DE3429381C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Differenzstromschutzschalter mit einer Transduktorschaltung, dessen Sekundärwicklung mit einem komplexen, überwiegend kapazitiven Meßwiderstand in Serien­ schaltung an einen Rechteckgenerator angeschlossen ist, wobei an einem Abgriff zwischen Sekundärwicklung und Meßwiderstand eine Auswerteschaltung für Spannungsimpulse angeschlossen ist, die mit einer Auslöseeinrichtung in Verbindung steht, die über ein Schaltschloß auf Schaltkontakte in den zu überwachenden Leitungen einwirkt.

Ein derartiger Differenzstromschutzschalter ist bereits vor­ geschlagen worden (Anmeldung mit älterem Zeitrang EP-A1-01 67 079 mit Benennung DE). Dabei wird die Sekundärseite einer Transduktorschaltung durch eine angelegte Wechselspannung bis nahe an die Sättigungsgrenze wechselmagnetisiert. In Serien­ schaltung mit der Sekundärwicklung ist ein komplexer, über­ wiegend kapazitiver Meßwiderstand angeordnet.

Wenn auf der Primärseite der Transduktorschaltung ein Diffe­ renzstrom auftritt, wird der induktive Widerstand der Sekun­ därwicklung kleiner, die Stromstärke größer und sonach wird auch die Spannung am Meßwiderstand größer. Bei Erreichen einer in der Auswerteschaltung vorgegebenen Spannungsschwelle wer­ den die Schaltkontakte in den zu überwachenden Leitungen ge­ öffnet.

Wenn die Auswerteschaltung ein Integrierglied aufweist, wird die Auslöseeinrichtung auch dann aktiviert, wenn in der Pri­ märwicklung ein Stromstoß von kurzer Dauer aber mit großer Stromstärke auftritt. Solche kurzzeitigen Stromspitzen sind jedoch gefahrlos für elektrische Geräte und Leitungen und sollen daher den Differenzstromschutzschalter nicht auslösen.

Aus der EP-A1-00 69 655 ist ein Differenzstromschutzschalter mit einer Transduktorschaltung bekannt, dessen Sekundärwick­ lung mit einem Meßwiderstand in Serienschaltung an einen Frequenzgenerator G angeschlossen ist. Ferner wird die an dem Meßwiderstand auftretende Spannung einem Komparator zuge­ führt, der seinerseits das Relais zum Öffnen der Arbeits­ kontakte in dem zu schützenden Stromkreis ansteuert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Differenz­ stromschutzschalter mit erhöhter Störunempfindlichkeit zu entwickeln.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Differenz­ stromschutzschalter nach Anspruch 1 gelöst. Dieser Diffe­ renzstromschutzschalter spricht bei Wechseldifferenzstrom, Einwegdifferenzstrom (d. h. bei Stromkreisen mit Phasenan­ schnitt oder gepulstem Gleichstrom) oder Gleichdifferenz­ strom an. Eine fehlerhafte Auslösung bei kurzzeitigen Strom­ spitzen wird jedoch vermieden.

Vorteilhafte Weiterbildungen bzw. Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Das elektronische Ventil begrenzt die Höhe der Spannungsim­ pulse im Sekundärkreis. Sonach wird die Impulshöhe eines durch einen Stoßstom im Primärkreis erzeugten Spannungsimpulses im Sekundärkreis reduziert, weshalb das in der Auswerteschaltung erzeugte Integral über diesen Spannungsimpuls nicht ausreicht, um die Auswerteschaltung zu aktivieren. Der Differenzstrom­ schutzschalter nach der Erfindung wird nur noch dann ausge­ löst, wenn Differenzströme so lange anstehen, daß das Inte­ gral des in seiner Höhe begrenzten Spannungsimpulses im Sekundärkreis die vorgegebene Schwellenspannung übersteigt. Dazu ist beim erfindungsgemäßen Schutzschalter ein Differenz­ strom und folglich am Eingang der Auswerteschaltung eine Spannung über einen solchen Zeitraum erforderlich, daß die kurzzeitigen Stoßströme unter der Auslöseschwelle bleiben.

