrechung des Stroms in der Hauptleitung in der übergeordneten Ebene bzw. in dem übergeordneten Bereich dazu, dass in den untergeordneten Ebenen bzw. in den untergeordneten Bereichen der Energieverteilungsanlage ebenfalls kein Strom mehr fließt.
• Bei Störlichtbogenschutzsystemen, deren Detektion auf Strom und Spannung basieren, konnte bisher nur die Selektivität bis zu der Höhe des Störlichtbogenstromschwellwerts gewährleistet werden. Dieser Störlichtbogenstromschwellwert ist auf die Messstelle in der Nähe des Einspeisepunkts bezogen und wird üblicherweise nach den Erfordernissen des Schutzes des Hauptsammelschienensystems, d. h. der Hauptleitung in der übergeordneten Ebene der Energieverteilungsanlage, festgelegt. Werden bekannte Störlichtbogenschutz-Algorithmen, nämlich die Verknüpfung von Spannungserkennungsmethoden und eines Störlichtbogenstromschwellwerts, nun gemäß der Erfindung mit der einer Energiebetrachtung verknüpft, so kann deutlich differenzierter eine Auslösung bzw. Nichtauslösung unterer Verteilebenen gesteuert und damit Selektivität gewährleistet werden.
• Bei herkömmlichen Schutzgeräten werden die Auslösekennlinien und die Stromschwellwerte in den Schutzgeräten durch den Hersteller der Schutzgeräte festgelegt; die Schutzgeräte sind außerdem in der Regel nicht für unterschiedliche Applikationen konfigurierbar. Die Erfindung erlaubt es nun, die Strom-Zeit-Kennlinie der Schutzgeräte und den Energieschwellwert je nach der Applikation, in der die Schutzgeräte eingesetzt werden sollen, anzupassen.
• Die erfindungsgemäße Störlichtbogenschutzeinheit ist für einen Einsatz in einer elektrischen Energieverteilungsanlage angepasst. Sie weist ein Interface zum Empfangen von elektrischen Spannungs- und/oder Stromwerten, die in der Energieverteilungsanlage gemessen wurden, und zum Senden von Signalen an einen Hauptschalter auf. Sie weist außerdem einen Datenspeicher zum Speichern eines vorgegebenen Störlichtbogenstromschwellwerts auf, oberhalb dessen der Hauptschalter ausgelöst wird. Und sie weist einen Prozessor auf, der konfiguriert ist, einen in der Energieverteilungsanlage brennenden Störlichtbogen auf Basis von elektrischen Spannungs- und/oder Stromwerten der Energieverteilungsanlage zu erkennen und den Hauptschalter auszulösen, falls der am Hauptschalter gemessene Störlichtbogenstrom des Störlichtbogens den Störlichtbogenstromschwellwert überschreitet oder bevor die vom Störlichtbogen freigesetzte Energie einen vorgegebenen Energieschwellwert überschreitet.
• Gemäß der Erfindung wird der Störlichtbogenstromschwellwert so festgelegt, dass er kleiner als ein maximaler Störlichtbogenstrom in der Hauptverteilungsleitung ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Störlichtbogenstromschwellwert in jedem Fall erreicht wird und somit die Auslösung des Hauptschalters nicht unterbleibt, falls der Störlichtbogen im ersten Schutzbereich brennt bzw. der Energieschwellwert erreicht wird.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Dabei kann das erfindungsgemäße Verfahren auch entsprechend den abhängigen Vorrichtungsansprüchen weitergebildet sein, und umgekehrt.
• Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird der Störlichtbogenstromschwellwert größer als der maximale Durchlassstrom der Abgangsschalter gewählt, falls die Abgangsschalter strombegrenzend sind.
• Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird der Störlichtbogenstromschwellwert so festgelegt, dass das Zeitintervall bis zum Erreichen des Störlichtbogenstromschwellwerts kleiner ist als das Zeitintervall bis zum Erreichen des Energieschwellwerts. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Störlichtbogen gelöscht ist, bevor die von ihm in der Energieverteilungsanlage freigesetzte Energie den Energieschwellwert überschreitet. Der Hauptschalter dient hierbei als eine Fallback-Lösung für die Löschung des Störlichtbogens, falls die Abgangsschalter den Störlichtbogen nicht löschen konnten.
• Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird die Hauptverteilungsleitung durch den Hauptschalter nach einer Abschaltdauer nach Erhalt eines Abschaltbefehls unterbrochen, und die Abgangsschalter sind konfiguriert, entsprechend einer jeweiligen Zeit-Strom-Kennlinie der Abgangsschalter auszulösen, die eine Relation zwischen einem maximalen Durchlassstrom des Abgangsschalters und einer Abgangs-Auslösedauer des Abgangsschalters definiert. Dabei wird in einem ersten Fall, in dem die Summe aus jeweils einer Abgangs-Auslösedauer der Abgangsschalter und der Abschaltdauer des Hauptschalters kleiner ist als das Zeitintervall bis zum Erreichen des Energieschwellwerts, eine Wartezeit festgelegt, während der eine Auslösung des Hauptschalters blockiert wird. Diese Wartezeit dient dazu, den untergeordneten Abgangsschaltern der Energieverteilungsanlage Gelegenheit zu geben, den Störlichtbogen selektiv zu löschen. Dabei wird diese Wartezeit mindestens so groß wie die Abgangs-Auslösedauer festgelegt und außerdem so, dass die vom Störlichtbogen freigesetzte Energie den vorgegebenen Energieschwellwert nicht überschreitet.
• Die Abschaltdauer des Hauptschalters ist die Zeitspanne, die der Hauptschalter nach Eintreffen eines Auslösebefehls benötigt, den Strom in der Hauptverteilungsleitung zu unterbrechen, sozusagen seine Reaktionszeit.
• Der Störlichtbogenschutz-Algorithmus kann so angepasst werden, dass je nach Lichtbogenenergielevel in den unterschiedlichen Verteilebenen der Energieverteilungsanlage das Auslösesignal an den Hauptschalter verzögert wird und zunächst, spätestens bis zu dem Zeitpunkt, an dem der Energieschwellwert erreicht wird, einem Abgangsschalter einer unteren Verteilebene Zeit gegeben wird, um den Fehler zu klären. Die Selektivität in der Energieverteilungsanlage kann damit bis zu einer definierten Schadenshöhe gewährleistet werden.
• Während der vorgegebenen Wartezeit des Hauptschalters wird den Abgangsschaltern Gelegenheit gegeben, den Störlichtbogen selektiv zu löschen. Dabei wird die Wartezeit des Hauptschalters so festgelegt, dass die vom Störlichtbogen freigesetzte Energie einen vorgegebenen Energieschwellwert nicht überschreitet, gleich, ob der Störlichtbogen letzten Endes durch eine Auslösung eines der Abgangsschalter oder des Hauptschalters gelöscht werden soll.
• Somit kann je nachdem, welche vom Störlichtbogen in der Energieverteilungsanlage freigesetzte Energie in der Energieverteilungsanlage tolerierbar ist, das Auslösesignal der Störlichtbogenschutzeinheit an einen Hauptschalter in einer übergeordneten Ebene der Energieverteilungsanlage (auch als Schutzbereich I bezeichnet) verzögert und währenddessen einen Abgangsschalter in einer untergeordneten Ebene der Energieverteilungsanlage (auch als Schutzbereich II bezeichnet) Zeit gegeben werden, den Fehler, d. h. den Störlichtbogen, zu klären, bevor das Auslösesignal der Störlichtbogenschutzeinheit an den Hauptschalter eine Abschaltung der gesamten Energieverteilungsanlage verursacht. Die Selektivität in der Energieverteilungsanlage kann damit bis zu einer definierten Schadenshöhe, entsprechend der geduldeten Energiefreisetzung des Störlichtbogens, gewährleistet werden.
• Abhängig von den Größen der Schaltanlage, z. B. Einspeiseleistung und Design der Verteilung, und dem Abschaltverhalten der Schutzgeräte, z. B. Strombegrenzung, Auslöse- und Abschaltzeiten, wird das Selektivitätsverhalten der Schutzschaltgeräte in dem Energieverteilungsanlage abgestimmt. Der tolerable Energieschwellwert wird in eine Zeitverzögerung, d. h. eine Wartezeit des Störlichtbogenschutzsystems (= Störlichtbogenschutzeinheit und Hauptschalter), umgewandelt (bei einem entsprechenden Störlichtbogenstromschwellwert) und mit dem Auslöseverhalten eines Abgangsschalters verglichen. Ist nun die mögliche Wartezeit des Störlichtbogenschutzsystems größer als die Auslösedauer des Abgangsschalters und ist die Strombegrenzung ausreichend in Bezug auf den Störlichtbogenstromschwellwert, so ist Selektivität gegeben. Diese Selektivität ist geplant und in die Anlage designt. Es besteht auch die Möglichkeit, die Parameter mittels einer Signal- oder Meldeselektivität dem jeweiligen Schutzgerät als Auslöse- oder Blockier-Signal zusenden. Der Detektionsalgorithmus für den Störlichtbogenschutz wird um eine Wartezeit erweitert, um die Selektivität zu gewährleisten.
• Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des ersten Falls werden der Störlichtbogenstromschwellwert und die Wartezeit gemäß der Zeit-Strom-Kennlinie der Abgangsschalter und gemäß der Zeitintervall-Stromleistungs-Kennlinie, die eine Relation zwischen dem Zeitintervall bis zum Erreichen des Energieschwellwerts und der Einspeiseleistung am Einspeisepunkt definiert, festgelegt. Je größer die Einspeiseleistung, desto schneller wird die tolerierbare Störlichtbogenenergie erreicht. In dem Fall, dass Summe aus jeweils einer Abgangs-Auslösedauer der Abgangsschalter und der Abschaltdauer des Hauptschalters nicht kleiner ist als das Zeitintervall bis zum Erreichen des Energieschwellwerts, darf keine Wartezeit des Hauptschalters vorgesehen werden. Stattdessen ist die Entscheidung über die Auslösung eines Schalters zur Löschung des Störlichtbogens anhand des Störlichtbogenstromschwellwerts des Hauptschalters oder über Meldeselektivität zu treffen.
• Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des ersten Falls wird, falls nach dem Verstreichen der Wartezeit der am Hauptschalter gemessene Strom größer als der Störlichtbogenstromschwellwert des Hauptschalters ist, der Hauptschalter ausgelöst. Ein nach der Wartezeit verbleibender Fehlerstrom deutet auf ein Vorliegen einer der zwei folgenden Situationen a) und b) hin: a) Der Fehler liegt im Schutzbereich I vor => der Hauptschalter muss ausgelöscht werden. b) der Fehler liegt im Schutzbereich II vor, ist aber nicht von dem Abgangsschalter erfolgreich gelöscht worden => der Hauptschalter muss als Backup ausgelöscht werden.
• Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird die Hauptverteilungsleitung durch den Hauptschalter nach einer Abschaltdauer nach Erhalt eines Abschaltbefehls unterbrochen, und die Abgangsschalter sind konfiguriert, entsprechend einer jeweiligen Zeit-Strom-Kennlinie der Abgangsschalter auszulösen, die eine Relation zwischen einem maximalen Durchlassstrom des Abgangsschalters und einer Abgangs-Auslösedauer des Abgangsschalters definiert, wobei in einem zweiten Fall, in dem die Summe aus jeweils einer Abgangs-Auslösedauer der Abgangsschalter und der Abschaltdauer des Hauptschalters größer oder gleich dem Zeitintervall bis zum Erreichen des Energieschwellwerts ist, der Störlichtbogenstromschwellwert so festgelegt wird, dass der Störlichtbogenstromschwellwert größer ist als der maximale Durchlassstrom der Abgangsschalter, und das Zeitintervall bis zum Erreichen des Störlichtbogenstromschwellwerts kleiner ist als das Zeitintervall bis zum Erreichen des Energieschwellwerts.
• Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des zweiten Falls wird unter der Voraussetzung, dass alle Abgangsschalter eine Strombegrenzung aufweisen, der Hauptschalter ausgelöst, falls der am Hauptschalter gemessene Strom größer als der Störlichtbogenstromschwellwert des Hauptschalters ist.
• Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des zweiten Falls wird unter der Voraussetzung, dass einer oder mehrere Abgangsschalter keine Strombegrenzung aufweist bzw. aufweisen, der Hauptschalter ausgelöst, falls der am Hauptschalter gemessene Strom größer als der Störlichtbogenstromschwellwert des Hauptschalters ist und der an den Abgangsschaltern gemessene Strom nicht größer als die Kurzschlussauslöseschwelle der Abgangsschalter ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Kriterium, ob der an den Abgangsschaltern gemessene Strom nicht größer als die Kurzschlussauslöseschwelle der Abgangsschalter ist, an den Abgangsschaltern geprüft wird; dazu können die Abgangsschalter eine Strommessvorrichtung zum Messen des Stroms an den Abgangsschaltern aufweisen, sowie einen Prozessor, der einen von der Strommessvorrichtung am Abgangsschalter gemessenen Stromwert mit einer Kurzschlussauslöseschwelle der Abgangsschalter vergleicht. Dabei kann ein Abgangsschalter, falls der am Abgangsschalter gemessene Strom größer als die Kurzschlussauslöseschwelle des Abgangsschalters ist, ein Blockadesignal an den Hauptschalter oder eine eine Auslösung des Hauptschalters steuernde Störlichtbogenschutzeinheit senden. Zum Unterscheiden zwischen F1 und F2 werden also die Strombegrenzung und die Reaktionszeit der Abgangsschalter als zusätzliche Kriterien zur Auswahl des Störlichtbogenstromschwellwerts und der Verzögerungszeit des Hauptschalters benutzt.
• Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt die Erkennung des Störlichtbogens auf Basis von elektrischen Spannungs- und/oder Stromwerten der Energieverteilungsanlage. Die Erkennung des Störlichtbogens kann durch einen Algorithmus für Störlichtbogen-Erkennung erfolgen, welcher die Spannungs- und Stromwerte des Verteilungsnetzes auswertet.
• Dabei bilden die Störlichtbogenschutzeinheit, eine Erfassungsvorrichtung, z. B. ein Strom- und/oder Spannungssensor, die konfiguriert ist, elektrische Spannungs- und/oder Stromwerte des Verteilungsnetzes zu erfassen und an die Störlichtbogenschutzeinheit zu senden, sowie ein in dieser Beschreibung als Hauptschalter bezeichneter Störlichtbogen-Schutzschalter, der konfiguriert ist, nach Erhalt eines Auslösesignals von der Störlichtbogenschutzeinheit zur Löschung des Störlichtbogens einen Strom in dem Verteilungsnetz zu unterbrechen, ein Störlichtbogenschutzsystem.
• In dem Störlichtbogenschutzsystem wird je nach erwarteter Schadenshöhe eine der Lichtbogenenergie entsprechende Wartezeit abgeleitet. Damit erfolgt die tatsächliche Auslösung und Klärung des Fehlers in einer übergeordneten Ebene des Verteilungsnetzes nicht mehr unverzögert, sondern in Abhängigkeit von der Lichtbogenenergie (= Schadensenergie).
• Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung bezieht sich die besagte Wartezeit auf eine Auslösung eines als Hauptschalter bezeichneten Störlichtbogen-Schutzschalters in einer übergeordneten Ebene des Verteilungsnetzes, wohingegen Schutzschaltgeräten in untergeordneten Ebenen des Verteilungsnetzes eine unverzögerte Auslösung als Reaktion auf Überstrom und Kurzschlussstrom ermöglicht wird.
