WO1999054977A1 - Schutzschaltgerät - Google Patents

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WO1999054977A1
WO1999054977A1 PCT/DE1999/001074 DE9901074W WO9954977A1 WO 1999054977 A1 WO1999054977 A1 WO 1999054977A1 DE 9901074 W DE9901074 W DE 9901074W WO 9954977 A1 WO9954977 A1 WO 9954977A1
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WO
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circuit
trigger
switching device
transformer
comparator
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Application number
PCT/DE1999/001074
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French (fr)
Inventor
Bernhard Bauer
Reinhard Schmid
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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Priority to AT99945738T priority patent/ATE214208T1/de
Priority to EP99945738A priority patent/EP1074079B1/de
Priority to US09/647,368 priority patent/US6735063B1/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/26—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
    • H02H3/32—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors
    • H02H3/33—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors using summation current transformers
    • H02H3/334—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors using summation current transformers with means to produce an artificial unbalance for other protection or monitoring reasons or remote control

Definitions

  • the invention relates to a protective switching device, in particular to a residual current circuit breaker, with a summation current transformer which monitors a line network and which triggers a trigger coupled to a switch lock for actuating a circuit breaker.
  • Such a protective switching device is used to ensure protection against dangerous body current in an electrical system. This is the case, for example, when a person touches a live part of an electrical system. The fault current then flows through the person as body current against earth. The circuit breaker used to protect against dangerous body currents safely and quickly disconnects the affected circuits from the mains if the rated fault current is exceeded.
  • circuit breaker The structure of a circuit breaker is known, for example, from "etz", volume 107 (1986), number 20, pages 938 to 945. There, in particular in Figures 1 to 3, there are block diagrams and functional principles of a residual current circuit breaker (Fl circuit breaker) and a residual current circuit breaker (Dl circuit breaker) shown.
  • Fl circuit breaker residual current circuit breaker
  • Dl circuit breaker residual current circuit breaker
  • the FI and Dl circuit breakers are constructed in a similar way from three modules.
  • a total current transformer through the transformer core of which all current-carrying conductors of a line network are led, induces a voltage signal in its secondary winding in the event of a fault current, which triggers a trigger connected to the secondary winding.
  • the trigger is in turn coupled to a key switch via which the contacts respond when the trigger is activated 2 of a circuit breaker located in the or each line can be opened.
  • the Fl circuit breaker draws the energy required for tripping from the fault current independently of the mains voltage, while the triggering of the DC circuit breaker takes place depending on the mains voltage.
  • the DI tripping circuit of the D-switch or D-addition is supplied with the signal emitted by the summation current transformer in an amplified manner by means of an auxiliary energy-dependent electronics unit when a fault current occurs in the electrical circuit fed by the mains.
  • a test device is provided with a test button, which is usually connected between the neutral conductor (N) and a phase conductor (L1, L2, L3) of the line network.
  • N neutral conductor
  • L1, L2, L3 phase conductor
  • remote control is often provided in such circuit breakers, via which the circuit breaker and thus the circuit breaker coupled to it can be actuated externally, for example for activation.
  • a normally open contact can be connected in parallel to the test contact either via a remote tripping line.
  • Another option is to provide a separate winding on the summation current transformer in addition to the test winding, which is connected between two outer conductors or between a phase conductor and the neutral conductor via a current limiting resistor when a remote release switch is actuated.
  • these two variants for remote triggering additionally disadvantageously require at least one auxiliary contact.
  • the feed lines to 3 remote release switch and the switch contact of the remote release must be designed to be particularly voltage-proof.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a protective switching device, in particular a DC protective switch, which can be triggered remotely in a simple and reliable manner while avoiding the disadvantages mentioned.
  • a trigger circuit which controls the trigger for remote triggering.
  • the trigger circuit comprises a transformer having a primary winding and a secondary winding, which is connected on the primary side to the trigger via a control circuit.
  • the trigger circuit When the transformer is activated, preferably by short-circuiting its secondary winding, the trigger circuit generates a control signal for the trigger on the primary side of the transformer.
  • the trigger circuit expediently additionally has an oscillator in the form of a square-wave generator which points to the 4 primary winding of the transformer is working.
  • the frequency is chosen as high as possible, since the inductive resistance of the primary winding of the transformer increases proportionally with the frequency.
  • the frequency is expediently set between 500 Hz and 5 kHz.
  • the trigger circuit has a comparator connected on the primary side to the transmitter, which is connected on the output side to the trigger circuit of the trigger.
