ELECTRICAL INSTALLATION SYSTEM WITH OVERVOLTAGE PROTECTION

Abstract: 1. Electrical installation system for supplying consumers (1), in particular with electronic components, from a network, which, if the case arises, are protected by earth-leakage circuit breakers (3) and which are protected against overvoltage by surge arresters (2) to earth potential in a secondary branch in respect of the consumers (1), wherein the surge arresters (2) are themselves protected by an arrangement (4) and the surge arresters (2) of one group are connected electrically on the earth side for the outer conductors (L1, L2, L3) and the neutral conductors (N), associated therewith, and are connected to earth by an earth conductor (8), characterised in that a fault-voltage-operated-release (9) of a known type is inserted into the earth conductor (8), which release is actively connected to a breaker mechanism (11) which is operationally connected at least to a breaker gap (12) in the earth conductor (8), possibly also to a breaker gap (13) in an indicator circuit (14), wherein the fault-voltage-operated-release (9) is constructed in such a way that it allows impulse currents through without release and that the release occurs with time-delay.

Description: Elektrische Installationsanlage mit flberspannungsschutz Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Installationsanlage zur Speisung von Verbrauchern, insbesondere mit elektronischen Bauteilen, aus einem Netz, im einzelnen nach Oberbegriff des Patentanspruches 1. Danach können neben Sberspannungsableitern auch Fehlerstromschutzschalter rup1'Schutz der Verbraucher bzw. der Bedienungspersonen und zum Schutz der Anlage eingesetzt werden. Überspannungen, hervorgerufen durch Gewitter oder Schaltvorgänge, können elektrische Niederspannungsanlagen schädingen, indem sie Isolationen zerstören, gegebenenfalls vorhandene Fehlerstromschutzschalter zum unerwünschten Auslösen bringen oder indem sie elektronische Bauteile in Verbrauchergeräten schädigen. Solche Bauteile werden bereits durch die Auswirkung entfernter Blitzeinschläge beeinflusst oder zerstört. Überspannungsableiter können Funkenstrecken, temperaturabhängige Halbleiterelemente wie Kaltleiter bzw. Varistoren sein. Sie können selbst schadhaft werden und Dauerströme bis zu Kurzschlussströmen durchlassen. Wenn ein Uberspannungsableiter schadhaft geworden ist, belastet er durch die Dauerströme die Installationsanlage und kann diese schädigen bzw. zu Brandgefahr führen. Es ist daher erforderlich, den Oberspannungsableiter selbst bei Defekten zu sichern. Es ist bekannt, Uberspannungsableiter durch Fehlerstromschutzschalter zu sichern, indem die Fehlerstromschutz schalter nicht nur die Installationsanlage bzw. die Bedienungspersonen schützen, sondern auch zugleich bei defekten Überspannungsableitern abschalten. Hierzu ist in einem Haupt zweig zwischen Netz und Verbraucher ein Fehlerstromschutzschalter netzseitig vor Überspannungsableitern angeordnet ist, die in einem Nebenzweig gegen Erde ableiten (DE-PS 30 29 453). Die bekannte Geräteanordnung, die aus Fehlerstromschutzschalter und Dberspannungsableitern besteht, weist einen Fehlerstromschutzschalter auf, der funktionell auf die Uberspannungsableiter abgestimmt ist. Bei abzueinden Stossströmen von mindestens 5 kA bei einem Stossimpuls 8/20 tis löst er nicht aus. Ausserdem löst er erst bei länger als 10 ms anstehenden Belastungen, be zogen auf 50 Hz Netzfrequenz, aus. Unnötiges Auslösen eines Fehlerstromschutzschalters könnte nämlich sonst zu Unannehmlichkeiten oder auch zu Schäden führen, beispielsweise durch verdorbene Waren in Gefriergeräten. Bei einem schadhaft gewordenen Oberspannungsableiter soll der vorgeschaltete Fehlerstromschutzschalter andererseits die Oberspannungsableiter und die Verbraucher vom Netz abschalten. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es günstiger ist, den Fehlerstromschutz und den Oberspannungsschutz eindeutig zu trennen, so dass die Installationsanlage bei defekten Oberspannungsableitern weiterhin in Betrieb bleiben kann und gegebenenfalls unter dem Schutz von Fehlerstromschutzschaltern steht. Es sind dann keine Kompromisse bei der Empfindlichkeit des Fehlerstromschutzschalters einzugehen, um ihn ausreichend stossstromfest zu entwickeln, so dass er bei Überspannungen, die von den Überspannungsableitern gegen Erde abgeleitet werden, nicht unerwünscht auslöst. Uberspannungsschutz wird bisher in der Regel hauptsächlich durch Einsatz von Uberspannungsableitern im Netz der Energieversorgungsunternehmen zu lösen versucht. Verbraucher mit elektronischen Bauteilen können so jedoch nicht ausreichend geschützt werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Installationsanlage zur Speisung von Verbrauchern zu entwickeln, die den unabhängigen Einsatz von Über- spannungsleitern und Fehlerstromschutzschaltern gestattet und die Überspannungsableiter bei Defekten wirkungsvoll und universell einsatzfähig sichert. Die Lösung der geschilderten Aufgabe besteht nach der Erfindung darin, dass die Überspannungsableiter einer Gruppe, für die Aussenleiter und den zugeordneten Neutralleiter, erdseitig elektrisch verbunden sind und dass von der Verbindungsleitung eine Erdungsleitung abgeht, in die ein Fehlerspannungsauslöser an sich bekannter Art zwischengeschaltet ist, der mit einem Schaltschloss in Eingriffverbindung steht, das zpmindest mit einer Schaltstrecke im Erdungsleiter in Eingriffverbindung steht und gegebenenfalls auch mit einer Schaltstrecke in einer Meldeleitung, wobei der Fehlerspannungsauslöser stossstromfest ausgebildet ist. Überspannungsableiter und gegebenenfalls einzusetzende Fehlerstromschutzschalter können dabei jeder für sich optimal für Verbraucher und Installationsanlage ausgebildet bzw. ausgewählt werden. So kann ein Fehlerstromschutzschalter in gewünschter Weise empfindlich sein und man kann sein Ansprechverhalten günstig wählen, da er überströmte nicht zu den Überspannungsableitern durchzulassen braucht. Die gegensätzlichen Anforderungen unter den Kriterien Stossfestigkeit und Empfindlichkeit braucht man so nicht unter Preisgabe von anderen Vortei len miteinander verträglich zu machen. Der Nebenzweig mit den Uberspannungsableitern kann grundsätzlich vor oder nach einem Zähler der Hausinstallation angeschlossen werden. Einem Fehlerstromschutzschalter können auch weitere Fehlerstromschutzschalter in den einzelnen Verbraucherzweigen nachgeordnet werden, wobei die üblichen Auswahlbedingungen unter dem Blickwinkel der Selektivität berücksichtigt werden können. Die Verbraucher kann man auch zusätzlich durch Leitungsschutzschalter oder Sicherungen in gewohnter Weise weiter schützen. Bei der Installationsanlage nach der Erfindung eignen sich Überspannungsableiter, die im wesentlichen aus spannungsabhängigen Widerstandselementen bestehen. Sie können auch als Entladungsstreckeneinrichtung ausgebildet sein. Bei Oberspannungsableitern, die als Entladungsstreckeneinrichtung ausgebildet sind, kann ein spannungsabhängiges Widerstandselement in Reihe geschaltet werden, um bei einem schadhaften Dberspannungsableiter den Strom zu begrenzen und einen weiteren Schutz zu bieten. Die Einrichtung zur Sicherung der Oberspannungsableiter kann dann in Anlehnung an die Erfahrungen bei stossstromfesten Fehlerstromschutzschaltern, die zeitverzögert auslösen, noch unempfindlicher gehalten werden. Einer Entladungsstreckeneinrichtung kann auch ein spannungsabhängiges Widerstandselement parallelgeschaltet werden, um eine Grob- und Feinabstimmung zu erzielen, indem der Uberspannungsableiter grobe Überspannungen und Stromstösse ableitet und das parallel angeordnete spannungsabhängige Widerstandselement bei länger anstehenden geringeren Störungen anspricht. Die Erfindung soll