DE102020200993B4

DE102020200993B4 - Fernantrieb, Anordnung mit einem Fernantrieb sowie Verfahren

Info

Publication number: DE102020200993B4
Application number: DE102020200993.7A
Authority: DE
Inventors: Peter Karl; Jesco Doyen; Thomas Lohr; Thomas Hochmuth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2020-01-28
Filing date: 2020-01-28
Publication date: 2023-06-01
Anticipated expiration: 2040-01-29
Also published as: CN113258667A; DE102020200993A1

Abstract

Fernantrieb (1) zur Kopplung mit einem Niederspannungs-Schutzschaltgerät (100), um mittels einer steuerbaren Antriebseinrichtung (20) des Fernantriebs (1) das angekoppelte Schutzschaltgerät (100) zu betätigen, mit
- einer Messeinrichtung (40) zur Messung des elektrischen Potentials einer elektrischen Anschlussleitung des Schutzschaltgerätes (100), wobei die Messeinrichtung (40) eine erste Messleitung (41) und eine zweite Messleitung (42) aufweist, welche jeweils mit einer am Schutzschaltgerät (100) ausgebildeten Kontaktstelle elektrisch leitend verbindbar sind,
- einer mit der Messeinrichtung (40) verbundene Verarbeitungseinrichtung (30) zur Verarbeitung eines von der Messeinrichtung ermittelten Potential-Messwertes, wobei die Verarbeitungseinrichtung (30) mit der Antriebseinrichtung (20) elektrisch leitend verbunden ist, und wobei eine Ansteuerung der Antriebseinrichtung (20) zum Wiedereinschalten des Schutzschaltgerätes (100) in Abhängigkeit des gemessenen Messwertes erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fernantrieb zur Kopplung mit einem Niederspannungs-Schutzschaltgerät, um mittels einer steuerbaren Antriebseinrichtung des Fernantriebs das angekoppelte Schutzschaltgerät zu betätigen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein System, bestehend aus einem Fernantrieb sowie einem mit diesem gekoppelten Niederspannungs-Schutzschaltgerät. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Wiedereinschalten eines mit dem Fernantrieb gekoppelten Niederspannungs-Schutzschaltgerätes.
Ein Fernantrieb ermöglicht die Betätigung eines Niederspannungs-Schutzschaltgerätes aus der Ferne. Derartige Niederspannungs-Schutzschaltgeräte werden auch als Reiheneinbaugeräte bezeichnet. Der Fernantrieb ist dabei mit dem Schutzschaltgerät mechanisch gekoppelt und kann sowohl zum Ausschalten als auch zum Einschalten des Schutzschaltgerätes aus der Ferne eingesetzt werden. Derartige Fernantriebe sind prinzipiell aus dem Stand der Technik - beispielsweise aus der deutschen Patentschrift DE 102 16 055 B4 - vorbekannt.
Als Schutzschaltgeräte zur Kopplung mit dem Fernantrieb kommen beispielsweise Leitungsschutzschalter (LS-Schalter), Fehlerstromschutzschalter (FI-Schalter), Brandschutzschalter, Kombinationsgeräte wie FI-LS-Schutzschalter oder Lasttrennschalter in Betracht.
Die Grundsätzliche Funktionsweise eines Fernantriebs ist beispielsweise aus der Druckschrift EP 1 870 919 A1 bekannt. Darin ist ein Fernantrieb offenbart, der einen mittels eines Servoantriebs betätigbaren Rückstellhebel aufweist. Der Rückstellhebel ist mit einem Betätigungselement eines Niederspannungs-Schutzschalters mechanisch koppelbar, um nach einer Auslösung des Niederspannungs-Schutzschalters diesen mit Hilfe des Fernantriebs über die Kopplung des Rückstellhebels mit dem Betätigungselement wieder einzuschalten.
Weiterhin ist aus der Druckschrift DE 38 74 168 T2 ein elektromechanischer Schutzschalter bekannt, welcher in einem gemeinsamen Gehäuse eine fernbedienbare Ein-Aus-Schaltung von Kontakten aufweist, so dass in einem Schaltgerät sowohl eine Schutzfunktion im Falle eines Überstroms als auch eine ferngesteuerte Öffnungsfunktion realisierbar ist, wobei der mechanische Aufbau des Schaltgerätes das Ziel verfolgt, den für die fernbedienbare Ein-Aus-Schaltung benötigten Platzbedarf möglichst gering zu halten.
Ein Leitungsschutzschalter (sogenannter LS-Schalter) ist eine in der Elektroinstallation verwendete Überstromschutzeinrichtung und wird insbesondere im Bereich der Niederspannungsnetze eingesetzt. Leitungsschutzschalter garantieren ein sicheres Abschalten bei Kurzschluss und schützen Verbraucher sowie elektrische Anlagen vor Überlast, beispielsweise vor Beschädigung der elektrischen Leitungen durch zu starke Erwärmung in Folge eines zu hohen elektrischen Stromes. Sie sind dazu ausgebildet, einen zu überwachenden Stromkreis im Falle eines Kurzschlusses oder bei Auftreten einer Überlast selbsttätig abzuschalten und damit vom übrigen Leitungsnetz zu trennen. Leitungsschutzschalter werden daher insbesondere als Schalt- und Sicherheitselemente zur Überwachung und Absicherung eines elektrischen Stromkreises in elektrischen Energieversorgungsnetzen eingesetzt. Leitungsschutzschalter sind aus den Druckschriften DE 10 2015 217 704 A1 , EP 2 980 822 A1 , DE 10 2015 213 375 A1 , DE 10 2013 211 539 A1 oder EP 2 685 482 B1 prinzipiell vorbekannt.
Mit Hilfe eines Fehlerstromschutzschalters ist auch ein Personen-, Sach- oder Brandschutz realisierbar. Dabei handelt es sich um Schaltgeräte, die bei einem in elektrischen Geräten und Anlagen auftretenden Fehler diese Geräte und Anlagen innerhalb kürzester Zeit abschalten und somit vom restlichen Stromnetz trennen, wenn elektrischer Strom „auf falschem Weg“, etwa durch den Körper einer Person, gegen Erde fließt. Hierzu vergleicht der Fehlerstromschutzschalter die Stromstärke des zu einem elektrischen Verbraucher hinfließenden Stromes mit der Stärke des von dem Verbraucher zurückfließenden Stromes. Fehlerstromschutzschalter sind beispielsweise aus den Druckschriften EP 0 957 558 A2 , DE 10 2014 208 036 A1 oder DE 10 2014 202 485 A1 vorbekannt.
Weiterhin sind aus dem Stand der Technik auch Schaltgeräte ohne eigene Schutzfunktion bekannt. Hierunter fallen beispielsweise die sogenannten Lastschalter, Trennschalter oder Lasttrennschalter. Unter den letztgenannten werden Schaltgeräte verstanden, welche hinsichtlich ihrer Funktionalität sowohl die Anforderungen an einen Lastschalter - das Schalten unter elektrischer Last - als auch die an einen Trennschalter gestellten Anforderungen - das annähernd leistungslose Trennen elektrischer Anlagenteile - erfüllen. In Niederspannungsnetzen werden Lasttrennschalter beispielsweise zur Unterbrechung von Hauptstromkreisen im Bereich der Hauptverteilung eingesetzt.
Weiterhin gibt es bei Fernantrieben die Funktion einer automatischen Wiedereinschaltung des gekoppelten Schutzschaltgerätes nach dessen fehlerbedingter Auslösung bzw. Abschaltung. Fernantriebe mit einer derartigen automatischen Wiedereinschalt-Funktion werden im Englischen auch als „automatic reclosing devices“, kurz: ARD bezeichnet. Hierbei kann das Problem auftreten, dass der zur Auslösung des Schutzschaltgerätes führende Betriebszustand, beispielsweise ein Kurzschluss oder Erdfehlerstrom, noch vorhanden ist, wenn mittels des ARD-Fernantriebs der Wiedereinschaltvorgang bereits initiiert wird. Dies kann zu unerwünschten Folgen, beispielsweise Beschädigungen an den Geräten, aber auch der Gefährdung von Gesundheit oder Leben durch elektrischen Strom, führen und ist daher unter allen Umständen zu vermeiden.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Fernantrieb, eine Anordnung bestehend aus einem Fernantrieb sowie einem mit diesem gekoppelten Schutzschaltgerät, sowie ein Verfahren zum Wiedereinschalten des Schutzschaltgerätes bereitzustellen, welche die vorstehend genannten Nachteile überwinden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Fernantrieb, die Anordnung sowie das Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Fernantriebs sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Der erfindungsgemäße Fernantrieb dient der Kopplung mit einem Niederspannungs-Schutzschaltgerät, um mittels einer steuerbaren Antriebseinrichtung des Fernantriebs das angekoppelte Schutzschaltgerät zu betätigen. Der Fernantrieb weist hierzu eine Messeinrichtung zur Messung des elektrischen Potentials einer elektrischen Anschlussleitung des Schutzschaltgerätes auf. Die Messeinrichtung weist dabei zwei Messleitungen auf, welche jeweils mit einer am Schutzschaltgerät ausgebildeten Kontaktstelle elektrisch leitend verbindbar sind. Die Messeinrichtung ist dabei mit einer Verarbeitungseinrichtung zur Verarbeitung eines von der Messeinrichtung ermittelten Potential-Messwertes elektrisch leitend verbunden. Die Verarbeitungseinrichtung ist ihrerseits mit der Antriebseinrichtung elektrisch leitend verbunden, wobei eine Ansteuerung der Antriebseinrichtung zum Wiedereinschalten des Schutzschaltgerätes in Abhängigkeit des gemessenen Potential-Messwertes erfolgt.
Unter dem Begriff „elektrischen Anschlussleitung des Schutzschaltgerätes“ ist vorliegend eine Phasenleitung oder der Neutralleiter des gekoppelten Schutzschaltgerätes zu verstehen. Mit Hilfe der Messeinrichtung kann das elektrische Potential einer der jeweiligen Messleitung zugeordneten elektrischen Anschlussleitung eines an den Fernantrieb angekoppelten Schutzschaltgerätes gemessen werden, um festzustellen, ob ein die Auslösung des mit dem Fernantrieb gekoppelten Schutzschaltgerätes verursachender Betriebszustand, bspw. ein Erdschluss, weiterhin vorliegt. Dabei ist ein Ende jeder Messleitung mit der Messeinrichtung elektrisch leitend verbunden, das andere Ende ist mit einer der jeweiligen Messleitung zugeordneten, am Schutzschaltgerät ausgebildeten Kontaktstelle direkt oder indirekt elektrisch leitend verbindbar. Da jeder Kontaktstelle eine der Anschlussleitungen des Schutzschaltgerätes eindeutig zugeordnet ist, weisen diese dasselbe Potential wie die ihnen zugeordnete Anschlussleitung auf.
Der so ermittelte Messwert dient als Entscheidungsgröße bei der Ansteuerung der Antriebseinrichtung durch die Verarbeitungseinrichtung. Auf diese Weise kann - nach einem Ausschalten des Schutzschaltgerätes aufgrund eines detektierten Fehlers, bspw. eines Kurzschlusses, eines Fehlerstromes oder eines thermischen Überlastzustands - ein Wiedereinschalten des Schutzschaltgerätes vermieden werden, solange der Fehler weiterhin besteht. Erst wenn der Fehler nicht mehr vorliegt, ist ein Wiedereinschalten durch den Fernantrieb möglich. Ein Aufschalten auf einen bestehenden Fehlerzustand wird somit wirksam verhindert, wodurch Beschädigungen an der elektrischen Anlage vermieden werden. Die Sicherheit der elektrischen Anlage wird dadurch deutlich verbessert.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Fernantriebs weist die Messeinrichtung eine dritte Messleitung auf, welche über eine ihr zugeordnete Kontaktstelle mit dem Erdpotential elektrisch leitend verbindbar ist. Mit Hilfe der dritten Messleitung ist eine Potentialmessung gegenüber dem Erdpotential realisierbar. Die der dritten Messleitung zugeordnete Kontaktstelle kann dabei am Schutzschaltgerät oder im Verteilerkasten, beispielsweise in Gestalt eines Erdungsanschlusses, angeordnet und ausgebildet sein.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Fernantriebs weist die Messeinrichtung zumindest eine weitere Messleitung auf, um das elektrische Potential zumindest einer weiteren elektrischen Anschlussleitung des Schutzschaltgerätes zu messen. Die zumindest eine weitere Messleitung ist dabei mit zumindest einer weiteren, am Schutzschaltgerät ausgebildeten, der weiteren Messleitung zugeordneten Kontaktstelle elektrisch leitend verbindbar. Bei mehrpoligen Schutzschaltgeräten kann mit Hilfe einer oder mehrerer weiterer Messleitungen auch das elektrische Potential ein oder mehrerer weiterer elektrischen Anschlussleitungen des Schutzschaltgerätes gemessen werden. Die Messleitungen der Messeinrichtung sind dabei jeweils einer der elektrischen Anschlussleitungen eines durch das Schutzschaltgerät abgesicherten Stromkreises eindeutig zugeordnet und direkt oder indirekt mit diesem elektrisch leitend verbunden. Beispielsweise sind bei einem vierpoligen Schutzschaltgerät sowohl den drei Phasenleitungen als auch dem Neutralleiter jeweils eine der Messleitungen eindeutig zugeordnet. Auf diese Weise wird auch bei mehrpoligen Schutzschaltgeräten ein durch den gekoppelten Fernantrieb initiiertes automatisches Wiedereinschalten bei einem weiterhin bestehenden Fehlerzustand unabhängig von der hiervon betroffenen Anschlussleitung wirksam verhindert.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Fernantriebs ist mittels der Messeinrichtung eine Potentialmessung der elektrischen Anschlussleitung gegenüber Erde oder gegenüber einer weiteren elektrischen Anschlussleitung des Schutzschaltgerätes ausführbar. Damit kann mit Hilfe der Messeinrichtung sowohl eine Potentialmessung einer bzw. jeder der Anschlussleitungen gegenüber dem Erdpotential, d.h. eine Isolationsmessung des jeweiligen Anschlussleiters gegenüber Erde, als auch der Anschlussleitungen untereinander, d.h. eine Spannungsmessung zwischen jeweils zwei der Anschlussleitungen, durchgeführt werden. Auf diese Weise wird ein durch den gekoppelten Fernantrieb initiiertes automatisches Wiedereinschalten des Schutzschaltgerätes im Falle eines Kurzschlusses oder eines Erdfehlerstroms wirksam vermieden.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Fernantriebs weist die Verarbeitungseinrichtung eine Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit dem gekoppelten Schutzschaltgerät und/oder mit einer übergeordneten Einheit auf. Die Kommunikationsschnittstelle kann zur Kommunikation des Fernantriebs mit einer übergeordneten Einheit, beispielsweise eine Leitwarte, genutzt werden und ist vorteilhafter Weise bidirektional ausgebildet. Somit können beispielsweise kritische Betriebszustände vom Fernantrieb an die übergeordnete Stelle, übermittelt werden. Andererseits können Daten und Informationen, beispielsweise Steuerdaten zur Ansteuerung des Fernantriebs oder Referenzdaten, welche das angekoppelte Schutzschaltgerät betreffen, von der übergeordneten Stelle an die Verarbeitungseinrichtung des Fernantriebs übertragen werden.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Fernantriebs ist die Kommunikationsschnittstelle drahtlos ausgebildet. Vorteilhafter Weise werden für den drahtlosen Datenaustausch über die Kommunikationsschnittstelle bereits bekannte Übertragungsstandards wie ZigBee, Bluetooth oder IR verwendet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die genannten Standards limitiert.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Fernantriebs sind die Messeinrichtung und die Verarbeitungseinrichtung auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet. Durch das Zusammenfassen mehrerer elektrischer Bauelemente auf einer gemeinsamen Leiterplatte können der benötigte Bauraum sowie der Montageaufwand deutlich reduziert werden. Die Verarbeitungseinrichtung weist hierbei zumeist einen Prozessor oder Mikrokontroller, einen Speicherbaustein sowie die Anschlüsse für die Messleitungen auf. Ferner kann auch die Kommunikationsschnittstelle auf der gemeinsamen Leiterplatte angeordnet sein.
Die erfindungsgemäße Anordnung weist einen Fernantrieb der vorstehend beschriebenen Art sowie ein Niederspannungs-Schutzschaltgerät, welches mit dem Fernantrieb gekoppelt ist, auf. Unter dem Begriff „gekoppelt“ kann sowohl eine mechanische als auch eine elektrische Kopplung verstanden werden. Erfindungsgemäß ist eine elektrische Kopplung über die Messleitungen realisiert; ferner ist eine mechanische Kopplung sinnvoll, um eine bauliche Einheit eines Fernantriebs mit daran gekoppeltem Schutzschaltgerät zu realisieren. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Hinsichtlich der weiteren Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung wird auf die vorstehenden Ausführungen zu den Vorteilen des erfindungsgemäßen Fernantriebs verwiesen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Anordnung ist das Niederspannungs-Schutzschaltgerät als Leitungsschutzschalter, als Fehlerstromschutzschalter oder als Kombigerät aus Leitungsschutz- und Fehlerstromschutzschalter ausgebildet. Bei Kopplung des Fernantriebs mit einem Leitungsschutzschalter kann durch eine Spannungsmessung zwischen zwei der Anschlussleitungen - d.h. der aktiven Phasenleitungen sowie dem Neutralleiter - festgestellt werden, ob ein Kurzschluss vorliegt. Bei einer Kopplung des Fernantriebs mit einem Fehlerstromschutzschalter kann ferner durch eine Spannungsmessung der Isolationswiderstand der aktiven Leiter gegen Erde ermittelt werden, um festzustellen, ob ein Erdschluss, d.h. einen Erdfehlerstrom vorliegt. In beiden Fällen wird ein automatisches Wiedereinschalten des gekoppelten Schutzschaltgerätes bei Vorliegen eines entsprechenden Fehlerzustandes wirksam verhindert.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Wiedereinschalten eines Niederspannungs-Schutzschaltgerätes, welches mit einem Fernantrieb der vorstehend beschriebenen Art gekoppelt ist, weist die Schritte:

a) Messung des elektrischen Potentials einer elektrischen Anschlussleitung des Schutzschaltgerätes (100),
b) Übermittlung des gemessenen Potential-Messwertes an die Verarbeitungseinrichtung (30) des Fernantriebs (1) und Vergleich des Messwertes mit einem vordefinierten Referenzwert, sowie
c) Ansteuerung der Antriebseinrichtung (20) durch die Verarbeitungseinrichtung (30) zum Wiedereinschalten des Schutzschaltgerätes (100) in Abhängigkeit des zuvor gemessenen Potential-Messwertes

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des Fernantriebs, der Anordnung aus einem Fernantrieb sowie einem mit diesem gekoppelten Schutzschaltgerät, sowie des Verfahrens zum Wiedereinschalten des Schutzschaltgerätes unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind:

1 eine schematische Darstellung eines Fernantriebs in perspektivischer Ansicht;
2 eine schematische Darstellung eines mit einem Schutzschaltgerät gekoppelten Fernantriebs;
3 eine schematische Darstellung des konzeptionellen Aufbaus des Fernantriebs;
4 ein Ersatzschaltbild des an das Schutzschaltgerät gekoppelten Fernantriebs nach 3;
5 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Die Beschreibung gilt für alle Zeichnungsfiguren, in denen das entsprechende Teil ebenfalls zu erkennen ist.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fernantriebs 1 mit automatischer Wiedereinschaltfunktion (ARD: automatic reclosing device) in perspektivischer Ansicht. Der Fernantrieb 1 weist ein Isolierstoffgehäuse 2 mit einer Frontseite 4, einer der Frontseite 4 gegenüberliegenden Befestigungsseite 5, sowie mit die Front- und die Befestigungsseiten 4 und 5 verbindenden Schmal- und Breitseiten 6 und 7 auf. An der Frontseite 4 ist ein Betätigungselement 3 angeordnet, welches mittels eines Griffverbinders 8 mit einem Betätigungselement eines Schutzschaltgerätes 100 (siehe 2) koppelbar ist, um das Schutzschaltgerät 100 (in gekoppeltem Zustand) mit Hilfe des Fernantriebs 1 betätigen, d.h. ein- und ausschalten zu können. Über die Befestigungsseite 5 ist der Fernantrieb 1 an einer Trag- oder Hutschiene (nicht dargestellt), wie sie in Elektroinstallationsverteilern zur Gerätebefestigung überwiegend verwendet werden, befestigbar. Zur mechanischen Verbindung mit dem Schutzschaltgerät 100 weist der Fernantrieb 1 ferner zwei Verbindungslaschen 9 auf, welche an der Frontseite 4 im Bereich der Breitseite 7 angeordnet und mit in eine an einem Gehäuse 102 des Schutzschaltgerätes 100 ausgebildeten Aufnahme 109 einsteckbar sind, um den Fernantrieb 1 mechanisch mit dem Schutzschaltgerät 100 zu verbinden.
In 2 ist eine Anordnung, bestehend aus dem Fernantrieb 1 und einem daran gekoppelten Schutzschaltgerät 100, in perspektivischer Ansicht schematisch dargestellt. In der Darstellung der 2 ist das Schutzschaltgerät 100 vierpolig ausgebildet. Dies ist jedoch nicht erfindungswesentlich und daher nur beispielhaft zu verstehen. Erfindungsgemäß kann der Fernantrieb 1 sowohl mit einem einpoligen als auch mit unterschiedlichen mehrpoligen, d.h. 2-, 3- oder 4-poligen Schutzschaltgeräten 100 gekoppelt werden. Lediglich der zu verwendende Griffverbinder 8 ist an die Breite - und gegebenenfalls an den Typ - des jeweils zu koppelnden Schutzschaltgerätes 100 anzupassen. Als Schutzschaltgeräte 100 kommen hierbei Leitungsschutzschalter (LS), Fehlerstromschutzschalter (FI), aber auch Kombigeräte wie ein FILS, welcher die Funktionalität eines Leitungsschutzschalters mit der Funktionalität eines Fehlerstromschutzschalters kombiniert und ggf. um weitere Funktionalitäten, bspw. eines Brandschutzschalters erweitert, in Betracht.
Zur mechanischen Kopplung des Fernantriebs 1 mit dem Schutzschaltgerätes 100 werden die beiden Geräte so angeordnet, dass ihre Breitseiten 7, 107 einander zugewandt sind. Zur Befestigung der beiden Geräte werden nun die beiden Verbindungslaschen 9 des Fernantriebs 1 in jeweils eine an der Frontseite des Schutzschaltgerätes 100 hinsichtlich ihrer Lage korrespondierend angeordnete Aufnahme 109 eingesteckt. Darüber hinaus wirkt die mittels des gemeinsamen Griffverbinders 8 realisierte funktionale Kopplung des Betätigungselement 3 des Fernantriebs 1 mit dem Betätigungselement 103 des Schutzschaltgerätes 100 als zusätzliche mechanische Kopplung, so dass eine stabile mechanische Verbindung der beiden Geräte erreicht wird. Die Art der mechanischen Verbindung des Fernantriebs 1 mit dem Schutzschaltgerät 100 ist jedoch nicht erfindungswesentlich. Daher sind zur Realisierung dieser mechanischen Verbindung auch alternative Verbindungsmittel, wie Nieten, Schrauben, Stifte, Klammern, etc. einsetzbar.
Das Schutzschaltgerät 100 weist im Bereich der Schmalseiten 106 mehrere Öffnungen 108 auf. Jede der Öffnungen dient zum Einstecken einer elektrischen Anschlussleitung, d.h. einer Phasenleitung P1, P2, P3 oder des Neutralleiters N (siehe 4), um das Schutzschaltgerät 100 mit dem zu schützenden elektrischen Stromkreis zu verbinden. Hierzu ist hinter jeder Öffnung 108 eine Schraubklemme angeordnet, welche mit Hilfe einer über eine Frontseite 104 zugänglichen Klemmschraube 110 betätigbar ist, um die jeweilige Anschlussleitung zu klemmen oder zu lösen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anschlusstechnik limitiert, sie ist lediglich beispielhaft zu verstehen. Alternative Anschlusstechniken, beispielsweise Stecktechnik mittels schraubenloser Klemmen, sind ebenfalls verwendbar.
In 3 ist der konzeptionelle Aufbau des erfindungsgemä-ßen Fernantriebs 1 in einer Seitenansicht schematisch dargestellt. Der Fernantrieb 1 weist eine Antriebseinrichtung 20 zur Fernbetätigung des Betätigungselements 3 auf. Hierzu ist das Betätigungselement 3 an einer Griffwalze 11 hervorspringend angeordnet, so dass bei Betätigen des Betätigungselements 3 die Griffwalze 11 um ihre Drehachse 12 gedreht wird. Im dargestellten Beispiel weist die Antriebseinrichtung 20 neben einem Motor (nicht dargestellt) ein Getriebe mit einem Zahnrad 21 auf, welches mit einer am Umfang der Griffwalze 11 ausgebildeten Verzahnung 13 in Eingriff steht. Mit Hilfe dieser Motor-Getriebe-Einheit ist es möglich, die Drehgeschwindigkeit des Motors an das zur Betätigung des mit dem Fernantrieb 1 gekoppelten Schutzschaltgerätes 100 erforderliche Drehmoment - und damit an die über den Griffverbinder 8 am Betätigungselement 3 angekoppelte mechanische Last - anzupassen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind Motor und Getriebe in 3 jedoch nicht bzw. nicht vollständig dargestellt. Darüber hinaus ist es ebenso möglich, die Antriebseinrichtung 20 getriebelos auszubilden: in diesem Fall ist der Motor drehzahlgesteuert ansteuerbar und wirkt direkt, d.h. ohne eine Übersetzung durch eine oder mehrere Getriebestufen, auf die an der Griffwalze 11 ausgebildete Verzahnung 13 ein.
Zur Ansteuerung der Antriebseinrichtung 20 weist der Fernantrieb 1 eine Leiterplatte 10 auf, auf der eine Daten-Verarbeitungseinrichtung 30 angeordnet ist, welche gemäß des in 3 dargestellten Ausführungsbeispiels zumindest einen Prozessor oder Microcontroller 31 sowie eine Speichereinrichtung 32 umfasst. Weiterhin ist auf der Leiterplatte 10 eine Messeinrichtung 40 zur Messung des elektrischen Potentials einer elektrischen Anschlussleitung eines an den Fernantrieb 1 angeschlossenen Schutzschaltgerätes 100 auf. Hierzu verfügt die Messeinrichtung 40 über zwei Messleitungen, eine erste Messleitung 41 sowie eine zweite Messleitung 42, welche aus dem Gehäuse 2 des Fernantriebs 1 herausgeführt sind. In der Darstellung der 3 sind die Messleitung 41 und 42 im Bereich einer der beiden Schmalseiten 6 aus dem Gehäuse 2 herausgeführt, um mit einer der jeweiligen Messleitung zugeordneten, am Schutzschaltgerät 100 ausgebildeten Kontaktstelle elektrisch leitend verbunden zu werden. Die Kontaktstelle kann beispielsweise direkt über die Anschlussklemme der jeweiligen Anschlussleitung, aber auch indirekt über eine eigene, separate Kontaktstelle, welche mit der ihr zugeordneten Anschlussleitung elektrisch leitend verbunden ist und somit dasselbe elektrische Potential aufweist, realisiert sein.
Ferner weist ist auf der Leiterplatte 10 eine Kommunikationseinrichtung 50 angeordnet, über die eine Kommunikation mit einer übergeordneten Einheit, beispielsweise eine Leitstelle oder Leitwarte, realisierbar ist. Hierzu ist die Kommunikationseinrichtung 50 über die Leiterplatte 10 mit der Verarbeitungseinrichtung 30 elektrisch leitend verbunden. Auf diese Weise können Informationen zwischen der übergeordneten Einheit und der Verarbeitungseinrichtung 30, beispielsweise zur Art eines aufgetretenen Fehlers, ausgetauscht werden. Die Kommunikationseinrichtung 50 ist vorteilhafter Weise drahtlos ausgebildet. Als Übertragungsstandards kommen beispielsweise ZigBee, Bluetooth oder auch Infrarot in Frage; dies ist jedoch nicht erfindungswesentlich. Drahtlose Schnittstellen können direkt auf der Leiterplatte 10 angeordnet sein; bei drahtgebundenen Schnittstellen ist hingegen eine geeignete Anschlussmöglichkeit im Bereich der Gehäuseoberfläche vorzusehen.
Die Verwendung einer gemeinsamen Leiterplatte ist zwar aufgrund ihrer modularen Bauweise und des damit verbundenen, geringeren Montageaufwands vorteilhaft, aber nicht zwingend erfindungswesentlich. Es ist ebenso möglich, die einzelnen Elektronikbauelemente ohne die Verwendung einer gemeinsamen Leiterplatte elektrisch leitend miteinander zu verbinden.
In 4 ist ein Ersatzschaltbild des in 2 dargestellten Schutzschaltgerätes 100 mit gekoppeltem Fernantrieb 1 schematisch dargestellt. An das vierpolige Schutzschaltgerät 100 sind eingangs- sowie ausgangsseitig vier elektrische Anschlussleitungen, drei Phasenleitungen P1, P2 und P3 sowie der Neutralleiter N, angeschlossen. Den drei Phasenleitungen P1, P2 und P3 ist jeweils ein elektrischer Lastkreis mit der jeweils zugeordneten elektrischen Last F1, F2 bzw. F3 zugeordnet. Die gemeinsame „Rückleitung“ der drei Lastkreise ist durch den Neutralleiter N gebildet. Innerhalb des Schutzschaltgerätes 100 sind der Eingangs- und der Ausgangsanschluss der Anschlussleitungen P1, P2, P3 und N jeweils über einen im Schutzschaltgerät 100 geführten Strompfad elektrisch leitend verbunden. Über einen dem jeweiligen Strompfad unmittelbar und eindeutig zugeordneten Schaltkontakt S1, S2, S3 und S4 können die Strompfade bei Bedarf, d.h. bei Vorliegen einer entsprechenden Situation, beispielsweise eines Kurzschlusses, durch Öffnen der Schaltkontakte S1, S2, S3 und S4 unterbrochen werden.
Zur Betätigung der Schaltkontakte S1, S2, S3 und S4 weist das Schutzschaltgerät 100 eine Schaltmechanik (nicht näher dargestellt) auf, welche über eine mechanische Wirkverbindung 104 mit der Antriebseinrichtung 20 des Fernantriebs 1 verbunden ist. Auf diese Weise kann ein Betätigen der Schaltkontakte S1, S2, S3 und S4 durch den Fernantrieb initiiert werden, beispielsweise um die Schaltkontakte S1, S2, S3 und S4 zu öffnen, um die den Schaltkontakten zugeordneten Strompfade zu unterbrechen und somit die Lastkreise vom elektrischen Leitungsnetz zu trennen. Ebenso können die Schaltkontakte S1, S2, S3 und S4 mit Hilfe des Fernantriebs 1 wieder geschlossen werden, um die Stromversorgung der zuvor unterbrochenen Lastkreise wiederherzustellen.
