WO2025214641A1 - Schutzschalter mit wiedereinschalt-funktion - Google Patents

Schutzschalter mit wiedereinschalt-funktion

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WO2025214641A1
WO2025214641A1 PCT/EP2025/055037 EP2025055037W WO2025214641A1 WO 2025214641 A1 WO2025214641 A1 WO 2025214641A1 EP 2025055037 W EP2025055037 W EP 2025055037W WO 2025214641 A1 WO2025214641 A1 WO 2025214641A1
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WO
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phase
switching
phase conductors
circuit breaker
conductor
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Application number
PCT/EP2025/055037
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English (en)
French (fr)
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Andrey Dudin
Fabian Döbler
Marvin TANNHÄUSER
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Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Filing date
Publication date
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    • 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
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/06—Details with automatic reconnection
    • H02H3/07—Details with automatic reconnection and with permanent disconnection after a predetermined number of reconnection cycles
    • 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
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    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
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    • H02H3/08—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 excess current
    • H02H3/083—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 excess current for three-phase systems
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/001—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection limiting speed of change of electric quantities, e.g. soft switching on or off

Definitions

  • the invention relates to a circuit breaker and a method for protecting a power supply formed by three phase conductors and one neutral conductor.
  • inrush loads loads with capacitive or inductive components
  • a load consisting of one or more single- or multi-phase rectifiers or switching power supplies can generate brief, high current peaks (inrush currents) when connected, the maximum values of which can reach several times their steady-state current amplitude.
  • High-efficiency electrical machines also have inrush currents and starting currents that are significantly greater than their rated currents, e.g., up to a factor of 12 for machines in efficiency class IE4.
  • inrush current can be the tripping of the miniature circuit breaker (MCB) when an inrush load is switched on or connected.
  • MBC miniature circuit breaker
  • the tripping probability is lowest when the load is connected near the zero crossing of the relevant voltage. This is because, at such a selected switch-on time, the current rise rate is generally the lowest compared to other switch-on times. Furthermore, the time in the switched-on state until the current limit is reached is the longest (in case excessive current values are reached during an in-rush current). This allows a greater amount of energy or charge to be transferred to the load than with a very short and steep current pulse. Furthermore, more time is available for analyzing the load in the switched-on state. With conventional electromechanical circuit breakers with manual contact actuation, there is no way to specifically implement an optimal switch-on time.
  • switching devices with an electronic switching unit (Semiconductor Circuit Breaker (SCCB)) consisting of one or more power semiconductors, one or more energy absorbers (EA), a measuring unit, and a control unit, targeted switching at a selected time with a tolerance of a few microseconds is possible.
  • SCCB semiconductor Circuit Breaker
  • EA energy absorbers
  • German Patent Application DE 102020 216405 A1 discloses a method for controlling the power semiconductor in a two-pole SCCB.
  • the inrush current is switched off when a certain current limit is reached and then repeatedly switched on within a mains voltage period near the next voltage zero crossing.
  • the capacitance of the inrush load may be partially charged, and the amplitude of the inrush current decreases with each subsequent switch-on attempt, so that the current limit of the SCCB may not be reached again during one of the subsequent switch-on attempts. After that, the load is continuously supplied.
  • the invention aims to contribute to the protection of a power supply.
  • the circuit breaker according to the invention is designed to protect a power supply consisting of three phase conductors and one neutral conductor. For this purpose, it is configured to determine the current values of the three phase conductors and the voltage values between the phase conductors and the neutral conductor. This determination is typically performed by measurement, for which purpose it can be configured with current and voltage sensors. However, it is also conceivable that these values are calculated from other measured values. Solutions are also conceivable in which the measuring sensors are not part of the circuit breaker, but are measured externally and transmitted to the circuit breaker. In this case, the term "determine" is to be understood as receiving or querying an external entity.
  • the circuit breaker according to the invention is further designed to evaluate specific current and voltage values with a view to fulfilling conditions for switching operations involving the interruption of the phase conductors and the restoration of interrupted connections.
  • it can be equipped with one or more processing units, e.g., an MCU or CPU.
  • the circuit breaker according to the invention is designed to output control signals in accordance with switching operations to be performed based on the evaluation results, and to interrupt the phase conductors and restore broken connections triggered by the control signals.
  • a "switching operation” generally comprises at least one condition and one action, e.g., an overcurrent on a phase conductor and an interruption of the phase conductor. It is also possible that several conditions must be met for the action to occur.
  • the circuit breaker is preferably equipped with switching transistors (e.g., MOSFETs or IGBTs) to interrupt the phase conductors. Galvanic isolation can also be provided.
  • a corresponding switch with a phase conductor and a neutral conductor is described, for example, in DE 102022201960 A1.
  • the term "circuit breaker" is to be understood as meaning that the switch has protective functions (e.g., overcurrent protection). The switch can also perform other functions unrelated to protection, such as operational switching.
  • the circuit breaker is designed to switch itself off permanently if stable switching on of all three phases is not achieved according to at least one criterion.
  • the term "permanent switching off” is to be understood as follows: typically, switching operations are provided by which, after the interruption of a phase conductor, the interrupted connection is restored. The circuit breaker performs these switching operations autonomously, i.e., without external control instructions. Such a switching operation is logically carried out shortly after the interruption of the phase conductor, e.g., close to the next zero crossing of a voltage relevant for the switching operation.
  • Perfect switching off implies that the circuit breaker can only be switched on again by an external action or an external control command.
  • the state of "permanent switching off” can also include the opening of the galvanic isolation. Specifically, a definition of the state “permanently switched off” can look like this:
  • connection of all three phase conductors is separated (e.g. by means of a switching transistor and possibly additionally galvanically)
  • Criteria for permanent shutdown can include, for example, the number of overcurrent events or the period of time during which stable operation was not achieved. A combination of both criteria, or even their parallel use, is also conceivable.
  • the circuit breaker is designed to start a time recording after a switching operation that results in all phase conductors being connected, to check whether the time elapsed after the switching operation reaches a threshold value without a phase conductor being interrupted, and, if the time elapsed after the switching operation reaches a threshold value without a phase conductor being interrupted, to restart a check for the presence of a criterion for permanent shutdown.
  • This can, for example, involve resetting a counter or terminating a timer for a maximum duration of an unstable operating state, as described more specifically below with reference to embodiments.
  • the circuit breaker is designed to count switching operations (e.g., using an incrementing counter) and is configured to permanently switch off when a threshold value for a number of switching operations of a specific type or a threshold value for the aggregate number of switching operations of multiple types is reached.
  • switching operations e.g., using an incrementing counter
  • These can be switching operations that involve the interruption of at least one phase conductor (e.g., even exactly one phase conductor).
  • virtual circuits are defined for a phase conductor and the neutral conductor and/or virtual circuits for two phase conductors.
  • the circuit breaker is then designed to assign switching operations of different types to these virtual circuits, to count these switching operations related to virtual circuits, and to permanently switch itself off when a threshold value for a number of switching operations of a type related to a virtual circuit or a threshold value for the aggregated number of switching operations of several types of switching operations each related to a virtual circuit is reached.
  • the term “virtual circuit” is to be understood as meaning that one simulates two of the conductors (two phase conductors or phase conductor and neutral conductor) forming a circuit, and on this basis values are determined for this virtual circuit (e.g.
  • a total of six virtual circuits can be defined (three between phase conductors and three between a phase conductor and the neutral conductor).
  • Different threshold values can be defined for virtual circuits for a phase conductor and the neutral conductor than for a virtual circuit for two phase conductors. For example, a different definition can take into account differences in the statistical frequency of overcurrent events for these two types.
  • the circuit breaker is designed to start a time recording after a switching operation which results in all phase conductors being connected and, if the time elapsed after the switching operation reaches a threshold value without an interruption of a phase conductor (L1, L2, L3) having occurred (switch-off event), to restart the counting of a number of switching operations (e.g. reset counter).
  • the circuit breaker is designed to start a time recording after an overcurrent event (or disconnection of at least one phase line) (this is usually an overcurrent event that causes the switch to transition from the state of three connected phase conductors to a state with at least one interrupted phase conductor), to end the time recording when stable switching on of all three phase conductors has been achieved according to at least one criterion, and to switch off permanently if the time elapsed after the overcurrent event reaches a threshold value without stable switching on of all three phase conductors having been achieved according to at least one criterion.
  • Uninterrupted functioning for a defined period can be used as a criterion for achieving stable switching on or operation.
  • the circuit breaker is designed to start a time recording after a switching operation which results in all phase conductors (L1, L2, L3) being connected, and if the time elapsed after the switching operation reaches a threshold value without a interruption of a phase conductor would have occurred, the time recording started after the overcurrent event would have to be terminated.
  • the invention also relates to a method for protecting a power supply formed by three phase conductors and a neutral conductor, which method is preferably carried out by means of a circuit breaker according to the invention.
  • Fig. 1 a schematic representation of the general problem with an abstract protective switching device
  • Fig. 2 Voltages in a symmetrical four-wire system
  • Fig. 3 an SCCB for a four-wire three-phase system
  • Fig. 6 a switch-on with a short circuit in phase 3 starting with switching operation SH1 (scenario 3),
  • Fig. 7 a switch-on with a short circuit in phase 2 (scenario 4),
  • Fig. 8 a switch-on with a short circuit between phases 2 and 3 (scenario 5),
  • Fig. 9 an execution of switching operation SH 5 (scenario 6),
  • Fig. 10 a switch-on with two single-phase short circuits in phases 3 and 1 with the
  • Fig. 11 a switch-on with two single-phase short-circuits in phases 3 and 1 with the basic switching procedure and additional conditions ZB1 and ZB2 (scenario 8),
  • Fig. 12 a switch-on with a single-phase short-circuit in phase 3 with the basic switching procedure and additional conditions ZB1 and ZB2 (scenario 9),
  • Fig. 13 a switch-on with a single-phase short circuit in phase 3 using the basic switching method
  • Fig. 14 a switch-on with a two-phase short circuit between phases 2 and 3 with the basic switching procedure and additional conditions ZB1, ZB2 and ZB3 (scenario 11),
  • Fig. 15 a switch-on with a two-phase short circuit between phases 2 and 3 with the basic switching procedure and additional conditions ZB1, ZB2 and ZB3 and the switching operation SH7 (scenario 12),
  • Fig. 16 a switch-on with a two-phase short circuit between phases 2 and 3 with the basic switching procedure and additional conditions ZB1, ZB2 and ZB3 as well as switching operations SH7 and SH8,
  • Fig. 17 a switch-on with a two-phase short-circuit between phases 2 and 3 with the basic switching procedure and additional conditions ZB1, ZB2 and ZB3 as well as switching operations SH7, SH8 and SH9 (scenario 14),
  • Fig. 18 a switch-on with a two-phase short-circuit between phases 2 and 3 with the basic switching procedure and additional conditions ZB1, ZB2 and ZB3 as well as switching operations SH7, SH8 and SH9 (scenario 15),
  • Fig. 19 switching on with the basic switching procedure with additional conditions ZB1 to ZB3 and switching operations SH7 and SH8 (scenario 16),
  • Fig. 20 a flowchart for a first method for checking for a self-switching off of a switch according to the invention (permanent switching off)
  • Fig. 21 a flow chart for a second method for checking a self-switching off of a switch according to the invention (permanent switching off) and
  • Fig. 22 a flowchart regarding a reset of self-shutdown conditions according to Fig. 20 or Fig. 21.
  • Any load or load combination can be connected to a four-wire network with three phase conductors and one neutral conductor. This is shown in Fig. 1.
  • a circuit with the impedances ZL1N, ZL2N, ZL3N can be formed, in which the currents iL1N, iL2N, iL3N are influenced by the phase voltages (voltages between the phase conductors and the neutral conductor) uL1N, uL2N, uL3N.
  • phase voltages voltages between the phase conductors and the neutral conductor
  • SKL1N, SKL2N and SKL3N are also referred to below as SKL1N, SKL2N and SKL3N.
  • three independent circuits with the impedances ZL1L2, ZL2L3, ZL3L1 can be present between the phase conductors, in which the line-to-line voltages (voltages between two phase conductors) uL1L2, uL2L3, uL3L1 are decisive for the steepness and amplitude of the currents iL1L2, iL2L3, iL3L1.
  • These circuits are also referred to below as SKL1 L2, SKL2L3, and SKL3L1. This results in a total of six circuits, each of which can contain any load, possibly including inrush loads or short circuits. 63 (2**6-1) combinations are possible, in which at least one current-conducting two-terminal circuit is present in one to six circuits.
  • single-phase and/or three-phase rectifiers may or may not be recognizable as loads at different times. Due to its mode of operation, a three-phase rectifier can conduct one or two phase-to-phase currents at different times and thus be recognizable as one or two line-to-line loads.
  • phase and amplitude of the currents i L1 N, i L2 N , iL3N as well as i L1 L2, iL2L3, iL3L1 through the impedances ZL1 N, ZL2N, ZL3N as well as ZL1 L2, ZL2L3, ZL3L1 are determined accordingly by the voltages uL1 N, uL2N, uL3N as well as uL1 L2, uL2L3, uL3L1.
  • the zero crossings of the three phase voltages uL1N, uL2N, uL3N are offset from each other by one-sixth of the grid period, or 60 degrees (see Fig. 2).
  • the phase positions of the phase-to-phase voltages uL1L2, uL2L3, uL3L1 are also offset from each other by 60 degrees.
  • each zero crossing of a phase-to-phase voltage is offset from a zero crossing of a phase voltage by one-twelfth of the grid period, or 30 degrees.
  • Conventional multi-pole circuit breakers only allow the simultaneous switching on and off of all phase switches SL1, SL2, SL3, and possibly also SN (see Fig. 1).
  • An SCCB for a four-wire network is shown in Fig. 3.
  • An SCCB with self-commutated power semiconductors, energy absorbers, a measuring and control unit, and isolating contacts triggered by the control unit has the ability to actively switch the phase semiconductors on and off at any time.
  • the duration and maximum value of the inrush current play a major role in the dimensioning of the power semiconductors and energy absorbers of an SCCB.
  • the duration of an unlimitated inrush current can range from a few milliseconds to several grid voltage periods. Sizing the power semiconductor to carry the inrush current over such time intervals increases the cost and volume of these components. Limiting the inrush currents in a multi-pole SCCB is therefore of great importance when designing the switching and operating strategy.
  • the objective is to reduce and, if possible, minimize the probability of tripping due to inrush current when operating as many load combinations as possible on the multi-pole SCCB.
  • a four-wire system must transition to steady-state as quickly as possible when the SCCB is switched on.
  • the effect of the disturbance caused by the inrush current on the other loads must be minimal.
  • the inrush currents must be limited to a specific maximum value.
  • An SSCB as shown in Fig. 3 is assumed. Operating procedures specifically developed for such SSCBs are described below.
  • the power semiconductors of the individual phases are switched on and off based on the detected overcurrent events, the current switching states of the power semiconductors, and the measured voltage and current values.
  • the load side is continuously monitored in order to identify the likely causes of the overcurrent after an overcurrent event and, if necessary, to improve the quality of the switching decisions based on this.
  • the following refers to the power semiconductor of one phase, although in reality, the shutdown can be realized using multiple electronic components or switching elements (in Fig. 3, anti-parallel transistors, each with a parallel protection diode). This scenario is intended to be encompassed by reference to a switched power semiconductor; specifically, the term "power semiconductor", when referring to a phase, also includes all switching devices formed by power switches.
  • the basic switching method is described, which also defines the hardware requirements.
  • the instantaneous values of the phase voltages uL1N, uL2N, and uL3N are recorded by the control unit.
  • the voltage information from the four-wire system is fully captured—in contrast to the measurement of the phase-to-phase voltages, which omits the voltage to the neutral conductor. This is an important feature of the SCCB arrangement, which allows the basic switching method to be implemented.
  • phase-to-phase voltages uL1L2, uL2L3, uL3L1 are calculated from the measured phase voltages uL1N, uL2N, uL3N, thus eliminating the need for additional voltage measuring elements.
  • phase-by-phase switching meaning that the power semiconductor of each individual phase can be switched on or off by the control unit at any time, independently of the power semiconductors of the other phases. If a freely selectable current limit iMAX is exceeded in a phase (overcurrent event), the The power semiconductors in this phase are immediately switched off. This current limit is not necessarily the same for all phases. The time from exceeding the current limit to switching off the overcurrent is so short that the power semiconductors are not damaged by the brief overcurrent. An overcurrent event in one phase does not trigger automatic shutdown of the power semiconductors in the other phases.
  • the mechanical isolating contacts are controlled by the control unit independently of the power semiconductors and are not automatically triggered in the event of an overcurrent event.
  • the switching states of the power semiconductors and the overcurrent events that occur are recorded by the control unit.
  • Switching action SHO when a current limit iMAX is exceeded in a phase conductor with a switched-on power semiconductor, switch off the power semiconductor of this phase.
  • Switching operations when power semiconductors of all phases are switched off switching state SZO:
  • Switching operation SH1 if the magnitude of the phase voltage between a phase conductor and the neutral conductor is less than a certain value uMAXLN(on), switch on the power semiconductor of this phase.
  • Switching operation SH2 if the magnitude of the line-to-line voltage between two phase conductors is less than a certain value uMAXLL(on), switch on the power semiconductors of these two phases.
  • switching state SZ1 Switching operations when only the power semiconductor of one phase is switched on:
  • Switching operation SH3 if the magnitude of the voltage between a phase conductor with the power semiconductor switched off and the neutral conductor is less than a certain value uMAXLN(on), switch on the power semiconductor of this phase.
  • Switching operation SH4 if the magnitude of the line-to-line voltage between a phase conductor with switched-off power semiconductor and the phase conductor with switched-on power semiconductor is less than a certain value uMAXLL(on), switch on the power semiconductor of this switched-off phase.
  • Switching operations when power semiconductors are switched on in only two phases switching state SZ2:
  • Switching operation SH5 if the voltage between the phase conductor with the power semiconductor switched off and the neutral conductor is less than a certain value uMAXLN(on), switch on the power semiconductor of this phase.
  • Switching operation SH6 if the magnitude of the line-to-line voltage between the phase conductor with the power semiconductor switched off and a phase conductor with the power semiconductor switched on is less than a certain value uMAXLL(on), switch on the power semiconductor of the switched-off phase.
  • switching state SZ3 If power semiconductors are switched on in all three phase conductors (switching state SZ3), no switching operations are performed with the exception of switching operation SHO.
  • uMAXLN(on), uMAXLL(on) should be set close to zero or in the range of 0...20 percent of the phase voltage amplitude.
  • the switching operations SHO, SH1, SH2, and SH4 are the basic switching operations. The others are derived from them and simply describe a different initial situation. Nevertheless, they are defined separately in order to describe and explain the process in detail within this application.
  • Switching operations SH3 and SH5 are generally identical to SH1. If at least one power semiconductor is off, it will be switched on when the phase voltage between its phase and neutral conductors is close to zero crossing. The only difference between switching operations SH1, SH3, and SH5 is the number of switched-on power semiconductors before the switching operation.
  • Switching operation SH6 is generally identical to switching operation SH4. If at least one power semiconductor is off, it will be switched on when the phase-to-phase voltage between its phase and another phase is close to zero. The only difference between switching operations SH4 and SH6 is the number of switched-on power semiconductors before the switching operation. Based on the expected overcurrent events, the switching operations can be improved. For the following description, two circuit states are defined: each of the circuits SKL1 N, SKL2N, SKL3N, SKL1 L2, SKL2L3, SKL3L1 has the state
  • phase conductor and the neutral conductor is “normal”.
  • phase conductor and the neutral conductor is “normal”.
  • Switching operation SH7 a. if the power semiconductor is switched on in only one phase (switching state SZ1), and b. the magnitude of the phase voltage between a phase conductor with the power semiconductor switched off and the neutral conductor is less than a certain value uMAXLN(off), and c. the state of the (linked) circuit between this phase conductor and the phase conductor already switched on is “overcurrent”, switch off the power semiconductor of the switched-on phase, whereby the value uMAXLN(off) is greater than uMAXLN(on).
  • Switching operation SH8 a. when power semiconductors are switched on in only two phases (switching state SZ2), and b. the magnitude of the phase voltage between the phase conductor with switched-off power semiconductor and the neutral conductor is less than a certain value uMAXLN(off), and c. the state of the interlinked circuit between this phase conductor and the already switched-on phase conductor is "overcurrent", switch off the power semiconductor of this switched-on phase, whereby the value uMAXLN(off) is greater than uMAXLN(on).
  • Switching operation SH9 a. if power semiconductors in two phases are switched on (switching state SZ2), and b. the amount of the interlinked voltage between the phase conductor LX with the power semiconductor switched off and a second phase conductor LY with the power semiconductor switched on is less than a certain value uMAXLL(off), and c. the state of the interlinked circuit between the phase conductor with the power semiconductor switched off and the third phase conductor LZ with the power semiconductor switched on is “overcurrent”, switch off the power semiconductor in the phase conductor LZ, where the value uMAXLL(off) is greater than uMAXLL(on).
  • the sensible value range for the values uMAXLN(off) and uMAXLL(off) is similar to that for the values uMAXLN(on) and uMAXLL(on). Setting uMAXLN(off) greater than uMAXLN(on) and uMAXLL(off) greater than uMAXLL(on) ensures that one phase is switched off first, followed by another phase switched on after a certain time interval.
  • the cause of the overcurrent can be determined using the current values before the overcurrent event.
  • SC virtual circuits
  • each of the circuits SKL1 N, SKL2N, SKL3N, SKL1L2, SKL2L3, SKL3L1 has the state o "normal” if the probability of an overcurrent event is estimated to be low when the respective circuit is connected to the grid. o "overcurrent” if the probability of an overcurrent event is estimated to be high when the respective circuit is connected to the grid.
  • phase conductor currents i1, i2, i3 are continuously measured or sampled.
  • the circuit state is set to “normal” as soon as the power semiconductor is switched on in the respective phase and no overcurrent event occurs.
  • the circuit state is set to “normal” as soon as the power semiconductors are switched on in the two phases connected to the circuit and no overcurrent event occurs in any of the connected phases.
  • indices X, Y, Z stand for 1, 2, 3 or 2, 3, 1 or 3, 2, 1.
  • the virtual circuits SKL1N, SKL2N, SKL3N, SKL1L2, SKL2L3, SKL3L1 and the virtual currents through these circuits, as well as the virtual neutral current, serve solely as an abstraction for estimating current flows in the load and are always calculated, regardless of the actual connected loads. The goal of this abstraction is to consider all potential current flows in load monitoring.
  • the inrush or fault current is many times greater than the normal operating current.
  • the current pattern in the four-wire system is dominated by the inrush or fault current, with the inrush or fault current almost always flowing through only one of the six circuits.
  • the cause of the overcurrent can be determined using the impedance values before the overcurrent event.
  • the following continuous measurements and calculations are performed:
  • phase currents i1, i2, i3 are continuously measured or sampled by the SCCB.
  • phase voltages u1, u2, u3 are continuously measured or sampled by the SCCB.
  • the circuit state is set to “normal” as soon as the semiconductor is conductive in the respective phase and no overcurrent event occurs.
  • the circuit state is set to “normal” as soon as the semiconductors in the two phases connected to the circuit are conductive and no overcurrent event occurs in any of the connected phases.
  • the state of the circuit LXN between this phase conductor LX and the neutral conductor N is set to “overcurrent” if the following conditions were met simultaneously immediately before this overcurrent event: o the power semiconductor of phase LX was switched on o the impedance zLXN was positive o if power semiconductors of a second phase LY were switched on: the impedance zLXLY was positive and greater than impedance zLXN o if power semiconductors of a third phase LZ were switched on: the impedance zLZLX was positive and greater than impedance zLXN
  • indices X, Y, Z stand for 1, 2, 3 or 2, 3, 1 or 3, 2, 1.
  • the calculated virtual impedances zL1N, zL2N, zL3N, zL1L2, zL2L3, zL3L1 are an abstraction for the assessment of the load state and are particularly valuable shortly before an overcurrent event.
  • Impedance analysis can be advantageous over current analysis when high currents occur simultaneously between a phase conductor and the neutral conductor and between the same phase conductor and a second phase conductor.
  • a counter for overcurrent events is initialized to zero.
  • the SCCB is in the "stationary" state. This refers to a. the state in which all three power semiconductors are switched on and the loads are continuously supplied without any overcurrent events occurring. b. the state in which all power semiconductors are switched off before an external switch-on request to the SCCB is received. 3.
  • the most probable overcurrent cause is assigned to one of the circuits SKL1N, SKL2N, SKL3N, SKL1 L2, SKL2L3, SKL3L1 according to the procedure described above.
  • the overcurrent event counter of the circuit to which the overcurrent cause was assigned is incremented.
  • the SCCB is permanently deactivated. It is advantageous to: a. Set different limit values for the group of counters for circuits SKL1 N, SKL2N, and SKL3N than for the group of counters for circuits SKL1 L2, SKL2L3, and SKL3L1. b. Set a single limit value for the sum of the counters SKL1L2, SKL2L3, and SKL3L1.
  • an overcurrent event counter is initialized to zero.
  • the SCCB is in the "stationary" state. This refers to a. the state in which all three power semiconductors are switched on and the loads are continuously supplied without any overcurrent events occurring. b. the state in which all power semiconductors are switched off and a switch-on request to the SCCB comes from outside.
  • the SCCB is in the "stationary" state. This refers to a. the state in which all three power semiconductors are switched on and the loads are continuously supplied without any overcurrent events occurring. b. the state in which all power semiconductors are switched off before an external switch-on request to the SCCB is received. 2. After an overcurrent event occurs, the procedure is executed for a certain time TMAX.
  • the SCCB is permanently switched off and is in the “Fault” state.
  • Scenarios 1 to 14 demonstrate the current and voltage waveforms of an SCCB with three single-phase resistive loads. Short circuits are connected in parallel if necessary.
  • the first scenarios concern basic switching procedures.
  • the first scenario relates to switching on without overcurrent events, beginning with switching operation SH1, and is shown in Fig. 4. It illustrates how, with all three switches switched off (switching state SZO), the power semiconductor of phase 3 is first switched on by switching operation SH1. Afterward, current flows only between the switched-on phase 3 and the neutral conductor. In this case, the current in the virtual circuit SKL3N corresponds exactly to the current in phase conductor 3. As long as no overcurrent event occurs, the device is in switching state SZ1, and the next switching action is the switching on of the power semiconductor of a second phase if the magnitude of the phase-to-phase voltage between the switched-on phase and the other phase is small enough.
  • the switching on of the power semiconductor of phase 2 occurs with the switching action SH4. After switching on phase 2, currents flow in phases 2 and 3. Currents can flow in the virtual circuits SKL2N, SKL3N, and SKL2L3, if the circuits exist.
  • switching operation SH6 is executed from switching state SZ2, in which the power semiconductor of the still switched-off phase 1 is switched on at a zero crossing of the voltage between phase conductors 1 and 2.
  • the device is in switching state SZ3, and all possible loads are continuously supplied.
  • the second scenario concerns a switch-on without overcurrent events starting with switching operation SH2.
  • the switching operation SH1 or SH2 can be executed first in the switching state SZO.
  • Fig. 5 shows an example in which the switching operation SH2 is executed first. If no overcurrent event occurs, the device is in the same state after this switching operation as after the switching operation SH4 in Scenario 1 described above. The subsequent sequence is similar to Scenario 1.
  • the third scenario concerns a switch-on with a short circuit in phase 3.
  • Scenario 3 in Fig. 6 shows such a case. Similar to Scenario 1, the power semiconductor in phase 3 is switched on (switching operation SH1), but shortly afterwards the excessive current is interrupted with the subsequent switching operation SHO. After the switching operation SHO, the switching operation SH2 is carried out near the zero crossing of the voltage between phase conductors 2 and 3. Since the power semiconductor in phase 3 is not switched on at the zero crossing of the voltage uL3N during the switching operation SH2, the steepness of the short-circuit current is higher than in the earlier switch-on attempt and an overcurrent event and a switching operation SHO occur more quickly.
  • the fourth scenario concerns switching on with a short circuit in phase 2.
  • Fig. 4 shows how, in the event of a short circuit in the SKL2N circuit after the SH4 switching operation, overcurrent events occur in phase conductor 2. From the SH1 switching operation to the SH4 switching operation, the current and voltage curves are similar to those in scenario 3. After the SH4 switching operation, the SH4 switching operation interrupts the overcurrent in phase 2, and the device is in the SZ1 switching state with phase 3 switched on. From this state, the SH3 switching operation is performed to switch on phase 2 at the zero crossing of the voltage uL3N.
  • the fifth scenario concerns switching on with a short circuit between phases 2 and 3.
  • a short circuit in the circuit between two phases causes power semiconductors in one or both affected phases to be switched off.
  • Scenario 5 in Fig. 8 shows such a case (short circuit between phases 2 and 3, i.e., in the SKL2L3 circuit).
  • the power semiconductor in phase 3 is switched on by switching operation SH1.
  • switching operation SH4 an overcurrent occurs in phase 2, and the power semiconductor in phase 2 is switched off by switching operation SHO.
  • the phase voltage uL2N crosses zero the power semiconductor in phase 2 is switched on again by switching operation SH3.
  • the current in phases 2 and 3 rises with a faster gradient because the voltage uL2L3 between the two phase conductors is significantly higher than after switching operation SH4.
  • phase 3 the power semiconductor in phase 3 is switched off because, due to the different voltage conditions, the current in this phase reaches the current limit more quickly.
  • a current flows through phase conductor L1; from switching operation SH3 until switching operation SH4 at the earliest, a current flows through phase conductor L2.
  • the intermediate circuit capacitances of the two rectifiers can be partially charged during these time intervals.
  • the overcurrent between phases 2 and 3 is not caused by a short circuit but by a three-phase rectifier, then the intermediate circuit capacitance of this rectifier will also be partially charged.
  • the sixth scenario concerns the execution of switching operation SH 5.
  • Scenario 6 is an example of the execution of the switching operation SH5 (Fig. 9).
  • an overcurrent occurs in phase 1, e.g. due to the switching on of an inrush or short-circuit load with an overcurrent between the phase conductor L1 and the neutral conductor N.
  • the time of switching on is before a zero crossing of the phase voltage uL1 N and after a zero crossing of one of the line-to-line voltages uL1 L2 or uL3L1.
  • the short-circuit is switched on, the power semiconductor of phase 1 is switched off due to the overcurrent with the switching operation SHO.
  • Scenarios 1 to 6 are briefly summarized below. The scenarios described above demonstrate how the basic switching procedure systematically attempts to utilize every zero voltage crossing for the individual switching on and off of the power semiconductors. If inrush loads are connected to the phases instead of the short circuits shown, this switching tactic transfers energy to these loads in the "gentlest” way possible. The procedure is optimal for switching single- or three-phase loads on and off as quickly as possible.
  • switching on a power semiconductor at the zero crossing of a phase voltage is not always optimal for a linked inrush or short-circuit load, and vice versa.
  • the most complex load case occurs when single-phase and two- or three-phase loads are connected simultaneously. For this reason, the execution of the switching operations can be improved to avoid some switch-on commands if, based on previous tests, an overcurrent event is expected to occur subsequently. Additionally, in some cases, briefly switching off a power semiconductor can be advantageous.
  • the seventh scenario concerns switching on with two single-phase short circuits in phases 3 and 1 using the basic switching procedure.
  • the switching operation SH2 in Scenario 3 (Fig. 6) can be omitted if a previous switch-on attempt detected that switching on this phase would trigger an overcurrent between this phase and the neutral conductor.
  • Scenarios 7 and 8 are shown in Fig. 10 and Fig. 11.
  • a low-resistance short circuit exists between phase conductors 1 and 3 and the neutral conductor.
  • the short circuit in phase 1 is simulated only to bring the SCCB into a state where the switching operations SH3 and SH4 in phase 3 can be demonstrated immediately after SH1 and SH2.
  • the switching operations in phase 1 are not considered and are therefore shown in gray.
  • phase 3 is switched on by SH1 at a time shortly before 0.148 [s]
  • an overcurrent shutdown with SHO follows. This is followed by the switching of phases 2 and 3 by the switching operation SH2. A short time later, phase 3 is switched off again due to an overcurrent by SHO.
  • the second switching of phase 3 by SH2 at an even higher phase voltage than during the first switching attempt (SH1) was not advisable. If SH2 is omitted for phase 3, unnecessary loading of the energy absorber when switching off the overcurrent can be avoided. Omitting the switching operation SH4 after the time 0.158 [s] is advantageous for the same reasons. The process can be improved by additional conditions.
  • the eighth scenario shows switching on with two single-phase short circuits in phases 3 and 1 using the basic switching procedure and additional conditions ZB1 and ZB2.
  • Scenario 8 of Fig. 11 shows how, by introducing the additional conditions ZB1 and ZB2 for the switching operations SH2 and SH4, the unnecessary switching operations are avoided, in contrast to Scenario 7.
  • the power semiconductor in phase 3 only two instead of four overcurrent events had to be switched off in the shown period between 0.148 and 0.158 [s] (half the grid period) compared to Scenario 7. This is a clear advantage for the dimensioning of the energy absorber of an SCCB.
  • the ninth scenario concerns switching on with a single-phase short-circuit in phase 3 using the basic switching procedure and additional conditions SZ1 and SZ2.
  • Scenarios 9 and 10 in Fig. 12 and Fig. 13 serve to demonstrate the effect of the additional condition ZB3.
  • scenario 9 of Fig. 12 only phase conductor 3 is short-circuited to the neutral conductor.
  • SH6 occurs in phase 3 (in contrast to SH4 in scenario 7). This is followed by an overcurrent shutdown with SHO.
  • the switching operation SH6 is superfluous for the same reasons as the switching operations SH2 and SH4 in scenario 7.
  • Scenario 10 of Fig. 13 shows the omission of the switching operation SH6 when introducing the additional condition ZB3 compared to Scenario 9.
  • the following can be said about scenarios 7 to 10.
  • the circuits SKL1N, SKL2N, and SKL3N are switched on at times when the voltage across the respective circuit is equal to half the phase voltage amplitude.
  • the benefit of switching on these circuits at such times is very minimal. If the overcurrents are caused by a capacitance, these times are not optimal for switching on and charging this capacitance. Instead, the times near the phase voltage zero crossings should be used (switching operations SH1, SH3, SH5). These times are also more suitable as switch-on moments for analyzing and distinguishing a short circuit from an inrush load.
  • the additional conditions ZB1, ZB2, and ZB3 prevent up to two shutdowns per half grid period in each phase. This reduces the amount of energy absorbed by the energy absorber by fifty percent.
  • the eleventh scenario concerns switching on with a two-phase short circuit between phases 2 and 3 with the basic switching procedure and additional conditions SZ1, SZ2 and SZ3.
  • phase 3 continues to be energized.
  • phase 1 is switched on via SH3 and can also be energized.
  • SH6 is executed and the circuit between phases 2 and 3 is switched on again.
  • phase 2 Switching on the power semiconductor in phase 2 by SH3 and then switching off phase 3 triggered by the overcurrent (not shown in Fig. 14).
  • single-phase loads in circuits SKL2N, SKL1L2, and SKL3N could switch on "softly" one after the other as quickly as possible at the relevant voltage zero crossings. (Whether phase 2 or 3 switches off during the two-phase overcurrent depends on the load conditions and the current measurement tolerances and offsets.)
  • the loads are supplied with energy asymmetrically or even all three phases are switched off for about 3.33 [ms].
  • the twelfth scenario concerns a demonstration of the switching operation SH7.
  • Scenario 12 of Fig. 15 shows the proactive switching off of phase 3 with the switching action SH7, as described in case 4 above.
  • the thirteenth scenario concerns a demonstration of the switching operation SH8.
  • the switching operation SH7 is performed in switching state SZ1. It is also advantageous to proactively switch off a phase in switching state SZ2 when two-phase overcurrent loads are detected.
  • Scenario 13 of Fig. 16 shows such a case. The switching operations before time 0.16 [s] are the same as in Scenario 12. The difference is that after 0.16 [s], the switching operation SH8 is performed instead of SH5. This switches off a smaller current than the overcurrent after SH5 in Scenario 12. Furthermore, in Scenario 13, the later switching operations SH6 and SHO do not occur, unlike in Scenario 12.
  • Carrying out the switching operation SH6 as in scenarios 12 and 13 is advantageous for switching on all phases as quickly as possible in the case where the overcurrent between phases 2 and 3 is not caused by a two-phase short circuit but by a three-phase rectifier.
  • Performing the SH9 switching operation instead of SH6 slows down the entire closing process, but offers the possibility of avoiding an overcurrent between phases 2 and 3 if it is caused by a short circuit.
  • the circuit between phases 3 and 1 can be closed and analyzed.
  • a control circuit breaker without the SH9 switching action is characterized by a somewhat faster switch-on behavior.
  • a control circuit breaker with SH9 is slower and more "prudent" and can offer advantages from a load detection perspective.
  • Switching operations SH7 and SH8 achieve a symmetrical distribution of energy between single-phase loads during transient conditions. This is an advantage and a prerequisite for connecting two- and three-phase loads.
  • Switching operation SH9 is optional and only relevant under special circumstances, for example, when extended switching and re-switching is permitted and detection of the load generating the overcurrent is desired.
  • the basic switching procedure consists of switching operations SHO to SH6 and aims to utilize the zero crossing of each of the six voltages for switching the respective circuit on or off.
  • the minimum equipment of a control device must include the basic switching procedure and a criterion for permanent switching off.
  • the switching operations SH7 and SH8 proactively ensure that the energy is distributed as evenly as possible among the loads during the switch-on and switch-back processes. This may result in the fully switched-on state SZ3 being reached more quickly.
  • the switching operation SH9 is optional.
  • the fifteenth scenario in Fig. 18 shows the switching on of an SCCB using the basic switching method.
  • the loads are three single-phase rectifiers with 400 pF DC link capacitance each and one three-phase rectifier with 200 pF DC link capacitance.
  • the sixteenth scenario in Fig. 19 demonstrates the switching on of an SCCB with the basic switching procedure supplemented by the additional conditions ZB1 to ZB3 and switching operations SH7 and SH8 with the same loads.
  • the transient process takes a few [ms] longer in scenario 16 than in scenario 15.
  • all three phases are permanently switched on after less than one grid period from the first switching operation.
  • Fig. 20 shows a first basic procedure that provides for the permanent switching off of a circuit breaker according to the invention if stable operation is not achieved.
  • This first procedure is based on counting switching events using a counter.
  • the method is started, e.g., as part of a switch-on routine of a circuit breaker according to the invention.
  • the counter is set to zero (step S12), and the registration of Overcurrent events are initiated (step S13).
  • stable operation may occur, which triggers a reset of the counter (step S14).
  • the procedure for a reset is shown in more detail in Fig. 22.
  • the counter is incremented. If a threshold value for the counter reading is reached, this leads to permanent shutdown (step S18). Otherwise, the process continues.
  • the reset S14 guarantees that a permanent shutdown does not simply occur due to the accumulation of overcurrent events, but only in the course of unstable operation.
  • Fig. 21 shows a second basic procedure which provides for the permanent switching off of a circuit breaker according to the invention if stable operation is not achieved.
  • This method operates with a timer or time generator.
  • the detection of overcurrent events is provided (step S22). If an overcurrent event occurs (step S23), a timer is started (step S24). While this timer is running, a reset can occur (step S25). The reset is explained in more detail below with reference to Fig. 22.
  • the reset terminates the timer (step S26). A new timer can be started if another overcurrent event occurs. If the timer reaches a limit value Tmax (step S27), this leads to a permanent shutdown (step S28).
  • Fig. 20 and Fig. 21 can also be used in parallel or in combination.
  • Fig. 22 shows a reset method that can be used for both counter-based (Fig. 20) and timer-based (Fig. 21) permanent shutdown.
  • step S31 If an overcurrent event S32 and the interruption of a phase line occur after the switch has been started (step S31), the switch is restarted using one of the switching operations described above (step S33).
  • step S34 When all phases have been switched on by switching operations (query S34), a timer Tstat is started (step S35). This timer is cleared (step S37) if one of the three phases is interrupted again (due to an overcurrent event) (step S36). A corresponding timer would then be initiated again when the three phases are connected again.

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Abstract

Die Erfindung betrifft den Schutz einer mit drei Phasenleitern (L1, L2, L3) und einem Neutralleiter (N) gebildeten Stromversorgung. Ein erfindungsgemäßer Schutzschalter ist dabei zur Bestimmung von Stromwerten der drei Phasenleiter (L1, L2, L3), zur Bestimmung von Werten der zwischen den Phasenleitern (L1, L2, L3) und dem Neutralleiter (N) anliegenden Spannungen, zur Auswertung bestimmter Strom- und Spannungswerte im Hinblick auf die Erfüllung von Bedingungen für Schalthandlungen, die das Unterbrechen der Phasenleiter (L1, L2, L3) und das Wiederherstellen von unterbrochenen Verbindungen betreffen, zur Ausgabe von Steuersignalen nach Maßgabe von gemäß der Auswertungsergebnisse durchzuführenden Schalthandlungen und zur durch die Steuersignale veranlassten Unterbrechung der Phasenleiter (L1, L2, L3) und Wiederherstellung von unterbrochenen Verbindungen ausgestaltet. Zudem ist der Schutzschalter dafür eingerichtet, sich dauerhaft auszuschalten, wenn nach mindestens einem Kriterium kein stabiles Einschalten aller drei Phasen erreicht wird.

Description

Beschreibung
SCHUTZSCHALTER MIT WIEDEREINSCHALT-FUNKTION
Die Erfindung betrifft einen Schutzschalter und ein Verfahren zum Schutz einer mit drei Phasenleitern und einem Neutralleiter gebildeten Stromversorgung.
Lasten mit kapazitiven bzw. induktiven Komponenten (Inrush-Lasten) verursachen hohe Inrush- Ströme beim Zuschalten zu einem Wechselstromnetz. Zum Beispiel kann eine Last bestehend aus einem oder mehreren ein- oder mehrphasigen Gleichrichtern bzw. Schaltnetzteilen beim Zuschalten kurzzeitig hohe Stromspitzen (Inrush-Ströme) erzeugen, deren Maximalwerte betragsmäßig ein Vielfaches ihrer stationären Stromamplitude erreichen. Hocheffiziente elektrische Maschinen weisen Inrush-Ströme und Anlaufströme auf, die ebenfalls deutlich größer sind als ihre Nennströme, z.B. bis zum Faktor 12 bei Maschinen der Effizienzklasse IE4.
Eine Folge des Inrush-Stromes kann das Auslösen des Leitungsschutzschalters (englisch Miniature Circuit Breaker (MCB)) beim Ein- oder Zuschalten einer Inrush-Last sein. Für zweipolige Inrush-Lasten ist die Amplitude des Inrush-Stromes und damit auch die Wahrscheinlichkeit des Auslösens durch einen Inrush-Strom durch unterschiedliche Faktoren bedingt. Die wichtigsten darunter sind:
• die Lastimpedanz
• der Zeitpunkt, zu dem dieser Stromkreis zu der stromtreibenden Spannung zugeschaltet wird
• der Zustand der Last unmittelbar vor dem Zuschaltzeitpunkt (z.B. bei kapazitiven Lasten die Ladung der Kapazität und bei elektrischen Maschinen die Amplitude und Phasenlage der induzierten Spannung)
Für eine kapazitive Last bzw. einen Gleichrichter mit einem kapazitiven Zwischenkreis ist die Auslösewahrscheinlichkeit am geringsten, wenn die Last in der Nähe des Nulldurchgangs der relevanten Spannung zugeschaltet wird. Denn bei einem derartig gewählten Einschaltzeitpunkt ist in der Regel die Stromsteilheit im Vergleich zu anderen Einschaltzeitpunkten am geringsten. Weiterhin ist dabei die Zeitdauer in dem eingeschalteten Zustand bis zum Erreichen der Stromgrenze am längsten (falls im Zuge eines In-Rush-Stroms zu hohe Stromwerte erreicht werden). Damit kann in die Last eine größere Menge an Energie oder Ladung übertragen werden als bei einem sehr kurzen und steilen Stromimpuls. Außerdem ist mehr Zeit für die Analyse der Last in dem eingeschalteten Zustand verfügbar. Bei klassischen elektromechanischen Leitungsschutzschaltern mit manueller Betätigung der Kontakte besteht keine Möglichkeit, einen optimalen Einschaltzeitpunkt gezielt umzusetzen. Im Gegensatz dazu ist bei Schaltschutzgeräten mit elektronischer Schalteinheit (englisch Semiconductor Circuit Breaker (SCCB)) bestehend aus einem oder mehreren Leistungshalbleitern, einem oder mehreren Energieabsorbern (englisch Energy Absorber (EA)) einer Messeinheit und einer Steuereinheit das gezielte Zuschalten zu einem gewählten Zeitpunkt mit einer Toleranz von wenigen Mikrosekunden möglich.
Aus der Offenlegungsschrift DE 102020 216405 A1 ist ein Verfahren zum Ansteuern des Leistungshalbleiters in einem zweipoligen SCCB bekannt, nach dem der Inrush-Strom beim Erreichen einer bestimmten Stromgrenze ausgeschaltet und anschließend innerhalb einer Netzspannungsperiode in der Nähe des nächsten Spannungsnulldurchgangs wiederholt eingeschaltet wird. Dabei wird bei dem ersten Einschalten ggf. die Kapazität der Inrush-Last zum Teil geladen und die Amplitude des Inrush-Stromes sinkt bei jedem weiteren Wiedereinschaltversuch, sodass die Stromgrenze des SCCB bei einem der nächsten Einschaltversuche möglicherweise nicht wieder erreicht wird. Danach ist die Last dauerhaft versorgt.
Bei Drehstrom-Vierleiternetzen ist die Problematik der Inrush-Ströme aufgrund der höheren Leiterzahl komplexer und erfordert andere Lösungen als das oben erwähnte Verfahren.
Die Erfindung hat zur Aufgabe, zum Schutz einer Stromversorgung beizutragen.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Schutzschalter nach An-spruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der erfindungsgemäße Schutzschalter ist zum Schutz einer mit drei Phasenleitern und einem Neutralleiter gebildeten Stromversorgung konzipiert. Dafür ist er zur Bestimmung von Stromwerten der drei Phasenleiter und zur Bestimmung von Werten der zwischen den Phasenleitern und dem Neutralleiter anliegenden Spannungen ausgebildet. Diese Bestimmung erfolgt typischerweise durch Messung, wofür er dann mit Strom- und Spannungssensoren gebildet sein kann. Es ist aber auch denkbar, dass diese Werte aus anderen gemessenen Werten berechnet werden. Ebenso sind Lösungen vorstellbar, bei denen die Messensoren nicht Teil des Schalters sind, sondern extern gemessen und an den Schutzschalter übertragen werden. In diesem Fall ist der Begriff „bestimmen“ im Sinne eines Erhaltens oder Abfragens bei einer externen Instanz zu verstehen. Der erfindungsgemäße Schutzschalter ist weiter zur Auswertung bestimmter Strom- und Spannungswerte im Hinblick auf die Erfüllung von Bedingungen für Schalthandlungen, die das Unterbrechen der Phasenleiter und das Wiederherstellen von unterbrochenen Verbindungen betreffen, ausgebildet. Zu diesem Zweck kann er mit einer oder mehreren Recheneinheiten, z.B. MCU oder CPU, versehen sein.
Zudem ist der erfindungsgemäße Schutzschalter zur Ausgabe von Steuersignalen nach Maßgabe von gemäß der Auswertungsergebnisse durchzuführenden Schalthandlungen und zur durch die Steuersignale veranlassten Unterbrechung der Phasenleiter und Wiederherstellung von unterbrochenen Verbindungen ausgebildet. Eine „Schalthandlung“ umfasst dabei in der Regel mindestens eine Bedingung und eine Aktion, z.B. Überstrom auf einem Phasenleiter und Unterbrechung des Phasenleiters, wobei auch möglich ist, dass mehrere Bedingungen erfüllt sein müssen, dass es zu der Aktion kommt.
Vorzugsweise ist dabei der Schutzschalter für die Unterbrechung der Phasenleiter mittels Schalttransitoren (z.B. Mosfets oder IGBTs) versehen. Zusätzlich kann eine galvanische Trennung vorgesehen sein. Ein entsprechender Schalter mit einem Phasenleiter und einem Neutralleiter ist z.B. in der DE 102022201960 A1 beschrieben. Der Begriff „Schutzschalter“ ist dabei so zu verstehen, dass der Schalter über Schutzfunktionen (z.B. Überstromschutz) verfügt. Dabei kann der Schalter noch andere, nicht auf einen Schutz bezogene Funktionen erfüllen, z.B. betriebsgemäßes Schalten.
Erfindungsgemäß ist der Schutzschalter dafür eingerichtet, sich dauerhaft auszuschalten, wenn nach mindestens einem Kriterium kein stabiles Einschalten aller drei Phasen erreicht wird. Der Begriff „dauerhaft ausschalten“ ist dabei wie folgt zu verstehen: typischerweise sind Schalthandlungen vorgesehen, durch die nach der Unterbrechung eines Phasenleiters eine Wiederherstellung der unterbrochenen Verbindung vorgenommen wird. Diese Schalthandlungen nimmt der Schutzschalter autonom, d.h. ohne externe Steueranweisung vor. Sinnvollerweise wird eine derartige Schalthandlung zeitnah nach der Unterbrechung des Phasenleiters durchgeführt, z.B. nahe dem nächsten Nulldurchgang einer für die Schalthandlung relevanten Spannung. Ein „dauerhaftes Ausschalten“ impliziert, dass der Schutzschalter nur durch eine externe Handlung oder einen externen Steuerbefehl wieder einschaltbar ist. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Schutzschalters mit einer zusätzlichen galvanischen Trennung kann der Zustand des „dauerhaften Ausschaltens“ auch die Öffnung der galvanischen Trennung beinhalten. Konkret kann eine Definition des Zustands „dauerhaftes Ausschalten“ wie folgt aussehen
1) die Verbindung aller drei Phasenleiter ist getrennt (z.B. mittels Schalttransistor und evtl, zusätzlich galvanisch)
2) eine Wiederherstellung der Verbindung ist nur über eine externe Handlung (z.B. manuelles Einschalten, externer Einschaltbefehl etc.) möglich.
Kriterien für ein dauerhaftes Ausschalten können z.B. die Anzahl der Überstromereignisse oder die Zeitdauer, in der kein stabiler Betrieb erreicht wurde, sein. Eine Kombination aus beiden Kriterien oder auch ein paralleler Einsatz ist ebenfalls denkbar.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schutzschalters ist dieser dafür ausgestaltet, eine Zeiterfassung nach einer Schalthandlung, welche dazu führt, dass alle Phasenleiter verbunden sind, zu starten, zu überprüfen, ob die nach der Schalthandlung vergangene Zeit einen Schwellenwert erreicht, ohne dass es zu einer Unterbrechung eines Phasenleiters gekommen wäre, und, wenn die nach der Schalthandlung vergangene Zeit einen Schwellenwert erreicht, ohne dass es zu einer Unterbrechung eines Phasenleiters gekommen wäre, eine Überprüfung auf das Vorliegen eines Kriteriums für ein dauerhaftes Ausschalten neu zu starten. Dies kann beispielsweise die Rücksetzung eines Zählers oder die Beendigung eines Timers für eine maximale Zeitdauer eines instabilen Betriebszustandes beinhalten, wie unten konkreter in Bezug auf Ausführungsformen beschrieben ist.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schutzschalters ist dieser für ein Zählen von Schalthandlungen ausgestaltet (z.B. mittels eines Zählers, der inkrementiert wird) und dafür eingerichtet, sich dauerhaft auszuschalten, wenn ein Schwellenwert für eine Anzahl von Schalthandlungen eines bestimmten Typs oder ein Schwellenwert für die aggregierte Anzahl der Schalthandlungen mehrerer Typen erreicht wird. Dabei kann es sich um Schalthandlungen handeln, die ein Unterbrechen mindestens eines Phasenleiters (z.B. auch genau eines Phasenleiters) beinhalten. Alternativ wäre auch möglich, Einschalthandlungen zu zählen.
Gemäß einer Ausgestaltung sind virtuelle Stromkreise für einen Phasenleiter und den Neutralleiter und/oder virtuelle Stromkreise für zwei Phasenleiter definiert. Der Schutzschalter ist dann dafür ausgestaltet, Schalthandlungen verschiedenen Typs diesen virtuellen Stromkreisen zuzuordnen, ein Zählen von diesen auf virtuelle Stromkreise bezogene Schalthandlungen vorzunehmen und sich dauerhaft auszuschalten, wenn ein Schwellenwert für eine Anzahl von Schalthandlungen eines auf einen virtuellen Schaltkreis bezogenen Typs oder ein Schwellenwert für die aggregierte Anzahl der Schalthandlungen mehrerer jeweils auf einen virtuellen Schaltkreis bezogener Typen von Schalthandlungen erreicht wird. Dabei ist der Begriff „virtueller Stromkreis“ so zu verstehen, dass man fingiert, zwei der Leiter (zwei Phasenleiter bzw. Phasenleiter und Nullleiter) würden einen Stromkreis bilden, und auf dieser Basis Werte für diesen virtuellen Stromkreis bestimmt (z.B. Differenz der Ströme oder Spannungen der beiden Leiter), die dann z.B. auf die Einhaltung von Grenzwerten überprüft werden können. Bei drei Phasenleitern und einem Neutralleiter können so insgesamt sechs virtuelle Stromkreise definiert werden (drei zwischen Phasenleitern und drei zwischen einem Phasenleiter und dem Nullleiter). Es können für virtuelle Stromkreise für einen Phasenleiter und den Neutralleiter andere Schwellenwerte als für virtueller Stromkreis für zwei Phasenleiter festgelegt sein. Z.B. kann eine unterschiedliche Festlegung Unterschieden bei der statistischen Häufigkeit von Überstromereignissen für diesen beiden Typen Rechnung tragen.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schutzschalters ist dieser dafür ausgestaltet, eine Zeiterfassung nach einer Schalthandlung, welche dazu führt, dass alle Phasenleiter verbunden sind, zu starten und, wenn die nach der Schalthandlung vergangene Zeit einen Schwellenwert erreicht, ohne dass es zu einer Unterbrechung eines Phasenleiters (L1 , L2, L3) gekommen wäre (Ausschaltereignis), das Zählen einer Anzahl von Schalthandlungen neu zu beginnen (z.B. Zähler zurücksetzen).
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schutzschalters ist dieser dafür ausgestaltet, eine Zeiterfassung nach einem Überstromereignis (bzw. Abschaltung mindestens einer Phasenleitung) zu starten (dabei handelt es sich in der Regel um ein Überstromereignis, das dazu führt, dass der Schalter von dem Zustand drei verbundener Phasenleiter auf einen Zustand mit mindestens einem unterbrochenen Phasenleiter übergeht), die Zeiterfassung zu beenden, wenn nach mindestens einem Kriterium ein stabiles Einschalten aller drei Phasenleiter erreicht wurde und sich dauerhaft auszuschalten, wenn die nach dem Überstromereignis vergangene Zeit einen Schwellenwert erreicht, ohne dass nach dem mindestens einen Kriterium ein stabiles Einschalten aller drei Phasenleiter erreicht wurde. Für das Erreichen eines stabilen Einschaltens bzw. Betriebs kann als Kriterium das unterbrechungsfreie Funktionieren für einen definierten Zeitraum herangezogen werden. Z.B. ist der Schutzschalter dann dafür ausgestaltet, eine Zeiterfassung nach einer Schalthandlung, welche dazu führt, dass alle Phasenleiter (L1 , L2, L3) verbunden sind, zu starten und, wenn die nach der Schalthandlung vergangene Zeit einen Schwellenwert erreicht, ohne dass es zu einer Unterbrechung eines Phasenleiters gekommen wäre, die nach dem Überstromereignis gestartete Zeiterfassung zu beenden.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Schutz einer mit drei Phasenleitern und einem Neutralleiter gebildeten Stromversorgung, das vorzugsweise mittels eines erfindungsgemäßen Schutzschalters durchgeführt wird.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher dargestellt. Es zeigen
Fig. 1: eine schematische Darstellung des generellen Problems mit einem abstrakten Schutzschaltgerät,
Fig. 2: Spannungen im symmetrischen Vierleitersystem,
Fig. 3: einen SCCB für ein Vierleiter-Drehstromsystem,
Fig. 4: ein Einschalten ohne Überstromereignisse beginnend mit Schalthandlung SH1 (Szenario
1),
Fig. 5: ein Einschalten ohne Überstromereignisse beginnend mit Schalthandlung SH2 (Szenario
2),
Fig. 6: ein Einschalten mit einem Kurzschluss in Phase 3 beginnend mit Schalthandlung SH1 (Szenario 3),
Fig. 7: ein Einschalten mit einem Kurzschluss in Phase 2 (Szenario 4),
Fig. 8: ein Einschalten mit einem Kurzschluss zwischen den Phasen 2 und 3 (Szenario 5),
Fig. 9: eine Ausführung von Schalthandlung SH 5 (Szenario 6),
Fig. 10: ein Einschalten mit zwei einphasigen Kurzschlüssen in den Phasen 3 und 1 mit dem
Grundschaltverfahren (Szenario 7), Fig. 11 : ein Einschalten mit zwei einphasigen Kurzschlüssen in den Phasen 3 und 1 mit dem Grundschaltverfahren und Zusatzbedingungen ZB1 und ZB2 (Szenario 8),
Fig. 12: ein Einschalten mit einem einphasigen Kurzschluss in Phase 3 mit dem Grundschaltverfahren und Zusatzbedingungen ZB1 und ZB2 (Szenario 9),
Fig. 13: ein Einschalten mit einem einphasigen Kurzschluss in Phase 3 mit dem Grundschaltverfahren und
Zusatzbedingungen ZB1 , ZB2 und ZB3 (Szenario 10),
Fig. 14: ein Einschalten mit einem zweiphasigen Kurzschluss zwischen den Phasen 2 und 3 mit dem Grundschaltverfahren und Zusatzbedingungen ZB1, ZB2und ZB3 (Szenario 11),
Fig. 15: ein Einschalten mit einem zweiphasigen Kurzschluss zwischen den Phasen 2 und 3 mit dem Grundschaltverfahren und Zusatzbedingungen ZB1, ZB2und ZB3 und der Schalthandlung SH7 (Szenario 12),
Fig. 16: ein Einschalten mit einem zweiphasigen Kurzschluss zwischen den Phasen 2 und 3 mit dem Grundschaltverfahren und Zusatzbedingungen ZB1, ZB2und ZB3 sowie Schalthandlungen SH7 und SH8,
Fig. 17: ein Einschalten mit einem zweiphasigen Kurzschluss zwischen den Phasen 2 und 3 mit dem Grundschaltverfahren und Zusatzbedingungen ZB1, ZB2 und ZB3 sowie Schalthandlungen SH7, SH8 und SH9 (Szenario 14),
Fig. 18: ein Einschalten mit einem zweiphasigen Kurzschluss zwischen den Phasen 2 und 3 mit dem Grundschaltverfahren und Zusatzbedingungen ZB1, ZB2 und ZB3 sowie Schalthandlungen SH7, SH8 und SH9 (Szenario 15),
Fig. 19: ein Einschalten mit dem Grundschaltverfahren mit Zusatzbedingungen ZB1 bis ZB3 und Schalthandlungen SH7 und SH8 (Szenario 16),
Fig. 20: ein Ablaufdiagramm zu einem ersten Verfahren zur Überprüfung bzgl. einer Selbstabschaltung eines erfindungsgemäßen Schalters (dauerhaftes Ausschalten), Fig. 21 : ein Ablaufdiagramm zu einem zweiten Verfahren zur Überprüfung bzgl. einer Selbstabschaltung eines erfindungsgemäßen Schalters (dauerhaftes Ausschalten) und
Fig. 22: ein Ablaufdiagramm bzgl. eines Resets von Bedingungen einer Selbstabschaltung entsprechend Fig. 20 oder Fig. 21.
An ein Vierleiternetz mit drei Phasenleitern und einem Neutralleiter können beliebige Lasten und Lastenkombinationen angeschlossen werden. Dies ist in Fig. 1 gezeigt.
Zwischen jedem der Phasenleiter L1 , L2, L3 und dem Neutralleiter N kann jeweils ein Stromkreis mit den Impedanzen ZL1 N, ZL2N, ZL3N gebildet werden, in denen die Ströme iL1 N, iL2N, iL3N durch die Phasenspannungen (Spannungen zwischen den Phasenleitern und dem Neutralleiter) uL1 N, uL2N, uL3N beeinflusst werden. Diese Stromkreise werden im Folgenden auch mit SKL1 N, SKL2N und SKL3N bezeichnet. Zusätzlich können zwischen den Phasenleitern drei unabhängige Stromkreise mit den Impedanzen ZL1 L2, ZL2L3, ZL3L1 vorhanden sein, in denen die verketteten Spannungen (Spannungen zwischen zwei Phasenleitern) uL1 L2, uL2L3, uL3L1 entscheidend für die Steilheit und Amplitude der Ströme iL1 L2, iL2L3, iL3L1 sind. Diese Stromkreise werden im Folgenden auch mit SKL1 L2, SKL2L3 und SKL3L1 bezeichnet. Insgesamt ergeben sich sechs Stromkreise, in denen sich beliebige Verbraucher, möglicherweise auch Inrush-Lasten oder Kurzschlüsse befinden können. Es sind 63 (2**6-1) Kombinationen möglich, in denen in einem bis sechs Stromkreisen jeweils mindestens ein stromleitender Zweipol vorhanden ist.
Je nach dem Ladezustand der Zwischenkreiskapazität können ein- und/oder dreiphasige Gleichrichter zu verschiedenen Zeitpunkten als Lasten erkennbar oder nicht erkennbar sein. Aufgrund seiner Funktionsweise kann ein dreiphasiger Gleichrichter zu verschiedenen Zeitpunkten einen oder zwei verkettete Ströme leiten und damit als eine oder zwei Leiter-Leiter- Lasten erkennbar sein. Die Phase und die Amplitude der Ströme i L1 N, i L2 N , iL3N sowie i L1 L2, iL2L3, iL3L1 durch die Impedanzen ZL1 N, ZL2N, ZL3N sowie ZL1 L2, ZL2L3, ZL3L1 werden entsprechend durch die Spannungen uL1 N, uL2N, uL3N sowie uL1 L2, uL2L3, uL3L1 bestimmt. Bei einem symmetrischen Drehspannungssystem sind die Nulldurchgänge der drei Phasenspannungen uL1 N, uL2N, uL3N zueinander um ein Sechstel der Netzperiode bzw. um 60 Grad versetzt (vgl. Fig. 2). Die Phasenlagen der verketteten Spannungen uL1 L2, uL2L3, uL3L1 sind zueinander ebenfalls um 60 Grad versetzt. Zusätzlich ist jeder Nulldurchgang einer verketteten Spannung um ein Zwölftel der Netzperiode bzw. um 30 Grad zu einem Nulldurchgang einer Phasenspannung versetzt. Klassische mehrpolige Leitungsschutzschalter erlauben nur das gleichzeitige Ein- und Ausschalten aller Phasenschalter SL1 , SL2, SL3, ggf. auch SN (vgl. Fig. 1). Aufgrund der oben beschriebenen Spannungsphasenlagen in einem Vierleitersystem haben typischerweise zu jedem Zeitpunkt mehrere der Spannungen uL1 N, uL2N, uL3N, uL1 L2, uL2L3, uL3L1 solche Werte, die sehr hohe Inrush-Ströme verursachen können. Die Wahrscheinlichkeit einer unerwünschten Auslösung des MCBs durch einen Inrush-Strom beim Zuschalten der Inrush- Last in einer von den Impedanzen ZL1N, ZL2N, ZL3N, ZL1 L2, ZL2L3, ZL3L1 ist nicht unwesentlich.
Wird in einer Phase eines klassischen MCBs die Zeit-Strom-Kennlinie des Leitungsschutzschalters überschritten, führt das zu einer Auslösung und dauerhaften Trennung aller zu schützenden Leiter von dem Netz. Nur durch manuelles Wiedereinschalten kann die Last wieder mit dem Netz verbunden werden.
Ein SCCB für ein Vierleiternetz ist in Fig. 3 gezeigt. Ein SCCB mit selbstgeführten Leistungshalbleitern, Energy Absorbern, einer Mess- und einer Steuereinheit sowie von der Steuereinheit auslösbaren Trennkontakten verfügt über die Möglichkeit, die Phasenhalbleiter zu beliebigen Zeitpunkten aktiv ein- und auszuschalten.
Die Dauer und der Maximalwert des Inrush-Stromes spielen eine große Rolle bei der Dimensionierung der Leistungshalbleiter und der Energy Absorber eines SCCB. Die Dauer eines nicht begrenzten Inrush-Stromes kann von wenigen Millisekunden bis zu einigen Netzspannungsperioden betragen. Die Dimensionierung des Leistungshalbleiters für das Tragen des Inrush-Stromes über solche Zeitintervalle führt zur Erhöhung von Kosten und Volumen dieser Komponenten. Die Begrenzung der Inrush-Ströme in einem mehrpoligen SCCB ist damit von großer Bedeutung bei der Konzipierung der Schalt- und Betriebsstrategie.
Weiterhin besteht das Ziel, für den Betrieb von möglichst vielen Lastkombinationen an dem mehrpoligen SCCB die Wahrscheinlichkeit der Auslösung durch den Inrush-Strom zu reduzieren und womöglich zu minimieren. Ein Vierleitersystem muss beim Einschalten des SCCB möglichst schnell in den stationären Zustand übergehen. Beim Zuschalten einer neuen Inrush-Last z.B. durch das Schließen von einem der Schalter SL1 N, SL2N, SL3N, SL1L2, SL2L3, SL3L1 in Fig. 1 muss die Wirkung der Störung durch den Inrush-Strom für die anderen Verbraucher minimal sein. In den beiden Fällen sind die Inrush-Ströme auf einen bestimmten Maximalwert zu begrenzen. Es wird von einem SSCB nach Fig. 3 ausgegangen. Anhand diesem werden speziell für derartige SSCBs entwickelte Betriebsverfahren im Folgenden beschrieben. Basierend auf den erfassten Überstromereignissen, aktuellen Schaltzuständen der Leistungshalbleiter, den gemessenen Spannungs- und Stromwerten werden Entscheidungen zum Ein- und Ausschalten der Leistungshalbleiter der einzelnen Phasen getroffen. Zusätzlich wird kontinuierlich eine Überwachung der Lastseite durchgeführt, um nach einem Überstromereignis die wahrscheinlichen Überstromursachen zu identifizieren und ggf. darauf basierend die Qualität der Schaltentscheidungen zu verbessern. Im Folgenden wird der Einfachheit halber von dem Leistungshalbleiter einer Phase gesprochen, obwohl in der Realität die Abschaltung mittels mehreren elektronischen Bauelementen bzw. Schaltelementen realisiert sein kann (im Fig. 3 antiparallele Transistoren mit jeweils einer parallelen Schutzdiode). Dieses Szenario soll mit der Bezugnahme auf einen geschalteten Leistungshalbleiter beinhaltet sein, konkret umfasst der Begriff „Leistungshalbleiter“, wenn er auf eine Phase bezogen ist, auch alle mit Leistungsschaltern gebildete Schaltvorrichtungen.
Zunächst wird das Grundschaltverfahren beschrieben, durch welches auch die Hardwarevoraussetzungen festgelegt sind. Die Momentanwerte der Phasenspannungen uL1 N, uL2N, uL3N werden von der Steuereinheit erfasst. Durch die Messung von den drei Phasenspannungen wird die Spannungsinformation von dem Vierleitersystem vollständig erfasst - im Gegensatz zu der Messung der verketteten Spannungen, die die Spannung zu dem Neutralleiter weglässt. Dies ist ein wichtiges Merkmal der SCCB-Anordnung, welches es erlaubt, das Grundschaltverfahren umzusetzen.
Die Momentanwerte der Phasenströme i 1 , i2, i3 werden von der Steuereinheit erfasst. Die verketteten Spannungen uL1L2, uL2L3, uL3L1 werden aus den gemessenen Phasenspannungen uL1N, uL2N, uL3N berechnet, wodurch zusätzliche Spannungsmessglieder gespart werden. Die Rechenvorschrift für die verketteten Spannungen lautet: o uL1L2 = uL1 N - uL2N o uL2L3 = uL2N - uL3N o uL3L1 = uL3N - uL1N
Eine weitere Charakteristik des SSCBs ist phasenweises Schalten, d.h. der Leistungshalbleiter jeder einzelnen Phase kann durch die Steuereinheit unabhängig von den Leistungshalbleitern der anderen Phasen zu jedem Zeitpunkt ein- oder ausgeschaltet werden. Beim Überschreiten einer frei wählbaren Strombetragsgrenze iMAX in einer Phase (Überstromereignis) wird der Leistungshalbleiter dieser Phase unverzüglich ausgeschaltet. Diese Strombetragsgrenze ist dabei nicht notwendigerweise für alles Phasen gleich. Die Zeit von dem Überschreiten der Strombetragsgrenze bis zum Ausschalten der Überstromes ist so kurz, dass der Leistungshalbleiter durch den kurzzeitigen Überstrom nicht beschädigt wird. Dabei löst das Überstromereignis in einer Phase keine automatische Abschaltung der Leistungshalbleiter in den anderen Phasen aus.
Die mechanischen Trennkontakte werden durch die Steuereinheit unabhängig von den Leistungshalbleitern gesteuert und werden bei einem Überstromereignis nicht ohne Weiteres ausgelöst. Die Schaltzustände der Leistungshalbleiter und die aufgetretenen Überstromereignisse werden von der Steuereinheit erfasst.
Es sind folgende Schalthandlungen vorgesehen bzw. definiert:
Sobald und solange mindestens ein Leistungshalbleiter eingeschaltet ist:
• Schalthandlung SHO: beim Überschreiten einer Strombetragsgrenze iMAX in einem Phasenleiter mit eingeschaltetem Leistungshalbleiter den Leistungshalbleiter dieser Phase ausschalten.
Schalthandlungen, wenn Leistungshalbleiter aller Phasen ausgeschaltet sind (Schaltzustand SZO):
• Schalthandlung SH1: wenn der Betrag der Phasenspannung zwischen einem Phasenleiter und dem Neutralleiter kleiner als ein bestimmter Wert uMAXLN(on) ist, den Leistungshalbleiter dieser Phase einschalten.
• Schalthandlung SH2: wenn der Betrag der verketteten Spannung zwischen zwei Phasenleitern kleiner als ein bestimmter Wert uMAXLL(on) ist, die Leistungshalbleiter dieser beiden Phasen einschalten.
Schalthandlungen, wenn nur der Leistungshalbleiter einer Phase eingeschaltet ist (Schaltzustand SZ1):
• Schalthandlung SH3: wenn der Betrag der Spannung zwischen einem Phasenleiter mit ausgeschaltetem Leistungshalbleiter und dem Neutralleiter kleiner als ein bestimmter Wert uMAXLN(on) ist, den Leistungshalbleiter dieser Phase einschalten.
• Schalthandlung SH4: wenn der Betrag der verketteten Spannung zwischen einem Phasenleiter mit ausgeschaltetem Leistungshalbleiter und dem Phasenleiter mit eingeschaltetem Leistungshalbleiter kleiner als ein bestimmter Wert uMAXLL(on) ist, den Leistungshalbleiter dieser ausgeschalteten Phase einschalten.
Schalthandlungen, wenn Leistungshalbleiter in nur zwei Phasen eingeschaltet sind (Schaltzustand SZ2):
• Schalthandlung SH5: wenn der Betrag der Spannung zwischen dem Phasenleiter mit ausgeschaltetem Leistungshalbleiter und dem Neutralleiter kleiner als ein bestimmter Wert uMAXLN(on) ist, den Leistungshalbleiter dieser Phase einschalten.
• Schalthandlung SH6: wenn der Betrag der verketteten Spannung zwischen dem Phasenleiter mit ausgeschaltetem Leistungshalbleiter und einem Phasenleiter mit eingeschaltetem Leistungshalbleiter kleiner als ein bestimmter Wert uMAXLL(on) ist, den Leistungshalbleiter der ausgeschalteten Phase einschalten.
Wenn Leistungshalbleiter in allen drei Phasenleitern eingeschaltet sind (Schaltzustand SZ3), werden keine Schalthandlungen vorgenommen mit Ausnahme von Schalthandlung SHO.
Die Werte uMAXLN(on), uMAXLL(on) sind sinnvollerweise in der Nähe von null bzw. im Bereich von 0...20 Prozent der Phasenspannungsamplitude zu setzen.
Die Schalthandlungen SHO, SH1 , SH2, SH4 sind die grundsätzlichen Schalthandlungen. Die anderen leiten sich daraus ab und beschreiben lediglich eine andere Ausgangsituation. Dennoch sind sie getrennt definiert, um innerhalb von dieser Anmeldung das Verfahren detailliert zu beschreiben und zu erklären.
Die Schalthandlungen SH3 und SH5 sind im Allgemeinen identisch zu SH1. Wenn mindestens ein Leistungshalbleiter ausgeschaltet ist, wird er eingeschaltet, wenn die Phasenspannung seiner Phase und dem Neutralleiter in der Nähe vom Nulldurchgang ist. Der einzige Unterschied zwischen den Schalthandlungen SH1, SH3, SH5 ist die Anzahl der eingeschalteten Leistungshalbleitern vor der Schalthandlung.
Die Schalthandlung SH6 ist im Allgemeinen identisch zur Schalthandlung SH4. Wenn mindestens ein Leistungshalbleiter ausgeschaltet ist, wird er eingeschaltet, wenn die verkettete Spannung zwischen seiner Phase und einer anderen Phase in der Nähe von null ist. Der einzige Unterschied zwischen den Schalthandlungen SH4 und SH6 ist die Anzahl der eingeschalteten Leistungshalbleitern vor der Schalthandlung. Auf Basis der erwarteten Überstromereignisse können die Schalthandlungen verbessert werden. Für die folgende Beschreibung werden zwei Stromkreiszustände definiert: jeder der Stromkreise SKL1 N, SKL2N, SKL3N, SKL1 L2, SKL2L3, SKL3L1 hat den Zustand
• „normal“, wenn beim Zuschalten des jeweiligen Stromkreises an das Netz die Wahrscheinlichkeit eines Überstromereignisses als gering eingeschätzt wird.
• „Überstrom“, wenn beim Zuschalten des jeweiligen Stromkreises an das Netz die Wahrscheinlichkeit eines Überstromereignisses als hoch eingeschätzt wird.
Als zusätzliche Bedingungen für die Ausführung von Schalthandlungen werden definiert:
• Zusatzbedingung ZB1 für die Schalthandlung SH2: Schalthandlung SH2 nur dann ausführen, wenn die Zustände der Stromkreise zwischen jedem der zwei gemäß Schaltzahlung SH2 einzuschaltendem Phasenleiter und dem Neutralleiter „normal“ sind.
• Zusatzbedingung ZB2 für die Schalthandlung SH4: Schalthandlung SH4 nur dann ausführen, wenn der Zustand des Stromkreises zwischen dem gemäß Schalthandlung SH4 einzuschaltenden
Phasenleiter und dem Neutralleiter „normal“ ist.
• Zusatzbedingung ZB3 für die Schalthandlung SH6: Schalthandlung SH6 nur dann ausführen, wenn der Zustand des Stromkreises zwischen dem gemäß Schalthandlung SH6 einzuschaltenden
Phasenleiter und dem Neutralleiter „normal“ ist.
Als zusätzliche Ausschalthandlungen werden definiert:
• Schalthandlung SH7: a. wenn Leistungshalbleiter in nur einer Phase eingeschaltet ist (Schaltzustand SZ1), und b. der Betrag der Phasenspannung zwischen einem Phasenleiter mit ausgeschaltetem Leistungshalbleiter und dem Neutralleiter kleiner als ein bestimmter Wert uMAXLN(off) ist, und c. der Zustand des (verketteten) Stromkreises zwischen diesem Phasenleiter und dem bereits eingeschalteten Phasenleiter „Überstrom“ ist, den Leistungshalbleiter der eingeschalteten Phase ausschalten, wobei der Wert uMAXLN(off) größer ist als uMAXLN(on).
(Danach folgt automatisches Einschalten des unter b) genannten Phasenleiters per Schalthandlung SH1)
• Schalthandlung SH8: a. wenn Leistungshalbleiter in nur zwei Phasen eingeschaltet sind (Schaltzustand SZ2), und b. der Betrag der Phasenspannung zwischen dem Phasenleiter mit ausgeschaltetem Leistungshalbleiter und dem Neutralleiter kleiner als ein bestimmter Wert uMAXLN(off) ist, und c. der Zustand des verketteten Stromkreises zwischen diesem Phasenleiter und dem bereits eingeschalteten Phasenleiter „Überstrom“ ist, den Leistungshalbleiter dieser eingeschalteten Phase ausschalten, wobei der Wert uMAXLN(off) größer ist als uMAXLN(on).
• Schalthandlung SH9: a. wenn Leistungshalbleiter in zwei Phasen eingeschaltet sind (Schaltzustand SZ2), und b. der Betrag der verketteten Spannung zwischen dem Phasenleiter LX mit ausgeschaltetem Leistungshalbleiter und einem zweiten Phasenleiter LY mit eingeschaltetem Leistungshalbleiter kleiner als ein bestimmter Wert uMAXLL(off) ist, und c. der Zustand des verketteten Stromkreises zwischen dem Phasenleiter mit ausgeschaltetem Leistungshalbleiter und dem dritten Phasenleiter LZ mit eingeschaltetem Leistungshalbleiter „Überstrom“ ist, den Leistungshalbleiter in dem Phasenleiter LZ ausschalten, wobei der Wert uMAXLL(off) größer ist als uMAXLL(on).
Der sinnvolle Wertebereich für den Wert uMAXLN(off) und uMAXLL(off) ist ähnlich wie für die Werte uMAXLN(on) und uMAXLL(on). Mit dem Setzen von uMAXLN(off) größer als uMAXLN(on) und uMAXLL(off) größer als uMAXLL(on) wird dafür gesorgt, dass zuerst eine Phase ausgeschaltet und danach mit einem zeitlichen Abstand eine andere Phase eingeschaltet wird.
Eine Ermittlung der Überstromursache kann über die Stromwerte vor dem Überstromereignis durchgeführt werden. Dafür ist es sinnvoll, virtuelle Stromkreise (SK) wie folgt zu definieren: o SKL1 N zwischen dem Phasenleiter L1 und dem Neutalleiter N o SKL2N zwischen dem Phasenleiter L2 und dem Neutalleiter N o SKL3N zwischen dem Phasenleiter L3 und dem Neutalleiter N o SKL1 L2 zwischen dem Phasenleiter L1 und dem Phasenleiter L2 o SKL2L3 zwischen dem Phasenleiter L2 und dem Phasenleiter L3 o SKL3L1 zwischen dem Phasenleiter L3 und dem Phasenleiter L1
Zusätzlich werden zwei Stromkreiszustände definiert: jeder der Stromkreise SKL1 N, SKL2N, SKL3N, SKL1L2, SKL2L3, SKL3L1 hat den Zustand o „normal“, wenn beim Zuschalten des jeweiligen Stromkreises an das Netz die Wahrscheinlichkeit eines Überstromereignisses als gering eingeschätzt wird. o „Überstrom“, wenn beim Zuschalten des jeweiligen Stromkreises an das Netz die Wahrscheinlichkeit eines Überstromereignisses als hoch eingeschätzt wird. Folgende Messungen und Berechnungen können dann durchgeführt werden:
• Die Phasenleiterströme i1, i2, i3 werden kontinuierlich gemessen bzw. abgetastet.
• Neben der Messung der Phasenströme werden ihre Werte aus einem oder mehreren Punkten in der Vergangenheit so gespeichert, dass nach einem Überstromereignis in einem Phasenleiter Stromwerte aus allen drei Phasen für die Analyse verfügbar sind, die unmittelbar vor diesem Überstromereignis gemessen wurden, d.h. bevor der Strom in dem betroffenen Phasenleiter durch das Ausschalten des Leistungshalbleiters unterbrochen wurde.
• Rechenvorschrift zur Berechnung der virtuellen verketteten Ströme durch die Stromkreise SKL1 L2, SKL2L3, SKL3L1 : o Der virtuelle verkettete Strom iSKL1L2 in dem Stromkreis SKL1 L2: iSKL1 L2 = 1X*(i1 - i2) o Der virtuelle verkettete Strom iSKL2L3 in dem Stromkreis SKL2L3: iSKL2L3 = 1X*(i2 - i3) o Der virtuelle verkettete Strom iSKL3L1 in dem Stromkreis SKL3L1 : iSKL3L1 = 1X*(i3 - i1)
• Rechenvorschrift zur kontinuierlichen Berechnung des virtuellen Neutralleiterstromes iN: o iN =k*(i1 + i2 + i3) mit k als Gewichtungsfaktor, k = 1...2.
Setzen der Stromkreiszustände auf “normal“:
• Für jeden der Stromkreise SKL1 N, SKL2N, SKL3N wird der Stromkreiszustand auf „normal“ gesetzt, sobald in der jeweiligen Phase der Leistungshalbleiter eingeschaltet ist und kein Überstromereignis stattfindet.
• Für jeden der Stromkreise SKL1L2, SKL2L3, SKL3L1 wird der Stromkreiszustand auf „normal“ gesetzt, sobald in den beiden mit dem Stromkreis zusammenhängenden Phasen die Leistungshalbleiter eingeschaltet sind und in keiner der angeschlossenen Phasen ein Überstromereignis stattfindet.
Setzen der Stromkreiszustände auf “Überstrom“:
• Bei einem Überstromereignis in einem Phasenleiter LX wird der Zustand von dem Stromkreis LXN zwischen dem Phasenleiter LX und dem Neutralleiter N auf „Überstrom“ gesetzt, wenn unmittelbar vor diesem Überstromereignis der Betrag des virtuellen Neutralleiterstromes iN größer war als o der Betrag des virtuellen verketteten Stromes iLXLY in dem Stromkreis zwischen diesem Phasenleiter LX und einem zweiten Phasenleiter LY, o der Betrag des virtuellen verketteten Stromes iLZLX in dem Stromkreis zwischen diesem Phasenleiter LX und dem dritten Phasenleiter LZ.
• Bei einem Überstromereignis in einem Phasenleiter LX wird der Zustand von dem Stromkreis zwischen dem Phasenleiter LX und einem zweiten Phasenleiter LY auf „Überstrom“ gesetzt, wenn unmittelbar vor diesem Überstromereignis der Betrag des virtuellen verketteten Stromes iLXLY in dem Stromkreis SKLXLY größer war als o der Betrag des virtuellen Neutralleiterstromes iN und o der Betrag des virtuellen verketteten Stromes iLZLX zwischen diesem Phasenleiter LX und dem dritten Phasenleiter LZ
• Die Indizes X, Y, Z stehen dabei für 1, 2, 3 bzw. 2, 3, 1 bzw. 3, 2, 1.
Dabei ist Folgendes zu bemerken:
• Die virtuellen Stromkreise SKL1N, SKL2N, SKL3N, SKL1L2, SKL2L3, SKL3L1 und die virtuellen Ströme durch diese Stromkreise sowie der virtuelle Neutralleiterstrom dienen ausschließlich als Abstraktion für die Einschätzung der Stromflüsse in der Last und werden immer berechnet, unabhängig von den tatsächlich angeschlossenen Lasten. Das Ziel dieser Abstraktion ist, alle potenziellen Stromflüsse in der Lastüberwachung zu berücksichtigen.
• Eine genaue Einschätzung der Stromflüsse in der Last, d.h. eine genaue Bestimmung der Ströme in den virtuellen Stromkreisen ist nicht bei allen Lastkonfigurationen möglich und wird nicht erzielt.
• Kurz vor einem Überstromereignis ist der Inrush- bzw. Fehlerstrom um ein Vielfaches größer als der normale Betriebsstrom. Das Strombild in dem Vierleitersystem wird von dem Inrush- bzw. Fehlerstrom dominiert, wobei der Inrush- bzw. Fehlerstrom nahezu immer nur durch einen der sechs Stromkreise fließt.
• Das macht diese Betrachtungsweise für den Zweck der Ermittlung der Überstrom Ursache wertvoll, obwohl sie für die Analyse in einem normalen Betriebszustand nur bedingt geeignet ist.
Mit diesen Überlegungen kann eine Ermittlung der Überstromursache über die Impedanzwerte vor dem Überstromereignis erfolgen. Es werden folgende kontinuierliche Messungen und Berechnungen durchgeführt:
• Die Phasenströme i1 , i2, i3 werden von dem SCCB kontinuierlich gemessen bzw. abgetastet.
• Die Phasenspannungen u1, u2, u3 werden von dem SCCB kontinuierlich gemessen bzw. abgetastet.
• Neben der Messung der Phasenströme und der Phasenspannungen werden ihre Werte aus einem oder mehreren Punkten in der Vergangenheit so gespeichert, dass nach einem Überstromereignis in einem Phasenleiter Strom- und Spannungswerte aus allen drei Phasen für eine Analyse verfügbar sind, die unmittelbar vor diesem Überstromereignis gemessen wurden, d.h. bevor der Strom in dem betroffenen Phasenleiter durch das Ausschalten des Halbleiters unterbrochen wurde. • Rechenvorschrift zur kontinuierlichen Berechnung der Impedanzen zL1N, zL2N, zL3N der virtuellen Stromkreise SKL1 N, SKL2N, SKL3N: o Impedanz von dem Stromkreis L1 N: zL1 N = uL1 N/ i1 o Impedanz von dem Stromkreis L2N: zL2N = uL2N/ i2 o Impedanz von dem Stromkreis L3N: zL3N = uL3N/ i3
• Rechenvorschrift zur kontinuierlichen Berechnung der Impedanzen zL1L2, zL2L3, zL3L1 der virtuellen Stromkreise SKL1 L2, SKL2L3, SKL3L1: o Impedanz von dem Stromkreis SKL1 L2: zL1L2 = (uL1 N - uL2N)/(1/2*(i1 - i2)) o Impedanz von dem Stromkreis SKL2L3: zL2L3 = (uL2N - uL3N)/(1/2*(i2 - i3)) o Impedanz von dem Stromkreis SKL3L1 : zL3L1 = = (uL3N - uL1 N)/(1/2*(i3 - i1))
Setzen der Stromkreiszustände auf “normal“:
• Für jeden der Stromkreise SKL1 N, SKL2N, SKL3N wird der Stromkreiszustand auf „normal“ gesetzt, sobald in der jeweiligen Phase der Halbleiter leitend ist und kein Überstromereignis stattfindet.
• Für jeden der Stromkreise SKL1L2, SKL2L3, SKL3L1 wird der Stromkreiszustand auf „normal“ gesetzt, sobald in den beiden mit dem Stromkreis zusammenhängenden Phasen die Halbleiter leitend sind und in keiner der angeschlossenen Phasen ein Überstromereignis stattfindet.
Setzen der Stromkreiszustände auf “Überstrom“:
• Bei einem Überstromereignis in einem Phasenleiter LX wird der Zustand von dem Stromkreis LXN zwischen diesem Phasenleiter LX und dem Neutralleiter N auf „Überstrom“ gesetzt, wenn unmittelbar vor diesem Überstromereignis folgende Bedingungen gleichzeitig erfüllt wurden: o der Leistungshalbleiter der Phase LX war eingeschaltet o die Impedanz zLXN war positiv o falls Leistungshalbleiter einer zweiten Phase LY eingeschaltet war: die Impedanz zLXLY war positiv und größer als Impedanz zLXN o falls Leistungshalbleiter einer dritten Phase LZ eingeschaltet war: die Impedanz zLZLX war positiv und größer als Impedanz zLXN
• Bei einem Überstromereignis in einem Phasenleiter LX wird der Zustand von dem Stromkreis zwischen diesem Phasenleiter LX und einem zweiten Phasenleiter LY auf „Überstrom“ gesetzt, wenn unmittelbar vor diesem Überstromereignis folgende Bedingungen gleichzeitig erfüllt wurden: o die Leistungshalbleiter der Phasen LX und LY waren eingeschaltet o die Impedanz zLXLY war positiv o die Impedanz zLXN war positiv und größer als die Impedanz zLXLY o falls Leistungshalbleiter der dritten Phase LZ eingeschaltet war: die Impedanz zLZLX war positiv und größer als Impedanz zLXLY
• Die Indizes X, Y, Z stehen dabei für 1, 2, 3 bzw. 2, 3, 1 bzw. 3, 2, 1.
