DE19751482C2 - Überspannungsableiterschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Überspannungsableiter­ schaltung der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 nä­ her bezeichneten Art.

Eine derartige Überspannungsableiterschaltung ist aus der DE 38 34 514 C2 bekannt.

Für die Überspannungsableiter solcher Überspannungsablei­ terschaltungen gibt es beliebige Bau- und Anschlußformen, wobei jedoch für diese Überspannungsableiter charakteris­ tisch ist, daß sie sich unter dem Einfluß bestimmungsmäßi­ gen Arbeitens oder bei Überlastung derart verändern, daß eine Erwärmung und schließlich eine derartige Überhitzung eintritt, durch die eine Brandgefährdung ausgehen kann. Bei Überspannungsableitern der genannten Art kann es sich bei­ spielsweise um Varistoren handeln, also um spannungsabhän­ gige Widerstände, die entsprechend ihrer Spannungs-/Strom­ kennlinie ein hohes Ableitvermögen bei geringer Restspan­ nung ermöglichen. Aufgrund von Alterungsprozessen kann sich bei diesen Varistoren ein ständiger Leckstrom vom Betriebs­ strompfad über den Ableitstrompfad zum Bezugspotential, z. B., Erdungspotential ergeben, der mit fortschreitender Alterung zu einer immer höheren Erwärmung führt.

Es ist deshalb bekannt, Überspannungsableiter mit thermischen Abtrennvorrichtungen, also mit Temperatursicherungen, zu versehen, die aufgrund thermischer Kopplung mit dem Überspannungsableiter bei einer als höchstzulässig vorgege­ benen Temperatur die Unterbrechung des betreffenden Pfades veranlassen. Eine derartige Temperatursicherung kann entwe­ der im Betriebsstrompfad oder im Ableitpfad angeordnet wer­ den. Bei der Anordnung im Betriebsstrompfad wird beim An­ sprechen der Temperatursicherung naturgemäß der Betriebs­ stromkreis unterbrochen, weswegen nicht nur der Stromfluß durch das Schutzelement selbst sondern auch durch den nach­ geschalteten, zu schützenden Verbraucher unterbrochen wird. Infolgedessen ist eine weitere Aufheizung des Überspan­ nungsableiters unterbunden. Eine Meldung über das Anspre­ chen der Temperatursicherung erfolgt hierbei im einfachsten Fall durch die Nichtfunktion des zu schützenden Gerätes, was jedoch nur in solchen Systemen möglich ist, die ledig­ lich eine einzige Energieflußrichtung aufweisen.

Aus der DE-40 26 004 C2 ist eine Schutzschaltung für eine Telekommunikationsanlage bekannt, bei der es sich um ein derartiges System mit einer einzigen Energieflußrichtung handelt. Wie bei Telekommunikationssystemen üblich, hat man es mit zwei Strompfaden zu tun, die eine Telefonlinie bil­ den. Symmetrisch zwischen diesen Strompfaden ist je ein mit einem Erdleiter verbundener Überspannungsableiter in einem Querpfad angeordnet, der durch ein Thermo-Schutzelement überwacht wird. Spricht aufgrund unzulässiger Erwärmung des Überspannungsableiters das Thermo-Schutzelement an, erfolgt die Abschaltung des Querpfades mit dem Überspannungsablei­ ter mittels eines Umschalters, der zugleich mittels eines Kurzschluß-Querpfades den Überspannungsableiter überbrückt. Eine Auftrennung des zugehörigen Betriebsstrompfades, aus­ gelöst durch die thermische Überlastung des Überspannungsableiters, ist bei der bekannten Schutzschaltung nicht vor­ gesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überspan­ nungsableiterschaltung der eingangs genannten Art zu schaf­ fen, die im Fehlerfalle eine sichere Abtrennung des Über­ spannungsableiters auch dann ermöglicht, wenn die Energie­ flußrichtung im Betriebsstrompfad bidirektional oder multi­ direktional ausgeführt ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei einer Überspannungs­ ableiterschaltung der gattungsbildenden Art nach der Erfin­ dung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.

Für die Erfindung ist wesentlich, daß in jedem Zweig des Betriebsstrompfades eine Temperatursicherung angeordnet ist, womit im Fehlerfalle zumindest einer der Betriebs­ stromzweige durch Ansprechen der betreffenden Temperatursi­ cherung unterbrochen wird, was durch eine geeignete Indika­ tionseinrichtung signalisiert werden kann.

Von besonderem Vorteil ist, die Anzeige der vorgenommenen Abtrennung durch die betreffende Temperatursicherung auch dann anzuzeigen, wenn die zweite Temperatursicherung oder die übrigen Temperatursicherungen noch nicht angesprochen haben. Denn in diesem Fall ergibt sich noch nach wie vor ein Energiefluß aus den noch nicht abgeschalteten Be­ triebsstromzweigen über den Ableitpfad, der zu einer weite­ ren Erwärmung des Überspannungsableiters führt. Schließlich ist bei einem entsprechenden bidirektionalen Energieflußsy­ stem nicht ohne weiteres die jeweilige Energieflußrichtung erkennbar. Deshalb wird zumindest ein Abtrennindikator, wie eine Leuchtanzeige, vorgesehen, die durch den betreffenden Spannungs- bzw. Potentialabfall an der jeweiligen Tempera­ tursicherung gesteuert wird. So kann an jeder Temperatursi­ cherung ein Abtrennindikator angeordnet werden, der mit der zugehörigen Temperatursicherung parallel geschaltet ist. Da zwei der Temperatursicherungen über den Abzweig des Ableit­ pfades hinweg in Reihenschaltung hintereinander liegen, kann auch nur ein einziger Abtrennindikator parallel zu dieser Reihenschaltung der beiden Temperatursicherungen vorgesehen werden, der auch dann eine Anzeige liefert, wenn lediglich eine der beiden Temperatursicherungen den betref­ fenden Betriebsstromzweig aufgetrennt hat. Optional können in analoger Weise auch die Reihenschaltungen je einer der Temperatursicherungen mit dem Überspannungsableiter durch jeweils einen hierzu parallel angeordneten Abtrennindikator überwacht werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung noch näher erläutert. Die Zeichnung zeigt die Anordnung einer Überspannungsableiterschaltung in einem Netzwerk mit bidi­ rektionaler Energieflußrichtung.

Die zentralen Bauelemente der Überspannungsableiterschal­ tung sind in der Zeichnung durch strichpunktierte Linien eingerahmt. In diese Ableitereinrichtung münden zwei einen Betriebsstrompfad bildende Betriebsstromzweige IB1 und IB2, die je an eine Spannungsquelle U1 und U2 angeschlossen sind. Je nach den Potentialverhältnissen dieser beiden Spannungsquellen U1 und U2 kann sich ein Stromfluß bzw. ein Energiefluß entweder in der einen oder in der anderen Rich­ tung der Betriebsstromzweige IB1 und IB2 ergeben. Das hängt unter anderem von der Art der Verbraucher ab, die im Schaltbild mit R1, R2, R11 und R22 bezeichnet sind. Es kön­ nen beliebige weitere Verbraucher vorhanden sein. Es können Gleichstrom-, Wechselstrom- oder Mehrphasennetzwerke ge­ schützt werden. Für all diese Netzwerke ist die Überspan­ nungsableiterschaltung grundsätzlich verwendbar. So können die angeschlossenen Verbraucher beispielsweise Stromrichter oder elektrische Maschinen sein, wobei eine elektrische Drehfeldmaschine wiederum in zwei oder in mehr Quadranten, also im motorischen oder im generatorischen Bereich, arbeiten kann, womit auch hierdurch zwei Energieflußrichtungen möglich sind.

Über Klemmen K1 und K2 der zentralen Ableitereinheit sind die beiden Betriebsstromzweige IB1 und IB2 über die Reihen­ schaltung zweier Temperatursicherungen F1 und F2 miteinan­ der verknüpft. Zwischen den beiden Temperatursicherungen F1 und F2 befindet sich eine sogenannte Mittenanzapfung für einen Ableitpfad IA, in welchem sich der Überspannungsab­ leiter R befindet, bei dem es sich um einen Varistor han­ deln kann. Über eine Klemme K3 ist der Überspannungsablei­ ter R an ein Bezugspotential, wie das Erdpotential, ange­ schlossen. Durch die mit δ bezeichneten Pfeile ist die thermische Kopplung zwischen dem Überspannungsableiter R und jeder der beiden Temperatursicherungen F1, F2 deutlich gemacht. Dies bedeutet, daß zumindest eine der beiden Tem­ peratursicherungen F1 oder F2 den hierdurch hindurchgeführ­ ten Betriebsstromzweig IB1 bzw. IB2 dann auftrennt, wenn der Überspannungsableiter R einen vorgegebenen, oberen Tem­ peraturgrenzwert erreicht.

Zur Signalisierung der Abtrennung durch die Temperatursi­ cherung F1 oder die Temperatursicherung F2 dient ein Ab­ trennindikator IND, bei dem es sich vornehmlich um eine Leuchtanzeige handelt. Der Abtrennindikator IND ist mit der Reihenschaltung der beiden Temperatursicherungen F1 und F2 parallel geschaltet, weswegen sich an dem Abtrennindikator unmittelbar dann eine Spannungsänderung ergibt, wenn eine der Temperatursicherungen F1 oder F2 eine Abtrennung des betreffenden Betriebsstromzweiges IB1 oder IB2 vornimmt.

Die in der Zeichnung angedeuteten Klemmen K1, K2 und K3 können als Prüfklemmen ausgebildet sein, um beispielsweise periodisch die Funktion des Überspannungsableitungssystems überprüfen zu können. Es kann sich bei diesen Klemmen K1, K2 und K3 um Steckklemmen handeln, je nachdem für welche Art von Netzwerk das Überspannungssystem bestimmt ist. Grundsätzlich ist hier auch ein Festanschluß möglich.

Zusätzlich zu dem Abtrennindikator IND, der der zentralen Ableiteinheit zugeordnet ist, können Störmelder SM1 und/oder SM2 in dem betreffenden Betriebsstromzweig IB1 bzw. IB2 angeordnet werden, die ebenfalls eine durch Auf­ trennen einer der Temperatursicherungen F1 oder F2 verur­ sachte Stromflußunterbrechung signalisieren. Die beiden Störmelder SM1 und SM2 können anlagenseitige Systembestand­ teile sein, die dazu bestimmt sind, einen Ausfall von be­ triebsstromführenden Sicherungsorganen F11, F22 im Über­ last- oder Kurzschlußfalle zu detektieren.

Claims (6)

1. Überspannungsableitungsschaltung mit einem an aus zumindest zwei Betriebsstromzweigen bestehenden Betriebsstrompfad anschließenden Ableitstrompfad mit einem Überspan­ nungsableiter, der sich im Fehlerfall aufgrund von Überlastung, Alterung oder dergleichen erhitzt und der mit einer in einem Betriebsstromzweige liegenden Temperatursicherung thermisch gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem der Betriebsstromzweige (IB1, IB2) eine mit dem Überspannungsableiter im Ableitstrompfad (14) thermisch gekoppelte Temperatursicherung (F1, F2) angeordnet ist, über die der durch sie hindurchgeführte Betriebsstromzweig (IB1, IB2) auftrennbar ist.

2. Überspannungsableiterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit jeder Temperatursicherung (F1, F2) ein Abtrenn­ indikator (IND) parallel geschaltet ist.

3. Überspannungsableiterschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Reihenanordnung zweier Temperatursiche­ rungen (F1, F2) zweier Betriebsstromzweige (IB1, IB2) ein einziger Abtrennindikator (IND) parallel geschaltet ist.

4. Überspannungsableiterschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Reihenanordnung jeder der beiden Temperatur­ sicherungen (F1, F2) mit dem Überspannungsableiter (R) in dem jeweiligen Betriebsstromzweig (IB1, IB2) sowie dem Ableitpfad (IA) je ein Abtrennindikator (IND) paral­ lel geschaltet ist.

5. Überspannungsableiterschaltung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Betriebsstromzweig (IB1, IB2) ein Störmel­ der (SM1, SM2) angeordnet ist.

6. Überspannungsableiterschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Störmelder (SM1, SM2) in Abhängigkeit von der Änderung des Stromflusses in dem betreffenden Be­ triebsstromzweig (IB1, IB2) aktivierbar sind.