Bildungsstätten-Symposium Allstromsensitive RCD s in der Praxis

Transkript

1 Bildungsstätten-Symposium Allstromsensitive RCD s in der Praxis

2 Johann Meints Marketingleiter Telefon Fax Mobil Web / / / johann.meints@doepke.de

3 Geschichte» 1956: Gründung der Firma Doepke durch Kaufmann Franz Doepke und Techniker August-Wilhelm Engels in Norden» 50er Jahre: Einführung von FI-Schutzschaltern» Doepke gehört zu den ersten Herstellern von Fehlerstromschutzschaltern weltweit» Fertigung und Weiterentwicklung am Standort Norden

4 Standorte» Doepke UK» Vertrieb UK» Standort Daventry» Fertigung Consumer Units» Doepke Int. Trading Dubai» Vertrieb Middle East» Doepke Deutschland» Stammwerk Norden: Produktion, Entwicklung und Verwaltung» Werk Bickenriede: Produktion Leitungsschutzschalter, Baugruppenfertigung

5 Leitbild Das Bestreben, Mensch und Tier vor gefährlich hohen Berührungsspannungen zu schützen steht seit jeher bei Doepke im Vordergrund.

6 Produktbereiche Kerngeschäft» Differenzstromschutz (RCD/RCM)» Fehlerstromschutz (RCCB/RCBO)» Überstromschutz (MCB/CBR)

7 Produktbereiche weitere Geschäftsfelder» Gebäudeautomatisierung» Dupline» SI» elektronische Komponenten für die Gebäudesystemsteuerung

8 Aufgaben des Fehlerstromschutzschalters Personenschutz Brandschutz Sachschutz

9 Typ AC, Typ A, Typ EV, Typ F, Typ B, Typ B+. RCBO RCCB CBR KV Hz MRCD Alles klar? V RCM HD S G W

10 Definition: RCD / RCM RCD (Residual Current Device) RCM (Residual Current Monitor) RCCB RCBO CBR MRCD» RCCB» Residual Current Operated Circuit Breaker Fehlerstromschutzschalter nach DIN EN / VDE und -100» geeignet als Schutzmaßnahme für den Schutz durch automatische Abschaltung der Stromversorgung (Trennereigenschaft)» Beispiel: DFS 4 B

11 Definition: RCD / RCM RCD (Residual Current Device) RCM (Residual Current Monitor) RCCB RCBO CBR MRCD RCM» RCM» Residual Current Monitor Differenzstrom-Überwachungsgerät nach DIN EN / VDE 0663» nicht geeignet als Schutzmaßnahme für den Schutz durch automatische Abschaltung der Stromversorgung» Beispiel: DRCM 1 A

12 Die Fehlerstromtypen Typ AC Wechselspannungsversorgung (nicht zulässig in Deutschland) Typ A Schutz bei Wechsel- und Pulsfehlerströmen der Netzfrequenz Typ F Schutz bei Wechsel- und Pulsfehlerströmen der Netzfrequenz und bei Fehlerströmen mit Mischfrequenzen abweichend von der Netzfrequenz (Hauptanteil 50Hz)

13 Die Fehlerstromtypen Typ B Erfassung von Wechselfehlerströmen und pulsierenden Gleichfehlerströmen der Netzfrequenz sowie glatten Gleichfehlerströmen und Wechselfehlerströmen Netzfrequenz Typ B+ Die Auslösung ist bei sinusförmigen Wechselfehlerströmen für Frequenzen bis 20 khz mit einem maximal zulässigen Auslösewert von 420 ma sichergestellt khz

14 Die Ausführungsvarianten S KV G V Hz HD W selektiv kurzzeitverzögert gewitterfest Spannungen Frequenzen raue Umgebungsbedingungen Weichenheizungsschalter

15 Definition: pulsierender Gleichfehlerstrom (Typ A) IEC 60755: Fehlerstrom muss für mindestens 8,3 ms Nullpunktberührung haben (Netzfrequenz f = 50 Hz) Maximal 6 ma überlagerter glatter Gleichfehlerstrom ist zulässig (unabhängig vom Bemessungsfehlerstrom)

16 VDE : Allgemeine Bedingungen für die Auswahl und Errichtung von Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) Wenn Teile elektrischer Betriebsmittel, die auf der Lastseite einer Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD) fest errichtet werden, reine Gleichfehlerströme erzeugen können, muss die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD) vom Typ B sein.

17 Der Typ für heiße Fälle.

18 Die Kennlinien der allstromsensitiven RCCB NK Kennlinie Klassischer Brandschutz mit 300mA bei Frequenzen bis 100kHz

19 Die Kennlinien der allstromsensitiven RCCB B+ Kennlinie Brandschutz mit 420mA bei Frequenzen bis 20kHz

20 Die Kennlinien der allstromsensitiven RCCB SK Kennlinie Der Schutz für Anlagen wo kein Brandschutz gefordert ist

21 Die Kennlinien..TYP B NK / SK / B+ Frequenzbereich I: Hz: Fehlerströme und niedrige Ableitströme 1) Herzkammerflimmergrenze nach IEC * *(oberhalb 1 khz extrapoliert) 2) Brandschutzgrenze und Grenze für thermische Körperschädigungen Frequenzbereich II: Hz: hohe Ableiitströme Frequenzbereich III:> 1 khz Fehlerströme und Ableitströme (Höhe in Abhängigkeit der verwendeten EMV-Maßnahmen) 3) Gefährdungskurve bei direktem Berühren 5) ) Auslösefrequenzgang DFS 4 B NK; I D N = 30 ma 2) 6) 100 1) 3) 4) 5) Auslösefrequenzgang 30 DFS 4 B SK; I D N = 30 ma N 6) Auslöseobergrenze für Typ B+ laut DIN VDE 0664 Teil 110 (bis 20 khz definiert) 10 1* (*quasi DC) Frequenz / Hz

22 Asynchronmaschine und Frequenzumrichter Netzfilter Frequenzumrichter Filter vor dem Betriebsmittel Betriebsmittel L1 ~ L2 ~ L3 ~ ~ = ~ Zwischenkreis = M Steuerkreis I Ab I Ab I Ab : Ableitströme I Ab parasitäre Kapazitäten des Frequenzumrichters Problematik der Ableitströme! I Ab I Ab I Ab I Ab I Ab parasitäre Kapazitäten der Leitungen und des Motors I Ab PE / PA

23 Fehler,- Ableit,- Differenzstrom Differenzstrom: Fehlerströme und Ableitströme können je nach Aufbau der elektrischen Anlage mehrere, von der Netzfrequenz 50 Hz, deutlich abweichende Frequenzanteile gleichzeitig aufweisen.. Fehlerstromeinrichtungen RCCB Typ B (+) bzw. CBR sowie RCM Typ B unterscheiden nicht zwischen Fehlerströmen und Ableitströmen. So kann eine Auslösung bzw. Meldung erfolgen, wenn die Summe der Differenzströme die Auslöseschwelle der RCD - Fehlerstromeinrichtung überschreitet.

24 Fehler,- Ableit,- Differenzstrom Fehlerstrom» Aufgrund von Schmutz und Feuchtigkeit» Bei Stromfluss zur Erde, wenn eine Person direkt eine Phase des Netzes berührt

25 Fehler,- Ableit,- Differenzstrom Ableitstrom» betriebsbedingte Ströme» aufgrund von Entstörmaßnahmen» lange Leitungswege

26 Isolationsfehler Welche Fehlerströme können beispielsweise in Anlagen mit Frequenzumrichtern auftreten? Isolationsfehler vom Zwischenkreis des Frequenzumrichter zum Gehäuse (PE)

27 Verringerung der Ableitströme = ungestörter Einsatz von RCD s Gemäß DIN VDE (Auswahl und Einrichtung elektrischer Betriebsmittel) Absatz ist die elektrische Anlage so auszulegen, dass der Ableitstrom das 0,4 - fache des Bemessungsfehlerstromes der RCD nicht überschreitet. Wer beachtet diese Vorgabe? Es ist daher immer zu empfehlen, Ableitströme kleinstmöglich zu halten.

28 Differenzstromanalyse DRCA 1

29 Differenzstromanalyse DRCA 1 Einspeisung Messwandler z.b. Veränderung der Taktfrequenz von 2 khz auf 8 khz! 3-Leiter EMV-Filter Abgeschirmte Motorzuleitung 20m Motor 50 Hz im Leerlauf

30 Differenzstromanalyse DRCA 1 Effektivwert!

31 Verringerung der Ableitströme = ungestörter Einsatz von RCD s Taktfrequenz bei 2 khz

32 Differenzstromanalyse DRCA 1 Angaben zeigen den erreichten Auslösestrom in Prozent

33 Verringerung der Ableitströme, z.b. 4-Leiter EMV Filter In elektrischen Netzen, in denen der Neutralleiter vorhanden ist, kann ein 4-Leiter-Filter eingesetzt werden. Dieser Filtertyp weist die geringsten Ableitströme auf. (Der Hauptanteil der Ableitströme wird dann über den Neutralleiter abgeführt). 3- Leiter Filter L1 L L1 L2 L2 L3 L3 Cx Cx Cy PE PE L: stromkompensierte Drosselspule Cy: Y- Kapazität Cx: X- Kapazität Hohe Ableitströme! 4- Leiter Filter L1 L1 L2 L2 L3 L3 L Cx L N N Cy PE PE L: stromkompensierte Drosselspule Cy: Y- Kapazität Geringe Ableitströme! Cx: X- Kapazität Vorträge\bfe oldenburg TW.ppt

34 Lösungen für die Praxis Ableitstromkompensation Kompensation betriebsbedingter Ableitströme bis zu 125 ma (RMS) Kompensation 150 Hz / 450 Hz / 750 Hz Erhöht die Betriebssicherheit von Anlagen Einsatz von Fehlerstrom- Schutzeinrichtungen (30 ma) wird möglich Darstellung ohne Kompensation Darstellung mit Kompensation

35 Lösungen für die Praxis Ableitstromreduktionsfilter NF-DAR Nennströme von 10 A bis 180 A Verringerung von Ableitströmen, die durch lange Motorleitungen verursacht werden Hohe Dämpfung im Bereich der Taktfrequenz (2 khz bis 20 khz) Geeignet für Frequenzumrichter und Servoregler Hoher Ableitstrom FI-Schutzschalter löst aus Niedriger Ableitstrom FI-Schutzschalter hält!

36 Auswahlhilfe zur Findung des RCCB`s

37 Die richtige Kombination ist entscheidend Wenn in einer vorhandenen Elektrischen Anlage eine Schutzmaßnahme mit einer RCD des Typs A betrieben wird, ist es erforderlich, im Fehlerfall die glatten Gleichfehlerströme auf max. 6 ma zu begrenzen, um ein Erblinden des vorgeschalteten RCD zu verhindern.

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39 Kurzvorstellung DFS 4 B MI» Varianten B+ MI, und SK MI» vierpolige Ausführung mit Bemessungsströmen bis zu 63 A» HD-Variante bis 40 A» Ansprechdifferenzstrom 30 ma» DC Auslöseschwelle 6 ma» - keine aktive Zusatzeinrichtung, nur geänderte DC-Auslöseschwelle

40 Kurzvorstellung DFS 4 B NA» Zusätzliche LED zeigt den Status des Not- Aus-Kreises» Nur 0,5 TE breiter als ein Standard DFS4» Mehrere Schalter können parallel geschaltet werden» Einspeisung von oben» Aktiv ab der Berührspannung von 50 V AC» Keine Auslösung bei Spannungsausfall

41 DFS 4 EV» vollständiger, hilfsspannungsunabhängiger Fehlerstromschutzschalter» sensitiv für Fehlerströme des Typs A» aktive Zusatzfunktion: Auslösung bei glatten Gleichfehlerströmen von max. 6 ma» Einhaltung der Abschaltzeiten nach VDE » Aufrechterhaltung der Schutzfunktion vorgeschalteter RCD (z. B. im TT-System)

42 Weitere Normen die den Einsatz fordern: VDE 0100 Teil 722 Errichten von Niederspannungsanlagen-Anforderungen für Betriebsstätten besonderer Art- Stromversorgung von Elektrofahrzeugen VDE 0100 Teil 723 Errichten von Niederspannungsanlagen-Anforderungen für Betriebsstätten besonderer Art- Unterrichtsräume mit Experimentiereinrichtungen

43 BGI Mehrphasig betriebene elektrische Betriebsmittel mit Frequenzumrichtern. Diese Betriebsmittel, z. B. Krane, Aufzüge, Schweißumformer, können folgende Fehlerströme erzeugen:» hochfrequente Wechselfehlerströme, die von einer pulsstromsensitiven Fehlerstrom- Schutzeinrichtung (RCD) vom Typ A nicht erkannt werden und daher nicht zur Auslösung führen,» glatte Gleichfehlerströme, die nicht zur Auslösung von pulsstromsensitiven Fehlerstrom- Schutzeinrichtungen (RCDs) vom Typ A oder F führen und diese unwirksam machen.

44 BGI 608 Deshalb dürfen diese elektrischen Betriebsmittel hinter einer Fehlerstrom- Schutzeinrichtung (RCD) vom Typ A oder F nicht betrieben werden. Der Schutz im Fehler fall kann nur sichergestellt werden durch» den Einsatz von allstromsensitiven Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) vom Typ B oder B+,» Trenntransformatoren mit nur einem angeschlossenen Verbrauchsmittel,» Festanschluss, wobei die Maßnahmen nach VDE angewendet und die Abschaltbedingungen eingehalten werden müssen sowie die nachgeschalteten Stromkreise keine Steckdosen enthalten dürfen.

45 Statistik des Gesamtverbandes des deutschen Versicherungsverbandes (GDV) Argumente für einen wirkungsvollen Isolationsfehlerschutz» ca. 50% der Unternehmen müssen nach einem Großschaden in den nächsten 3 Jahren Insolvenz anmelden.» aktuelle VdS Mängelstatistik: Brandschutztechnisch relevante Fehler sind unter den 20 häufigsten Mängeln.» VdS 2046: evtl. Verzicht auf Isolationswiderstandsmessung, wenn Schutz bei Isolationsfehlern durch Abschaltung oder Meldung gewährleistet ist.» Brandschutz ist Personenschutz

46 VdS Richtlinie 3501: 2008/10 Schwerpunkte der Publikation:» Anforderungen an Fehlerstrom- Schutzeinrichtungen (RCD) und Differenzstrom-Überwachungseinrichtungen (RCM)» Maßnahmen zur Vermeidung von Fehlfunktionen der RCD / RCM» alternative Schutzkonzepte zur Isolationsüberwachung» Errichtung von Anlagen mit elektronischen Betriebsmitteln