  • a response threshold for the trigger in the case of remote triggering can be set by comparing the primary signal of the transmitter with a reference signal in order to generate a corresponding control signal.
  • an ohmic / shear resistor is connected downstream of the comparator within the trigger circuit on the primary side of the transformer. This is particularly advantageous if the power supply to the trigger circuit is live after remote triggering. In view of a minimal current consumption, a resistor with greater than or equal to 10 k ⁇ is expediently particularly expedient. 5
  • the reference signal source provided for generating the reference signal within the trigger circuit has a reference voltage divider which is connected in series with a Zener diode to a supply voltage. This ensures that the reference voltage is zero as long as the increasing operating voltage remains below the response voltage of the Zener diode when the supply voltage is switched on. The reference voltage then drops to zero as a result of the supply voltage being switched off when the falling operating voltage falls below the response voltage of the Zener diode. This effectively prevents false tripping by means of remote control electronics when switching on and switching off the power supply.
  • the transmitter is expediently connected to the ground on the secondary side via a series connection of at least two ohmic resistors.
  • the control circuit preferably has a comparator which is connected on the output side to the trigger via a controllable, electronic switch.
  • the electronic switch is expediently a transistor whose
  • Control input is connected to the comparator, and in its collector-emitter circuit the trip relay coil of a trip relay is connected.
  • the advantages achieved by the invention are, in particular, that remote tripping without auxiliary contact is possible by means of a tripping circuit acting on the tripping device on the secondary side of a summation current transformer of a protective switching device, with a transformer connected primarily to the tripping device.
  • a tripping circuit acting on the tripping device on the secondary side of a summation current transformer of a protective switching device, with a transformer connected primarily to the tripping device.
  • FIG. 1 shows schematically the structure of a DC circuit breaker with a trigger circuit for remote triggering
  • FIG. 2 shows the circuit structure of the trigger circuit according to FIG. 1.
  • the trip circuit 2 comprises a summation current transformer 6, through the primary transformer core 7 of which all current-carrying lines of a single-phase or multi-phase line network Ln are passed.
  • the secondary winding 8 of the summation current converter 6 is connected to a comparator 13 of the control circuit 3 via an electronic amplifier 10 with rectification and a tripping time delay 12 connected downstream thereof.
  • the comparator 13 On the output side, the comparator 13 is guided to a controllable electronic switch, which in turn is connected to the trigger 4.
  • the switch is in the 7 is a bipolar npn transistor 14, the base of which is driven by the comparator 13, and in whose collector-emitter circuit connected to an operating voltage U B a trigger relay coil 15 of the trigger 4 is connected.
  • the trigger 4 is coupled to a mechanism in the form of a switch lock 16, which acts on a switching path of a circuit breaker 18 located in each line of the line network Ln.
  • Switch lock 16 opens the switching paths of the circuit breaker 18 and thereby the defective part of the system is switched off.
  • the trigger 4 can also be controlled by remote triggering.
  • the trigger circuit 5 includes one
  • Transmitter 20 with a primary winding N1 and a secondary winding N2, via which the trigger circuit 5 can be activated by means of a remote trigger signal S f .
  • a square wave oscillator 22 acts on the primary winding N1 of the transformer 20. If the transformer 20 is short-circuited on the secondary side, the voltage at the primary winding Nl of the transformer 20 breaks down. This is detected by a comparator 24 connected to the transmitter 20 on the primary side. When a reference voltage U Ref is exceeded, the comparator 24 intervenes to control the release relay coil 15 of the release 4 8 the trigger circuit 2 by the trigger circuit 5 feeding the comparator 13 of the control circuit 3 a corresponding control signal S s . This intervention takes place behind the release circuit 2 and thus after the release time delay 12, if one is provided.
  • the structure of the trigger circuit 5 for remote triggering is shown in FIG. 2.
  • the transformer 20 has a voltage divider connected in parallel with the secondary winding N2 and consisting of two ohmic resistors R11 and R12 which are connected to ground PE. This prevents electrostatic charging of the remote release line (not shown) connected from the remote release to the connections FA1 and FA2.
  • the remote release lines are connected to the secondary winding N2 of the transformer 20 via connections FA1 and FA2.
  • the square wave oscillator 22 connected to the primary winding N1 is formed by a comparator VI with the circuitry shown from the resistors Rl to R4 and the capacitor C1.
  • the frequency f is preferably set between 500 Hz and 5 kHz.
