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Die Erfindung betrifft eine Anordnung, umfassend drei zu einem Block zusammengesetzte, jeweils einpolig eine Phase eines Stromnetzes schaltende, Phasen-Schaltgeräte, und eine viertes, einpolig den Neutralleiter des Stromnetzes schaltendes Neutralleiter-Schaltgerät, wobei jedes der Phasen-Schaltgeräte und das Neutralleiter-Schaltgerät je ein Schaltwerk hat und je einen manuell betätigbaren und mit dem jeweiligen Schaltwerk gekoppelten Schalthebel.
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In einer Niederspannungs-Energieverteilung werden Schutzeinrichtungen zum Schutz gegen fehlerhafte Leitungszustände eingesetzt, beispielsweise Leitungsschutzschalter. Leitungsschutzschalter schützen die von ihnen überwachten Leitungen im Fall von Überlastströmen und Kurzschlussströmen. Diese Schutzeinrichtungen ermöglichen auch eine manuelle Schaltbetätigung zum Ein- oder Ausschalten unter Last oder ohne Last. Beim manuellen Ausschalten unter Last spricht man auch vom Trennen von nachgeschalteten Anlagenteilen von der Stromversorgung. Ein Leitungsschutzschalter kann daher zum Trennen und Schützen eingesetzt werden. Ein solches Schaltgerät, das eine Leitung schützt, kann daher auch als geschützter Pol oder als einpolig schaltende Schutzeinrichtung bezeichnet werden. Ein Schaltgerät, das eine Phasenleitung schützt und schaltet, wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung auch als Phasen-Schaltgerät bezeichnet. Ein Schaltgerät, das die Schutzfunktion nicht hat, sondern nur die Schaltfunktion, wird auch als schaltender Pol oder als Trennschalter bezeichnet.
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In dreiphasigen Niederspannungs-Energieverteilungen werden je nach Anforderung zum Schützen und Trennen üblicherweise 3-polig schaltende oder 4-polig schaltende Schutzeinrichtungen verwendet. So sind beispielsweise 3-polige Leitungsschutzschalter zum Schutz der drei Phasenleiter bekannt, die sowohl bei einer manuellen Schaltbetätigung, als auch im Fehlerfall durch automatische Abschaltung alle 3 Phasenleiter eines dreiphasigen Stromversorgungsnetzes praktisch gleichzeitig schalten.
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Es sind auch 4-polige Leitungsschutzschalter bekannt, die sowohl bei einer manuellen Schaltbetätigung als auch im Fehlerfall durch automatische Abschaltung alle 3 Phasenleiter und den zugehörigen Neutralleiter eines dreiphasigen Stromnetzes mit Neutralleiter praktisch gleichzeitig schalten. Es handelt sich hierbei um 4 geschützte Pole. Bei dem den Neutralleiter schaltenden Leitungsschutzschalter wird die Schutzfunktion in dieser Applikation nicht verwendet, da für den Neutralleiter nicht benötigt. Das den Neutralleiter schaltende Schaltgerät wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung auch als Neutralleiter-Schaltgerät bezeichnet.
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Eine weitere Ausführungsform ist die Kombination eines 3-poligen Leitungsschutzschalters mit einem sogenannten Neutralleiter-Trenner. Dabei handelt es sich um 3 geschützte Pole mit einem mitschaltenden Neutralleiter-Pol ohne Schutzfunktion. Diese Baueinheit ermöglicht das entsprechende Trennen des Neutralleiters.
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Wichtig ist, dass aus Gründen der elektrischen Sicherheit in einem solchen Stromnetz der Neutralleiter von dem Neutralleiter-Schaltgerät nicht nach den die Phasen schaltenden bzw. überwachenden Phasen-Schaltgeräten eingeschaltet und auch nicht abgeschaltet werden darf, bevor nicht alle Phasen von den Phasen-Schaltgeräten abgeschaltet worden sind. Dies wird üblicherweise dadurch sichergestellt, dass bekannte Schutzeinrichtungen eine Baueinheit bilden und alle Pole einschließlich des Neutralleiterpols sowohl bei einer manuellen Ein- oder Ausschaltung, als auch bei einer automatischen Abschaltung praktisch gleichzeitig betätigt werden. Die gleichzeitige manuelle Ein- oder Ausschaltung erfolgt in der Regel über einen die Schaltgriffe der Schaltgeräte verbindenden Griffverbinder. Die gleichzeitige automatische Ausschaltung erfolgt in der Regel durch eine interne Kopplung zwischen den Polen mit gegenseitiger Auslösung.