Nach einer Weiterbildung ist in das Impulsformernetzwerk ein ohmscher Dämpfungswiderstand eingeschaltet, der Rückkopp­ lungsschwingungen verhindert. Er verbessert das Verhalten des Differenzstromschutzschalters bei Wechseldifferenzstrom, Ein­ wegdifferenzstrom oder Gleichdifferenzstrom.

Die Stoßstromfestigkeit des Differenzstromschutzschalters wird durch Abstimmung von Transduktorschaltung, Meßwiderstand, Dämpfungswiderstand und Auswerteschaltung, die ein Integrier­ glied und einen Schwellwertschalter aufweist, erreicht.

Das elektronische Ventil kann aus zwei gegenpolig in Serie geschalteten Zenerdioden bestehen. Diese ermöglichen es, die Höhe von Spannungsspitzen einer Wechselspannung auf einen gleichbleibenden Betrag zu reduzieren.

Ein Differenzstromschutzschalter soll einen Stromkreis unter­ brechen, wenn der Effektivwert des Fehlerstromes einen be­ stimmten Wert übersteigt. Wenn der Formfaktor des überwach­ ten Netzstromes gleichbleibt, d. h. wenn Mittelwert und Effek­ tivwert des Netzstromes linear verknüpft sind, ist eine Über­ wachung des Mittelwertes einer Überwachung des Effektiv­ wertes gleichwertig.

Der Einfluß elektronischer Bauteile auf den Netzstrom kann aber eine lineare Verknüpfung verhindern. Insbesondere können Art und Wirkung der Bauteile variieren. Dann ist es nötig, statt den Mittelwert den Effektivwert des Netzstromes direkt zu überwachen.

Nach einer Weiterbildung ist der komplexe Meßwiderstand in Verbindung mit der Auswerteschaltung so justiert, daß die Auslöseeinrichtung bei einem vorgegebenen Effektivwert des Fehlerstromes in den zu überwachenden Leitungen geschaltet wird.

Mit der Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß kurzzeitige Stoßströme im Netz den Differenzstromschutzschalter nicht auslösen können und daß der Differenzstromschutzschalter un­ abhängig von der Stromform im Netz immer annähernd bei einem vorgegebenen Effektivwert des Fehlerstromes schaltet.

Die Erfindung soll anhand eines in der Zeichnung grob sche­ matisch wiedergegebenen Ausführungsbeispieles näher erläutert werden:

Die Zeichnung veranschaulicht einen Differenzstromschutzschal­ ter mit einer Transduktorschaltung, einem Signalformer und einem elektronischen Ventil zur Spannungsbegrenzung.

Der Differenzstromschutzschalter nach der Zeichnung überwacht einen Außenleiter 1 und einen Mittelpunktsleiter 2, die jeweils eine Primärwicklung 3 und 4 des Steuerkreises einer Transduktorschaltung enthalten. Die Primärwicklungen 3 und 4 können eine bloße Durchführung des Außenleiters 1 und des Mittelpunktsleiters 2 durch einen Summenstromwandler sein. Ein Rechteckgenerator 5 steht über einen Verstärker 6 mit der ersten Anschlußklemme einer Sekundärwicklung 7 der Transduk­ torschaltung in Verbindung. Die zweite Anschlußklemme der Sekundärwicklung 7 ist in Serienschaltung mit einem ohmschen Dämpfungswiderstand 8 und einem komplexen, überwiegend kapa­ zitiven Widerstand 9 verbunden, dessen zweiter Anschluß am Nullpotential liegt. Der komplexe Widerstand 9 wird im wesentlichen durch einen Kondensator 91 gebildet. Ein weite­ rer Kondensator 92 und ein ohmscher Widerstand 93 können in Serienschaltung parallel zum Kondensator 91 angeordnet sein.

Mit einem Abgriff zwischen dem Dämpfungswiderstand 8 und dem komplexen Widerstand 9 ist eine Auswerteschaltung 10 ver­ bunden, die in Serienschaltung ein Integrierglied 11, einen Schwellwertschalter 12 und ein Auswerteglied 13 aufweist. Die Auswerteschaltung 10 steht mit einer Auslöseeinrichtung 14 in elektrischer Verbindung. Diese Auslöseeinrichtung 14 steht mit einem Schaltschloß 15 in Eingriffsverbindung 16, das auf Schaltkontakte 17 in den zu überwachenden Leitungen 1 und 2 wirkt.

