WO2023138880A1 - Überwachungseinrichtung für ein stromnetz, stromnetz sowie verfahren zum überwachen eines stromnetzes - Google Patents

Überwachungseinrichtung für ein stromnetz, stromnetz sowie verfahren zum überwachen eines stromnetzes Download PDF

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WO2023138880A1
WO2023138880A1 PCT/EP2022/087689 EP2022087689W WO2023138880A1 WO 2023138880 A1 WO2023138880 A1 WO 2023138880A1 EP 2022087689 W EP2022087689 W EP 2022087689W WO 2023138880 A1 WO2023138880 A1 WO 2023138880A1
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power grid
grounding
monitoring device
line
current
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PCT/EP2022/087689
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Peter Joachim Köhn
Stefan Gebhardt
Frank Schaffner
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Siemens Energy Global GmbH & Co. KG
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a monitoring device for a power grid, in particular for an IT power grid, preferably for an IT direct current grid.
  • the invention also relates to a power grid, in particular an IT power grid, preferably an IT direct current grid, and a method for monitoring such a power grid.
  • IT power grids are used in many electrical engineering applications. This is a voltage network within an electrical installation in which there is no galvanic connection between active conductors and grounded parts. In other words, the active conductors are isolated from ground potential.
  • a central ground point can be set in order to reduce the isolation voltage in such a power grid.
  • the IT power supply becomes what is known as a TN network, i.e. there is a galvanic connection between electrical conductors and the earth potential.
  • the negative pole of the voltage source can be galvanically connected to the ground potential.
  • an operator of such a power grid has the option of checking the insulation state of his system before switching on the intended grounding, i.e. before changing from an IT grid to a TN grid. In concrete terms, this can be done by measuring the resistance between the individual phases and the earth potential. If the limit value of the insulation resistance is not reached, switching from an IT network to a TN network can be omitted.
  • the object of the present invention is therefore to create a monitoring device for a power grid that avoids the aforementioned disadvantages and, in particular, enables continuous monitoring of the insulation state of a power grid.
  • a monitoring device of the type mentioned has a grounding line from a tapping end at which the Grounding line can be connected to a line or a component of a power grid, runs to a grounding end which is galvanically connected or can be connected to the ground potential, with a grounding switch being arranged in the grounding line, which can be opened and closed in order to optionally interrupt or establish an electrically conductive connection between the tapping end and the grounding end, and has a measuring device which is designed and suitable to measure an insulation current flowing via the grounding line when the grounding switch is closed so that the grounding switch can be opened when a threshold value for the isolation current is exceeded in order to prevent damage to lines or components of the power system.
  • the object is achieved in a method for monitoring a power grid, in particular an IT power grid, preferably an IT direct current grid, with a monitoring device according to the invention being connected to the power grid, in that the method comprises the following steps:
  • the invention is therefore based on the fundamental idea of connecting a grounding line to the power grid and continuously monitoring the insulation current that flows through this grounding line.
  • the earthing switch can be opened when a certain measured value is exceeded.
  • the earthing switch can be opened automatically or via a signal, due to which an operator opens the earthing switch manually. This prevents an unintentional second grounding at another point in the power supply system from causing damage to components.
  • the measuring device can include a Hall probe in order to determine the isolation current flowing through the grounding line.
  • a Hall probe is based on the principle that a current flow always generates a magnetic field. The strength of this magnetic field can be determined and thus a direct conclusion can be drawn as to the current flowing through the ground wire.
  • a Hall probe which is also referred to as a plug-in current transformer, is a simple way of measuring the insulation current in the ground wire.
  • the Hall probe is preferably of low-resistance design. This means that it only has a low electrical resistance, which means that only a small voltage is dropped across the Hall probe. Accordingly, in normal operation, the power grid is securely grounded via the grounding line.
  • the measuring device can have display means for displaying the insulation current flowing via the grounding line. This refinement is based on the idea of permanently monitoring and displaying the insulation current which flows via the grounding line. In particular, this can involve optical display means, for example a digital display or an analog display.
  • the measuring device can also be connected to a control unit which continuously evaluates the measured value of the insulation current.
