DE3803582A1

DE3803582A1 - Netzanschluss mit ueberspannungsschutz

Info

Publication number: DE3803582A1
Application number: DE19883803582
Authority: DE
Inventors: Walter Hosbach; Joachim Nedtwig
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1988-02-06
Filing date: 1988-02-06
Publication date: 1989-08-17

Description

Die Erfindung betrifft einen Netzanschluß nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie er z. B. aus der Zeitschrift "etz", Bd 103 (1982), Heft 2, Seite 52-54 bekannt ist.

Netzanschlüsse für Fernmeldeanlagen, insbesondere in transportablen Betriebsstätten, müssen nach VDE 0800, Teil 2, Punkt 18 mit besonderen Schutzmaßnahmen wie z. B. einem besonderen Schutzleiter PE versehen sein, um zu verhindern, daß Berührungsspannungen aus dem speisenden Netz zwischen Körpern der transportablen Betriebsstätte und Erde auftreten können.

Der aus der eingangs genannten Schrift bekannte Netzanschluß enthält unter Berücksichtigung der Vorschrift VDE 0800, Teil 2, Punkt 18.1 und 18.2 einen Trenntransformator. Der Trenntransformator ist aber besonders für mobile Betriebsstätten eine nachteilige Baueinheit, obwohl sie elektrisch gesehen einfach und sicher anzuwenden ist. Zu nennen sind hier insbesondere für größere Leistungen, wie z. B. 36 A Nennstrom und 380 V Drehstrom, Zusatzgewichte von ca. 100 kp, zusätzlicher Platzbedarf und zusätzliche hohe Anschaffungskosten von ca. 50% der gesamten Anschalteinheit.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Netzanschluß der eingangs genannten Art anzugeben, der entsprechend VDE 0800, Teil 2 Punkt 18.3 ein gleich hohes Niveau des Personenschutzes gewährleistet, dabei aber leichter, raumsparender und billiger ist.

Die Erfindung ist im Patentanspruch gekennzeichnet und wird im folgenden anhand der Fig. 1 näher erläutert. Diese zeigt schematisch einen Netzanschaltkasten (NAK) für eine geschirmte Kabine. In der Figur bedeuten im einzelnen:

1 Eingangsstecker
2 selbstlöschende Hochstromfunkenstrecke
3 Löschfunkenstrecken
4 Drosseln
5 Gehäuseschirm
6 Ausgangsstecker
7 Isolation
8 Varistoren
9 Ausgangsklemmen NAK
10 EMI-Durchführungsfilter
11 Eingangsklemmen Shelter
12 Primärsicherungen
13 Einschaltstrombegrenzung
14 FI-Fehlerstrom-Schutzschalter
15 Ausgangsklemmen Netz
16 Schirmung geschützter Bereich
17 Anschluß- und Verteilerkasten
18 Hochleistungsschütz(e)

Es werden nur die erfindungswesentlichen Teile näher erläutert, für den Rest wird auf die eingangs erwähnte Schrift verwiesen.

Mit dem erfindungsgemäßen Einsatz von Fehlerstrom-(FI)- Schutzschaltern 14 erreicht man das gleiche Sicherheitsniveau wie mit Trenntransformatoren, wenn man einige zusätzliche Maßnahmen ergreift. Elektronische Geräte werden häufig mit Netzstörfiltern ausgerüstet, die gegen Masse einen Blindstrom von 7 mA ziehen dürfen. Diese Werte gelten nur im stationären Fall. Beim Geräteeinschalten (dynamischer Fall) fließen erfahrungsgemäß kurzzeitig sehr viel größere Blindströme. Durch den Einsatz einer Einschaltstrombegrenzung 13 wird dieser Nachteil beseitigt.

Für den für Menschen maximal zulässigen Fehlerstrom von 25 mA an 380 V (Schutzbereich I) muß ein FI-Schutzschalter 14 von 30 mA eingesetzt werden.

Im Fehlerfall muß der Widerstand des besonderen Schutzleiters kleiner sein als

um den FI- Schutzschalter 14 noch mit Sicherheit ansprechen zu lassen. In der Praxis ist der Erdungswiderstand des PE- Leiters aber sehr viel kleiner als 2 Ω, er liegt im mΩ- Bereich. Der Widerstand des menschlichen Körpers liegt bei ca. 1000 Ω. Daraus folgt, daß es im wesentlichen darauf ankommt, stets zu garantieren, daß der PE-Leiter angeschlossen ist und einen Widerstand von z. B. kleiner 1000 Ω hat, bzw. die Netzversorgung zu unterbrechen, wenn dies nicht der Fall ist. Um dies zu gewährleisten, wird erfindungsgemäß ein automatisch wirksames Leistungsschütz 18, das aus elektronisch steuerbaren Leistungsschaltern besteht, eingesetzt. Dieses unterbricht die Netzversorgung jeder einzelnen Phase, wenn zwischen Phase L₁, L₂ oder L₃ und PE-Leiter kein Strom fließt. Dies ist der Fall, wenn entweder keine Spannung anliegt, oder wenn der PE-Leiter zu hochohmig ist (Unterbrechung).