Mit einem Abgriff zwischen der Sekundärwicklung 7 und der Auswerteschaltung 10 stehen als elektronisches Ventil nach Ausführungsbeispiel zwei gegenpolig in Serie geschaltete Zenerdioden 18 in Verbindung, deren zweite Anschlußklemme mit Nullpotential verbunden ist.

Die Zenerdioden 18 begrenzen die Impulshöhe der im Sekundär­ kreis induzierten Spannungsimpulse, wenn diese einen durch die Auswähl der Zenerdioden festgelegten Betrag übersteigt.

Die Auswerteschaltung 10 bestimmt im Integrierglied 11 das Integral jedes eingetroffenen Spannungsimpulses und aktiviert die Auslöseeinrichtung 14, wenn das Integral einen im Schwellwertschalter 12 festgelegten Wert übersteigt. Die gegenpolig in Serie geschalteten Zenerdioden 18 reduzieren die Impulshöhe. Sonach muß ein Spannungsimpuls über eine feste Zeitspanne hinaus meßbar sein, damit sein Integral den vorgegebenen Schwellwert übersteigt und dann die Auswerte­ schaltung 10 die Auslöseeinrichtung 14 für die Schaltkontakte 17 aktiviert.

Kurzzeitige Spannungsimpulse im Sekundärkreis, wie sie durch Stoßströme im Netz, also im Primärkreis, verursacht werden, lösen einen Differenzstromschutzschalter nach der Erfindung nicht aus.

Der komplexe Widerstand 9 bildet in Verbindung mit der Auswerteschaltung 10 einen Signalformer, der die Spannungs­ impulse im Sekundärkreis derart umformt, daß die Auslöse­ einrichtung 14 für alle im Netz auftretenden Stromformen, wie beispielsweise bei Phasenanschnitt oder gepulstem Gleichstrom annähernd beim Effektivwert des Stromes in den zu überwachen­ den Leitungen 1 und 2 geschaltet wird.

Claims (5)

1. Differenzstromschutzschalter mit einer Transduktorschaltung, dessen Sekundärwicklung (7) mit einem komplexen, überwiegend kapazitiven Meßwiderstand (9) in Serienschaltung an einen Rechteckgenerator (5) angeschlossen ist, wobei an einem Abgriff zwischen Sekundärwicklung (7) und Meßwiderstand (9) eine Auswerteschaltung (10) für die vom Rechteckgenerator (5) abgegebenen Spannungsimpulse angeschlossen ist, die mit einer Auslöseeinrichtung (14) in Verbindung steht, die über ein Schaltschloß (15) auf Schaltkontakte (17) in den zu über­ wachenden Leitungen (1 und 2) einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (10) mindestens aus einem Integrierglied (11) und einem Schwell­ wertschalter (12) besteht.

2. Differenzstromschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektronisches Ventil (18), dessen zweite Anschlußklemme am Nullpotential liegt, mit seiner ersten Anschlußklemme mit dem Abgriff zwischen der Sekundärwicklung (7) und der Auswerteschal­ tung (10) in Verbindung steht, wodurch die Höhe der Impulse am Eingang der Auswerteschaltung (10) begrenzt wird.

3. Differenzstromschutzschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der komplexe Meßwiderstand (9) in Verbindung mit der Auswerteschaltung (10) so justiert ist, daß die Auslöseeinrichtung (14) bei einem Fehlerstrom, sei es glatter, Wechsel-, pulsierender Fehlerstrom oder Fehlerstrom aufgrund angeschnittener Pulse, annähernd beim gleichen Effektivwert des Fehlerstromes in den zu überwachenden Leitungen (1 u. 2) schaltet.

4. Differenzstromschutzschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Ventil (18) aus zwei gegenpolig in Serie geschalteten Zenerdioden besteht.

5. Differenzstromschutzschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Abgriff des elektronischen Ventils (18) und dem Abgriff der Auswerteschaltung (10) in Serienschaltung mit der Sekun­ därwicklung (7) und dem komplexen Meßwiderstand (9) ein ohmscher Dämpfungswiderstand (8) angeordnet ist.