DE4136240A1 - Ueberstromschutzanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Überstromschutzanordnung zum Schutz von Verbraucherstromkreisen gegen Überstrombelastungen und Kurzschlußströmen in Gleichstromversorgungsnetzen, insbesondere in Anlagen der elektronischen Nachrichtentechnik. Bei diesen Anlagen besteht die Forderung, den zu schützenden Stromkreis mit seinen Einrichtungen und Geräten bei Überstrom mittels eines galvanisch trennenden Kontakts abzuschalten.

Es ist allgemein bekannt, für diesen Zweck elektromagnetisch betätigte Überstromschutzschalter einzusetzen, bei denen der Strom des Verbraucherkreises durch die Wicklung der Auslösespule des Überstromschutzschalters fließt und über den magnetischen Fluß eine Kontaktbetätigung bewirkt. Nachteilig ist jedoch, daß diese Überstromschutzschalter wegen ihrer mechanischen Konstruktionsmerkmale nur in grob geteilten Nennstromstufen wirtschaftlich herstellbar sind. Weiterhin ist bei bekannten Lösungen nachteilig, daß die Auslösestromstärke oft erheblich über der normalen Betriebsstromstärke im Verbraucherstromkreis liegen muß, um die Ladeströme der in den Gleichstromversorgungsnetzen vorhandenen beträchtlichen Kapazitäten zu berücksichtigen.

Es sind zwar Lösungen angegeben worden, die das Prinzip der Ansprechverzögerungen anwenden, um Ladestromspitzen zu beherrschen, vgl. DE 15 13 287 und DD 1 44 483. Bei diesen Anordnungen wird aber nicht zwischen Ladestrom und Kurzschlußstrom unterschieden, so daß auch im Kurzschlußfall die Auslösung gleichfalls verzögert wird. Es ist eine weitere Schaltungsanordnung bekannt, bei der eine von einem Stromsensor gesteuerte Auswerteschaltung verzögert bei einer niederen Auslösestromstärke und unverzögert bei einer höheren Auslösestromstärke im Kurzschlußfall anspricht, wobei das schnelle Ansprechen der Auswerteschaltung nur kurzzeitig unmittelbar nach dem Einschalten des Gleichstromnetzes wirksam wird, vgl. EP 01 25 043 A1. Diese Anordnung schützt zwar vor unerwünschtem Auslösen des Überstromschutzschalters durch Ladeströme unmittelbar nach dem Einschalten, dagegen werden Ladeströme durch Schaltvorgänge während des Betriebes im Gleichstromnetz wie Stromerhöhungen bewertet. Die Auslösung im Kurzschlußfall ist an die Funktionsfähigkeit der elektronischen Steuerschaltung gebunden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Überstromschutzanordnung anzugeben, die das Auslösen eines Überstromschutzschalters bei einer auf den jeweiligen Verbraucherstromkreis angepaßten einstellbaren und im Betrieb nachstellbaren Stromstärke einerseits unterhalb der Nennstromstärke des Überstromschutzschalters gestattet, bei der jedoch andererseits die höhere Nennstromstärke des Überstromschalters bei Ladevorgängen der im Verbraucherstromkreis vorhandenen Kapazitäten erhalten bleiben soll. Die Schutzwirkung soll in Havariefällen, in denen die Funktionsfähigkeit elektronischer Steuerschaltungen beeinträchtigt sein kann, bestehen bleiben.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Überstromschutzschalter mit zwei voneinander unabhängigen Auslösespulen so in die Uberstromschutzanordnung einbezogen, daß die Wicklung der ersten Auslösespule unmittelbar vom Strom des zu schützenden Verbraucherstromkreises durchflossen wird und bei Erreichen einer ersten Auslösestromstärke die Abschaltung des Verbraucherstromkreises bewirkt. In der Wicklung der zweiten Auslösespule kann durch eine elektronische Steuerschaltung ein Strom entsprechend einer gegenüber der ersten Auslösestromstärke niederen Auslösestromstärke eingestellt werden, der ebenfalls zur Abschaltung des Verbraucherstromkreises führt. Diese niedere Auslösestromstärke wird immer dann unwirksam, wenn von der elektronischen Steuerschaltung betriebsbedingte Ladeströme von Kapazitäten erkannt werden. Bei unerwünschten Überströmen im Verbraucherstromkreis tritt die Auslösung der Überstromschutzanordnung bei einer definierten, einstellbaren Auslösestromstärke ein, wobei sich insbesondere bei höheren Überströmen die Wirkungen der beiden Auslösespulen unterstützen. Auch bei Ausfall der elektronischen Steuerschaltung bleibt die Schutzwirkung der Überstromschutzanordnung erhalten. Mit der dann wirksamen höheren Auslösestromstärke können Überlastungen der Geräte und Einrichtungen in den Verbraucherstromkreisen so begrenzt werden, daß deren Schädigung vermieden wird und lediglich Minderungen im Selektivitätsverhalten des Versorgungssystems auftreten können.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Die dazugehörige Zeichnung zeigt eine Überstromschutzanordnung 1 mit einer Steuerschaltung 1a, die zwischen ein Gleichstromversorgungsnetz 2 und einem Verbraucherstromkreis 3 geschaltet sind. Mit der Überstromschutzanordnung 1 wird sowohl der durch den Verbraucherstromkreis 3 fließende Strom mit einer ersten Auslösespule 10a eines Überstromschalters 10 erfaßt als auch der Spannungsverlauf am Verbraucherstromkreis 3 mittels eines du/dt-Detektors 12 überwacht. Wenn der Strom in der ersten Auslösespule 10a die höhere Auslösestromstärke der Überstromschutzanordnung 1 überschreitet, so führt das über den elektromagnetischen Antrieb eines Überstromschutzschalters 10 und einem nachgeordneten Schaltschloß 10c zur Betätigung eines Kontaktes 10d, und der Verbraucherstromkreis 3 wird somit unterbrochen.

Dadurch wird die unmittelbare Schutzwirkung bei Kurzschlußströmen und extrem hohen Lastströmen im Verbraucherstromkreis 3 und den Leitungszuführungen gewährleistet.

Diese Unterbrechung des Gleichstromkreises erfolgt auch dann, wenn die Steuerschaltung 1a funktionsuntüchtig sein sollte.

Der über dem Wicklungswiderstand der ersten Auslösespule 10a entstehende Spannungsabfall wird über eine Entkopplungsschaltung 11a einem Komparator 13 zugeführt und dort mit der Spannung eines einstellbaren Sollwertgebers 14 verglichen.

Überschreitet der Spannungsabfall die am Sollwertgeber 14 eingestellte Spannung, so wird vom Komparator 13 ein Steuersignal ausgegeben, das die Betätigung des Überstromschutzschalters 10 mittels einer zweiten Auslösespule 10b bei einer gewünschten niederen Auslösestromstärke bewirkt. Um die Auslösemöglichkeit über die zweite Auslösespule 10b bei der niederen Auslösestromstärke für die Dauer des Auftretens von Ladeströmen auszusetzen, wird der Spannungsverlauf am Verbraucherkreis 3 durch einen du/dt-Detektor 12 überwacht, und über eine Zeitstufe 15, der eine Entkopplungsschaltung 11b vorgeschaltet ist, wird ein Signal erzeugt, sofern ein zeitlicher Anstieg der Versorgungsspannung erkannt wurde. Dieses Signal bewirkt über ein Gatter 17 die Sperrung des vom Komparator 13 über einen Negator 16 ausgegebenen Steuersignals, das an einem zweiten Eingang des Gatters 17 liegt. Somit wird von der Überstromschutzanordnung 1 unterschieden, ob die Stromerhöhung betriebsbedingt durch Ladeströme oder störungsbedingt, beispielsweise durch einen Kurzschluß, verursacht worden ist.

Claims (4)

1. Überstromschutzanordnung, bestehend aus einer elektronischen Steuerschaltung (1a) und einem elektromagnetisch betätigten Überstromschutzschalter (10), dessen Kontakt (10d) im Verbraucherstromkreis (3) liegt und dessen Wicklung einer ersten Auslösespule (10a) vom Strom des zu schützenden Verbraucherstromkreises (3) durchflossen wird und der eine zweite Auslösespule (10b) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Stromkreis der ersten Auslösespule (10a) ein Komparator (13) geschaltet ist, der mit einem Sollwertgeber (14) verbunden ist, und daß der Ausgang des Komparators (13) über ein Gatter (17) und einen Verstärker (18) an die Wicklung der zweiten Auslösespule (10b) geschaltet ist und daß parallel zum Verbraucherstromkreis (3) ein du/dt-Detektor (12) in Verbindung mit einer Zeitstufe (15) liegt, wobei der Ausgang der Zeitstufe (15) mit einem Eingang des Gatters (17) verbunden ist.

2. Überstromschutzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem du/dt-Detektor eine stromrichtungsbewertende Entkopplungsschaltung (11b) nachgeschaltet ist.

3. Überstromschutzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Meßwerteingang des Komparators (13) eine Entkopplungsschaltung (11a) vorgeschaltet ist.

4. Überstromschutzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer des Ausgangssignals der Zeitstufe (15) in Abhängigkeit von der Ladezeitkonstanten der im Verbraucherstromkreis vorhandenen Kapazitäten so bemessen ist, daß das Ausgangssignal des Gatters (17) für die Dauer der Ladevorgänge unterdrückt wird.