Lösung für die wissenschaftlich fundierte Auswahl von Sicherungen in Niederspannungsverteilungssystemen

 I. Hintergrund und aktuelle Probleme​
Diese Lösung soll eine wissenschaftliche Grundlage für die Gestaltung, Auswahl und Beschaffung von elektrischen Schutzvorrichtungen bieten, indem sie die technischen Eigenschaften von Sicherungen und Schalterschützen objektiv vergleicht. Sie hebt die unverzichtbaren Vorteile und Anwendungsszenarien von Sicherungen in modernen Verteilersystemen hervor, um eine optimale Konfiguration zu ermöglichen, die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Kosteneffizienz gewährleistet.

​II. Analyse der wesentlichen Vorteile von Sicherungen (im Vergleich zu Schalterschützen)​​
Sicherungen sind keine veralteten Produkte; sie bieten in bestimmten Anwendungen klare Vorteile gegenüber Schalterschützen:

1. ​Hervorragende Selektivität: Die Erreichung einer vollständigen selektiven Schutzfunktion zwischen ober- und untergeordneten Sicherungen ist einfach—es genügt, den 1,6:1 Überstromselektivitätsverhältnis gemäß nationalen/IEC-Normen (d.h. der Nennstrom des oberen Sicherungsteils ≥ 1,6-fach dem des unteren) einzuhalten. Diese Eigenschaft macht Sicherungen besonders vorteilhaft für den Schutz von Zwischendistributionszweigen, da sie präzise Fehlersperre und Minimierung des Ausfallbereichs ermöglichen.
2. ​Starkes Strombegrenzungspotenzial und Trennkapazität: Sicherungen reagieren bei Kurzschlussfehlern extrem schnell, begrenzen effektiv den Spitzenstrom und die Energie von Kurzschlusströmen. Ihre Trennkapazität ist in der Regel hoch (oft über 100 kA), was eine zuverlässige Unterbrechung verschiedener Kurzschlussfehler und den Schutz von Schaltkreisen und Geräten sicherstellt.
3. ​Kosteneffizienz und Kompaktheit: Bei gleichwertigen Nennströmen und Trennkapazitäten sind Sicherungen erheblich wirtschaftlicher als Schalterschütze (insbesondere selektive Schalterschütze). Ihre kompakte Größe hilft auch, die räumliche Anordnung von Verteilerschränken zu optimieren.
4. ​Hochgradige Zuverlässigkeit und wartungsfreies Betreiben: Als Einmalschutzgeräte haben Sicherungen einen einfachen und direkten Arbeitsmechanismus ohne komplexe mechanische Komponenten. Sie bieten hohe Zuverlässigkeit und vermeiden Risiken wie mechanische Blockierungen oder Versagen elektronischer Bauteile, die bei Schalterschützen auftreten können.

​III. Typische Anwendungsszenarien und Lösungen für Sicherungen​
Basierend auf ihren technischen Merkmalen sind Sicherungen ideale Lösungen für die folgenden Szenarien:

1. ​Schutz von Zwischendistributionszweigen:
• Szenario: Verteilungszweige, die sich zwischen dem Hauptschalter und den Endkreisen in einem Verteilersystem befinden.
• Lösung: Die Verwendung von Sicherungen an diesen Positionen nutzt ihre perfekte Selektivität, um mit obergeordneten selektiven Schalterschützen oder Sicherungen abzustimmen, um lokale Fehlersperre zu gewährleisten und unbeabsichtigtes Auslösen zu verhindern. Dies sorgt für die Fortsetzung der Energieversorgung anderer Teile des Systems und reduziert die Gesamtkosten erheblich, dank der wirtschaftlichen Vorteile von Sicherungen in groß angelegten Anwendungen.
2. ​Schutz von kleinen bis mittelgroßen Hauptleitungen oder Stranglinien:
• Szenario: Stranglinien oder Hauptleitungen mit geringeren Stromstärken (z.B. unter 300 A), die von Niederspannungsverteilerplatten ausgehen.
• Lösung: Die Verwendung von Hochtrennkraft-Sicherungen vom Typ gG bietet zuverlässigen Überlast- und Kurzschutz. Ihre hohe Trennkraft stellt eine sichere Fehlerunterbrechung sicher, selbst wenn sie in der Nähe von Transformatoren installiert sind.
3. ​Schutz von Motorkreisen:
• Szenario: Endkreise, die Motoren, wie z.B. für Ventilatoren und Pumpen, versorgen.
• Lösung: Es wird dringend empfohlen, aM-Typ-Sicherungen (Motorschutz) anstelle von gG-Typ-Sicherungen zu verwenden. aM-Typ-Sicherungen sind speziell darauf ausgelegt, Motorstartströme und Kurzschlusströme zu bewältigen. Ihr Nennstrom kann bei einem niedrigeren Wert ausgewählt werden, was die Empfindlichkeit des Kurzschutzes erheblich verbessert und eine bessere Abstimmung mit den Überlastschutzcharakteristika von thermischen Relais ermöglicht.
4. ​Sicherungsschutz:
• Szenario: In Verbindung mit nicht-selektiven Schalterschützen oder Lastschaltern verwendet.
• Lösung: Die Nutzung der hohen Trennkraft von Sicherungen ergänzt die begrenzte Trennkraft bestimmter Schalterschütze (Kaskadentechnik) oder bietet Schutzfunktionen für Lastschalter, wodurch eine wirtschaftliche und praktische Schutzkombination entsteht.

​IV. Implementierungsempfehlungen und Überlegungen​

1. ​Richtige Auswahl:
• Verwenden Sie gG-Typ-Sicherungen für den allgemeinen Leitungsschutz.
• Verwenden Sie ausschließlich aM-Typ-Sicherungen für den Motorschutz.
• Halten Sie sich strikt an das Selektivitätsverhältnis (1,6:1) zur Koordination von ober- und untergeordneten Geräten, um selektiven Schutz sicherzustellen.
2. ​Beseitigung inhärenter Einschränkungen:
• Einfachphasige Sicherung: Für kritische Drehstromgeräte verwenden Sie Sicherungshalter mit Stößeln und Alarmschaltkontakten. Diese Geräte geben ein Signal, wenn eine Phasensicherung durchbrennt, und lösen einen Relais aus, um die obere Drehstromversorgung abzuschalten und den Phasenausfallbetrieb von Motoren zu verhindern.
• Unbequeme Austauschbarkeit: Installieren Sie Sicherungen an leicht zugänglichen Orten und halten Sie Ersatzsicherungselemente bereit. Der Austauschbedarf nach einem Fehler bietet auch eine klare Fehleranzeige.
3. ​Produktentwicklung:
• Normaktualisierung: Aktualisieren Sie nationale Sicherheitsnormen zeitnah, um sie mit den neuesten IEC-Normen in Einklang zu bringen und technologische Verbesserungen zu fördern.
• Produktdiversifizierung: Entwickeln Sie mehr neue Arten von Sicherungen, um eine größere Auswahl zu bieten.
• Integrierte Lösungen: Bieten Sie mehr standardisierte Verteilerschrank-/Boxlösungen mit integrierten Sicherungen an, aus denen Designer und Nutzer wählen können.

​V. Schlussfolgerung​
Sicherungen haben aufgrund ihrer einzigartigen Vorteile, einschließlich hervorragender Selektivität, hoher Trennkraft, Kosteneffizienz und hoher Zuverlässigkeit, eine bedeutende Stellung in modernen Niederspannungsverteilersystemen. Sie sind nicht dazu bestimmt, Schalterschütze zu "ersetzen", sondern sie zu "ergänzen".

Die wissenschaftliche Lösung besteht darin, leistungsfähige selektive Schalterschütze am Systemanfang und in kritischen Kreisen einzusetzen, während gleichzeitig hochleistungsfähige Sicherungen in zahlreichen Zwischendistributionszweigen und spezifischen Endkreisen (z.B. Motoren) aktiv eingesetzt werden. Diese hybride, hierarchische Konfiguration von Schutzgeräten gewährleistet den Aufbau eines optimalen Niederspannungsverteilersystems, das sowohl sicher und zuverlässig als auch wirtschaftlich effizient ist.

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