DE19603411A1

DE19603411A1 - Elektrisches Schaltgerät für Niederspannungsanlagen mit einer Kurzschlußmeldevorrichtung und Verfahren zur Kurzschlußüberprüfung derartiger Schaltgeräte

Info

Publication number: DE19603411A1
Application number: DE1996103411
Authority: DE
Inventors: Kurt Haendler
Original assignee: Kloeckner Moeller GmbH
Current assignee: Eaton Industries GmbH
Priority date: 1996-01-31
Filing date: 1996-01-31
Publication date: 1997-08-14

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Schaltgerät für Niederspannungsanlagen mit einer Kurzschlußmeldevorrichtung, die bei einem Kurzschluß in der Niederspannungsanlage ein Signal aussendet.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Sicherung eines einen Stromkreis unterbrechenden elektrischen Schaltgerätes in Niederspannungsanlagen gegen Betätigung bei vorhandenem Kurzschluß.

Die vorliegende Erfindung ist bei elektrischen Trennern, Schützen, Leistungsschaltern, Zeitrelais, Schutzrelais, Schutzschaltern usw. einsetzbar.

Aus dem Stand der Technik sind elektrische Schaltgeräte für Nieder spannungsanlagen mit Kurzschlußmeldevorrichtungen, insbesondere aus der DE-PS 33 13 048 bekannt. Diese Druckschrift offenbart einen Leitungsschutzschalter, bei dem bei einem im System auftretenden Kurzschluß ein Meldeanzeiger aktiviert wird und bei dem gleichzeitig mit dem Meldeanzeiger das Schaltschloß des Leitungsschutzschalters blockiert wird. Will der Bediener den Schalter betätigen, so muß er zunächst den Meldeanzeiger zurückstellen, damit das Schaltschloß wieder freigegeben wird. Hierdurch wird erreicht, daß der Bediener des Leitungsschutzschalters durch den Meldeanzeiger über einen Kurzschluß in der Niederspannungsanlage informiert wird und daß das Schaltschloß solange verriegelt ist, bis der Meldeanzeiger zurückgesetzt wird, mit der Folge, daß der Bediener zwingend von dem Kurzschluß in Kenntnis gesetzt wird.

Der aus der DE-PS 33 13 048 bekannte Leitungsschutzschalter zeigt dem Bediener zwar an, ob er aufgrund eines Kurzschlusses oder aufgrund einer Überlast ausgelöst wurde (denn der Kurzschlußanzeiger wird nur bei einem Kurzschluß aktiviert), jedoch kann der Bediener nicht erkennen, ob der Kurzschluß bereits beseitigt oder noch vorhanden ist. Zwar muß der Bediener den Leitungsschutzschalter nach Aktivierung des Kurzschluß anzeigers zunächst in seiner Ausgangsstellung zurücksetzen, bevor der Leitungsschutzschalter betätigt werden kann, jedoch kann dies auch bei noch vorhandenem Kurzschluß geschehen. Dies wiederum hat zur Folge, daß der Leitungsschutzschalter wiederholt einem Kurzschluß ausgesetzt werden kann und somit einem unnötigen Lichtbogen Verschleiß unterliegt und daß der Bediener durch Ausblasung verletzt werden kann, falls der Leistungsschalter irrtümlich oder fahrlässig auf einen Kurzschluß aufgeschaltet wird.

Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Schaltgerät für Niederspannungsanlagen zu schaffen, dessen Einschaltung bei einem in der Niederspannungsanlage vorhandenen Kurzschluß verhindert wird.

Als technische Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das elektrische Schaltgerät für Niederspannungsanlagen der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die Kurzschlußmeldevorrichtung eine Widerstandsmeßeinrichtung zum Messen des momentanen Leitungswiderstandes der Abgangsleitungen, einen Komparator zum Vergleichen des gemessenen Leitungswider standes mit einem Sollwert und einen Signalgeber aufweist, wobei der Signalgeber ein Signal aussendet, falls der Leitungswiderstand den Sollwert unterschreitet, und daß eine Einschaltsperre vorgesehen ist, die durch das vom Signalgeber ausgesendete Signal aktivierbar ist und im aktivierten Zustand das elektrische Schaltgerät in seiner den Stromkreis unterbrechenden Lage sichert.

