DE4015301C2 - Überspannungsschutzeinrichtung für elektrische Anlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Überspannungsschutzeinrichtung für elektrische Anlagen, wobei die Leiter des Stromnetzes über spannungsabhängige Widerstände, insbesondere Varistoren, an Masse oder Erde gelegt sind und die spannungsabhängigen Widerstände mit einer Defektanzeige gekoppelt sind, deren Defektsignal über einen Stromkreis einer zentralen Überwachungs- und Anzeige-Vorrichtung zugeführt ist.

Aus der DE 37 36 053 C2 ist eine derartige Überspannungsschutzeinrichtung bekannt.

Aus der DE 35 22 260 A1 ist eine Überspannungsschutz­ vorrichtung für elektrische Anlagen bekannt, bei der die Leiter des Stromnetzes über spannungsabhängige Widerstände, insbesondere Varistoren, an Masse oder Erde gelegt sind und zwischen jeden Phasenleiter und dem zugehörigen spannungsabhängigen Widerstand ein elektrische Vorsicherung geschaltet ist.

Aus der DE 38 13 914 A1 ist bei einer Vorrichtung zum Schutz gegen Überspannungen der Einsatz von Leuchtdioden zur Fehlererkennung bekannt.

Solche Überspannungsschutzeinrichtungen haben sich im Stand der Technik an sich bewährt.

Bei bestimmten Anwendungsfällen, wenn beispielsweise Überspannungsschutzeinrichtungen mit Industrienetzen gekoppelt werden, die Ströme von 400 Ampere oder mehr übermitteln, besteht die Notwendigkeit einer zusätzlichen Absicherung, um die Kurzschlußfestigkeit der Überspannungsschutzelemente zu gewährleisten.

Eine solche zusätzliche Absicherung wäre aber nur mit großem personellen Aufwand ständig auf Funktionsfähigkeit zu überprüfen.

Ausgehend von dem eingangs bezeichneten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Überspannungsschutzeinrichtung gattungsgemäßer Art zu zu schaffen, bei der die Prüfung auf Funktionsfähigkeit auch bei einer zusätzlichen Absicherung ermöglicht ist.

Lösungen dieser Aufgabe sind in den Ansprüchen 1, 2 und 3 angegeben.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist sichergestellt, daß ein Defekt einer als Vorsicherung vorgesehenen zu­ sätzlichen Absicherung zentral erfaßt werden kann, da jede Vorsicherung mit einer Defektanzeige gekoppelt ist, die wiederum mit der zentralen Überwachungs- und Anzeigevorrichtung gekoppelt ist. Solche zentralen Über­ wachungs- und Anzeigevorrichtungen sind hinsichtlich der Überspannungsschutzelemente üblich, wobei dort jedem Überspannungsschutzelement, beispielsweise Varistor, eine Defektanzeige zugeordnet ist und diese einzelnen Defektanzeigen mit einem entsprechenden Schaltkreis verbunden sind, der das Defektsignal an die zentrale Überwachungs- und Anzeigevorrichtung übermittelt. Mit dieser Vorrichtung ist erfindungsgemäß die Defektanzeige jeder Vorsicherung gekoppelt.

Um die Installation zu erleichtern kann ferner vorgesehen sein, daß die Überspannungsschutzeinrichtung in ein Gerätegehäuse eingebaut ist und die Vorsicherungen vor die Phaseneingänge des Gerätes geschaltet sind.

Die Anordnung einer Überspannungsschutzeinrichtung in einem Gerätegehäuse ist an sich aus dem Stand der Technik bekannt.

Desweiteren wird als vorteilhaft angesehen, daß auch die Vorsicherungen nebst Defektanzeige in das Gerätegehäuse eingebaut sind.

Hierdurch wird dem Anwender eine kompakte Baueinheit zur Verfügung gestellt, die lediglich ortsfest zu installieren ist und durch geeignete Anschlußelemente mit den Leitern des zu überwachenden Netzes zu verbinden ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1a ein schematisches Schaltbild einer Überspannungsschutzeinrichtung für elektrische Anlagen;

Fig. 1b bis 4 Varianten in gleicher Darstellung.