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Allen bekannten Lösungen liegt eine allpolige Betätigung der Phasen-Schaltgeräte zugrunde, sowohl beim manuellen Ein- oder Ausschalten als auch bei einer automatischen Abschaltung im Fehlerfall.
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Seit mehreren Jahren werden auch Selektive Hauptleitungsschutzschalter (SH-Schalter) als Trennvorrichtung und zum selektiven Überstromschutz in Hauptverteilungen, z. B. Zählerschränken, eingesetzt. Dabei kommen vielfach - auch in mehrphasigen Stromkreisen - einpolig schaltende Geräte, die zu einem sogenannten 3er-Block zusammengebaut sind, zum Einsatz.
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Soll auch in diesen Anwendungen der zugehörige Neutralleiter mit geschaltet werden, sind besondere Anforderungen zu beachten, die bei den bekannten Lösungen wie oben beschrieben unerheblich sind. Der Grund liegt in der Tatsache, dass die Phasen-Schaltgeräte in diesem Fall nicht miteinander gekoppelt sind. Denn beim selektiven Überstromschutz in einer Hauptverteilung ist es erlaubt und möglich, dass nur ein Phasenleiter einen Überstrom führt und abgeschaltet wird, die beiden anderen Phasenleiter aber nicht abgeschaltet werden dürfen. Deshalb sind die Phasen-Schaltgeräte, wenn es sich um SH-Schalter in einer Hauptverteilung handelt, nicht miteinander gekoppelt. Aus diesem Grund könnten grundsätzlich Schaltsituationen auftreten, die zu unzulässigen Zuständen in der elektrischen Anlage führen.
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In der
EP 1164615 A1 ist ein mehrpoliger Schutzschalter für ein mehrphasiges Netz mit Neutralleiter oder mit kombiniertem Neutral- und Schutzleiter beschrieben, bei dem ein dem Neutralleiter oder dem Schutz- und Neutralleiter zugeordneter Neutralleiter oder mit kombiniertem Neutral- und Schutzleiter - Pol eine mit einer Abschalteinrichtung des oder jedes Phasenpols gekoppelte Auslöseeinrichtung umfasst, die im Überlastfall des Neutralleiter oder des Schutz- und Neutralleiters eine Auslösung der Phasenpole bewirkt und den Neutralleiter oder dem Schutz- und Neutralleiter - Pol nicht oder unterbrechungsfrei schaltet.
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Aus der
DE 102007025673 A1 ist eine Leitungsschutzeinrichtung für ein Leitungsnetz bekannt, mit zumindest einer Phasenleitung und einem Nullleiter, wobei die Phasenleitungen jeweils zugeordnete Leitungsschutzschalter zur Abschaltung der Phasenleitungen aufweisen. Es ist vorgesehen, dass der Nullleiter einen Nullleitungsschalter aufweist, der bei einem im Nullleiter auftretenden elektrischen Fehler wenigstens eine Phasenleitung abschaltet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Baueinheit aus drei 1-polig schaltenden SH-Schaltern für 3-phasige Stromkreise mit Schaltung des Neutralleiters zu schaffen, welche unzulässige Schaltzustände verhindert.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Erfindungsgemäß also ist eine Kopplungsvorrichtung zwischen dem Schaltwerk des Neutralleiter-Schalters und jedem der drei Phasen-Schaltgeräte vorhanden, die das Schaltwerk des Neutralleiter-Schalters mit jedem der drei Phasen-Schaltgeräte verbindet, und wobei aufgrund der Kopplungsvorrichtung ein Ein- oder Ausschalten des Neutralleiter-Schalters nur erfolgen kann, wenn die drei Phasenschaltgeräte ausgeschaltet sind, und wobei aufgrund der Kopplungsvorrichtung nur bei eingeschaltetem Neutralleiter-Schalter ein Ein- oder Ausschalten jedes der Phasen-Schaltgeräte unabhängig von dem Schaltzustand der jeweils anderen Phasenschaltgeräte ermöglicht ist.