Als weitere technische Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das eingangs genannte Verfahren zur Sicherung eines einen Stromkreis unterbrechenden elektrischen Schaltergerätes in Nieder spannungsanlagen gegen Betätigen bei vorhandenem Kurzschluß durch Messen des momentanen Leitungswiderstandes der Abgangsleitungen, Vergleichen des Leitungswiderstandes mit einem vorgegebenen Sollwert und Aussenden eines Signales, falls der Leitungswiderstand den Sollwert unterschreitet, wobei das ausgesendete Signal eine Einschaltsperre aktiviert, die das elektrische Schaltgerät gegen Betätigen sichert.

Dies hat den Vorteil, daß die Kurzschlußmeldevorrichtung jeweils den aktuellen Zustand in der Niederspannungsanlage wiedergibt, das heißt, daß nur bei einem momentan vorhandenen Kurzschluß ein Signal ausgesendet wird.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß ein ungewolltes oder fahrlässiges Aufschalten des Schaltgerätes auf eine Niederspannungsanlage, in der sich ein Kurzschluß befindet, zuverlässig verhindert wird. Hierdurch wird der beim Aufschalten des Schaltergerätes auf einen Kurzschluß entstehende, durch den Lichtbogen erzeugte Verschleiß verhindert, und der Bediener des Schalters wird im gegebenen Falle vor Verletzungen geschützt, weil die beim Aufschalten des Schalters auf einen Kurzschluß auftretende Ausblasung gar nicht erst entsteht.

Die erfindungsgemäße Einschaltsperre kann eine mechanische, elektrische oder elektronische Einschaltsperre sein, die das Schaltgerät in seiner derzeitigen Position sichert. Somit kann das elektrische Schaltgerät nicht betätigt werden, falls ein Kurzschluß vorliegt. Hierdurch wird gewährleistet, daß niemand den Schalter oder dergleichen betätigt, falls ein Kurzschluß in der Niederspannungsanlage vorliegt.

Noch ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Kurzschlußmelde vorrichtung dem Bediener eine Information darüber gibt, ob seine durchgeführte Reparaturmaßnahme dazu geführt hat, den Kurzschluß zu beseitigen, denn im Erfolgsfalle wird von der Kurzschlußmeldevorrichtung kein weiteres Signal ausgesendet. Somit kann der Bediener überprüfen, ob wirklich kein Kurzschluß in der Niederspannungsanlage vorliegt, und dann das Schaltgerät einschalten.

Das vom Signalgeber ausgesendete Signal kann ein optisches, akustisches oder elektronisches Signal sein. Ein elektronisches Signal kann beispielsweise in eine speicherprogrammierbare Steuerung und/oder einen Leitrechner geleitet werden, wo es weitere Funktionen steuert, die den Schaden in einer Niederspannungsanlage im Falle eines Kurzschlusses begrenzen helfen.

In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Einschaltsperre als Hubmagnet ausgebildet, dessen Stößel in einen Antrieb des Schaltgerätes eingreift, um diesen vor einer Betätigung zu sichern.

In einer anderen, bevorzugten Ausführungsform wird der Leitungswider stand in vorbestimmten Intervallen oder kurz vor Betätigen des Schalt gerätes gemessen. Hierdurch wird der von der Kurzschlußmeldevorrich tung verbrauchte Betriebsstrom reduziert, so daß es möglich wäre, die Kurzschlußmeldevorrichtung mit einer externen Batterie zu betreiben. Dies macht die Kurzschlußmeldevorrichtung unabhängig vom vorhande nen (oder nicht vorhandenen) Strom der Niederspannungsanlage und erhöht somit die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Schaltgerätes.

In den Figuren der Zeichnung und in der dazugehörigen Figurenbe schreibung werden Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Schemaskizze eines erfindungsgemäßen Schaltgerätes;

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leistungsschalters.

In Fig. 1 sind drei Leitungen L1, L2, L3 dargestellt, in die Wechselstrom eingespeist wird. In die Leitungen L1, L2, L3 ist ein Schaltgerät in Form eines Leistungsschalters integriert, der einen Überlastschutz F1, beispielsweise ein Bimetallauslöser, einen Kurzschlußauslöser F2 und einen Hauptfunktionsschalter S1M zum Schalten und Schützen eines Verbrauchers M aufweist.

