DE2756012C3

DE2756012C3 - Gerät zur Prüfung der Maßnahme Fehlerstromschutzschaltung

Info

Publication number: DE2756012C3
Application number: DE2756012A
Authority: DE
Inventors: Ortwin Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Freischlad
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-12-15
Filing date: 1977-12-15
Publication date: 1980-09-04
Also published as: DE2756012B2; DE2756012A1

Description

mit einem nicht dargestellten Fehlerstromschutzschalter ausgerüstet ist, über eine Reihenschaltung aus einem Prüftaster T, dem Schalter 1.1 eines Relais 1 und einem aus den Widerständen Ap und Ti₁ gebildeten Spannungsteiler mit dem Mittelleiter Ndes Netzes -verbunden. An den Teilungspunkt 2 des Spannungsteilers ist über einen weiteren Schalter 1.2 des Relais 1 der Schutzleiter PE angeschlossen. Ein weiterer Spannungsteiler aus den Widerständen R\ und R2 ist durch Betätigung des Prüftasters an das Netz anschließbar (gestrichelt gezeichnet Stellung). Ein Gleichrichter 3 zur Gleichspannungsversorgung einer aus dem Relais 1 und einem Kondensator C gebildeten Parallelschaltung ist an den Teilwiderstand R2 des weiteren Spannungsteilers angeschlossen. Der Kondensator ist vorteilhafterweise so bemessen, daß das Relais mit einer Verzögerung abfällt, die der vorgeschriebenen Auslösezeit von maximal 0,2 s des Fehlerstromschutzschalters entspricht Durch Betätigung des Prüftasters zieht das Relais an. die Prüfung beginnt jedoch erst, wenn der Prüftaster in seine Ruhelage zurückgekehrt ist Von diesem Zeitpunkt an bis zum Ablauf der Verzögerungszeit fließt der Prüfstrom.

Fig.2 zeigt ein weiteres Beispiel eines Prüfgerätes mit Prüfzeitbegrenzung. Die Schaltung unterscheidet sich von der in F i g. 1 dargestellten dadurch, daß der Kondensator mit parallelgeschaltetem Widerstand A3 und das Relais in Reihe geschaltet sind und daß der Prüftaster Γ mit einem öffner 4 mechanisch gekoppelt ist, der die Parallelschaltung aus dem Widerstand A3 und dem Kondensator C unterbricht, solange der Prüftaiaer betätigt wird. Außerdem sind die beiden Spannungsteiler durch den Prüftaster an den Außenleiter anschließbar. Werden der Prüftaster und damit auch der öffner 4 betätigt, zieht das Relais über den Ladestrom des Kondensators an und schließt die Schalter 1.1 und 1.2. Der Prüfvorgang ist beendet, sobald der Kondensator aufgeladen ist und dadurch das Relais abfällt. Mit der Rückkehr des Prüftasters und des Öffners in ihre Ruhelage entlädt sich der Kondensator über den Widerstand A3. Der Prüfvorgang ist somit unabhängig von der Betätigungsdauer des Prüf tasters.

Während die in den F i g. 1 und 2 dargestellten Schaltungen des Prüfgerätes sich nur für eine durch den Nennfehlerstrom gegebene Ausführung eines Fehler-Stromschutzschalters eignen, und zur laufenden Überwachung des Erdungswiderstandes beispielsweise in einer Anlage fest installiert werden können, zeigt F i g. 3 die Schaltung eines tragbaren Prüfgerätes, das in Verbindung mit Fehlerstromschutzschaltern mit unterschiedlichen Nennfehlerströmen verwendet werden kann. Diese Schaltung entspricht im Prinzip der Schaltung nach F i g. 2. Jedoch sind an Stelle je eines Teilwiderstandes R_puna R_s mehrere, beispielsweise vier, entsprechend den unterschiedlichen Nennfehlerströmen bemessene Teil widerstände R_p 1 bis R_p* bzw. R₅ \ bis Rs* vorgesehen, so daß mittels mechanisch verbundener Wahlschalter 5, 6 das jeweils erforderliche Spannungsteilerverhältnis hergestellt werden kann. Damit eine Prüfung nur dann möglich ist wenn das Prüfgerät mit bo richtiger Polung an das Nc... angeschlossen ist, enthält die Schaltung ferner eine Glimmlampe 7, die zwischen den mit dem Außenleiter zu verbindenden Leiter 9 und den Schutzschalter geschaltet ist und ein weiteres Relais 8, das an den Schutzleiter und an den mit dem bs Mittelleiter zu verbindenden Leiter 10 angeschlossen ist. Je ein Schalter 8.1 und 8.2 des Relais 8 unterbricht bei falscher Polung den Leiter 9 bzw. 10, während bei richtiger Polung die Glimmlampe leuchtet Vorteilhafterweise ist die Zuleitung zum Netz über einen Adapter geführt, an den der Schutzleiter PE getrennt anschließbar ist

