Allstromsensitiver FI-Schutzschalter

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Allstromsensitiver FI-Schutzschalter

Für den Einsatz in Wechselstromanlagen mit 50 Hz in Kombination mit elektronischen Betriebsmitteln, wie Frequenzumrichtern oder unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USV) sind allstromsensitive FI-Schutzschalter erforderlich.

Betriebsmittel der Leistungselektronik, wie z.B. Frequenzumrichter und Wechselrichter, erzeugen eine bipolare, pulsweiten-modulierte Ausgangsspannung, welche Schaltfrequenzen im Bereich von bis zu 20 kHz aufweist. Im Fehlerfall können diese Betriebsmittel – neben 50 Hz-Wechsel- und Pulsgleichfehlerströmen – auch glatte Gleichfehlerströme und Wechselfehlerströme unterschiedlichster Frequenzen sowie Mischfrequenzen (bei Frequenzumrichtern z.B. die Schaltfrequenz und Ausgangsfrequenz) verursachen.

FI-Schutzschalter Typ A erfassen Fehlerströme nicht exakt

Handelsübliche Fehlerstromschutzschalter mit der Auslösecharakteristik AC oder vom Typ A entsprechend der IEC 60755 können diese Fehlerströme nicht exakt erfassen, so dass eine ordnungsgemäße Auslösung des FISchutzschalters nicht gewährleistet ist. Außerdem kann die normale Auslösung eines Fehlerstromschutzschalters vom Typ A mit Wechselfehlerstrom oder pulsierendem Gleichfehlerstrom von 50 Hz durch einen gleichzeitig vorhandenen glatten Gleichfehlerstrom negativ beeinflusst oder sogar verhindert werden.

Auslösempfindlichkeit unterschiedlich

Allstromsensitive FI-Schutzschalter vom Typ B erfassen alle Fehlerstromarten entsprechend der Auslösecharakteristik B nach IEC 60755, das heißt auch glatte Gleichfehlerströme. Darüber hinaus sprechen diese Fehlerstromschutzschalter auch auf Wechselfehlerströme mit allen Frequenzen und Mischfrequenzen bis 1 MHz (100 kHz bei selektiver Ausführung) an. Dabei ist die Auslöseempfindlichkeit nicht für alle Schalter über den gesamten Auslösefrequenzbereich konstant, sondern weist je nach Schaltertyp und Bemessungsfehlerstrom einen unterschiedlichen Frequenzgang auf. Zur Vermeidung unerwünschter Auslösungen eines allstromsensitiven Fehlerstromschutzschalters durch Ableitströme ist neben seinem Bemessungsfehlerstrom auch der Frequenzgang des Auslösestromes von Bedeutung. In DIN VDE 0100 Teil 530 wird für Fehlerstromschutzschaltungen in Anlagen mit Betriebsmitteln, die einen glatten Gleichfehlerstrom verursachen können (z.B. Frequenzumrichter), der Einsatz von Fehlerstromschutzeinrichtungen Typ B vorgeschrieben, und diese müssen auch zum vorbeugenden Brandschutz eingesetzt werden.

Die Richtlinie VdS 3501 empfiehlt den Einsatz dieser Schutzschalter

Schutz bei direktem Berühren und Brandschutz

Ein umfassender Schutz bei direktem Berühren (Zusatzschutz) entsprechend DIN VDE 0100 Teil 410 lässt sich mit von den Herstellern angebotenen, unterschiedlichen Schaltertypen auch dann verwirklichen, wenn elektronische Betriebsmittel Fehlerströme hoher Frequenz, z.B. ein Frequenzumrichter mit einer Taktfrequenz von 8…16 kHz, verursachen.

Der Erdungswiderstand ergibt sich dabei, nicht wie bei normalen FI-Schaltern der Reihe A, aus der zulässigen Berührungsspannung und dem für 50 Hz definierten Bemessungsfehlerstrom, sondern aus der maximal zulässigen Berührungsspannung und dem Maximalwert des Auslösestromes im gesamten erfassten Frequenzbereich. Eine definierte obere Auslöseschwelle und ein lückenloser Auslösefrequenzgang sind daher für die Festlegung des maximalen Erdungswiderstandes Voraussetzung.

Schutzumfang mit FI-Schutzschaltern der Firma Doepke

Fehlerstromschutzschalter der drei Typenreihen DFS 4B NK, SK und SK S der Firma Doepke erfassen alle Fehlerstromarten entsprechend der Auslösecharakteristik B gemäß IEC 60755, d.h. auch glatte Gleichfehlerströme. Die Fehlerstrom-Schutzschalter vom Typ DFS 4B NK mit einem Bemessungsfehlerstrom IdeltaN = 30 mA sind auf einen größtmöglichen Schutzumfang bei geringer Neigung zur Fehlauslösung durch kapazitive Ableitströme optimiert. Der Frequenzgang des Auslösestroms verläuft unterhalb einer im Report IEC 60479 definierten Gefährdungskurve, der die Stromgrenzwerte für das Risiko eines tödlichen elektrischen Schlags in Abhängigkeit von der Frequenz angibt. Die Extrapolation dieser Kurve über 1 kHz hinaus und die Angaben zur thermischen Wirkung des Stromes auf den menschlichen Körper lassen den Schluss zu, dass die Grenze der Strombelastung bei höheren Frequenzen oberhalb von 300 mA liegt. Die maximale Auslöseschwelle eines DFS 4B NK mit einem Bemessungsfehlerstrom IdeltaN = 30 mA liegt für Frequenzen über 1 kHz unterhalb von 300 mA.