  • a primary inductance L P > 1H which can be realized with a minimal overall volume of the transformer 20 and a line 9 length 1 between the transmitter 20 and a (not shown) remote release switch of 1 ⁇ 300m is taken into account.
  • the voltage across the primary winding Nl of the transformer 20 is rectified and smoothed by means of a diode Dl and a capacitor C2. If the secondary winding N2 of the transformer 20 is short-circuited due to remote tripping, the voltage at the primary winding N1 breaks down and the capacitor C2 is discharged via a resistor R6 connected in parallel with it. If the voltage across the capacitor C2 falls below the reference voltage U Ref of the comparator 24 designed as an inverting comparator V2 with hysteresis, its output changes from low level to high level. For this purpose, the comparator V2 is connected to the resistors R9, RIO and to the capacitor C3 in the manner shown.
  • the level change is used for the control of the control circuit 3 in that the comparator V2 (24) supplies the corresponding control signal S ⁇ via the comparator 13 to the base-side control input of the transistor 14. As a result, the transistor 15 is turned on, so that the release relay coil 15 of the release 4, which is connected to the operating voltage U B via its collector-emitter circuit, has current flowing through it.
  • the transformer 20 is short-circuited on the secondary side using an NC contact as a remote release switch. Falling below the reference voltage U Ref would then trigger the trigger 4 as a result of a change in the control signal S 3 of the comparator 24 (V2) of the trigger circuit 5.

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Abstract

Um bei einem Schutzschaltgerät, insbesondere bei einem Differenzstrom-Schutzschalter, mit einem ein Leitungsnetz (Ln) überwachenden Summenstromwandler (6), der einem mit einem Schaltschloß (16) zur Betätigung eines Leistungsschalters (18) gekoppelten Auslöser (4) ansteuert, eine einfache und zuverlässige Fernauslösung zu ermöglichen, ist eine Auslöseschaltung (5) mit einem Übertrager (20) vorgesehen, der primärseitig über eine Ansteuerschaltung (3) mit dem Auslöser (4) verbunden ist, und der zur Fernauslösung sekundärseitig, vorzugsweise durch Kurzschließen, ansteuerbar ist.

Description

Beschreibung
Schutzschaltgerät
Die Erfindung bezieht sich auf ein Schutzschaltgerät, insbesondere auf einen Differenzstrom-Schutzschalter, mit einem ein Leitungsnetz überwachenden Summenstromwandler, der einen mit einem Schaltschloß zur Betätigung eines Leistungsschalters gekoppelten Auslöser ansteuert.
Ein derartiges Schutzschaltgerät dient zur Sicherstellung des Schutzes gegen einen gefährlichen Körperstrom in einer elektrischen Anlage. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn eine Person ein spannungsführendes Teil einer elektrischen Anlage berührt. Der Fehlerstrom fließt dann über die Person als Körperstrom gegen Erde ab. Der zum Schutz gegen gefährliche Körperströme eingesetzte Schutzschalter trennt bei Überschreiten des sogenannten Bemessungsfehlerstromes sicher und schnell die betroffenen Stromkreise vom Netz.
Der Aufbau eines Schutzschalters ist beispielsweise aus „etz", Band 107 (1986), Heft 20, Seiten 938 bis 945, bekannt. Dort sind insbesondere in den Bildern 1 bis 3 Prinzipschaltbilder und Funktionsprinzipien eines Fehlerstrom-Schutzschal- ters (Fl-Schutzschalter) und eines Differenzstrom-Schutzschalters (Dl-Schutzschalter) dargestellt.
Der FI- und der Dl-Schutzschalter sind in ähnlicher Art und Weise aus drei Baugruppen aufgebaut. Ein Summenstromwandler, durch dessen Wandlerkern alle stromführenden Leiter eines Leitungsnetzes geführt sind, induziert in dessen Sekundärwicklung im Falle eines Fehlerstroms ein Spannungssignal, das einen mit der Sekundärwicklung verbundenen Auslöser ansteuert. Der Auslöser ist seinerseits mit einem Schaltschloß ge- koppelt, über das bei Ansprechen des Auslösers die Kontakte 2 eines in der oder jeder Leitung liegenden Leistungsschalters geöffnet werden. Dabei entnimmt der Fl-Schutzschalter die zur Auslösung notwendige Energie netzspannungsunabhängig aus dem Fehlerstrom selbst, während beim Dl-Schutzschalter die Auslö- sung netzspannungsabhängig erfolgt. Dazu wird dem DI-Auslöse- kreis des Di-Schalters oder Di-Zusatzes bei Auftreten eines Fehlerstroms im vom Leitungsnetz gespeisten elektrischen Schaltkreis das vom Summenstromwandler abgegebene Signal mittels einer hilfsenergieabhängigen Elektronikeinheit verstärkt zugeführt.
Zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines derartigen Schutzschaltgerätes oder Schutzschalters ist eine Prüfeinrichtung mit einem Prüftaster vorgesehen, der üblicherweise zwischen den Nulleiter (N) und einen Phasenleiter (L1,L2,L3) des Leitungsnetzes geschaltet ist. Durch Drücken der Prüftaste wird ein Fehlerstrom simuliert und die Reaktion des Schutzschalters geprüft. Dabei muß im funktionsfähigen Zustand der Schutzschalter praktisch unverzögert auslösen.
Des weiteren ist häufig bei derartigen Schutzschaltern eine Fernauslösung vorgesehen, über die - beispielsweise für eine Freischaltung - der Schutzschalter und damit der mit diesem gekoppelte Leistungsschalter extern betätigt werden können. Zur Realisierung einer Fernauslösung beim Dl-Schutzschalter kann entweder über eine an diesen geführte Fernauslöseleitung ein Schließkontakt parallel zum Prüfkontakt geschaltet werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, am Summenstromwandler zusätzlich zur Prüfwicklung eine separate Wicklung vorzusehen, die über einen Strombegrenzungswiderstand bei Betätigung eines Fernauslöseschalters zwischen zwei Außenleiter oder zwischen einen Phasenleiter und den Null-Leiter geschaltet wird. Diese beiden Varianten zur Fernauslösung erfordern jedoch in nachteiliger Weise einerseits zusätzlich mindestens einen Hilfskontakt. Andererseits sind die Zuleitungen zum 3 Fernauslöseschalter und der Schalterkontakt der Fernauslösung besonders spannungsfest auszulegen.
Bei einem Di-Zusatz für Leistungsschalter kommt erschwerend hinzu, daß aufgrund des im Leistungsschalter untergebrachten Schaltstrecken keine Hilfskontakte realisierbar sind. Da derartige Schutzschalter auch dreipolig ausgeführt werden, wäre zudem ein Anschluß zwischen zwei Außenleitern erforderlich. Ferner besteht eine Besonderheit bei Dl-Schutzschaltern oder -Zusätzen darin, daß häufig Auslösezeitverzögerungen bis zu einer Sekunde eingestellt werden können. Würde daher nach den genannten Varianten die Fernauslösung betätigt, müßte - abhängig von der eingestellten Zeitverzögerung - eine relativ lange Auslösezeit berücksichtigt werden. Dies ist im Hinblick auf eine Notausschaltung jedoch nicht vertretbar.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Schutzschaltgerät, insbesondere einen Dl-Schutzschalter, anzugeben, der unter Vermeidung der genannten Nachteile in einfacher und zuverlässiger Art und Weise fernauslösbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Dazu ist eine Auslöseschaltung vorgesehen, die den Auslöser bei einer Fernauslösung ansteuert.
Die Auslöseschaltung umfaßt einen eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung aufweisenden Übertrager, der primärseitig über eine Ansteuerschaltung mit dem Auslöser verbunden ist. Bei einer Ansteuerung des Übertragers, vorzugsweise durch Kurzschließen dessen Sekundärwicklung, erzeugt die Auslöseschaltung auf der Primärseite des Übertragers ein Steuersignal für den Auslöser.
Die Auslöseschaltung weist zweckmäßigerweise zusätzlich einen Oszillator in Form eines Rechteckgenerators auf, der auf die 4 Primärwicklung des Übertragers arbeitet. Um dabei die Stromaufnahme des Rechteckgenerators oder -Oszillators möglichst gering zu halten, wird einerseits die Frequenz möglichst hoch gewählt, da der induktive Widerstand der Primärwicklung des Übertragers proportional mit der Frequenz zunimmt. Da andererseits die an den Übertrager angeschlossene Leitung zur Fernauslösung aufgrund der parasitären Kapazität zwischen den Leiteradern mit zunehmender Frequenz eine zunehmend nieder- ohmig werdende Impedanz bewirkt, wird zweckmäßigerweise die Frequenz zwischen 500Hz und 5kHz eingestellt. Diese Frequenzwerte sind optimiert auf eine vorausgesetzte Primärinduktivität des Übertragers von größer oder gleich 1 Henry und einer Leitungslänge zwischen dem Übertrager und einem Fernauslöseschalter von kleiner oder gleich 300m.