nun anhand von in der Zeichnung grob schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In Fig. 1 ist eine Installationsanlage mit Uberspannungsableitern und weiteren Schutzeinrichtungen veranschaulicht. In Fig. 2 ist eine Schutzeinrichtung zum Sichern der netzseitig vorgeschalteten Oberspannungsableiter bei Defekten zusammen mit den flberspannungsableitern wiedergegeben, also als Überspannungsschutzgerät ausgebildet. In Fig. 3 ist veranschaulicht, wie das flberspannungs- schutzgerät nach Fig. 2 hinter oder vor einem Hausinstallationszähler angeschlossen werden kann. In Fig. 4 ist eine Einrichtung aus Uberspannungsablei- tern dargestellt, die jeweils aus einer Entladungsstreckeneinrichtung und einem in Reihe geschaltetes spannungsabhängiges Widerstandselement, z.B. einem Varistor, bestehen. In Fig. 5 ist eine Einrichtung aus Uberspannungsablei- tern wiedergegeben, bei der jeweils einer Entladungsstreckeneinrichtung ein spannungsabhängiges Widerstandselement parallelgeschaltet ist. Die elektrische Installationsanlage nach Fig. 1 zur Speisung von Verbrauchern 1 aus einem Netz ist durch Überspannungsableiter 2 geschützt. Das Netz ist mit den Aussenleitern L1, L2 und L3 sowie dem Neutralleiter N veranschaulicht. Die Verbraucher können durch Fehlerstromschutzschalter 3 geschützt sein. Uberspannungsab- leiter 2 sind hinsichtlich Netz und Verbraucher in einem Nebenzweig angeordnet und leiten Überspannungen nach Erdpotential ab. Die Überspannungsableiter 2 sind dabei selbst durch eine Einrichtung 4 zur Sicherung der Über- spannungsableiter bei Defekten gesichert. Im Fehlerstromschutzschalter 3 können üblicherweise weitere Fehlerstromschutzschalter 5 und/oder Leitungsschutzschalter nachgeschaltet sein. Die Einrichtung 4 zur Sicherung der Uberspannungsablei- ter 2 kann nach Fig. 2 zu einem einheitlichen Gerät, einem Uberspannungsschutzgerät 6 zusammengebaut sein. Die Überspannungsableiter 2 einer Gruppe, für die Aussenleiter L1 bis L3 und den zugeordneten Neutralleiter N sind danach erdseitig elektrisch verbunden. Von der Verbindungsleitung 7 ist eine Erdungsleitung 8 durch einen zwischengeschalteten Fehlerspannungsauslöser 9 an Erde zu schliessen. Der Fehlerspannungsauslöser 9 ist stossstromfest und somit auch zeitverzögert ausgebildet. Er wirkt über eine Eingriffverbindung 10 auf ein Schaltschloss 11 ein, das zumindest mit einer Schaltstrecke 12 im Erdungsleiter 8 in Eingriffverbindung steht. Im Ausführungsbeispiel steht das Schaltschloss auch mit einer Schaltstrecke 13 in einer Meldeleitung 14 in Eingriffverbindung. Die Uberspannungsableiter 2 bestehen im Ausführungsbeispiel im wesentlichen aus spannungsabhängigen Widerstandselementen 17, denen als weiterer Kurzschlussschutz Schmelzleiter 21 in Reihe geschaltet sind. In der schematischen Darstellung nach Fig. 3 ist ein Hausanschluss 15, beispielsweise mit Hausanschlusssicherung veranschaulicht. Ihm ist nachgeschaltet ein Installationszähler 26 hinter dem oder vor dem - gestrichelte Linie - in einem Nebenzweig eine Uberspannungsschutzein- richtung angeschlossen ist. Fehlerstromschutzschalter 3 und Leitungsschutzschalter 23 sind vor den Verbrauchern 1 eingeschaltet. Die Einrichtung aus Überspannungsableitern 2 besteht nach Fig. 4 aus Entladungsstreckeneinrichtungen 16 und spannungsabhängigen Widerstandselementen 17, bzw. Varistoren, in Reihenschaltung. Die Einrichtung aus Uberspannungsab- leitern 2 nach Fig. 5 besteht aus Entladungsstrecken 16 und spannungsabhängigen Widerstandselementen 17 in Parallelschaltung. Das flberspannungsschutzgerät 6 nach Fig. 2 weist eine Prüfeinrichtung 21 auf. Sie besteht im wesentlichen aus einer Verbindungsleitung 22 von einem Aussenleiter zum Erdungsleiter 8 vor dem Fehlerspannungsauslöser. In der Verbindungsleitung ist ein Begrenzungswiderstand 24 und eine Prüftaste 25 eingeschaltet. Die Überspannungsschutzeinrichtung nach Fig. 2 arbeitet wie folgt: Uberspannngen, wie sie bei Gewittereinschlägen und Schaltvorgängen auftreten, werden von den Anschlussklemmen für die Aussenleiter L1 bis L3 und für den Neutralleiter N zur Anschlussklemme PE für Erde abgeleitet. Der Fehlerspannungsauslöser 9 ist in an sich bekannter Weise so ausgebildet, dass er Stossströme ohne auszulösen durchlässt und dass die Auslösung ohnehin erst zeitverzögert erfolgt. Bei einem schadhaft gewordenen Überspannungsableiter 2 führt der mehr oder weniger Starke Kurzschlussstrom zur Erde dazu, dass sich in der Fewerspannungsspule über längere Zeit eine Spannung aufbaut, die in bei Fehlerspannungsauslösern üblicher Technik über die Eingriffsverbindung 10 auf das Schaltschloss 11 einwirkt und dieses entklinkt. Hierdurch wird die Schaltstrecke 12 und im Ausführungsbeispiel auch die Schaltstrecke 13 in der Meldeleitung 14 geöffnet. Die Überspannungsableiter 2 sind dadurch von Erde getrennt, so dass kein weiterer Dauerstrom fliessen kann. Eine mit dieser Einrichtung versehene Installationsanlage arbeitet dann wie eine Anlage ohne Überspannungsschutz, jedoch ohne irgendwelche Störungen in der übrigen Anlage. Wenn man die Prüfeinrichtung 21 anhand der Prüftaste 25 in Betrieb setzt, wird bei einer intakten Uberspannungs- schutzeinrichtung über die Leitung 22 vom Aussenleiter L1 an den Fehlerspannungsauslöser 9 Spannung gegen Erdpotential angelegt. Diese Spannung, die länger als die Verzögerungszeit ansteht, führt zum Ansprechen des Fehlerspannungsauslösers 9. Eine Bedienungsperson erkennt dann am Abschalten der Überspannungsschutzeinrichtung, dass die Anlage intakt ist. Nachdem sie wieder eingeschaltet ist, ist die Schutzeinrichtung betriebsbereit. 6 Patentans,qrüche 5 Figuren

Claims: Patentansprüche 1. Elektrische Installationsanlage zur Speisung von Verbrauchern (1), insbesondere mit elektronischen Bauteilen, aus einem Netz, die gegebenenfalls durch Fehlerstromschutzschalter (3) geschützt sind und die durch Uberspannungsableiter (2) zu Erdpotential in einem Nebenzweig hinsichtlich der Verbraucher (1) gegen Uberspannung gesichert sind, wobei die Uberspannungsableiter (2) selbst durch eine Einrichtung (4) gesichert sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Über- spannungsableiter (2) einer Gruppe, für die Aussenleiter (L1, L2, L3) und den zugeordneten Neutralleiter (N), erdseitig elektrisch verbunden sind und dass von der Verbindungsleitung (7) eine Erdungsleitung (8) abgeht, in die ein Fehlerspannungsauslöser (9) an sich bekannter Art zwischengeschaltet ist, der mit einem Schaltschloss (11) in Eingriffverbindung steht, das zumindest mit einer Schaltstrecke (12) im Erdungsleiter (8) in Wirkverbindung steht, gegebenenfalls auch mit einer Schaltstrecke (13) in einer Meldeleitung (14), wobei der Fehlerspannungsauslöser (9) stossstromfest ausgebildet ist. 2. Installationsanlage nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Überspannungsableiter (2) im wesentlichen aus spannungsabhängigen Widerstandselementen bestehen. 3. Installationsanlage nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Überspannungsableiter (2) im wesentlichen aus einer Entladungsstreckeneinrichtung (16) bestehen. 4. Installationsanlage nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Entladungsstreckeneinrichtung (16) ein spannungsabhängiges Widerstandselement (17) in Reihe geschaltet ist. 5. Installationsanlage nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass dem spannungsabhängigen Widerstandselement eine Schmelzsicherung in Reihe geschaltet ist. 6. Installationsanlage nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Entladungsstreckeneinrichtung (16) ein spannungsabhängiges Widerstandselement (17) parallelgeschaltet ist.

Inventors: SOLLEDER, REINHARD, STICH, KARL-HEINZ
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1985
Main classification: H02H7
IPC codes: H02H3, H02H9