  • alarm means in particular optical and/or acoustic alarm means, can be provided in order to alarm an operator when the threshold value for the isolation current is exceeded. Accordingly, it can be provided that the grounding switch is opened manually by an operator when a threshold value of the isolation current is exceeded. In other words, an optical or Audible alarm triggered when the isolation current becomes too great for an operator to open the earthing switch. In this case, the flow of current via the ground wire is prevented, so that a double ground fault can be avoided. A possible grounding then takes place exclusively via the unwanted second ground fault. This can prevent damage to components.
  • a protective device can be provided which is designed to automatically protect the measuring device against overload due to currents that are too high.
  • the protective device can have actuating means which are designed and suitable for automatically opening the grounding switch when the threshold value for the isolation current is exceeded. Accordingly, in the method according to the invention, provision can be made for the grounding switch to be opened automatically when a threshold value of the isolation current is exceeded. With such an automated mechanism for opening the grounding switch, individual operating errors can be ruled out, for example if an operator is not concentrating or is just distracted. In this way, it is also possible to reliably prevent components from being damaged in the event of an unintentional second grounding at a different point in the power supply system.
  • the protective device can have a current-dependent or voltage-dependent resistor connected in parallel with the measuring device in order to protect the measuring device from overload.
  • This refinement is based on the consideration that when a high current flows via the grounding line, the current should essentially not flow via the measuring device, but rather via a variable resistor connected in parallel with it. This means that in normal operation the resistance, which is connected in parallel to the measuring device, is relatively high compared to the resistance of the measuring device, so that in normal operation the insulation current flows almost exclusively via the measuring device. If another, undesired ground fault occurs in the power supply system, this is accompanied by an increase in the voltage between the tapping end of the monitoring device and the grounding end of the monitoring device.
  • the resistance connected in parallel to the measuring device is designed in such a way that it decreases as the applied voltage increases, so that the high (fault) current now flows almost exclusively via this voltage-dependent resistance and not via the measuring device. In this way, the measuring device can be protected against overload.
  • the measuring device can be located on the ground side of the grounding switch in the grounding line.
  • the object on which the invention is based is also achieved by a power supply system of the type mentioned at the beginning with a monitoring device connected to a line or to a component of the power supply system, as described above.
  • the power grid can have a number of voltage sources connected in series, it being possible for the monitoring device to be connected between two voltage sources connected in series.
  • FIG. 1 shows a monitoring device for an IT power network according to the present invention
  • FIG. 2 shows a power supply system with the monitoring device from FIG.
  • FIG. 1 shows a monitoring device 1 for an IT direct current network according to the present invention with a grounding line 2 .
  • the grounding line 2 runs from a tapping end 3, to which the grounding line 2 can be connected to a line or component of the IT direct current network, to a grounding end 4, which is galvanically connected to the ground potential.
  • a grounding switch 5 is arranged in the grounding line 2 and can be opened and closed by manual operation. As a result, an electrically conductive connection between the tapping end 3 and the grounding end 4 can be interrupted or getting produced .
  • the measuring device includes a Hall probe 8, by means of which the insulation current, which flows via the grounding line 2, is measured can be .
  • the Hall probe is of low-impedance design, so that the power supply system is also grounded via the Hall probe 8 .
  • the protective device 7 connected in parallel to the measuring device 6 comprises a voltage-dependent resistor 9, which is designed in such a way that the electrical resistance decreases as the voltage applied increases.
  • FIG. 2 shows a simple IT direct current network with a monitoring device 1 as previously described.
  • the power grid includes a DC voltage source 10 and a motor 11 as a consumer.
  • the monitoring device 1 according to the present invention is attached in the vicinity of the negative pole of the DC voltage source 10 .
  • the tapping end 3 is connected to the line of the DC network.
  • the grounding switch 5 As long as the grounding switch 5 is open, the electrical connection between the tapping end 3 and thus the negative pole of the DC voltage source 10 on the one hand and the grounding end 4 held at ground potential is interrupted. In this case it is an IT power system, which means that the electrical conductors in the power system are isolated from the earth potential.
  • the grounding switch 5 can be closed. In this case, the negative pole of the DC voltage source 10 is electrically conductively connected to the ground potential.
  • the IT power grid is converted into a TN grid. In normal operation, a specific isolation current flows through the monitoring device 1 .
  • alarm means can be provided by which the operator is prompted to open the grounding switch 5 in order to prevent the double ground fault and thus prevent damage to and components of the electricity network.
  • an opening of the grounding switch 5 can also take place automatically as soon as the Hall probe 8 detects that a threshold value for the isolation current has been exceeded.
  • the measuring device 6 If an operator fails to open the grounding switch 5, the measuring device 6 is protected against overload. In the event of a double ground fault, the voltage present between the tapping end 3 and the grounding end 4 of the grounding line 1 increases, so that the electrical resistance of the voltage-dependent resistor 9 decreases. The consequence of this is that the high fault current flowing via the grounding line 1 does not flow via the measuring device 6 but via the resistor 9 connected in parallel with it. In this way, damage to the measuring device 6 can be prevented.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung (1) für ein Stromnetz, insbesondere für ein IT-Stromnetz, bevorzugt für ein IT-Gleichstromnetz, mit einer Erdungsleitung (2), die von einem Anzapfende (3), an welchem die Erdungsleitung (2) an einer Leitung oder einer Komponente eines Stromnetzes angeschlossen werden kann, zu einem Erdungsende (4), welches galvanisch mit dem Erdpotential verbunden oder verbindbar ist, verläuft, wobei in der Erdungsleitung (2) ein Erdungsschalter (5) angeordnet ist, der geöffnet und geschlossen werden kann, um wahlweise eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Anzapfende (3) und dem Erdungsende (4) zu unterbrechen oder herzustellen, und mit einer Messeinrichtung (6). Ferner betrifft die Erfindung ein Stromnetz und ein Verfahren zur Überwachung eines Stromnetzes.

Description

Beschreibung
Überwachungseinrichtung für ein Stromnetz , Stromnetz sowie Verfahren zum Überwachen eines Stromnetzes
Die vorliegende Erfindung betri f ft eine Überwachungseinrichtung für ein Stromnetz , insbesondere für ein IT- Stromnetz , bevorzugt für ein IT-Gleichstromnetz . Ferner betri f ft die Erfindung ein Stromnetz , insbesondere ein IT-Stromnetz , bevorzugt ein IT-Gleichstromnetz , sowie ein Verfahren zum Überwachen eines solchen Stromnetzes .
In vielen Anwendungsbereichen der Elektrotechnik werden IT-Stromnetze verwendet . Dabei handelt es sich um ein Spannungsnetz innerhalb einer Elektroinstallation, bei welchem keine galvanische Verbindung zwischen aktiven Leitern und geerdeten Teilen besteht . Mit anderen Worten sind die aktiven Leiter gegenüber dem Erdpotential isoliert .
Um die I solationsspannung in einem solchen Stromnetz zu reduzieren, kann ein zentraler Massepunkt gesetzt werden . Das bedeutet , dass aus dem IT-Stromnetz praktisch ein sogenanntes TN-Netz wird, das heißt es besteht eine galvanische Verbindung zwischen elektrischen Leitern und dem Erdpotential . Insbesondere kann in einem Gleichstromnetz der Minuspol der Spannungsquelle mit dem Erdpotential galvanisch verbunden sein .
Bei einer solchen Anordnung besteht j edoch grundsätzlich die Gefahr, dass ein zweiter, ungewollter Erdschluss auftritt . Dieser kann beispielsweise durch eine Unterschrei- tung von Kriechstrecken in Folge von Verschmutzung oder durch eine Unterschreitung von Luftstrecken von Komponenten durch eine Spannungserhöhung erfolgen . In diesem Fall kann j e nach Lage der beiden Erdschlüsse , insbesondere in einem Netz mit in Reihe geschalteten Quellen, eine Umpolung der im Verbraucher anliegenden Gleichspannung oder gar eine Verdopplung der Versorgungsspannung stattfinden . Gleichermaßen kann j e nach Lage der Erdschlüsse eine Überbrückung von Schutzorganen statt finden .
Um sich vor diesem Risiko zu schützen, hat ein Betreiber eines solchen Stromnetzes vor dem Zuschalten der beabsichtigten Erdung, das heißt vor dem Wechseln von einem IT-Netz zu einem TN-Netz , die Möglichkeit , den I solations zustand seiner Anlage zu prüfen . Konkret kann dies dadurch geschehen, dass der Widerstand zwischen den einzelnen Phasen und dem Erdpotential gemessen wird . Wird der Grenzwert des I solationswiderstands unterschritten, so kann das Umschalten von einem IT-Netz zu einem TN-Netz unterbleiben .
Diese Vorgehensweise hat sich grundsätzlich bewährt . Jedoch besteht nach dem Zuschalten dieser gewollten Erdung für den Betreiber der Anlage keine Möglichkeit mehr, den Isolationswiderstand kontinuierlich zu überwachen . Auch wird dabei die Überbrückung einer Luftstrecke zwischen zwei spannungsbeaufschlagten Komponenten nicht detek- tiert . Einen solchen Fehler kann der Betreiber erst erkennen, wenn es zu einer Abschaltung durch entsprechende Sicherheitsorgane kommt .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Überwachungseinrichtung für ein Stromnetz zu schaf fen, welche die vorgenannten Nachteile vermeidet und insbesondere eine kontinuierliche Überwachung des I solations zustands eines Stromnetzes ermöglicht .
Diese Aufgabe ist bei einer Überwachungseinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst , dass diese eine Erdungsleitung, die von einem Anzapfende , an welchem die Erdungsleitung an einer Leitung oder einer Komponente eines Stromnetzes angeschlossen werden kann, zu einem Erdungsende , welches galvanisch mit dem Erdpotential verbunden oder verbindbar ist , verläuft , wobei in der Erdungsleitung ein Erdungsschalter angeordnet ist , der geöf fnet und geschlossen werden kann, um wahlweise eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Anzapfende und dem Erdungsende zu unterbrechen oder herzustellen, und eine Messeinrichtung besitzt , welche ausgebildet und geeignet ist , einen über die Erdungsleitung fließenden Isolationsstrom zu messen, wenn der Erdungsschalter geschlossen ist , so dass der Erdungsschalter bei Überschreiten eines Schwellenwertes für den I solationsstrom geöf fnet werden kann, um Beschädigungen an Leitungen oder Komponenten des Stromnetzes zu verhindern .
Dementsprechend wird die Aufgabe bei einem Verfahren zum Überwachen eines Stromnetzes , insbesondere eines IT- Stromnetzes , bevorzugt eines IT-Gleichstromnetzes , wobei an das Stromnetz eine erfindungsgemäße Überwachungsein- richtung angeschlossen ist , dadurch gelöst , dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst :
- Messen des I solationsstroms , welcher über die Erdungsleitung fließt , mittels der Messeinrichtung;
- Öf fnen des Erdungsschalters , wenn ein bestimmter Schwellenwert des I solationsstroms überschritten wird, um den Stromfluss über die Erdungsleitung zu unterbrechen .
Der Erfindung liegt somit die grundsätzliche Überlegung zugrunde , eine Erdungsleitung an das Stromnetz anzuschließen und kontinuierlich den I solationsstrom, welcher über diese Erdungsleitung fließt , zu überwachen . Der Erdungsschalter kann beim Überschreiten eines bestimmten Messwertes geöf fnet werden . Das Öf fnen des Erdungsschalters kann automatisiert erfolgen oder über ein Signal , aufgrund dessen ein Bediener den Erdungsschalter manuell öf fnet . Dadurch wird verhindert , dass eine ungewollte zweite Erdung an einer anderen Stelle im Stromnetz bei Komponenten zu Beschädigungen führen kann .
In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Überwa- chungseinrichtung kann die Messeinrichtung eine Hallsonde umfassen, um den durch die Erdungsleitung fließenden I solationsstrom zu ermitteln . Eine solche Hallsonde basiert auf dem Prinzip, dass durch einen Stromfluss stets ein Magnetfeld erzeugt wird . Die Stärke dieses Magnetfeldes kann ermittelt werden und somit ein unmittelbarer Rückschluss auf den durch die Erdungsleitung fließenden Strom gezogen werden . Eine solche Hallsonde , die auch als Durchsteckstromwandler bezeichnet wird, stellt eine einfache Möglichkeit dar, den I solationsstrom in der Erdungsleitung zu messen .
Bevorzugt ist die Hallsonde niederohmig ausgebildet . Das bedeutet , dass sie nur einen geringen elektrischen Widerstand aufweist , wodurch nur eine geringe Spannung über die Hallsonde abfällt . Dementsprechend ist im Normalbetrieb das Stromnetz über die Erdungsleitung sicher geerdet .
Die Messeinrichtung kann Anzeigemittel zum Anzeigen des über die Erdungsleitung fließenden I solationsstroms aufweisen . Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde , den I solationsstrom, welcher über die Erdungsleitung fließt , permanent zu überwachen und anzuzeigen . Dabei kann es sich insbesondere um optische Anzeigemittel handeln, beispielsweise eine Digitalanzeige oder eine Analoganzeige . Die Messeinrichtung kann auch mit einer Steuerungseinheit verbunden sein, welche den Messwert des Isolationsstroms kontinuierlich auswertet . Ferner können Alarmierungsmittel , insbesondere optische und/oder akustische Alarmierungsmittel , vorgesehen sein, um einen Bediener beim Überschreiten des Schwellenwertes für den I solationsstrom zu alarmieren . Dementsprechend kann vorgesehen sein, dass der Erdungsschalter manuell durch einen Bediener geöf fnet wird, wenn ein Schwellenwert des I solationsstroms überschritten wird . Mit anderen Worten wird ein optischer bzw . akustischer Alarm ausgelöst , wenn der I solationsstrom zu groß wird, so dass ein Bediener den Erdungsschalter öf fnen kann . In diesem Fall wird der Stromfluss über die Erdungsleitung unterbunden, so dass ein doppelter Erdschluss vermieden werden kann . Eine mögliche Erdung findet dann ausschließlich über den ungewollten zweiten Erdschluss statt . Die Beschädigung von Komponenten kann damit verhindert werden .
Alternativ oder ergänzend kann eine Schutzeinrichtung vorgesehen sein, welche ausgebildet ist , die Messeinrichtung automatisch vor einer Überlast durch zu hohe Ströme zu schützen . In konkreter Ausgestaltung kann die Schutzeinrichtung Betätigungsmittel aufweisen, welche ausgebildet und geeignet sind, den Erdungsschalter automatisiert zu öf fnen, wenn der Schwellenwert für den I solationsstrom überschritten wird . Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann dementsprechend vorgesehen sein, dass der Erdungsschalter automatisiert geöf fnet wird, wenn ein Schwellenwert des I solationsstroms überschritten wird . Durch einen solchen automatisierten Mechanismus zum Öf fnen des Erdungsschalters können individuelle Bedienungs fehler ausgeschlossen werden, beispielsweise wenn ein Bediener unkonzentriert oder gerade abgelenkt ist . Auch auf diese Weise kann sicher verhindert werden, dass bei einer ungewollten zweiten Erdung an einer anderen Stelle im Stromnetz Komponenten beschädigt werden . Die Schutzeinrichtung kann einen parallel zur Messeinrichtung geschalteten ström- oder spannungsabhängigen Widerstand aufweisen, um die Messeinrichtung vor Überlast zu schützen . Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde , dass bei einem hohen Stromfluss über die Erdungsleitung der Strom im Wesentlichen nicht über die Messeinrichtung fließen soll , sondern über einen parallel zu diesem geschalteten veränderlichen Widerstand . Das bedeutet , dass im Normalbetrieb der Widerstand, welcher parallel zur Messeinrichtung geschaltet ist , relativ hoch ist verglichen mit dem Widerstand der Messeinrichtung, so dass im Normalbetrieb der I solationsstrom fast ausschließlich über die Messeinrichtung fließt . Tritt nun ein weiterer, ungewollter Erdschluss im Stromnetz auf , so geht dies mit einer Erhöhung der Spannung zwischen dem Anzapfende der Überwachungseinrichtung und dem Erdungsende der Überwachungseinrichtung einher . Der parallel zur Messeinrichtung geschaltete Widerstand ist dabei so ausgestaltet , dass er sich bei steigender anliegender Spannung verringert , so dass nunmehr der hohe ( Fehler- ) Strom fast ausschließlich über diesen spannungsabhängigen Widerstand fließt und nicht über die Messeinrichtung . Auf diese Weise kann die Messeinrichtung sicher vor Überlast geschützt werden .
In konkreter Ausgestaltung kann die Messeinrichtung erdungsseitig von dem Erdungsschalter in der Erdungsleitung liegen .
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Stromnetz der eingangs genannten Art mit einer an einer Leitung oder an einer Komponente des Stromnetzes angeschlossenen Überwachungseinrichtung wie zuvor beschrieben . Das Stromnetz kann dabei mehrere in Reihe geschaltete Spannungsquellen aufweisen, wobei die Überwachungseinrichtung zwischen zwei in Reihe geschalteten Spannungsquellen angeschlossen sein kann . Für die weitere Ausgestaltung der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie auf die Beschreibung eines Aus führungsbeispiels eines Aus führungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung verwiesen . In der Zeichnung zeigen :
Figur 1 eine Uberwachungseinrichtung für ein IT-Strom- netz gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Figur 2 ein Stromnetz mit der Uberwachungseinrichtung aus Figur 1 .
