DE19838776A1 - Verfahren und Anordnung mit einem zwei-stufigen Überspannungsschutz in Niederspannungsanlagen - Google Patents
Verfahren und Anordnung mit einem zwei-stufigen Überspannungsschutz in NiederspannungsanlagenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit einem zweistufigen Überspannungsschutz sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wobei eine erste Stufe ein hohes Stromableitvermögen und eine zweite Stufe einen möglichst niedrigen Spannungsschutzpegel aufweist. Die beiden Stufen sind als einander parallel geschaltete Leitungszweige zwischen Zuleitungen vorgesehen, die eine Energiequelle und einen Verbraucher miteinander verbinden, und wobei eine Funktionstrennung beider Schutzstufen vorgesehen ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird die in der zweiten Stufe umgesetzte Energie erfaßt und bei Erreichen der gewünschten energetischen Belastung die Grobschutzstufe aktiviert, wodurch die zweite Stufe, nämlich die Feinschutzstufe entlastet werden kann.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung mit
einem zwei-stufigen Überspannungsschutz, bevorzugt in
Niederspannungsanlagen, wobei die erste Stufe ein hohes
Stromableitvermögen und die zweite Stufe einen möglichst
niedrigen Spannungs-Schutzpegel aufweist, und wobei die
beiden Stufen als einander parallel geschaltete Leitungs
zweige (Querzweige) zwischen Zuleitungen (Längszweige)
vorgesehen sind, die eine Energiequelle und einen Verbrau
cher miteinander verbinden, wobei eine Funktionstrennung
beider Schutzstufen vorgesehen ist (Oberbegriff des Anspru
ches 1).
Für eine Vielzahl von Anwendungsfällen besteht die Notwen
digkeit, einen möglichst niedrigen Schutzpegel bei gleich
zeitig hohem Stoßstromableitvermögen zu realisieren. Dies
kann aufgrund der technischen und physikalischen Randbe
dingungen der zur Verfügung stehenden Überspannungsschutz
komponenten und Technologien nur durch eine mindestens
zwei-stufige Ableiter-Anordnung erreicht werden. Dabei
übernimmt die erste Stufe, der sogenannte Grobschutz, die
Ableitung des großen Stoßstromes.
Die nachgeordnete zweite Stufe (der Feinschutz) kann auf
grund ihres geringen Ableitvermögens nur die die erste
Schutzstufe passierenden Reststörungen ableiten. Sie stellt
aber den gewünschten niedrigen Schutzpegel sicher. Es er
folgt also eine Funktionstrennung zwischen der Stufe 1
(Ableitung des Stoßstromes) und der Stufe 2 (Sicherstellung
des Schutzpegels). Als Ableiter der ersten Stufe, der ein
hohes Stoßstromableitvermögen garantieren muß, werden in der
Regel Funkenstrecken vorgesehen, die für diesen Zweck ausge
legt sind. Hierbei ist besonders an blitzstromtragfähige
bzw. blitzstromtragfähige und folgestromlöschfähige Funken
strecken gedacht. Allerdings haben konventionelle Funken
strecken in der Regel einen sehr hohen Spannungsschutzpegel
(einige kV), der oft in Relation zur Spannungsfestigkeit der
zu schützenden Geräte zu hoch ist. Aus diesem Grund ist die
zweite Stufe mit einem Feinschutzableiter, bevorzugt einem
Varistor, versehen und der ersten Stufe nachgeschaltet. Die
zweite Stufe garantiert den gewünschten tiefen Schutzpegel
für das zu schützende Endgerät. Das genannte Entkopplungs
element, in der Regel eine Impedanz, stellt sicher, daß
jedes der Ableiterelemente nur so stark an der Ableitung des
Stoßstromes beteiligt wird, wie es bemessen ist.
Eine Anordnung gemäß dem eingangs genannten Oberbegriff des
Anspruches 1 und gemäß den vorstehenden Darlegungen ist aus
DE 38 12 058 A1 bekannt. Dabei erfolgt die o. g. Funktions
trennung mittels eines Entkopplungsgliedes das eine Impe
danz, und zwar entweder eine Induktivität oder ein ohmscher
Widerstand ist. Diese Anordnung realisiert aufgrund ihrer
Eigenimpedanz eine dem Impedanzverhältnis der Gesamtanord
nung (Impedanz der Ableiter zuzüglich der Impedanz des
Entkopplungselementes) entsprechende Aufteilung des Stoß
stromes. Hiermit geschieht eine "energetische Koordination"
der beiden Ableiterstufen.
Das Entkopplungsglied muß eine Reihe von Anforderungen
erfüllen, die seine universelle Anwendung erschweren. Diese
Anforderungen ergeben sich aus den unterschiedlichen bzw.
verschiedenartigen Belastungen in der Praxis:
- 1. Es muß den normalen 50 Hz-Betriebsstrom führen, können und unterliegt damit dem Problem der Erwärmung und der Kurz schlußbeanspruchung.
- 2. Es muß den Belastungen des Stoßstromes während des Ab leitvorganges widerstehen können und unterliegt damit erheblichen, elektrodynamischen und thermischen Beanspru chungen.
Insbesondere bei großen Anlagen-Nennströmen und damit auch
großen Kurzschlußströmen stellt die Anforderung 1 ein ernst
haftes Problem dar. Weiterhin ist zu beachten, daß die
Wirkung sowie die Effektivität des Entkopplungselementes von
der technischen Realisierung abhängig ist. Für Info-techni
sche Systeme wird das Entkopplungselement als Ohm'scher
Widerstand ausgeführt. Damit erfolgt eine Koordination auf
der Basis des Momentanwertes des Stromes. Eine Abhängigkeit
von der Wellenform des Stoßstromes besteht nicht. In Nieder
spannungs-Versorgungsnetzen wird in der Regel eine Indukti
vität als Entkopplungselement verwendet. Das Prinzip dieser
Entkopplung basiert damit auf der Stromänderungsgeschwindig
keit di/dt der Stoßstromwelle und ist damit unmittelbar von
deren Wellenform abhängig.
Bei beiden Varianten ist es nicht möglich, die erwünschte
Koordination auf der Basis der in den Ableitern umgesetzten
Energie zu realisieren.
Weiterhin ist mit DE 196 40 997 A1 ein Überspannungsschutz
system bekannt, bei dem als allgemeines Schutzelement eine
Funkenstrecke fungiert und diese bei Überschreitung von
Schwellwerten (Spannung u, Strom i und Frequenz f) über
einen Zündgenerator aktiviert wird. Hierzu wird durch geeig
nete Sensoren die Einhaltung der festeingestellten Schwell
werte überwacht. Eine dynamische Anpassung auf der Basis der
Störenergie erfolgt nicht.
Weiterhin besitzt das Überspannungsschutzsystem nach DE 196
40 997 A1 den Nachteil, daß jede Schwellwertüberschreitung
zum Aktivieren des Grobschutzes führt, der damit sehr stark
beansprucht wird und, da die eingesetzte Funkenstrecke nicht
verschleißfrei arbeitet, einer Alterung unterliegt. Ein
oftmaliges Auslösen des Ableiters des Grobschutzes stellt
aufgrund des bei Funkenstrecken auftretenden Netzfolgestro
mes eine sehr starke Belastung für den ersten Ableiter und
für das umgebende Netz dar, denn das Ansprechen des ersten
Ableiters bildat für das Netz einen kurzschlußähnlichen
Zustand.
Die Aufgaben- bzw. Problemstellung der Erfindung wird demge
genüber darin gesehen, eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1 so zu verbessern, daß bei Wegfall des
Entkopplungsgliedes sowohl der Grobschutz, als auch der
Feinschutz optimal energetisch ausgelastet und dabei ferner
die o. g. Bedingungen 1 und 2 erfüllt werden, ohne den Grob
schutzableiter (i. d. R. einer Funkenstrecke) unnötigerweise
zu einem Ansprechen zu bringen.