Jede der elektrischen Anschlussleitungen P1, P2, P3 und N ist über eine ihr eindeutig zugeordnete Messleitung 41, 42, 44, 45 mit der Messeinrichtung 40 elektrisch leitend verbunden. In der Darstellung der 4 sind die Messleitungen 41, 42, 44, 45 direkt mit der ihnen jeweils zugeordneten Anschlussleitung verbunden. Es ist jedoch ebenso möglich, die einzelnen Messleitungen 41, 42, 44, 45 mit jeweils einer dieser Anschlussleitung zugeordneten, am Schutzschaltgerät 100 ausgebildeten Kontaktstelle - beispielsweise einer der beiden Anschlussklemmen der jeweiligen Anschlussleitung - elektrisch leitend zu verbinden.
Mit Hilfe der Messleitungen 41, 42, 44, 45 kann zum einen eine Potential- oder Spannungsmessung zwischen zwei der Anschlussleitungen durchgeführt werden. Ist die gemessene Spannung, d.h. die Potentialdifferenz zwischen den Phasenleitern P1, P2, P3 oder den Phasenleitern P1, P2 P3 und dem Neutralleiter N, sehr klein oder gar Null, so deutet dies auf einen Kurzschluss zwischen den jeweiligen Anschlussleitungen hin.
Eine weitere dritte Messleitung 43 der Messvorrichtung 40 ist mit dem Erdpotential elektrisch leitend verbunden. Auf diese Weise kann zum anderen durch eine Potentialmessung gegenüber dem Erdpotential der Isolationswiderstand der drei Phasenleitungen P1, P2, P3 sowie des Neutralleiters N gegen Erde gemessen werden. Liegt der gemessene Potentialwert unter einem vordefinierten Grenzwert, welcher in dem Speicherelement 32 der Verarbeitungseinrichtung 30 gespeichert sein kann, so kann hieraus auf einen Erdschluss, d.h. einen Erdfehlerstrom, rückgeschlossen werden. Zur Verbindung der weiteren, dritten Messleitung 43 mit dem Erdpotential kann diese beispielsweise mit einer geerdeten Hutscheine oder einer im Elektroinstallationsverteiler angeordneten Erdungsklemme elektrisch leitend verbunden werden.
Anstelle aus dem Fernanrieb herausgeführter, Messleitungen 41, 42, 43, 44, 45 können diese auch mit im Bereich der Gehäuseoberfläche des Fernantriebs 1 angeordneten Kontaktelementen elektrisch leitend verbunden sein, welche dann wiederum mittels separater Leitungen mit den Anschlussleitungen P1, P2, P3, N des Schutzschaltgerätes 100 elektrisch leitend verbunden werden müssten. Dies hätte den Vorteil, dass bei einer Verwendung des Fernantriebs 1 ohne die Messfunktion die ungenutzten Messleitungen 41, 42, 43, 44, 45 nicht aus dem Gehäuse 2 des Fernantriebs 1 funktionslos heraushängen.
Anhand von 5 wird im Folgenden das erfindungsgemäße Verfahren zum Wiedereinschalten eines an den Fernantrieb 1 gekoppelten Niederspannungs-Schutzschaltgerätes 100 kurz erläutert:

In einem ersten Verfahrensschritt 201 wird das elektrische Potential einer der elektrischen Anschlussleitungen P1, P2, P3, N des Schutzschaltgerätes 100 gegenüber einer anderen der elektrischen Anschlussleitungen P1, P2, P3, N oder gegenüber dem Erdpotential gemessen.

In einem zweiten Verfahrensschritt 202 wird der gemessene Potential-Messwert an die Verarbeitungseinrichtung 30 des Fernantriebs 1 übertragen und mit einem vordefinierten Referenzwert verglichen.
In Abhängigkeit des zuvor gemessenen Potential-Messwertes erfolgt schließlich in einem dritten Verfahrensschritt 203 die Ansteuerung der Antriebseinrichtung 20 durch die Verarbeitungseinrichtung 30 zum Wiedereinschalten des Schutzschaltgerätes 100, sofern das das Schutzschaltgerätes 100 auslösende Fehlerereignis, beispielsweise ein Kurzschluss zwischen zwei der Anschlussleitungen P1, P2, P3, P4, oder ein Erdschluss zumindest einer der Anschlussleitungen P1, P2, P3, P4, nicht mehr vorliegt.
Auf diese Weise ist sichergestellt, dass ein durch den Fernantrieb 1 initiiertes Wiedereinschalten des zuvor ausgelösten Schutzschaltgerät 100 nur möglich ist und erst dann erfolgt, wenn das die Auslösung des Schutzschaltgerätes 100 bewirkende Fehlerereignis, beispielsweise ein Kurzschluss oder ein Erdfehlerstrom, nicht mehr vorliegt.
Welcher Schutzschaltgerätetyp, z.B. Leitungsschutzschalter, Fehlerstromschutzschalter oder Kombigerät, an den Fernantrieb 1 angeschlossen ist, sowie welche Auslösecharakteristika dieser Schutzschaltgerätetyp aufweist, kann über die Kommunikationsschnittstelle des Fernantriebs 1 eingegeben werden - beispielsweise durch einen Bediener über ein Editiergerät mit entsprechender Schnittstelle, über die übergeordnete Einheit, oder auch durch automatische Kommunikation mit dem an den Fernantrieb 1 angekoppelten Schutzschaltgerät, sofern dieses über eine eigene Kommunikationseinrichtung / -Schnittstelle verfügt. Weiterhin können über die Kommunikationsschnittstelle 50 des Fernantriebs 1 auch Mitteilungen über den aktuellen Betriebszustand, das Ausschalten des Schutzschaltgerätes inklusive des zur Abschaltung führenden Ereignisses / Fehlerzustandes, sowie das durch den Fernantrieb 1 initiierte, automatisierte Wiedereinschalten des Schutzschaltgerätes 100 abgegeben werden.
