DE19940343A1 - Fehlerstrom-Schutzeinrichtung - Google Patents
Fehlerstrom-SchutzeinrichtungInfo
- Publication number
- DE19940343A1 DE19940343A1 DE1999140343 DE19940343A DE19940343A1 DE 19940343 A1 DE19940343 A1 DE 19940343A1 DE 1999140343 DE1999140343 DE 1999140343 DE 19940343 A DE19940343 A DE 19940343A DE 19940343 A1 DE19940343 A1 DE 19940343A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- residual current
- current
- tripping
- circuit
- fault
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/26—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
- H02H3/32—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors
- H02H3/33—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors using summation current transformers
- H02H3/332—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors using summation current transformers with means responsive to dc component in the fault current
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
Um bei einer Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (1) mit einem Summenstromwandler (2), dessen Sekundärwicklung (N2) in einem Auslösekreis (4) einem Auslöserelais (6) zur Betätigung einer ein Leiternetz (LN) schaltenden Schaltmechanik (7) nachgeschaltet ist, einen im gesamten Fehlerstrom-Frequenzbereich von 50 Hz bis mindestens 20 kHz unterhalb des Bemessungsfehlerstroms (I Kn ) liegenden Auslösefehlerstrom (I A ) zu ermöglichen, ist einerseits der Wandlerkern (3) des Summenstromwandlers (2) zur Erfassung sowohl niederfrequenter als auch hochfrequenter Fehlerströme (I f ) ausgelegt. Andererseits ist der gesamte Auslösekreis (4) tiefpassfrei, d. h. es sind keine Parallelkapazitäten im Auslösekreis (4) vorhanden.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Fehlerstrom-Schutzein
richtung mit einem Summenstromwandler, dessen Sekundärwick
lung in einem Auslösekreis ein Auslöserelais zur Betätigung
einer ein Leiternetz schaltenden Schaltmechanik nachgeschal
tet ist. Als Auslösekreis wird ein Stromkreis bezeichnet,
entlang dessen eine elektrische Kontrollgröße erzeugt und
diese bewertet wird, und der ein elektrisches Auslösesignal
erzeugt, das bei Vorliegen einer Auslösebedingung ein Aus
löserelais aktiviert, d. h. zur Auslösung bringt.
Eine derartige Fehlerstrom-Schutzeinrichtung dient zur Si
cherstellung des Schutzes gegen einen gefährlichen Körper
strom in einer elektrischen Anlage. Ein solcher tritt bei
spielsweise dann auf, wenn eine Person ein spannungsführendes
Teil einer elektrischen Anlage berührt. Der Fehlerstrom (oder
auch Differenzstrom) fließt dann über die Person als Körper
strom gegen Erde ab. Die zum Schutz gegen gefährliche Körper
ströme eingesetzte Schutzeinrichtung trennt bei Überschreiten
des sogenannten Auslösefehlerstroms den betroffenen Strom
kreis sicher und schnell vom Netz.
Der Aufbau bekannter Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen ist bei
spielsweise aus der "etz" (1986), Heft 20, Seiten 938 bis
945, bekannt. Dort sind in den Bildern 1 bis 3 Prinzipschalt
bilder und Funktionsprinzipien eines Fehlerstrom-Schutzschal
ters (FI-Schutzschalter) und eines Differenzstrom-Schutz
schalters (DI-Schutzschalter) dargestellt. Der FI- und der
DI-Schutzschalter sind in ähnlicher Art und Weise aus drei
Baugruppen aufgebaut. In der Sekundärwicklung eines Summen
stromwandlers, durch dessen Wandlerkern alle stromführenden
Leiter eines Leiternetzes geführt sind, wird im Fall eines
Fehlerstroms ein Spannungssignal induziert, das ein über eine
Auslösekreiselektronik oder Auslöseschaltung mit der Sekun
därwicklung verbundenes Auslöserelais ansteuert. Das Auslöse
relais betätigt daraufhin eine Schaltmechanik, mittels derer
die Leiter des Leiternetzes getrennt werden. Dabei ist die
Auslöseschaltung des FI-Schutzschalters ausschließlich induk
tiv über den Summenstromwandler an das Leiternetz gekoppelt.
Er entnimmt somit die zur Auslösung notwendige Energie netz
spannungsunabhängig aus dem Fehlerstrom selbst. Dagegen er
folgt beim DI-Schutzschalter die Auslösung netzspannungsab
hängig mittels einer Verstärkerschaltung, die galvanisch mit
dem Leiternetz verbunden ist.
Der Auslösefehlerstrom ist in der Norm DIN VDE 0664 Teil 10
( = deutsche Übersetzung der Vorschrift EN 61008) definiert.
Er ist der Wert des Fehlerstroms, der einen FI- oder DI-
Schutzschalter unter festgelegten Bedingungen zum Auslösen
bringt. Dabei entspricht bei z. B. sinusförmigen Wechsel
fehlerströmen der Auslösefehlerstrom dem 0,5- bis 1-fachen
des Bemessungsfehlerstroms, der wiederum ein Maß für die Aus
löseempfindlichkeit des FI- oder DI-Schutzschalters ist. So
darf beispielsweise zum Personenschutz bei direktem Berühren
aktiver Teile der Bemessungsfehlerstrom nicht mehr als 30 mA
betragen, während eine FI-Schutzeinrichtung mit einem Be
messungsfehlerstrom größer 30 mA Schutz nur bei indirektem Be
rühren bietet.
Das Auslöseverhalten des Schutzschalters ist zudem üblicher
weise auch auf eine bestimmte Frequenz, z. B. auf 50 Hz, oder
auf einen bestimmten Frequenzbereich, z. B. auf 50 Hz bis
400 Hz, abgestimmt. Trotz dieser Abstimmung können diese
Schutzeinrichtungen dennoch auch bei höheren Frequenzen Per
sonenschutz bieten, sofern der Auslösefehlerstrom unterhalb
der vorgegebenen Grenzkurve für Herzkammerflimmern nach der
Vorschrift IEC 60479 liegt. Entsprechend dieser Grenzkurve
darf der Auslösestrom bei 1 kHz bis etwa 420 mA ansteigen, um
noch Personenschutz zu bieten.
Um darüber hinaus auch einen Brandschutz bei einer derartigen
Schutzeinrichtung sicherzustellen, darf zur Brandvermeidung
eine elektrische Leistung von maximal 100 W unabhängig von der
Frequenz nicht überschritten werden. Legt man eine Spannung
zwischen einem Außenleiter und Erde von 230 V zugrunde, ergibt
sich ein Auslösefehlerstrom von maximal 430 mA, der zur Brand
vermeidung nicht überschritten werden darf. Bei anderen Netz
spannungen ergeben sich entsprechende andere Grenzwerte für
den Auslösefehlerstrom.
Problematisch bei bisherigen FI-Schutzeinrichtungen ist es
jedoch, dass deren Auslösefehlerstrom mit zunehmender Fre
quenz stetig ansteigt und bei hohen Frequenzen, insbesondere
im Kilohertz-Bereich, den für den Brandschutz maximal ver
tretbaren Wert von in diesem Beispiel 430 mA überschreitet.
Bei Anwendungsfällen in elektrischen Anlagen, in denen Fre
quenzumrichter und Geräte mit getakteten Stromversorgungen
eingesetzt sind, können zudem im Fehlerfall auch Fehlerströme
mit Fehlerstromfrequenzen bis etwa 20 kHz auftreten mit der
Folge, dass der Auslösefehlerstrom der Schutzeinrichtung oder
des Schutzschalters in der beschriebenen Weise über den
Grenzwert hinaus ansteigt und ein Brandschutz nicht mehr in
allen Fällen sichergestellt ist. Durch die stark zunehmende
Anzahl von Betriebsmitteln, die im Fehlerfall solche Fehler
ströme mit höherer Frequenz generieren können, gewinnt dieses
Problem zunehmend an Bedeutung.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Fehler
strom-Schutzeinrichtung oder einen FI-Schutzschalter derart
weiterzubilden, dass auch bei oberhalb von 1 kHz liegenden
Frequenzen eines erfassten Fehlerstroms der Auslösefehler
strom den jeweils vorgegebenen Bemessungsfehlerstrom, insbe
sondere hinsichtlich eines Sach- und/oder Brandschutzes,
nicht überschreitet. Insbesondere soll über einen Fehler
strom-Frequenzbereich von ca. 50 Hz bis ca. 20 kHz der Auslöse
fehlerstrom den jeweils vorgegebenen Bemessungsfehlerstrom
nicht überschreiten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale
des Anspruchs 1. Dazu ist einerseits der Wandlerkern des Sum
menstromwandlers zur Erfassung wechsel- und/oder pulsstrom
förmiger Fehlerströme gemäß Typ A oder Typ AC der der deut
schen Norm VDE 0664, Teil 10, entsprechenden Vorschrift
EN 61008 und zusätzlich zur Erfassung sowohl niederfrequenter
Fehlerströme, insbesondere unterhalb von 1 kHz, als auch hoch
frequenter Fehlerströme, insbesondere ab 1 kHz bis z. B.
20 kHz, ausgelegt. Andererseits ist der Auslösekreis, der eine
zwischen die Sekundärwicklung des Summenstromwandlers und das
Auslöserelais geschaltete Auslöseelektronik oder -schaltung
umfasst, tiefpassfrei. Mit anderen Worten: Zwischen der Se
kundärwicklung des Summenstromwandlers und dem Auslöserelais
liegt keine Parallelkapazität oder ein anderes frequenzbeein
flussendes Bauteil, das insbesondere hochfrequente Fehler
ströme herausfiltert.
Hochfrequente Fehlerstromformen von z. B. mehreren Kilohertz
werden insbesondere von einem Summenstromwandler erfasst,
dessen Wandlerkern aus nanokristallinem oder amorphem Werk
stoff gebildet ist. Der Einsatz von nanokristallinem Kern
werkstoff zu diesem Zweck ist z. B. aus der DE 197 02 371 A1
an sich bekannt. Ein derartiger Werkstoff ist eine rascher
starrte weichmagnetische Legierung mit dem Vorteil eines ge
genüber kristallinen weichmagnetischen Werkstoffen zwei- bis
dreimal höheren elektrischen Widerstandes. In Verbindung mit
herstellungsbedingt geringen Banddicken von typischerweise
20 µm werden Wirbelstromverluste deutlich reduziert, so dass
dieser amorphe oder nanokristalline Werkstoff insbesondere
für den hochfrequenten Bereich vorteilhaft ist.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass bei ei
ner derartigen Fehlerstrom-Schutzeinrichtung Brandschutz bei
Fehlerströmen im gesamten Frequenzbereich von 50 Hz bis 20 kHz
sichergestellt ist, wenn der Auslösestrom unterhalb der z. B.
430 mA bei 100 W und 230 V, insbesondere unterhalb von 300 mA,
liegt.
Insbesondere bei einem Bemessungsfehlerstrom von 300 mA ist
der Auslösefehlerstrom im gesamten Frequenzbereich des Feh
lerstroms von 50 Hz bis mindestens 20 kHz annähernd konstant
und liegt dabei vorzugsweise zwischen 200 mA und 250 mA. Da
durch ist in diesem Frequenzbereich die Bedingung für eine
wechselstromsensitive FI-Schutzeinrichtung erfüllt. Zusätz
lich werden bei einer Frequenz von 50 Hz oder im Frequenz
bereich von beispielsweise 50 Hz bis 400 Hz auch pulsierende
Gleichfehlerströme erfaßt.
Der Sekundärwicklung des Summenstromwandlers ist ein ohmscher
Widerstand als Bürde parallelgeschaltet, um eine zumindest
grobe Einstellung des Auslösefehlerstroms zu erreichen. Eine
Feineinstellung des Auslösefehlerstroms erfolgt zweckmäßiger
weise am Auslöserelais.
Um eine möglichst hohe Fehlauslösefestigkeit beim Schalten
von induktiven Verbrauchern an langen Leitern zu erreichen,
umfasst die Auslöseschaltung der FI-Schutzeinrichtung vor
zugsweise eine Verzögerungsschaltung oder Kurzzeitverzöge
rung, der ein Gleichrichter, beispielsweise in Form eines
Brückengleichrichters, vorgeschaltet ist. Die Verzögerungs
schaltung weist dazu gleichstromseitig vorzugsweise eine Par
allelschaltung aus einem Ladekondensator und einem Entladewi
derstand auf. Um eine Entladung des Ladekondensators über das
Auslöserelais zu vermeiden, ist diesem RC-Verzögerungsglied
eine Diode vorgeschaltet. Der Kondensator ist dabei derart
dimensioniert, dass die Auslösezeit beim Bemessungsfehler
strom vorzugsweise ca. 100 ms beträgt.
Um zusätzlich zu einer hohen Fehlauslösefestigkeit auch einen
Überspannungsschutz für die im Auslösekreis liegenden Bau
teile sicherzustellen, ist der Sekundärwicklung des Summen
stromwandlers ein Überspannungsschutzelement, parallelge
schaltet, das bzw. die die in der Sekundärwicklung induzierte
Spannung auf einen entsprechenden Wert begrenzt. Bei geeig
neter Dimensionierung des Überspannungselements, das vorzugs
weise eine Suppressordiode ist, wird gleichzeitig eine hohe
Fehlauslösefestigkeit der FI-Schutzeinrichtung bei durch die
Primärwicklung des Summenstromwandlers fließenden Stoßströ
men, beispielsweise infolge von Blitzschlägen, erreicht.
Ein zweckmäßigerweise in den Auslösekreis geschalteter Rei
henkondensator bildet zusammen mit der Induktivität der Se
kundärwicklung des Summenstromwandlers einerseits und der In
duktivität des Auslöserelais andererseits einen Reihenreso
nanzkreis, so dass für das Auslöserelais eine besonders hohe
Auslösescheinleistung und damit eine ausreichend hohe Auslö
sungsenergie bereitgestellt wird.
Zur Erweiterung der FI-Schutzeinrichtung kann ein weiteres
Erfassungssystem für glatte Gleichfehlerströme vorgesehen
sein, das an dasselbe Auslöserelais geführt ist. Um dabei den
Auslösekreis für Wechsel- und Pulsfehlerströme und das Erfas
sungssystem für glatte Gleichfehlerströme zu entkoppeln, ist
in der Auslöseschaltung dem Auslöserelais eine Entkopplungs
diode vorgeschaltet. Durch die dadurch ermöglichte Ankopplung
des zusätzlichen Erfassungsteils für glatte Gleichfehler
ströme ist praktisch eine allstromsensitive FI-Schutzein
richtung bereitgestellt, die Fehlerströme im gesamten Fre
quenzbereich von 0 Hz bis 20 kHz erfasst und entsprechend den
einschlägigen Vorschriften auswertet, ohne dass der Auslöse
fehlerstrom innerhalb dieses Frequenzbereichs die vorge
schriebenen Grenzwerte über- bzw. unterschreitet. Die FI-
Schutzeinrichtung kann dabei praktisch für beliebige Be
messungsfehlerströme, insbesondere für einen Bemessungs
fehlerstrom von 30 mA oder 300 mA, ausgelegt sein, wobei der
Auslösefehlerstrom innerhalb des genannten gesamten Frequenz
bereichs den jeweiligen Bemessungsfehlerstrom stets unter
schreitet.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand
einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung mit
einem ersten Erfassungssystem für Wechsel- und
Pulsfehlerströme und mit einem an dieses ankoppel
baren zweiten Erfassungssystem für glatte Gleich
fehlerströme, und
Fig. 2 in einem logarithmisch aufgetragenen Frequenz/
-Auslösefehlerstrom-Diagramm die Auslösefehler
stromkurve des ersten Erfassungssystems gemäß
Fig. 1.
Die in Fig. 1 dargestellte FI-Schutzeinrichtung 1 umfasst ei
nen ersten Summenstromwandler 2 mit einem aus nanokristalli
nem oder amorphem Werkstoff bestehenden Wandlerkern 3 durch
den die drei Phasen Li mit i = 1, 2,3 sowie der Neutrallei
ter N eines 4-Leiternetzes LN geführt sind. Die FI-Schutzein
richtung 1 ist dabei einem (nicht dargestellten) elektrischen
Verbraucher vorgeschaltet, welcher aus dem Leiternetz LN mit
Strom versorgt wird. Der Wandlerkern 3 ist zusätzlich zu der
durch die Phasenleiter Li gebildeten Primärwicklung N1 mit
einer Sekundärwicklung N2 versehen, welche in einem Auslöse
kreis 4 über eine Auslöseschaltung 5 mit einem Auslösere
lais 6 verbunden ist.
Im störungsfreien Betrieb des Leiternetzes LN und des Ver
brauchers ist die vektorielle Summe der durch den Wandler
kern 3 fließenden Ströme stets Null. Eine Störung tritt dann
auf, wenn z. B. infolge eines Isolationsfehlers ein Teil des
zugeführten Stroms verbraucherseitig über Erde abgeführt wird
als sogenannter Fehler- oder Differenzstrom If. In diesem
Fall ergibt die vektorielle Summe der durch den Wandlerkern 3
fließenden Ströme einen von Null verschiedenen Betrag. Dieser
Differenz- oder Fehlerstrom If induziert in der Sekundärwick
lung N2 eine als Maß für den Fehlerstrom If dienende Ein
gangsspannung Ue, die über die Auslöseschaltung 5 in eine
Ausgangsspannung Ua und einen entsprechenden, durch das Aus
löserelais 6 geführten Ausgangsstrom Ia umgewandelt wird.
Überschreitet der Fehlerstrom If einen in der Auslöseschal
tung 5 und/oder im Auslöserelais 6 eingestellten Sollwert
oder Auslösefehlerstrom IA, so wird das im Auslösekreis 4
liegende Auslöserelais 6, das vorzugsweise als Haltemagnet
ausgeführt ist, ausgelöst. Dadurch öffnet eine mit dem Aus
löserelais 6 gekoppelte Schaltmechanik 7 die Schaltkontakte
eines Schalters 8, der auf alle Leiter Li,N des Leiter
netzes LN wirkt.
Der Auslösekreis 4 ist dabei vorzugsweise für die Erfassung
von sinusförmigen Wechselfehlerströmen nach Typ AC gemäß
EN 61008 oder gemäß Typ A der Norm EN 61008 für die Erfassung
sowohl sinusförmiger Wechselfehlerströme als auch pulsieren
der Gleichfehlerströme ausgelegt. Gemäß dieser Norm darf der
Auslösefehlerstrom IA bei sinusförmigen Wechselfehlerströmen
zwischen dem 0,5-fachen und dem 1-fachen des Bemessungs
fehlerstroms liegen. Bei pulsierenden Gleichfehlerströmen
darf der Auslösefehlerstrom IA das 1,4-fache des Bemessungs
fehlerstroms nicht überschreiten. Um einerseits einen Brand
schutz sicherzustellen, wozu ein Bemessungsfehlerstrom IΔ n
von 300 mA zugelassen ist, und andererseits die gültigen Aus
lösegrenzen von 0,5.IΔ n bis 1.IΔ n nicht zu überschreiten, wird
vorzugsweise der Auslösefehlerstrom IA auf einen unterhalb
von 300 mA liegenden Wert, beispielsweise auf 200 mA bis 250 mA,
eingestellt.
Eine entsprechende Einstellung des Auslösefehlerstroms IA er
folgt einerseits mittels einer der Sekundärwicklung N2 des
Summenstromwandlers 2 parallelgeschalteten Bürde in Form ei
nes ohmschen Widerstands R1. Dadurch ist zumindest eine Grob
einstellung des Auslösefehlerstroms IA möglich. Eine Feinein
stellung erfolgt bei einer Fehlerstromfrequenz von 50 Hz in an
sich bekannter Weise durch gezielte Abmagnetisierungsimpulse
eines im Auslöserelais 6 enthaltenen Dauermagneten, der im
störungsfreien Zustand einen Auslöseanker gegen die Kraft ei
ner Rückstellfeder an den Schenkelenden eines U-förmigen Ma
gnetjoches hält. Die Funktionsweise eines derartigen als Hal
temagnet ausgeführten Auslöserelais 6 ist in "etz", Band 110
(1989), Heft 12, Seiten 580 bis 584 beschrieben und in dem
dortigen Bild 4 prinzipiell gezeigt.
Eine dem Widerstand R1 parallelgeschaltete bidirektionale
Suppressordiode V1 begrenzt die in der Sekundärwicklung N2
induzierte Spannung auf einen Wert derart, dass einerseits in
der Auslöseschaltung 5 vorgesehene Bauelemente vor Über
spannungen geschützt sind, und dass andererseits eine hohe
Fehlauslösefestigkeit der FI-Schutzeinrichtung 1 bei durch
die Primärwicklung N1 fließenden Stoßströmen, beispielsweise
infolge von Blitzeinschlägen, erreicht wird.
Ein innerhalb der Auslöseschaltung 5 in den Auslösekreis 4
geschalteter Reihenkondensator C1 bildet zusammen mit den In
duktivitäten der Sekundärwicklung N2 und des Auslöserelais 6
einen Resonanzkreis. Durch geeignete Dimensionierung der Ka
pazität des Reihenkondensators C1 kann somit für das Auslöse
relais 6 die maximale Auslösescheinleistung und damit die für
diese erforderliche Auslöseenergie zur Verfügung gestellt
werden.
Um zu vermeiden, dass kurzzeitige, im Kilohertz-Bereich lie
gende Fehlerströme If mit einer Zeitdauer von wenigen Milli
sekunden zu unerwünschten Fehlauslösungen führen, wird die
dadurch erzeugte Energie der in der Sekundärwicklung N2 in
duzierten Störspannung in einem Ladekondensator C2 gespei
chert. Ein dem Kondensator C2 parallelgeschalteter Wider
stand R4 entlädt den Kondensator C2 nach oder im Anschluß an
den Störvorgang, damit dieser bei einem folgenden Störvorgang
erneut Energie aufnehmen oder speichern kann. Eine dieser
Parallelschaltung aus dem Ladekondensator C2 und dem Wider
stand R4 in Reihe vorgeschaltete Diode V6 verhindert dabei
ein Entladen des Kondensators C2 über das Auslöserelais 6,
was andernfalls zu einer Fehlauslösung des Auslöserelais 6
führen könnte.
Die für die Kurzzeitverzögerung erforderliche Gleichspannung
bzw. der dazu erforderliche Gleichstrom wird mit Hilfe eines
Gleichrichters erzeugt, der innerhalb der Auslöseschaltung 5
durch vier in Brückenschaltung liegende Dioden V2 bis V5 re
alisiert ist. Ein auf der Gleichstromseite des Brücken
gleichrichters V2 bis V5 mit der Diode V6 anodenseitig ver
bundener Widerstand R2 begrenzt den Strom durch die Diode V6
und schützt diese vor einer Überbeanspruchung. Ein weiterer
anodenseitig mit der Diode V6 verbundener Widerstand R3 wirkt
als zusätzliche Dämpfung für Störspannungen.
Innerhalb der Auslöse Schaltung 5 ist im Auslösekreis 4 dem
Auslöserelais 6 eine Reihenschaltung aus zwei Zenerdioden V7
und V8 parallelgeschaltet. Diese begrenzen die Spannung Ua am
Auslöserelais 6 und verhindern ein Ummagnetisieren des als
Haltemagnet ausgeführten Auslöserelais 6 bei hohen Fehler
strömen von beispielsweise If < 600 mA. Derart hohe Fehler
ströme If würden ansonsten zu einem Auslöseversagen führen.
Die Zenerdioden V7 und V8 weisen zweckmäßigerweise eine Ze
nerspannung von 1 V auf und werden daher technologiebedingt in
Durchlassrichtung betrieben.
Eine dem Auslöserelais 6 vorgeschaltete Diode V9 entkoppelt
das Auslöserelais 6 von der übrigen Auslöseschaltung 5. Da
durch ist es möglich, an Anschlüsse X1 und X2 des Auslösere
lais 6 und damit parallel zu diesem ein Erfassungsteil für
glatte Gleichfehlerströme If' anzuschließen. Dieses ist gemäß
dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 durch einen weiteren Sum
menstromwandler 9 und eine Auslöseelektronik 10 gebildet, die
mit der Sekundärwicklung N2' des Summenstromwandlers 9 ein
gangsseitig verbunden ist. Ausgangsseitig ist die Auslöse
elektronik 10 an die Anschlüsse X1 und X2 geführt. Die Aus
löseelektronik 10 ist - im Gegensatz zum Auslösekreis 4 -
spannungsversorgt und dazu mit dem oder jedem Leiter Li,N des
Leiternetzes LN verbunden. Der Summenstromwandler 9 erfasst
die glatten Gleichfehlerströme If' beispielsweise nach dem
Funktionsprinzip der gesteuerten Induktivität. Dieses Funk
tionsprinzip ist in "drive & control", Heft 4/93, Seiten 22
bis 25 beschrieben.
Das erste Erfassungssystem mit dem Summenstromwandler 2 sowie
dem zusammen mit der Auslöseschaltung 5 in dem Auslösekreis 4
liegenden Auslöserelais 6 ermöglicht die Erfassung von sinus
förmigen Wechselfehlerströmen If im Frequenzbereich von 50 Hz
bis 20 kHz, wobei der Auslösefehlerstrom IA über diesen gesam
ten Frequenzbereich annähernd konstant zwischen 200 mA und
250 mA liegt. Dies ist in Fig. 2 anhand einer beispielsweise
für einen Bemessungsfehlerstrom IΔ n = 300 mA ausgelegten FI-
Schutzeinrichtung 1 veranschaulicht. Zusätzlich werden bei
einer Fehlerstromfrequenz If von 50 Hz oder einem Fehlerstrom-
Frequenzbereich von beispielsweise 50 Hz bis 400 Hz pulsierende
Gleichfehlerströme erfaßt.
Dieser gemäß Fig. 2 annähernd konstante Verlauf des Auslöse
fehlerstroms IA über den gesamten Frequenzfehlerstrom-Fre
quenzbereich von 50 Hz bis mindestens 20 kHz wird einerseits
durch den Einsatz des aus nanokristallinem oder amorphem
Werkstoff bestehenden Wandlerkerns 3 des Summenstromwand
lers 2 erreicht. Dadurch ist zunächst gewährleistet, dass so
mit sowohl niederfrequente als auch hochfrequente Wechsel
fehlerströme If mit einer Fehlerstromfrequenz f zwischen 50 Hz
und mindestens 20 kHz erfasst werden. Andererseits wird dieser
annähernd konstante Verlauf des Auslösefehlerstroms Ia über
diesen-Bereich der Fehlerstromfrequenz f dadurch erzielt,
dass im Auslösekreis 4, d. h. zwischen der Sekundärwicklung
N2 und dem Auslöserelais 6 keine Parallelkapazitäten oder an
dere frequenzbeeinflussenden Bauteile liegen, die hoch
frequente Fehlerströme If kurzschließen und damit heraus
filtern könnten.
Der Auslösekreis 4 ist somit tiefpassfrei. Dies wiederum be
deutet, dass sowohl niederfrequente Fehlerströme If als auch
hochfrequente Fehlerströme If im Kilohertz-Bereich erfasst
und bewertet werden. Die FI-Schutzeinrichtung 1 ist somit
derart ausgelegt, dass im gesamten Fehlerstrom-Frequenzbe
reich von 50 Hz bis mindestens 20 kHz der Auslösefehlerstrom IA
den im Ausführungsbeispiel zugrundegelegten Bemessungsfehler
strom IΔ n von 300 mA mit genügendem Sicherheitsabstand unter
schreitet, zumindest jedoch nicht überschreitet.
Durch die Ankopplung des zweiten Erfassungssystems 9, 10 für
glatte Gleichfehlerströme ist aufgrund der Entkopplung über
die Diode V9 der beiden Erfassungssysteme die FI-Schutzein
richtung 1 in einfacher und zuverlässiger Art und Weise er
weiterbar auf eine allstromsensitive FI-Schutzeinrichtung zur
Erfassung von Fehlerströmen If im Frequenzbereich von 0 Hz bis
mindestens 20 kHz. Dabei darf der Auslösefehlerstrom IA bei
glatten Gleichfehlerströmen If' (f = 0 Hz) gemäß der Norm IEC
60755 auf maximal 2.IΔ n = 600 mA ansteigen.
Claims (13)
1. Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (1) mit einem Summenstrom
wandler (2), dessen Sekundärwicklung (N2) in einem Auslöse
kreis (4) ein Auslöserelais (6) zur Betätigung einer ein Lei
ternetz (LN) schaltenden Schaltmechanik (7) nachgeschaltet
ist, dadurch gekennzeichnet, dass der
Wandlerkern (3) des Summenstromwandlers (2) zur Erfassung so
wohl niederfrequenter als auch hochfrequenter Fehlerströ
me (If) ausgelegt ist, und dass der eine dem Auslöserelais
(6) vorgeordnete Auslöseschaltung (5) aufweisende Auslöse
kreis (4) tiefpassfrei ist.
2. Fehlerstrom-Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, dass der Wandler
kern (3) aus nanokristallinem oder amorphem Werkstoff ge
bildet ist.
3. Fehlerstrom-Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Wand
lerkern (3) zur Erfassung wechsel- und/oder pulsförmiger Feh
lerströme (If) gemäß Typ A bzw. Typ AC der Vorschrift
EN 61008 ( = VDE 0664 Teil 10) ausgelegt ist.
4. Fehlerstrom-Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
der Auslösefehlerstrom (IA) bei einer Fehlerstromfrequenz (f)
im Frequenzbereich zwischen 50 Hz und mindestens 20 kHz kleiner
oder gleich dem Bemessungsfehlerstrom (IΔ n) ist.
5. Fehlerstrom-Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur
Sekundärwicklung (N2) ein Widerstand (R1) als Bürde parallel
geschaltet ist.
6. Fehlerstrom-Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die
Auslöseschaltung (5) einen Gleichrichter (V2 bis V5) und eine
diesem gleichstromseitig nachgeschaltete Verzögerungsschal
tung (C2,R4) umfasst.
7. Fehlerstrom-Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in
den Auslösekreis (4) ein Reihenkondensator (C1) geschaltet
ist.
8. Fehlerstrom-Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in
den Auslösekreis (4) ein Überspannungsschutz (V1) geschaltet
ist.
9. Fehlerstrom-Schutzeinrichtung nach Anspruch 8, da
durch gekennzeichnet, dass der Überspan
nungsschutz eine der Sekundärwicklung (N2) parallelgeschal
tete Suppressordiode (V1) ist.
10. Fehlerstrom-Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 6
bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die
Verzögerungsschaltung durch einen Ladekondensator (C2) und
einen Entladungswiderstand (R4) in Parallelschaltung gebildet
ist, zu der eine Diode (V6) in Reihe geschaltet ist.
11. Fehlerstrom-Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass
dem Auslöserelais (4) mindestens eine Zenerdiode (V7,V8) par
allelgeschaltet ist.
12. Fehlerstrom-Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass
dem Auslöserelais (6) eine Entkopplungsdiode (V9) vorgeschal
tet ist.
13. Fehlerstrom-Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 10, gekennzeichnet durch ein an das
Auslöserelais (6) anschließbares Erfassungsteil (9, 10) für
glatte Gleichfehlerströme (If').
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999140343 DE19940343A1 (de) | 1999-08-25 | 1999-08-25 | Fehlerstrom-Schutzeinrichtung |
PCT/DE2000/002376 WO2001015296A1 (de) | 1999-08-25 | 2000-07-20 | Fehlerstrom-schutzeinrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999140343 DE19940343A1 (de) | 1999-08-25 | 1999-08-25 | Fehlerstrom-Schutzeinrichtung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19940343A1 true DE19940343A1 (de) | 2001-03-01 |
Family
ID=7919579
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1999140343 Withdrawn DE19940343A1 (de) | 1999-08-25 | 1999-08-25 | Fehlerstrom-Schutzeinrichtung |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19940343A1 (de) |
WO (1) | WO2001015296A1 (de) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10215019A1 (de) * | 2002-04-05 | 2003-12-18 | Doepke Schaltgeraete Gmbh & Co | Vorrichtung zum Erfassen von elektrischen Differenzströmen |
WO2009152539A1 (de) * | 2008-06-18 | 2009-12-23 | Moeller Gebäudeautomation GmbH | Fehlerstromschutzschalter |
CN101900771A (zh) * | 2009-05-31 | 2010-12-01 | 西门子公司 | Rcd检测装置和检测方法 |
US8692680B2 (en) | 2008-06-18 | 2014-04-08 | Moeller Geräudeautomation GmbH | Residual-current circuit breaker |
DE102013105312A1 (de) * | 2013-05-23 | 2014-11-27 | Eaton Industries (Austria) Gmbh | Fehlerstromschutzschalter |
EP2874259A1 (de) * | 2013-11-15 | 2015-05-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Reststromvorrichtung |
FR3104729A1 (fr) * | 2019-12-16 | 2021-06-18 | Schneider Electric Industries Sas | Dispositifs de détection d’un défaut d’arc électrique, appareils de protection électrique associés |
DE102020216414A1 (de) | 2020-12-21 | 2022-06-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Fehlerstromschutzschalter und Verfahren |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104880666B (zh) * | 2015-05-13 | 2017-11-17 | 国家电网公司 | 一种远程自动接地动作试验装置 |
CN105680416B (zh) * | 2016-03-22 | 2018-05-18 | 首瑞(天津)电气设备有限公司 | 剩余电流保护器 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0464516A2 (de) * | 1990-06-25 | 1992-01-08 | Hitachi, Ltd. | Fehlerstromschutzsystem |
DE19702371A1 (de) * | 1997-01-23 | 1998-07-30 | Siemens Ag | Fehlerstromschutzeinrichtung |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3244670A1 (de) * | 1982-12-02 | 1984-06-07 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Fehlerstromschutzschalter |
DE3823096A1 (de) * | 1988-07-07 | 1990-01-11 | Siemens Ag | Einrichtung zum schutz vor fehlerstroemen |
EP0575639B1 (de) * | 1992-06-16 | 1996-09-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Fehlerstromschutzschalter |
DE19735412A1 (de) * | 1997-08-14 | 1999-02-18 | Siemens Ag | Fehlerstrom-Schutzeinrichtung |
-
1999
- 1999-08-25 DE DE1999140343 patent/DE19940343A1/de not_active Withdrawn
-
2000
- 2000-07-20 WO PCT/DE2000/002376 patent/WO2001015296A1/de active Application Filing
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0464516A2 (de) * | 1990-06-25 | 1992-01-08 | Hitachi, Ltd. | Fehlerstromschutzsystem |
DE19702371A1 (de) * | 1997-01-23 | 1998-07-30 | Siemens Ag | Fehlerstromschutzeinrichtung |
Cited By (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10215019B4 (de) * | 2002-04-05 | 2007-05-16 | Doepke Schaltgeraete Gmbh & Co | Vorrichtung zum Erfassen von elektrischen Differenzströmen |
DE10215019A1 (de) * | 2002-04-05 | 2003-12-18 | Doepke Schaltgeraete Gmbh & Co | Vorrichtung zum Erfassen von elektrischen Differenzströmen |
US8692680B2 (en) | 2008-06-18 | 2014-04-08 | Moeller Geräudeautomation GmbH | Residual-current circuit breaker |
WO2009152539A1 (de) * | 2008-06-18 | 2009-12-23 | Moeller Gebäudeautomation GmbH | Fehlerstromschutzschalter |
WO2009152538A1 (de) * | 2008-06-18 | 2009-12-23 | Moeller Gebäudeautomation GmbH | Fehlerstromschutzschalter |
AU2009260159B2 (en) * | 2008-06-18 | 2014-05-22 | Eaton Industries (Austria) Gmbh | Fault current circuit breaker |
CN102067400A (zh) * | 2008-06-18 | 2011-05-18 | 伊顿有限公司 | 故障电流保护开关 |
US8390465B2 (en) | 2008-06-18 | 2013-03-05 | Moeller Gebaudeautomation Gmbh | Residual-current circuit breaker |
RU2497255C2 (ru) * | 2008-06-18 | 2013-10-27 | Итон Гмбх | Автоматический выключатель для защиты от тока утечки |
CN102067400B (zh) * | 2008-06-18 | 2014-03-12 | 伊顿有限公司 | 故障电流保护开关 |
CN101900771B (zh) * | 2009-05-31 | 2013-11-27 | 西门子公司 | Rcd检测装置和检测方法 |
CN101900771A (zh) * | 2009-05-31 | 2010-12-01 | 西门子公司 | Rcd检测装置和检测方法 |
DE102013105312A1 (de) * | 2013-05-23 | 2014-11-27 | Eaton Industries (Austria) Gmbh | Fehlerstromschutzschalter |
EP2874259A1 (de) * | 2013-11-15 | 2015-05-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Reststromvorrichtung |
FR3104729A1 (fr) * | 2019-12-16 | 2021-06-18 | Schneider Electric Industries Sas | Dispositifs de détection d’un défaut d’arc électrique, appareils de protection électrique associés |
EP3839527A1 (de) * | 2019-12-16 | 2021-06-23 | Schneider Electric Industries SAS | Vorrichtungen zur erfassung eines lichtbogenfehlers, und entsprechende elektrische schutzgeräte |
US11881703B2 (en) | 2019-12-16 | 2024-01-23 | Schneider Electric Industries Sas | Devices for detecting an arc fault and associated arc-fault-protection units |
DE102020216414A1 (de) | 2020-12-21 | 2022-06-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Fehlerstromschutzschalter und Verfahren |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2001015296A1 (de) | 2001-03-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1206823B1 (de) | Schutzeinrichtung, insbesondere fehlerstrom-schutzeinrichtung | |
DE112010001977T5 (de) | Verfahren und Vorrichtungen zur Fehlerstromschutzüberwachung unter Verwendung eines einzigen Transformators | |
DE19735412A1 (de) | Fehlerstrom-Schutzeinrichtung | |
DE102011011983A1 (de) | Fehlerstrom-Schutzeinrichtung | |
DE19940343A1 (de) | Fehlerstrom-Schutzeinrichtung | |
EP1212821B1 (de) | Allstromsensitive fehlerstrom-schutzeinrichtung | |
EP1201015B1 (de) | Fehlerstrom-schutzeinrichtung | |
EP1110287B1 (de) | Schutzeinrichtung für niederspannungsnetze | |
DE69113334T2 (de) | Fehlerstromschutzsystem. | |
EP1078432B1 (de) | Schutzschaltgerät | |
DE102011011984B4 (de) | Fehlerstrom-Schutzeinrichtung mit frequenzabhängiger Schaltung zur Spannungsvervielfachung | |
EP0226704A1 (de) | Schaltungsanordnung zur Erfassung eines Fehler- bzw. Differenzstromes | |
EP0524142B1 (de) | Elektronische Auslöseschaltung für einen FI-Schutzschalter | |
DE2355603A1 (de) | Schutzschaltung | |
EP0627133B1 (de) | Fehlerstromschutzschalter | |
DE102021202171A1 (de) | Fehlerstromschutzeinheit | |
DE3718183C2 (de) | Differenzstromschutzschalter | |
DE102020111894A1 (de) | Verfahren und Schaltungsanordnung zum Betreiben eines EMV-Filters | |
EP0054958A2 (de) | Schaltungsanordnung zur Erfassung eines Fehlerstromes | |
DE2715219C2 (de) | ||
DE2216377B2 (de) | Differentialschutz | |
CH645758A5 (de) | Fehlerstromschutzschalter. | |
WO1999009630A1 (de) | Fehlerstrom-schutzeinrichtung | |
EP3935705B1 (de) | Verfahren zum erkennen eines aufgrund eines fehlers hervorgerufenen stroms | |
DE10215019A1 (de) | Vorrichtung zum Erfassen von elektrischen Differenzströmen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |