WO2023274505A1

WO2023274505A1 - KURZSCHLIEßER

Info

Publication number: WO2023274505A1
Application number: PCT/EP2021/067785
Authority: WO
Inventors: Peter Schegner; Karsten Wenzlaff
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft; Technische Universität Dresden
Priority date: 2021-06-29
Filing date: 2021-06-29
Publication date: 2023-01-05
Also published as: US20240332952A1; DE112021007890A5

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kurzschließer und ein Verfahren zum Löschen eines Störlichtbogens mit einem Kurzschließer. Der Kurzschließer (30) dient zum Löschen eines Störlichtbogens (2) in einer Schaltanlage. Der Kurzschließer (30) weist mindestens einen leistungselektronischen Schalter (30.1, 30.2, 30.3) zum Ein- und Ausschalten eines Kurzschlussstroms auf. Nach einer Erkennung eines Störlichtbogens (2) in einem oder mehreren Außenleitern (L1, L2, L3) einer Schaltanlage wird eine Zündung des mindestens einen leistungselektronischen Schalters (30.1, 30.2, 30.3) ausgelöst, so dass der mindestens eine leistungselektronische Schalter (30.1, 30.2, 30.3) in den ein oder mehreren von dem Störlichtbogen (2) betroffenen Außenleitern (L1, L2, L3) bis zum folgenden Nulldurchgang einen Kurzschlussstrom erzeugt.

Description

Beschreibung

Kurzschließer

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kurzschließer zum Löschen eines Störlichtbogens, eine Schaltanlage mit einem solchen Kurzschließer sowie ein Verfahren zum Löschen eines Störlichtbogens mit einem Kurzschließer.

In Schaltanlagen, z. B. Niederspannungsanlagen wie Nieder spannungsstromkreisen und Niederspannungsnetzen, treten Kurz schlüsse meist zusammen mit seriellen oder parallelen Stör lichtbögen, auch als Fehlerlichtbögen bezeichnet, auf. Wäh rend serielle Störlichtbögen (Lichtbogen in Reihe zur Last) bei der Unterbrechung eines Leiters oder infolge von losen Kontakten entstehen können, spricht man von einem parallelen Störlichtbogen (Lichtbogen parallel zur Last), falls er zwi schen zwei Leitern bzw. Anlageteilen auf unterschiedlichem Potential auftritt: zwischen einem Außenleiter und dem Neutralleiter (N), zwischen einem Außenleiter (L) und dem Schutzleiter (PE) bzw. Erde, oder zwischen zwei Außenleitern. Parallele Störlichtbögen können durch Alterung von Isolati onsmaterial oder leitfähiges Fremdmaterial zwischen Leitern verursacht werden. In vielen Fällen entsteht der parallele Störlichtbogen auch infolge eines seriellen Störlichtbogens, z. B. durch unsachgemäße Arbeiten oder falsch dimensionierte Betriebsmittel. Der Fehlerstrom eines seriellen Störlichtbo gens wird durch die Last begrenzt und ist daher niedriger als der eines parallelen Störlichtbogens. Der Fehlerstrom eines parallelen Störlichtbogens kann die Stärke des Kurzschluss stroms aufweisen.

Besonders in leistungsstarken Verteil- und Schaltanlagen kön nen Störlichtbögen zu verheerenden Zerstörungen von Betriebs mitteln, Anlagenteilen oder kompletten Schaltanlagen führen. Um Schäden zu reduzieren und einen längeren Ausfall der Ener gieversorgung zu vermeiden, ist es erforderlich, Störlichtbö gen, insbesondere stromstarke bzw. parallele Störlichtbögen, in wenigen Millisekunden zu erkennen und zu löschen. Konven tionelle Schutzsysteme von Energieversorgungsanlagen können die geforderten zeitlichen Anforderungen nicht zuverlässig einhalten.

Für die Erfassung von Störlichtbögen kommen Störlichtbogende tektoren zum Einsatz, die durch eine Auswertung von optischen Signalen und eventuell weiteren Freigabebedingungen, z. B. einem Überstrom im Stromkreis, einen Störlichtbogen in der Anlage erkennen, siehe z. B. DE102015207802A1 (Dehn + Söhne GmbH & Co. KG) 03.11.2016.