Die Beispiele sind bei elektrischen Anlagen gezeigt, die drei Phasenleiter L₁ bis L₃ sowie einen Null-Leiter N auf­ weisen. Selbstverständlich ist die Anordnung der Über­ spannungsschutzeinrichtung auch bei Drehstromnetzen ohne Null-Leiter möglich.

Die Leiter L₁ bis L₃ sowie N des Stromnetzes sind über spannungsabhängige Widerstände V₁, V₂, V₃, V_N an Masse bzw. Erde E gelegt. Dabei sind die spannungsabhängigen Widerstände V₁ bis V_N mit einer Defektanzeige D (Fernsigna­ lisierung) gekoppelt. Beispielsweise kann die Defektanzeige jedes einzelnen spannungsabhängigen Widerstandes mit einem gemeinsamen Schalter S₁ gekoppelt sein, der im Fehlerfalle den Schaltkreis zur Fernsignalisierung auftrennt und somit das entsprechende Signal an die zentrale Überwachungs- und Anzeige-Vorrichtung übermittelt.

Diese Ausbildung ist aus dem Stand der Technik an sich bekannt.

Zur weiteren Absicherung ist zwischen jeden Phasenleiter L₁ bis L₃ und den zugehörigen spannungsabhängigen Wider­ stand V₁ bis V₃ eine elektrische Vorsicherung VS₁ bis VS₃ geschaltet. Jede Vorsicherung VS₁, VS₂, VS₃ ist mit einer Defektanzeige gekoppelt, die gleichzeitig die Defektanzeige D der spannungsabhängigen Widerstände sein kann. Im Falle eines Defektes einer Vorsicherung VS₁ bis VS₃ wird ein Defektsignal, beispielsweise durch eine Auftrennung des Defektanzeigekreises D, bewirkt, wodurch ein Defektsignal der zentralen Überwachungs- und Anzeigevorrichtung zuge­ führt wird.

Vorzugsweise ist die Überspannungsschutzeinrichtung in ein Gerätegehäuse G eingebaut, welches in den Zeichnungs­ figuren schematisch durch gestrichelte Linien gezeigt ist. Es ist auch möglich, die Vorsicherungen VS₁ bis VS₃ in das Gerätegehäuse G zu integrieren.

Als Defektanzeige können in Reihe geschaltete Signalgeber eingeschaltet sein, die mit Schaltgliedern verknüpft sind, mittels derer ein Defektsignal an die zentrale Überwachungs- und Anzeigevorrichtung übermittelbar ist.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist der Ausgang jeder Vorsicherung VS₁ bis VS₃ über eine Leuchtdiode D₁ bis D₃ an den Null-Leiter N angeschlossen, wobei die Leucht­ dioden D₁ bis D₃ als Wirkbestandteile eines Optokopplers OK₁ bis OK₃ angeordnet sind. Die Optokoppler OK₁ bis OK₃ sind in Reihe in einem Hilfsstromkreis mit selbständiger Spannungsversorgung eingeschaltet, in den auch ein Schalt­ relais R eingeschaltet ist, welches bei einer defekten Vorsicherung VS₁ bis VS₃ einen Schaltimpuls an die zen­ trale Überwachungs- und Anzeigevorrichtung auslöst. Im Falle eines Defektes einer Vorsicherung VS₁ bis VS₃ ist die Spannungsversorgung der zugehörigen Leuchtdiode D₁ bis D₃ unterbunden, so daß der zugehörige Optokoppler, der als Schalter wirkt, den Hilfsstromkreis öffnet und somit das Relais R zum Abfall bringt, wodurch die ent­ sprechende Schaltfunktion ausgelöst wird. Das Relais R ist wiederum wirkverbunden mit einem Schalter SR, der im Defektanzeigekreis D liegt. Ebenfalls in diesem Defekt­ anzeigekreis liegt ein Schalter SV, der öffnet, sofern einer der Überspannungsableiter V₁ bis V_N defekt ist.

Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1a und Fig. 2 ist der Ausgang jeder Vorsicherung VS₁ bis VS₃ über Schalt­ relais R₁, R₂, R₃ oder einem Dreifach-Relais R_x gemäß Fig. 2 an den Null-Leiter N angeschlossen. Das Schalt­ relais R₁ bis R₃ bzw. R_x fällt im Defektfall einer Vor­ sicherung VS₁ bis VS₃ ab und öffnet den zugehörigen Schalter SR₁, SR₂ oder SR₃ bzw. SR_x, wodurch wieder der Defektstrom­ kreis D aufgetrennt wird und somit der entsprechende Schalt­ impuls an die zentrale Überwachungs- und Anzeigevorrichtung ausgelöst wird.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1b ist ein Drehstrom­ netz mit Phasenleitern L₁ bis L₃ und Null-Leiter (Mittel­ punktleiter Mp) gezeigt, bei welchem jeweils der Ausgang der Vorsicherung VS₁ und VS₂ über ein Schaltrelais R₁ bzw. R₂ an den Ausgang der Vorsicherung VS₃ angeschlossen ist. Die zugehörigen Schalter sind mit SR₁ und SR₂ bezeichnet. An den Relais R₁ R₂ liegt bei funktions­ fähigen Vorsicherungen VS₁ bis VS₃ 380 Volt an. Bei Defekt einer Vorsicherung liegen an dem zugehörigen Relais nur noch 220 Volt an, so daß das Relais abfällt und den zugehörigen Schalter öffnet. Damit wird der Defekt­ stromkreis aufgetrennt und ein Schaltimpuls an die zen­ trale Überwachungs- und Anzeigevorrichtung auslöst.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 sind die Ausgänge aller Vorsicherungen VS₁ bis VS₃ über ein UND-Glied UG mit einem im Stromkreis D der zentralen Überwachungs- und Anzeigevorrichtung befindlichen Schalter SUG verbunden, der im Falle des Defektes einer Sicherung aus der Betriebsstellung in die Trennstellung schaltet. Die Undverknüpfung ist dabei so vorgesehen, daß bei funktionstüchtigen Vorsicherungen VS₁ bis VS₃ die UND- Bedingung erfüllt ist und der Schalter SUG geschlossen ist, während bei einer defekten Vorsicherung VS₁ oder VS₂ oder VS₃ die Undverknüpfung nicht erfüllt ist und der Schalter SUG öffnet.

Anstelle der Undverknüpfung sind auch andere logische Verknüpfungen möglich.

Im übrigen ist es möglich, bei beispielsweise der Ausführungsform gemäß Fig. 1 die Relais R₁ bis R₃ nicht zwischen Phase (L₁ bis L₃) und Null-Leiter anzuschalten, sondern die Relais zwischen jeweils zwei Phasen zu schalten, was insbesondere bei Drehstromnetzen erforderlich ist.

Claims (5)

1. Überspannungsschutzeinrichtung für elektrische Anlagen, wobei die Leiter des Stromnetzes über spannungsabhängige Widerstände, insbesondere Varistoren, an Masse oder Erde gelegt sind und die spannungsabhängigen Widerstände mit einer Defektanzeige gekoppelt sind, deren Defektsignal über einen Stromkreis einer zentralen Überwachungs- und Anzeige-Vorrichtung zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Phasenleiter (L) und dem zugehörigen spannungsabhängigen Widerstand (V) eine elektrische Vorsicherung (VS₁ bis VS₃) geschaltet ist, jede Vorsicherung (VS₁ bis VS₃) mit der Defektanzeige (D) gekoppelt ist, die im Falle eines Defektes einer Vorsicherung ein Defektsignal der zentralen Überwachungs- und Anzeige-Vorrichtung zuführt, und daß ein Ausgang jeder Vorsicherung (VS₁ bis VS₃) über jeweils ein Schaltrelais (R₁ bis R₃) an den Null-Leiter (N) angeschlossen ist, oder daß bis auf einen Ausgang einer Vorsicherung (VS₂) jeweils ein Ausgang der Vorsicherungen (VS₁, VS₃)über jeweils ein Schaltrelais (R₁, R₂) an den Ausgang der Vorsicherung (VS₂) angeschlossen ist, wobei im Stromkreis die Schaltglieder (SR1, SR2, SR3) der Schaltrelais (R1, R2, R3) in Reihe geschaltet sind, welches Schaltrelais bei einer defekten Vorsicherung den Schaltimpuls an die zentrale Überwachungs- und Anzeige-Vorrichtung auslöst.

