DE19534273A1

DE19534273A1 - Schutzeinrichtung für Überspannungsableiter

Info

Publication number: DE19534273A1
Application number: DE1995134273
Authority: DE
Inventors: Monika Makowski
Original assignee: Schupa Elektro & Co KG GmbH
Current assignee: Schupa Elektro & Co KG GmbH
Priority date: 1995-09-15
Filing date: 1995-09-15
Publication date: 1997-03-20
Also published as: GB9619090D0; IT1284501B1; GB2305316A; FR2738962A1; FR2738962B1; ITMI961858A1; GB2305316B

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zum Schutz vor Überspannungsschäden werden häufig Über spannungsableiter mit Varistoren als spannungsbegrenzende Elemente eingesetzt. Dabei sind die Varistoren sowohl zwischen den Anschlußklemmen für Neutral- bzw. Außenleiter einerseits und der Anschlußklemme des Schutzleiters an derseits als auch zwischen denen für Neutral- und Außenleiter geschaltet.

Ein Varistor führt im normalen Betriebszustand nur einen sehr geringen Leckstrom. Wird er aber durch viele kleine Stoß ströme überlastet, wird er irreversibel geschädigt und der Leckstrom steigt an. Der Leckstrom bewirkt eine Erwärmung des Varistors, die je nach Schädigung desselben so hoch werden kann, daß von ihm eine akute Brandgefahr ausgeht. Daher ist es unbedingt erforderlich, daß Überspannungsableiter mit einem erhöhten Leckstrom sofort vom Netz getrennt werden. Stand der Technik ist, daß dem Überspannungsableiter z. B. Sicherungen mit einem Nennstrom In 10 A vorgeschaltet werden. Hierbei ist jedoch zu beachten, daß eine Sicherung, bedingt durch ihre Kennlinie, nicht zur Lösung dieses Problems geeignet ist, weil sie bei jeder Belastung mit einem Nenn- Stoßstrom (5 kA, 8/20 us) anspricht und somit die nachge schaltete Anlage häufig ohne Überspannungsschutz ist. Außerdem wird der Varistor im Defektfall erst bei einem sehr hohen Leckstrom vom Netz getrennt, so daß die schon genannte Brandgefahr besteht.

Aus der EP 0 350 477 A2 ist bekannt, daß dem Überspannungs ableiter ein Ableiter-Trennschalter, dessen Kontakt im Schutz leiter-Pfad angeordnet ist, nachgeschaltet wird. Bei diesem Ableiter-Trennschalter handelt es sich im wesentlichen um einen stoßstromfesten Fehlerstromschutzschalter. Die Ab trennung der Ableiter erfolgt nur dann, wenn der Leckstrom im Schutzleiter-Pfad einen bestimmten Wert überschreitet. Aiile zwischen Neutralleiter und Außenleiter angeordneten Varistoren werden nicht überwacht. Aber auch die Abtrennung der zwischen Neutral- bzw. Außenleiter und Schutzleiter ge schalteten Varistoren ist unzureichend, da der Überspannungs ableiter lediglich vom Schutzleiter, nicht aber vom Ver sorgungsnetz getrennt wird. Dadurch kann euch nach dem An sprechen des Ableiter-Trennschalters ein unzulässig hoher Leckstrom durch die Varistoren fließen. Wird ein zwischen einem Außenleiter und dem Schutzleiter geschaltete Varistor infolge Überlastung leitend, so trennt der Ableiter-Trenn schalter den Überspannungsableiter vom Schutzleiter. Dies hat zur Folge, daß die übrigen zwischen einem Außenleiter und dem Schutzleiter geschalteten Varistoren überlastet werden, da sie dauernd an der Außenleiterspannung liegen. Der sich dadurch zwangs läufig ausbildende Leckstrom muß dann durch die vorge schalteten Sicherungen abgeschaltet werden. Eine unzulässige Erwärmung des Überspannungsableiters ist somit vorpro grammiert.

Ferner sind aus der EP 0 085 832 A1 Anordnungen bekannt, bei denen der Überspannungsschutz nach einem selektiven, stoßstromfesten Fehlerstromschutzschalter installiert wird. Hierbei sind Neutral- und Außenleiter gleichsinnig durch den Wandler des Fehlerstromschutzschalters geführt. Aber auch diese Anordnung ist nicht geeignet, die zwischen Neutral- und Außenleiter geschaltete Varistoren zu überwachen.

Des weiteren sind aus der DE 41 27 457 Anordnungen bekannt, bei dem der Ableiter-Trennschalter und die Varistoren in einem Gehäuse untergebracht sind. Auch hier handelt es sich bei dem Ableiter-Trennschalter im wesentlichen um einen Fehlerstromschutzschalter. Da aber nur die Überspannungs schutzelemente infolge Alterung oder Überlastung ausgetauscht werden müssen, ist diese Lösung nicht sinnvoll. Außerdem schützt diese bekannte Anordnung wegen der gleichsinnigen durch den Wandler geführten Primärwicklungen von Neutral- und Außenleiter nicht die zwischen Neutral- und Außenleiter geschalteten Varistoren.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schutzeinrichtung auf der Basis eines Ableiter-Trennschalter zu entwickeln, die nicht nur die an den Schutzleiter PE angeschlossenen Varistoren schützt, sondern auch die Varistoren zwischen dem Neutral leiter und den Außenleitern. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildung sind in Unteranspruch angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungs figuren dargestellt und wird im folgenden in Verbindung mit den bekannten schaltungstechnischen Merkmalen näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild bekannter Über spannungsableiter für ein Drei-Phasen-Netz,

Fig. 2 ein schematisches Schaltbild bekannter Über spannungsableiter für ein Ein-Phasen-Netz,

Fig. 3 ein schematisches Schaltbild der erfindungs gemäßen Schutzeinrichtung eines 4-poligen Ableiter-Trennschalters mit Überspannungsab leitern.

Gemäß der Fig. 1 und 2 werden zum Schutz vor Überspannungs schäden häufig Überspannungsableiter 10 mit Varistoren 11, 12 als spannungsbegrenzende Elemente eingesetzt. Dabei sind diese Varistoren sowohl zwischen den Anschlußklemmen für den Neutralleiter 1 und dem Außenleiter 2, sowie dem Schutzleiter 13 als auch zwischen denen für Neutralleiter und Außenleiter geschaltet. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, dient als Schutz einrichtung für einen Überspannungsableiter 10 ein Ableiter- Trennschalter 6, der nach dem bekannten Prinzip eines verzögerten, stoßstromfesten Fehlerstromschutzschalters arbeitet. Er besteht aus einem Wandler 7 durch den der Neutralleiter 1, sowie die Außenleiter 2 durchgeführt sind. Durch die Sekundärwicklung 9 des Wandlers 7 ist das Auslöse relais 5 mit einer Verzögerungsschaltung 8 verbunden. Das Auslöserelais 5 betätigt einen Schaltmechanismus 4, der alle Unterbrechungskontakte 3 gleichzeitig öffnet. Der Neutralleiter 1 ist gegensinnig zu den Außenleitern 2 durch den Wandler 7 geführt. Immer dann, wenn der Leckstrom durch irgendein Überspannungsschutzelement Varistoren 11, 12 infolge Überlastung oder häufiger Belastung mit niedrigen Stoßströmen wegen der auftretenden irre versiblen Schädigung des Varistors (11, 12) größer wird, wird diese Erhöhung des Leckstroms vom Wandler 7 als Differenz erfaßt. Hierdurch wird in der Sekundärwicklung 9 eine Spannung induziert, die bewirkt, daß unter Einbeziehung des Zeitgliedes 8 des Auslöserelais 5 verzögert anspricht und den Schaltmechanismus 4 aktiviert und den Überspannungs ableiter 10 vom Netz trennt. Da der Ableiter-Trennschalter 6 spätestens bei einem Leckstrom von 30 mA schaltet, ist eine unzulässige Erwärmung des Überspannungsableiters 10 aus geschlossen. Da der Neutralleiter 1 gegensinnig zu den Außenleitern, wie zuvor erwähnt, durch den Wandler 7 ge führt wird, werden nicht nur die zum Schutzleiter 13 ge schalteten Varistoren 12, sondern auch die zwischen Neutralleiter 1 und Außenleiter 2 geschalteten Varistoren 11 durch den hier beschriebenen Ableiter-Trennschalter 6 überwacht. Eine unzulässige Erwärmung des Überspannungs ableiters 10 nach Ansprechen des Ableiter-Trennschalters 6 ist durch die erfindungsgemäße Anordnung nicht möglich, da der Überspannungsableiter allpolig vom Versorgungsnetz L1, L2, L3 und N getrennt wird.

Die Verzögerungsschaltung 8 bewirkt, daß das Auslösereleis (5) erst nach einer vorgegebenen Impulsdauer anspricht, so daß der Ableiter-Trennschalter (6) den Überspannungsableiter (10) nicht bei kurzzeitigen Stromspitzen, sondern nur bei erhöhten Dauerleckstrom vom Versorgungsnetz trennt.

Bezugszeichenliste

1 Neutralleiter
2 Außenleiter
3 Unterbrechungskontakte
4 Schaltmechanismus
5 Auslösereleis
6 Ableiter-Trennschalter
7 Wandler
8 Verzögerungsschaltung
9 Sekundärwicklung
10 Überspannungsableiter
11 Varistoren
12 Varistoren
13 Schutzleiter
14 an Außenleiter angeschlossene Wicklung
15 an Neutralleiter angeschlossene Wicklung

Claims

1. Schutzeinrichtung für Überspannungsableiter, wobei die Schutzeinrichtung ein bekannter Ableiter-Trennschalter ist, der einen Wandler enthält, durch den die zum Über spannungsleiter führenden Außenleiter und der Neutralleiter geführt sind und in dem ein Auslöserelais vorhanden ist, welches über einen Schaltmechanismus die Unterbrechungskon takte in der Zuleitung zum Überspannungsleiter betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsführung der Primär wicklung (15) des Wandlers (7) im Ableiter-Trennschalter (6) an die der Neutralleiter (1) angeschlossen ist gegensinnig ist zu den Leitungsführungen der Wicklungen (14), an die die Außenleiter (2) angeschlossen sind.

2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ableiter-Trennschalter (6) sowohl für den Anschluß an ein Einphasennetz als auch an ein Dreiphasennetz geeignet ist.

3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Überspannungsableiter (10) mit Varistoren (11, 12) als Überspannungselemente versehen ist, die als Modul austauschbar sind.