Nach bisherigen Erkenntnissen ist dadurch über den gesamten Frequenzbereich bis 1 MHz ein Schutz bei direktem Berühren gegeben. (Die Wirkung von Strömen mit Frequenzen >100 Hz auf den Menschen ist zur Zeit, insbesondere hinsichtlich einer thermischen und elektrochemischen Schädigung noch nicht vollständig erforscht, so dass die genannte Aussage nicht mit letzter Sicherheit getroffen werden kann.)

Ein Brandschutz, wie dieser durch handelsübliche FI-Schutzschalter der Typenreihe A nur bei 50 Hz gewährleistet ist, wird durch alle Schalter vom Typ DFS 4B mit einem Bemessungsfehlerstrom IdeltaN = 300 mA bei Fehlerströmen aller Frequenzen bis 1 MHz ermöglicht.

Hohe Anlagenverfügbarkeit mit dem Typ DFS 4B SK

Die FI-Schutzschalter der Typenreihe DFS 4B SK weisen gegenüber den Typen DFS 4B NK bei Fehlerströmen mit Frequenzen im Bereich der Taktfrequenzen elektronischer Betriebsmittel (1 kHz) eine deutlich höhere Auslöseschwelle von bis zu 2 A auf.

Hierdurch lassen sich mit dem DFS 4B SK unerwünschte Auslösungen vermeiden, die aus hochfrequenten Ableitströmen resultieren können.

Ein Schutz bei direktem Berühren (Zusatzschutz) oder Brandschutz ist allerdings nur bei Fehlerströmen mit Frequenzen bis ca. 100 Hz und dem Bemessungsfehlerstrom 30 mA bei direktem Berühren bzw. 300 mA für den Brandschutz gegeben.

Auch für diesen Schaltertyp lässt sich ein maximaler Erdungswiderstand errechnen, der sicherstellt, dass über den gesamten Frequenzbereich der Fehlerstromerfassung ein zuverlässiger Schutz bei direktem Berühren gewährleistet ist.

Gestaffelter Anlagenschutz mit dem Typ DFS 4B SK S

Die FI-Schutzschalter der Typenreihe DFS 4B SK S weisen über den gesamten Erfassungsfrequenzbereich die für selektive FI-Schutzschalter nach DIN VDE 0664 Teil 10 geforderte Nichtauslösezeit auf und sind somit zur Realisierung eines selektiven Schutzes in Anlagen mit Haupt- und Unterverteilungen geeignet.

Dabei kann der DFS 4B SK S vor unverzögerten konventionellen Schaltern wie zum Beispiel dem DFS 2 bzw. DFS 4 angeordnet sein, oder auch vor den unverzögerten allstromsensitiven Typen DFS 4B NK bzw. DFS 4B SK. Aber auch eine Kombination mit den nachstehend genannten, erhöht stoßstromfesten Typen DFS 2 KV und DFS 4 KV, ist möglich.

Alle Varianten der Baureihe DFS 4B haben eine hohe Stoßstromfestigkeit und besitzen diesbezüglich die Eigenschaft eines FI-Schutzschalters mit dem Typenzusatz KV. Hierdurch werden unerwünschte Auslösungen durch kurzzeitige impulsförmige Ableitströme, welche beispielsweise beim Einschalten von Frequenzumrichtern über die Entstörfilter abfließen, weitestgehend verhindert.

Sicherheitsgerechter Schutz

Der Einsatz eines FI-Schutzschalters für Fehlerströme vom Typ B wird in der ergänzenden Errichtungsvorschrift nach DIN VDE 0160 / EN 50178 und in den Sicherheitsregeln der Berufsgenossenschaft BGI 608 gefordert. Die Schutzschalter der Baureihe DFS 4B erfüllen grundsätzlich die Bauvorschriften nach DIN VDE 0664 Teil 10 und DIN VDE 0664 Teil 100 Fehlerstromschutzschalter Typ B zur Erfassung von Wechsel- und Gleichströmen) und tragen das VDE-Prüfzeichen. Sie erfüllen ebenso die europäische Norm EN 61008 und die internationale Norm IEC 61008. Durch diesen hohen technischen Standard und aufgrund der hohen Stromtragfähigkeit bis 125 A bei einer geringen Baugröße von nur 4 TE eignen sich alle Geräte der Baureihe DFS 4B hervorragend zur Erfüllung der oben genannten Errichtungsbestimmungen.

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