DE2924122C2

DE2924122C2 - Elektronische Fehlerstrom-Schutzeinrichtung

Info

Publication number: DE2924122C2
Application number: DE19792924122
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. 2000 Hamburg Ruf
Original assignee: Ritz Messwandler & Co 2000 Hamburg De GmbH KG
Current assignee: Ritz Messwandler & Co 2000 Hamburg De GmbH KG
Priority date: 1979-06-15
Filing date: 1979-06-15
Publication date: 1984-07-05
Also published as: DE2924122A1

Description

a) ein die verstärkte und gleichgerichtete Spannungsdifferenz mit einem vorgebbaren Spannungssollwert vergleichender, bei dessen Überschreitung ein Abschaltsignal abgebender Komparator (5),

b) eine in Ansprache auf das Abschaltsignal des Komparators (5) nach einer wenigstens einer Netzhalbwelle entsprechenden Verzögerungsdauer nur bei während der folgenden Netzhalbwelle weiterhin erfolgendem Abschaltsignal des Komparators (5) ein konstantes Signal abgebende erste Zeitverzögerungsstufe (6) und

c) eine in Ansprache auf das konstante Signal der ersten Zeitverzögerungsstufe (6) nach auf die Betriebsbedingungen abgestimmter Verzögerungsdauer die Schaltvorrichtung (9) betätigende zweite Zeitverzögerungsstufc (7) vorgesehen ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal der ersten Zeitverzögerungsstufe (6) eine ein logisches Signal für die zweite Zeitverzögerungsstufe (7) bildende Spannung konstanter Größe ist.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zeitverzögerungsstufe (7) eine Vorrichtung zur kontinuierlichen oder stufenweisen Einstellung der Verzögerungsdauer aufweist.

4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Summenstromwandler als Rahmenwandler ausgeführt ist.

5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Summenstromwandler zur Begrenzung des Sekundärstroms im Kurzschlußfall auf einen für die nachgeschalteten Elektronikelemente (2—10) ungefährlichen Höchstwert ausgelegt ist.

6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine den vor einem Ausfall der Stromversorgung zuletzt bestehenden Betriebszustand des Primärstromkrcises aufzeichnende Speichereinrichtung (19) vorgesehen ist.

Die Erfindung betrifft eine Fehlerstrom-Sehut/.schiiltung mit einem Summcnsiromwandler zur Abgabe eines Sekundärstroms in Ansorache auf einen Summen· Primärstrom, einer den Sekundärstrom des Summenstromwandler in eine Spannungsdifferenz umsetzenden Vorrichtung, einer die Spannungsdifferenz verstärkenden und gleichrichtenden Verstärkervorrichtung, eincr dieser zugeordneten, höherfrequente Anteile des Sekundärstroms ausfilternden Filtervorrichtung und einer in Ansprache auf einen einen Fehlerstrom anzeigenden Sekundärstrom zur Unterbrechung des Primärstromkreises betätigbaren Schaltvorrichtung.

Bei der aus der DE-OS 26 51 245 bekannten Sicherheitsschaltung dieser Art wird zwar durch eine besondere symmetrische Anordnung der durch den den Sekundärstrom abgebenden Sensor geführten Primärstromleiter eine Erzeugung von Ungleichgewichtsströmen

is vermieden, die im Dauerbetrieb zum Auftreten von abschaltungsauslösenden Sekundärspannungen führen könnten, gegen unerwünschte Abschaltungen bei Störimpulsen ist diese bekannte Schaltung aber nicht ausreichend geschützt.

Aus den »Technischen Mitteilungen AEG-Telefunken67 (1977) 5/6 ist eine Phasenausfall-Schutzschaltung für einen Drehstrommotor bekannt, dessen Primärleiter über individuelle Stromwandler und Drehstrom-Gleichrichter mit einem nachgeschalteten Shunt verbunden sind. Die Welligkeit der Shuntspannung wird mit einem vorgegebenen Mittelwert verglichen und löst bei dessin Überschreitung über ein Verzögerungsglied die Abschaltung aus. Auch diese bekannte Schaltung ist gegen Störimpulse nicht ausreichend gesichert.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Fehlerstrom-Schutzschaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, die gegen durch Störimpulse bewirkte unerwünschte Abschaltungen ausreichend geschützt ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Fehlerstrom-Schutzschaltung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen ausgestattet.

Die Fchlerstrom-Schutzschaltung ist bei geringer Ansprechleistung unempfindlich gegen kurzzeitige elektrisehe und mechanische Störungen und läßt sich in einem großen Bereich von Verzögerungszeiten und primärströmen bei hoher Überlastbarkeit anwenden.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 beschrieben.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Fchlerstrom-Schutzschaltung an Hand der Schemazeichnung weiter erläutert. Ein Summenstromwandler 1 ist so dimensioniert, daß in einem großen Variationsbereich des primären Nennstromes bis über 1000 A Differenzströme von 10 bis 30 mA fehlerfrei übertragen werden können. Bei geringeren Anforderungen an die Auslöseempfindlichkeit, insbesondere bei Anwendung für den Anlagen- und Brandschutz, kann der Summenstromwandler als Rahmenwandler ausgeführt sein, so daß eine Erfassung von Fehlerströmen in Anlagen mit Schienenverteilung möglich ist. Der Summenstromwandler 1 ist zur Begrenzung des Sekundärstroms im ein- wie auch mehrpoligen Kurzschlußfall auf einen für die nachgeschalteten Elektronikelemente 2—10 unge-

w) fährlichen Höchstwert ausgelegt, so daß die die Signalausweruing vornehmenden Elcktronikelemcntc 2—10 nicht durch zu hohe Eingangsströme zerstört werden können.

Diese Elektronikelementc umfassen eine Eingangs-

b5 schutzvorrichtung 2, durch die oberhalb der Ansprcehschwcllc liegende Sekundärströme des Wandlers I abgeleitet werden. Der Sekundärstrom des Summen· stromwiincllcrs I wird mittels eines Widerstandes 3 in

eine Spannungsdifferenz umgesetzt, die von einer Verstärkervorrichtung 4 unter Ausfilterung höherfrequentc,· Anteile des Sekundärstroms verstärkt wird. Die Spannungsdifferenz wird gleichgerichtet und durch einen Komparator 5 mit einem vorgebbaren Spannungssollwert verglichen, der den Ansprechwert darstellt. Bei dessen Überschreitung gibt der Komparator 5 ein Abschaltsignal an eine erste Zeitverzögerungsstufe 6 ab, die retriggerbar ist und eine Laufzeit von etwas mehr als einer Netzhalbwelle hat. Die erste Zeitverzögerungsstufe 6 gibt von ihrem Ausgang ein Signal in Form einer Spannung konstanter Größe an eine zweite Zeitverzögerungsstufe 7 ab, wobei die Größe der das Signal der ersten Zeitverzögerungsstufe 6 bildenden Spannung dadurch bestimmt wird, ob während der Laufzeit der ersten Zeitverzögerungsstufe 6 ein Abschaltsignal vom Komparator 5 erfaßt wurde oder nicht Nur wenn nach einmaligem Abiaufen der ersten Zeitverzögerungsstufe 6 in Ansprache auf ein Abschaltsignal des Komparators 5 während der folgenden Netzhalbwelle weiterhin ein Abschaltsignal vorliegt, gibt die erste Zeitverzögerungsstufe 6 ein konstantes Signal von ihrem Ausgang an die zweite Zeitverzögerungsstufe 7 ab, die dann nach einer auf die Betriebsbedingungen abgestimmten, kontinuierlich oder stufenweise verstellbaren Verzögerungsdauer über ein Relais 8 eine Schaltvorrichtung 9, z. B. ein Schütz, zur Abtrennung des gestörten Stromkreises vom Netz betätigt.

Wird die erste Zeitverzögerungsstufe 6 durch ein Abschaltsignal des Komparators 5 in Gang gesetzt, das durch eine störimpulserzeugte Spannungsspitze ausgelöst wurde, dann gibt die erste Zeitverzögerungsstufe 6 während der ersten Netzhalbwelle ein anderes Signal an die zweite Zeitverzögerungsstufe 7 ab als während der folgenden Netzhalbwelle, bei der das Abschaltsignal des j5 Komparators 5 nicht mehr vorliegt. Dadurch wird der zwcilen Zeitverzögerungsstufe 7 ein nicht konstantes Signal zugeführt. Die zweite Zeitverzögerungsstufe 7 erfaßt die Signale vom Ausgang der ersten Zeitverzögerungsstufe 6 als logische Signale und wird bei während eines Spannungszyklus wechselndem logischen Signal immer wieder zurückgesetzt. Dadurch wird das Relais 8 nur betätigt, wenn das Abschaltsignal des Komparators 5 über mindestens eine ganze Netzwelle vorliegt.

Das Relais 8 arbeitet in Ruhestrombetrieb, so daß eine Auslösung bei einem Defekt des Gerätes oder bei Ausfall der Versorgung 11 erfolgt und die Zuverlässigkeit vergrößert wird.

Die zweite Zeitverzögerungsstufe 7 weist eine Vorrichtung zur kontinuierlichen oder stufenweisen Einstellung der Verzögerungsdauer auf, die die Ansprechvcrzögerungszeit der zweiten Zeitverzögerungsstufe 7 in weiten Grenzen einstellbar gestaltet. Dadurch ist neben dem Personenschutz auch Brand- und Anlagenschut/, insbesondere zeilmäßig gestaffelter Schutz durchführbar.

Unabhängig von etwaigen Ausfällen der Versorgung 11 kann der vor einem Ausfall der Stromversorgung zuletzt bestehende Betriebszustand des Primärstromkreises durch eine Speichereinrichtung 10 aufgezeich- ω net werden, die die Kontrolle des Stromkreises bei Betriebsstörungen vereinfacht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Fehlerstrom-Schutzschaltung, mit einem Summenstromwandler zur Abgabe eines Sekundärstroms in Ansprache auf einen Summen-Primärstrom, einer den Sekuridärstrom des Summenstromwandlers in eine Spannungsdifferenz umsetzenden Vorrichtung, einer die Spannungsdifferenz verstärkenden und gleichrichtenden Vei Stärkervorrichtung, einer dieser zugeordneten, höherfrequente Anteile des Sekundärstrom ausfilternden Filtervorrichtung und einer in Ansprache auf einen einen Fehlerstrom anzeigenden Sekundärstrom zur Unterbrechung des Primärstromkreises betätigbaren Schaltvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß