DD218191A1

DD218191A1 - MONITORING DEVICE FOR POWER CABLE

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. FigurMonitoring device for power cables, in which between the main conductor and leitfaehiger Umhüllung a Abschlusskapazitaet, in particular with the interposition of a fuse is connected, while at the entry point a complex monitoring circuit is provided. figure

Description

Titel der Erfindung _; Title of the invention _;

Überwachungseinrichtung für LexstungskabelMonitoring device for Lexst cable

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

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.The invention relates to a circuit arrangement for monitoring power cables with insulated against the ground, electrically conductive reinforcements, sheaths or umbrellas, especially for direct current. The invention is particularly intended for traction power supply.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

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 alsThe power cables intended for burial in the ground generally have metallic conductive sheaths or shrouds surrounding the inner insulation along the entire length of the cable for mechanical protection and / or potential control of the inner sheath. In particular, as protection against corrosion, the conductive impurities still receive outer insulating sleeves. The small cross section of the conductive sheath in relation to the cross section of the inner main conductor does not allow grounding as a protective measure against inadmissibly high contact voltage and as

Schutz gegen Überlastung für den Fall eines Isolationsfelilers zwischen Hauptleiter und der leitenden Umhüllung.Protection against overload in the case of an insulation field between the main conductor and the conductive casing.

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-It is known to connect these conductive sheaths via series-connected high-impedance resistors and sensitive relays to earth or to another network point of the main conductor potential. The small fault current flowing in the event of a fault brings the relay to respond and usually causes a shutdown of the corresponding feeding switch. There is also known a method of earth leakage testing of de-energized (disconnected) cable runs, especially medium or high voltage cables, which may be open at the end or terminated by consumers, in which prior to the switching on of the running voltage the cable is continuously charged by a charging current whose Amplitude corresponds to that of the mains voltage and at the same time a charge current proportional to the charging current, the voltage is compared with a voltage corresponding to the voltage of the cable continuously running and in the case of reaching the rated mains voltage proportional nominal voltage of the test process terminated and the Switching the mains voltage is released while falling below the reference voltage of the test process is aborted immediately, the connection of the mains voltage is disabled and at the same time the presence of a ground fault is displayed. The test circuit of this known method - provides a power section with a first current transformer whose secondary current via a rectifier bridge circuit and a contact continuously charges the cable to be tested and which is simultaneously fed to a voltage divider and with a primary

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.side with the first series-connected second current transformer whose secondary current charges a comparison circuit and which is simultaneously fed to a second voltage divider and the power unit downstream electronic Auswerteschaltüng with a first comparison circuit whose one input of the nominal mains voltage corresponding Neim measuring voltage and the other Input a tapped at the voltage divider resistor voltage are supplied and the output signal terminates the testing process and the connection of the mains voltage releases and with a second comparison device whose one input the tapped at the Sparmungsteilerwiderstand voltage and the other input is fed to a voltage divider resistor tapped comparison voltage and their Output signal interrupts the test process and interrupts the connection of the mains voltage.

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.A disadvantage of the known arrangements of the prior art, the considerable amount of components. In addition, there is the disadvantage that the maximum permissible contact voltages can not be met and that in the event of a possible interruption of the conductive enclosure to be monitored, no error detection is possible. Furthermore, the higher potentials of the main line voltage require either special relays with high test voltages between coils and contact systems or additional overhead _; Dige measures for potential separation. In addition, in the known solutions not taken into account the fact that the maximum permissible contact voltage at 50 Hz \ 7echs el voltage is only 50 V, while 120 are permitted at DC voltage.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik im Hinblick auf eine verbesserte Materialökonomie und eine Erhöhung des Gebrauchswertes der überwachungseinrichtung·The invention aims at avoiding the disadvantages of the prior art with regard to an improved material economy and an increase in the utility value of the monitoring device.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wirdThe technical problem which is solved by the invention

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 The invention is based on the object to provide a device for monitoring power cables with insulated against the ground electrically conductive reinforcements, sheaths or umbrellas, especially for DC while avoiding the use of logic elements and comparison circuits to create » _v

Merkmale der ErfindungFeatures of the invention

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 mitAccording to the invention the object is achieved in such a way that at the cable end between the main conductor and conductive sheath a termination capacitance, in particular with the interposition of a fuse is connected, while at the feed point a complex monitoring circuit is provided as a complex monitoring circuit at Einspeisepünkt is connected to ground series connection, consisting from a substitute capacitance and a protective Zener diode, to which a luminescent diode is connected in series with a protective resistor in parallel, and a further earth-connected series circuit, consisting of a series resistor, in particular with

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.a parallel-connected bypass fuse, the parallel connection of a further series resistor with a bridging capacitor, a further series resistor and the parallel connection of a second protective Zener diode with the series connection of a Lumineszensdiode and a further protective resistor is provided According to another embodiment of the invention for processing of the Lumineszensdiode emitted information provided a Lichtempfänger-Schalteinlieit. Between the Lumineszensdiode and the light receiver switching unit, a potential separation point in IOrTO ₁ an air-isolation path or a light guide cable is provided.

,Ausführungsbeispiel -,, Embodiment -

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 nachgeschaltetenThe invention will be explained in more detail with reference to the drawing in an example. At the end of the cable, the main conductor 1 of the cable to be monitored is connected to the conductive sheath 2 via a fuse 7 and a termination capacitor 6. At the feed point, the conductive sheath 2 superficies capacitor (equivalent capacitance 1.1) .. a luminescent diode 8.10 and a protective resistor 8.13 connected to the ground. The spare capacity 8.11 and the termination capacity 6 are dimensioned such that the. Harmonic content of the main voltage causes a current greater than the threshold value of the luminescent diode 8 * 10 causes. The protective resistor 8.13 is dimensioned so that until the clear illumination of the Lumineszensdiode 8.10, the Z voltage of the protective Zener diode 8.12 has not yet been reached; but becomes so large at higher currents that the Z-diode passes and thus the luminescence diode is protected from overloading »The signal of the luminescent diode 8.10 can be visually or by means of downstream

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.It should be noted that the terminating capacitance 6 is of the order of magnitude of the capacitance 8 * 11 of the cable, so that interruption of the conductive envelope also causes a noticeable change in capacitance at the end of the cable. The ratio of the termination capacitance 6 and the equivalent capacitance 8.11 to one another must be selected such that a high harmonic current flows through its series connection in normal operation so that the luminescence diode 8.10 emits a clear signal an excitation current flows via the bridging fuse 8.4, the resistors 8.2, 8.3 through the luminescent diode 8.6, which in turn is protected against overload by the protective resistor 8.8 and the protective Zener diode 8.7 "For larger currents as a result of high error voltages, the bridging fuse 8.4 ( If, however, a dangerous 50 Hz external voltage occurs due to an insulation fault between the conductive sheath 2 and a foreign 50 Hz voltage source, then the luminescence diode 8, 6 will have the effect of the bypass condensa tor 8.5 already excited at lower voltages. The light signal of the Lumineszensdiode. 8.6 -is transmitted via an isolation route in air or by means of a light guide cable to a light receiver switching unit 8.9 with a light receiver in the form of a phototransistor «or a photodiode and .nachgeschalteten 'amplifier part with relay output.

Die Vorteile der erfindungsgeraäßen.Überwachungseinrichtung sind insbesondere darin zu sehen, daß mitThe advantages of the erfindungsgeraäßen.Überwachungseinrichtung are in particular to see that with

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.a fairly small amount of components fault between main conductor and concentric conductor can be detected while a continuity test of the concentric conductor can be performed and that a different response at, DC and AC voltage according to the permissible touch voltages and an increase of the sensitivity and reliability is achieved. In addition, the circuit has small spatial dimensions and there are special measures for 'potential separation, superfluous.

Claims

Brfindungsanspruch

1. Circuit arrangement for monitoring electrically conductive cable sheathing, reinforcements or screens against the assumption of hazardous voltages, in particular of DC power cables which are electrically insulated both against the main conductor and against the earth, characterized in that the cable 'End between main conductor (1) and conductive sheath (2), in particular with interposition

, a fuse (7) »a termination capacitor (6) is connected, while at 'the feed point a complex monitoring circuit (8) is provided.

2. Circuit arrangement according to item 1, characterized in that as a complex monitoring circuit (8) at the feed point against a: the ground (5) ^ connected series circuit consisting of a spare capacity (8.11) and a protective Zener diode (8.12) to which a luminescent diode (8.10) is connected in series with a protective resistor (8.13), and another against the ground (5) connected in series, consisting of a'Vorwiderstand (8.1), in particular with a parallel bypass fuse (8.4), the Parallel connection of another pre-infringement

Stand (8.2) with a bridging capacity (8.5) »another series resistor (8.3) and the parallel connection of a second protective Zener diode (8.7) with the series connection of a light-emitting diode (8.6) and another protective resistor (8.8) is provided.

3. Circuit arrangement according to item 1 and 2, characterized dadurph that for the processing of _; the luminescence diode (8.6) emitted information a light receiver switching unit (8.9) is provided. '; .

4. Circuit arrangement according to item 1 to 3, characterized in that between the luminescence diode (8.6) and the light receiver switching unit (8.9) provided a potential separation path int.

5. Circuit arrangement according to item 1 to 4 », characterized in that between the luminescence ¹ diode (8.6) and the light receiver switching unit (8.9) is provided as a potential separation path an air-insulating path.

6. Circuit arrangement according to item 1 to 5 »characterized in that between the light-emitting diode (8.6) and the light receiver switching

unit (8.9) as Potenti & l separation path a light guide cable is provided.

For this 1 sheet drawings