Die Erfindung betrifft ein Überspannungsschutzgerät zum Schutz von elektrischen Niederspannungsinstallationen vor Überspannungen gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Der korrekte Einsatz von Überspannungsschutzgeräten in Niederspannungsinstallationen ist in nationalen und internationalen Normen sehr ausführlich dargestellt. Diese Normen setzen allerdings ein elektrotechnisches Spezialwissen voraus, welches oftmals einen Elektroinstallateur oder einen Elektroplaner überfordert. Es müssen nämlich eine Vielzahl von Installationsbedingungen beachtet werden, die in die Planung einer elektrischen Anlage und auch in die handwerkliche Ausführung der Anlage einfließen muß. Eine falsche Installation von Überspannungsschutzgeräten kann zur Folge haben, daß einzelne Leitungen und damit die zu schützenden Geräte weiterhin unzulässig hohen Spannungsbelastungen ausgesetzt sind. Im Extremfall kann aufgrund einer falschen Installation der ganze Überspannungsschutz funktionslos werden. Auch kann es zu Überlastungen von Überspannungsschutzgeräten durch Betriebspannungen kommen.
Diese Probleme haben dazu geführt, daß eine breite Akzeptanz der Überspannungsschutzgeräte bei den Elektroplanern und auch bei der Elektroinstallation nicht erreicht werden konnte. Zudem wird auch durch Ausfälle trotz vorhandener Überspannungsschutzgeräte das Vertrauen in diese Installation in Frage gestellt.
Übliche Überspannungsschutzgeräte weisen zum Anschluß an elektrische Leitungen ein Gehäuseunterteil auf, welches beispielsweise auf Hutschienen oder dergleichen montiert werden kann, die in der Zentralverteilung einer Elektroanlage vorgesehen sind.
Die Installation erfolgt dabei vorzugsweise nahe des gebäudeseitigen Eingangs der elektrischen Zuleitungen, damit das gesamte Netz des damit ausgestatteten Hauses geschützt werden kann. Die eigentlichen Überspannungsschutzelemente sind beispielsweise Varistoren oder auch Funkenstrecken, die beispielsweise in Form von steckbaren Elementen ausgebildet sind, so daß sie steckbar in das entsprechende Geräteunterteil eingesetzt werden können.
Zur Installation eines solchen Überspannungsschutzgerätes, welches beispielsweise die phasenführenden Leiter L1,L2,L3, sowie den Neutralleiter N und gegebenenfalls auch den PE-Leiter schützen sollen, ist bei den bekannten Ausbildungen an dem Geräteunterteil, welches beispielsweise U-förmig ausgebildet sein kann, im Bereich des einen Schenkels die Anordnung von Anschlußklemmen für Phasenleiter L1 bis L3 und den Neutralleiter vorgesehen. Am anderen Schenkel des Gehäuses, also auf der gegenüberliegenden Seite können beispielsweise Erdanschlüsse vorgesehen sein. Ein solches Gerät kann nicht in eine bestehende Installation, insbesondere in den Leitungsstrang eingeschleift werden, sondern aufgrund der schaltungstechnischen Anforderungen ist es erforderlich, eine Parallelanordnung vorzusehen, so daß beispielsweise von den phasenführenden Leitern des Installationssystems (L1 bis L3) Abzweigungen vorzusehen sind, die dann in einer von der üblichen Installation abweichenden Art und Weise an die entsprechenden Anschlüsse des Überspannungsschutzgerätes angeschlossen werden müssen.
Desweiteren ist ein Anschluß an den Neutralleiter beziehungsweise an den PE-Leiter vorzusehen, die wiederum mit der Potential-Ausgleichsschiene, die geerdet ist, verbunden sind. Diese Installationsweise weicht von dem üblichen Installationsraster ab, wie dies beispielsweise bei sogenannten Fehlerstromschutzschaltern oder anderen in die Leitungen eingeschleiften Schaltern üblich ist.
Gerade aus dieser notwendigen Installation resultieren viele Fehler. Häufige Fehlerquellen bei der Installation von solchen Überspannungsschutzgeräten sind beispielsweise hohe Leitungslängen für die Verbindung zwischen den zu schützenden Leitern und den Überspannungsschutzgeräten. Auch die parallele Verlegung von ungeschützten und geschützten Leitungen ist möglich und damit eine Fehlerquelle. Im erstgenannten Fehlerfall würde bei zu hoher Leitungslänge zu viel Spannung an den Verbindungsleitungen abfallen, so daß kein korrekter Schutz erreicht wird. Im zweiten dargestellten Fehlerfall würde die parallele Verlegung von geschützten und ungeschützten Leitungen eine erhebliche Einkopplung von Überspannungen von den ungeschützten in die geschützten Leitungen zur Folge haben können. Auch der Anschluss an die Potential-Ausgleichsschiene ist häufig problematisch, da gerade dort zulässige Leitungslängen überschritten werden.
Aus der EP 0 644 613 A ist ein gattungsgemäßes Überspannungsschutzgerät bekannt. Auch hierbei ist aber der Installationsaufwand erheblich und die verwechselungsfreie Zuordnung der Anschlüsse ist auch hierbei nicht ohne weiteres gewährleistet. Der Elektroinstallateur muss vielmehr erhebliche Sorgfalt aufbringen, um eine korrekte Verdrahtung vornehmen zu können.
Aus der DE 298 22 203 U1 ist ein Einbaublock für einen Kabelanschlusskasten mit Eingangsklemmen zum Anschluss von Stromversorgungskabeln und mit Abgangsklemmen zum Anschluss von Verbraucherkabeln bekannt, wobei die Eingangsklemmen mit den Abgangsklemmen über Leiterschienen verbunden sind. Hierbei sind die Leiterschienen unter Bildung von elektrisch isolierenden Brückenbereichen zweiteilig ausgebildet, mit jeweils einer den Eingangsklemmen zugewandten Eingangsschiene und einer den Abgangsklemmen zugewandten Abgangsschiene, wobei die Eingangsschienen mit den Abgangsschienen in den Brückenbereichen mittels elektrisch leitender Brückenverbindungselemente verbindbar sind.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Überspannungsschutzgerät zu schaffen, welches in einfacher Weise und unter Anwendung einfachster Installationsregeln funktionstüchtig installiert werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass eine weitere Leiterbrücke für den PE-Leiter parallel zu den anderen Leiterbrücken angeordnet ist, die endseitig eine entsprechende erste und zweite Anschlussklemme aufweist, däss im Bereich des Installationsplatzes der Leiterbrücke für den Neutralleiter ein Anschluss für den Neutralleiteranschluss des Überspannungsschutzelementes vorgesehen ist, der mit der Neutralleiterverbindungsbrücke kontaktiert ist, sowie ein weiterer Anschluss für das Überspannungsschutzelement, der mit einer Verbindungsbrücke kontaktiert ist, die isoliert zum Neutralleiter angeordnet ist und mit der PE-Leiterbrücke elektrisch verbunden ist.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ist es möglich, die Installation des Überspannungsschutzgerätes in einfacher Weise derart vorzunehmen, dass praktisch ein Durchschleifen der ankommenden und weiterführenden Leitungen ermöglicht ist. Das Überspannungsschutzgerät kann in einfacher Weise angeschlossen werden, indem die einzelnen Leiter (L1,L2,L3), Neutralleiter und PE-Leiter parallel zueinander zugeführt werden und mit den an der einen Gehäuseseite befindlichen Anschlüssen verbunden werden, wobei die abgehenden Leitungen praktisch koaxial zu diesen eingehenden Anschlüssen an der anderen Gehäuseseite angeschlossen werden können. Durch die Leiterbrücken der Phasenleiter und gegebenenfalls auch der Neutralleiter und PE-Leiter ist die ordnungsgemäße und einfache Verdrahtung gewährleistet, wobei zudem Überlängen oder Schleifenbildungen vermieden sind. Dadurch, daß einerseits an den Eingängen jeder Leiterbrücke Anschlußkontakte für den jeweiligen Phasenanschluß des einzusetzenden Überspannungselementes vorgesehen sind und an dem anderen Kontaktbereich des Überspannungsschutzelementes die Neutralleiter-Verbindungsbrücke vorgesehen ist, ist die elektrische korrekte Verdrahtung beziehungsweise Verbindung zwischen den bestimmungsgemäß eingesetzten Überspannungsschutzelementen und dem Netz gewährleistet. Dabei kann gegebenenfalls auch eine weitere Leiterbrücke für den PE-Leiter vorgesehen sein, die nur mit der Leiterbrücke des Neutralleiters elektrisch verbunden ist, so daß in die entsprechenden Anschlußkontakte des Neutralleiters ein entsprechendes Überspannungsschutzelement, beispielsweise ein Gasableiter, eingesetzt werden kann, der zwangsläufig korrekt installiert ist. Das Überspannungsschutzgerät ist in einer solchen Weise in die elektrische Leitung zu integrieren, die den Installationsgewohnheiten von Elektroinstallateu:ren entspricht. Üblicherweise wird eine Verteilung von unten nach oben verdrahtet, wobei die einzelnen Leitungsadern parallel zueinander verlaufen. Eine solche Installationsrichtung ist mit dem erfindungsgemäßen Überspannungsschutzgerät in einfacher Weise zu realisieren, da das Gerät quasi unten Eingänge und oben Ausgänge aufweist, die an die entsprechenden Leiter angeschlossen werden können. Es wird hierdurch zudem eine räumliche Trennung der Leitungen fast zwingend erreicht und auch die parallele Verlegung von geschützten und ungeschützten Leitungen sehr erschwert, wenn nicht gar ausgeschlossen. Auch das Problem von die Installation nachteilig beeinflussenden Leitungslängen ist vermieden, da alle zu schützenden Leitungen an dem Überspannungsschutzgerät zusammengeführt werden und dort unter Verwendung von kürzesten Leitungslängen korrekt verschaltet sind. Die Installation und Zusammenstellung von Überspannungsschutzgeräten wird dadurch erheblich erleichtert, da eine komplette Installationslösung integral in dem Gerät aufgebaut ist. Bei einer entsprechenden Auslegung des Gerätes kann das Gerät für alle Netzformen eingesetzt werden, so daß es vom Installateur keine Kenntnis über die Netzform verlangt.
Wie schon ausgeführt, ermöglicht das erfindungsgemäße Gerät die Installation entsprechend den Installationsgewohnheiten des Elektrohandwerks, da der Installateur ähnliche Installationsarten beispielsweise bei der Montage von Fehlerstromschutzschaltern gewöhnt ist. Auch dort werden die unteren Klemmen als Eingang benutzt und die oberen Klemmen bilden die Abgänge. Die verbleibenden Installationsvorschriften bestehen nur insoweit, als das Überspannungsschutzgerät immer direkt am Eingang der Installation montiert werden muß und keine weiteren Verbindungen zwischen den geschützten und ungeschützten Leitungen vorgenommen werden dürfen.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung wird darin gesehen, daß das Gehäuseunterteil etwa U-förmig ausgebildet ist, wobei in der Basis der U-Form parallel zueinander und voneinander elektrisch isoliert in einer ersten, unteren Ebene die Leiterbrücken in Form von Blechstreifen angeordnet sind, die endseitig im Bereich der Schenkel der U-Form die Anschlußklemmen aufweisen, deren Kabeleinsteckkanäle jeweils parallel oder quasi koaxial zu der entsprechenden Leiterbrücke aus den einander abgewandten Flächen der Schenkel ausmünden.
Zudem kann bevorzugt vorgesehen sein, daß die quer zu den Leiterbrücken angeordnete Neutralleiter-Verbindungsbrücke im Bereich des einen Schenkels der U-Form oder in der Basis nahe des Schenkels in einer zweiten Ebene isoliert zu den Leiterbrücken der Phasenleiter der ersten Ebene angeordnet ist und mit der Leiterbrücke des Neutralleiters elektrisch verbunden ist, insbesondere auf dieser kontaktierend im Kreuzungsbereich anliegt.
Auch ist bevorzugt vorgesehen, daß im Bereich des anderen Schenkels oder in der Basis nahe des Schenkels in der zweiten Ebene im Bereich eines jeden Installationsplatzes eines Überspannungsschutzelementes für die Phasenleiter ein mit der jeweiligen Leiterbrücke kontaktierendes und gegenüber benachbarten Leiterbrücken isoliertes Teil als Anschluß angeordnet ist.
Zudem ist bevorzugt, daß im Bereich des anderen Schenkels oder in der Basis nahe des Schenkels in der zweiten Ebene im Bereich der Überdeckung der Leiterbrücke des Neutralleiters und des PE-Leiters die Verbindungsbrücke in Form eines die Leiterbrücke des PE-Leiters kontaktierenden und gegenüber der Leiterbrücke des Neutralleiters isolierten Blechstreifens ausgebildet ist.
Auch ist bevorzugt, daß jedes Überspannungselement aus einem in einem Gehäuse angeordneten Varistor oder einer Funkenstrecke besteht, die mit Anschlußkontakten mit den Anschlüssen des Gehäuseunterteils elektrisch verbunden sind (in der Gebrauchslage), so daß das Überspannungselement die elektrische Verbindung jeweils zwischen der Leiterbrücke des Phasenleiters und der Neutralleiterverbindungsbrücke und der Verbindungsbrücke zwischen Neutralleiter und PE-Leiter darstellt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.