Die Figur 1 zeigt eine Uberwachungseinrichtung 1 für ein IT-Gleichstromnetz gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Erdungsleitung 2 .
Die Erdungsleitung 2 verläuft von einem Anzapfende 3 , an welchem die Erdungsleitung 2 an einer Leitung oder Komponente des IT-Gleichstromnetzes angeschlossen werden kann, zu einem Erdungsende 4 , welches galvanisch mit dem Erdpotential verbunden ist .
In der Erdungsleitung 2 ist ein Erdungsschalter 5 angeordnet , der durch manuelle Betätigung geöf fnet und geschlossen werden kann . Dadurch kann wahlweise eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Anzapfende 3 und dem Erdungsende 4 unterbrochen bzw . hergestellt werden .
Erdpotentialseitig von dem Erdungsschalter 5 befindet sich eine Messeinrichtung 6 und in Parallelschaltung zu dieser eine Schutzeinrichtung 7 . Die Messeinrichtung umfasst eine Hallsonde 8 , mittels derer der I solationsstrom, welcher über die Erdungsleitung 2 fließt , gemessen werden kann . Dazu ist die Hallsonde niederohmig ausgebildet , so dass das Stromnetz auch über die Hallsonde 8 geerdet wird .
Die parallel zur Messeinrichtung 6 geschaltete Schutzeinrichtung 7 umfasst einen spannungsabhängigen Widerstand 9, welcher derart ausgestaltet ist , dass der elektrische Widerstand mit zunehmender anliegender Spannung sinkt .
In Figur 2 ist ein einfaches IT-Gleichstromnetz mit einer Überwachungseinrichtung 1 wie zuvor beschrieben, dargestellt . Das Stromnetz umfasst eine Gleichspannungsquelle 10 und als Verbraucher einen Motor 11 . In der Nähe des Minuspols der Gleichspannungsquelle 10 ist die Überwachungseinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung angebracht . Konkret ist das Anzapfende 3 an der Leitung des Gleichstromnetzes angeschlossen .
Solange der Erdungsschalter 5 geöf fnet ist , ist die elektrische Verbindung zwischen dem Anzapfende 3 und damit dem Minuspol der Gleichspannungsquelle 10 auf der einen Seite und dem auf Erdpotential gehaltenen Erdungsende 4 unterbrochen . In diesem Fall handelt es sich um ein IT- Stromnetz , was bedeutet , dass die elektrischen Leiter im Stromnetz von dem Erdpotential isoliert sind .
Soll eine Erdung vorgenommen werden, so kann der Erdungsschalter 5 geschlossen werden . In diesem Fall ist der Minuspol der Gleichspannungsquelle 10 mit dem Erdpotential elektrisch leitend verbunden . Das IT-Stromnetz wird dabei in ein TN-Netz umgewandelt . Im Normalbetrieb fließt ein bestimmter I solationsstrom über die Überwachungseinrichtung 1 .
Kommt es nun zu einem unerwarteten Erdschluss an einer anderen Stelle im Stromnetz , so kann sich j e nach Lage des zweiten Erdschlusses die Spannung im System verändern, so dass ein hoher Strom über die Erdungsleitung 1 fließen würde . In diesem Fall können Alarmierungsmittel vorgesehen sein, durch welche der Bediener veranlasst wird, den Erdungsschalter 5 zu öf fnen, um den doppelten Erdschluss zu unterbinden und somit Beschädigungen und Komponenten des Stromnetzes zu verhindern . Ein solches Öf fnen des Erdungsschalters 5 kann grundsätzlich auch automatisiert erfolgen, sobald die Hallsonde 8 die Überschreitung eines Schwellenwertes für den I solationsstrom f eststellt .
Sollte ein Bediener es versäumen, den Erdungsschalter 5 zu öf fnen, wird die Messeinrichtung 6 vor einer Überlast geschützt . Denn bei einem doppelten Erdschluss erhöht sich die zwischen Anzapfende 3 und Erdungsende 4 der Erdungsleitung 1 anliegende Spannung, so dass sich der elektrische Widerstand des spannungsabhängigen Widerstands 9 verringert . Dies hat zur Folge , dass der über die Erdungsleitung 1 fließende hohe Fehlerstrom nicht über die Messeinrichtung 6 fließt , sondern über den parallel zu dieser geschalteten Widerstand 9 . Auf diese Weise kann eine Beschädigung der Messeinrichtung 6 verhindert werden .