2. Überspannungsschutzeinrichtung für elektrische Anlagen, wobei die Leiter des Stromnetzes über spannungsabhängige Widerstände, insbesondere Varistoren, an Masse oder Erde gelegt sind und die spannungsabhängigen Widerstände mit einer Defektanzeige gekoppelt sind, deren Defektsignal über einen Stromkreis einer zentralen Überwachungs- und Anzeige-Vorrichtung zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Phasenleiter (L) und dem zugehörigen spannungs­ abhängigen Widerstand (V) eine elektrische Vorsicherung (VS₁ bis VS₃) geschaltet ist, jede Vorsicherung (VS₁ bis VS₃) mit der Defektanzeige (D) gekoppelt ist, die im Falle eines Defektes einer Vorsicherung ein Defektsignal der zentralen Überwachungs- und Anzeige-Vorrichtung zuführt, ein Ausgang jeder Vorsicherung (VS₁ bis VS₃) jeweils über eine Leuchtdiode (D₁ bis D₃) an den Null-Leiter (N) angeschlossen ist und daß jede Leuchtdiode (D₁ bis D₃) mit einem Optokoppler (OK₁ bis OK₃) wirkverbunden ist, wobei die Optokoppler (OK₁ bis OK₃) in Reihe in dem Stromkreis eingeschaltet sind, in den ein Schaltrelais (R) eingeschaltet ist, welches bei einer defekten Vorsicherung (VS₁ bis VS₃) den Schaltimpuls an die zentrale Überwachungs-, und Anzeige-Vorrichtung auslöst.

3. Überspannungsschutzeinrichtung für elektrische Anlagen, wobei die Leiter des Stromnetzes über spannungsabhängige Widerstände, insbesondere Varistoren, an Masse oder Erde gelegt sind und die spannungsabhängigen Widerstände mit einer Defektanzeige gekoppelt sind, deren Defektsignal über einen Stromkreis einer zentralen Überwachungs- und Anzeige-Vorrichtung zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Phasenleiter (L) und dem zugehörigen spannungsabhängigen Widerstand (V) eine elektrische Vorsicherung (VS₁ bis VS₃) geschaltet ist, jede Vorsicherung (VS₁ bis VS₃) mit der Defektanzeige (D) gekoppelt ist, die im Falle eines Defektes einer Vorsicherung ein Defektsignal der zentralen Überwachungs- und Anzeige-Vorrichtung zuführt und daß Ausgänge aller Vorsicherungen (VS1 bis VS3) über ein UND-Glied (UG) mit einem in dem Stromkreis (D) befindlichen Schalter (SUG) verbunden sind, der im Falle eines Defektes einer Vorsicherung (S1 bis VS3) aus der Betriebsstellung in die Defektstellung schaltet.

4. Überspannungsschutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überspannungschutzeinrichtung in ein Gerätegehäuse (G) eingebaut ist und die Vorsicherungen (VS₁ bis VS₃) vor die Phaseneingänge des Gerätes (G) geschaltet sind.

5. Überspannungsschutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Vorsicherungen (VS₁ bis VS₃) nebst Defektanzeige in das Gerätegehäuse (G) eingebaut sind.