Das Leistungsschütz 18 gemäß Fig. 1 besteht aus drei elektronisch gesteuerten Leistungsschaltern, S 1, S 2, S 3, die die Leitungen der Netzphasen L 1, L 2, L 3 unterbrechen. Um zu verhindern, daß das Leistungsschütz bei unterbrochenem oder zu hochohmigem PE-Leiter durch Ströme zwischen den Netzphasen L 1, L 2, L 3 ansprechen kann, sind Dioden in Reihe mit jeder Phase des Leistungsschützes geschaltet.

In Fig. 2 ist eine derartige Schaltung des Leistungsschützes 18 dargestellt. Die Leistungsschalter schließen, wenn der Summenstrom I _s der Netzphasen L 1, L 2, L 3 über den PE-Leiter abfließen kann, ansonsten werden die Leistungsschalter geöffnet.

Weiterhin kann zusätzlich zu den Leitungen der Netzphasen L 1, L 2, L 3 auch der N-Leiter durch einen Leistungsschalter S 4 unterbrochen werden (Fig. 2).

Wenn aber sichergestellt ist, daß der PE-Leiter stets angeschlossen und niederohmig genug ist, dann sind die FI-Schutzschalter 14, entweder als Gesamt-FI-Schutzschalter oder mit besserer Sicherheit als einzelne Geräte-FI- Schutzschalter voll wirksam.

Die Erfindung hat außerdem den Vorteil, daß die Netzeingänge abgetrennt sind, wenn keine Spannung anliegt. Der elektronische Zusatzaufwand für Leistungsschütze und FI-Schalter ist gering.

Die in Fig. 1 und 2 vorgeschlagene Schutzschaltung vermeidet den sehr aufwendigen Trenntransformator bei der Schutzmaßnahme "Schutztrennung". Statt dessen wird hier das automatisch über 18 überwachte Schutzprinzip (gegen zu hohe Berührungsspannungen) Schutzleiter (PE) angewendet. Gegenüber dem bekannten Netzanschluß mit Trenntransformator liegt das Verhältnis der Kosten etwa bei 1 : 2, das Verhältnis der Gewichte bei 1 : 100.

Die Anwendung von Netzfiltern 10 mit sehr hoher Kapazität und daraus resultierenden sehr hohen Ableitströmen ist zulässig, wenn die Schutzmaßnahme "Nullung" (Verbindung von N- und PE-Leiter) angewendet wird. Die vorgeschlagene automatische Rückleiterüberwachung kann in diesem Fall nicht erkennen, ob der PE- oder der N-Leiter unterbrochen ist, wohl aber, ob beide nicht angeschlossen oder unterbrochen ist (Reaktion zu sicheren Seite).

Claims

1. Netzanschluß mit Überspannungsschutz, insbesondere für transportable Betriebsstätten, mit einer Einschaltstrombegrenzung und einem besonderen Schutzleiter zur Nullung, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- die Netzausgangsklemmen (15) sind durch Fehlerstrom- Schutzschalter (14) geschützt,
- zwischen jede Leitung einer Netzphase (L 1, L 2, L 3) und den besonderen Schutzleiter PE ist ein Leistungsschütz (18) geschaltet, welches die Leitungen (L 1, L 2, L 3) unterbricht, wenn zwischen einer derselben und dem besonderen Schutzleiter (PE) kein Strom fließt.

2. Netzanschluß nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,

- daß das Leistungsschütz (18) gleichsinnig geschaltete Dioden (D 1, D 2, D 3) enthält, die Stromdifferenzen zwischen den Leitungen der Netzphasen (L 1, L 2, L 3) ausgleichen, und
- daß der Summenstrom I _s über den Schutzleiter (PE) abfließt (Fig. 2).

3. Netzanschluß nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Leistungsschütz (18) derart geschaltet ist, daß die Leitungen der Netzphasen (L 1, L 2, L 3) und der N-Leiter unterbrochen sind, wenn zwischen den Leitungen der Netzphasen (L 1, L 2, L 3) und dem Schutzleiter (18) kein Strom fließt (Fig. 2).