DE102008049706A1 - Device and method for limiting the rail potential in a DC track - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Begrenzung des Schienenpotenzials bei einer Gleichstrombahn, wobei eine niederohmige Verbindungsleitung (8) zwischen der Schiene (1) und der Bauwerkserde (2) angeordnet ist. Dabei ist in die Verbindungsleitung (8) ein Schaltgerät (7) eingebunden, das über eine Steuerleitung mit einer Steuereinheit (4) verbunden ist, die mit einem zwischen der Schiene (1) und der Bauwerkserde (2) angeordneten Spannungsmesser (3) in Verbindung steht. Es ist vorgesehen, dass das Schaltgerät (7) eine Schützspule (6) aufweist, die mit einer dynamischen Steuereinheit (4) verbunden ist. Wenn die Spannung zwischen der Schiene (1) und der Bauwerkserde (2) einen Schwellwert überschreitet, schließt das Schaltgerät (7) und schaltet dadurch die Verbindungsleitung (8) leitend.The invention relates to a device and a method for limiting the rail potential in a DC track, wherein a low-resistance connecting line (8) between the rail (1) and the building earth (2) is arranged. In this case, in the connecting line (8) a switching device (7) is integrated, which is connected via a control line with a control unit (4) connected to a between the rail (1) and the building earth (2) arranged voltmeter (3) in connection stands. It is provided that the switching device (7) has a contactor coil (6) which is connected to a dynamic control unit (4). If the voltage between the rail (1) and the building earth (2) exceeds a threshold value, the switching device (7) closes and thereby turns on the connecting line (8) conductive.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Begrenzung des Schienenpotenzials bei einer Gleichstrombahn, wobei eine niederohmige Verbindungsleitung zwischen der Schiene und der Bauwerkserde angeordnet ist und wobei in die Verbindungsleitung ein Schaltgerät eingebunden ist, das über eine Steuerleitung mit einer Steuereinheit verbunden ist, die mit einem zwischen der Schiene und der Bauwerkserde angeordneten Spannungsmesser in Verbindung steht.The The invention relates to a device for limiting the rail potential at a DC rail, wherein a low-resistance connecting line is arranged between the rail and the building earth and where in the connecting line a switching device is integrated, which has a Control line is connected to a control unit, which with a between the rail and the building earth arranged voltmeter in Connection stands.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Begrenzung des Schienenpotenzials bei einer Gleichstrombahn mit einer solchen Vorrichtung.The The invention also relates to a method for limiting the rail potential in a DC track with such a device.

Bei einer Gleichstrombahn darf das elektrische Potenzial der Schiene einen vorgegebenen Höchstwert nicht überschreiten, um zu gewährleisten, dass ein Berühren der Schiene für Personen ungefährlich ist. Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, eine Verbindung von der Schiene zur Bauwerkserde zu schalten, wenn das Schienenpotenzial zu hoch ist. Dazu werden mechanische Schaltgeräte, so genannte Kurzschließer, eingesetzt, die hohen Anforderungen genügen müssen. Beispielsweise muss es möglich sein, dass ein solcher Kurzschließer mehr als 10 mal in einer Stunde geschaltet wird. Außerdem muss er einer Stromstärke von 400 A standhalten und innerhalb von 250 ms schalten. Der eigentliche Schaltvorgang muss dabei noch schneller erfolgen, weil innerhalb der 250 ms auch noch die Spannung zwischen der Schiene und der Bauwerkserde gemessen, mit einem Schwellwert verglichen und bei einer zu hohen Spannung der Kurzschließer angesteuert werden muss.at A direct current path allows the electrical potential of the rail a predetermined maximum value do not exceed to ensure, that a touch the rail for Persons not dangerous is. It has therefore already been proposed to have a connection switch from rail to building earth, if the rail potential is too high. For this purpose, mechanical switching devices, so-called short-circuiters, are used, meet the high requirements have to. For example, it must be possible be that such a short-circuiter more than 10 times in one Hour is switched. In addition, must he a current strength withstand 400 A and switch within 250 ms. The actual switching process must be done even faster because within the 250 ms too nor measured the tension between the rail and the building earth, compared with a threshold and at too high a voltage the short circuiter must be controlled.

Da übliche Schaltgeräte zu langsam reagieren, war es bisher notwendig, dass das Schaltgerät mit aufwändigen und teuren Bauelementen, z. B. mit Thyristoren, ausgestattet ist.Since usual switching devices too slow react, it was previously necessary that the switching device with elaborate and expensive components, eg. B. with thyristors equipped.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Begrenzung des Schienenpotenzials bei einer Gleichstrombahn anzugeben, die ohne aufwändige Bauelemente auskommen und trotzdem ein hohes Schienenpotenzial, das für Personen gefährlich sein kann, rechtzeitig und sehr schnell verhindern.Of the Invention is based on the object, an apparatus and a method to indicate the limitation of the rail potential on a DC line, the without consuming Components get along and still have a high rail potential, the for persons dangerous can be timely and very quickly prevent.

Die Aufgabe, eine geeignete Vorrichtung anzugeben, wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass das Schaltgerät eine Schützspule aufweist, die mit einer dynamischen Steuereinheit (Ansteuereinheit) verbunden ist.The The object of specifying a suitable device is according to the invention solved by that the switching device a contactor coil having a dynamic control unit (drive unit) connected is.

Mit der Schützspule wird der Vorteil erzielt, dass sie ohne apparativem Aufwand das Schaltgerät schnell und zuverlässig bedienen kann. Mit dem dynamischen Ansteuergerät, das mit der Schützspule verbunden ist, wird der besondere Vorteil erzielt, dass eine zu hohe Spannung sehr schnell erkannt wird und dass dann auch sofort die Schützspule aktiv wird.With the contactor coil the advantage is achieved that they do not require the apparatus Switchgear fast and reliable can serve. With the dynamic control unit connected to the contactor coil is, the particular advantage is achieved that too high a voltage is detected very quickly and then immediately the contactor coil becomes active.

Beispielsweise ist die Schützspule bei unterbrochener Verbindungsleitung erregt und es ist der Schützspule eine Entregungseinheit zugeordnet, die über die Steuerleitung mit der Steuereinheit verbunden ist. Mit einer in dieser Weise geschalteten Schützspule wird der besondere Vorteil erzielt, dass das Schaltgerät ohne besondere zusätzliche Bauelemente schnell und zuverlässig geschaltet werden kann. Das ist unter anderem darauf zurückzuführen, dass das Schaltgerät geöffnet ist, solange die Schützspule von einem Strom durchflossen ist. Wenn dann kurzfristig bei einer zu hohen Spannung zwischen der Schiene und der Bauwerkserde die Stromstärke in der Spule reduziert wird, schließt das Schaltgerät mit Hilfe einer mechanischen Schließeinheit, die z. B. eine mechanische Feder ist. Das unerwünschte gefährlich hohe Schienenpotenzial wird dann abgeleitet.For example is the contactor coil energized at broken connection line and it is the contactor coil associated with a de-energizing unit, via the control line with the Control unit is connected. With a contactor coil connected in this way the particular advantage is achieved that the switching device without special additional Components fast and reliable can be switched. This is partly due to the fact that the switching device open is as long as the contactor coil a current flows through it. If then at a short notice too high tension between the rail and the building earth the amperage is reduced in the coil, the switching device closes with the help a mechanical clamping unit, the z. B. is a mechanical spring. The unwanted dangerously high rail potential is then derived.

Beispielsweise ist in die Verbindungsleitung ein Stromstärkemesser eingebunden, der über die Steuereinheit mit einem in einer Versorgungsleitung der Schützspule eingebundenen Relais in Verbindung steht. Damit wird der zusätzliche Vorteil erzielt, dass die Schützspule stromlos und damit das Schaltgerät geöffnet bleibt, solange noch ein Strom durch die Verbindungsleitung von der Schiene zur Bauwerkserde fließt. Das Schaltgerät wird also nicht nur durch den Spannungsmesser angesteuert, sondern zusätzlich auch durch den Stromstärkemesser, der sich in der Verbindungsleitung selbst befindet. Dadurch wird mit besonders einfachen Mitteln ein zu hohes und gefährliches Schienenpotenzial vermieden.For example is integrated in the connecting line, a current meter, via the control unit with a relay incorporated in a supply line of the contactor coil communicates. Thus, the additional advantage is achieved that the contactor coil de-energized and thus the switching device open remains, as long as still a current through the connecting line of the rail flows to the building earth. The switching device is so not only controlled by the voltmeter, but also in addition through the amperemeter, which is located in the connection line itself. This will with particularly simple means too high and dangerous Rail potential avoided.

Die Aufgabe, ein geeignetes Verfahren zur Begrenzung des Schienenpotenzials bei einer Gleichstrombahn anzugeben, wird mit der genannten Vorrichtung dadurch gelöst, dass, wenn die Spannung zwischen der Schiene und der Bauwerkserde einen Schwellwert überschreitet, das Schaltgerät schließt und dadurch die Verbindungsleitung leitend schaltet. Das ist vorteilhaft in sehr kurzer Zeit möglich, da die Vorrichtung nach der Erfindung eingesetzt wird.The Task, a suitable method for limiting the rail potential to indicate a direct current path is, with the said device solved by that when the tension between the rail and the building earth a Exceeds threshold, the switching device closes and thereby the connecting line turns on. That is beneficial in very short time possible, since the device is used according to the invention.