In zweckmäßiger Ausgestaltung weist die Auslöseschaltung einen primärseitig mit dem Übertrager verbundenen Komparator auf, der ausgangsseitig mit der Ansteuerschaltung des Auslösers verbunden ist. Dadurch kann eine Ansprechschwelle für den Auslöser bei einer Fernauslösung eingestellt werden, indem zur Erzeugung eines entsprechenden Ansteuersignais das primärseitige Signal des Übertragers mit einem Referenzsignal verglichen wird.
Zur Begrenzung des Stromflusses über die Primärwicklung des Übertragers bei kurzgeschlossener Sekundärwicklung ist innerhalb der Auslöseschaltung auf der Primärseite des Übertragers dem Komparator ein ohm/ scher Widerstand nachgeschaltet. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Stromversorgung der Auslöseschaltung nach einer Fernauslösung unter Spannung steht. Im Hinblick auf eine minimale Stromaufnahme ist zweckmäßigerweise ein Widerstand mit größer oder gleich lOkΩ besonders zweckmäßig. 5 Die zur Erzeugung des Referenzsignals innerhalb der Auslöseschaltung vorgesehene Referenzsignalquelle weist in vorteilhafter Ausgestaltung einen Referenzspannungsteiler auf, der in Serienschaltung mit einer Zenerdiode an eine Versorgungs- Spannung angeschlossen ist. Dadurch wird erreicht, daß die Referenzspannung solange Null ist, wie beim Zuschalten der Versorgungsspannung die ansteigende Betriebsspannung unterhalb der Ansprechspannung der Zenerdiode bleibt. Die Referenzspannung sinkt dann infolge eines Abschaltens der Versor- gungsspannung auf Null ab, wenn die absinkende Betriebsspannung die Ansprechspannung der Zenerdiode unterschreitet. Dadurch werden Fehlauslösungen durch eine Fernauslöse-Elektro- nik beim Einschalten und beim Ausschalten der Spannungsversorgung wirksam verhindert.
Um eine elektrostatische Aufladung der zur Fernauslösung an den Übertrager angeschlossenen Leitung zu verhindern, ist zweckmäßigerweise der Übertrager sekundarseitig über eine Reihenschaltung aus mindestens zwei ohm' sehen Widerständen gegen Erdpotential geschaltet.
Die Ansteuerschaltung weist vorzugsweise einen Komparator auf, der ausgangsseitig über einen steuerbaren, elektronischen Schalter mit dem Auslöser verbunden ist. Der elektroni- sehe Schalter ist zweckmäßigerweise ein Transistor, dessen
Steuereingang mit dem Komparator verbunden ist, und in dessen Kollektor-Emitterkreis die Auslöserelaisspule eines Auslösere- lais geschaltet ist.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch eine auf der Sekundärseite eines Summen- stromwandlers eines Schutzschaltgerätes auf dessen Auslöser wirkende Auslöseschaltung mit einem primärseitig mit dem Auslöser verbundenen Übertrager eine Fernauslösung ohne Hilfskontakt möglich ist. Zudem sind keine besonderen Anfor- β derungen an die Spannungsfestigkeit der Fernauslöseleitung und des Fernauslöseschalters zu stellen. Da die Auslöseschaltung unmittelbar über die Ansteuerschaltung auf den Auslöser wirkt, erfolgt bei einem Schutzschalter mit Auslösezeitverzö- gerung die Ansteuerung bei einer Fernauslösung praktisch ohne Zeitverzögerung, so daß eine sichere Notausschaltung durch Fernauslösung des Schutzschalters gewährleistet ist.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
FIG 1 schematisch den Aufbau eines Dl-Schutzschalters mit einer Auslöseschaltung zur Fernauslösung, und FIG 2 den Schaltungsaufbau der Auslöseschaltung gemäß FIG 1.
