DD218191A1

DD218191A1 - Ueberwachungseinrichtung fuer leistungskabel

Info

Publication number: DD218191A1
Application number: DD25557783A
Authority: DD
Inventors: Gernot Sittnik
Original assignee: Elektroprojekt Anlagenbau Veb
Priority date: 1983-10-11
Filing date: 1983-10-11
Publication date: 1985-01-30

Abstract

Ueberwachungseinrichtung fuer Leistungskabel, bei der zwischen Hauptleiter und leitfaehiger Umhuellung eine Abschlusskapazitaet, insbesondere unter Zwischenschaltung einer Sicherung angeschlossen ist, waehrend am Einspeisepunkt eine komplexe Ueberwachungsschaltung vorgesehen ist. Figur

Description

Titel der Erfindung _;

Überwachungseinrichtung für Lexstungskabel

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Überwachung von Leistungskabeln mit gegen das Erdreich isolierten, elektrisch leitenden Bewehrungen, Umhüllungen oder Schirmen, insbesondere für Gleichstrom. Die Erfindung ist insbesondere für die Bahnstromversorgung vorgesehen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die für die Verlegung.im Erdreich bestimmten Leistungskabel besitzen allgemein zum Zwecke des mechanischen Schutzes und/oder der Potentialsteuerung des inneren Isoliermantels metallisch leitende Umhüllungen oder Schirme, die die innere Isolierung auf der ganzen Länge des Kabels umschließen. Insbesondere als Schutz gegen Korrosion erhalten die leitenden Unüiüllungen noch äußere Isolierhüllen. Der im Verhältnis zum Querschnitt des inneren Hauptleiters geringe Querschnitt der leitenden Umhüllung erlaubt keine Erdung als Schutzmaßnahme gegen unzulässig hohe Berührungsspannung und als

Schutz gegen Überlastung für den Fall eines Isolationsfelilers zwischen Hauptleiter und der leitenden Umhüllung.

Es ist bekannt, diese leitenden Umhüllungen über in Reihe geschaltete hochohmige Widerstände und empfindliche Relais mit Erde bzw· einem anderen Netzpunkt des Hauptleiterpotentials zu verbinden. Der im Fehlerfall fließende kleine Fehlerstrom bringt dabei das Relais zum Ansprechen und bewirkt in der Regel eine Abschaltung des entsprechenden speisenden Schalters. Es ist außerdem ein Verfahren zur Erdschlußüberprüfung spannungsfreier (abgeschalteter) Kabelstrecken, insbesondere Mittel- oder Hochspannungskabel, die an ihrem Ende offen oder durch Verbraucher abgeschlossen sein können, bekannt, bei dem vor dem Zuschalten der Hetzspannung das Kabel durch einen Ladestrom kontinuierlich aufgeladen wird, deren Amplitude derjenigen der Netzspannung entspricht und bei dem gleichzeitig ein dem Ladestrom proportionaler Strom eine Vergleichsschaltung auflädt, deren Spannung mit einer der Ladespannung des Kabels entsprechenden Spannung laufend verglichen wird und bei dem bei Erreichen einer der Nenn-Netzspannung proportionalen Nenn-Meßspannung der PrüfVorgang beendet und die Zuschaltung der Netzspannung freigegeben wird, während bei Unterschreiten der Vergleichsspannung der Prüfvorgang sofort abgebrochen wird, die Zuschaltung der Netzspannung gesperrt und gleichzeitig das Vorhandensein eines Erdschlußfehlers angezeigt wird. Die Prüfschaltung dieses bekannten Verfahrens--sieht einen Leistungsteil mit einem ersten Stromwandler vor, dessen Sekundärstrom über eine Gleichrichterbrückenschaltung und einen Kontakt das zu prüfende Kabel kontinuierlich auflädt und der gleichzeitig einem Spannungsteiler zugeführt ist sowie mit einem primär-

seitig mit dem ersten in Reihe liegenden zweiten Stromwandler, dessen Sekundärstrom eine Vergleichsschaltung auflädt und der gleichzeitig einem zweiten Spannungsteiler zugeführt ist und eine dem Leistungsteil nachgeschaltete elektronische Auswerteschaltüng mit einer ersten Vergleichsschaltung, deren einem Eingang eine der Nenn-Netzspannung entsprechende Neim-Meßspannung und deren anderem Eingang eine an dem Spannungsteilerwiderstand abgegriffene Spannung zugeführt sind und deren Ausgangssignal den Prüfvorgang beendet und die Zuschaltung der Netzspannung freigibt sowie mit einer zweiten Vergleichseinrichtung, deren einem Eingang die an dem Sparmungsteilerwiderstand abgegriffene Spannung und deren anderem Eingang eine an dem Spannungsteilerwiderstand abgegriffene Vergleichsspannung zugeführt sind und deren Ausgangssignal den Prüfvorgang unterbricht und die Zuschaltung der Netzspannung unterbricht.

Nachteilig bei den bekannten Anordnungen des Standes der Technik ist der erhebliche Aufwand an Bauteilen. Außerdem besteht der Nachteil, daß die höchstzulässigen Berührungsspannungen nicht eingehalten werden können und daß im Falle einer möglichen Unterbrechung der zu überwachenden leitenden Umhüllung möglicherweise keine Fehlererfassung möglich ist. Weiterhin erfordern die höheren Potentiale der Hauptleiterspannung entweder Spezialrelais mit hohen Prüfspannungen zwischen Spulen und Kontaktsystemen oder zusätzliche aufwen- _; dige Maßnahmen zur Potentialtrennung. Außerdem wird bei den bekannten Lösungen nicht dem Umstand Rechnung getragen, daß die höchstzulässige Berührungsspannung bei 50 Hz \7echs el spannung nur 50 V beträgt, während bei Gleichspannung 120 zulässig sind.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik im Hinblick auf eine verbesserte Materialökonomie und eine Erhöhung des Gebrauchswertes der überwachungseinrichtung·

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Einrichtung zur Überwachung von Leistungskabeln mit gegen das Erdreich isolierten elektrisch leitenden Bewehrungen, Umhüllungen oder Schirmen, insbesondere für Gleichstrom unter Vermeidung der Verwendung logischer Glieder und Vergleichsschaltungen zu schaffen» _v

Merkmale der Erfindung

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in der Weise gelöst, daß am Kabelende zwischen Hauptleiter und leitfähiger Umhüllung eine Abschlußkapazität, insbesondere unter Zwischenschaltung einer Sicherung angeschlossen ist, während am Einspeisepunkt eine komplexe Überwachungsschaltung vorgesehen ist· Als komplexe Überwachungsschaltung am Einspeisepünkt ist eine gegen Erde geschaltete Reihenschaltung, bestehend aus einer Ersatzkapazität und e'iner Schutz-Z-Diode, zu welcher eine Lumineszensdiode in Reihe mit einem Schutzwiderstand parallelgeschaltet ist, und einer weiteren gegen Erde geschalteten Reihenschaltung, bestehend aus einem Vorwiderstand, insbesondere mit

einer parallelgeschalteten Überbrückungssicherung, der Parallelschaltung eines weiteren Vorwiderstandes mit einer Überbrückungskapazität, einem weiteren Vorwiderstand und der Parallelschaltung einer zweiten Schutz-Z-Diode mit der Reihenschaltung einer Lumineszensdiode und einem weiteren Schutzwiderstand vorgesehen ist· Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung ist zur Verarbeitung der von der Lumineszensdiode ausgesendeten Informationen eine Lichtempfänger-Schälteinlieit vorgesehen. Zwischen der Lumineszensdiode und der Lichtempfänger-Schalteinheit ist eine Potential-Trennstelle in IOrTO₁ einer Luft-Isolationsstrecke oder eines Lichtleitkabels vorgesehen.

,Ausführungsbeispiel -,

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung in einem Beispiel näher erläutert. Am Kabelende wird der Hauptleiter 1 des zu überwachenden Kabels mit der leitenden Umhüllung 2 über eine Sicherung 7 und eine Abschlußkapazität 6 verbunden. Am Einspeisepunkt wird die leitende Umhüllung 2 überfeinen Kondensator (Ersatzkapazität 1.1)..eine Lumineszensdiode 8.10 und einen Schutzwiderstand 8.13 mit der Erde verbunden. Die Ersatzkapazität 8.11 und die Abschlußkapazität 6 sind so bemessen, daß der. Oberwellenanteil der Hauptspannung einen Strom, der größer als der Ansprechwert der Lumineszensdiode 8*10 ist, bewirkt. Der Schutzwiderstand 8.13 wird so dimensioniert, daß bis zum deutlichen Leuchten der Lumineszensdiode 8.10 die Z-Spannung der Schutz-Z-Diode 8.12 noch nicht erreicht ist; bei höheren Strömen aber so groß wird, daß die Z-Diode durchläßt und somit die Lumineszensdiode vor überlastung geschützt wird» Das Signal der Lumineszensdiode 8.10 kann visuell oder mittels nachgeschalteten