Dabei ist Folgendes zu bemerken:
• Die virtuellen Stromkreise SKL1N, SKL2N, SKL3N, SKL1L2, SKL2L3, SKL3L1 und die Stromkreiszustände sind wie oben definiert.
• Analog zur Betrachtung der virtuellen Ströme sind die berechneten virtuellen Impedanzen zL1N, zL2N, zL3N, zL1L2, zL2L3, zL3L1 eine Abstraktion für die Einschätzung des Lastzustandes und sind vor allem kurz vor einem Überstromereignis besonders wertvoll.
• Die Analyse der Impedanzen kann im Vergleich zu der Analyse der Stromwerte dann Vorteile bringen, wenn hohe Ströme gleichzeitig zwischen einem Phasenleiter und dem Neutralleiter und zwischen demselben Phasenleiter und einem zweiten Phasenleiter auftreten.
• Bei der Ermittlung der wahrscheinlichen Überstrom Ursache anhand von Impedanzen wird die Wahrscheinlichkeit einer richtigen Überstromermittlung erhöht. Damit können bessere Schaltentscheidungen getroffen werden.
Im Folgenden werden Bedingungen für dauerhaftes Ausschalten beschrieben. Um das Betriebsverfahren vollständig zu machen, müssen Bedingungen für das Aufhören der Wiedereinschaltversuche bestimmt werden. Unten sind drei Optionen für solche Bedingungen beschrieben, die aus verschiedenen Sichtweisen vorteilhaft sein können:
Bedingungen für das Ausschalten basierend auf der maximalen Anzahl der Einschaltversuche für einen Stromkreis Bedingungen für die Dimensionierung der Energy Absorber Bedingungen für das Einhalten einer Norm oder Vorschrift zur Dauer der ultrakurzen
Spannungsunterbrechung (engl. ultra short voltage interruption). i) Dauerhaftes Ausschalten nach einer Anzahl der Einschaltversuche mit Überstromereignissen
1. Für jeden der Stromkreise SKL1 N, SKL2N, SKL3N, SKL1 L2, SKL2L3, SKL3L1 wird jeweils ein Zähler für Überstromereignisse mit null initialisiert.
2. Zunächst ist der SCCB in dem Zustand „stationär“. Das betrifft a. Den Zustand, in dem alle drei Leistungshalbleiter eingeschaltet sind und die Lasten dauerhaft versorgt werden, ohne dass Überstromereignisse vorkommen. b. Den Zustand, in dem alle Leistungshalbleiter ausgeschaltet sind, bevor eine Einschaltanforderung an den SCCB von extern kommt. 3. Bei einem Überstromereignis wird gemäß oben beschriebenen Verfahren die höchstwahrscheinliche Überstromursache einem der Stromkreise SKL1N, SKL2N, SKL3N, SKL1 L2, SKL2L3, SKL3L1 zugewiesen. Der Überstromereignis-Zähler des Stromkreises, dem die Überstromursache zugewiesen wurde, wird inkrementiert.
4. Erreicht einer der Überstromereignis-Zähler einen bestimmten Grenzwert, wird der SCCB dauerhaft ausgeschaltet. Dabei ist es vorteilhaft, a. Für die Gruppe der Zähler für die Stromkreise SKL1 N, SKL2N, SKL3N andere Grenzwerte festzulegen als für die Gruppe der Zähler für die Stromkreise SKL1 L2, SKL2L3, SKL3L1. b. Für die Summe der Zähler SKL1L2, SKL2L3, SKL3L1 einen Grenzwert festzulegen.
5. Nachdem alle drei Leistungshalbleiter eingeschaltet wurden, beginnt das Zählen der Zeit TSTAT.
6. Nachdem die Zeit TSTAT einen bestimmten Wert TSTAT. MAX überschreitet, ist der SCCB wieder im Zustand „stationär“. Die Überstromereignis-Zähler werden zurückgesetzt. ii) Dauerhaftes Ausschalten nach einer Anzahl der Überstromereignisse in einer Phase
1. Für jeden Phasenleistungshalbleiter wird jeweils ein Zähler für Überstromereignissen mit null initialisiert.
2. Zunächst ist der SCCB in dem Zustand „stationär“. Das betrifft a. Den Zustand, in dem alle drei Leistungshalbleiter eingeschaltet sind und die Lasten dauerhaft versorgt werden, ohne dass Überstromereignisse vorkommen. b. Den Zustand, in dem alle Leistungshalbleiter ausgeschaltet sind und eine Einschaltanforderung an den SCCB von extern kommt.
3. Nachdem ein Überstromereignis in einer Phase erfolgt, wird Überstromzähler dieser Phase inkrementiert.
4. Nachdem alle drei Leistungshalbleiter eingeschaltet wurden, beginnt das Zählen der Zeit TSTAT.
5. Nachdem die Zeit TSTAT einen bestimmten Wert TSTAT. MAX überschreitet, ist der SCCB wieder im Zustand „stationär“. Die Überstromereignis-Zähler werden zurückgesetzt. iii) Dauerhaftes Ausschalten nach einem Zeitintervall
1. Zunächst ist der SCCB in dem Zustand „stationär“. Das betrifft a. Den Zustand, in dem alle drei Leistungshalbleiter eingeschaltet sind und die Lasten dauerhaft versorgt werden, ohne dass Überstromereignisse vorkommen. b. Den Zustand, in dem alle Leistungshalbleiter ausgeschaltet sind, bevor eine Einschaltanforderung an den SCCB von extern kommt. 2. Nachdem ein Überstromereignis erfolgt, wird das Verfahren für eine bestimmte Zeit TMAX ausgeführt.
Sind nach dem Ablauf von TMAX nicht Leistungshalbleiter aller drei Phasen eingeschaltet, wird der SCCB dauerhaft ausgeschaltet und befindet sich in dem Zustand „Fehler“.
3. Solange während der Zeit TMAX Überstromereignisse vorkommen, ist der SCCB in dem Zustand „Transient“.
4. Sobald alle drei Leistungshalbleiter eingeschaltet wurden, beginnt das Zählen der Zeit TSTAT.
5. Kommt es zu einem Überstromereignis innerhalb der Zeit TMAX, wird der Zähler für TSTAT auf null zurückgesetzt und beim nächsten Erreichen des Zustandes mit allen drei eingeschalteten Schaltern wieder hochgezählt.
6. Kommt es außerhalb der Zeit TMAX und innerhalb der Zeit TSTAT zu einem Überstromereignis, wird der SCCB dauerhaft ausgeschaltet.
7. Nachdem die Zeit TSTAT einen bestimmten Wert TSTAT. MAX überschreitet, ist der SCCB wieder im Zustand „stationär“.
Im Folgenden wird erfindungsgemäßes Vorgehen anhand von Betriebsszenarien im Detail erklärt. Alle im Folgenden beschriebenen Figuren sind in einer Simulation erstellt und dienen zur exemplarischen Darstellung des Verhaltens von dem SCCB in den beschriebenen Betriebsverfahren. Rauschen und Spitzen in den Spannungszeitverläufen sind durch die Parameter der Simulation bedingt.
In den Szenarien 1 bis 14 werden die Strom- und Spannungsverläufe eines SCCB mit drei einphasigen ohmschen Lasten demonstriert. Dazu parallel werden ggf. Kurzschlüsse geschaltet.
Die ersten Szenarien betreffen Grundschaltverfahren.
Das erste Szenario bezieht sich auf Einschalten ohne Überstromereignisse beginnend mit Schalthandlung SH1 und ist in Fig. 4 gezeigt. Dort ist dargestellt wie bei allen drei ausgeschalteten Schaltern (Schaltzustand SZO) zuerst der Leistungshalbleiter der Phase 3 durch die Schalthandlung SH1 eingeschaltet wird. Danach fließt nur zwischen der eingeschalteten Phase 3 und dem Neutralleiter ein Strom. Der Strom in dem virtuellen Stromkreis SKL3N entspricht in diesem Fall genau dem Strom in dem Phasenleiter 3. Solange kein Überstromereignis vorkommt, befindet sich das Gerät in dem Schaltzustand SZ1 und die nächste Schalthandlung ist das Einschalten des Leistungshalbleiters einer zweiten Phase, wenn der Betrag der verketteten Spannung zwischen der eingeschalteten Phase und der anderen Phase klein genug ist. In Szenario 1 findet das Einschalten des Leistungshalbleiters der Phase 2 mit der Schalthandlung SH4 statt. Nach dem Einschalten der Phase 2 fließen Ströme in den Phasen 2 und 3. Es können Ströme in den virtuellen Stromkreisen SKL2N, SKL3N, SKL2L3 fließen, falls die Stromkreise vorhanden sind.
Danach wird aus dem Schaltzustand SZ2 die Schalthandlung SH6 ausgeführt, bei der der Leistungshalbleiter der noch ausgeschalteten Phase 1 in einem Nulldurchgang der Spannung zwischen den Phasenleitern 1 und 2 eingeschaltet wird. Das Gerät ist in dem Schaltzustand SZ3 und alle möglichen Lasten werden dauerhaft versorgt.
Das zweite Szenario betrifft ein Einschalten ohne Überstromereignisse beginnend mit Schalthandlung SH2.
Je nachdem, zu welchem Zeitpunkt die Einschaltanforderung in dem Schaltzustand SZO kommt, kann in dem Schaltzustand SZO zuerst die Schalthandlung SH1 oder SH2 ausgeführt werden. Fig. 5 zeigt ein Beispiel, in dem zuerst Schalthandlung SH2 ausgeführt wird. Kommt es zu keinem Überstromereignis, befindet sich das Gerät nach dieser Schalthandlung in dem gleichen Zustand wie nach der Schalthandlung SH4 in dem oben beschriebenen Szenario 1. Der Ablauf danach ist dem Szenario 1 ähnlich.
Das dritte Szenario betrifft ein Einschalten mit einem Kurzschluss in Phase 3.
Liegt in dem Stromkreis SKL3N ein Kurzschluss vor, dann wird nach dem Einschalten des Leistungshalbleiters in Phase 3 ein Überstromereignis auftreten. Szenario 3 in Fig. 6 zeigt einen solchen Fall. Ähnlich wie in Szenario 1 wird der Leistungshalbleiter in Phase 3 eingeschaltet (Schalthandlung SH1), jedoch wird kurz danach der zu hohe Strom mit der darauffolgenden Schalthandlung SHO unterbrochen. Nach der Schalthandlung SHO wird in der Nähe von dem Nulldurchgang der Spannung zwischen den Phasenleitern 2 und 3 die Schalthandlung SH2 ausgeführt. Da der Leistungshalbleiter der Phase 3 bei der Schalthandlung SH2 nicht beim Nulldurchgang der Spannung uL3N eingeschaltet wird, ist die Steilheit des Kurzschlussstromes höher als bei dem früheren Einschaltversuch und es kommt schneller zu einem Überstromereignis und einer Schalthandlung SHO. Das vierte Szenario betrifft Einschalten mit einem Kurzschluss in Phase 2.
Fig. 4 zeigt, wie bei einem Kurzschluss in dem Stromkreis SKL2N nach der Schalthandlung SH4 Überstromereignisse in dem Phasenleiter 2 auftreten. Von der Schalthandlung SH1 bis zur Schalthandlung SH4 ist der Verlauf der Ströme und Spannungen ähnlich wie in dem Szenario 3. Nach der Schalthandlung SH4 wird der Überstrom in Phase 2 durch die Schalthandlung SHO unterbrochen und das Gerät ist in dem Schaltzustand SZ1 mit eingeschalteter Phase 3. Aus diesem Zustand wird die Schalthandlung SH3 ausgeführt, um Phase 2 beim Nulldurchgang der Spannung uL3N einzuschalten.
Das fünfte Szenario betrifft Einschalten mit einem Kurzschluss zwischen den Phasen 2 und 3.
Ein Kurzschluss in dem Stromkreis zwischen zwei Phasen führt dazu, dass Leistungshalbleiter in einer oder in den beiden betroffenen Phasen ausgeschaltet werden. Szenario 5 in Fig. 8 zeigt einen solchen Fall (Kurzschluss zwischen den Phasen 2 und 3, d.h. im Schaltkreis SKL2L3). Zuerst wird der Leistungshalbleiter der Phase 3 durch die Schalthandlung SH1 eingeschaltet. Nach der Schalthandlung SH4 kommt in Phase 2 ein Überstrom vor und der Leistungshalbleiter der Phase 2 wird durch die Schalthandlung SHO ausgeschaltet. Danach wird der Leistungshalbleiter der Phase 2 beim Nulldurchgang der Phasenspannung uL2N durch die Schalthandlung SH3 erneut eingeschaltet. Nach dieser Schalthandlung steigt der Strom in den Phasen 2 und 3 mit einer höheren Steilheit, da die Spannung uL2L3 zwischen den beiden Phasenleitern deutlich höher ist als nach der Schalthandlung SH4. Bei diesem Überstromereignis wird allerdings der Leistungshalbleiter der Phase 3 ausgeschaltet, da aufgrund von den anderen Spannungsverhältnissen der Strom in dieser Phase schneller die Strombetragsgrenze erreicht. Damit fließt zwischen den Schalthandlungen SH1 und SH4 ein Strom durch den Phasenleiter L1 ; ab der Schalthandlung SH3 bis zu frühestens Schalthandlung SH4 fließt ein Strom durch den Phasenleiter L2. Falls an die Phasen 2 und 3 einphasige Gleichrichter angeschlossen sind, können die Zwischenkreiskapazitäten der beiden Gleichrichter in diesen Zeitintervallen teilweise geladen werden. Und falls der Überstrom zwischen den Phasen 2 und 3 nicht durch einen Kurzschluss, sondern durch einen dreiphasigen Gleichrichter verursacht wird, dann wird auch die Zwischenkreiskapazität von diesem Gleichrichter teilweise geladen.
Das sechste Szenario betrifft die Ausführung von Schalthandlung SH 5. Szenario 6 ist in ein Beispiel für die Ausführung der Schalthandlung SH5 (Fig. 9). Während des Betriebs in dem Schaltzustand SZ3 (die Leistungshalbleiter aller drei Phasen sind eingeschaltet) kommt es zu einem Überstrom in Phase 1 , z.B. durch das Zuschalten einer Inrush- oder Kurzschlusslast mit einem Überstrom zwischen dem Phasenleiter L1 und dem Neutralleiter N. Der Zeitpunkt des Zuschaltens ist vor einem Nulldurchgang der Phasenspannung uL1 N und nach einem Nulldurchgang einer der verketteten Spannungen uL1 L2 bzw. uL3L1. Nach dem Zuschalten des Kurzschlusses wird der Leistungshalbleiter der Phase 1 aufgrund von dem Überstrom mit der Schalthandlung SHO ausgeschaltet. Danach wird er in dem Nulldurchgang der Phasenspannung uL1 N durch die Schalthandlung SH5 eingeschaltet und in kurzer Zeit danach wieder durch Schalthandlung SHO ausgeschaltet. Darauf folgen ein Einschalten im Nulldurchgang der Spannung uL3L1 und ein wiederholtes Ausschalten durch die Schalthandlung SHO.
Im Folgenden werden die Szenarien 1 bis 6 kurz zusammengefasst. Diese oben beschriebenen Szenarien zeigen, wie mit dem Grundschaltverfahren systematisch versucht wird, für das einzelne Ein- und Wiedereinschalten der Leistungshalbleiter jeden Spannungsnulldurchgang zu nutzen. Sind anstatt von den gezeigten Kurzschlüssen Inrush-Lasten an die Phasen angeschlossen, wird mit dieser Schalttaktik auf die „sanfteste“ Weise in diese Last Energie übertragen. Das Verfahren ist dafür optimal, ein- oder dreiphasige Lasten so schnell wie möglich ein- oder wiedereinzuschalten.
In manchen Lastfällen ist das Einschalten eines Leistungshalbleiters beim Nulldurchgang einer Phasenspannung nicht immer optimal für eine verkettete Inrush- bzw. Kurzschlusslast, und umgekehrt. Der komplexeste Lastfall liegt vor, wenn gleichzeitig einphasige und zwei- bzw. dreiphasige Lasten angeschlossen sind. Aus diesem Grund kann wie Ausführung der Schalthandlungen so verbessert werden, dass manche Einschaltbefehle vermieden werden, wenn aufgrund der früheren Versuche erwartet wird, dass danach ein Überstromereignis vorkommen würde. Zusätzlich kann in manchen Fällen kurzzeitiges Ausschalten eines Leistungshalbleiters vorteilhaft sein.
Mit den folgenden Szenarien werden Zusatzbedingungen für das Einschalten beim Erkennen von einphasigem Überströmen illustriert.
Das siebte Szenario betrifft Einschalten mit zwei einphasigen Kurzschlüssen in den Phasen 3 und 1 mit dem Grundschaltverfahren. Die Schalthandlung SH2 in dem Szenario 3 (Fig. 6) kann unterlassen werden, wenn bei einem früheren Einschaltversuch erkannt wurde, dass das Einschalten dieser Phase einen Überstrom zwischen dieser Phase und dem Neutralleiter auslösen würde. Zur Demonstration der Vorteile einer solchen Taktik sind in Fig. 10 und Fig. 11 Szenarien 7 und 8 dargestellt.
In Szenario 7 gern. Fig. 10 ist zwischen den Phasenleitern 1 und 3 und dem Neutralleiter jeweils ein niederohmiger Kurzschluss vorhanden. Der Kurzschluss in Phase 1 wird nur dafür simuliert, den SCCB in einen Zustand zu bringen, in dem die Schalthandlungen SH3 und SH4 in Phase 3 gleich nach SH1 und SH2 demonstriert werden können. Die Schalthandlungen in der Phase 1 werden nicht betrachtet und sind aus diesem Grund grau gezeichnet.
Nach dem Einschalten der Phase 3 durch SH1 zum Zeitpunkt kurz vor 0,148 [s] folgt eine Überstromabschaltung mit SHO. Danach folgt das Einschalten der Phasen 2 und 3 durch die Schalthandlung SH2. Kurze Zeit später wird Phase 3 wiederholt wegen Überstrom durch SHO ausgeschaltet. Das zweite Einschalten der Phase 3 durch SH2 bei einer noch höheren Phasenspannung als beim ersten Einschaltversuch (SH1) war nicht sinnvoll. Wird SH2 für Phase 3 unterlassen, kann eine unnötige Belastung des Energy Absorbers beim Abschalten des Überstromes vermieden werden. Das Unterlassen der Schalthandlung SH4 nach dem Zeitpunkt 0,158 [s] ist aus gleichen Gründen vorteilhaft. Durch Zusatzbedingungen kann der Ablauf verbessert werden.
Das achte Szenario zeigt Einschalten mit zwei einphasigen Kurzschlüssen in den Phasen 3 und 1 mit dem Grundschaltverfahren und Zusatzbedingungen ZB1 und ZB2.
Das Szenario 8 von Fig. 11 zeigt, wie mit dem Einführen der Zusatzbedingungen ZB1 und ZB2 für die Schalthandlungen SH2 und SH4 die überflüssigen Schalthandlungen im Gegensatz zum Szenario 7 vermieden werden. Damit mussten mit dem Leistungshalbleiter in Phase 3 in dem gezeigten Zeitraum zwischen 0,148 und 0,158 [s] (halbe Netzperiode) nur zwei statt vier Überstromereignisse abgeschaltet werden im Vergleich zum Szenario 7. Das ist ein deutlicher Vorteil für die Dimensionierung des Energy Absorbers eines SCCB.
Das neunte Szenario betrifft Einschalten mit einem einphasigen Kurzschluss in Phase 3 mit dem Grundschaltverfahren und Zusatzbedingungen SZ1 und SZ2.
Szenarien 9 und 10 in Fig. 12 und Fig. 13 dienen zur Demonstration der Wirkung der Zusatzbedingung ZB3. Im Szenario 9 von Fig. 12 ist nur Phasenleiter 3 auf den Neutralleiter kurzgeschlossen. Damit sind nach dem Zeitpunkt 0,156 [s] Leistungshalbleiter in zwei Phasen eingeschaltet und SH6 tritt in Phase 3 auf (im Gegensatz zu SH4 im Szenario 7). Darauf folgt eine Überstromabschaltung mit SHO. Die Schalthandlung SH6 ist aus den gleichen Gründen überflüssig, wie die Schalthandlungen SH2 und SH4 im Szenario 7.
Szenario zehn betrifft das Einschalten mit einem einphasigen Kurzschluss in Phase 3 mit dem Grundschaltverfahren und Zusatzbedingungen SZ1 , SZ2 und SZ3.
Szenario 10 von Fig. 13 zeigt das Weglassen der Schalthandlung SH6 bei der Einführung der Zusatzbedingung ZB3 im Vergleich zum Szenario 9.
Zusammenfassend lässt sich zu den Szenarien 7 bis 10 folgendes sagen. Mit den vermeidbaren Einschaltvorgängen SH2, SH4 und SH6 werden die Stromkreise SKL1N, SKL2N, SKL3N in den Zeitpunkten zugeschaltet, wo die Spannung über dem jeweiligen Stromkreis gleich der Hälfte der Phasenspannungsamplitude ist. Der Nutzen von dem Einschalten der genannten Stromkreise zu solchen Momenten ist sehr gering. Falls die Überströme von einer Kapazität verursacht werden, sind diese Zeitpunkte für das Zuschalten und Laden dieser Kapazität nicht optimal. Stattdessen sollten dafür die Zeitpunkte in der Nähe der Phasenspannungsnulldurgänge genutzt werden (Schalthandlungen SH1 , SH3, SH5). Zur Analyse und Unterscheidung eines Kurzschlusses von einer Inrush-Last sind diese Zeitpunkte auch als Einschaltmomente besser geeignet.
Auf der anderen Seite werden mit den Zusatzbedingungen ZB1 , ZB2, ZB3 in jeder Phase bis zu zwei Ausschaltvorgänge pro halbe Netzperiode vermieden. Damit sinkt die von dem Energy Absorber aufgenommene Energiemenge in diesem Fall um fünfzig Prozent.
Die folgenden Szenarien betreffen proaktives Ausschalten beim Erkennen von zweiphasigem Überströmen.
Das elfte Szenario betrifft Einschalten mit einem zweiphasigen Kurzschluss zwischen den Phasen 2 und 3 mit dem Grundschaltverfahren und Zusatzbedingungen SZ1 , SZ2 und SZ3.
Wenn eine Überstromlast zwischen zwei Phasen vorliegt (Stromkreise SKL1L2, SKL2L3, SKL3L1), können nach den Schalthandlungen SH3 und SH5 Überstromereignisse vorkommen. Szenario 11 von Fig. 14 zeigt ein Beispiel dafür. Zunächst werden Schalthandlungen SH1 und SH2 ausgeführt; kurze Zeit nach SH2 kommt ein Überstrom zwischen den Phasen 2 und 3 vor und das Ausschalten der Phase 2 per SHO. Danach wird per Schalthandlung SH3 Phase 2 eingeschaltet, was erneut einen Überstrom zwischen den Phasen 2 und 3 hervorruft. Mit der Schalthandlung SH2 und der anschließenden Schalthandlung SHO kann ermittelt werden, dass der Stromkreis zwischen den Phasen 2 und 3 mit hoher Wahrscheinlichkeit Überstromereignisse erzeugt. Mit dieser Information ist es schon vor der Schalthandlung SH3 bekannt, dass sie zu einem Überstrom führen würde, denn die Spannung zwischen den Phasen 2 und 3 ist kurz vor der Schalthandlung SH3 deutlich höher als bei dem früheren Versuch, diese beiden Phasen gleichzeitig einzuschalten (SH2).
Ab dem Zeitpunkt unmittelbar vor der Schalthandlung SH3 sind grundsätzlich vier Fälle möglich:
1. Einschalten des Leistungshalbleiters in Phase 2 durch SH3 und anschließend Abschaltung der Phase 2 ausgelöst durch den Überstrom, wie es in Fig. 14 dargestellt ist. In diesem Fall wird Phase 3 weiter bestromt. Zum Zeitpunkt kurz vor 0,155 [s] wird Phase 1 per SH3 eingeschaltet und kann auch bestromt werden. Dann wird zum Zeitpunkt 0,16 [s] SH6 ausgeführt und der Stromkreis zwischen den Phasen 2 und 3 wieder eingeschaltet.
2. Einschalten des Leistungshalbleiters in Phase 2 durch SH3 und anschließend Abschaltung der Phase 3 ausgelöst durch den Überstrom (nicht in Fig. 14 gezeigt). In diesem Fall könnten einphasige Lasten in den Stromkreisen SKL2N, SKL1L2 und SKL3N in den relevanten Spannungsnulldurchgängen so schnell wie möglich „sanft“ nacheinander einschalten. (Ob bei dem zweiphasigen Überstrom Phase 2 oder 3 abschaltet, liegt an den Lastverhältnissen und an den Strommesstoleranzen und Offsets.)
3. Einschalten des Leistungshalbleiters in Phase 2 durch SH3 und anschließend Abschaltung der beiden Phasen 2 und 3 aufgrund des Überstroms (nicht in Fig. 14 gezeigt). In diesem Fall würde der Algorithmus je nach rechentechnischer Umsetzung entweder a. den Leistungshalbleiter der Phase 2 sofort wieder einschalten, dann gilt der Ablauf nach dem Fall 2, oder b. bis zum Nulldurchgang der Phasenspannung uL1 N warten, um dort Phase 1 einzuschalten. Damit werden um ca. ein Sechstel der Netzperiode keine Lasten versorgt und keine Versuche durchgeführt, neue Stromkreise einzuschalten.
4. Proaktives Ausschalten der Phase 3 und anschließend Einschalten der Phase 2 per Schalthandlung SH1 (nicht Fig. 14 gezeigt). In diesem Fall werden gleiche Lasten versorgt, wie in dem Fall 2. Der Unterschied ist, dass der Leistungshalbleiter der Phase 3 beim proaktiven Ausschalten nicht einen Überstrom ausschaltet, sondern einen kleineren Betriebsstrom. In den Fällen 2, 3. a und 4 kann die Energie unter den Stromkreisen „portioniert“ werden: alle verfügbaren Spannungsnulldurchgänge werden optimal für das Zuschalten der Stromkreise genutzt.
In den anderen Fällen werden die Lasten asymmetrisch mit Energie versorgt oder sogar alle drei Phasen für ca. 3,33 [ms] ausgeschaltet.
Symmetrisches Vorladen der Lasten in den Stromkreisen SKL1 N, SKL2N, SKL3N (Phasenleiter-Neutralleiter) ist Voraussetzung für das sanfte Einschalten der weiteren Stromkreise (Phasenleiter-Phasenleiter) und muss deswegen höher priorisiert werden. Aus dieser Hinsicht ist der Fall 4 am attraktivsten. Weiterhin ist er am günstigsten für die Belastung der Energy Absorber.
Das zwölfte Szenario betrifft eine Demonstration der Schalthandlung SH7.
Szenario 12 von Fig. 15 zeigt das proaktive Ausschalten der Phase 3 mit der Schalthandlung SH7, wie es in dem Fall 4 oben beschrieben ist.
Das dreizehnte Szenario betrifft eine Demonstration der Schalthandlung SH8.
Im Szenario 12 wird die Schalthandlung SH7 in dem Schaltzustand SZ1 ausgeführt. Es ist auch vorteilhaft, in dem Schaltzustand SZ2 bei der Erkennung von zweiphasigen Überstromlasten eine Phase proaktiv auszuschalten. Szenario 13 von Fig. 16 zeigt einen solchen Fall. Die Schaltvorgänge vor dem Zeitpunkt 0,16 [s] sind gleich zu dem Szenario 12. Der Unterschied ist, dass nach 0,16 [s] anstatt von SH5 die Schalthandlung SH8 ausgeführt wird. Damit wird ein kleinerer Strom ausgeschaltet als der Überstrom nach SH5 im Szenario 12. Außerdem treten in Szenario 13 die späteren Schalthandlungen SH6 und SHO im Gegensatz zu Szenario 12 nicht auf.
Das Ausführen der SH8 führt im Gegensatz zu Szenario 12 dazu, dass im Zeitabschnitt nach 0,16 [s] Phase 2 bestromt wird.
Die Schalthandlungen SH7 und SH8 sorgen damit dafür, dass in
Schaltzuständen SZ1 und SZ2 die Stromkreise abwechselnd bestromt werden. Das vierzehnte Szenario betrifft eine Demonstration der Schalthandlung SH9.
In den Szenarien 12 und 13 kommt nach der Schalthandlung SH6 kurz nach dem Zeitpunkt 0,155 [s] ein Überstromereignis vor, nach dem Phase 2 ausgeschaltet wird. Mit der Schalthandlung SH6 wird Phase 2 eingeschaltet, wobei
• Phase 3 eingeschaltet ist
• bekannt ist, dass zwischen den Phasen 2 und 3 bei einem früheren Einschaltversuch in der Nähe des relevanten Nulldurchgangs ein Überstrom stattgefunden hat
• Die Spannung zwischen den Phasen 2 und 3 kurz vor der erwähnten Schalthandlung SH6 betragsmäßig ca. 3/2 der Phasenspannungsamplitude beträgt.
Es ist also zu erwarten, dass nach dem Einschalten der Phase 2 durch SH6 ein Überstrom zwischen den Phasen 2 und 3 stattfindet. Ab dem Zeitpunkt vor SH6 sind folgende Fälle möglich:
1. Ausführung von SH6 und Ausschalten von Phase 2 wegen Überstrom, wie es in den Szenarien 12 und 13 gezeigt ist. So können nach der Schalthandlung SHO in dem Zeitabschnitt 0,155-0,16 [s] die Stromkreise SKL1N, SKL3N, SKL3L1 bestromt werden. Die Nulldurchgänge der Spannungen uL3L1 , uL3N können bei weiteren Überströmereignissen für das Wiedereinschalten optimal genutzt werden.
2. Ausführung von SH6 und Ausschalten von Phase 3 wegen Überstrom. So wird in dem Zeitabschnitt nach der Schalthandlung SHO in dem Zeitabschnitt 0,155-0,16 [s] der Stromkreise SKL2N bestromt.
3. Proaktives Ausschalten der Phase 2 per Schalthandlung SH9, wie es in Fig. 17 dargestellt ist. In diesem Fall sind die Stromverläufe nach dem anschließenden Einschalten der Phase 3 analog zu dem Fall 1. Der Unterschied liegt daran, dass von Phase 2 ein kleinerer Strom ausgeschaltet wird. Die Fälle 1 und 3 sind für gleichmäßiges Beströmen der potenziellen Inrush- Lasten vorteilhaft. Nur Fall 3 kann bewusst herbeigeführt werden. Wenn Phase 2 nicht proaktiv ausgeschaltet wird, ist unbekannt, ob danach Fall 1 oder 2 eintritt. Ist der frühere Überstrom zwischen den Phasen 2 und 3 ein Inrush-Strom eines dreiphasigen Gleichrichters gewesen, wird er bei dem Zuschalten der Phase 3 durch SH6 (Szenario 13) hochwahrscheinlich keine hohe Amplitude mehr haben, da der Zwischenkreis durch die zuvor eingeschalteten Phasen 1 und 2 vorgeladen wurde.
Das Ausführen der Schalthandlung SH6 wie in Szenarien 12 und 13 ist vorteilhaft für möglichst schnelles Einschalten aller Phasen in dem Fall, wenn der Überstrom zwischen den Phasen 2 und 3 nicht durch einen zweiphasigen Kurzschluss, sondern durch einen dreiphasigen Gleichrichter verursacht wäre. Das Ausführen der Schalthandlung SH9 anstatt von SH6 verlangsamt den gesamten Einschaltvorgang, bietet dafür die Möglichkeit, den Überstrom zwischen den Phasen 2 und 3 zu vermeiden, wenn er durch einen Kurzschluss verursacht wird. Außerdem kann in diesem Fall der Stromkreis zwischen den Phasen 3 und 1 eingeschaltet und analysiert werden.
Ein Ansteuerautomat ohne die Schalthandlung SH9 wird durch ein etwas schnelleres Einschaltverhalten gekennzeichnet. Ein Ansteuerautomat mit SH9 ist langsamer und „umsichtiger“ und kann Vorteile aus Sicht der Lasterkennung bieten.
Zusammenfassend kann zu den Szenarien 11 bis 14 Folgendes konstatiert werden. Mit den Schalthandlungen SH7 und SH8 wird eine symmetrische Aufteilung der Energie zwischen einphasigen Lasten in transienten Zuständen erreicht. Das ist ein Vorteil und Voraussetzung für das Zuschalten der zwei- und dreiphasigen Lasten. Die Schalthandlung SH9 ist optional und ist nur unter besonderen Umständen interessant, zum Beispiel wenn längeres Ein- bzw. Wiedereinschalten erlaubt ist und die Erkennung der den Überstrom erzeugenden Last erwünscht ist.
Im Folgenden werden Möglichkeiten zur Gestaltung des Ansteuerautomaten diskutiert.
Das Grundschaltverfahren bestehend aus den Schalthandlungen SHO bis SH6 und verfolgt das Ziel, den Nulldurchgang jeder der sechs Spannungen für das Ein- bzw. das Wiedereinschalten des jeweiligen Stromkreises zu nutzen. Die Minimale Ausstattung eines Ansteuerautomaten muss das Grundschaltverfahren und ein Kriterium für dauerhaftes Ausschalten enthalten.
Die Zusatzbedingungen ZB1 bis ZB3 sowie Schalthandlungen SH7 bis SH9 sind vorteilhafte Ergänzungen zu dem Grundschaltverfahren. Für ihre Implementierung ist die Überwachung der Stromkreiszustände erforderlich.
Zwei Verfahren zur Überwachung der Stromkreiszustände und Ermittlung der Überstrom Ursache sind oben beschrieben. Es ist nicht auszuschließen, dass Variationen dieser Verfahren oder andere Verfahren für diesen Zweck umsetzbar sind. Unabhängig von der Umsetzung der Überwachung ist es wichtig, dass nach einem Überstromereignis die Zuweisung der Überstromursache einem der sechs virtuellen Stromkreise erfolgt. Danach wird erwartet, dass beim nächsten Einschalten von einem oder zwei Schaltern mit einer sehr hohen Wahrscheinlichkeit ein Überstromereignis in einem bestimmten Stromkreis stattfindet. Die Zusatzbedingungen ZB1 bis ZB3 verbessern das Grundschaltverfahren, indem auf
Einschalthandlungen verzichtet wird, die hochwahrscheinlich nur zu einer Überstromabschaltung des einzuschaltenden Leistungshalbleiters führen würden.
Mit den Schalthandlungen SH7 und SH8 wird proaktiv dafür gesorgt, dass währen der Ein- bzw. Wiedereinschaltvorgänge die Energie unter den Verbrauchern möglichst gleichmäßig verteilt wird. Das führt unter Umständen dazu, dass der vollständig eingeschaltete Zustand SZ3 schneller erreicht wird.
Die Schalthandlung SH9 ist optional.
Einzeln und zusammen miteinander bieten die Zusatzbedingungen ZB1 bis ZB3 Schalthandlungen SH7 bis SH9 eine Möglichkeit, die Dimensionierung der Energy Absorber positiv zu beeinflussen.
Die Vorteile dieser Ergänzungen sind nur in einigen Betriebszuständen sichtbar. In einfachen Betriebsfällen fallen sie wenig auf, z.B. bei einfachen ohmschen Lasten ohne Überstrom.
Im Folgenden sind Beispiele von einem Einschaltvorgang mit einer Gleichrichterlast beschrieben.
Das fünfzehnte Szenario von Fig. 18 zeigt das Einschalten eines SCCBs mit dem Grundschaltverfahren. Als Lasten dienen drei einphasige Gleichrichter je 400 pF Zwischenkreiskapazität und ein dreiphasiger Gleichrichter mit 200 pF am Zwischenkreis.
Das sechzehnte Szenario von Fig. 19 demonstriert das Einschalten eines SCCB mit dem um die Zusatzbedingungen ZB1 bis ZB3 sowie Schalthandlungen SH7 und SH8 ergänzten Grundschaltverfahren mit den gleichen Lasten. Der transiente Vorgang nimmt im Szenario 16 einige [ms] mehr in Anspruch als im Szenario 15. In beiden Szenarien sind nach weniger als einer Netzperiode ab der ersten Schalthandlung alle drei Phasen dauerhaft eingeschaltet.
In Fig. 20 ist ein erstes prinzipielles Vorgehen gezeigt, das ein dauerhaften Ausschalten eines erfindungsgemäßen Schutzschalters vorsieht, wenn kein stabiler Betrieb erreicht wird. Dieses erste Vorgehen basiert auf dem Zählen von Schaltereignissen mittels eines Zählers. Im Schritt S11 wird das Verfahren gestartet, z.B. als Teil einer Einschaltroutine eines erfindungsgemäßen Schalters. Der Zähler wird auf null gesetzt (Schritt S12) und die Registrierung von Überstromereignissen gestartet (Schritt S13). Während des Betriebs kann es zu einem stabilen Betrieb kommen, der einen Reset bzw. eine Rücksetzung des Zählers triggert (Schritt S14). Die Vorgehensweise für einen Reset ist in Fig. 22 näher gezeigt. Im Falle eines Überstromereignisses S15 wird der Zähler inkrementiert. Falls ein Schwellenwert für den Zählerstand erreicht wird, führt dies zu dem dauerhaften Ausschalten (Schritt S18). Sonst wird das Verfahren fortgesetzt. Durch den Reset S14 ist dabei garantiert, dass eine dauerhafte Abschaltung nicht einfach durch Akkumulation von Überstromereignissen erfolgt, sondern nur im Zuge eines instabilen Betriebs erfolgt.
In Fig. 21 ist ein zweites prinzipielles Vorgehen gezeigt, welches ein dauerhaftes Ausschalten eines erfindungsgemäßen Schutzschalters vorsieht, wenn kein stabiler Betrieb erreicht wird. Dieses Verfahren operiert mit einem Timer bzw. Zeitgeber. Im Zuge einer Initialisierung des Schalters (Schritt S21) wird sich die Erfassung von Überstromereignisses vorgesehen (Schritte S22). Kommt es zu einem Überstromereignis (Schritt S23), wird eine Timer gestartet (Schritt S24), Während dieser Timer läuft, kann es zu einem Reset kommen (Schritt S25). Der Reset wird unten anhand von Fig. 22 näher erläutert. Der Reset führt zu einer Beendigung des Timers (Schritt S26). Ein neuer Timer kann gestartet werden, wenn es wieder zu einem Überstromereignis kommt. Erreicht der Timer einen Grenzwert Tmax (Schritt S27), so führt das zu einem dauerhaften Abschalten (Schritt S28).
Die in Fig. 20 und Fig. 21 gezeigten Verfahren können auch parallel oder in Kombination zum Einsatz kommen.
In Fig. 22 ist ein Verfahren zum Reset gezeigt, welches sowohl für zählerbasiertes (Fig. 20) als auch Timer-basiertes (Fig. 21) dauerhaftes Abschalten zum Einsatz kommen kann. Wenn es nach dem Start des Schalters (Schritt S31) zu einem Überstromereignis S32 und der Unterbrechung einer Phasenleitung kommt, erfolgt darauf ein Wiedereinschalten mittels einer der oben beschriebenen Schalthandlungen (Schritt S33). Wenn durch Schalthandlungen ein Einschalten aller Phasen erreicht ist (Abfrage S34), wird ein Timer Tstat gestartet (Schritt S35). Dieser Timer wird gelöscht (Schritt S37), wenn eine der drei Phasen wieder (wegen eines Überstromereignisses) unterbrochen wird (Schritt S36). Ein entsprechender Timer würde dann wieder initiiert werden, wenn erneut die drei Phasen verbunden sind. Erreicht der Timer einen Grenzwert Tstat, max (Schritt S38), ohne dass eine der Phasen unterbrochen worden wäre, ist das Kriterium für einen stabilen Betrieb erfüllt und ein Reset wird bei dem Verfahren von Fig. 20 bzw. Fig. 21 getriggert (Schritt S39). Es ist oben ein neuartiger Ansatz zum Betrieb eines 3+N SCCBs mit Beherrschung der Inrush- Ströme durch die Ansteuerung der Leistungshalbleiter beschrieben, der aufwandsärmer und effizienter als herkömmliches, von anderen Schaltertypen bekanntes Vorgehen ist. Dabei sind die Ausführungsbeispiele nur illustrativ. Den Fachmann sind zahlreiche Abwandlungen unmittelbar einsichtig, welche in den Schutzbereich der Ansprüche fallen.

Claims

Patentansprüche
1. Schutzschalter zum Schutz einer mit drei Phasenleitern (L1 , L2, L3) und einem Neutralleiter (N) gebildeten Stromversorgung, wobei der Schutzschalter
- zur Bestimmung von Stromwerten der drei Phasenleiter (L1, L2, L3),
- zur Bestimmung von Werten der zwischen den Phasenleitern (L1 , L2, L3) und dem Neutralleiter (N) anliegenden Spannungen,
- zur Auswertung bestimmter Strom- und Spannungswerte im Hinblick auf die Erfüllung von Bedingungen für Schalthandlungen, die das Unterbrechen der Phasenleiter (L1 , L2, L3) und das Wiederherstellen von unterbrochenen Verbindungen betreffen,
- zur Ausgabe von Steuersignalen nach Maßgabe von gemäß der Auswertungsergebnisse durchzuführenden Schalthandlungen, und
- zur durch die Steuersignale veranlassten Unterbrechung der Phasenleiter (L1, L2, L3) und Wiederherstellung von unterbrochenen Verbindungen ausgestaltet ist, wobei
- der Schutzschalter dafür eingerichtet ist, sich dauerhaft auszuschalten, wenn nach mindestens einem Kriterium kein stabiles Einschalten aller drei Phasen erreicht wird.
2. Schutzschalter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzschalter dafür ausgestaltet ist,
- eine Zeiterfassung (TSTAT) nach einer Schalthandlung, welche dazu führt, dass alle Phasenleiter (L1, L2, L3) verbunden sind, zu starten,
- zu überprüfen, ob die nach der Schalthandlung vergangene Zeit einen Schwellenwert (TSTAT, MAX) erreicht, ohne dass es zu einer Unterbrechung eines Phasenleiters (L1, L2, L3) gekommen wäre, und
- wenn die nach der Schalthandlung vergangene Zeit einen Schwellenwert (TSTAT, MAX) erreicht, ohne dass es zu einer Unterbrechung eines Phasenleiters (L1 , L2, L3) gekommen wäre, eine Überprüfung auf das Vorliegen eines Kriteriums für ein dauerhaftes Ausschalten neu zu starten.
3. Schutzschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Schutzschalter für ein Zählen von Schalthandlungen ausgestaltet ist, und
- der Schutzschalter dafür eingerichtet ist, sich dauerhaft auszuschalten, wenn ein Schwellenwert für eine Anzahl von Schalthandlungen eines bestimmten Typs oder ein Schwellenwert für die aggregierte Anzahl der Schalthandlungen mehrerer Typen erreicht wird.
4. Schutzschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um Schalthandlungen handelt, die ein Unterbrechen mindestens eines Phasenleiters beinhalten.
5. Schutzschalter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass
- virtuelle Stromkreise für einen Phasenleiter und den Neutralleiter (SKL1N, SKL2N, SKL2N) und/oder virtuelle Stromkreise für zwei Phasenleiter (SKL1L2, SKL1 L3, SKL2L3) definiert sind, und
- der Schutzschalter dafür ausgestaltet ist,
-- Schalthandlungen verschiedenen Typs diesen virtuellen Stromkreisen zuzuordnen,
-- ein Zählen von diesen auf virtuelle Stromkreise bezogenen Schalthandlungen vorzunehmen, und
-- sich dauerhaft auszuschalten, wenn ein Schwellenwert für eine Anzahl von Schalthandlungen eines auf einen virtuellen Schaltkreis bezogenen Typs oder ein Schwellenwert für die aggregierte Anzahl der Schalthandlungen mehrerer jeweils auf einen virtuellen Schaltkreis bezogener Typen von Schalthandlungen erreicht wird.
6. Schutzschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für virtuelle Stromkreise für einen Phasenleiter und den Neutralleiter (SKL1 N, SKL2N, SKL2N) andere Schwellenwerte als für virtueller Stromkreis für zwei Phasenleiter (SKL1 L2, SKL1 L3, SKL2L3) festgelegt sind.
7. Schutzschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzschalter dafür ausgestaltet ist,
- eine Zeiterfassung (TSTAT) nach einer Schalthandlung, welche dazu führt, dass alle Phasenleiter (L1, L2, L3) verbunden sind, zu starten, und
- wenn die nach der Schalthandlung vergangene Zeit einen Schwellenwert (TSTAT, MAX) erreicht, ohne dass es zu einer Unterbrechung eines Phasenleiters (L1 , L2, L3) gekommen wäre (Ausschaltereignis), das Zählen einer Anzahl von Schalthandlungen neu zu beginnen.
8. Schutzschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzschalter dafür ausgestaltet ist,
- eine Zeiterfassung nach einem Überstromereignis zu starten,
- die Zeiterfassung zu beenden, wenn nach mindestens einem Kriterium ein stabiles Einschalten aller drei Phasenleiter (L1 , L2, L3) erreicht wurde, und
- sich dauerhaft auszuschalten, wenn die nach dem Überstromereignis vergangene Zeit einen Schwellenwert (TMAX) erreicht, ohne dass nach dem mindestens einen Kriterium ein stabiles Einschalten aller drei Phasenleiter (L1 , L2, L3) erreicht wurde.
9. Schutzschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzschalter dafür ausgestaltet ist
- eine Zeiterfassung (TSTAT) nach einer Schalthandlung, welche dazu führt, dass alle Phasenleiter (L1 , L2, L3) verbunden sind, zu starten, und
- wenn die nach der Schalthandlung vergangene Zeit einen Schwellenwert (TSTAT, MAX) erreicht, ohne dass es zu einer Unterbrechung eines Phasenleiters (L1 , L2, L3) gekommen wäre, die nach dem Überstromereignis gestartete Zeiterfassung zu beenden.
10. Verfahren zum Schutz einer mit drei Phasenleitern (L1 , L2, L3) und einem Neutralleiter (N) gebildeten Stromversorgung, umfassend
- Bestimmung von Stromwerten der drei Phasenleiter (L1 , L2, L3),
- Bestimmung von Werten der zwischen den Phasenleitern (L1 , L2, L3) und dem Neutralleiter (N) anliegenden Spannungen,
- Auswertung bestimmter Strom- und Spannungswerte im Hin-blick auf die Erfüllung von Bedingungen für Schalthandlungen, die das Unterbrechen der Phasenleiter (L1 , L2, L3) und das Wiederherstellen von unterbrochenen Verbindungen betreffen,
- Ausgabe von Steuersignalen nach Maßgabe von gemäß der Auswertungsergebnisse durchzuführenden Schalthandlungen, und
- durch die Steuersignale veranlasste Unterbrechung der Phasenleiter (L1 , L2, L3) und Wiederherstellung von unterbrochenen Verbindungen, wobei
- die Phasenleitern (L1 , L2, L3) dauerhaft unterbrochen werden, wenn nach mindestens einem Kriterium kein stabiles Einschalten aller drei Phasen erreicht wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass - eine Zeiterfassung (TSTAT) nach einer Schalthandlung, welche dazu führt, dass alle Phasenleiter (L1, L2, L3) verbunden sind, gestartet wird,
- überprüft wird, ob die nach der Schalthandlung vergangene Zeit einen Schwellenwert (TSTAT, MAX) erreicht, ohne dass es zu einer Unterbrechung eines Phasenleiters (L1, L2, L3) gekommen wäre, und
- wenn die nach der Schalthandlung vergangene Zeit einen Schwellenwert (TSTAT, MAX) erreicht, ohne dass es zu einer Unter-brechung eines Phasenleiters (L1 , L2, L3) gekommen wäre, eine Überprüfung auf das Vorliegen eines Kriteriums für ein dauerhaftes Ausschalten neu gestartet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass
- ein Zählen von Schalthandlungen vorgenommen wird, und
- die Phasenleitern (L1, L2, L3) dauerhaft unterbrochen werden, wenn ein Schwellenwert für eine Anzahl von Schalthandlungen eines bestimmten Typs oder ein Schwellenwert für die aggregierte Anzahl der Schalthandlungen mehrerer Typen erreicht wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um Schalthandlungen handelt, die ein Unterbrechen mindestens eines Phasenleiters beinhalten.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass
- virtuelle Stromkreise für einen Phasenleiter und den Neutralleiter (SKL1N, SKL2N, SKL2N) und/oder virtuelle Strom-kreise für zwei Phasenleiter (SKL1L2, SKL1 L3, SKL2L3) definiert sind, und
- Schalthandlungen verschiedenen Typs diesen virtuellen Stromkreisen zugeordnet werden,
- ein Zählen von diesen auf virtuelle Stromkreise bezogenen Schalthandlungen vorgenommen wird, und
- die Phasenleitern (L1, L2, L3) dauerhaft unterbrochen werden, wenn ein Schwellenwert für eine Anzahl von Schalthandlungen eines auf einen virtuellen Schaltkreis bezogenen Typs oder ein Schwellenwert für die aggregierte Anzahl der Schalthandlungen mehrerer jeweils auf einen virtuellen Schaltkreis bezogener Typen von Schalthandlungen erreicht wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass für virtuelle Stromkreise für einen Phasenleiter und den Neutralleiter (SKL1 N, SKL2N, SKL2N) andere Schwellenwerte als für virtueller Stromkreis für zwei Phasenleiter (SKL1 L2, SKL1 L3, SKL2L3) festgelegt sind.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzschalter dafür ausgestaltet ist,
- eine Zeiterfassung (TSTAT) nach einer Schalthandlung, welche dazu führt, dass alle Phasenleiter (L1, L2, L3) verbunden sind, zu starten, und
- wenn die nach der Schalthandlung vergangene Zeit einen Schwellenwert (TSTAT, MAX) erreicht, ohne dass es zu einer Unterbrechung eines Phasenleiters (L1 , L2, L3) gekommen wäre, das Zählen einer Anzahl von Schalthandlungen neu zu beginnen.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- eine Zeiterfassung nach einem Überstromereignis gestartet wird,
- die Zeiterfassung beendet wird, wenn nach mindestens einem Kriterium ein stabiles Einschalten aller drei Phasenleiter (L1, L2, L3) erreicht wurde, und
- die Phasenleitern (L1 , L2, L3) dauerhaft unterbrochen werden, wenn die nach dem Überstromereignis vergangene Zeit einen Schwellenwert (TMAX) erreicht, ohne dass nach dem mindestens einen Kriterium ein stabiles Einschalten aller drei Phasenleiter (L1 , L2, L3) erreicht wurde.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass
- eine Zeiterfassung (TSTAT) nach einer Schalthandlung, welche dazu führt, dass alle Phasenleiter (L1, L2, L3) verbunden sind, gestartet wird, und
- wenn die nach der Schalthandlung vergangene Zeit einen Schwellenwert (TSTAT, MAX) erreicht, ohne dass es zu einer Unterbrechung eines Phasenleiters (L1 , L2, L3) gekommen wäre, die nach dem Überstromereignis gestartete Zeiterfassung beendet wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1580859B1 (de) * 2004-03-23 2016-06-01 ABB Oy Verfahren und Vorrichtung zum Steuern des Wiedereinschaltens
US20210281062A1 (en) * 2020-03-06 2021-09-09 Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Electric power distribution sectionalizing in high-risk areas using wireless fault sensors
US20220271523A1 (en) * 2021-02-11 2022-08-25 Duke Energy Corporation Recloser lockout methods and related devices

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1580859B1 (de) * 2004-03-23 2016-06-01 ABB Oy Verfahren und Vorrichtung zum Steuern des Wiedereinschaltens
US20210281062A1 (en) * 2020-03-06 2021-09-09 Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Electric power distribution sectionalizing in high-risk areas using wireless fault sensors
US20220271523A1 (en) * 2021-02-11 2022-08-25 Duke Energy Corporation Recloser lockout methods and related devices

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