DE29514854U1

DE29514854U1 - Schutzeinrichtung für Überspannungsableiter

Info

Publication number: DE29514854U1
Application number: DE29514854U
Authority: DE
Original assignee: Schupa Elektro & Co KG GmbH
Current assignee: Schupa De GmbH
Priority date: 1995-09-15
Filing date: 1995-09-15
Publication date: 1995-11-16
Anticipated expiration: 2005-09-16

Description

PB 2029/GM 30. August 1995

Anmelder: SCHUPA-ELEKTRO-GMBH + CO KG 58579 Schalksmühle

Schutzeinrichtung für Überspannungsableiter

Die Neuerung betrifft eine Schutzeinrichtung gemäß dem Oberbegriff der Schutzansprüche 1.

Zum Schutz vor Überspannungsschäden werden häufig Überspannungsableiter mit Varistoren als spannungsbegrenzende Elemente eingesetzt. Dabei sind die Varistoren sowohl zwischen den Anschlußklemmen für Neutral- bzw. Außenleiter einerseits und der Anschlußklemme des Schutzleiters anderseits als auch zwischen denen für Neutral- und Außenleiter geschaltet.

Ein Varistor führt im normalen Betriebszustand nur einen sehr geringen Leckstrom. Wird er aber durch viele kleine Stoßströme überlastet, wird er irreversibel geschädigt und der Leckstrom steigt an. Der Leckstrom bewirkt eine Erwärmung des Varistors, die je nach Schädigung desselben so hoch werden kann, daß von ihm eine akute Brandgefahr ausgeht. Daher ist es unbedingt erforderlich, daß Überspannungsableiter mit einem erhöhten Leckstrom sofort vom Netz getrennt werden. Stand der Technik ist, daß dem Überspannungsableiter &zgr;. &Bgr;. Sicherungen mit einem Nennstrom Tn \ 10 A vorgeschaltet werden. Hierbei ist jedoch zu beachten, daß eine Sicherung, bedingt durch ihre Kennlinie, nicht zur Lösung dieses Problems

geeignet ist, weil sie bei jeder Belastung mit einem Nenn-Stoßstrom (5 kA, 8/20 us) anspricht und somit die nachgeschaltete Anlage häufig ohne Überspannungsschutz ist. Außerdem wird der Varistor im Defektfall erst bei einem sehr hohen Leckstrom vom Netz getrennt, so daß die schon genannte Brandgefahr besteht.

Aus der EP 0 350 477 A2 ist bekannt, daß dem Überspannungsableiter ein Ableiter-Trennschalter, dessen Kontakt im Schutzleiter-Pfad angeordnet ist, nachgeschaltet wird. Bei diesem Ableiter- Trennschalter handelt es sich im wesentlichen um einen stoßstromfesten Fehlerstromschutzschalter. Die Abtrennung der Ableiter erfolgt nur dann, wenn der Leckstrom im Schutzleiter-Pfad einen bestimmten Wert überschreitet. Alle zwischen Neutralleiter und Außenleiter angeordneten Varistoren werden nicht überwacht. Aber auch die Abtrennung der zwischen Neutral- bzw. Außenleiter und Schutzleiter geschalteten Varistoren ist unzureichend, da der Überspannungsableiter lediglich vom Schutzleiter, nicht aber vom Versorgungsnetz getrennt wird. Dadurch kann auch nach dem Ansprechen des Ableiter-Trennschalters ein unzulässig hoher Leckstrom durch die Varistoren fließen. Wird ein zwischen einem Außenleiter und dem Schutzleiter geschaltete Varistor infolge Überlastung leitend, so trennt der Ableiter-Trennschalter den Überspannungsableiter vom Schutzleiter. Dies hat zur Folge, daß die übrigen zwischen einem Außenleiter und dem Schutzleiter geschalteten Varistoren überlastet werden, da sie dauernd

an der Außenleiterspannung liegen. Der sich dadurch zwangsläufig ausbildende Leckstrom muß dann durch die vorgeschalteten Sicherungen abgeschaltet werden. Eine unzulässige Erwärmung des Überspannungsabieiters ist somit vorprogrammiert .

Ferner sind aus der EP 0 385 832 Al Anordnungen bekannt, bei denen der Überspannungsschutz nach einem selektiven, stoßstromfesten Fehlerstromschutzschalter installiert wird. Hierbei sind Neutral- und Außenleiter gleichsinnig durch den Wandler des Fehlerstromschutzschalters geführt. Aber auch diese Anordnung ist nicht geeignet, die zwischen Neutral- und Außenleiter geschaltete Varistoren zu überwachen

Desweiteren sind aus der DE 41 27 457 Anordnungen bekannt, bei dem der Ableiter-Trennschalter und die Varistoren in einem Gehäuse untergebracht sind. Auch hier handelt es sich bei dem Ableiter-Trennschalter im wesentlichen um einen Fehlerstromschutzschalter. Da aber nur die Überspannungsschutzelemente infolge Alterung oder Überlastung ausgetauscht werden müssen, ist diese Lösung nicht sinnvoll. Außerdem schützt diese bekannte Anordnung wegen der gleichsinnigen durch den Wandler geführten Primärwicklungen von Neutral- und Außenleiter nicht die zwischen Neutral- und Außenleiter geschalteten Varistoren.

Aufgabe der Neuerung ist es, eine Schutzeinrichtung auf der Basis eines Ableiter-Trennschalter zu entwickeln, die nicht nur die an den Schutzleiter PE angeschlossenen Varistoren

schützt, sondern auch die Varistoren zwischen dem Neutralleiter und den Außenleitern. Diese Aufgabe wird gemäß der Neuerung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung ist in den Zeichnungsfiguren dargestellt und wird im folgenden in Verbindung mit den bekannten schaltungstechnischen Merkmalen näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild bekannter Überspannungsableiter für ein Drei-Phasen-Netz,

Fig. 2 ein schematisches Schaltbild bekannter Überspannungsableiter für ein Ein-Phasen-Netz,

Fig. 3 ein schematisches Schaltbild der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung eines 4-poligen Ableiter-Trennschalters mit Überspannungsableitern.

Gemäß der Fig. 1 und 2 werden zum Schutz vor Überspannungsschäden häufig Überspannungsableiter 10 mit Varistoren 11, als spannungsbegrenzende Elemente eingesetzt. Dabei sind diese Varistoren sowohl zwischen den Anschlußklemmen für den Neutralleiter 1 und dem Außenleiter 2, sowie dem Schutzleiter 13 als auch zwischen denen für Neutralleiter und Außenleiter geschaltet. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, dient als Schutzeinrichtung für einen Überspannungsableiter 10 ein Ableiter-

Trennschalter 6, der nach dem bekannten Prinzip eines verzögerten, stoßstromfesten Fehlerstromschutzschalters arbeitet. Er besteht aus einem Wandler 7 durch den der Neutralleiter 1, sowie die Außenleiter 2 durchgeführt sind. Durch die Sekundärwicklung 9 des Wandlers 7 ist das Auslöserelais 5 mit einer Verzögerungsschaltung 8 verbunden. Das Auslöserelais 5 betätigt einen Schaltmechanismus 4, der alle Unterbrechungskontakte 3 gleichzeitig öffnet. Der Neutralleiter 1 ist gegensinnig zu den Außenleitern durch den Wandler 7 geführt. Immer dann, wenn der Leckstrom durch irgendein Überspannungsschutzelement Varistoren 11, 12 infolge Überlastung oder häufiger Belastung mit niedrigen Stoßströmen wegen der auftretenden irreversiblen Schädigung des Varistors (11, 12) größer wird, wird diese Erhöhung des Leckstroms vom Wandler 7 als Differenz erfaßt. Hierdurch wird in der Sekundärwicklung 9 eine Spannung induziert, die bewirkt, daß unter Einbeziehung des Zeitgliedes 8 das Auslöserelais 5 verzögert anspricht und den Schaltmechanismus 4 aktiviert und den Überspannungsableiter 10 vom Netz trennt. Da der Ableiter-Trennschalter 6 spätestens bei einem Leckstrom von 30 mA schaltet, ist eine unzulässige Erwärmung des Überspannungsabieiters 10 ausgeschlossen. Da der Neutralleiter 1 gegensinnig zu den Außenleitern, wie zuvor erwähnt, durch den Wandler 7 geführt wird, werden nicht nur die zum Schutzleiter 13 geschalteten Varistoren 12, sondern auch die zwischen Neutralleiter 1 und Außenleiter 2 geschalteten Varistoren 11 durch den hier beschriebenen Ableiter-Trennschalter 6 überwacht. Eine unzulässige Erwärmung des Überspannungs-

ableiters 10 nach Ansprechen des Ableiter-Trennschalters 6 ist durch die neuerungsgemäße Anordnung nicht möglich, da der Überspannungsableiter allpolig vom Versorgungsnetz Ll, L2, L3 und N getrennt wird.

Die Verzögerungsschaltung 8 bewirkt, daß das Auslöserelais (5) erst nach einer vorgegebenen Impulsdauer anspricht, so daß der Ableiter-Trennschalter (6) den Überspannungsableiter (10) nicht bei kurzzeitigen Stromspitzen, sondern nur bei erhöhten Dauerleckstrom vom Versorgungsnetz trennt.

PB 2029 / GM 30. August 1995

Anmelder: SCHUPA-ELEKTRO-GMBH + CO KG 58579 Schalksmühle

Bezugszeichenliste

1 - Neutralleiter

2 - Außenleiter

3 - Unterbrechnungskontakte

4 - Schaltmechanismus

5 - Auslöserelais

6 - Ableiter - Trennschalter

7 - Wandler

8 - Verzögerungsschaltung

9 - Sekundärwicklung

- Überspannungsableiter

- Varistoren

- Schutzleiter

- an Außenleiter angeschlossene Wicklung

- an Neutralleiter angeschlossene Wicklung

- 3 —

Claims

PB 2029/GH '···* 30. August 1995 Anmelder: SCHUPA-ELEKTRO-GMBH + Co KG 58579 Schalksmühle Schutzansprüche

1.) Schutzeinrichtung für Überspannungsableiter, wobei die Schutzeinrichtung ein bekannter Ableiter-Trennschalter ist, der einen Wandler enthält, durch den die zum Überspannungsleiter führenden Außenleiter und der Neutralleiter geführt sind und in dem ein Auslöserelais vorhanden ist, welches über einen Schaltmechanismus die Unterbrechnungskontakte in der Zuleitung zum Überspannungsleiter betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsführung der Primärwicklung (15) des Wandlers (7) im Ableiter-Trennschalter (6) an die der Neutralleiter (1) angeschlossen ist, gegensinnig ist zu den Leitungsführungen der Wicklungen (14), an die die Außenleiter (2) angeschlossen sind,

2.) Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ableiter-Trennschalter (6) sowohl für den Anschluß an ein Einphasennetz als' auch an ein Dreiphasennetz geeignet ist.

3.) Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überspannungsableiter (10) mit Varistoren (11 , 12) als Überspannungselemente versehen ist, die als Modul austauschbar sind.