Im folgenden Toaster-Stromkreis ist beispielsweise der schwarze oder heiße Draht mit dem Metallgehäuse des Toasters kurzgeschlossen. Wenn sich der Stromkreis schließt, wird der Strom vollständig oder teilweise durch das Toastergehäuse und dann das grüne Erdungskabel geleitet. Bei einem ausreichenden Stromfluss (typischerweise 6 x 15 A = 90 A), öffnet sich der Leistungsschalter. Ein Schutz-Relais könnte installiert werden, um Ströme bereits bei geringen Werten ab 5 mA zu entdecken, was den Leistungsschalter bei einem maßgeblich niedrigeren Pegel auslösen würde, also viel schneller als einen herkömmlichen Leistungsschalter.
Obwohl das oben erläuterte Beispiel einen starr geerdeten einphasigen Stromkreis darstellt, gilt das gleiche für dreiphasige Stromkreise, die später erläutert werden. Relais und Monitore sind speziell darauf ausgelegt, die in Tabelle 1 genannten häufigen Auslöser zu vermeiden, indem kleinste Veränderungen in Strom, Spannung, Widerstand oder Temperatur erkannt werden.
Was sind einige der Ursachen, die zur versehentlichen Auslösung eines Erdschluss-Relais führen können?
Oberwellen und Rauschen in höheren Frequenzen, insbesondere in der dritten Oberschwingung, können in einem elektrischen System vorhanden sein und als Fehlerstrom auftreten. Elektrisches Rauschen ist ein immer akuter werdendes Problem, da mehr Nutzer Antriebe, Umwechsler, Batteriespeicher/UPS und sogar LED-Beleuchtung mit variablen Frequenzen verwenden. Zur Vermeidung von Fehlerauslösungen sollten Sie ein hochwertiges Erdschluss-Relais verwenden, das Oberschwingungsfrequenzen und anderes Rauschen aus seiner Reichweite entfernt.
Was sind die Vorzüge eines geerdeten Systems gegenüber einem ungeerdeten System?
Eines der Hauptprobleme von ungeerdeten Systemen ist das Risiko von transienten Überspannungen. Periodische und Lichtbogenerdschlüsse können zum Spannungsstau im System führen, die Isolierung überbelasten und beeinträchtigen und Spannungen erzeugen, die bis zu 6 Mal mehr als die Systemnennspannung betragen. Ein weiterer Vorteil eines geerdeten Systems ist die einfache Ortung eines Erdungsschlusses. Ungeerdete Systeme bieten keinen Pfad für den Fehlerstrom beim ersten Fehler, daher werden strombasierte Lösungen nicht zur Fehlererkennung verwendet. Stattdessen werden spannungsbasierte Lösungen oder Isolierungsmonitore verwendet, um zu erkennen, ob ein Fehler vorliegt.
Da jedoch die Spannung an der fehlerhaften Phase im gesamten System reduziert wird, kann die Lokalisierung des Fehlers sehr schwierig sein. In geerdeten Systemen können strombasierte Erdschlussrelais genutzt werden, um den Fehler genau zu orten.
Wie viele Arten von Fehlern gibt es?
Es gibt 3 verschiedene Fehlerarten: zweipolige Kurzschlüsse, dreipolige Kurzschlüsse und Erdschlüsse. Zu zweipoligen Kurzschlüssen oder „Kurzschlüssen“ zwischen zwei Phasen kommt es innerhalb eines Gerätes, wenn ein zu starker elektrischer Strom durch eine Leitung fließt und diese ausbrennt. Laut dem Lehrbuch von Dunki-Jacobs sind 95 % aller Fehler Erdschlüsse, 4 % gelten als zweipolige Kurzschlüsse und 1 % werden als dreipolige Kurzschlüsse betrachtet.
Wie funktionieren Erdschlussrelais?
In elektrischen Stromkreisen fließt Strom zurück zu seiner Quelle. Ein strombasiertes Fehlerstrom-Relais sucht in der Regel auf eine der folgenden zwei Arten nach Fehlerstrom: 1.) Null-Sequenz. Hier beobachtet das Relais die Phasenleiter, um sicherzustellen, dass der gesamte, von der Quelle stammende Strom an die gleichen Leiter zurückfließt. Wenn ein Teil des Stroms über einen anderen Strompfad (normalerweise Erde) zur Quelle zurückfließt, erkennt das Fehlerstrom-Relais diesen Unterschied und, bei Überschreitung einer festgelegten Menge über einen bestimmten Zeitraum, wird das Fehlerstrom-Relais aktiv. 2.) Direkte Messung. Ein Fehlerstromrelais kann auch den Strom in der Verbindung zwischen dem Neutralpunkt und dem Erdungspunkt des Transformators (selbst mit neutralem Erdungswiderstand) erkennen. Bei einem Erdschluss, gleich an welchem Punkt im System, fließt der Strom über diesen Weg zurück.