• Durch die Ergänzung des Auslöse-Algorithmus um einen energieabhängigen Schwellwert bzw. eine davon abhängige Wartezeit kann eine ungeplante spontane Abschaltung des Verteilungsnetzes, welche einen intolerablen Schaden hinterlassen würde, vermieden werden. Das Verteilungsnetz kann weiterbetrieben und ein ungeplanter Anlagenstillstand vermieden werden. Eine Suche nach dem Fehler kann zu einem späteren geplanten Zeitpunkt erfolgen. Ein weiterer Vorteil liegt in der Skalierbarkeit des Störlichtbogenstromschwellwertes, der auf die jeweiligen Bedingungen und Auslegungsgrößen des Verteilungsnetzes, z. B. Einspeiseleistung, und Topologien, z. B. Größe der Abgänge, Kühlwirkung von Stromschienen, angepasst werden kann.
• Ein anderer Vorteil ist, dass Lichtbogenfehler, z. B. Kurzschlüsse, in nachrangigen Verteilerebenen, die durch die in den Abgängen dafür vorgesehenen Schutzschaltgeräte geschützt werden, nicht von dem Störlichtbogen-Schutzschalter übersteuert werden und es zu keiner Abschaltung des gesamten Verteilungsnetzes kommt.
• Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine elektrische Energieverteilungsanlage, in der elektrische Energie von einem elektrischen Einspeisepunkt über eine übergeordnete gemeinsame Hauptverteilungsleitung und von der gemeinsamen Hauptverteilungsleitung über mehrere untergeordnete Abgangsleitungen verteilt wird, wobei die Hauptverteilungsleitung durch einen Hauptschalter unterbrochen werden kann und die Abgangsleitungen jeweils durch einen zugeordneten Abgangsschalter unterbrochen werden können. Dabei weist die Energieverteilungsanlage mindestens einen Sensor zum Ermitteln von Spannungs- und/oder Stromwerten in der Hauptverteilungsleitung und eine Störlichtbogenschutzeinheit, wie oben beschrieben, auf.
• Bei herkömmlichen Störlichtbogenschutzsystemen, deren Detektion auf Strom und Spannung basieren, konnte die Selektivität nur bis zu der Höhe des Grenzwertes für die Stromschwelle gewährleistet werden. Dieser Schwellwert ist auf die Messstelle in der Nähe des Einspeisungspunkts bezogen und wird nach den Erfordernissen des Schutzes des Hauptsammelschienensystems festgelegt. Wird der bekannte Algorithmus, nämlich die Verknüpfung von Spannungserkennungsmethoden und dem Grenzwert einer Stromschwelle, gemäß der Erfindung mit der einer Energiebetrachtung verknüpft, so kann deutlich differenzierter eine Auslösung bzw. Nichtauslösung unterer Verteilebenen gesteuert und damit Selektivität gewährleistet werden. Der Ablauf kann dabei wie folgt sein:
• Abhängig von der Schadenshöhe, die in der Energieverteilungsanlage tolerierbar ist, wird der entsprechende Energieschwellwert bestimmt, z. B. bis zu 100 kJ. Nun wird abhängig von den Größen der Schaltanlage, z. B. Einspeiseleistung und Design der Verteilung, und abhängig von dem Abschaltverhalten der Abgangsschalter, z. B. Strombegrenzung und Auslöse- und Abschaltzeiten, das erforderliche Selektivitätsverhalten abgestimmt. Der tolerable Energieschwellwert wird, abhängig von dem gewählten Störlichtbogenstromschwellwert, in eine Zeitverzögerung, d. h. eine Wartezeit bzw. Verzögerung der den Hauptschalter auslösenden Störlichtbogenschutzeinheit, umgewandelt und mit dem Auslöseverhalten eines Schutzschaltgeräts in einer untergeordneten Ebene des elektrischen Verteilungsnetzes verglichen. Der Störlichtbogenstromschwellwert liegt aus Selektivitätsgründen vorzugsweise oberhalb der Auslöseschwellen der Abgangsschalter. Erfolgt aufgrund der gewollten Verzögerung der mögliche Auslösebefehl der Störlichtbogenschutzeinheit später als die Auslösung eines Schutzschaltgeräts in einer untergeordneten Ebene und ist die Strombegrenzung ausreichend in Bezug auf die genannte Stromschwelle des Schutzschaltgeräts, so ist Selektivität gegeben. Diese Selektivität ist geplant und die Energieverteilungsanlage entsprechend ausgebildet.
• In der Auslegungs- bzw. Planungsphase der elektrischen Energieverteilungsanlage ist jeweils für den ersten Fall und den zweiten Fall eine Entscheidung zu treffen, ob der Hauptschalter oder einer der Abgangsschalter ausgelöst werden soll; es werden zwei unterschiedliche Vorgehen in Abhängigkeit der Kurzschlussleistung vorgeschlagen, da es unterschiedliche Zeitanforderungen für unterschiedliche Kurzschlussleistungsbereiche gibt. Diese zeitlichen Anforderungen werden aus einer Energiebetrachtung des maximal tolerierbaren Schadens, z. B. 100 kJ, hergeleitet:
• - In einem ersten, unteren Kurzschlussleistungsbereich (relativ kleine bis moderate Einspeiseleistung, d. h. kleiner bis moderater Kurzschlussstrom) wird dem Abgangsschalter die Zeit gegeben, F2 zu klären,
• - In einem zweiten, oberen Kurzschlussleistungsbereich (relativ große Einspeiseleistung, d. h. großer Kurzschlussstrom) wird der Fehlerort anhand des maximal auftretenden Fehlerstroms entschieden.
• Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung werden im Rahmen einer Signal- oder Meldeselektivität zwischen dem Hauptschalter und/oder den Abgangsschaltern Auslöse- oder Blockier-Signale ausgetauscht. Diese Auslöse- oder Blockier-Signale können auf Parametern wie Zeiten, Strom und/oder Spannung und integrale Größen basieren. Meldeselektivität oder Signalselektivität beruht darauf, dass mindestens zwei Schalter ihren künftigen Schaltzustand austauschen und so sich gegenseitig blockieren oder auslösen können. Das heißt, dass ein Schalter auf das Signal des anderen wartet, bevor dieser eine Handlung durchführt. Herkömmlich wird über eine Meldeselektivität das Öffnungsverhalten von Schalterkaskaden gesteuert. Die ZSI-Funktionalität bei trägeren MCCB und ACB ist eine solche Meldeselektivität (ZSI = Zone Selectivity Interlocking).
• Die erfindungsgemäße Art von Selektivität ist besonders geeignet für das Schutzsystem auf einer der untergeordneten Verteilebenen, da hier bereits ein stark reduzierter Kurzschlussstrom und eine schnelle Öffnung der Schutzschaltgeräte mit einer starken Strombegrenzung zusammenfallen. Dabei werden geringe Lichtbogenenergien freigesetzt, die zu tolerierbaren Schadensbildern führen.
• Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich durch die folgende Beschreibung, welche anhand der Zeichnung näher erläutert wird. Es zeigen jeweils schematisch und nicht maßstabsgetreu
• 1 eine elektrische Energieverteilungsanlage;
• 2 ein erstes Diagramm des zeitlichen Spannungs- und Stromverlaufes bei einer Störlichtbogenzündung,
• 3 ein erstes Diagramm des zeitlichen Spannungs- und Stromverlaufes bei einer Schaltlichtbogenzündung,
• 4 ein halblogarithmisches Diagramm des zeitlichen Spannungsverlaufes bei einer Störlichtbogenzündung,
• 5 ein halblogarithmisches Diagramm des zeitlichen Spannungsverlaufes bei einer Schaltlichtbogenzündung,
• 6 ein Ablaufdiagramm eines Algorithmus zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens; und
• 7 ein I-t-Diagramm von unterschiedlichen Zeitspannen über dem maximalen Kurzschlussstrom;
• 8 ein I-I-Diagramm von unterschiedlichen Stromwerten über dem maximalen Kurzschlussstrom;
• 9 ein P-t-Diagramm der Zeitspanne bis zum Erreichen des Energieschwellwerts über Trafoleistung; und
• 10 einen Zeitstrahl, an dem verschiedene Zeitpunkte und Zeitspannen angegeben sind.