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Die erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung in einer erfindungsgemäßen Anordnung gewährleistet somit, dass sicherheitskritische Zustände in der elektrischen Anlage nicht auftreten können.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Kopplungsvorrichtung einen die Handgriffe der Phasen-Schaltgeräte und des Neutralleiter-Schaltgerätes koppelnden Verbindungsgriff, der über das Neutralleiter-Schaltgerät gesteuert wird und ein einpoliges Ein- oder Ausschalten jedes der Phasen-Schaltgeräte, einzeln oder in Kombination, nur bei eingeschaltetem Neutralleiterschaltgerät erlaubt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Kopplungsvorrichtung einen die Schaltwerke der Phasen-Schaltgeräte und des Neutralleiter-Schaltgerätes koppelnden Koppelmechanismus, der die Schaltwerke aller drei Phasen-Schaltgeräte in eine Freiauslösestellung bringt, wenn das Neutralleiter-Schaltgerät ausgeschaltet ist oder ausgeschaltet wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfassen die Phasen-Schaltgeräte je wenigstens eine Kontaktstelle und einen Kurzschlussstromauslöser, und dass das Neutralleiter-Schaltgerät umfasst eine Kontaktstelle, aber keinen Kurzschlussstrom-Auslöser umfasst.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei den Phasen-Schaltgeräten um selektive Hauptleitungsschutzschalter.
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Anhand der Zeichnung soll die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden. Es zeigt Die einzige Figur: ein Schema eines dreiphasigen Stromverteilungsnetzes mit Neutralleiter, mit einer Hauptverteilung und daran angeschlossenen Unterverteilungen, mit einer erfindungsgemäßen Schutzanordnung in der Hauptverteilung.
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Die Figur zeigt schematisch ein Niederspannungs-Stromversorgungsnetz 1mit drei Phasen L1, L2, L3 und einem Neutralleiter N. Von dem Netz 1 geht ein Abzweig ab zur Stromversorgung eines Gebäudes 2. In dem Gebäude 2 befindet sich direkt hinter dem Gebäudeanschlusspunkt 3 die Hauptverteilung mit einem Zählerschrank 4.
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In dem Zählerschrank 4 befindet sich eine erfindungsgemäße Anordnung 5, die drei zu einem Block zusammengesetzte, jeweils einpolig eine Phase schaltende Phasen-Schaltgeräte 6, 7, 8 und ein viertes, einpolig den Neutralleiter schaltendes Neutralleiter-Schaltgerät 9 umfasst. Bei den Phasen-Schaltgeräten 6, 7, 8 handelt es sich um selektive Leitungsschutzschalter. Bei dem Neutralleiter-Schaltgerät 9 handelt es sich um einen selektiven Leitungsschutzschalter, jedoch ohne Kurzschlussstrom- und Überstromauslöser. Die Phasen-Schaltgeräte 6, 7, 8 und das Neutralleiter-Schaltgerät 9 sind schematisch funktional als rechteckförmiger Kasten mit dem Schaltsymbol eines Schalters dargestellt. Das Schaltwerk und der manuell betätigbare Schaltgriff sowie andere im Prinzip bekannte Einzelheiten eines solchen Gerätes sind hier aus Gründen der Übersichtlichkeit der Darstellung nicht in der Figur dargestellt
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Mit anderen Worten, ein dreipoliger selektiver Leitungsschutzschalter mit einpoliger Abschaltung und Betätigung jedes einzelnen Pols 6, 7, 8 ist mit einem vierten Schalter 9, auch als vierter Pol 9 bezeichnet, verbunden, der den Schaltkontakt für den Neutralleiterpfad N enthält.
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Bei dem vierten Schalter 9 handelt es sich um ein Gerät, das im Wesentlichen baugleich ist mit dem selektiven Leitungsschutzschalter 6, 7, 8, allerdings sind die Kurzschlussstrom- und Überstromauslöser nicht eingesetzt worden, da diese zum Zwecke des reinen Schaltens des Neutralleiters N nicht benötigt werden. Selbstverständlich kann auch ein anders ausgeführter Neutralleiter-Trennschalter mit einem Schaltwerk und einem manuell betätigbaren Schaltgriff verwendet werden.
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Der Neutralleiterpol ist also mit einem Schaltwerk versehen, das eine manuelle Schaltbetätigung (EIN und AUS) des Schaltkontaktes ermöglicht.