Der Hauptfunktionsschalter S1M umfaßt ein mechanisch betätigbares Schaltschloß Q, welches die Leitungen L1, L2, L3 mechanisch trennt, sowie eine Widerstandsmeßeinrichtung P, die den jeweiligen Widerstand in jeder der Leitungen L1, L2, L3 mißt. Dabei wird der gemessene Leitungswiderstand mit einem Sollwert verglichen und sobald der aktuelle Leitungswiderstand den Sollwert unterschreitet, wird einerseits ein Signalgeber H und andererseits ein Hubmagnet Y aktiviert. In diesem Fall greift ein Stößel S des Hubmagneten Y in das Schaltschloß Q ein und bildet eine mechanische Sperre, damit das Aufschalten auf die mit einem Kurzschluß behafteten Leitungen L1, L2, L3 verhindert wird.

In Fig. 2 ist ein handelsüblicher Leistungsschalter 12 dargestellt, der mit einer erfindungsgemäßen Kurzschlußmeldevorrichtung 14 und einer erfindungsgemäßen Einschaltsperre 16 versehen ist.

Die Kurzschlußmeldevorrichtung 14 umfaßt eine mit Abgangsleitungen 18, 20, 22 verbundene Widerstandsmeßeinrichtung. Diese Widerstands meßeinrichtung mißt den momentanen Leitungswiderstand jeder der Abgangsleitungen 18, 20, 22 und leitet die gemessenen Werte an einen Komparator weiter. Der Komparator vergleicht die momentanen Leitungswiderstände mit einem vorgegebenen Sollwert und sendet ein Signal aus, falls der momentane Leitungswiderstand mindestens einer der Abgangsleitungen 18, 20, 22 den vorgegebenen Sollwert unterschreitet. Das vom Komparator ausgesendete Signal ist in dieser Ausführungsform ein Stromimpuls, der die als Hubmagnet ausgeführte Einschaltsperre 16 aktiviert.

Durch Aktivieren der Einschaltsperre 16 wird ein Stößel 24 des Hubmagneten ausgerückt und greift in ein Schaltschloß 26 des Leistungsschalters 12 ein, so daß der Betätigungshebel 28 in seiner derzeitigen Postition verriegelt wird.

Für den Fall, daß der Kurzschluß bei eingeschaltetem Leistungsschalter 12 auftritt, wird ein im Leistungsschalter 12 vorhandener Kurzschlußauslöser betätigt, der die Leitungen L1, L2, L3 trennt. Erst nachdem die Leitungen L1, L2, L3 durch das Schaltschloß 26 mechanisch getrennt sind, greift der Stößel 24 in das Schaltschloß 26 ein, um dieses zu verriegeln. Falls der Leistungsschalter 12 sich im ausgeschalteten, das heißt getrennten Zustand befindet, greift der Stößel 24 sofort in das Schaltschloß 26 ein. Hierdurch wird erreicht, daß der Leistungsschalter 12 nur im ausgeschalteten Zustand verriegelt wird.

Die Kurzschlußmeldevorrichtung 14 ist über Stromleitungen 30 mit den Leitungen L1, L2 verbunden, um mit dem nötigen Betriebsstrom versorgt werden zu können. In einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsform wird die Kurzschlußmeldevorrichtung 14 über Batterien oder Akkumulatoren mit Betriebsstrom versorgt.

Im folgenden wird das Verfahren zur Sicherung eines Stromkreises gegen Betätigen des Schalters bei vorhandenen Kurzschluß kurz erläutert: Falls der Leistungsschalter 12, bzw. das Schaltschloß 26 die Leitungen L1, L2, L3 unterbricht, kann die Widerstandsmeßvorrichtung der Kurz schlußmeldevorrichtung 14 den Widerstand in den Abgangsleitungen 18, 20, 22 messen. Diese Widerstandsmessung kann je nach Ausführungs form permanent, in bestimmten Intervallen oder kurz vor Betätigen des Betätigungshebels 28 erfolgen. Falls der gemessene Leitungswiderstand einen vorbestimmten, einstellbaren Sollwert unterschreitet, sendet die Kurzschlußmeldevorrichtung 14 ein Signal aus. Dieses Signal kann ein optisches, akustisches oder elektronisches Signal sein. In der Aus führungsform gemäß Fig. 2 ist dieses Signal ein elektrischer Impuls, der die als Hubmagnet ausgeführte Einschaltsperre 16 aktiviert. Hierdurch wird der Stößel 24 des Hubmagneten ausgerückt und in das Schalt schloß 1, 26 bewegt. Dadurch wird das Schaltschloß 26 und somit auch der Betätigungshebel 28 gesperrt.