• 1 zeigt ein elektrisches Verteilungsnetz in Gestalt einer elektrischen Energieverteilungsanlage 100, in der elektrische Energie von einem Einspeisepunkt 4 über eine übergeordnete gemeinsame Hauptverteilungsleitung 1 geleitet wird. Die gemeinsame Hauptverteilungsleitung 1 verzweigt sich an einem Verzweigungspunkt 2 in drei untergeordnete Abgangsleitungen 31, 32, 33, welche die an dem Einspeisepunkt 4 bereitgestellte elektrische Energie jeweils zu einer elektrischen Last L1, L2, L3, z. B. Elektromotoren, leiten.
• Die gemeinsame Hauptverteilungsleitung 1 und die Abgangsleitungen 31, 32, 33 können für eine einphasige oder eine mehrphasige Stromleitung von dem Einspeisepunkt 4 zu den elektrischen Lasten L1, L2, L3 ausgestaltet sein. Für eine einphasige Stromleitung ist es ausreichend, wenn die Leitungen 1, 31, 32, 33 jeweils einen einzigen Stromleiter, und optional einen Stromrückleiter bzw. einen Neutralleiter, aufweisen. Für eine dreiphasige Stromleitung, d. h. in einem Drehstromnetz für Dreiphasenwechselstrom, ist es ausreichend, wenn die Leitungen 1, 31, 32, 33 jeweils drei getrennte Stromleiter - je ein Leiter für eine der drei Stromphasen - aufweisen; zusätzlich kann ein Neutralleiter vorhanden sein.
• In die Hauptverteilungsleitung 1 ist ein Hauptschalter HS geschaltet, welcher einen Leistungsschalter 6, HS und einen Kurzschließer 7, HS aufweist, die in Reihe geschaltet sind. Die Hauptverteilungsleitung 1 kann durch den Leistungsschalter 6, der z. B. als ein ACB (= Air Circuit Breaker) ausgebildet ist, unterbrochen und durch den Kurzschließer 7 kurzgeschlossen werden; in beiden Fällen wird ein Lichtbogen, der in der Energieverteilungsanlage 100 brennt, gelöscht. In alternativen Ausführungen ist ausschließlich ein Leistungsschalter 6 oder ausschließlich ein Kurzschließer 7 in die Hauptverteilungsleitung 1 geschaltet.
• Die Abgangsleitungen 31, 32, 33 können jeweils durch ein zugeordnetes Schutzschaltgerät 81, 82, 83 - im Folgenden auch als Abgangsschalter AS bezeichnet - unterbrochen werden. Die Schutzschaltgeräte 81, 82, 83 können als ein Leistungsschalter, z. B. ein ACB, ein MCCB, ein MCB oder eine Sicherung ausgebildet sein.
• Dabei bildet das Verteilungsnetz zwischen dem Hauptschalter HS und den Abgangsschaltern AS eine übergeordnete Ebene B1 der elektrischen Energieverteilungsanlage 100, die sog. Hauptebene, welche auch als erster Schutzbereich bezeichnet wird. Das Verteilungsnetz in Energietransportrichtung nach den Abgangsschaltern bildet eine untergeordnete Ebene B2 der elektrischen Energieverteilungsanlage 100, die sog. untere Verteilebene oder Abgangsebene, welche auch als zweiter Schutzbereich bezeichnet wird.
• In der Hauptverteilungsleitung 1 ist ein Sensor S1 zum Ermitteln von Messwerten von Strom I und Spannung U in der Hauptverteilungsleitung 1 angeordnet. Der Sensor S1 ist an eine Sensorleitung 13 angeschlossen, zur Übermittlung der von dem Sensor S1 erfassten Messwerte I, U an eine Störlichtbogenschutzeinheit 16, die auch als PADD (= Parallel Arc Detection Device) bezeichnet wird. Von der Störlichtbogenschutzeinheit 16 verlaufen Steuerleitungen 10 zu dem Hauptschalter 6 und dem Kurzschließer 7, zur Übermittlung von Steuersignalen, z. B. einem Auslösesignal oder einem Blockadesignal, von der Störlichtbogenschutzeinheit 16 an den Hauptschalter 6 und den Kurzschließer 7. Jeder der Abgangsschalter AS kann über eine Signalleitung 14 der Energieverteilungsanlage 100 Signale an die Störlichtbogenschutzeinheit 16 senden.
• Die Störlichtbogenschutzeinheit 16 ist dazu konfiguriert, auf Basis von elektrischen Spannungs- und Stromwerten, die von dem Sensor S1 in der Hauptverteilungsleitung 1 gemessen wurden, das Brennen eines Störlichtbogens F1, F2, welcher an beliebigen Stellen in der Energieverteilungsanlage 100 brennen kann, zu detektieren.
• In einem Stromkreis bzw. einem Netz, in dem ein Lichtbogen brennt, kann ein Strom- und Spannungsverlauf gemessen werden, der einen signifikanten Verlauf aufweist. Ein typischer zeitlicher Spannungsverlauf u_m (t) und zeitlicher Stromverlauf i_m (t) für einen Störlichtbogen ist in 2 dargestellt. Diese zeigt ein Diagramm, in dem der zeitliche Verlauf der elektrischen Spannung U und des elektrischen Stromes I nach Zündung eines Lichtbogens bzw. Störlichtbogens, insbesondere parallelen Störlichtbogen, in einem elektrischen Stromkreis, insbesondere Niederspannungsstromkreis, dargestellt ist.
• Auf der horizontalen X-Achse ist die Zeit t in Millisekunden (ms) [t in ms] dargestellt. Auf der vertikalen Y-Achse ist auf der linken Skalierung die Größe der elektrischen Spannung u_m in Volt (V) [u_m in V] abgebildet. Auf der rechten Skalierung ist die Größe des elektrischen Stromes i_m in Kiloampere (kA) [i_m in kA] abgebildet.
• Nach Lichtbogenzündung verläuft der Strom I annähernd sinusförmig weiter. Die Spannung U verläuft stark verzerrt, etwa „zackenförmig“, mit schnellen Spannungsänderungen. Grob interpretiert ist der Spannungsverlauf in erster Näherung rechteckförmig, an Stelle eines üblicherweise sinusförmigen Verlaufs. Abstrahiert betrachtet lässt sich im Spannungsverlauf eine Rechteckform erkennen, die auf dem Plateau einen hoch stochastischen Anteil aufzeigt. Die Rechteckform ist dadurch gekennzeichnet, dass es bei der Lichtbogenzündung und in den nachfolgenden Spannungsnulldurchgängen der Wechselspannung zu signifikant erhöhten Spannungsänderungen kommt, die folgend als Spannungssprung bezeichnet werden, da der Anstieg der Spannungsänderung im Vergleich zu einem sinusförmigen Spannungsverlauf wesentlich größer ist.
• 3 zeigt ein Diagramm des zeitlichen Spannungs- und Stromverlaufes gemäß 2, mit dem Unterschied einer Schaltlichtbogenzündung.
• Werden die Verläufe gemäß 2 und 3 halblogarithmisch dargestellt, so zeigt sich entsprechend 4 und 5 das für einen Schaltlichtbogen typische und vom Störlichtbogen abweichende Verhalten im Spannungsverlauf.
• 4 zeigt eine Darstellung des zeitlichen Spannungsverlaufes u_m(t), u_m(t)log bei einer Störlichtbogenzündung gemäß 2 einerseits in linearer u_m(t) und andererseits in halblogarithmischer u_m(t) log Abbildung. Auf der horizontalen X-Achse ist die Zeit t in Millisekunden (ms) [t in ms] dargestellt. Auf der vertikalen Y-Achse ist auf der linken Skalierung die Größe der elektrischen Spannung u_m in Volt (V) [u_m in V] in linearer Darstellung abgebildet. Auf der rechten Skalierung ist die Größe der elektrischen Spannung u_m in Volt (V) [u_m in V] in logarithmischer Darstellung abgebildet.
• 5 zeigt ein Diagramm gemäß 4, mit dem Unterschied einer Schaltlichtbogenzündung.
• In einem Stromkreis bzw. einem Netz ist es also möglich, das Brennen eines Störlichtbogens anhand der Strom- und Spannungswerte zu erkennen. Ein solches Verfahren ist z. B. beschrieben in DE 10 2016 209 445 A1 (Siemens AG; TU Dresden) 2017.11.30.
• In 1 sind zwei unterschiedliche Situationen dargestellt. In einem ersten, in 1 dargestellten Szenario brennt ein Störlichtbogen F1 in der übergeordneten Ebene B1 der Energieverteilungsanlage 100, nämlich in der Hauptverteilungsleitung 1 zwischen dem Hauptschalter 1 und der Verzweigungsstelle, an der sich die Hauptverteilungsleitung 1 in die Abgangsleitungen 31, 32, 33 verzweigt. In einem zweiten, in 1 dargestellten Szenario brennt ein Störlichtbogen F2 in der untergeordneten Ebene B2 der Energieverteilungsanlage 100, nämlich in der linken Abgangsleitung 31 zwischen der Verzweigungsstelle, an der sich die Hauptverteilungsleitung 1 in die Abgangsleitungen 31, 32, 33 verzweigt und der von der linken Abgangsleitung 31 mit elektrischer Energie versorgten ersten Last L1. In beiden Szenarios misst der Sensor S1 der Hauptverteilungsleitung 1 die für einen Störlichtbogen charakteristischen Messwerte von Strom I und Spannung U, die über die Sensorleitung 13 zu der Störlichtbogenschutzeinheit 16 übertragen werden.
• 6 zeigt ein Ablaufdiagramm, das z. B. in Form eines Algorithmus realisiert sein kann. Das Ablaufdiagramm wird durch eine Trennlinie 330 untergliedert in eine Planungs- und Auslegungsphase 350 und eine Arbeitsphase 360.
• Nach dem Ingangsetzen 300 der Planungs- und Auslegungsphase 350 wird in einem ersten Schritt 301 geprüft, ob die Summe von Auslösedauer Δt_AS der Abgangsschalter AS und Abschaltdauer Δt_HS des Hauptschalters HS kleiner als der Zeitraum Δt_ES bis zum Erreichen eines vorgegebenen Energieschwellwerts E_S ist. Dabei ist der Energieschwellwert E_S diejenige von einem Störlichtbogen freigesetzte Schadensenergie, die maximal toleriert werden kann. Ein Betreiber der Energieverteilungsanlage muss diesen Energieschwellwerts E_S festlegen.
• Falls die Antwort ja (Y) ist (Summe von Auslösedauer Δt_AS der Abgangsschalter AS und Abschaltdauer Δt_HS des Hauptschalters HS < Zeitraum Δt_ES bis zum Erreichen eines vorgegebenen Energieschwellwerts E_S), kann dies ein Anzeichen dafür sein, dass eine Einspeisung mit einer relativ kleinen Kurzschlussleistung vorliegt. In diesem Fall erfolgt in Schritt 302 ein Festlegen des Störlichtbogenstromschwellwerts I_S des Hauptschalters HS und der Wartezeit Δt_W des Hauptschalters HS gemäß der Zeit-Strom-Kennlinie 40 der Abgangsschalter, siehe 7, und gemäß dem Zeitraum Δt_ES bis zum Erreichen des Energieschwellwerts E_S, welcher der Zeitintervall-Stromleistungs-Kennlinie 42, siehe 9, entnommen werden kann, die eine Relation zwischen dem Zeitintervall Δt_ES bis zum Erreichen des Energieschwellwerts E_S und der Einspeiseleistung P₄ am Einspeisepunkt 4 definiert. Beide Größen, Störlichtbogenstromschwellwerts I_S und Wartezeit Δt_W des Hauptschalters HS, sind abhängig von der Einspeiseleistung am Einspeisungspunkt. Dabei wird die Wartezeit Δt_W des Hauptschalters HS größer oder gleich der Auslösedauer Δt_AS der Abgangsschalter AS festgelegt. An dieser Stelle endet die Planungs- und Auslegungsphase 350 in diesem Zweig; in der Arbeitsphase 360 wird nachfolgend eine erste Überstromdetektionslogik Log1 in der Störlichtbogenschutzeinheit 16 verwendet.
• Falls die Antwort nein (N) ist (Summe von Auslösedauer Δt_AS der Abgangsschalter AS und Abschaltdauer Δt_HS des Hauptschalters HS >= Zeitraum Δt_ES bis zum Erreichen eines vorgegebenen Energieschwellwerts E_S), kann dies ein Anzeichen dafür sein, dass eine Einspeisung mit einer relativ großen Kurzschlussleistung vorliegt. In diesem Fall erfolgt in Schritt 308 ein Festlegen des Störlichtbogenstromschwellwerts I_S des Hauptschalters HS so, dass der Störlichtbogenstromschwellwert I_S größer ist als der maximale Durchlassstrom I_AS,D der strombegrenzenden Abgangsschalter AS, 81, 82, 83 und das Zeitintervall Δt_S bis zum Erreichen des Störlichtbogenstromschwellwerts I_S kleiner ist als das Zeitintervall Δt_ES bis zum Erreichen des Energieschwellwerts E_S. Es folgt in dem nächsten Schritt 309 eine Unterscheidung, ob alle Abgangsschalter AS, 81, 82, 83 eine Strombegrenzung haben. ACB haben keine Strombegrenzung. MCCB haben bei kleinen Baugrößen eine deutliche Strombegrenzung je nach Kurzschlussleistung: je größer die Kurzschluss-Leistung, desto ausgeprägter wird die Strombegrenzung. Zudem gilt bei MCCB, dass die Strombegrenzung umso geringer ist, je größer die Baugröße ist. MCB haben allgemein eine sehr starke Strombegrenzung. Eine Sicherung deckt MCB und MCCB ab.
• - Falls alle Abgangsschalter AS, 81 ,82, 83 eine Strombegrenzung aufweisen, wird der Störlichtbogenstromschwellwert knapp über die maximale Strombegrenzung der Abgangsschalter ausgelegt. An dieser Stelle endet die Planungs- und Auslegungsphase 350 in diesem Zweig; in der Arbeitsphase 360 wird nachfolgend eine zweite Überstromdetektionslogik Log2 in der Störlichtbogenschutzeinheit 16 verwendet.
• - Falls einer oder mehrere der Abgangsschalter AS, 81, 82, 83 keine Strombegrenzung aufweist bzw. aufweisen, wird in der der Planungs- und Auslegungsphase 350 folgenden Arbeitsphase 360 jeweils ein Blockadesignal von diesen Abgangsschaltern an die Störlichtbogenschutzeinheit 16 benötigt. Der Störlichtbogenstromschwellwert wird knapp über die maximale Strombegrenzung der strombegrenzenden Abgangsschalter ausgelegt. An dieser Stelle endet die Planungs- und Auslegungsphase 350 in diesem Zweig; in der Arbeitsphase 360 wird nachfolgend eine dritte Überstromdetektionslogik Log3 in der Störlichtbogenschutzeinheit 16 verwendet.
• Nachfolgend wird die Arbeitsphase 360 beschrieben.
• Die Arbeitsphase 360 beginnt, sobald auf Basis von Strom- und/oder Spannungswerten der Hauptverteilungsleitung 1 detektiert wird, dass ein Störlichtbogen in der Energieverteilungsanlage 100 brennt.
• Die erste Überstromdetektionslogik Log1 in der Störlichtbogenschutzeinheit 16 fragt in einem ersten Schritt 303 ab, ob der am Hauptschalter HS gemessene Strom I_HS größer als der Störlichtbogenstromschwellwert I_S des Hauptschalters HS ist. Diese Abfrage 303 wird so lange durchlaufen (Abfrageschleife N), bis der am Hauptschalter HS gemessene Strom I_HS größer als der Störlichtbogenstromschwellwert I_S des Hauptschalters HS ist (Y). In einem nachfolgenden Schritt 304 wird abgefragt, ob die Wartezeit Δt_W des Hauptschalters HS abgelaufen ist. Diese Abfrage 304 wird so lange durchlaufen (Abfrageschleife N), bis die Wartezeit Δt_W des Hauptschalters HS abgelaufen ist. In einem nachfolgenden Schritt 305 wird abgefragt, ob der Sensor S1 noch Überstrom in der Hauptverteilungsleitung 1 misst. Falls ja (Y), liegt ein Störlichtbogen F1 in dem ersten Schutzbereich vor (306). Falls nein (N), liegt ein Störlichtbogen F2 in dem zweiten Schutzbereich vor (307) .
• Die zweite Überstromdetektionslogik Log2 (Abgangsschalter AS, 81, 82, 83 mit Strombegrenzung) in der Störlichtbogenschutzeinheit 16 fragt in einem ersten Schritt 310 ab, ob der am Hauptschalter HS gemessene Strom I_HS größer als der Störlichtbogenstromschwellwert I_S des Hauptschalters HS ist. Falls ja (Y), liegt ein Störlichtbogen F1 in dem ersten Schutzbereich vor (311). Falls nein (N), liegt ein Störlichtbogen F2 in dem zweiten Schutzbereich vor (312).
• Die dritte Überstromdetektionslogik Log3 (Abgangsschalter AS, 81, 82, 83 ohne Strombegrenzung) unterscheidet zwischen einer Folge 313 von Arbeitsschritten, die sich auf die Störlichtbogenschutzeinheit 16 bzw. den Hauptschalter HS beziehen, und einer Folge 317 von Arbeitsschritten, die sich auf die Abgangsschalter AS, 81, 82, 83 beziehen. Die dritte Überstromdetektionslogik Log3 fragt in einem ersten Schritt 314 ab, ob der am Hauptschalter HS gemessene Strom I_HS größer als der Störlichtbogenstromschwellwert I_S des Hauptschalters HS ist. Diese Abfrage 314 wird so lange durchlaufen (Abfrageschleife N), bis der am Hauptschalter HS gemessene Strom I_HS größer als der Störlichtbogenstromschwellwert I_S des Hauptschalters HS ist (Y). In einem parallelen Schritt 318 wird abgefragt, ob ein an einem Abgangsschalter AS, 81, 82, 83 gemessener Strom I_AS größer als die Kurzschlussauslöseschwelle I_AS,SC des jeweiligen Abgangsschalters AS, 81, 82, 83 ist. Diese Abfrage 318 wird so lange durchlaufen (Abfrageschleife N), bis der am Abgangsschalter AS, 81, 82, 83 gemessene Strom I_AS größer als die Kurzschlussauslöseschwelle I_AS,SC des Abgangsschalters AS, 81, 82, 83 ist (Y). In diesem Fall wird im Schritt 319 ein Blockadesignal vom Abgangsschalter AS, 81, 82, 83 an den Hauptschalter HS bzw. die Störlichtbogenschutzeinheit 16 gesendet, da ein Störlichtbogen F2 in dem zweiten Schutzbereich vorliegt (320).
• In einem dem Schritt 314 nachfolgenden Schritt 315 wird abgefragt, ob die Störlichtbogenschutzeinheit 16 bzw. der Hauptschalter HS ein Blockadesignal von einem der Abgangsschalter AS, 81, 82, 83 erhalten hat. Falls die Störlichtbogenschutzeinheit 16 bzw. der Hauptschalter HS ein Blockadesignal von einem der Abgangsschalter AS, 81, 82, 83 erhalten hat (Y), liegt ein Störlichtbogen F2 in dem zweiten Schutzbereich vor (320). Falls die Störlichtbogenschutzeinheit 16 bzw. der Hauptschalter HS kein Blockadesignal von einem der Abgangsschalter AS, 81, 82, 83 erhalten hat (N) und der am Hauptschalter HS gemessene Strom I_HS größer als der Störlichtbogenstromschwellwert I_S des Hauptschalters HS ist (I_HS > I_S) liegt ein Störlichtbogen F1 in dem ersten Schutzbereich vor (316) .
• 7 zeigt ein I-t-Diagramm von unterschiedlichen Zeitspannen als Funktion des maximalen Kurzschlussstroms I_PSCC. Δt_ES gibt den Zeitraum vom Zünden eines Störlichtbogens bis zum Erreichen des Energieschwellwerts ES an. Δt_AS gibt entsprechend der Auslösecharakteristik gemäß der Zeit-Strom-Kennlinie eines Abgangsschalters AS die Auslösedauer des Abgangsschalter AS an, nachdem der durch den Abgangsschalter fließende Strom eine bestimmte Stromstärke erreicht hat. Δt_S gibt den Zeitraum bis zum Erreichen des Störlichtbogenstromschwellwert I_S an.
• 8 zeigt ein I-I-Diagramm von unterschiedlichen Stromwerten als Funktion des maximalen Kurzschlussstroms I_PSCC. I_LB,max ist der maximale Störlichtbogenstrom; er ist gegenüber dem maximalen Kurzschlussstroms I_PSCC (Prospektivstrom) in der Regel um 30-50% reduziert. I_S ist der Störlichtbogenstromschwellwert des Hauptschalters HS. I_AS,D ist der maximale Durchlassstrom des Abgangsschalters: der höchste Stromspitzenwert, den ein strombegrenzender Abgangsschalter (= Leistungsschalter) zulässt.
• In den beiden Diagrammen in 7 und 8 werden ein erste Leistungsbereich A1 und ein zweiter Leistungsbereich A2 unterschieden. Die obere Grenze des ersten Leistungsbereichs A1 auf der I_PSCC-Achse in 8 liegt bei dem zweiten Schwellwert I₂; hierbei entsprechen sich die Leistungsbereiche in den 7 und 8. Der erste Schwellwert I₁ auf der I_PSCC-Achse in 8 ist zwar derjenige Punkt, an dem der Störlichtbogenstromschwellwert I_S des Hauptschalters HS den maximalen Durchlassstrom I_AS,D des Abgangsschalters AS überschreitet und somit die mathematisch korrekte Grenzlinie bildet, aber aus Gründen der Toleranz wird die obere Grenze des ersten Leistungsbereichs A1 auf den zweiten Schwellwert I₂ auf der I_PSCC-Achse in 8 gesetzt.
• Im Leistungsbereich A1, in dem eine relativ kleine bis moderate Einspeisungsleistung vorliegt, d. h. bei einem relativ kleinen bis zu moderaten maximalen Kurzschlussstrom, ist die Zeitdifferenz zwischen der Zeitdauer Δt_ES bis zum Erreichen des Energieschwellenwerts und der Ausschaltdauer Δt_AS des Abgangsschalters so groß, dass man das Auslösen des Hauptschalters mit mindestens der Ausschaltdauer Δt_AS des Abgangsschalters verzögern kann. So gibt das Störlichtbogenschutzsystem dem Abgangsschalter die Zeit Δt_W, den Fehler zu löschen, falls F2 (= Brennen eines Störlichtbogens in dem zweiten Schutzbereich B2). Im Fall von F1 (= Brennen eines Störlichtbogens in dem ersten Schutzbereich B1)ist der Störlichtbogenstrom nach dieser Wartezeit Δt_W immer noch da. Dann wird das Störlichtbogenschutzsystem den Kurzschließer aktivieren, um den Störlichtbogen F1 zu löschen. Somit kann das Störlichtbogenschutzsystem zwischen F1 und F2 unterscheiden und ein selektives Abschalten garantieren. Dabei muss man beachtet werden, dass die Störlichtbogenenergie bis zum Ende der Wartezeit Δt_W plus die Ausschaltdauer Δt_HS des Hauptschalters den Energieschwellwert E_S nicht überstreiten darf, um einen zu hohen Schaden in der Anlage auszuschließen.
