Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Schutzeinrichtung, insbesondere in Form einer Sicherungsleiste, mit mindestens einem Aufnahmeraum für eine Sicherung, welche mindestens ein, insbesondere zwei, Sicherungsmesser zur elektrischen Kontaktierung von mindestens einem fest installierten Kontakt der elektrischen Schutzeinrichtung aufweist, wobei jeder Sicherung eine Abdeckung zugeordnet ist und die Abdeckung eine fensterartige Öffnung aufweist, welche insbesondere mittels eines Verschlusselementes verschließbar ist, wobei die Öffnung derart angeordnet ist, dass durch sie hindurch eines der Sicherungsmesser elektrisch kontaktierbar ist.

Strommessungen im Energieversorgungsbereich werden standardmäßig mittels Stromsensoren durchgeführt, welche elektrische Bauelemente sind, mit denen die Stromstärke in Kabeln und Stromschienen in der Regel galvanisch getrennt (berührungslos) anhand der durch elektrische Ströme bewirkten magnetischen Flussdichte gemessen wird.

Es wird zwischen Sensoren, die nur Wechselströme erfassen können, und solchen, die Gleich- und Wechselströme erfassen können, unterschieden.

Wechselstromsensoren werden als Stromwandler im engeren Sinne bezeichnet. Sie bestehen meist aus einem Ringkern und sind wie ein Transformator ausgeführt. Das magnetische Wechselfeld eines vom zu erfassenden Wechselstrom durchflossenen Leiters induziert in der Messspule einen Wechselstrom, der über das reziproke Windungszahlverhältnis proportional zum Messstrom ist. Gleichstromsensoren können prinzipbedingt auch Wechselströme und transiente Vorgänge erfassen.

Insbesondere die oben beschriebenen Stromwandler sind entsprechend groß gebaut und lassen sich in der Regel nur schwer nachrüsten ohne Abdeckungen bzw. Gehäuseteile der jeweiligen elektrischen Einrichtung zu demontieren. So können derartige elektrische Einrichtungen, insbesondere in Form von Sicherungsleisten in Kabelverteilerschränken, im laufenden Betreib meist nicht mit entsprechenden Strommesseinrichtungen nachgerüstet werden.

Die Figuren la und 1b zeigen aus DE 10 2017 011 374 vorbekannte elektrische (Strom-) Messeinrichtungen 5 für Niederspannungs-Sicherungsleisten 1, welche je elektrischer Phase elektrische Sicherungen aufweisen, die jeweils hinter Deckeln 2 angeordnet sind. Bei der in Figur la dargestellten Ausführungsform ist die elektrische Messeinrichtung 5 in einem gesonderten Gehäuse 6 neben der Sicherungsleiste 1 angeordnet, wobei diese über nicht dargestellte elektrische Leitungen, welche in Kontakt mit den elektrischen Leitern der Sicherungsleiste gebracht sind, verschaltet ist. Bei der in Figur lb dargestellten Ausführungsform ist die elektrische Messeinrichtung 5 in dem Gehäuse 4a der Sicherungsleiste 1 angeordnet. Nachteilig bei diesen Ausführungsformen ist, dass die Sicherungsleiste zunächst stromlos geschaltet werden muss, bevor die Messeinrichtung montiert und angeschlossen werden kann.

Eine Schutzeinrichtung der genannten Gattung ist beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung EP 1 058 283 A2 und der deutschen Offenlegungsschrift DE 199 13 017 Al bekannt.

Neu zu errichtenden Niederspannungsschaltanlagen, innerhalb der elektrischen Energieversorgung oder Industrieanlagen, werden heutzutage neben den Schutzeinrichtungen vermehrt auch mit einer entsprechenden Messtechnik zur Erfassung elektrischer Größen ausgestattet. Es geht dabei um solche Niederspannungsschaltanlagen, welche zum selektiven Leitungsschutz mit z.B. NH- Sicherungs-Lastschaltleisten oder NH-Sicherungs-Lasttrennschaltern ausgestattet sind, die Sicherungen des sogenannten Niederspannungs-Hochleis- tungs-(NH) Typs nach DIN 43620/1 verwenden (englisch auch „square body fuse" genannt). Diese besitzen einen im Querschnitt rechteckigen Körper, aus dem an gegenüberliegenden Seiten jeweils ein massiver, flacher Messerkontakt vorsteht, welcher in jeweils eine entsprechende Aufnahme im Grundkörper der Schutzeinrichtung einsteckbar ist. Die Sicherungen werden deshalb auch als Sicherungseinsatz bezeichnet.

Bei derartigen Anlagen wird zunehmend versucht, die Messtechnik als Bestandteil der Grundeinheit einer gattungsgemäßen Schutzeinrichtung zu integrieren. So offenbart beispielsweise die DE 199 13 017 Al die Integration von Messgeräten oder ähnlichen Systemen in oder an den schwenkbaren, jeweils einen Sicherungseinsatz tragenden Klappen derartiger Schutzeinrichtungen. Durch das Schwenken einer Klappe wird der Sicherungseinsatz mit seinen Messerkontakten in die entsprechenden Aufnahmen im Grundkörper eingesteckt. Die Klappe deckt somit den Raum, in dem sich die NH-Sicherung befindet, ab.

Im Folgenden wird in Bezug auf den aktuellen Stand der Technik auf die Erfassung von elektrischen Größen innerhalb von Niederspannungsschaltanlagen eingegangen. Erfasst werden hierbei in der Regel der Strom in den Niederspannungsabgängen, die Spannung auf der Sammelschiene oder die Spannung auf der Abgangsseite der Schutzeinrichtungen. Weitere Größen (Leistung, Energie, etc.) lassen sich aus diesen Größen ableiten. Ferner können Temperatursensoren zur Erfassung der Temperatur im Innenraum einer Niederspannungsschaltanlage integriert sein.

Zur Strommessung ist beispielsweise bekannt, an die Abgangsklemmen einer NH-Sicherungslastschaltleiste ein Modul anzubringen, in das Stromwandler integriert sind und an das schließlich die Leitungen des Leitungsabgangs angebunden werden können. Derartige Messmodule werden in der europäischen Patentanmeldung EP 2 259 284 A2 für NH-Sicherungslastschaltleisten und in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2011 052 499 Al für NH-Sicherungs- Lasttrennschalter beschrieben.

Darüber hinaus gibt es für NH-Sicherungslastschaltleisten sogenannte Wandlerlastschaltleisten. Eine Wandlerlastschaltleiste unterscheidet sich von typischen NH-Sicherungslastschaltleisten durch die Integration eines Stromwandlers in die Leiste. So offenbart beispielsweise die DE 10 2007 051 419 Al eine NH-Sicherungslastschaltleiste, bei der ein Stromwandler ein Verbindungselement umgreift, das rückseitig der Leiste an ihrem Sockel angebracht ist und die Aufnahme eines Messerkontakts mit der Sammelschiene verbindet.

In einer anderen Variante werden bereits bei der Produktion der Leiste Stromwandler integriert, indem die Leiste so konzipiert ist, dass um die Messerkontaktaufnahmen ein Stromwandler aufgesteckt werden kann, wie dies in der Anmeldung EP 2 546 856 Al beschrieben ist.

Weiterhin gibt es spezielle NH-Sicherungseinsätze, deren den Schmelzleiter umfassender Körper eine geringere Bauhöhe aufweist, als die nach DIN 43620/1 ausgeführten NH-Sicherungseinsätze. Aufgrund dieser geringeren Bauhöhe des Körpers bietet sich im Unterteil der NH-Sicherungsschaltleiste genügend Platz, einen speziellen, auf diese Anwendung angepassten, Stromwandler auf den Messerkontakt der Sicherung aufzubringen, welcher selbst über eine Grifflasche verfügt und somit eine Wandlersicherungskombination mit den Maßen der DIN 43620/1 bildet. Dies ist beispielsweise in DE 199 13 017 Al offenbart.

Zur Spannungsmessung ist es beispielsweise bekannt, Spannungsabgriffe an den Messerkontaktaufnahmen zu verwenden. Eine Lösung zur Erfassung und Überwachung der Spannung innerhalb von Niederspannungsschaltanlagen bietet die Patentanmeldung EP 1 058 283 A2. Hierbei wird sowohl eine Spannungsmessung als auch eine Differenzspannungsmessung über die NH-Siche- rungseinsätze innerhalb einer NH-Sicherungslastschaltleiste in der Art durchgeführt, dass die Spannungsabgriffe innerhalb der Leiste direkt an den Aufnahmen (Kontaktzungen) für die Messerkontakte der Sicherungen erfolgen.

Die Messleitungen werden anschließend durch das Unterteil der Leiste (Grundkörper) auf ein Überwachungssystem geführt, welches direkt an die Leiste montiert wird. Auch eine Temperaturmessung lässt sich durch die einfache Integration von Temperatursensoren innerhalb des Gehäuses der Niederspannungsschaltanlage durchführen. Durch die Verteilung verschiedener Temperatursensoren, kann auch die Temperatur einzelner Bereiche differenziert erfasst werden. Als weiteres Element einer Messelektronik innerhalb einer Niederspannungsverteilung ist neben den Sensoren (Stromwandler, Temperatursensor, Spannungsabgriffe), die Messwertumformung und -Verarbeitung zu berücksichtigen. Beim gegenwärtigen Stand der Technik erfolgt diese meist durch ein zentrales Gerät außerhalb der Schutzeinrichtung, wobei alle Verbindungen von den Sensoren durch entsprechend lange Leitungen zu dem externen zentralen Gerät realisiert sind. In der europäischen Patentanmeldung EP 1 058 283 A2 werden die Messleitungen an eine Überwachungseinheit angebunden, die oberhalb einer NH-Sicherungslastschaltleiste montiert wird.

Im Einzelnen bieten alle der vorgestellten Lösungen adäquate Ansätze zum Erfassen der jeweiligen physikalischen Größe, wobei bereits auf einen geringen Platzbedarf und einen reduzierten Leitungsaufwand geachtet wurde. Jedoch bietet keine der Lösungen eine einfache und kostengünstige Nachrüstmöglichkeit bzw. die optionale Möglichkeit eine Messeinrichtung bei entsprechenden Sicherungsleisten vorzusehen.

Es sind ferner Sicherungsleisten vorbekannt, wie sie beispielhaft in Figur 2 dargestellt sind, bei denen die Abdeckungen 17 der Sicherungen 13 jeweils Öffnungen 17a aufweisen, welche jeweils mittels eines Verschlussmittels 17b, in der Regel in Form eines verschiebbar an der Abdeckung gelagerten Deckels, geöffnet und verschlossen werden können und welche oft als „Baustromöffnung" bezeichnet werden. Diese Öffnungen 17b dienen dazu, nicht dargestellte Kontaktklemmen in die geöffneten Öffnungen 17b zu stecken, welche mit dem unterhalb der jeweiligen Öffnung 17b befindlichen Messern der Sicherungen 13 elektrisch verbunden werden. Die Kontaktklemmen sind mit elektrischen Kabeln elektrisch verbunden womit ein Energieabgriff im laufenden Betrieb der Sicherungsleiste möglich ist. Die Sicherungen 13 weisen jeweils Sicherungsmesser 14a, 14b auf, die mit in der Sicherungsleiste 10 fest angeordneten elektrischen Kontakten 15a, 15b kontaktieren, sobald die Sicherung 13 in die Sicherungsleiste 10 mittels der verschwenkbar gelagerten Abdeckungen 17 eingebracht wird. Die Sicherungen 13 sind in Längserstreckungsrichtung der Sicherungsleiste 10 hintereinander angeordnet und über die elektrischen Kontakte 15a, 15b mit den Abgängen und Stromschienen der Sicherungsleiste 10 verbunden. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfache Möglichkeit der Nach- rüstbarkeit bzw. Ausstattung einer erfindungsgemäßen elektrischen Schutzeinrichtung, insbesondere in Form einer beschriebenen Sicherungsleiste, mit einer Strommesseinrichtung bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer elektrischen Schutzeinrichtung nach dem Anspruch 1 sowie mittels eines elektrischen Messmoduls nach Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sowohl der elektrischen Schutzeinrichtung als auch des elektrischen Messmoduls ergeben sich durch die jeweils abhängigen Ansprüche.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die sogenannte „Baustromöffnung" oder andere bestehende Öffnungen der Abdeckung zu nutzen, um durch diese hindurch zumindest eine physikalische Größe mittels eines Messmoduls zu ermitteln. Auch kann des erfindungsgemäße Messmodul auf ein freiliegendes Sicherungsmesser aufgeschoben werden. In der Regel wird das erfindungsgemäße Messmodul zumindest dazu ausgelegt sein, den durch die zugeordnete Sicherung fließenden elektrischen Strom zu ermitteln. Dies kann mittels eines Hall-Sensors oder eines Stromwandlers erfolgen, welcher Bestandteil des Messmoduls ist.

Vorteilhaft ist das Messmodul derart ausgebildet, dass keine gesonderten Befestigungsmittel notwendig sind, um das Messmodul an der elektrischen Schutzeinrichtung zu befestigen. So ist es besonders von Vorteil, wenn das Messmodul z.B. mittels Rastverbindung oder Formschluss an der Schutzeinrichtung nach dem Einbau gehalten wird.

Das Messmodul ist vorteilhaft klein und kompakt ausgebildet, so dass es in dem Bauraum der elektrischen Schutzeinrichtung selbst Platz findet, derart, dass keine weiteren Umrüstungen an der Schutzeinrichtung erforderlich sind.

Das Messmodul kann verschiedenste Sensoren zur Erfassung von mehreren physikalischen Größen aufweisen. So können als Sensoren ein Hallsensor, Stromwandler, Lagesensor, Temperatursensor, Beschleunigungssensor, Feuchtigkeitssensor und/oder Drucksensor vorgesehen werden. Vorteilhaft wird mittels des erfindungsgemäßen Messmoduls zumindest der durch das Sicherungsmesser fließende Strom I und/oder die Temperatur T im Aufnahmeraum der Sicherung oder im Bereich des Sicherungsmessers gemessen bzw. ermittelt.

In der Regel sollte je elektrischer Phase jeweils ein Messmodul vorgesehen sein.

So ist es auch möglich, dass die Messmodule miteinander elektrisch in Verbindung sind und/oder miteinander kommunizieren und/oder mit einer in oder an der elektrischen Schutzeinrichtung oder in einem Schaltschrank, in dem die elektrische Schutzeinrichtung angeordnet ist, kommunizieren bzw. ihre Daten an diese senden und/oder mit dieser in elektrischer Verbindung sind. Sofern sie miteinander elektrisch in Verbindung sind, kann auch ein gemeinsamer Energieabgriff über die Phasen der elektrischen Schutzeinrichtung erfolgen, womit die Messmodule mit Energie versorgt sind. Auch können die Messmodule Energiespeicher aufweisen, durch welche sie auch bei nicht stromdurchflossener Schutzeinrichtung funktionsfähig sind. Auch können die Energiespeicher wiederaufladbaren Typs sein.

Das erfindungsgemäße Messmodul weist vorteilhaft eine Datenverarbeitungseinheit auf, die das Signal des mindestens einen Sensors verarbeitet. Optional kann das Messmodul auch einen Speicher, welcher insbesondere in der Datenverarbeitungseinheit angeordnet sein kann, aufweisen, der zur Speicherung der ermittelten Messdaten dient.

Ferner ist es von Vorteil, wenn das Messmodul eine Kommunikationsschnittstelle aufweist, insbesondere in Form eines Funkmoduls, über die das Messmodul mit einer entfernt vom Messmodul angeordneten weiteren Datenverarbeitungseinheit kommuniziert bzw. dieser die ermittelten Daten übermittelt.

Diese weitere Datenverarbeitungseinheit kann an oder in der elektrischen Schutzeinrichtung oder in einem Schaltschrank, in dem die elektrische Schutzeinrichtung angeordnet ist, angeordnet bzw. integriert sein.

Vorteilhaft kann das Messmodul Mittel, insbesondere einen elektrischen Kontakt, zum Energieabgriff von dem Sicherungsmesser aufweisen. So können z.B. zwei Phasen eines Drehstromnetzes für einen Spannungsabriff für die Energieversorgung genutzt werden. In diesem Fall müsste eine elektrische Verbindung zwischen zumindest zwei Messmodulen vorgesehen werden. Sofern das Messmodul als Stromwandler ausgebildet ist, benötigt es keinen galvanischen Kontakt zum Energieabgriff.

Das Messmodul weist vorteilhaft ein Gehäuse auf, welches derart ausgebildet ist, dass es die Öffnung im montierten Zustand alleine oder zusammen mit dem Verschlusselement verschließt, so dass der notwendige Berührungsschutz und Schutz vor Verschmutzung gegeben ist.

Das erfindungsgemäße Messmodul kann mindestens einen sich in Richtung des Sicherungsmesser erstreckenden Schenkel aufweisen, welcher am oder im Gehäuse des Messmoduls befestigt ist. An diesem Schenkel kann z.B. ein Hall- Sensor angeordnet sein, der sich in unmittelbarer Nähe bzw. neben dem Sicherungsmesser bei eingesetztem bzw. eingebautem Messmodul befindet.

Der mindestens eine Schenkel kann ein oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig ausgebildet sein, wobei z.B. ein Schenkelteil verschwenkbar an dem anderen angelagert ist. So ist es aber auch möglich, dass der oder die Schenkel aus einem federelastischen Material gebildet und/oder verschwenkbar am Gehäuse des Messmoduls gelagert sind.

Es ist von Vorteil, wenn je nach verwendetem Sensor die Schenkel des Messmoduls ausgebildet sind und auch deren Materialwahl der verwendeten Messmethode angepasst ist. Insbesondere ist gegebenenfalls auf eine Isolation und/oder Abstand zwischen dem bzw. den Schenkel(n) und dem Sicherungsmesser vorzusehen. Insbesondere kann auch der Schenkel aus einem elektrisch und/oder magnetisch leitendem Material sein, welche optional auch mit einem Kunststoff zumindest bereichsweise ummantelt ist. Zudem können elektrische Verbindungsleitungen entlang eines Schenkels vorgesehen werden, mit denen der bzw. die Sensoren mit der Datenverarbeitungseinheit des Messmoduls verbunden sind.

Das erfindungsgemäße Messmodul kann auch derart ausgebildet sein, dass sich seine Schenkel beidseitig entlang des Sicherungsmesser erstrecken und dieses umgreifen, insbesondere sich mit ihren freien Enden berühren/kontaktieren und eine geschlossene Schlaufe um das Sicherungsmesser bilden, so dass das Messmodul einen Stromwandler bilden kann.

Auch kann das Messmodul mindestens eine Schnittstelle, insbesondere in Form eines Steckers, für die elektrische Verbindung mit mindestens einem weiteren Messmodul oder einer Auswerteelektronik aufweisen. So können die einzelnen Messmodule leicht miteinander verkabelt werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass jedes Messmodul mit einer Verbindungsleitung ausgebildet ist, mit der es mit den anderen Messmodulen und/oder einer externen Datenverarbeitungseinrichtung verbunden werden kann.

Sofern das Messmodul einen Lagesensor aufweist, kann mittels diesem vorteilhaft auch der Schaltzustand der Sicherung überwacht werden, da mit der Abdeckung der Sicherung auch das Messmodul seine Lage im Raum verändert.

Nachfolgend wird anhand von Zeichnungen die Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. la: Erste Ausführungsform einer elektrischen Schutzeinrichtung nach dem Stand der Technik;

Fig. 1b: zweite Ausführungsform einer elektrischen Schutzeinrichtung nach dem Stand der Technik;

Fig. 2: dritte Ausführungsform einer elektrischen Schutzeinrichtung nach dem Stand der Technik mit „Baustromöffnungen" für jede Sicherung;

Fig. 3: eine Ausschnittsdarstellung der Figur 3 ohne Abdeckung aber mit erfindungsgemäßem Messmodul, welches als Stromwandler ausgebildet ist;

Fig. 4: erste mögliche Ausführung eines erfindungsgemäßen Messmoduls;

Fig. 5: eine Ausschnittsdarstellung der Figur 3 mit Abdeckung und mit montiertem erfindungsgemäßen Messmodul gemäß Figur 4; Fig. 6: eine Ausschnittsdarstellung der Figur 3 mit Abdeckung und mit montiertem erfindungsgemäßen Messmodul, welches als Sensor einen Hall-Sensor zur Strommessung aufweist;

Fig. 7a: Messmodul mit Hall-Sensor zur Strommessung und elektrischer Kontaktierung des Sicherungsmessers;

Fig. 7b: Messmodul mit Hallsensor und weiterem Sensor zur Messung einer weiteren physikalischen Größe.

Die Figur 3 zeigt eine Ausschnittsdarstellung der Figur 3 ohne Abdeckung 17 aber mit erfindungsgemäßem Messmodul 18, welches als Stromwandler ausgebildet ist. Das Messmodul 18 ist nur als Blockmodul dargestellt und kann in Wirklichkeit eine gänzlich andere Form und Kontur aufweisen. Das Messmodul 18 weist ein Gehäuse 18a auf, in dem, wie in Figur 4 dargestellt, eine Datenverarbeitungseinheit 23, optional auch mit Speicher 24, angeordnet ist. Unterhalb des Gehäuses 18a erstrecken sich die Schenkel 18s in Richtung Sicherungsmesser 14b und umgreifen dieses mit ihren freien Enden 18sf, welche in Verbindung miteinander sind, nachdem das Messmodul von oben in die Öffnung 17a der Abdeckung 17 eingeschoben worden ist. Dabei werden die Schenkel 18s von dem Sicherungsmesser 14b auseinandergedrückt und federn danach wieder in Richtung zueinander, so dass sich ihre freien Enden berühren und die Schenkel 18s zusammen eine Schlaufe rund um das Sicherungsmesser 14b bilden, die zur Bildung eines Stromwandlers notwendig ist. Das Messmodul 18 kann entweder das reine Messignal oder aber bereits ausgewertete bzw. umgewandelte Daten an eine davon entfernt angeordnete Datenverarbei- tungs- und Auswerteeinheit übermitteln. Dazu kann das Messmodul eine Kommunikationseinheit aufweisen, insbesondere auch die Daten per Funksignal übertragen.

Es ist ebenso möglich, dass die einzelnen Messmodule 18 mittels elektrischer Kabel, insbesondere Datenkabeln, miteinander und/oder mit einer extern angeordneten Auswerteelektronik verbunden bzw. verbindbar sind. Die Figur 5 zeigt die vorbeschriebene Ausführungsform mit Abdeckung 17 und mit montiertem erfindungsgemäßen Messmodul 18 gemäß Figur 4, wobei die Öffnung 17a durch den verschobenen Deckel 17b freigegeben ist.

Die Figur 6 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform, bei der das erfindungsgemäße Messmodul als Sensor einen Hall-Sensor zur Strommessung aufweist. Hierfür ist prinzipiell nur ein Schenkel 18s notwendig, durch den der Hallsensor 20 in unmittelbarer Nähe zum Sicherungsmesser 14b platziert werden kann. Der Schenkel 18s kann im Gegensatz zur Stromwandlervariante gemäß Figur 4 kürzer ausgebildet sein. Ein Messmodul 18 mit Hall-Sensor 20 zur Strommessung und elektrischer Kontaktierung des Sicherungsmessers 14a ist in Figur 7a dargestellt. Dabei ist an dem linken Schenkel 18s der Hall-Sensor

20 angeordnet, wobei der Hall-Sensor 20 nicht in Kontakt mit dem Sicherungsmesser 14b gelangt. Dies kann auch durch eine nicht dargestellte Kunststoffummantelung des Schenkels realisiert sein. Der zweite Schenkel 18s ' hingegen ist in elektrischem Kontakt mit dem Sicherungsmesser 14a, so dass über diesen Kontakt das Messmodul 18 mit Energie versorgt werden kann.

Die Figur 7b zeigt ein Messmodul 18 mit einem Hallsensor 20, welcher an dem linken Schenkel 18s angeordnet ist. An dem gegenüberliegenden zweiten Schenkel 18s ' ist ein weiterer Sensor 21 zur Messung einer weiteren physikalischen Größe, wie z.B. der Temperatur, angeordnet. Die beiden Sensoren 20,

21 sind über die elektrischen Leitungen 24 mit der Datenverarbeitungseinheit 23 des Messmoduls verbunden.