Einander entsprechende Teile sind in beiden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
FIG 1 zeigt den prinzipiellen Funktionsaufbau des Differenzstrom-Schutzschalters als Schutzschaltgerät mit einem Auslösekreis 2 und mit einer von diesem gespeisten Ansteuerschaltung 3 für einen Auslöser 4 sowie mit einer Auslöseschaltung 5 für eine Fernauslösung. Der Auslösekreis 2 umfaßt ei- nen Summenstromwandler 6, durch dessen primärseitigen Wandlerkern 7 alle stromführenden Leitungen eines ein- oder mehrphasigen Leitungsnetzes Ln hindurchgeführt sind. Die Sekundärwicklung 8 des Summenstrorαwandlers 6 ist über einen elektronischen Verstärker 10 mit Gleichrichtung und einer diesem nachgeschalteten Auslösezeitverzögerung 12 mit einem Komparator 13 der Ansteuerschaltung 3 verbunden.
Der Komparator 13 ist ausgangsseitig an einen steuerbaren elektronischen Schalter geführt, der seinerseits mit dem Aus- löser 4 verbunden ist. Der Schalter ist im Ausführungsbei- 7 spiel ein bipolarer npn-Transistor 14, dessen Basis vom Komparator 13 angesteuert wird, und in dessen an einer Betriebsspannung UB liegenden Kollektor-Emitterkreis eine Auslöserelaisspule 15 des Auslösers 4 geschaltet ist. Der Auslöser 4 ist mit einer Mechanik in Form eines Schaltschlosses 16 gekoppelt, das auf einen in jeder Leitung des Leitungsnetzes Ln liegende Schaltstrecke eines Leistungsschalters 18 wirkt.
Im fehlerfreien Betrieb des Dl-Schutzschalters ist die vekto- rielle Summe der im Leitungsnetz Ln zu- und abfließenden
Ströme gleich Null. Tritt jedoch, beispielsweise aufgrund eines Isolationsfehlers in einem (nicht dargestellten) Verbrauchergerät, ein Fehlerstrom über Erde auf, so wird das Stromgleichgewicht im Summenstromwandler 6 gestört. Der Wandler- kern 7 wird entsprechend der Höhe des Fehlerstroms magneti- siert, so daß in der Sekundärwicklung 8 des Summenstromwand- lers 6 eine Spannung induziert wird. Ein entsprechendes verstärktes, gleichgerichtetes und zeitlich verzögertes Auslösesignal Sa wird der Ansteuerschaltung 3 des Auslösers 4 zuge- führt. Beim Ansprechen des Auslösers 4 werden über das
Schaltschloß 16 die Schaltstrecken des Leistungsschalters 18 geöffnet und dadurch der schadhafte Anlagenteil abgeschaltet.
Der Auslöser 4 kann darüber hinaus mittels Fernauslösung an- gesteuert werden. Dazu umfaßt die Auslöseschaltung 5 einen
Übertrager 20 mit einer Primärwicklung Nl und einer Sekundärwicklung N2, über die die Auslöseschaltung 5 mittels eines Fernauslösesignals Sf aktivierbar ist. Ein Rechteckoszillator 22 wirkt auf die Primärwicklung Nl des Übertragers 20. Wird der Übertrager 20 sekundarseitig kurzgeschlossen, so bricht die Spannung an der Primärwicklung Nl des Übertragers 20 zusammen. Dies wird von einem mit dem Übertrager 20 primärseitig verbundenen Komparator 24 erfaßt. Bei Überschreiten einer Referenzspannung URef greift der Komparator 24 zur Ansteuerung der Auslöserelaisspule 15 des Auslösers 4 in 8 den Auslösekreis 2 ein, indem die Auslöseschaltung 5 dem Komparator 13 der Ansteuerschaltung 3 ein entsprechendes Steuersignal Ss zuführt. Dabei erfolgt dieser Eingriff hinter dem Auslösekreis 2 und somit nach der Auslösezeitverzögerung 12, falls eine solche vorgesehen ist.
Den Aufbau der Auslöseschaltung 5 zur Fernauslösung zeigt FIG 2. Der Übertrager 20 weist einen der Sekundärwicklung N2 parallel geschalteten Spannungsteiler aus zwei ohm' sehen Wi- derständen Rll und R12 auf, die gegen Erde PE geschaltet sind. Dies verhindert eine elektrostatische Aufladung der von der Fernauslösung an die Anschlüsse FA1 und FA2 angeschlossenen (nicht dargestellten) Fernauslöseleitung.
Der Anschluß der Fernauslösungsleitungen erfolgt an die Sekundärwicklung N2 des Übertragers 20 über Anschlüsse FA1 und FA2. Der an die Primärwicklung Nl angeschlossene Rechteckoszillator 22 ist durch einen Komparator VI mit der dargestellten Beschaltung aus den Widerständen Rl bis R4 und dem Kon- densator Cl gebildet. Die Frequenz f des Rechteckoszillators 22 wird durch entsprechende Dimensionierung der Zeitkonstante τ = RlxCl eingestellt.