Fototransistor und Verstärkerschaltung als Relaisbefehl aufgenommen werden· Hierbei ist zu beachten, daß die Abschlußkapazität 6 in der Größenordnung der Brsatzkapazität 8*11 des Kabels liegt, damit eine Unterbrechung der leitenden Umhüllung auch am Kabelende eine merkliche Kapazitätsänderung bewirkt. Das Verhältnis der Abschlußkapazität 6 und der Ersatzkäpazität 8.11 zueinander muß so -gewählt "werden, daß durch ihre Reihenschaltung im Normalbetrieb ein so großer Oberwellenstrom fließt, daß die Lumineszensdiode 8.10 ein deutliches Signal abgibt. Im Falle eines Isolationsfehlers zwischen Hauptleiter 1 und der leitenden Umhüllung 2 fließt ein Erregerstrom über die Überbrückungs.sicherung 8.4, die Vorwider3tände 8.2; 8.3 durch die Lumineszensdiode 8.6, die wiederum durch den Schutzwiderstand 8.8 und die Schutz-Z-Diode 8.7 gegen Überlastung geschützt ist« Bei größeren Strömen infolge hoher Fehlerspannungen unterbricht die IJberbrüekungssicherung 8.4 (Schmelzsicherung) und der hochohniige Vörwiderstand 8.Ί- wird wirksam. Sollte aber durch einen Isolationsfehler zwischen der leitenden Umhüllung 2 und einer fremden 50 Hz-Spannungsquelle eine gefährliche 50 Hz-Fremdspannung auftreten, so wird die Lumineszensdiode 8,6 durc.h die Wirkung des Uberbrückungskondensators 8.5 bereits bei kleineren Spannungen angeregt. Das Lichtsignal der Lumineszensdiode. 8.6 -wird über eine Isolationsstrecke aua Luft oder mittels eines Lichtleitkabels auf eine Lichtempfänger-Schalteinheit 8.9 mit einem Lichtempfänger in Form eines Fototransistor« oder einer Fotodiode und .nachgeschalteten' Verstärkerteil mit Relaisausgang übertragen.

Die Vorteile der erfindungsgeraäßen.Überwachungseinrichtung sind insbesondere darin zu sehen, daß mit

einem recht geringen Aufwand an Bauteilen Fehler zwischen Hauptleiter und konzentrischen Leiter festgestellt werden und gleichzeitig eine Durchgangsprüfung des konzentrischen Leiters durchgeführt werden kann und daß ein unterschiedliches Ansprechverhalten bei ,Gleich- und Wechselspannungeri entsprechend den zulässigen Berührungsspannungen und eine Steigerung der Ansprechempfindlichkeit und Zuverlässigkeit erreicht wird. Außerdem hat die Schaltung kleine räumliche Abmessungen und es machen sich besondere Maßnahmen zur 'Potential trennung, überflüssig.

Claims

Brfindungsanspruch

1. Schaltungsanordnung zur überwachung von elektrisch leitenden Kabelumhüllungen, Bewehrungen oder ' Schirmen gegen die Annahme von Gefährdungsspannungen, insbesondere von mit Gleichstrom betriebenen Leistungskabeln, die sowohl gegen den Hauptleiter als auch gegen das Erdreich elektrisch isoliert sind, .gekennzeichnet' dadurch, daß am Kabel-' ende zwischen Hauptleiter (1) und leitfähiger Umhüllung (2), insbesondere unter Zwischenschaltung

, einer Sicherung (7)» eine Abschlußkapazität (6) angeschlossen ist, während am'Einspeisepunkt eine : komplexe Überwachungsschaltung (8) vorgesehen ist.
2. Schaltungsanordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als komplexe Überwachungsschaltung(8) am Einspeisepunkt eine gegen:das Erdreich (5) ge-^ schaltete Reihenschaltung, bestehend aus einer Ersatzkapazität (8.11) und einer Schutz-Z-Diode (8.12), zu welcher eine Lumineszensdiode (8.10) in Reihe mit einem Schutzwiderstand (8.13) parallelgeschaltet ist, und einer weiteren gegen das Erdreich (5) geschalteten Reihenschaltung, bestehend aus einem'Vorwiderstand (8.1), insbesondere mit einer parallelgeschalteten Überbrückungssicherung (8.4), der Parallelschaltung eines weiteren Vorwider-

Standes (8.2) mit einer Überbrückungskapazität (8.5)» einem weiteren Vorwiderstand (8.3) und der Parallelschaltung einer zweiten Schutz-Z-Diode (8.7) mit der Reihenschaltung einer Lumineszensdiode (8.6) und einem weiteren Schutzwiderstand (8.8) vorgesehen ist.
3. Schaltungsanordnung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurph, daß zur Verarbeitung der von _; der Lumineszenodiode (8.6) ausgesendeten Informationen eine Lichtempfänger-Schalteinheit (8.9) vorgesehen ist. ' ; ,
4. Schaltungsanordnung nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen der Lumineszensdiode (8.6) und der·Lichtempfänger-Schalteinheit (8.9) eine Potential-Trennstrecke vorgesehen int.
5. Schaltungsanordnung nach Punkt 1 bis 4» gekennzeichnet dadurch, daß zwischen der Lumineszens-¹ diode (8.6) und der Lichtempfänger-Schalteinheit (8.9) als Potential-Trennstrecke eine Luft-Isolationsstrecke vorgesehen ist.
6. Schaltungsanordnung nach Punkt 1 bis 5» gekennzeichnet dadurch, daß zwischen Lumineszensdiode (8.6) und der Lichtempfänger-Schalt-

einheit (8.9) als Potenti&l-Trennstrecke ein Lichtleitkabel vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen