NO324480B1 - Fremgangsmate for a sla av en kraftforsyning i en farlig situasjon, samt et korresponderende sikkerhetsarrangement - Google Patents

Description

Fremfianfismåte for å slå av en kraftforsyninR i en farlifi situasjon or et korresponderende sikkerhetsarranRement.

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte som definert i ingressen av krav 1 for å avbryte levering av strøm fra nettet i en farlig situasjon. Slike situasjoner er for eksempel en begynnende brann, en gasslekkasje, en plutselig stigning eller fall i temperatur.

Oppfinnelsen vedrører også et sikkerhetsarrangement for å utføre fremgangsmåten som definert i ingressen til krav 2.

DK patentsøknad 293/93 har beskrevet en sikkerhetsavbryter som i tilfelle en alarm, genererer tilstrekkelig strøm igjennom et feilstrømrelé, på basis av hvilket levering av strøm fullstendig avbrytes ved hovedfordelingstavlen. En sikkerhetsavbryter hindrer alvorlige ulykker, slik som en gasseksplosjon etterfølgende en gasslekkasje eller en brann som starter fra et elektrisk apparat. Sikkerhetsavbryteren omfatter en detektor, slik som en gassdetektor, for å detektere gassavgivelse, og et relé hvor terminalene til den styrte svitsj er koblet til nettspenningen på den ene side, og over en motstand til jordterminalen på den andre siden. Sikkerhetsavbryteren er koblet til en kontakt (socket). Når detektoren detekterer en risikabel situasjon slik som en gasslekkasje i omgivelsen, sender den en impuls til reléet som i sin tur kobler svitsjen over nettspenningsmotstanden til jord. Slik vil feilstrømreléet, plassert foran sikringene i en sikringstavle eller fordelingstavle, detektere den lave strømmen levert til jord, og som en konsekvens blir levering av strøm ut fra hovedfordelingstavlen avbrutt.

Den tidligere kjente sikkerhetsavbryter beskrevet i den danske patentsøknad har den ulempe at driftsspenningen er koblet over reléet og motstanden til jord. Dette arrangement krever en omhyggelig konstruksjon og sikre komponenter, fordi en risikabel situasjon er selve driftsspenningen koblet over motstanden til en jord, for eksempel en varmeradiator eller ethvert annet jordpunkt som ikke er pålitelig når det gjelder elektriske installasjoner.

Sikkerhetsavbryteren ovenfor har også den ulempe å være koblet til en stikkontakt. En slik sikkerhetsinnretning er ikke pålitelig når det gjelder installasjon, noen i rommet kan uforvarende frakoble denne sikkerhetsinnretning uten noe verktøy som en normal operasjon, og så glemme å gjeninnkoble den, og da er den beskyttende effekt tapt for en ubestemt tidsperiode.

Den tidligere kjente sikkerhetsavbryter har den videre ulempe at hele hovedfordelingstavlen er beskyttet av en enkelt feilstrømbeskyttelse. Vi bemerker at et utvalg innretninger er koblet til hovedfordelingstavlen slik som for eksempel en eller flere komfyrer, elektriske radiatorer, varmtvannstanker også videre. Disse innretninger genererer små lekkasjestrømmer til og med under normale forhold, og når de summeres vil slike lekkasjestrømmer ofte utløse den felles feilstrømbeskyttelse nesten uten årsak.

Hensikten med oppfinnelsen er å overvinne ulempene forbundet med sikkerhetsavbryteren beskrevet ovenfor. En annen hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en ny fremgangsmåte for å avbryte levering av strøm fra nettet i en utsatt situasjon og det relaterte sikkerhetsarrangement.

Fremgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen er karakterisert ved trekkene definert i krav 1. Sikkerhetsarrangementet ifølge oppfinnelsen er i sin tur karakterisert ved trekkene definert i krav 3. De uselvstendige kravene definerer foretrukne utførelser av oppfinnelsen.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for å avbryte levering av strøm fra nettet i en utsatt situasjon benytter en røykdetektor, slik som en brannalarm eller tilsvarende miljødetektor for å gi en melding, slik som en impuls, når de omgivende forhold endres og overskrider forhåndssatte grenser, og en reléenhet eller tilsvarende svitsj koblet til dette som bringes inn i en ledende tilstand av en melding fra røykdetektoren. I samsvar med oppfinnelsen tjener reléenheten til elektrisk å koble jordledningen til den nøytrale leder i nettverket, og da blir deler av returstrømmen dirigert til jordledningen på basis av resistansen i disse ledere, og i en normal situasjon vil det da oppstå en ubalansert situasjon i nullsumstrømmen mellom fase- og nøytrallederne hvor verdien av denne sum strøm forskjellig fra null overskrider den forhåndssatte grenseverdi, som detekteres og resulterer i avbrudd av levering av strøm.

Lederresistansen av jordledningen og den nøytrale leder er nesten like, og da blir omtrent 50% av returstrømmen dirigert til jordledningen, når disse ledere er forbundet av reléenheten. Normalt passerer ingen strøm mellom faselederne og nøytrallederen, og nå vil forbindelsen av disse medføre ubalanse i sumstrømmen som normalt var null. Når verdien av sumstrømmen forskjellig fra null overskrider eksiteringstrømverdien for feilstrømsikkerhetsbryteren som beskytter den elektriske sikringsblokk, vil feilstrømsikkerhetsbryteren umiddelbart aktiveres, og leveringen av strøm derfor bli avbrutt.

I denne sammenheng står en miljødetektor for en detektor som reagerer på en spesifikk forhåndsbestemt endring slik som en endring i gasskonsentrasjon, temperatur eller stråling i den umiddelbare nærhet av detektoren. Detektoren er for eksempel en røykdetektor, slik som en eller flere brannalarmer kablet til den samme reléenhet, eller en temperaturdetektor, en strålingsdetektor eller lignende.

Fordelen ved oppfinnelsen er at avbruddet i levering av strøm fra nettet i en utsatt situasjon kan utføres i den ønskede utstrekning for eksempel i en bygning, og i tillegg ved hjelp av enkle fremgangsmåteoperasjoner. Nettet er et fellesnett eller et lite lukket elektrisk nettverk med et begrenset antall potensielle laster.

Oppfinnelsen har den ytterligere fordel at det faktiske sikkerhetsarrangement kan implementeres ved bruk av et eksisterende, kommersielt tilgjengelige komponenter og innretninger som er akseptert verden over.

Oppfinnelsen har den fordel at særlig brann i leiligheter forårsaket av elektriske apparater kan reduseres betydelig ved hjelp av fremgangsmåten og sikkerhetsarrangementet ifølge oppfinnelsen.

Oppfinnelsen har den fordel av en rettfrem implementering og pålitelighet. Sikkerhetsarrangementet ifølge oppfinnelsen krever ikke nye ytterligere sikringer/automatiske lednings-beskyttelses-innretninger, eller i de fleste tilfeller, ny ledningsføring mellom sikringstavlen og for eksempel reléenheten, hvilket ville medføre høye arbeidskostnader. I motsetning til dette, hvis det brukes flere brannalarmer koblet i parallell vil de faktisk kreve ledningsføring i området av de forskjellige rom.

Oppfinnelsen har den betraktelige fordel at ubalansen i sumstrøm genereres ved å dividere den eksisterende returstrømmen, og ingen tilleggskomponenter slik som motstand eller lignende er påkrevd for eksempel for å koble driftsspenningen til en jord.

Oppfinnelsen har fordelen av pålitelig ettermontering av en elektrisk kontraktør i sammenheng med ordinære elektriske ettermonteringsoperasjoner også i eksisterende leiligheter eller lignende. I tillegg vil EU-direktivet som innføres i 1999 kreve en påbudt brannalarm i nye leiligheter, og da kan sikkerhetsarrangementet basert på oppfinnelsen med størst økonomisk fordel inkluderes i den elektriske kontrakt helt fra begynnelsen, for å erstatte en eksisterende batteridrevet brannalarm.

Oppfinnelsen har den fordel at levering av strøm kan avbrytes i en utsatt situasjon i et begrenset område, slik som en bestemt del av et rom eller til og med et enkelt rom. På denne måte kan en leilighetsbrann, som starter for eksempel fra et elektrisk apparat slik som et fjernsynsapparat, effektivt forhindres med det samme, så snart en liten mengde røyk utviklet seg i rommet som skal overvåkes, slik som for eksempel fellesarealer i blokkleiligheter og tjenesteleiligheter. I den annen ytterlighet kan det valgte beskyttelsesnivå omfatte avbrudd av spenningen i en fordelingstavle som leverer de elektriske blokker for en ønsket enhet av rom. I denne sammenheng kan forskjellen mellom sikkerhetsarrangementet ifølge oppfinnelsen sammenlignet med den tidligere kjente danske sikkerhetsavbryter betraktes som bruken av selektive feilstrømenheter med en eksitasjonsstrøm på la og 3a som er vanlig tilgjengelig i markedet, som kan kobles til og aktivere eksisterende svitsjer eller svitsjer installert i denne sammenheng. For å aktivere disse selektive feilstrømenheter, brukes fjernutløser tilgjengelig som ekstrautstyr og montert på fordelingstavlen, som sin tur kontrolleres i samsvar med oppfinnelsen av en ikke-forsinket 30 mA feilstrømsikkerhetsbryter benyttet som en beskyttelse av enkle elektriske kurser, hvor reléenheten i brannalarmen ifølge oppfinnelsen genererer en sumstrøm tilstrekkelig forskjellig fra null, og slik resulterende i aktiveringsprosedyren. Slik blir et system ifølge oppfinnelsen for å avbryte levering av strøm til en fordelingstavle som selektivt utføres via mellomtrinn i en mer stabil frigjøringsprosess, aktivert i stor utstrekning ved deteksjonen av den originale miljødetektor, istedenfor i den tidligere kjent danske sikkerhetsavbryter.

Oppfinnelsen og dens andre fordeler vil bli beskrevet i detalj nedenfor med henvisning til de medfølgende tegninger, som er et skjematisk bilde av et relativt begrenset sikkerhetsarrangement ifølge oppfinnelsen installert i en leilighet.

I dette tilfellet omfatter nettet faseledere LI, L2, L3, nøytral leder N og beskyttende, det vil si jordledning PE. Elektrisk kurs 5 har blitt koblet til faseleder LI over en sikring 6 eller tilsvarende. Elektrisk kurs 5 inkluderer lyspunkter 8, deres lysbryter 8a og et antall stikkontakter 9. Sikkerhetsarrangementer i samsvar med oppfinnelsen har blitt koblet til elektrisk kurs 5.

Sikkerhetsarrangementet ifølge oppfinnelsen omfatter en røykdetektor, slik som en brannalarm 1, en reléenhet 2 og en feilstrømsikkerhetsbryter 7. Brannalarm 1 er beskyttet med en akkumulator eller et batteri og forsynes med nettstrøm, og den kan direkte kobles til reléenhet 2. Brannalarm 1 og reléenhet 2 er innbyrdes forbundet med strømleder L, nøytralleder Np og impulsleder I. Reléenhet 2 omfatter en reléspole 3 og selve relésvitsjen 4, som omfatter den sentrale terminal 4c av svitsjen 4 og de valgfrie kontaktterminaler 4a, 4b. Sentralterminalen 4c av relésvitsjen 4 og den andre valgfrie terminal 4b har følgelig blitt koblet til nøytrallederen N9r og til jordledningen PE. Den første valgfrie terminal 4a av relésvitsjen 4 er ledig, den har i det hele tatt ikke blitt tilkoblet.

Brannalarm 1 og reléenhet 2 har blitt koblet til den samme elektriske kurs 5, og er slik beskyttet av en sikring 6. feilstrømsikkerhetsbryteren 7 inkludert i sikkerhetsarrangementet er koblet mellom sikring 6 og elektrisk kurs 5, slik at nettets leveringsspenning passerer fra faseleder LI til elektrisk kurs 5 over terminalene 7a, 7b med nøytrallederen N utenfor elektrisk kurs 5 koblet nøytralleder Nsr av elektrisk kurs 5 over terminaler 7c, 7d.

Den batteribeskyttede brannalarm 1 kan være av enhver type kjent per se, som for eksempel en ioniseringsbasert, nettspenningsoperert røykdetektor utstyrt med akkumulatorbeskyttelse markedsført under handelsnavnet BRK-Electronics Model 86E. Reléenhet 2 kan følgelig være en reléenhet utstyrt med en forsterker produsert av den samme produsent for denne brannalarm 1. Flere brannalarmer, slik som et maksimum på 12 enheter, kan med fordel kobles til en reléenhet.

Feilstrømsikkerhetsbryteren 7 er som sådan en sikkerhetsavbryter kjent per se. Feilstrømsikkerhetsbryteren 7 opererer ifølge sumstrømprinsippet. I en normal situasjon er sumstrømmen av faseleder LI og nøytralleder Nsr null. Under feilsituasjoner er sumstrømmen forskjellig fra null. Når en feil oppstår i elektrisk kurs 5 vil deler av strømmen levert over faseleder LI til den elektriske kurs, feilstrømmen, returnerer til jord for eksempel over jordledning PE. Dette resulterer i strømubalanse. Hvis feilstrømmen overskrider en forhåndsbestemt eksitasjonsstrømverdi for feilstrømsikkerhetsbryteren 7 vil feilstrømsikkerhetsbryteren 7 umiddelbart aktiveres, og avbryter leveringen av strøm fra faselederen LI til elektrisk kurs 5. Valgfritt kan feilstrømsikkerhetsbryter 7 (idet etterfølgende kalt feilbryter 7) brukes til å styre en annen svitsj for å avbryte leveransen av strøm til elektrisk kurs 5. Da kan strukturen valgt for feilbryter 7 være en "separat feilstrømkurs", som da kan brukes til å styre en høyeffektbryter fra den samme produsent for å avbryte leveransen av strøm til den overvåkede del av nettet. Eksitasjonsstrømverdien for feilbryteren 7 er for eksempel 30 rtiA.

Sikkerhetsarrangementet opererer som følger. Når brannalarm 1 detekterer for eksempel røyk i et rom, sender den en impuls til reléenhet 2 og særlig relékontrollspole 3. Denne trekker svitsj 4 fra hvileposisjon A til operasjonsposisjon B. I operasjonsposisjon B er svitsj 4 lukket, det vil si terminalene 4c, 4b er sammenknyttet, og da er nøytralleder Nsr og jordledning PE sammenkoblet. I hvileposisjon A er svitsj 4 åpen, og nøytralleder Nsr og jordledning PE ikke elektrisk koblet til hverandre. Legg merke til at verken nevnte lederer N„ og PE har noen betydelig potensialforskjell sammenlignet med jordingen av det elektriske system. Slik vil operasjonen av reléenhet 2 ikke forårsake noen kortsluttningsspenning eller strømtopp i elektrisk kurs 5, og en slik topp, selv på et minimum, ville utløse eller bryte sikring 6 som beskytter den elektriske kurs. Legges svitsj 4 i operasjonsposisjon B blir nøytralleder N og jordledning PE sammenkoblet, og på basis av ledningsresistansen av disse blir en del (vanligvis 50%) av returstrømmen i den elektriske kurs dirigert til jordledning PE. Hvis denne del av returstrømmen overskrider eksitasjonsstrømmen for feilbryteren 7, for eksempel 30 mA, vil feilbryteren 7 operere og avbryte leveransen til elektrisk kurs 5. Hvis røyken og ilden oppstår fra en elektrisk innretning, slik som et fjernsynsapparat, vil leveransen av strøm til denne innretning bli avbrutt. På denne måte vil den elektriske innretning bli frakoblet nettet så snart brannen oppstår, og slik vil hele brannen sannsynligvis undertrykkes helt fra begynnelsen.

Legg merke til at brannalarm 1 er utstyrt med en egen reserve kraftkilde, slik som en akkumulator, og brannalarmen vil da fortsette å operere og advare om en farlig situasjon med et alarmsignal, også etter at nettspenningen har blitt avbrutt.

For å opprettholde kontinuerlig operasjonsberedskap for sikkerhetsarrangementet krever feilbryteren 7 en liten grunnbelastning som typisk er for eksempel 60 mA med en nettspenning på 230 VAC (slik som spenningen på faseleder LI). Uttrykt som elektrisk effekt er denne grunnbelastning omtrent 15 W, elektriske belastninger i denne effektklasse er blant annet et brennende, det vil si klart for arbeid, billedrør i et fjernsynsapparat. En kontinuerlig vedvarende grunnbelastning kan sikres ved å utstyre elektrisk kurs 5, slik som bryterpanelet eller instrumentboksen til rommet som skal beskyttes med en fast tilkoblet motstand 10. Denne motstand 10 kan for eksempel være en 15 W varmemotstand, som kan utføres ved hjelp av en selvjusterende varmekabel. På den annen side, hvis det ikke er noen elektrisk last i operasjon, vil det ikke være noe behov for sikkerhetsarrangementet å bli aktivert.