Zur Lösung dieser Aufgabenstellung ist bei einer Verfahrens
maßnahme gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 zunächst
gemäß dessen Kennzeichen vorgesehen, daß die im zweiten
Ableiter umgesetzte Energie erfaßt und bei Erreichen der
gewünschten energetischen Belastung die Grobschutzstufe
aktiviert und damit die zweite Stufe (Feinschutz) entlastet
wird. Nur ein solches Verfahren auf der Basis der tatsäch
lich im zweiten Ableiter umgesetzten Energie garantiert die
optimale Auslastung der einzelnen Ableiterstufen. Insbeson
dere schließt dies aus, daß kurze, energieschwache Störim
pulse, die aber eine hohe Stromänderungsgeschwindigkeit
besitzen, den ersten Ableiter (Grobschutz) aktivieren,
obwohl der zweite Ableiter sehr wohl in der Lage wäre, diese
Störung abzuleiten. Dieser Fall des nicht gewünschten,
oftmaligen Aktivierens des ersten Ableiters tritt beim Stand
der Technik insbesondere bei der Entkopplung mittels Induk
tivitäten auf. Aber auch bei der Verwendung von Ohm'schen
Widerständen zur Entkopplung kann der oben genannte Fall der
Fehlauslösungen, bedingt durch Störimpulse hoher Amplituden,
die aber aufgrund ihrer extrem kurzen Wirkungszeit trotzdem
energieschwach sind, eintreten. Gleiches trifft auf die in
DE 196 40 997 A1 sowie in JP1-26 84 27 angewandte
Überwachung eines Schwellwertes der Spannung bzw. des
Stromes zu. Die Anordnung des vom Stand der Technik her
bekannten Entkopplungsgliedes und seine Abstimmung auf die
Impedanzen der Grobschutzstufe und der Feinschutzstufe
entfällt.
Die Erfindung ist nicht nur bei Niederspannungsanlagen bzw.
Niederspannungsversorgungsnetzen, sondern vom Prinzip her
auch in allen Stromkreisen, einschließlich Steuer-, Über
wachungs- und Schutzkreisen usw. aller Spannungsebenen
einsetzbar.
Aufgabe der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung, und zwar
insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch
1, welche durch vereinfachte und höhere Kosten ersparende
Maßnahmen dafür sorgt, daß am Grobschutz eine Ableitung in
der gewünschten Art und Weise erfolgt.
Hierzu ist erfindungsgemäß laut Anspruch 2 eine Vorrichtung
vorgesehen, die zwischen zwei Zuleitungen (Längszweige),
welche das Stromversorgungsnetz mit dem jeweiligen Verbrau
cher verbinden, in Längsrichtung des Längszweiges betrach
tet, hintereinander folgende Querzweige vorsieht:
- a) eine erste Grobschutzstufe zur Ableitung starker energie reicher Störungen. Hierzu gehört auch ein hohes Stoß stromableitvermögen,
- b) danach eine Steuer- und Kontrollgruppe zur Erfassung der Energie bzw. energieproportionalen Größen einer Fein schutzstufe und Steuerung des Einsatzes der vorgenannten Grobschutzstufe,
- c) und danach die vorgenannte Feinschutzstufe zur Ableitung kleinerer und damit energieschwächerer Störungen, insbe sondere kleinerer Überspannungen.
Beispiele solcher Energieerfassungen werden nachfolgend
erläutert werden. Dies können Messungen des in der zweiten
Ableiterstufe fließenden Stromes oder, direkt auf die Lei
stung eingehend, die Erfassung des Stromes und seine Multi
plikation mit der jeweiligen, in der Regel konstanten Span
nung sein. Schließlich wäre es auch möglich, die Änderung
des Stromes über die Zeit als Integral festzuhalten.
Die bevorzugten Bauelemente für die Grobstufe sind zwar
Funkenstrecken und für die Feinschutzstufe Varistoren.