Es zeigt:
Die Ansicht der Figur 1 entspricht etwa der Ansicht der Schnittlinie I in Figur 3.
In der Zeichnung ist ein Überspannungsschutzgerät zum Schutz von elektrischen Niederspannungsinstallationen vor Überspannungen gezeigt. Es besteht aus einem Geräteunterteil 1 mit Anschlussklemmen für die Phasenleiter L1, L2, L3 und die Erdleiter PE sowie. die Neutralleiter N. Ferner sind im Ausführungsbeispiel als Steckplätze ausgebildete Installationsplätze am Unterteil vorgesehen, die mit den Anschlussklemmen in elektrischer Verbindung stehen. Die eigentlichen Überspannungsschutzelemente 2 sind in Form von Varistoren beziehungsweise Funkenstrecken ausgebildet und als quaderförmige Elemente mit dem Unterteil 1 steckverbindbar, wobei durch die Steckverbindung einerseits die Lagesicherung erfolgt und andererseits die ordnungsgemäße elektrische Kontaktierung.
Im Bereich eines jeden Installationsplatzes für einen Überspannungsableiter 2 ist eine durchgehende Leiterbrücke 3L1 , 3L2, 3L3, 3PE, 3N vorgesehen. Die in der Zeichnungsfigur 1 links dargestellte durchgehende Leiterbrücke 3L1 verbindet den unten liegenden Eingang L1 mit dem oben liegenden Abgang L1'. Die daneben befindliche, dazu parallel angeordnete Leiterbrücke 3L2 verbindet den Eingang L2 mit dem Ausgang L2' . Die wiederum daneben befindliche weitere Leiterbrücke 3L3 verbindet den unten liegenden Eingang L3 mit dem oben liegenden Abgang L3'. Die nächste Leiterbrücke 3N verbindet den unten liegenden Eingang N mit dem oben liegenden Abgang N'. Die nächste Leiterbrücke 3PE verbindet wiederum den unten liegenden Eingang PE mit dem oben liegenden Abgang PE'. Beispielsweise durch Kunststoffisolierelemente isoliert zu den Leiterbrücken 3L1 , 3L2, 3L3, 3N ist eine quer zu diesen angeordnete Neutralleiter-Verbindungsbrücke 4 am in Installationsrichtung gemäß Figur 1 oberen Endbereich der Leiterbrücken 3L1 , 3L2, 3L3, 3N vorgesehen, und zwar im Bereich jeweils der Installationsplätze mit einem Steckanschluss für den Neutralleiter-Anschluss des Überspannungsschutzelementes. Diese Verbindungsbrücke 4 ist nicht mit den phasenführenden Leiterbrücken 3L1 , 3L2, 3L3 der Leiter L1 bis L3 elektrisch verbunden, sondern sie ist gegenüber diesen elektrisch isoliert und sie liegt elektrisch leitend an der Leiterbrücke 3N des Neutralleiters N auf. Im in Zeichnungsfigur 1 befindlichen Bereich ist oberhalb jeder Leiterbrücke 3L1 , 3L2, 3L3 für die Phasenleiter L1 bis L3 ein Anschlusselement vorgesehen, mittels dessen der Phasenanschluss des jeweiligen Überspannungsableiters 2 mit der darunter befindlichen Brücke steckverbindbar und elektrisch leitend verbindbar ist. Das innerhalb des Überspannungsableiters vorgesehene Überspannungselement 5 ist mit den Steckanschlüssen des Überspannungsableiters 2 elektrisch verbünden, wie beispielsweise aus den Figuren 4 und 5 ersichtlich ist. Die Leiterbrücke 3PE für den PE-Leiter ist über eine Verbindungsbrücke 6 mit dem Anschlussbereich des Überspannungsschutzelementes oberhalb der Leiterbrücke des Neutralleiters N verbunden, wobei diese Verbindung gegenüber der Leiterbrücke 3N des Neutralleiters isoliert ist. Die Verbindungsbrücke 6 ist aber mit der Leiterbrücke 3PE des PE-Leiters elektrisch leitend verbunden, d.h. kann beispielsweise auf diese kontaktierend aufgelegt sein. Bei gesteckten Überspannungsableitern ist jeweils eine elektrische Verbindung zwischen dem Eingangsanschluss L1E, L2E, L3E und PEE einerseits und dem zugehörigen Neutralleiter-Anschluss NA hergestellt. Die ordnungsgemäße Verschaltung ist damit gewährleistet, wobei zudem durch die entsprechenden oben und unten liegenden Abgänge und Eingänge der Leitungen eine einfache und lagerichtige Installation gewährleistet ist. Wie insbesondere aus Figur 4 bis 6 ersichtlich, ist das Gehäuseunterteil im Wesentlichen U-förmig ausgebildet. Dabei ist in der Basis der U-Form parallel zueinander und voneinander elektrisch isoliert in einer ersten unteren Ebene die Anordnung der Leiterbrücken 3L1 , 3L2, 3L3, 3PE, 3N vorgesehen, die beispielsweise in Form von Kupfer-Blechstreifen oder dergleichen ausgebildet sein können. Im Bereich der Schenkel der U-Form sind die entsprechenden Anschlussklemmen inden Bereichen angeordnet, die mit den Bezeichnungen L1,L2,L3,N und PE beziehungsweise L1',L2',L3',N' und PE' gekennzeichnet sind. Die Kabeleinsteckkanäle sind also jeweils quasi koaxial zu den entsprechenden Leiterbrücken 3L1 , 3L2, 3L3, 3PE, 3N ausgerichtet.
Die quer zu den Leiterbrücken 3L1 , 3L2, 3L3, 3N angeordnete Neutralleiter-Verbindungsbrücke 4 ist nahe des einen Schenkels der U-Form des Unterteils 1 in einer zweiten Ebene vorgesehen, die über der ersten Ebene liegt, die von den Leiterbrücken 3L1 , 3L2, 3L3, 3N aufgespannt ist; wobei zwischen den Leiterbrücken und der Neutralleiter-Verbindungsbrücke 4 eine elektrische Isolierung vorgesehen ist. Auch die Leiterbrücken 3L1 , 3L2, 3L3, 3PE, 3N sind jeweils mit Abstand nebeneinander angeordnet und voneinander isoliert. Lediglich im Kreuzungsbereich der Leiterbrücke 3N, die den Neutralleiteranschluss N bildet, ist die Neutralleiter-Verbindungsbrücke 4 kontaktierend auf die entsprechende Brücke 3N aufgelegt, so dass die gewünschte elektrische Verbindung zwischen der Brücke 4 und der Brücke 3N des N-Leiters hergestellt ist. Nahe des anderen Schenkels des Unterteils 1 ist in der zweiten Ebene im Bereich eines jeden Installationsplatzes eines Überspannungsschutzelementes 2 für die Phasenleiter L1 bis L3 jeweils ein beispielsweise plattenförmiges Anschlusselement vorgesehen; welches Steckverbindungsmittel als Steckverbindung des entsprechenden Überspannungsleiters aufweist. Die einzelnen Elemente L1E, L2E, L3E sind nebeneinander angeordnet und gegeneinander isoliert und jeweils nur mit der darunter befindlichen Leiterbrücke 3L1 , 3L2, 3L3 kontaktierend verbunden. Im Bereich des Neutralleiters N und des PE-Leiters ist die Brücke 6 angeordnet, die kontaktierend auf dem PE-Leiter aufliegt und gegenüber dem Neutralleiter N (der entsprechenden Leiterbrücke 3N) isoliert ist. Auch diese Brücke ist wiederum beispielsweise durch einen Blechstreifen gebildet.
Jedes Überspannungselement 2 kann in seinem Gehäuse einen Varistor oder eine Funkenstrecke als Schutzelement 5 aufweisen, wobei dieses entsprechende Schutzelement mit Anschlusssteckkontakten 7 elektrisch verbunden ist, die wiederum in die entsprechenden Anschlusselemente einsteckbar sind, die oberhalb der Leiterbrücken 3L1 , 3L2, 3L3, 3PE, 3N ausgebildet oder angeordnet sind. Zusätzlich kann in einem entsprechenden Freiraum des Unterteils 1, der oberhalb der Leiterbrücke 3PE des PE-Leiters ausgebildet ist, ein Element zur Fernsignalisierung eingesetzt werden, das in an sich bekannter Weise signalisiert, wenn ein Überspannungsableiter ausgefallen oder beansprucht ist.
Das im Ausführungsbeispiel gezeigte Überspannungsschutzgerät ist für alle üblichen Netzformen geeignet und ist daher vom Installateur zu installieren, ohne dass er die Netzform kennt. Zudem ist das Gerät in äußerst einfacher Weise in eine bestehende Leitung zu integrieren, indem das Gerät in üblicher Weise mit unten ankommenden Eingangsieitungen und oben abgehenden Abgängen analog der Darstellung in Figur 1 installiert werden kann.