Feilbryteren 7 ifølge sikkerhetsarrangementet, som fortrinnsvis er en bryter festet med en DIN-skinne, kan ettermonteres i et monteringskap plassert i fasefordelingstavlen eller dens umiddelbare nærhet. Et monteringskap benyttes prinsipielt i forbindelse med sikringstavler. Legg merke til at nye elektriske installasjoner ikke krever ytterligere kabling eller trådføring mellom rommene beskyttet med en brannalarm og fasefordelingstavlen som leverer til den. I gamle elektriske installasjoner (før 1985 i Finland) skal en ytterligere jordledning (PEN) prinsipielt legges til mellom leveringen av strømleder LI, eller dropplederne i rommet som skal beskyttes, og den leverende fasefordelingstavle. Brannalarm 1 kan korrekt plasseres i rommet som skal beskyttes fra et brannteknisk synspunkt, og ny kabling vil bare kreves fra brannalarmen til nettbryterboksen som er nærmest det rommet som skal beskyttes.

Oppfinnelsen er ikke begrenset bare til utførelseseksempelet ovenfor, mange varianter kan tenkes innen omfanget av den inventive ide definert av kravene.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for å avbryte levering av strøm fra nett i en farlig situasjon, ved bruk av minst en røykdetektor, slik som en brannalarm (1) eller en tilsvarende miljødetektor for å gi en melding, slik som en impuls, når de omgivende betingelser endrer seg og overskrider forhåndssatte grenser, og en reléenhet (2) eller tilsvarende svitsj koblet til dette, som bringes til ledende tilstand av en melding fra røykdetektoren, karakterisert ved at reléenheten (2) tjener til elektrisk å koble jordledningen (PE) og den nøytrale leder (Nn) i det elektriske nettverk, og da blir deler av den elektriske strøm dirigert på basis av lederresistansen av disse ledere til jordledningen (PE), og da, i en normal situasjon, vil ubalanse oppstå i nullsumstrømmen mellom faselederen LI og den nøytrale leder (Nsr), hvor denne sumstrømverdi avvikende fra null overskrider en forhåndssatt grenseverdi, som detekteres og resulterer i avbrudd av leveransen av strøm.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at feilstrømmen overvåkes i den elektriske kurs (5) bestemt av nettsikringen (6) til hvilken brannalarmen (1) også har blitt tilknyttet, idet leveransen av strøm til nettdelen (5) beskyttet av denne sikring (6) blir avbrutt i en risikabel situasjon.

3. Sikkerhetsarrangement for å avbryte levering av strøm fra nett i en farlig situasjon, omfattende en feilbryter 7, minst en røykdetektor, slik som en brannalarm (1) eller tilsvarende miljødetektor for å gi en melding, slik som en impuls, når de omgivende betingelser endres og overskrider forhåndssatte grenser, og en reléenhet (2) eller tilsvarende bryterenhet koblet til denne, omfattende en relésvitsj (4) eller tilsvarende svitsj, som bringes til ledende tilstand, det vil si operasjonsposisjon (B) av en melding fra brannalarmen (1) karakterisert ved at relésvitsjen (4) inkludert i reléenheten (2) har blitt plassert mellom nøytrallederen (Nrs) og jordledningen (PE) i det elektrisk nettverk, hvor relésvitsjen (4), når den bringes i ledende tilstand, det vil si operasjonsposisjon (B) resulterer i at en del av returstrømmen blir dirigert på basis av lederresistansen i jordledningen (PE), og i en normal situasjon vil det være ubalanse i nullsumstrømmen i faselederen (LI) og den nøytrale leder (Nsr), og når denne sumstrømverdi forskjellig fra null overskrider eksitasjonsstrømverdien til feilbryteren (7) blir feilbryteren (7) aktivert, og avbryter leveransen av strøm.

4. Sikkerhetsarrangementet ifølge krav 3, karakterisert ved at feilbryteren (7) har blitt plassert i sammenheng med nettsikringen (6) som bestemmer den elektriske kurs (5) til hvilken brannalarmen (1) også har blitt tilkoblet, hvor leveransen av strøm blir avbrutt til nettdelen beskyttet av denne sikring (6) i en risikabel situasjon.

5. Sikkerhetsarrangement ifølge krav 4, karakterisert ved at for å opprettholde kontinuerlig driftsberedskap av feilbryteren (7) har en motstand (10) fortrinnsvis blitt fast tilknyttet den elektriske kurs (5).