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Im Anschluss an den Zählerschrank folgen eine oder mehrere Unterverteilungen 10, hier ist nur eine dargestellt, zur Versorgung einzelner Stromkreise 11, 12, 13 in dem Gebäude. Jeder der einzelnen Stromkreise ist einphasig mit Neutralleiter ausgeführt. Die Phase jedes einzelnen Stromkreises 11, 12, 13 ist mit einem nicht selektiven Leitungsschutzschalter 14, 15, 16 gegen Überstrom und Kurzschluss abgesichert.
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Tritt in einem der einzelnen Stromkreise, beispielsweise dem Stromkreis 11, ein Kurzschlussstrom auf, so soll dieser von dem diesem Stromkreis zugeordneten Leitungsschutzschalter 14 rechtzeitig unterbrochen werden. Der der betreffenden Phase in dem Zählerschrank 4 zugeordnete selektive Leitungsschutzschalter 8 unterbricht den Stromkreis zunächst nicht. Erst, wenn innerhalb einer in dem selektiven Leitungsschutzschalter 8 eingestellten Verzögerungszeit der Kurzschluss immer noch anliegt, also nicht von dem nachgeordneten Leitungsschutzschalter 14 abgeschaltet werden konnte, unterbricht der selektive Leitungsschutzschalter 8 den Stromkreis. Das hat allerdings zur Folge, dass nicht nur der von dem Kurzschluss betroffene Stromkreis 11 abgeschaltet wird, sondern auch alle anderen Stromkreise, die dem selektiven Leitungsschutzschalter 8 ebenfalls nachgeordnet sind, und in denen kein Kurzschluss aufgetreten ist. Weiterhin bleiben die anderen selektiven Leitungsschutzschalter 6, 7 völlig unbeeinflusst und weiterhin geschlossen. Damit wird verständlich, dass eine starre Kopplung der drei selektiven Leitungsschutzschalter 6, 7, 8 nicht angezeigt ist, denn bei einer solchen starren Kopplung würden bei Ansprechen des selektiven Leitungsschutzschalters 8 auch die beiden anderen selektiven Leitungsschutzschalter 6 und 7 ansprechen und völlig unnötig intakte Stromkreise unterbrechen.
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Es ist nun zwischen den drei einpolig schaltenden selektiven Leitungsschutzschaltern 6, 7, 8 und dem Neutralleiter-Schalter 9 eine Kopplungsvorrichtung, funktional schematisch und stilisiert angedeutet durch einen schraffierten Balken 17, vorhanden zum Koppeln des Schaltwerkes des Neutralleiter-Schalters 9 mit jedem der drei selektiven Leitungsschutzschalter 6, 7, 8, wobei die Kopplungsvorrichtung 17 ein manuelles Ein- oder Ausschalten des Neutralleiter-Schaltgerätes 9 nur im gleichzeitig ausgeschalteten Zustand aller drei selektiven Leitungsschutzschalter 6, 7, 8, erlaubt, wobei die Kopplungsvorrichtung 17 ein einpoliges Ein- oder Ausschalten jedes der selektiven Leitungsschutzschalter 6, 7, 8, einzeln oder in Kombination, nur bei eingeschaltetem Neutralleiterschaltgerät 9 erlaubt.
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Somit ist das Schaltwerk des Neutralleiter-Schaltgerätes
9, oder des NeutralleiterPols
9, mit den selektiven Leitungsschutzschaltern
6,
7,
8, derart gekoppelt, dass im Zählerschrank
4 nur die folgenden Schaltvorgänge gemäß der im Folgenden gezeigten Tabellen 1 bis 3 möglich sind:
Tabelle 1: manuell einschalten
| manuell einschalten |
| L1 | O | | O/I |
| L2 | O | | O/I |
| L3 | O | | O/I |
| N | O/I | O | I |
Tabelle 2: manuell ausschalten
| manuell ausschalten |
| L1 | I | I/O | O |
| L2 | I | I/O | O |
| L3 | I | I/O | O |
| N | | I | I/O |
Tabelle 3: automatisch abschalten
| automatisch abschalten |
| L1 | I/O | I | I |
| L2 | I | I/O | I |
| L3 | I | I | I/O |
| N | I | I | I |
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Dabei bedeuten:
- O : in AUS-Stellung befindlich
- I : in EIN-Stellung befindlich
- O/I : Einschalt-Vorgang, manuell
- I/O : Ausschaltvorgang, manuell oder Abschaltvorgang, automatisch
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Die durchgestrichenen Schaltvorgänge sind ausgeschlossen, da hierdurch ein oder mehrere Phasenleiter L1, L2, L3 eingeschaltet wären, ohne dass der Neutralleiter N eingeschaltet ist, was zu unzulässigen Anlagenzuständen führen würde.