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde , so ist die Erfindung nicht durch die of fenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

Claims

Patentansprüche
1. Überwachungseinrichtung (1) für ein Stromnetz, insbesondere für ein IT-Stromnetz, bevorzugt für ein IT- Gleichstromnetz, mit einer Erdungsleitung (2) , die von einem Anzapfende (3) , an welchem die Erdungsleitung (2) an einer Leitung oder einer Komponente eines Stromnetzes angeschlossen werden kann, zu einem Erdungsende (4) , welches galvanisch mit dem Erdpotential verbunden oder verbindbar ist, verläuft, wobei in der Erdungsleitung (2) ein Erdungsschalter (5) angeordnet ist, der geöffnet und geschlossen werden kann, um wahlweise eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Anzapfende (3) und dem Erdungsende (4) zu unterbrechen oder herzustellen, und mit einer Messeinrichtung (6) , welche ausgebildet und geeignet ist, einen über die Erdungsleitung (2) fließenden Isolationsstrom zu messen, wenn der Erdungsschalter (5) geschlossen ist, so dass der Erdungsschalter (5) bei Überschreiten eines Schwellenwertes für den Isolationsstrom geöffnet werden kann, um Beschädigungen an Leitungen oder Komponenten des Stromnetzes zu verhindern.
2. Überwachungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (6) eine Hallsonde (8) umfasst, um den durch die Erdungsleitung (2) fließenden Isolationsstrom zu ermitteln.
3. Überwachungseinrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hallsonde (8) niederohmig ausgebildet ist.
4. Überwachungseinrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (6) Anzeigemittel zum Anzeigen des über die Erdungsleitung (2) fließenden Isolationsstroms aufweist.
5. Überwachungseinrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Alarmierungsmittel, insbesondere optische und/oder akustische Alarmierungsmittel, vorgesehen sind, um einen Bediener beim Überschreiten des Schwellenwertes für den Isolationsstrom zu alarmieren.
6. Überwachungseinrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schutzeinrichtung (7) vorgesehen ist, welche ausgebildet ist, die Messeinrichtung (6) automatisch vor einer Überlast durch zu hohe Ströme zu schützen.
7. Überwachungseinrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinrichtung (7) Betätigungsmittel aufweist, welche ausgebildet und geeignet sind, den Erdungsschalter (5) automatisiert zu öffnen, wenn der Schwellenwert für den Isolationsstrom überschritten wird.
8. Überwachungseinrichtung (1) nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinrichtung (7) einen parallel zur Messeinrichtung (6) geschalteten ström- oder spannungsabhängigen Widerstand aufweist, um die Messeinrichtung (6) vor Überlast zu schützen .
9. Überwachungseinrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (6) erdungsseitig von dem Erdungsschalter (5) in der Erdungsleitung (2) liegt.
10. Stromnetz, insbesondere IT-Stromnetz, bevorzugt IT- Gleichstromnetz, mit einer an einer Leitung oder an einer Komponente des Stromnetzes angeschlossenen Überwachungseinrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche.
11. Stromnetz nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromnetz mehrere in Reihe geschaltete Spannungsquellen aufweist und die Überwachungseinrichtung (1) zwischen zwei in Reihe geschalteten Spannungsquellen angeschlossen ist.
12. Verfahren zum Überwachen eines Stromnetzes insbesondere eines IT-Stromnetzes, bevorzugt eines IT-Gleich- stromnetzes, nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, wobei an das Stromnetz eine Überwachungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 angeschlossen ist und das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- Messen des Isolationsstroms, welcher über die Erdungsleitung (2) fließt, mittels der Messeinrichtung (6) ;
- Öffnen des Erdungsschalters (5) , wenn ein bestimmter Schwellenwert des Isolationsstroms überschritten wird, um den Stromfluss über die Erdungsleitung (2) zu unterbrechen .
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Erdungsschalter (5) manuell durch einen Bediener oder automatisiert geöffnet wird, wenn ein Schwellenwert des Isolationsstroms überschritten wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine akustische und/oder optische Alarmierung stattfindet, wenn ein Schwellenwert des Isolationsstroms überschritten wird.
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