Für die Löschung des Störlichtbogens wird in der Regel ein Kurzschließer eingesetzt, der nach dem Erhalt eines Auslöse- signals von einem Störlichtbogendetektor im Stromkreis einen Kurzschluss vor dem Störlichtbogen erzeugt, siehe z. B. DE9419141U1 (Klöckner-Moeller GmbH) 09.05.1996 und W02000062320A1 (Moeller GmbH) 19.10.2000. Somit kann sich am Ort des Störlichtbogens keine Lichtbogenspannung mehr aufbau en und der Störlichtbogen erlischt.

In den FIG 1 bis 3 ist die prinzipielle Funktion eines derar tigen Kurzschließers 12 anhand eines Niederspannungsnetzes mit einem Drehstromtransformator 4 als Stromquelle darge stellt. Die drei Stränge des Drehstromtransformators 4 sind in einem mit einem Erdungspunkt 8 verbundenen Sternpunkt 6, der auch Anschlusspunkt für einen Neutralleiter N ist, mitei nander verbunden. Niederspannungsnetze sind in der Regel mit geerdetem Neutralleiter N als Vierleitersysteme ausgeführt, auch um den Anschluss einphasiger Verbraucher zu ermöglichen. Von dem Drehstromtransformator 4 wird elektrische Energie über drei Außenleiter LI, L2 und L3 zu einem Verbraucheran schluss 28 geführt, an den eine elektrische Last 29 ange schlossen ist.

Zwischen den Drehstromtransformator 4 und den Verbraucheran schluss 28 ist ein Leistungsschalter 10 mit Schutzfunktion geschaltet, der Schaltkontakte zum Unterbrechen der Außenlei ter LI, L2 und L3 aufweist.

Das Niederspannungsnetz weist außerdem einen Kurzschließer 12 auf, der durch drei Zuleitungen 26, die zwischen dem Leis tungsschalter 10 und den Lastanschlüssen 28 jeweils einen der Außenleiter LI, L2 und L3 kontaktieren, mit den Außenleitern LI, L2 und L3 verbunden ist.

Das Niederspannungsnetz weist außerdem eine mit Auswerte- und Ansteuerelektronik ausgestattete Steuereinheit 16 auf, die auf Basis von Signalen, z. B. optischen Signalen, Strom- und Spannungswerten, welche sie von Sensoren 22, 24 erhält, die Strom- und Spannungswerte in den Außenleitern LI, L2 und L3 und Lichtbogenstrahlung erfassen können, in der Lage ist, ei nen Störlichtbogen im Niederspannungsnetz zu erkennen und in folgedessen entsprechende Auslösesignale über Steuerleitungen 18, 20 an den Kurzschließer 12 und den Leistungsschalter 10 zu geben.

FIG 1 zeigt einen ersten Zeitpunkt, zu dem ein Störlichtbogen 2 zwischen einem Außenleiter L3 und dem Neutralleiter N brennt. Die Steuereinheit 16 erkennt auf Basis der von den Sensoren 22, 24 erhaltenen Signale, dass ein Störlichtbogen 2 existiert und sendet über die Steuerleitung 18 ein Auslöse- signal an den Kurzschließer 12. Das Auslösesignal löst ein z. B. durch ein Gas oder eine Feder angetriebenes Einschieben eines elektrisch leitenden Verbindungselements 14 an die drei Zuleitungen 26 aus, wodurch die Außenleiter LI, L2 und L3 kurzgeschlossen werden. FIG 2 zeigt einen nachfolgenden zwei ten Zeitpunkt, zu dem aufgrund des über den Kurzschließer 12 fließenden Kurzschlussstroms der Störlichtbogen 2, dem auf diese Weise die Energiequelle entzogen wurde, erloschen ist. FIG 3 zeigt einen nachfolgenden dritten Zeitpunkt, zu dem der Leistungsschalter 10, ausgelöst durch ein entsprechendes, über die Steuerleitung 20 von der Steuereinheit 16 erhaltenes Auslösesignal, seine Schaltkontakte zum Unterbrechen der Au ßenleiter LI, L2 und L3 geöffnet hat, wodurch der über den Kurzschließer 12 fließende Kurzschlussstrom abgeschaltet wur de.

Für die Wiederinbetriebnahme der Niederspannungsanlage muss der Kurzschließer meist ersetzt werden, wodurch ein längerer Ausfall der Niederspannungsanlage mit den bekannten negativen Folgen eines Stromausfalls entsteht. Es besteht somit Bedarf nach einem verbesserten Kurzschließer.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einem Kurzschließer mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Die Auf gabe wird erfindungsgemäß durch eine Schaltanlage mit den in Anspruch 4 angegebenen Merkmalen gelöst. Die Aufgabe wird au ßerdem gelöst durch ein Verfahren mit den in Anspruch 8 ange gebenen Merkmalen.

Der erfindungsgemäße Kurzschließer ist konfiguriert zum Lö schen eines Störlichtbogens in einer Schaltanlage. Der Be griff Schaltanlage umfasst Niederspannungsanlagen, wie z. B. Niederspannungsschaltanlagen und Niederspannungsverteilanla gen, sowie Mittelspannungsanlagen, wie z. B. Mittelspannungs schaltanlagen und Mittelspannungsverteilanlagen. Als Nieder spannung bezeichnet man Wechselspannungen bis 1000 Volt und Gleichspannungen bis 1500 Volt. Unter Mittelspannung, die sich an die die Spannungsbereiche der Niederspannung an schließt, deren Bereich aber nicht genormt ist, wird eine AC- Spannung im Bereich über 1000 Volt bis einschließlich 52 kV und eine DC-Spannung größer 1500 Volt bis zum Beginn des Hochspannungsbereichs verstanden. Der Kurzschließer weist mindestens einen leistungselektronischen Schalter zum Ein- und Ausschalten eines Kurzschlussstroms auf. Der leistungs elektronische Schalter kann als ein Thyristorschalter oder als ein Triac ausgebildet sein.

Die erfindungsgemäße Schaltanlage weist einen Kurzschließer, wie er oben beschrieben ist, auf. Die Schaltanlage weist au ßerdem mindestens einen Außenleiter auf. Der oder die Außen leiter der Schaltanlage dienen dazu, elektrische Energie von einer elektrischen Energiequelle der Schaltanlage zu einem Stromverbraucher der Schaltanlage zu transportieren; dazu stellen die Außenleiter eine elektrische leitfähige Verbin dung zwischen der Energiequelle und dem Stromverbraucher her. Die Schaltanlage weist außerdem eine Steuereinheit auf, wel che konfiguriert ist zum Detektieren eines Störlichtbogens, der einen oder mehrere der Außenleiter betrifft, und zum An steuern des Kurzschließers im Falle einer Detektion eines Störlichtbogens. Ein Störlichtbogen betrifft einen Außenlei ter, falls er an dem Außenleiter beginnt oder endet.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Löschen eines Stör lichtbogens mit einem Kurzschließer, wie er oben beschrieben ist. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass nach einer Erkennung eines Störlichtbogens in einem oder mehreren Außen leitern einer Schaltanlage eine Zündung des mindestens einen leistungselektronischen Schalters ausgelöst wird, so dass der mindestens eine leistungselektronische Schalter in den ein oder mehreren von dem Störlichtbogen betroffenen Außenleitern bis zum folgenden Nulldurchgang einen Kurzschlussstrom er zeugt. Dabei wird vorausgesetzt, dass die in den ein oder mehreren Außenleitern anliegende Spannung eine Wechselspan nung ist, die einen Nulldurchgang aufweist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein leis tungselektronischer Schalter in Form eines schnellen Halb leiterschalters sich gut als Kurzschließer eignet. Ein leis tungselektronischer Schalter kann also nach seiner Betätigung einen Kurzschlussstrom durchlassen, bis er den Kurzschluss strom wieder unterbricht. Während des Zeitintervalls, in dem der Kurzschlussstrom fließt, erlischt der Störlichtbogen.

Mit der Erfindung können parallele Störlichtbögen in Schalt anlagen durch einen leistungselektronischen Schalter schnell gelöscht werden. Der leistungselektronische Schalter kann nach der Lichtbogenlöschung den Kurzschlussstrom abschalten, so dass die Schaltanlage, ohne dass nach dem Verlöschen des Störlichtbogens eine allpolige Abschaltung, z. B. durch einen vorgelagerten Leistungsschalter, der Schaltanlage erfolgen muss, wieder weiterversorgt werden kann bzw. die nicht feh lerbetroffenen Außenleiter ohne einen relevanten Spannungs einbruch die Schaltanlage über die gesamte Zeit weiterversor gen können.

Durch die direkte und schnelle Lichtbogenlöschung kann die Anlage nach der Fehlerklärung direkt wieder betrieben werden, wenn die Ursache für den Lichtbogen oder eine neue Lichtbo genzündung nicht mehr existent ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfin dung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Dabei kann das erfindungsgemäße Verfahren auch entsprechend den abhängi gen Vorrichtungsansprüchen weitergebildet sein, und umge kehrt.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Kurzschließers weist der Kurzschließer je Außenleiter der Schaltanlage einen separat ansteuerbaren leistungselektronischen Schalter auf. Von Vorteil ist dabei, dass parallele Störlichtbögen in Schaltanlagen fehlerschleifenselektiv durch einen leistungs elektronischen Schalter schnell gelöscht werden können. „Feh lerschleifenselektiv" bedeutet, dass der leistungselektroni schen Schalter selektiv nur in derjenigen Stromschleife oder in denjenigen Stromschleifen einen Kurzschluss schaltet, die von einem den „Fehler" bildenden Störlichtbogen betroffen sind. Bei einem Kurzschluss zwischen zwei Außenleitern müssen die zwei den Außenleitern zugeordneten leistungselektroni schen Schalter eingeschaltet werden. Mit der Erfindung ist somit eine fehlerschleifenselektive Lichtbogenlöschung mög lich, die nicht zu einer allpoligen Abschaltung der Anlage führt, sondern lediglich einen Spannungseinbruch in dem feh lerbetroffenen Leiter bzw. den fehlerbetroffenen Leitern ver ursacht. Für den Kurzschließer können in einer Drehstromanla ge drei einzeln ansteuerbare leistungselektronische Schalter eingesetzt werden, die sich je detektierter Fehlerschleife ansteuern lassen. Die Ansteuerung erfolgt durch eine Steuer- einheit. Je Lichtbogenerkennung erfolgt lediglich eine einma lige Ansteuerung eines der Fehlerschleife zugeordneten leis tungselektronischen Schalters, so dass der leistungselektro nische Schalter durchzündet und im nächsten Stromnulldurch gang nicht wieder erneut zündet. Dadurch muss der leistungs elektronische Schalter nicht für den Dauerstrom bemessen wer den, sondern lediglich für den Stoßkurzschlussstrom.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der mindestens eine leistungselektronische Schalter ein Thyristor oder ein Triac. Dabei ist insbesondere ein Thyristor gut geeignet: Ein Thy ristor ist nach seiner Zündung leitend, bis der Haltstrom un terschritten wird, also bei einer anliegenden Wechselspannung spätestens bis zum Spannungsnulldurchgang. Ein Thyristor kann also nach seiner Zündung einen Kurzschlussstrom leiten, bis er beim Spannungsnulldurchgang den Kurzschlussstrom selbsttä tig wieder unterbricht. Während des Zeitintervalls, in dem Kurzschlussstroms fließt, erlischt der Störlichtbogen. Ein Triac ist vom Prinzip her eine Antiparallelschaltung von zwei Thyristoren; das ermöglicht es, Wechselstrom zu schalten.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Schaltanlage weist der Kurzschließer je Außenleiter der Schaltanlage einen sepa rat ansteuerbaren leistungselektronischen Schalter auf, und die Steuereinheit ist dazu konfiguriert, nur den oder die leistungselektronischen Schalter des Kurzschließers zum Ein schalten eines Kurzschlussstroms anzusteuern, die den ein oder mehreren vom Störlichtbogen betroffenen Außenleitern zu geordnet sind. Von Vorteil ist dabei, dass parallele Stör lichtbögen in Schaltanlagen fehlerschleifenselektiv durch ei nen leistungselektronischen Schalter schnell gelöscht werden können. „Fehlerschleifenselektiv" bedeutet, dass der leis tungselektronische Schalter selektiv nur in derjenigen Strom schleife oder in denjenigen Stromschleifen einen Kurzschluss schaltet, die von einem den „Fehler" bildenden Störlichtbogen betroffen sind. Mit der Erfindung ist somit eine fehler schleifenselektive Lichtbogenlöschung möglich, die nicht zu einer allpoligen Abschaltung der Anlage führt, sondern ledig- lieh einen Spannungseinbruch in dem fehlerbetroffenen Leiter bzw. den fehlerbetroffenen Leitern verursacht.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Schaltanlage weist die Schaltanlage ein Schutzgerät zum Unterbrechen eines Stroms in den ein oder mehreren von dem Störlichtbogen be troffenen Außenleitern auf. Das Schutzgerät kann dabei ein Leistungsschalter sein, z. B. ein ACB oder ein MCCB. Da die leistungselektronischen Schalter den Kurzschlussstrom selbst abschalten können, ist dafür in der Regel kein Schutzgerät nötig; ein vorgelagertes Schutzgerät muss nur als ein Rück fallschutz vorhanden sein, um im Fall, dass sich der Stör lichtbogen mit den leistungselektronischen Schaltern nicht löschen lässt, der Störlichtbogen gelöscht werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird, falls nach dem Nulldurchgang erneut ein Störlichtbogen auf- tritt, der mindestens eine leistungselektronische Schalter erneut gezündet und ein Schutzgerät zum Unterbrechen eines Stroms in den ein oder mehreren von dem Störlichtbogen be troffenen Außenleitern so angesteuert, dass es den durch den mindestens einen leistungselektronischen Schalter fließenden Kurzschlussstrom unterbricht. Von Vorteil ist dabei, dass das Schutzgerät einen Rückfallschutz bildet, um den leistungs elektronischen Schalter vor einer thermischen Überlastung durch einen andauernden Kurzschlussstrom bei mehrmaliger An steuerung zu schützen, falls der leistungselektronische Schalter wegen einer erneuten Störlichtbogenzündung erneut angesteuert wurde.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens werden nur diejenigen leistungselektronischen Schalter des Kurz schließers, welcher je Außenleiter der Schaltanlage einen se parat ansteuerbaren leistungselektronischen Schalter auf weist, gezündet, die den ein oder mehreren von dem Störlicht bogen betroffenen Außenleitern zugeordnet sind. Von Vorteil ist dabei, dass mit der Erfindung eine fehlerschleifenselek tive Lichtbogenlöschung möglich ist, die nicht zu einer all- poligen Abschaltung der Anlage führt, sondern lediglich einen Spannungseinbruch in dem fehlerbetroffenen Leiter verursacht.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird die Schaltanlage nach dem Löschen des Störlichtbogens wieder be trieben, wenn die Ursache für den Störlichtbogen nicht mehr existent ist und keine erneute Störlichtbogenzündung erfolgt. Von Vorteil ist dabei, dass die Schaltanlage nach einem Stör lichtbogen relativ schnell wieder einsatzfähig ist.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist ein Computerprogramm mit Softwarecodeabschnitten zur Durchführung des Verfahrens, wie es oben beschrieben ist.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist ein Computerprogrammprodukt, das direkt in den internen Speicher einer digitalen Recheneinheit geladen werden kann und Soft warecodeabschnitte umfasst, mit denen das Verfahren, wie es oben beschrieben ist, ausgeführt wird.

Das Computerprogrammprodukt ist in einer Steuereinheit aus führbar ausgebildet. Das Computerprogrammprodukt kann als Software oder Firmware in einem Speicher speicherbar und durch ein Rechenwerk ausführbar ausgebildet sein. Alternativ oder ergänzend kann das Computerprogrammprodukt auch zumin dest teilweise als festverdrahtete Schaltung ausgebildet sein, beispielsweise als ASIC. Das Computerprogrammprodukt ist dazu ausgebildet, von Sensoren erfasste Messwerte zu emp fangen, auszuwerten und Ansteuerbefehle an leistungselektro nische Schalter des Kurzschließers sowie ein Schutzgerät zu erzeugen. Erfindungsgemäß ist das Computerprogrammprodukt da zu ausgebildet, mindestens eine Ausführungsform des skizzier ten Verfahrens zum Löschen eines Störlichtbogens mit einem Kurzschließer umzusetzen und durchzuführen. Dabei kann das Computerprogrammprodukt sämtliche Teilfunktionen des Verfah rens in sich vereinigen, also monolithisch ausgebildet sein. Alternativ kann das Computerprogrammprodukt auch segmentiert ausgebildet sein und jeweils Teilfunktionen auf Segmente ver- teilen, die auf separater Hardware ausgeführt werden. Bei spielsweise kann ein Teil des Verfahrens in einer Steuerein heit durchgeführt werden und ein anderer Teil des Verfahrens in einer übergeordneten Steuereinheit, wie beispielsweise ei ner SPS oder einer Computer-Cloud.

Es wird weiter ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, das direkt in den internen Speicher einer digitalen Recheneinheit geladen werden kann und Softwarecodeabschnitte umfasst, mit denen die Schritte des hierin beschriebenen Verfahrens ausge führt werden, wenn das Produkt auf der Recheneinheit läuft. Das Computerprogrammprodukt kann auf einem Datenträger ge speichert sein, wie z.B. einem USB-Speicherstick, einer DVD oder einer CD-ROM, einem Flash-Speicher, EEPROM oder einer SD-Karte. Das Computerprogrammprodukt kann auch in der Form eines über ein drahtgebundenes oder drahtloses Netzwerk lad bares Signal vorliegen.

Das Verfahren ist zur automatischen Ausführung bevorzugt in Form eines Computerprogramms realisiert. Die Erfindung ist damit einerseits auch ein Computerprogramm mit durch einen Computer ausführbaren Programmcodeanweisungen und anderer seits ein Speichermedium mit einem derartigen Computerpro gramm, also ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemit teln, sowie schließlich auch eine Energiequelle oder eine Tertiärregelungseinheit, in deren Speicher als Mittel zur Durchführung des Verfahrens und seiner Ausgestaltungen ein solches Computerprogramm geladen oder ladbar ist.

Anstelle eines Computerprogramms mit einzelnen Programmcode anweisungen kann die Implementierung des hier und im Folgen den beschriebenen Verfahrens auch in Form von Firmware erfol gen. Dem Fachmann ist klar, dass anstelle einer Implementati on eines Verfahrens in Software stets auch eine Implementati on in Firmware oder in Firm- und Software oder in Firm- und Hardware möglich ist. Daher soll für die hier vorgelegte Be schreibung gelten, dass von dem Begriff Software oder dem Be griff Computerprogramm auch andere Implementationsmöglichkei- ten, nämlich insbesondere eine Implementation in Firmware oder in Firm- und Software oder in Firm- und Hardware, um fasst sind.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich durch die folgende Beschreibung, welche anhand der Zeichnung näher er läutert wird. Es zeigen jeweils schematisch und nicht maß stabsgetreu

FIG 1 bis 3 einen konventionellen Kurzschließer zu drei auf einander folgenden Zeitpunkten; und FIG 4 einen erfindungsgemäßen Kurzschließer.

FIG 4 stellt die prinzipielle Funktion eines erfindungsgemä ßen Kurzschließers 12 anhand eines Niederspannungsnetzes mit einem Drehstromtransformator 4 als Stromquelle dar. Die drei Stränge des Drehstromtransformators 4 sind in einem mit einem Erdungspunkt 8 verbundenen Sternpunkt 6, der auch Anschluss punkt für einen Neutralleiter N ist, miteinander verbunden. Von dem Drehstromtransformator 4 wird elektrische Energie über drei Außenleiter LI, L2 und L3 zu einem Verbraucheran schluss 28, z. B. eine Drehstromsteckdose, geführt, an den eine elektrische Last 29, z. B. ein dreiphasiger Elektromotor oder ein Elektroherd, angeschlossen ist. Es ist ebenfalls möglich, dass eine einphasige Last, z. B. ein einphasiger Elektromotor, an einen der drei Außenleiter LI, L2 und L3 so wie an den Neutralleiter N angeschlossen ist.

Zwischen den Drehstromtransformator 4 und den Verbraucheran schluss 28 ist als Schutzgerät ein Leistungsschalter 10, z. B. ein ACB oder ein MCCB, geschaltet, der Schaltkontakte zum Unterbrechen der Außenleiter LI, L2 und L3 aufweist.

Das Niederspannungsnetz weist außerdem einen Kurzschließer 30 auf, der durch drei Zuleitungen 26.1, 26.2 und 26.3, die zwi schen dem Leistungsschalter 10 und den Lastanschlüssen 28 je- weils einen der Außenleiter LI, L2 und L3 kontaktieren, mit den drei Außenleitern LI, L2 und L3 verbunden ist. Der Kurz schließer 30 weist drei Thyristorschalter, d. h. einen ersten Thyristorschalter 30.1, einen zweiten Thyristorschalter 30.2 und einen dritten Thyristorschalter 30.3, auf, die in der La ge sind, jeden der Außenleiter LI, L2, L3 separat durch die korrespondierende Zuleitung 26.1, 26.2, 26.3 mit einem Er dungspunkt 8 zu verbinden. Die drei Thyristorschalter 30.1, 30.2 und 30.3 sind dabei als Triacs ausgebildet, damit sie Wechselspannung schalten können.

Das Niederspannungsnetz weist außerdem eine mit Auswerte- und Ansteuerelektronik ausgestattete Steuereinheit 16 auf, die auf Basis von Signalen, z. B. optischen Signalen, Strom- und Spannungswerten, welche sie von Sensoren 22, 24 erhält, die Strom- und Spannungswerte in den Außenleitern LI, L2 und L3 und Lichtbogenstrahlung erfassen können, in der Lage ist, ei nen Störlichtbogen im Niederspannungsnetz zu erkennen und in folgedessen entsprechende Auslösesignale über Steuerleitungen 18, 20 an den Kurzschließer 12 und den Leistungsschalter 10 zu geben. Dabei weist die Steuereinheit 16 eine Recheneinheit 16.1 auf, die dazu angepasst ist, ein Computerprogramm auszu führen, welches die Schritte eines erfindungsgemäßen Verfah rens abarbeitet.

Die Steuerleitungen 18 weisen drei Steuerleitungen, d. h. ei ne erste Steuerleitung 18.1, eine zweite Steuerleitung 18.2 und eine dritte Steuerleitung 18.3, auf, über die die Steuer einheit 16 die drei Thyristorschalter 30.1 separat ansteuern kann.

Nach einer Erkennung eines Störlichtbogens 2 in einem oder mehreren Außenleitern LI, L2, L3 der Niederspannungsanlage auf Basis von Signalen, welche sie von den Sensoren 22, 24 erhält, löst die Steuereinheit 16, gesteuert durch die Re cheneinheit 16.1, die ein Computerprogramm zum Ausführen der Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens abarbeitet, eine Zündung des mindestens einen Thyristorschalters 30.1, 30.2, 30.3 aus, so dass der mindestens eine Thyristorschalter 30.1,

30.2, 30.3 in den ein oder mehreren von dem Störlichtbogen betroffenen Außenleitern LI, L2, L3 bis zum folgenden Null durchgang einen Kurzschlussstrom erzeugt. Dabei fließt der Kurzschlussstrom durch den oder die betroffenen Außenleiter LI, L2, L3, den oder die korrespondierenden Zuleitungen 26.1,

26.2, 26.3 sowie durch den oder die korrespondierenden Thy ristorschalter 30.1, 30.2, 30.3. Zum Beispiel würde ein Stör lichtbogen 2 zwischen dem dritten Außenleiter L3 und dem Nullleiter N, wie in FIG 4 dargestellt, zu einer Zündung des dem dritten Außenleiter L3 zugeordneten dritten Thyristor schalters 30.3 führen. Es würde sich somit ein Kurzschluss strom von dem dritten Außenleiter L3 über die zu dem dritten Außenleiter L3 korrespondierende Zuleitung 26.3 und den drit ten Thyristorschalters 30.3 zu einem Erdungspunkt 8 einstel len.

In einem anderen Beispiel würde ein in FIG 4 nicht darge stellter Störlichtbogen 2 zwischen dem ersten Außenleiter LI und dem zweiten Außenleiter L2 zu einer Zündung der diesen beiden Außenleitern LI und L2 zugeordneten Thyristorschalter 30.1 und 30.2 führen.

Falls nach dem Nulldurchgang der Spannung in den vom Stör lichtbogen 2 betroffenen Außenleiter LI, L2, L3 erneut ein Störlichtbogen 2 auftritt, veranlasst die Steuereinheit 16, dass der mindestens eine dem betroffenen Außenleiter LI, L2, L3 zugeordnete Thyristorschalter 30.1, 30.2, 30.3 erneut ge zündet wird und der Leistungsschalter 10 zum Unterbrechen ei nes Stroms in den ein oder mehreren von dem Störlichtbogen 2 betroffenen Außenleitern LI, L2, L3 so angesteuert wird, dass der der Leistungsschalter 10 den durch den mindestens einen Thyristorschalter 30.1, 30.2, 30.3 fließenden Kurzschluss strom unterbricht.

Die Niederspannungsanlage wird nach dem Löschen des Stör lichtbogens 2 wieder betrieben, sobald die Ursache für den Störlichtbogen 2 nicht mehr existent ist und keine erneute Störlichtbogenzündung erfolgt.

Claims

Patentansprüche

1. Kurzschließer zum Löschen eines Störlichtbogens (2) in einer Schaltanlage, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurzschließer (30) mindestens einen leistungselekt ronischen Schalter (30.1, 30.2, 30.3) zum Ein- und Ausschal ten eines Kurzschlussstroms aufweist.

2. Kurzschließer nach Anspruch 1, wobei der Kurzschließer je Außenleiter (LI, L2, L3) der Schaltanlage einen separat ansteuerbaren leistungselektroni schen Schalter (30.1, 30.2, 30.3) aufweist.

3. Kurzschließer nach Anspruch 1 oder 2, wobei der mindestens eine leistungselektronische Schalter (30.1, 30.2, 30.3) ein Thyristor oder ein Triac ist.

4. Schaltanlage mit einem Kurzschließer nach einem der vor hergehenden Ansprüche, aufweisend:

- mindestens einen Außenleiter (LI, L2, L3), und

- eine Steuereinheit (16) zum Detektieren eines einen oder mehrere der Außenleiter (LI, L2, L3) betreffenden Störlicht bogens (2) und zum Ansteuern des Kurzschließers (30) im Falle einer Detektion.

5. Schaltanlage nach Anspruch 4, wobei die Schaltanlage eine Niederspannungsanlage oder eine Mittelspannungsanlage ist.

6. Schaltanlage nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Kurzschließer (30) je Außenleiter (LI, L2, L3) der Schaltanlage einen separat ansteuerbaren leistungselektroni schen Schalter (30.1, 30.2, 30.3) aufweist und wobei die Steuereinheit (16) dazu konfiguriert ist, nur den oder die leistungselektronischen Schalter (30.1, 30.2, 30.3) des Kurz schließers (30) zum Einschalten eines Kurzschlussstroms anzu- steuern, die den ein oder mehreren vom Störlichtbogen (2) be troffenen Außenleitern (LI, L2, L3) zugeordnet sind.

7. Schaltanlage nach einem der Ansprüche 4 bis 6, aufweisend ein Schutzgerät (16) zum Unterbrechen eines Stroms in den ein oder mehreren von dem Störlichtbogen (2) betroffe nen Außenleitern (LI, L2, L3).

8. Verfahren zum Löschen eines Störlichtbogens (2) mit einem Kurzschließer (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei nach einer Erkennung eines Störlichtbogens (2) in einem oder mehreren Außenleitern (LI, L2, L3) einer Schaltanlage eine Zündung des mindestens einen leistungselektronischen Schalters (30.1, 30.2, 30.3) ausgelöst wird, so dass der min destens eine leistungselektronische Schalter (30.1, 30.2,

30.3) in den ein oder mehreren von dem Störlichtbogen (2) be troffenen Außenleitern (LI, L2, L3) bis zum folgenden Null durchgang einen Kurzschlussstrom erzeugt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei nur diejenigen leistungselektronischen Schalter (30.1, 30.2, 30.3) des Kurzschließers, welcher je Außenleiter der Schaltanlage einen separat ansteuerbaren leistungselektroni schen Schalter (30.1, 30.2, 30.3) aufweist, gezündet werden, die den ein oder mehreren von dem Störlichtbogen (2) be troffenen Außenleitern (LI, L2, L3) zugeordnet sind.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 und 9, wobei, falls nach dem Spannungsnulldurchgang in dem von dem Störlichtbogen (2) betroffenen Außenleitern (LI, L2, L3) erneut ein Stör lichtbogen (2) auftritt, der mindestens eine leistungselekt ronischen Schalter (30.1, 30.2, 30.3) erneut gezündet wird und ein Schutzgerät (10) zum Unterbrechen eines Stroms in den ein oder mehreren von dem Störlichtbogen (2) betroffenen Au ßenleitern (LI, L2, L3) so angesteuert wird, dass es den durch den mindestens einen leistungselektronischen Schalter (30.1, 30.2, 30.3) fließenden Kurzschlussstrom unterbricht. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Schaltanlage nach dem Löschen des Störlichtbogens (2) wieder betrieben wird, wenn die Ursache für den Stör lichtbogen (2) nicht mehr existent ist und keine erneute Zün- düng eines Störlichtbogens (2) erfolgt.

12. Computerprogramm mit Softwarecodeabschnitten zur Durch führung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11. 13. Computerprogrammprodukt, das direkt in einen internen

Speicher einer digitalen Recheneinheit (16.1) geladen werden kann und Softwarecodeabschnitte umfasst, mit denen das Ver fahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11 ausgeführt werden, wenn das Produkt auf der Recheneinheit (16.1) läuft.