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Dies wird beispielsweise erreicht durch eine geeignete interne Kopplung der Schaltwerke aller beteiligten Pole untereinander, also der Schaltwerke der selektiven Leitungsschutzschalter 6, 7, 8 und des Neutralleiter-Schaltgerätes 9, die nicht erlaubte EIN-Stellungen der selektiven Leitungsschutzschalter 6, 7, 8 dadurch verhindert, dass entweder die Schaltwerke aller selektiven Leitungsschutzschalter 6, 7, 8 in die sogenannte Freiauslösestellung gebracht werden, wenn der N-Pol abgeschaltet ist, oder die Schaltwerke aller selektiven Leitungsschutzschalter 6, 7, 8 werden über die sogenannte Freiauslösestellung zur Abschaltung gebracht, wenn der N-Pol abgeschaltet wird. Im ersten Fall ist dadurch hier eine Verhinderung des Einschaltens einzelner selektiven Leitungsschutzschalter 6, 7, 8 bei der AUS-Stellung des N-Pols bewirkt. Im zweiten Fall ist hier die Abschaltung aller selektiven Leitungsschutzschalter 6, 7, 8 bei Ausschaltung des N-Pols bewirkt.
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Die Freiauslösestellung eines Schaltgerätes ist bekannt. Es ist ein Zustand des Schaltwerks, in dem der Schaltgriff zwar betätigt werden kann, von der Ausschaltstellung des Schaltgriffs in die Einschaltstellung des Schaltgriffs, dabei aber kein Einschalten der Kontaktstelle erfolgt. Bei oft verwendeten mechanischen Schaltwerken mit Verklinkungsstelle wird dies bekanntermaßen dadurch realisiert, dass durch einen Mechanismus die Verklinkungsstelle in dem entklinkten Zustand gehalten wird. Dann kann bei einem Verschwenken des Schaltgriffs von der Aus- in die Einschaltstellung der Kontakthebel nicht in die Schließposition verbracht werden, die Kontaktstelle bleibt geöffnet.
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Eine andere Möglichkeit, dies zu erreichen, besteht darin, einen entsprechend ausgestalteten Verbindungsgriff Kopplungsvorrichtung 17 vorzusehen, der über den Neutralleiterpol gesteuert wird und nur die Schaltgriffe derjenigen selektiven Leitungsschutzschalter 6, 7, 8 freigibt, die nach dem obigen Schema auch geschaltet werden dürfen.
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Eine automatische Abschaltung, z. B. bei Überlast oder Kurzschluss in einem der Außenleiter erfolgt wie bisher 1-polig ohne Abschaltung des Neutralleiters. Auch das manuelle 1-polige Schalten einzelner Außenleiter ist weiterhin möglich, wobei der Neutralleiter jeweils eingeschaltet ist bzw. bleibt. Der Neutralleiter kann zum Zwecke des Trennens, z. B. in einem als TT-Netz bekannten Stromversorgungsnetz, jetzt ebenfalls abgeschaltet werden - aber erst, wenn zuvor alle Außenleiter abgeschaltet wurden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Niederspannungsnetz
- 2
- Gebäude
- 3
- Gebäudeanschlusspunkt
- 4
- Zählerschrank
- 5
- Anordnung
- 6
- Phasen-Schaltgerät, selektiver Leitungsschutzschalter
- 7
- Phasen-Schaltgerät, selektiver Leitungsschutzschalter
- 8
- Phasen-Schaltgerät, selektiver Leitungsschutzschalter
- 9
- Neutralleiter-Schaltgerät
- 10
- Unterverteilung
- 11
- Einzelstromkreis
- 12
- Einzelstromkreis
- 13
- Einzelstromkreis
- 14
- Leitungsschutzschalter, nicht selektiv
- 15
- Leitungsschutzschalter, nicht selektiv
- 16
- Leitungsschutzschalter, nicht selektiv
- 17
- Kopplungsvorrichtung