Der Bemessung der Teilwiderstände R_p und R_s des Spannungsteilers ist zur Erzielung einer möglichst hohen Sicherheit der halbe Wert des für den jeweiligen Fehlerstromschutzschalter angegebenen Nennfehlerstromes zugrunde gelegt, da der eine Auslösung des Schutzschalters bewirkende Fehlerstrom zwischen dem halben und dem vollen Nennfehlerstrom schwanken kann. Durch das Verhältnis der Teilwiderstände des Spannungsteilers ist ein Grenzwert für den Erdungswiderstand innerhalb eines vorgegebenen, durch den zulässigen Erdungswiderstand begrenzten Bereiches festgelegt Das festgelegte Verhältnis gilt dann nur für Fehlerstromschutzschalter, deren Nennfehlerstrom dieselbe Größe, beispielsweise 0,5 A, hat

Das Meßprinzip der Schaltungen nach den F i g. 1 bis 3 beruht darauf, daß der Fehlerstrom von einer den Grenzwert überschreitenden Größe des Erdungswiderstandes an so niedrig wird, daß er nicht mehr ausreicht, den Fehlerstromschutzschalter auszulösen. Für den Prüfvorgang lassen sich daraus folgende Kriterien ableiten:

1.) Der Fehlerstromschutzschalter löst aus, wenn der Erdungswiderstand keiner als der Grenzwert ist

2.) Der Fehlerstromschutzschalter löst nicht aus, wenn der Erdungswiderstand größer als der Grenzwert ist.

Aus der dem Meßprinzip zugrunde liegenden Schaltung, die aus dem Spannungsteilerund dem an dem Teilungspunkt angeschlossenen Erdungswiderstand Re besteht, lassen sich folgende Beziehungen ableiten:

R₁, + R₁; ■ RJ(Rt: + :

Κι: + K UIh-R₁:

Darin bedeuten:

Ip den durch den Widerstand R_p fließenden Strom, der sich aus dem über den Erdungswiderstand Re fließenden Strom If und dem den Widerstand R₅ durchfließenden Strom Is zusammensetzt, und

U die an den Spannungsteiler angelegte Netzspannung.

Die Werte für die Widerstände R_p und R₅ werden nach der Beziehung 3 bestimmt, indem für Re der gewählte Grenzwert des Erdungswiderstandes und für Ir die Hälfte der Größe des Nennfehlerstromes eingesetzt werden.

Die für den Menschen zulässige Berührungsspannung ist zur Zeit auf 65 V, für Tiere auf 24 V festgelegt. Damit ergibt sich beispielsweise für einen Fehlerstromschutzschalter mit einem Nennfehlerstrom /fw=0,5A als zulässiger Erdungswiderstand ein Wert von 130 0hm bzw. 48 Ohm. Unter Zugrundelegung einer Netzspannung von 220 V, eines Grenzwertes von 70 Ohm für den Erdungswiderstand und eines Fehlerstromes von

0,25 A = Ifh/2 ergeben sich ζ. Β. folgende Kombinationsmöglichkeiten für die Widerstände R_p und R_s.

