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Schutzschaltung für Leuchtröhrenanlagen
Die für die Lichtreklame und auch für Beleuchtungszwecke verwendeten Hochspannungs-Leuchtröh- ren und Leuchtstoffröhren gewinnen immer mehr an Bedeutung. Um die Beanspruchung der Isolation im Hochspannungskreis herabzusetzen, werden für diese Zwecke meist Transformatoren verwendet, bei denen die Hochspannungswicklung im Mittelpunkt angezapft und geerdet ist. Der Kern des Transformators ist ebenfalls mit der Mittelpunktsanzapfung verbunden. Die Transformatoren sitzen meist in Blechkästen, die schon durch die Art ihrer Montage eine mehr oder weniger gute Verbindung mit Erde besitzen. Ebenso sind die leitfähigen Konstruktionsteile, die zur Befestigung der Röhren dienen, zwangsläufig geerdet und die Erdungsleitung der Hochspannungsanlage wird mit dem geerdeten Mittelpunkt des Transformators verbunden.
Gefahren können nun entstehen, wenn auf der Hochspannungsseite ein Erdschluss durch einen Isolationsfehler verursacht wird. Vor allem sind es hier die Brandgefahren, die trotz der kleinen Fehlerströme, die in der Grössenordnung von einigen 10 bis 100 mA liegen, infolge der hohen Spannungen entstehen können. Aber auch bei Isolationsfehlern auf der Niederspannungsseite können Berührungsspannungs-und Brandgefahren auftreten.
Es ist daher verständlich, dass der Frage der Schutzmassnahmen bei diesen Anlagen immer ein erhöhtes Augenmerk zugewendet worden ist. Die herkömmlichen Schutzmassnahmen Erdung und Nullung, FU-und FI-Schaltung können wohl auf der Niederspannungsseite schützen, versagen aber bei Isolationsfehlern auf der Hochspannungsseite. Um hier zu schützen wurde schon mehrmals vorgeschlagen, den Erdschluss auf der Hochspannungsseite durch Erdschlussrelais zu erfassen (s. z. B. deutsche Auslegeschrift 1033329). Diese Lösung ist aber kostspielig, weil zwei Schaltorgane notwendig sind, u. zw. der Schutzschalter für die Schutzmassnahme auf der Niederspannungsseite und das Schaltschütz, das durch das hochspannungsseitig eingebaute Erdschlussrelais betätigt wird.
Ausserdem erfüllen diese Relais nicht die Forderung nach einer möglichst niederohmigen Verbindung der Mittelpunktsanzapfung des Hochspannungstransformators und damit des Transformatorkerns mit Erde. Diese Verbindung muss ja deswegen niederohmig und mit einem relativ starken Querschnitt ausgeführt sein, weil bei höheren Widerständen, z. B. bei einer hochohmigen Relaiswicklung, bei Erdschlüssen auf der Hochspannungsseite der Transformatorkern und damit der Mittelpunkt der Hochspannungswicklung Spannung gegen Erde annehmen würde. Ausserdem birgt eine starke Querschnittsverminderung, wie z. B. bei einer Relaiswicklung, die Gefahr einer Unterbrechung der Erdverbindung durch mechanische Beschädigung in sich.
Ausser einfachen Erdschlussrelais ist auch schon vorgeschlagen worden, auf den Summenstromwandler eines Fehlerstromschutzschalters eine Wicklung aufzubringen, die einerseits mit den zu schützenden Metallteilen und anderseits mit einer Hilfserde verbunden ist (österr. Patentschrift Nr. 219121). Diese Lösung ist jedoch beim Schutz von Leuchtröhrenanlagen nicht möglich, weil dafür eine Leitung, die in direkter Verbindung mit der Hochspannungswicklung steht, vom Mittelpunkt dieser Wicklung in das an einer andern Stelle befindliche Niederspannungs-Schaltgerät und dort über den Summenstromwandler zur Erde ge- führt werden müsste. Dadurch entsteht aber die Gefahr der Verschleppung von Hochspannungspotential in
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die Niederspannungsanlage und dies ist nach den Errichtungsvorschriften nicht erlaubt.
Schutztechnisch bessere Lösungen werden in den österr. Patentschriften Nr. 197467 und 240454 an-
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ses Auslöseorgan wird aber auch in Tätigkeit gesetzt, wenn niederspannungsseitig ein Erdschluss auftritt.
Der Schutzschalter löst also aus, wenn auf der Niederspannungsseite und bzw. oder auf der Hochspan- nungsseite der Anlage ein Erdschluss auftritt. Abgesehen von den hohen Kosten des auf der Hochspan- nungsseite einzubauenden Summenstromwandlers, der naturgemäss hochspannungsmässig isoliert sein muss, benötigen beide Lösungen eine Verbindungsleitung vom Transformatorkasten zum Schutzschalter, der auf der Niederspannungsverteilungstafel, meist weit entfernt, angeordnet ist. Dies bedingt einen beträchtlichen installationsmässigen Aufwand.
Die im folgenden beschriebene Schaltung vermeidet die oben angeführten Nachteile und ist vor allem auch dann anwendbar, wenn alte Anlagen, in denen keine Leitungen nachgezogen werden können, auf eine bessere Schutzmassnahme umgestellt werden sollen. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass ein Stromwandler in die Verbindungsleitung Transformatormittelpunkt-Erde geschaltet wird, dessen Sekundärwicklung mit einem Tastrelais verbunden ist, das unmittelbar neben dem Wandler angeordnet werden kann. Vorzugsweise bildet es sogar mit dem Wandler eine Baueinheit. Wird der Wandler durch einen hochspannungsseitigen Isolationsfehler erregt, dann betätigt das Tastrelais periodisch einen Schliesskontakt.
Dadurch wird über einen Vorwiderstand eine Verbindung zwischen einem nicht geerdeten Aussenleiterund Erde hergestellt, also ein Fehlerstrom auf der Niederspannungsseite willkürlich erzeugt. Ist die Anlage durch einen Fehlerstromschutzschalter entsprechender Empfindlichkeit geschützt, dann wird sie also abgeschaltet. Wie ersichtlich benötigt man jetzt keine Verbindungsleitungen zusätzlich zu den Speiseleitungen der Leuchtröhrentransformatoren.
Die beschriebene Schaltung ist in Fig. 1 dargestellt, wo z. B. zwei Leuchtröhrenstromkreise ge- schützt werden. Die beiden Hochspannungstransformatoren 1, 2 sind gegen die Metallteile des Schaltkastens isoliert eingebaut. Die Mittelpunkte der Hochspannungswicklungen und die Kerne sind über die Schutzerdungsleitung mit der niederohmigen Primärwicklung des Stromwandlers 3 verbunden. Das andere Ende dieser Wicklung ist mit allen zu erdenden Teilen der Anlage und mit einer geeigneten Schutzerde verbunden. Die Sekundärwicklung des Stromwandlers arbeitet über eine Auslösereinheit 4, die die gewünschte Zeitverzögerung bringt, auf ein Tastrelais 5. Ist der Relaiskontakt geschlossen, dann fliesst über den Vorwiderstand 6 vom Aussenleiter Strom zur Schutzerde und der Fehlerstromschutzschalter 7 löst aus.
Beispielhaft zeigt Fig. 2 die Ausbildung der Auslösereinheit 4. Die Sekundärwicklung des Stromwandlers 3 lädt über eine geeignete Gleichrichterschaltung 8 einen Impulskondensator 9 auf. Nach Erreichen der erforderlichen Zündspannung zündet das Gasentladungsrohr 10 und ein kräftiger Stromimpuls bewirkt über die Relaisspule 11 das kurzzeitige Schliessen des Relaiskontaktes 12.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schutzschaltung für Leuchtröhrenanlagen, bestehend aus einem Fehlerstromschutzschalter entsprechender Empfindlichkeit auf der Niederspannungsseite der Anlage und einem meist zeitverzögerten Relais, das über einem Stromwandler, dessen Primärwicklung zwischen die Mittelpunktsanzapfungen der Hochspannungstransformatoren und Erde geschaltet ist, zum Ansprechen gebracht wird, wenn auf der Hochspannungsseite ein Erdschluss entsteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Relais als Tastrelais ausgeführt und im Transformatorkasten untergebracht ist, wobei durch das Ansprechen des Tastrelais über einen Vorwiderstand ein künstlicher Erdschluss entsteht, der den Fehlerstromschutzschalter auf der Niederspannungsseite zum Ansprechen bringt.