Prinzipiell sind jedoch darüber hinaus auch als Grobschutz
Gasentladungsableiter und Thyristoren, sowie für den
Feinschutz Suppressordioden einsetzbar. Hierbei ist
allerdings Voraussetzung, daß das zu überwachende Element
eine im interessierenden Bereich kontinuierliche Strom/
Spannungs-Charakteristik hat; dagegen das Steuer- oder
Schaltelement ein diskontinuierliches Verhalten, also eine
Schaltfunktion besitzt. Bauelemente mit einer kontinuier
lichen Spannungs/Strom-Charakteristik sind beispielsweise
Ohmsche oder induktive Impedanzen sowie Varistoren und
Dioden. Hier angesprochene Schaltelemente sind
beispielsweise Schaltgeräte, Funkenstrecken, Thyristoren,
Transistoren und dergleichen.
Zu den vorgenannten Größen bzw. energiereichen Störungen
gehören natürlich in erster Linie Stoßströme, insbesondere
Blitzstoßströme. Diese zählen zu den transienten Störungen.
Darüber hinaus gehören dazu auch energiereiche Störungen,
die von einer längeren Wirkungsdauer (ms bis s) bzw. sogar
netzfrequent sind, sogenannte "temporäre" Überspannungen
(über 10 ms oder länger dauernd). Auch bei solchen Störungen
kann mit der Erfindung wirksam die Feinschutzstufe vor
Überlastung geschützt werden.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind den weite
ren Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung und
der zugehörigen Zeichnung von erfindungsgemäßen Ausführungs
möglichkeiten zu entnehmen. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 das Schaltschema einer Ausführung nach der
Erfindung,
Fig. 2 eine erste Ausführungsmöglichkeit des Schalt
schemas gemäß Fig. 1,
Fig. 3 eine zweite Ausführungsmöglichkeit des Schalt
schemas gemäß Fig. 1.
Fig. 4 eine dritte Ausführungsmöglichkeit des Schalt
schemas gemäß Fig. 1.
Das Schaltschema gemäß Fig. 1 zeigt zwei Längsleitungen 1,
2, die mit ihren Anschlüssen 3, 4 zum Anschluß an ein Strom
netz und mit ihren auf der anderen Seite gelegenen Anschlüs
sen 5, 6 zum Anschluß eines Verbrauchers ausgebildet sind.
Zwischen diesen beiden Längszweigen 1, 2 bestehen insgesamt
drei Querzweige, die ausgehend von der Seite mit den Netzan
schlüssen 3, 4 hintereinander angeordnet sind.
Der erste Querzweig 7 besteht aus einem Grobschutz 8, z. B.
einer blitzstromfesten und stoßstromtragfähigen Funkenstre
cke 8, oder eines Thyristors oder eines Gasentladungsablei
ters. Im weiteren Querzweig 9 ist ein Kontroll- und Steuer
gerät 10 vorgesehen, dessen Funktion nachstehend näher
erläutert werden wird. Schließlich beinhaltet der dritte
Querzweig 11 ein bei niedrigeren Spannungen bereits anspre
chendes Überspannungsschutzgerät 12, z. B. eines Varistors,
oder einer Suppressordiode.
Dieses kombinierte Überwachungs- und Auslösesystem erfaßt
die energetische Belastung der zweiten Ableiterstufe, um
erst bei Erreichen der maximalen energetischen Belastung des
Ableiters 12 der Stufe 11 die Grobstufe 7 zu aktivieren.
Aufgrund der realisierten, niedrigen Ansprechspannung der
Stufe 11 erfolgt immer zuerst die Übernahme der Störung
durch den Varistor 12. Damit wird sichergestellt, daß ener
gieschwache Störungen nur vom Ableiter 12 abgeleitet werden.
Die Kontroll- und Steuergruppe 10 kontrolliert die Belastung
der Ableiter 12. Dies kann durch Bewertung der Ladung ∫ i t
(Strom-Zeit-Fläche im Ableiterzweig 11), auf der Basis der
Spannungs-Zeit-Fläche ∫ u t im Ableiterzweig 11, sowie weite
rer energieproportionalen Größen (z. B. ∫ u2dt, ∫ i2dt) erfol
gen. Alle stehen im engen Zusammenhang mit der in diesem
Ableiter umgesetzten Energie. Überschreitet diese Energie
und/oder die Spannung an den Punkten 13, 14 einen vorgege
benen Wert, aktiviert die Kontroll- und Steuergruppe 10 den
Grobschutz 7, 8. So wird sichergestellt, daß nur in dem
wirklich notwendigen Fall einer bevorstehenden Überlastung
der Feinschutzstufe 11 die Grobschutzstufe 7 aktiviert wird.
Im vorgestellten Fall erfolgt die Aktivierung der Grob
schutzstufe dynamisch, sich selbst regelnd mit der umgesetz
ten Energie der Stufe 11 als Kriterium. Damit ist nicht mehr
ein einfacher Schwellwert entscheidend, sondern ein Kennli
nienfeld, welches ein Abbild der realen in der Stufe 11
herrschenden energetischen Verhältnisse darstellt.
Da die überwiegende Mehrzahl der Überspannungen relativ
energieschwach sind, kommt es in solchen Fällen nur zu einem
Stromfluß durch den Ableiter 12. Der Grobschutz, z. B.
Funkenstrecke 8, der ersten Stufe 7 wird hiervon nicht
berührt.
Da die o. g. Stufe 11 bevorzugt auf der Basis von Metall
oxyd-Varistoren ausgeführt und damit nahezu verschleißfrei
arbeitet und die gewünschten kleinen Schutzpegel problemlos
zu realisieren sind, kommt es zu keinerlei negativen Auswir
kungen. Ein Netzfolgestrom tritt bei dieser Technologie am
Ableiter 12 nicht auf.
Die energetisch höchstbelastbare, bevorzugt blitzstromtrag
fähige Funkenstrecke 8 wird nur im Falle energiereicher
Störungen oder im Falle des Versagens des Ableiters (bevor
zugt eines Varistors) 12 in der Ableitstufe 11, aktiviert.
Das unnötige Auslösen des Ableiters 8 wird damit vermieden.
Der nach dem Ableiten des Stoßstromes durch die Funkenstre
cke 8 fließende Netzfolgestrom, der einen erhöhten Ver
schleiß bewirkt, wird damit nur auf die wenigen, wirklich
notwendigen Male reduziert. Je größer die Energie ist, die
im Querzweig 11 umgesetzt wird, desto eher muß über die
Gruppe 10 die Aktivierung des ersten Querzweiges 7 und damit
der Funkenstrecke 8 erfolgen. Dabei kann die im Querzweig 11
umgesetzte Energie von einem größeren, und nur über kurze
Zeit existierenden Strom oder auch von einem kleineren Strom
herrühren, der über eine längere Zeit fließt (i t).
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform nach der Erfindung, welche
auf der Schaltung gemäß Fig. 1 basiert (identische Bezugs
ziffern wurden auch übernommen), wobei die Abschnitte 1', 1"
und 2', 2", welche den Längszweigen 1, 2 in Fig. 1 entspre
chen, drei Bauelemente 7', 9' und 11' miteinander verbinden.
Die Elemente 7', 9' und 11' entsprechen den Querzweigen 7, 9
und 11 in Fig. 1.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist eine einzige Bauein
heit 15 vorgesehen, die in sich die drei Stufen 7", 9" und
11" beinhaltet, welche den Schaltungsstufen 7, 9 und 11 in
Fig. 1 entsprechen.
Die Kontroll- und Steuerungsgruppe 10 arbeitet unabhängig
von dem zeitlichen Verlauf und der Amplitude der Störgröße.
Auch der Betriebsstrom spielt keine Rolle.
Die energetischen Überwachungen können auf folgende Weise
realisiert werden:
- a) Ladungsüberwachung (Strom-Zeit-Fläche)
Die Messung und Bewertung der Ladung ∫ i.t durch den Ableiter 12. Dazu ist der Strom auf geeignete Art und Weise, z. B. mittels Shunt oder Stromwandler, zu erfassen und entsprechend zu verarbeiten.
Die Ladung wird als Strom-Zeit-Fläche (∫ i dt) bewertet. - b) Spannungs-Zeit-Fläche
Erfassung der Spannung an den Punkten 13, 14 mittels konventioneller und in der Praxis bewährten Meßverfahrens und Bewertung der Spannungs-Zeit-Fläche als ∫ u dt.
Da ein direkter, wenn auch nicht linearer Zusammenhang zwischen Spannung und Strom beim Ableiter 12 existiert, liefern beide Verfahren ähnliche Bewertungskriterien. - c) Leistungs- bzw. Energieumsatz
Dabei erfolgt eine Kombination der beiden obengenannten Verfahren, sowie eine Bewertung der bezogenen Größen.
Die Bewertung erfolgt als u.i bzw. ∫ ui dt bzw. ∫ u2 dt bzw. ∫ i2 dt. - d) Kombination von a, b, c mit der Spannung an den Punkten 13, 14.
Die Ergebnisse von a-d werden der Kontroll- und Steuerungs
gruppe 10 zugeleitet. Hiervon kann die Aktivierung des
Funkenstreckenableiters 8 mittels bekannter Verfahren, z. B.
- - Triggerelektrode und Initialzündung
- - Impulstrafo im Erdzweig
realisiert werden.
Mit der Anordnung nach der Erfindung läßt sich kompakt und
platzsparend eine sehr effiziente, kombinierte Grob- und
Feinschutzanordnung realisieren. Dieses kann sowohl als
Kompaktgerät, als auch in zwei getrennten Gerätekomponenten
realisiert werden (siehe hierzu auch die Fig. 2 und 3).
Da die Erfindung sowie nach der Erfindung ausgestattete Anordnungen kein Entkopplungselement im Betriebsstromzweig benötigen, sind sie auch für höchste Betriebsströme geeignet und zeichnen sich durch ein nahezu verschleißfreies Verhal ten der einzelnen Schutzstufen aus.
Da die Erfindung sowie nach der Erfindung ausgestattete Anordnungen kein Entkopplungselement im Betriebsstromzweig benötigen, sind sie auch für höchste Betriebsströme geeignet und zeichnen sich durch ein nahezu verschleißfreies Verhal ten der einzelnen Schutzstufen aus.
Aufgrund der o. g. Koordination, basierend auf der in den
Ableiterzweig 11 wirklich umgesetzten Energie, erfolgt eine
optimale, gesteuerte, von dem zeitlichen Verlauf der Stör
größe unabhängige Belastung der einzelnen Ableiter 8, 12.
Damit ist eine anwenderfreundliche Funktionstrennung zwi
schen Grob- und Feinschutz möglich.
Die Erfindung kann zusätzlich zu der energetischen Steuerung
auch noch eine Redundanzfunktion sichern. Somit kann im
Falle einer Fehlfunktion des Feinschutzes automatisch über
das Spannungskriterium der Grobschutz aktiviert werden.
Ergänzend zu den obigen Ausführungen ist noch darauf hinzu
weisen, daß auch das Feinschutzelement aus einer Funken
strecke gebildet werden kann, da eine Funkenstrecke nach
ihrem Ansprechen ebenfalls kontinuierlich arbeitet. Somit
wären auch Bauelemente mit einer (zunächst) diskontinuier
lichen Charakteristik als Feinschutzelemente denkbar. Da
gegen muß das Steuerelement für den Grobschutz eine Schalt
charakteristik besitzen. So stellt in den Ausführungsbei
spielen der Ableiter 8 ein redundantes Schutzorgan im Falle
eines Versagens des Ableiters 12 dar und gewährleistet damit
ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit.
Fig. 4 zeigt für die Steuerung der Grobschutzstufe einen
Impulstransformator 16 im Erdzweig.
Alle dargestellten und erläuterten Merkmale, sowie ihre
Kombinationen miteinander, werden als erfindungswesentlich
betrachtet.
Claims (11)
1. Verfahren mit einem zwei-stufigen Überspannungsschutz,
bevorzugt in Niederspannungsanlagen, wobei die erste
Stufe ein hohes Stromableitvermögen und die zweite Stufe
einen möglichst niedrigen Spannungs-Schutzpegel aufweist
und wobei die beiden Stufen als einander parallel
geschaltete Leitungszweige (Querzweige) zwischen
Zuleitungen (Längszweigen) vorgsehen sind, die eine
Energiequelle und einen Verbraucher miteinander verbinden
und wobei eine Funktionstrennung beider Schutzstufen
vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die in der
zweiten Stufe (11, 12) umgesetzte Energie erfaßt und bei
Erreichen der gewünschten energetischen Belastung die
Grobschutzstufe (7, 8) aktiviert und damit die zweite
Stufe, d. h. die Feinschutzstufe (11, 12) entlastet wird.
2. Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens
nach Anspruch 1 mit je einem Ableiter (8; 12) für den
Grobschutz (7) und den Feinschutz (12), die in
Querzweigen zwischen Längszweigen (1, 2) der Anordnung
vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den
beiden Längszweigen (1, 2) in deren Längsrichtung von der
Netzseite her betrachtet hintereinander folgende
Querzweige vorgesehen sind:
- a) eine Grobschutzstufe (7, 8) zur Ableitung starker energiereicher Störungen (z. B. Stoßströme, netz frequente Störungen),
- b) danach eine Steuer- und Kontrollgruppe (10) zur Erfassung der Energie bzw. energieproportionalen Größen einer Feinschutzstufe (11, 12) und zur Steuerung des Einsatzes der Grobschutzstufe (7),
- c) die o. g. Feinschutzstufe (11) zur Ableitung kleinerer und damit energieschwächerer Störungen, insbesondere Überspannungen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Grobschutzstufe (7) mit einer energiereiche
Störungen aushaltenden Funkenstrecke (8), insbesondere
einer blitzstromtragfähigen und stoßstromfesten Funken
strecke versehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich
net, daß die Feinschutzstufe (11) mit einem den niedri
gen Schutzpegel absichernden Überspannungsableiter, z. B.
einem Varistor oder einer Suppressordiode versehen ist.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Energieerfassung der
Feinschutzstufe (12) Messungen des in dieser Stufe
fließenden Stromes (i) oder die Multiplikation dieses
Stromes mit der Zeit (t) oder mit der anstehenden Span
nung (u) sein.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die
Erfassung "der Integrale von Strom + Zeit" oder von
"Strom + Spannung" oder von "Strom + Spannung + Zeit".
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis
6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierung des
Ableiters (8) der Grobschutzstufe (7) durch die Kon
troll- und Steuereinheit (10) mittels an sich bekannter
Anordnungen, wie einer Triggerelektrode und Initialzün
dung oder einem Impulstransformator im Querzweig er
folgt.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis
7, gekennzeichnet durch eine Kombination der vorge
nannten Maßnahmen.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
8, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Feinschutz
stufe anstehende Spannung an den Anschlüssen (13, 14)
des Querzweiges mit der Kontroll- und Steuereinheit (10)
an den Längszweigen erfolgt.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
9, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgenannten Stufen,
einschließlich der Kontroll- und Steuereinheit aus
insgesamt drei einzelnen Geräten (7, 8; 10; 11, 12; )
bestehen und durch entsprechende Leitungen (1', 1"; 2',
2") miteinander verbunden sind.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
9, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Stufen (8,
10, 12) zu einem Kompaktgerät vereinigt sind.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998138776 DE19838776C2 (de) | 1998-08-26 | 1998-08-26 | Verfahren und Anordnung mit einem zwei-stufigen Überspannungsschutz in Niederspannungsanlagen |
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DE1998138776 DE19838776C2 (de) | 1998-08-26 | 1998-08-26 | Verfahren und Anordnung mit einem zwei-stufigen Überspannungsschutz in Niederspannungsanlagen |
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