Sobald eine der nachfolgenden Widerstandsmessungen ergibt, daß der Leitungswiderstand wieder größer als der vorgegebene Sollwert ist, sendet der Komparator ein zweites Signal aus, welches die Einschalt sperre 16 deaktiviert. In der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist dieses zweite Signal ebenfalls ein Stromimpuls, der den Stößel 24 des Hubmagneten wieder einrückt und das Schaltschloß 26 bzw. den Betätigungshebel 28 wieder freigibt, so daß der Leistungsschalter 12 wieder eingeschaltet werden kann.

Bezugszeichenliste

S Stößel
12 Leistungsschalter
14 Kurzschlußmeldevorrichtung
16 Einschaltsperre
18 Abgangsleitung
20 Abgangsleitung
22 Abgangsleitung
24 Stößel
26 Schaltschloß
28 Betätigungshebel
30 Stromleitungen
F1 Überlastschutz, beispielsweise ein Bimetall
F2 Kurzschlußschalter
H Signalgeber
L1 Leitung
L2 Leitung
L3 Leitung
M Wechselstromgenerator
P Widerstandsmeßeinrichtung
Q Schaltschloß
S1M Hauptfunktionsschalter
Y Hubmagnet.

Claims

1. Elektrisches Schaltgerät für Niederspannungsanlagen mit einer Kurzschlußmeldevorrichtung, die bei einem Kurzschluß in der Niederspannungsanlage ein Signal aussendet, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschlußmeldevorrichtung (14) eine Widerstandsmeß einrichtung zum Messen des momentanen Leitungswiderstandes der Abgangsleitungen (18, 20, 22), einen Komparator zum Vergleichen des gemessenen Leitungswiderstandes mit einem Sollwert und einen Signalgeber aufweist, wobei der Signalgeber ein Signal aussendet, falls der Leitungswiderstand den Sollwert unterschreitet, und daß eine Einschaltsperre (16) vorgesehen ist, die durch das vom Signalgeber ausgesendete Signal aktivierbar ist und im aktivierten Zustand das elektrische Schaltgerät in seiner den Stromkreis unterbrechenden Lage sichert.

2. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsmeßvorrichtung den ohmschen, den induktiven, den kapazitiven, den Schein- und/oder den Gesamtleitungswiderstand mißt.

3. Elektrisches Schaltgerät nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator eine elektrische Recheneinheit umfaßt.

4. Elektrisches Schaltgerät nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber akustische, optische und/oder elektrische Signale aussendet.

5. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Signale in eine speicherprogrammierbare Steuerung und/oder in einen Leitrechner gelangen.

6. Elektrisches Schaltgerät nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschlußmeldevorrichtung (14) an eine Einspeiseleitung (L1, L2) angeschlossen ist und hierüber mit Betriebsstrom versorgt wird.

7. Elektrisches Schaltgerät nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert einstellbar ist.

8. Elektrisches Schaltgerät nach wenigstens einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltsperre (16) ein Hubmagnet ist, dessen Stößel (24) in einen Antrieb des elektrischen Schaltgerätes eingreift, um diesen zu sichern.

9. Verfahren zur Sicherung eines einen Stromkreis unterbrechenden elektrischen Schaltgerätes in Niederspannungsanlagen gegen Betätigung bei vorhandenem Kurzschluß, gekennzeichnet durch Messen des momentanen Leitungswiderstandes der Abgangs leitungen, Vergleichen des Leitungswiderstandes mit einem vorgegebenen Sollwert und Aussenden eines Signales, falls der Leitungswiderstand den Sollwert unterschreitet, wobei das ausgesendete Signal eine Einschaltsperre aktiviert, die das elektrische Schaltgerät gegen Betätigen sichert.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungswiderstand permanent, in vorbestimmten Intervallen oder kurz vor Betätigen des elektrischen Schaltgerätes gemessen und mit dem Sollwert verglichen wird.

11. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der ohmsche, der induktive, der kapazitive, der Schein- und/oder der Gesamtleitungswiderstand gemessen wird.

12. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das ausgesendete Signal ein akustisches, optisches und/oder elektronisches Signal ist.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Signal an eine speicherprogrammierbare Steuerung und/oder an einen Leitrechner weitergeleitet wird.

14. Verfahren nach wenigstens einen der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltsperre (16) deaktiviert wird, sobald der gemessene Leitungswiderstand größer als der Sollwert wird.