Bezugszeichenliste

1: Fernantrieb
2: Isolierstoffgehäuse
3: Betätigungselement
4: Frontseite
5: Befestigungsseite
6: Schmalseite
7: Breitseite
8: Griffverbinder
9: Verbindungslasche
10: Leiterplatte
11: Griffwalze
12: Drehachse
13: Verzahnung
20: Antriebseinrichtung
21: Zahnrad
30: Verarbeitungseinrichtung
31: Microcontroller
32: Speicher
40: Messeinrichtung
41: erste Messleitung
42: zweite Messleitung
43: dritte Messleitung
44: vierte Messleitung
45: fünfte Messleitung
50: Kommunikationsschnittstelle
100: Schutzschaltgerät
102: Gehäuse
103: Betätigungselement
104: mechanische Wirkverbindung
106: Schmalseite
107: Breitseite
108: Öffnung
109: Aufnahme
110: Klemmschraube
201: erster Verfahrensschritt
202: zweiter Verfahrensschritt
203: dritter Verfahrensschritt
N: Neutralleiter
P1, P2, P3: Phasenleitung
F1, F2, F3: elektrische Last
S1, S2, S3, S4: Schaltkontakt

Claims

Fernantrieb (1) zur Kopplung mit einem Niederspannungs-Schutzschaltgerät (100), um mittels einer steuerbaren Antriebseinrichtung (20) des Fernantriebs (1) das angekoppelte Schutzschaltgerät (100) zu betätigen, mit - einer Messeinrichtung (40) zur Messung des elektrischen Potentials einer elektrischen Anschlussleitung des Schutzschaltgerätes (100), wobei die Messeinrichtung (40) eine erste Messleitung (41) und eine zweite Messleitung (42) aufweist, welche jeweils mit einer am Schutzschaltgerät (100) ausgebildeten Kontaktstelle elektrisch leitend verbindbar sind, - einer mit der Messeinrichtung (40) verbundene Verarbeitungseinrichtung (30) zur Verarbeitung eines von der Messeinrichtung ermittelten Potential-Messwertes, wobei die Verarbeitungseinrichtung (30) mit der Antriebseinrichtung (20) elektrisch leitend verbunden ist, und wobei eine Ansteuerung der Antriebseinrichtung (20) zum Wiedereinschalten des Schutzschaltgerätes (100) in Abhängigkeit des gemessenen Messwertes erfolgt.
Fernantrieb (1) nach Anspruch 1, wobei die Messeinrichtung (40) eine dritte Messleitung (43) aufweist, welche über eine ihr zugeordnete Kontaktstelle mit dem Erdpotential elektrisch leitend verbindbar ist.
Fernantrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Messeinrichtung (40) zumindest eine weitere Messleitung (44, 45) aufweist, um das elektrische Potential zumindest einer weiteren elektrischen Anschlussleitung des Schutzschaltgerätes (100) zu messen, wobei die zumindest eine weitere Messleitung (44, 45) jeweils mit zumindest einer weiteren am Schutzschaltgerät (100) ausgebildeten, der weiteren Messleitung (44, 45) zugeordneten Kontaktstelle elektrisch leitend verbindbar ist.
Fernantrieb (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei mittels der Messeinrichtung (40) eine Potentialmessung der elektrischen Anschlussleitung gegenüber Erde oder gegenüber einer weiteren elektrischen Anschlussleitung des Schutzschaltgerätes (100) ausführbar ist.
Fernantrieb (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Verarbeitungseinrichtung (30) eine Kommunikationsschnittstelle (50) zur Kommunikation mit dem gekoppelten Schutzschaltgerät (100) und/oder mit einer übergeordneten Einheit aufweist.
Fernantrieb (1) nach Anspruch 5, wobei die Kommunikationsschnittstelle (50) drahtlos ausgebildet ist.
Fernantrieb (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Messeinrichtung (40) und die Verarbeitungseinrichtung (30) auf einer gemeinsamen Leiterplatte (10) angeordnet sind.
Anordnung, aufweisend: - einen Fernantrieb (1), welche nach einem der vorherigen Ansprüche ausgebildet ist, und - ein Niederspannungs-Schutzschaltgerät (100), welches mit dem Fernantrieb (1) gekoppelt ist.
Anordnung nach Anspruch 8, wobei das Niederspannungs-Schutzschaltgerät (100) als Leitungsschutzschalter oder als Fehlerstromschutzschalter oder als ein Kombigerät ausgebildet ist.
Verfahren zum Wiedereinschalten eines Niederspannungs-Schutzschaltgerätes (100), welches mit einem gemäß der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildeten Fernantrieb (1) gekoppelt ist, mit den Schritten: a) Messung des elektrischen Potentials einer elektrischen Anschlussleitung des Schutzschaltgerätes (100); b) Übermittlung des gemessenen Potential-Messwertes an die Verarbeitungseinrichtung (30) des Fernantriebs (1) und Vergleich des Messwertes mit einem vordefinierten Referenzwert; c) Ansteuerung der Antriebseinrichtung (20) durch die Verarbeitungseinrichtung (30) zum Wiedereinschalten des Schutzschaltgerätes (100) in Abhängigkeit des zuvor gemessenen Potential-Messwertes.