Um die Stromaufnahme des Oszillators 22 und damit der Auslö- seschaltung 5 unter Berücksichtigung der aufgrund der parasitären Kapazität zwischen den Leiteradern der Fernauslöselei- tungen mit zunehmender Frequenz f abnehmenden Impedanz
(Xc = l/2πfC) und unter Berücksichtigung des mit der Frequenz f zunehmenden induktiven Widerstands (XL = 2πfL) der Primärwicklung Nl möglichst gering zu halten, wird die Frequenz f vorzugsweise zwischen 500 Hz und 5 kHz eingestellt. Dabei ist eine bei minimalem Bauvolumen des Übertragers 20 realisierbare Primärinduktivität LP > 1H und eine Leitungs- 9 länge 1 zwischen dem Übertrager 20 und einem (nicht dargestellten) Fernauslöseschalter von 1 < 300m berücksichtigt.
Die Spannung an der Primärwicklung Nl des Übertragers 20 wird mittels einer Diode Dl und eines Kondensators C2 gleichgerichtet und geglättet. Wird die Sekundärwicklung N2 des Übertragers 20 infolge einer Fernauslösung kurzgeschlossen, so bricht die Spannung an der Primärwicklung Nl zusammen, und der Kondensator C2 wird über einen diesem parallel geschalte- ten Widerstand R6 entladen. Unterschreitet die Spannung am Kondensator C2 die Referenzspannung URef des als invertierenden Komparator V2 mit Hysterese ausgeführten Komparators 24, so wechselt dessen Ausgang von Low-Pegel auf High-Pegel. Dazu ist der Komparator V2 mit den Widerständen R9, RIO und mit dem Kondensator C3 in der dargestellten Weise beschaltet. Der Pegelwechsel wird für die Steuerung der Ansteuerschaltung 3 genutzt, indem der Komparator V2 (24) das entsprechende Steuersignal SΞ über den Komparator 13 dem basisseitigen Steuereingang des Transistor 14 zuführt. Dadurch wird der Transi- stör 14 leitend geschaltet, so daß die über dessen Kollektor- Emitterkreis an der Betriebsspannung UB liegende Auslöserelaisspule 15 des Auslösers 4 stromdurchflossen ist.
Ein dem Komparator VI des Rechteckoszillators 22 ausgangssei- tig nachgeschalteter und in der Primärwicklung Nl des Übertragers 20 liegender Widerstand R5 begrenzt den Stromfluß über die Primärwicklung Nl bei kurzgeschlossener Sekundärwicklung N2 für den Fall, daß die Stromversorgung nach einer Fernauslösung unter Spannung steht. Im Hinblick auf eine i- nimale Stromaufnahme ist R5 > lOkΩ zu wählen.
Die Referenzspannung URef des Komparators V2 wird mittels eines an eine Versorgungsspannung Uv angeschlossenen Referenzspannungsteilers R7,R8 erzeugt, der eine in Serie geschaltete Zenerdiode D2 enthält. Solange beim Zuschalten der Versor- 10 gungsspannung Uv die ansteigende Betriebsspannung der Auslöseschaltung 5 unterhalb der Ansprechspannung der Zenerdiode D2 liegt, ist die Referenzspannung URef = 0V. Beim Abschalten der Versorgungsspannung Uv sinkt die Referenzspannung URef auf 0V, wenn die absinkende Betriebsspannung der Auslöseschaltung 5 die Ansprechspannung der Zenerdiode D2 unterschreitet. Eine Fehlauslösung durch eine Fernauslöse-Elek- tronik beim Einschalten und beim Ausschalten der Versorgungsspannung Uv wird dadurch wirksam verhindert.
Bei einer alternativen Betriebsweise des Dl-Schutzschalters ist unter Verwendung eines Öffnerkontakts als Fernauslöseschalter der Übertrager 20 sekundarseitig kurzgeschlossen. Eine Unterschreitung der Referenzspannung URef würde dann in- folge einer Änderung des Steuersignals S3 des Komparators 24 (V2) der Auslöseschaltung 5 die Ansteuerung des Auslösers 4 bewirken.