70 50 20 10

P„Q

405 357 180 100

In F i g. 4 ist der Fehlerstrom für diese Kombination in Abhängigkeit vom Erdungswiderstand aufgetragen. Wie aus der graphischen Darstellung hervorgeht, nimmt ι ο mit zunehmender Steilheit der Kurven der Abstand zwischen den Schnittpunkten der einzelnen Kurven mit der den Nennfehlerstrom Ifn kennzeichnenden Linie und dem gemeinsamen Schnittpunkt bei dem halben Nennfehlerstrom If_nII und damit die Differenz zwischen den zugeordneten Werten des Erdungswiderstandes ab. Der von der Auslösegenauigkeit der Fehlerstromschutzschalter abhängige Toleranzbereich ist damit für die Kurve mit der größten Steigung am kleinsten. Allerdings tritt dabei ein relativ hoher Prüfstrom I_p auf, wie F i g. 5 zeigt, in der die Ströme Ip, /_s und If sowie die Berührungsspannung Ub in Abhängigkeit vom Erdungswiderstand graphisch dargestellt sind Zweckmäßigerweise wird das Verhältnis der Widerstände Rs: Rp und damit die Steigung der die Abhängigkeit des Fehlerstromes vom Erdungswiderstand darstellenden Kurve (F i g. 4) so gewählt, daß für den sich ergebenden Prüfstrom noch Widerstände geringer Leistung, beispielsweise 1OW, verwendet werden können. Wenn in Verbindung mit dem als Beispiel gewählten Fehlerstromschutzschalter mit einem Nennfehlerstrom von 0,5 A ein Prüfgerät entsprechend den F i g. 1 bis 3 verwendet wird, bestehen wegen der Prüfzeitbegrenzung auf 0,2 s keine Bedenken gegen den Einsatz von Widerständen für eine Leistung von 10 W. Die während eines Prüfvorganges auftretende Berührunpspaniiung

U_e= U RJ(Rp+ Rs)

wird auf ungefährliche Werte begrenzt Der Maximalwert, den sie bei unendlich hohem Erdungswiderstand annimmt, ist in jedem Fall kleiner als der nach den Vorschriften zulässige Wert (F i g. 5).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

ι 2 Aus der DE-AS 11 36 003 ist es bekannt, an den Patentansprüche: Außenleiter (Phase) und den Mittelleiter (Nulleiter) eines mit einem Fehlerstromschutzschalter ausgerüste-

1. Gerät zur Prüfung der Maßnahme Fehlerstrom- ten Netzes eine Reihenschaltung aus einem Prüfschalter schutzschaltung in einem durch einen Fehlerstrom- 5 mit Wischkontaktgabe und einer Drossel mit einer schutzschalter geschützten Netz mittels einer den Anzapfung, mit der der Schutzleiter verbunden ist, od?r Mittelleiter mit dem Außenleiter des Netzes statt der Drossel einen Spannungsteiler anzuschließen, verbindenden Reihenschaltung aus einem Prüftaster Der zwischen der Anzapfung der Drossel bzw. dem und einem Spannungsteiler, an dessen Teilungspunkt Teilungspunkt des Spannungsteilers und dem Mittelleider Schutzleiter angeschlossen ist, mit einer den io ter liegende Teilwiderstand ist so gewählt, daß an ihm Spannungsteiler gegen Überlastung schützenden gerade die für den Menschen zulässige Berührungsspan-Einrichtung, dadurchgekennzeichnet.daß nung von 65 V abfällt. Der andere Teil widerstand soll so der Bemessung der Teilwiderstände (R₅, R_p) des bemessen sein, daß über ihn und den noch zulässigen Spannungsteilers der halbe Wert des Nennfehler- Erdungswiderstand des Schutzleiters ein Strom fließt, stromes des Fehlerstromschutzschalters und ein 15 der gleich dem Auslösestrom des Fehlerstromschutzunterhalb des zulässigen Wertes zu wählender schalters oder etwas größer ist Der Fehlerstromschutz-Grenzwert des Erdungswiderstandes zugrunde schalter soll ausgelöst verden, wenn der Prüfschalter gelegt sind und für den Teilwiderstand (R₅) zwischen während einer der Auslösezeit des Fehlerstromschutzdem Teilungspunkt (2) und dem Mittelleiter (N) ein schalters entsprechenden Zeitspanne betätigt wird und Wert gewählt ist, der die Berührungsspannung auf 20 der Erdungswiderstand ausreichend klein ist. Die Größe eine wesentlich kleinere als die zulässige Größe des zu einer Auslösung des Schutzschalters führenden begrenzt, und daß als Schutzeinrichtung gegen Stromes kann jedoch erheblich von dem Nennfehler-Überlastung ein durch Betätigung des Prüftasters (T) strom des Schutzschalters abweichen, so daß die mit der anregbares Zeitglied (1, C, Rj) mit zwei Schließern beschriebenen Schaltung, erzielte Aussage nicht genü-(1.1, 1.2) vorgesehen ist, von denen der eine 25 gend sicher ist.

zwischen dem Prüftaster und dem Spannungsteiler Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach

und der andere zwischen dem Teilungspunkt des zu bedienendes, handliches Prüfgerät für ortsfesten

Spannungsteilers und dem Schutzleiter (PE) an- Einbau odev in tragbarer Ausführung zu entwickeln, das

geordnet sind. eine verläßliche Aussage ermöglicht, ob der Erdungs-

2. Gerät nach Anspruch 1 in tragbarer Ausfüh- 30 widerstand den zulässigen Wert überschreitet.

rung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch

Außenleiter (L) und den Schutzleiter (PE) eine gelöst, daß der Bemessung der Teilwiderstände des

Glimmlampe (7) und zwischen den Schutzleiter und Spannungsteilers der halbe Wert des Nennfehlerstro-

den Mittelleiter (N) ein weiteres Relais (8) geschaltet mes des Fehlerstromschutzschalters und ein unterhalb

ist, dessen öffner (8.1, 8.2) bei falscher Polung die 35 des zulässigen Wertes zu wählender Grenzwert des

Stromzufuhr über die mit dem Außenleiter und dem Erdungswiderstandes zugrunde gelegt sind und für den

Mittelleiter verbundenen Leiter (9 bzw. 10) unter- Teilwiderstand zwischen dem Teilungspunkt und dem

brechen. Mittelleiter ein Wert gewählt ist, der die Berührungs-

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich- spannung auf eine wesentlich kleinere als die zulässige net, daß mehrere, für unterschiedliche Nennfehler- 40 Größe begrenzt, und daß als Schutzeinrichtung gegen ströme bemessene Spannungsteiler (R_s\ bis R_s 4, R_n\ Überlastung ein durch Betätigung des Prüftasters bis Rpt) parallel angeordnet und mittels eines anregbares Zeitglied mit zwei Schließern vorgesehen Umschalters (5,6) anwählbar sind. ist, von denen der eine zwischen dem Prüf taster und

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich- dem Spannungsteiler und der andere zwischen dem net, daß in der den Außenleiter (L), den Schutzleiter 45 Teilungspunkt des Spannungsteilers und dem Schutzlei- (PE) und den Mittelleiter (N) mit dem Netz ter angeordnet sind. Dadurch wird erreicht, daß verbindenden Zuleitung ein Adapter vorgesehen ist, während eines Prüfvorganges keiner der zu überwaan den der Schutzleiter getrennt anschließbar ist. chenden Fehlerstromschutzschalter ausgelöst wird,

wenn der Erdungswiderstand den festgelegten Grenz-

50 wert überschreitet. Ein Fehlerstromschutzschalter, der

erst durch den Nennfehlerstrom ausgelöst wird, hat x demnach zwar einen kleineren Grenzwert, jedoch '[.' Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Prüfung der bedeutet das eine Erhöhung der Sicherheit. Führt die Maßnahme Fehlerstromschutzschaltung in einem durch Betätigung des Prüftasters nicht zu einer Auslösung des einen Fehlerstromschutzschalter geschützten Netz 55 Fehlerstromschutzschalters, dann ist der Erdungswidermittels einer den Mittelleiter mit dem Außenleiter des stand zu hoch, gegebenenfalls der Schutzleiter unterbro-Netzes verbindenden Reihenschaltung aus einem chen. Auf Grund der Wahl eines Grenzwertes, der Prüftaster und einem Spannungsteiler, an dessen kleiner als der zulässige Wert des Erdungswiderstandes Teilungspunkt der Schutzleiter angeschlossen ist, mit ist, brauchen keine hohen Anforderungen an die einer den Spannungsteiler gegen Überlastung schützen- wi Genauigkeit der Meßwiderstände und an die Stabilität den Einrichtung. der Netzspannung gestellt zu werden. Durch die Es sind Meßgeräte bekannt, mit denen der Erdungs- Begrenzung der Prüfzeit läßt sich die Verwendung von widerstand, die Berührungsspannung und/oder weitere Spannungsteilerwiderständen hoher Leistung vermei-Größen in schutzgeerdeten Netzen gemessen werden den.

können. Derartige Meßgeräte eignen sich jedoch nicht (« An Hand von in den Zeichnungen dargestellten

für einen ortsfesten Einbau, beispielsweise in Hausin- uisführungsbeispielen wird die Erfindung im folgenden

stallationen oder für einen Einsatz auf Baustellen, da die näher erläutert.

Bedienung dieser Geräte Fachkräften vorbehalten ist. Nach Fi g. 1 ist der Außenleiter L eines Netzes, das