• Im Leistungsbereich A2, in dem eine relativ großen Einspeisungsleistung vorliegt, wird die Zeitdifferenz zwischen der Zeitdauer Δt_ES bis zum Erreichen des Energieschwellenwerts und der Ausschaltdauer Δt_AS des Abgangsschalters so gering, dass keine Zeit für eine Entscheidung zwischen dem Haupt- und einem Abgangsschalter bleibt. In diesem Fall wird die Stromdifferenz zwischen dem maximalen Störlichtbogenstrom I_LB,max in die Hauptverteilung und dem maximalen Durchlassstrom I_AS,D des Abgangsschalters als Kriterium zur Auswahl des Störlichtbogenstromschwellwert I_S benutzt. Das heißt, der Störlichtbogenstromschwellwert I_S wird zwischen der zwischen dem maximalen Störlichtbogenstrom I_LB,max in die Hauptverteilung und dem maximalen Durchlassstrom I_AS,D des Abgangsschalters gewählt. In dem Fall von F2 im zweiten Schutzbereich B2 wird der Fehlerstrom durch den dem Störlichtbogen vorgelagerten Abgangsschalter begrenzt, so dass der maximale Durchlassstrom I_AS,D des Abgangsschalters deutlich kleiner ist als ein Störlichtbogenstrom von F1 im ersten Schutzbereich B1. Somit kann das Störlichtbogenschutzsystem zwischen F1 und F2 unterscheiden. Dabei muss der Störlichtbogenstromschwellwert I_S so ausgelegt werden, dass der Δt_S Zeitraum bis zum Erreichen des Störlichtbogenstromschwellwerts I_S kleiner als der Zeitraum Δt_ES bis zum Erreichen des Energieschwellwerts E_S plus die Ausschaltdauer Δt_HS des Hauptschalters ist.
• Die folgenden Größen bzw. Informationen sind bei Auslegung des Störlichtbogenstromschwellwert I_S mit zu berücksichtigen:
• - Der maximal mögliche Störlichtbogenstrom I_LB,max in der Hauptverteilungsleitung in Abhängigkeit von Einspeisungsleistung und Netzimpedanz werden in der Planungsphase abgeschätzt, siehe I_LB,max in 8.
• - Der Zeitraum Δt_ES bis zum Erreichen der maximal ertragbaren Störlichtbogenenergie E_S in Abhängigkeit von Schutzklasse, Einspeisungsleistung und Netzimpedanz wird in der Planungsphase abgeschätzt, siehe Δt_ES in 7.
• - Maximaler Durchlassstrom I_AS,D und Auslösedauer Δt_AS des Abgangsschalters AS, siehe I_AS,D in 8 und Δt_AS in 7.
• - Der Störlichtbogenstromschwellwert I_S ist abhängig von der Einspeisungsleistung.
• - Der Störlichtbogenstromschwellwert I_S muss kleiner als der maximaler Störlichtbogenstrom I_EB,max in der Hauptverteilungsleitung sein, siehe 8.
• - Die Zeitdauer Δt_S bis zum Erreichen des Störlichtbogenstromschwellwert I_S muss kleiner sein als die Zeitdauer Δt_ES bis zum Erreichen des Energieschwellwerts E_S, siehe 7.
• 9 zeigt ein P-t-Diagramm der Zeitspanne Δt_ES bis zum Erreichen des Energieschwellwerts E_S als eine Funktion der Einspeiseleistung P4 am Einspeisepunkt 4. Das Diagramm veranschaulicht, dass die zeitliche Anforderung an die Schnelligkeit, mit der die Löschung des Störlichtbogens erfolgt, mit zunehmender Einspeiseleistung P4 steigt.
• 10 zeigt einen Zeitstrahl, an dem verschiedene Zeitpunkte und Zeitintervalle in Bezug auf die Auslösung von Abgangs- und Hauptschalter aufgetragen sind. Dies dient der Veranschaulichung der verschiedenen Zeitpunkte und Zeitintervalle, die bei der Festlegung des Störlichtbogenstromschwellwerts I_S eine Rolle spielen. Dabei ist
• - t0 der Zeitpunkt, an dem der Störlichtbogen zündet. Das Auftreten eines Störlichtbogen in der Energieverteilungsanlage wird auf Basis von Strom- und/oder Spannungswerten in der Hauptverteilungsleitung 1 detektiert. Dieser Zeitpunkt t0 der Detektion wird als der Zündzeitpunkt des Störlichtbogen angenommen;
• - t1 der Zeitpunkt, an dem der Störlichtbogen eine bestimmte Stromstärke I erreicht;
• - t2 der Zeitpunkt, an dem der Abgangsschalter AS auslösen würde, falls durch ihn seit dem Zeitpunkt t1 ein Strom der Stromstärke I geflossen ist;
• - t3 der Zeitpunkt, an dem die zum Zeitpunkt t1 gestartete Wartezeit Δt_W des Hauptschalters HS endet;
• - t4 der Zeitpunkt, an dem der Hauptschalter HS auslöst und den Stromfluss zum Störlichtbogen unterbricht, falls er zu dem Zeitpunkt t2 einen entsprechenden Auslösebefehl erhalten hat;
• - t5 der Zeitpunkt, an dem der Hauptschalter HS auslöst und den Stromfluss zum Störlichtbogen unterbricht, falls er nach dem Verstreichen der Wartezeit Δt_W einen entsprechenden Auslösebefehl erhalten hat;
• - t6 der Zeitpunkt, an dem die vom Störlichtbogen freigesetzte Energie E_LB einen vorgegebenen Energieschwellwert E_S erreicht;
• - Δt0 das Zeitintervall zwischen dem Zündzeitpunkt t0 des Störlichtbogens t0 und dem Zeitpunkt t1, an dem der Störlichtbogen eine bestimmte Stromstärke I erreicht. Aufgrund des schnellen Stromanstiegs im Störlichtbogen ist Δt0 vernachlässigbar kurz;
• - Δt_AS die Abgangs-Auslösedauer des Abgangsschalters AS = Zeitintervall zwischen t1 und t2;
• - Δt_HS die Abschaltdauer des Hauptschalters = Zeitintervall zwischen t4 und t2 = Reaktionszeit des Hauptschalters = Zeitintervall zwischen dem Empfang eines Auslösesignals und dem Erreichen eines Zustands, an dem der Stromfluss unterbrochen ist;
• - Δt_W die Wartezeit, um die Auslösung des Hauptschalters verzögert wird, um den Abgangsschaltern Gelegenheit zum Löschen des Störlichtbogens zu geben;
• - Δt_ES das Zeitintervall bis zum Erreichen des Energieschwellwerts E_S = Zeitintervall zwischen t1 und t6;
• - Δt_M,0 die Toleranz, um die die Abgangs-Auslösedauer Δt_AS verlängert werden kann, um die Wartezeit Δt_W des Hauptschalters HS zu erhalten = Zeitintervall zwischen t5 und t6;
• - Δt_M,1 die Toleranz, die bei einer gewählten Wartezeit Δt_W des Hauptschalters HS noch zur Verfügung steht, bevor das Zeitintervall Δt_ES bis zum Erreichen des Energieschwellwerts E_S endet; und
• - Δt_off,HS das Zeitintervall, in dem nach dem Zünden des Störlichtbogens der Hauptschalter HS den Strom zu dem Störlichtbogen unterbrochen hat = Zeitintervall zwischen t1 und t5.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 102016209445 A1 [0057]

Claims (12)

1. Verfahren zum Störlichtbogenschutz in einer elektrischen Energieverteilungsanlage (100), in der elektrische Energie von einem elektrischen Einspeisepunkt (4) über eine übergeordnete gemeinsame Hauptverteilungsleitung (1) und von der gemeinsamen Hauptverteilungsleitung (1) über mehrere untergeordnete Abgangsleitungen (31, 32, 33) verteilt wird, wobei die Hauptverteilungsleitung (1) durch einen Hauptschalter (HS, 6, 7) unterbrochen werden kann und die Abgangsleitungen (31, 32, 33) jeweils durch einen zugeordneten Abgangsschalter (AS, 81, 82, 83) unterbrochen werden können, dadurch gekennzeichnet, dass ein Störlichtbogenstromschwellwert (I_S), dessen Überschreitung durch einen Störlichtbogenstrom (I_LB, I_HS) eines Störlichtbogens (F1, F2) Voraussetzung für eine Auslösung des Hauptschalters (HS, 6, 7) ist, so auf den maximalen Durchlassstrom (I_AS,D) und/oder die Abgangs-Auslösedauer (ΔtAS) der Abgangsschalter (AS, 81, 82, 83) abgestimmt ist, dass ein Störlichtbogen (F1, F2) entweder selektiv durch einen der Abgangsschalter (AS, 81, 82, 83) oder durch den Hauptschalter (HS, 6, 7) gelöscht wird, bevor die vom Störlichtbogen (F1, F2) freigesetzte Energie (E_LB) einen vorgegebenen Energieschwellwert (E_S) überschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Störlichtbogenstromschwellwert (I_S) kleiner als ein maximaler Störlichtbogenstrom (I_LB,max) in der Hauptverteilungsleitung (1) festgelegt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Hauptverteilungsleitung (1) durch den Hauptschalter (HS, 6, 7) nach einer Abschaltdauer (ΔtHS) nach Erhalt eines Abschaltbefehls unterbrochen wird und die Abgangsschalter (AS, 81, 82, 83) konfiguriert sind, entsprechend einer jeweiligen Zeit-Strom-Kennlinie (40) der Abgangsschalter (AS, 81, 82, 83) auszulösen, die eine Relation zwischen einem maximalen Durchlassstrom (I_AS,D) des Abgangsschalters und einer Abgangs-Auslösedauer (ΔtAS) des Abgangsschalters definiert, - wobei in einem ersten Fall, in dem die Summe aus jeweils einer Abgangs-Auslösedauer (ΔtAS) der Abgangsschalter und der Abschaltdauer (ΔtHS) des Hauptschalters (HS) kleiner ist als das Zeitintervall (ΔtES) bis zum Erreichen des Energieschwellwerts (E_S), eine Wartezeit (Δt_W), während der eine Auslösung des Hauptschalters (HS, 6, 7) blockiert wird, um den untergeordneten Abgangsschaltern (AS, 81, 82, 83) der Energieverteilungsanlage (100) Gelegenheit zu geben, den Störlichtbogen (F1, F2) selektiv zu löschen, mindestens so groß wie die Abgangs-Auslösedauer (ΔtAS) festgelegt wird und außerdem so festgelegt wird, dass die vom Störlichtbogen (F1, F2) freigesetzte Energie (E_LB) den vorgegebenen Energieschwellwert (E_S) nicht überschreitet.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Störlichtbogenstromschwellwert (I_S) und die Wartezeit (ΔtW) gemäß der Zeit-Strom-Kennlinie (40) der Abgangsschalter (AS, 81, 82, 83) und gemäß der Zeitintervall-Stromleistungs-Kennlinie (42), die eine Relation zwischen dem Zeitintervall (Δt_ES) bis zum Erreichen des Energieschwellwerts (E_S) und der Einspeiseleistung (P₄) am Einspeisepunkt (4) definiert, festgelegt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei, falls nach dem Verstreichen der Wartezeit (Δt_W) der am Hauptschalter (HS) gemessene Strom (I_HS) größer als der Störlichtbogenstromschwellwert (I_S) des Hauptschalters (HS) ist, der Hauptschalter (HS, 6, 7) ausgelöst wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Hauptverteilungsleitung (1) durch den Hauptschalter (HS, 6, 7) nach einer Abschaltdauer (ΔtHS) nach Erhalt eines Abschaltbefehls unterbrochen wird und die Abgangsschalter (AS, 81, 82, 83) konfiguriert sind, entsprechend einer jeweiligen Zeit-Strom-Kennlinie (40) der Abgangsschalter (AS, 81, 82, 83) auszulösen, die eine Relation zwischen einem maximalen Durchlassstrom (I_AS,D) des Abgangsschalters und einer Abgangs-Auslösedauer (ΔtAS) des Abgangsschalters definiert, - wobei in einem zweiten Fall, in dem die Summe aus jeweils einer Abgangs-Auslösedauer (ΔtAS) der Abgangsschalter und der Abschaltdauer (ΔtHS) des Hauptschalters (HS) größer oder gleich ist dem Zeitintervall (ΔtES) bis zum Erreichen des Energieschwellwerts (E_S), der Störlichtbogenstromschwellwert (I_S) so festgelegt wird, dass - der Störlichtbogenstromschwellwert (I_S) größer ist als der maximale Durchlassstrom (I_AS,D) der Abgangsschalter (AS, 81, 82, 83), und - das Zeitintervall (Δt_S) bis zum Erreichen des Störlichtbogenstromschwellwerts (I_S) kleiner ist als das Zeitintervall (Δt_ES) bis zum Erreichen des Energieschwellwerts (E_S).
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei in dem zweiten Fall unter der Voraussetzung, dass alle Abgangsschalter (AS, 81, 82, 83) eine Strombegrenzung aufweisen, der Hauptschalter (HS, 6, 7) ausgelöst wird, falls der am Hauptschalter (HS) gemessene Strom (I_HS) größer als der Störlichtbogenstromschwellwert (I_S) des Hauptschalters (HS) ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei in dem zweiten Fall unter der Voraussetzung, dass einer oder mehrere Abgangsschalter (AS, 81, 82, 83) keine Strombegrenzung aufweist bzw. aufweisen, der Hauptschalter (HS) ausgelöst wird, falls der am Hauptschalter (HS) gemessene Strom (I_HS) größer als der Störlichtbogenstromschwellwert (I_S) des Hauptschalters (HS) ist und der an den Abgangsschaltern (AS) gemessene Strom (I_AS) nicht größer als die Kurzschlussauslöseschwelle (I_AS,SC) der Abgangsschalter (AS, 81, 82, 83) ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei ein Abgangsschalter (AS, 81, 82, 83), falls der am Abgangsschalter (AS, 81, 82, 83) gemessene Strom (I_AS) größer als die Kurzschlussauslöseschwelle (I_AS,SC) des Abgangsschalters (AS, 81, 82, 83) ist, ein Blockadesignal (14) an den Hauptschalter (HS) oder eine eine Auslösung des Hauptschalters (HS) steuernde Störlichtbogenschutzeinheit (16) sendet.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erkennung des Störlichtbogens (F1, F2) auf Basis von elektrischen Spannungs- und/oder Stromwerten (I, U) der Energieverteilungsanlage (100) erfolgt.
11. Störlichtbogenschutzeinheit (16) für eine elektrische Energieverteilungsanlage (100), aufweisend - ein Interface (27) zum Empfangen von elektrischen Spannungs- und/oder Stromwerten (I, U) der Energieverteilungsanlage (100) und zum Senden von Signalen an einen Hauptschalter (HS, 6, 7), - einen Datenspeicher (25) zum Speichern eines vorgegebenen Störlichtbogenstromschwellwerts (I_S), oberhalb dessen der Hauptschalter (HS, 6, 7) ausgelöst wird, und - einen Prozessor (26), der konfiguriert ist, a) einen in der Energieverteilungsanlage (100) brennenden Störlichtbogen (F1, F2) auf Basis von elektrischen Spannungs- und/oder Stromwerten der Energieverteilungsanlage (100) zu erkennen, und b) den Hauptschalter (HS, 6, 7) nur dann auszulösen, falls der am Hauptschalter (HS, 6, 7) gemessene Störlichtbogenstrom (I_LB, I_HS) eines Störlichtbogens (F1, F2) den Störlichtbogenstromschwellwert (I_S) überschritten hat.
12. Elektrische Energieverteilungsanlage (100), in der elektrische Energie von einem elektrischen Einspeisepunkt (4) über eine übergeordnete gemeinsame Hauptverteilungsleitung (1) und von der gemeinsamen Hauptverteilungsleitung (1) über mehrere untergeordnete Abgangsleitungen (31, 32, 33) verteilt wird, wobei die Hauptverteilungsleitung (1) durch einen Hauptschalter (6) unterbrochen werden kann und die Abgangsleitungen (31, 32, 33) jeweils durch einen zugeordneten Abgangsschalter (81, 82, 83) unterbrochen werden können, aufweisend, - mindestens einen Sensor (S1) zum Ermitteln von Spannungs- und/oder Stromwerten in der Hauptverteilungsleitung (1), und eine Störlichtbogenschutzeinheit (16) nach Anspruch 11.

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