Claims

11 Patentansprüche
1. Schutzschaltgerät, insbesondere Differenzstrom-Schutzschalter, mit einem ein Leitungsnetz (Ln) überwachenden Su - menstromwandler (6), der einen mit einem Schaltschloß (16) zur Betätigung eines Leistungsschalters (18) gekoppelten Auslöser (4) ansteuert, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Auslöseschaltung (5) mit einem sekundarseitig ansteuerbaren Übertrager (20) , der primärseitig mit einer Ansteuer- Schaltung (13) des Auslösers (4) verbunden ist.
2. Schutzschaltgerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß die Auslöseschaltung (5) bei sekundärseitigem Kurzschluß des Übertragers (20) ein Steuer- signal (S3) für die Ansteuerschaltung (13) des Auslösers (4) erzeugt.
3. Schutzschaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Auslöseschaltung (5) einen mit dem Übertrager (20) primärseitig verbundenen Oszillator (22) umfaßt.
4. Schutzschaltgerät nach Anspruch 3, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß der Oszillator (22) ein Recht- eckgenerator ist, dessen Frequenz (f) zwischen 500Hz und 5kHz eingestellt ist.
5. Schutzschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Auslöseschal- tung (5) einen primärseitig mit dem Übertrager (20) verbundenen Komparator (24;V2) aufweist, der ausgangsseitig mit der Ansteuerschaltung (13) des Auslösers (4) verbunden ist.
6. Schutzschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a- d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Auslöse- 12 Schaltung (5) einen in die Primärwicklung (Nl) des Übertragers (20) geschalteten ohm' sehen Widerstand R5 > lOkΩ aufweist .
7. Schutzschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a- d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Auslöseschaltung (5) eine Referenzsignalquelle mit einem über eine Zenerdiode (D2) von einer Versorgungsspannung (Uv) gespeisten Spannungsteiler (R7,R8) aufweist.
8. Schutzschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Übertrager (20) sekundarseitig über eine Widerstands-Reihenschaltung (R11,R12) gegen Erdpotential (PE) geschaltet ist.
9. Schutzschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ansteuerschaltung einen Komparator (13) mit nachgeschaltetem, steuerbaren elektronischen Schalter (14) umfaßt, der mit dem Auslö- ser (4) verbunden ist.
10. Schutzschaltgerät nach Anspruch 9, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß der steuerbare Schalter ein Transistor (14) ist, dessen basisseitiger Steuereingang mit dem Komparator (13) verbunden ist, und in dessen Kollektor- Emitterkreis eine Auslöserelaisspule (15) des Auslösers (4) geschaltet ist.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1150412A1 (de) * 2000-04-25 2001-10-31 Siemens Aktiengesellschaft Fehlerstrom-Schutzschalter und Verfahren zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit eines Fehlerstrom-Schutzschalters
US7292422B2 (en) * 2004-11-29 2007-11-06 Siemens Energy & Automation, Inc. Occupancy-based circuit breaker control
US9478378B2 (en) 2013-01-04 2016-10-25 Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Preventing out-of-synchronism reclosing between power systems
DE102015004541A1 (de) * 2015-04-08 2016-10-13 Doepke Schaltgeräte GmbH Fehlerstrom-Schutzeinrichtung mit zusätzlicher Auslösefunktion

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4001646A (en) * 1975-06-16 1977-01-04 General Electric Company Ground fault circuit interrupter utilizing a single transformer
EP0220408A1 (de) * 1985-10-18 1987-05-06 Werner Turck GmbH & Co. KG Selbstüberwachender Fehlerstromschutzschalter
EP0655820A1 (de) * 1993-11-30 1995-05-31 Heinrich Kopp Ag Fehlerstromschutzschalter

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR367690A (fr) * 1905-07-08 1906-11-07 Neophone Ltd Appareil enregistreur pour machines reproductrices de son à disque
IT1227723B (it) * 1988-12-23 1991-05-06 Elettrocondutture Dispositivo a sicurezza positiva per l'apertura a distanza, in situazione di emergenza, particolarmente di interruttori differenziali
US5459630A (en) * 1993-09-15 1995-10-17 Eaton Corporation Self testing circuit breaker ground fault and sputtering arc trip unit

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4001646A (en) * 1975-06-16 1977-01-04 General Electric Company Ground fault circuit interrupter utilizing a single transformer
EP0220408A1 (de) * 1985-10-18 1987-05-06 Werner Turck GmbH & Co. KG Selbstüberwachender Fehlerstromschutzschalter
EP0655820A1 (de) * 1993-11-30 1995-05-31 Heinrich Kopp Ag Fehlerstromschutzschalter

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