Beispielsweise bleibt das Schaltgerät mindestens eine vorbestimmte Zeitspanne und darüber hinaus bis die Stromstärke in der Verbindungsleitung einen Schwellwert unterschreitet geschlossen. Damit wird der Vorteil erzielt, dass das Schaltgerät nicht zu früh wieder geöffnet wird und dass insbesondere ein abwechselndes schnelles Schließen und Öffnen vermieden wird, das zu Beschädigungen führen könnte. Wenn die Spannung zwischen der Schiene und der Bauwerkserde einen Schwellwert überschreitet, wird das Schaltgerät geschlossen und bleibt stets für die vorbestimmte feste Zeitspanne geschlossen. Wenn am Ende dieser Zeitspanne die Stromstärke in der Verbindungsleitung einen Schwellwert noch nicht unterschritten hat, bleibt das Schaltgerät weiterhin geschlossen. Es wird erst dann geöffnet, wenn die Stromstärke ihren Schwellwert unterschritten hat.For example, the switching device remains closed for at least a predetermined period of time and, moreover, until the current intensity in the connecting line falls below a threshold value. Thus, the advantage is achieved that the switching device is not reopened too early and that in particular an alternating fast closing and opening is avoided, which could lead to damage. When the tension between the rail and the Structural earth exceeds a threshold value, the switching device is closed and always remains closed for the predetermined fixed period of time. If, at the end of this period, the current in the connecting line has not fallen below a threshold value, the switching device remains closed. It is only opened when the current has fallen below its threshold.

Beispielsweise schließt das Schaltgerät dann, wenn die Spannung zwischen der Schiene und der Bauwerkserde für die Dauer von 0,5 ms den Schwellwert überschritten hat, spätestens innerhalb von weiteren 19 ms. Damit wird der Vorteil erzielt, dass ein zu hohes Schienenpotenzial innerhalb von weniger als 20 ms abgeleitet wird. Es kann dann nicht zu einer Gefährdung von Personen kommen. Außerdem sind keine aufwändigen Bauelemente für die Vorrichtung erforderlich.For example includes the switching device then, if the tension between the rail and the building earth for the duration of 0.5 ms exceeded the threshold has, at the latest within another 19 ms. This provides the advantage that too high a rail potential is derived within less than 20 ms becomes. It can then come to a risk to persons. Furthermore are not expensive Components for the device is required.

Mit der Vorrichtung und dem Verfahren nach der Erfindung wird insbesondere der Vorteil erzielt, dass mit einfachen Mitteln in sehr kurzer Zeit das Schienenpotenzial verringert werden kann, um eine Gefährdung von Personen auszuschließen.With the device and the method according to the invention is in particular The advantage achieved by using simple means in a very short time the rail potential can be reduced to a risk of Exclude people.

Die Vorrichtung und das Verfahren zur Begrenzung des Schienenpotenzials bei einer Gleichstrombahn werden anhand der Zeichnung näher erläutert.The Device and method for limiting the rail potential in a DC track are explained in detail with reference to the drawing.

Die Zeichnung zeigt grob schematisch ein Schaltbild für eine solche Vorrichtung.The Drawing shows roughly schematically a circuit diagram for such Contraption.

Zwischen einer Schiene 1 einer Gleichstrombahn und der Bauwerkserde 2 befindet sich ein Spannungsmesser 3, der über eine dynamische Steuereinheit 4 mit einer Entregungseinheit 5 einer Schützspule 6 in Verbindung steht, die, solange sie von einem Strom durchflossen ist, ein Schaltgerät 7 in einer Verbindungsleitung 8 zwischen der Schiene 1 und der Bauwerkserde 2 geöffnet hält. Die Schützspule 6 arbeitet dabei ähnlich wie ein Elektromagnet. Sobald der Spannungsmesser 3, in dem ein Vergleich der gemessenen Spannung mit einem Schwellwert möglich ist, eine zu hohe Spannung feststellt, wird über die Steuereinheit 4 und die Entregungseinheit 5 die Schützspule 6 stromlos geschaltet, so dass, z. B. über eine mechanische Feder, das Schaltgerät 7 geschlossen wird. Ein unerwünschtes Schienenpotenzial kann dann von der Schiene 1 über die Verbindungsleitung 8 zur Bauwerkserde 2 abfließen. In der Verbindungsleitung 8 befindet sich ein Stromstärkemesser 9, der über die Steuereinheit 4 mit einem Relais 10 in der von einer Energiequelle 11 ausgehenden Energieversorgungsleitung der Schützspule 6 in Verbindung steht. Durch die Steuereinheit 4 und die Entregungseinheit 5 wird, sobald die durch den Spannungsmesser 3 gemessene Spannung einen Schwellwert überschreitet, die Schützspule 6 zunächst für eine vorbestimmte, feste Zeitspanne deaktiviert und dadurch das Schaltgerät 7 geschlossen. Am Ende dieser Zeitspanne wird untersucht, ob die vom Stromstärkemesser 9 gemessene Stromstärke einen Schwellwert unterschritten hat. Wenn das nicht gegeben ist, bleibt die Schützspule 6 weiter deaktiviert und das Schaltgerät 7 bleibt geschlossen. Erst wenn die Stromstärke den Schwellwert unterschreitet, wird das Schaltgerät 7 geöffnet.Between a rail 1 a direct current railway and the building earth 2 there is a voltmeter 3 that has a dynamic control unit 4 with a de-energizing unit 5 a contactor coil 6 is connected, which, as long as it is traversed by a current, a switching device 7 in a connection line 8th between the rail 1 and the building earth 2 keeps open. The contactor coil 6 works like a solenoid. Once the voltmeter 3 , in which a comparison of the measured voltage with a threshold value is possible, a too high voltage determines is via the control unit 4 and the de-energizing unit 5 the contactor coil 6 de-energized, so that, for. B. via a mechanical spring, the switching device 7 is closed. An unwanted rail potential may then be from the rail 1 over the connecting line 8th to the building earth 2 flow away. In the connection line 8th there is a current meter 9 that's about the control unit 4 with a relay 10 in the from an energy source 11 Outgoing power supply line of the contactor coil 6 communicates. Through the control unit 4 and the de-energizing unit 5 as soon as passing through the voltmeter 3 measured voltage exceeds a threshold, the contactor coil 6 initially deactivated for a predetermined, fixed period of time and thereby the switching device 7 closed. At the end of this time span it is examined whether the current from the amperemeter 9 measured current has fallen below a threshold. If this is not the case, the contactor coil remains 6 further disabled and the switching device 7 stays closed. Only when the current falls below the threshold, the switching device 7 open.

Die Steuereinheit 4, die ein dynamisches Ansteuergerät ist, und die Entregungseinheit 5 ermöglichen es, dass dann, wenn die Spannung zwischen der Schiene 1 und der Bauwerkserde 2, die vom Spannungsmesser 3 gemessen wird, für die Dauer von 0,5 ms einen Schwellwert überschreitet, spätestens innerhalb von weiteren 19 ms das Schaltgerät 7 schließt und das unerwünschte hohe Schienenpotenzial ableitet. Trotz einfacher Bauelemente ist eine besonders sichere Schaltung gegeben. Darüber hinaus ist die Vorrichtung kleiner als bisher verwendete Vorrichtungen, so dass sie weniger Platz beansprucht und kostengünstiger zu erstellen ist.The control unit 4 , which is a dynamic driver, and the de-energizing unit 5 allow it to be that when the tension between the rail 1 and the building earth 2 that from the voltmeter 3 is measured, for the duration of 0.5 ms exceeds a threshold, at the latest within a further 19 ms, the switching device 7 closes and derives the unwanted high rail potential. Despite simple components, a particularly safe circuit is given. In addition, the device is smaller than previously used devices, so that it takes up less space and is cheaper to create.

Claims (6)

Vorrichtung zur Begrenzung des Schienenpotenzials bei einer Gleichstrombahn, wobei eine niederohmige Verbindungsleitung (8) zwischen der Schiene (1) und der Bauwerkserde (2) angeordnet ist und wobei in die Verbindungsleitung (8) ein Schaltgerät (7) eingebunden ist, das über eine Steuerleitung mit einer Steuereinheit (4) verbunden ist, die mit einem zwischen der Schiene (1) und der Bauwerkserde (2) angeordneten Spannungsmesser (3) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät (7) eine Schützspule (6) aufweist, die mit einer dynamischen Steuereinheit (4) verbunden ist.Device for limiting the rail potential in a direct-current railway, wherein a low-resistance connecting line ( 8th ) between the rail ( 1 ) and the building earth ( 2 ) is arranged and wherein in the connecting line ( 8th ) a switching device ( 7 ), which is connected via a control line to a control unit ( 4 ) connected to one between the rail ( 1 ) and the building earth ( 2 ) arranged voltmeter ( 3 ), characterized in that the switching device ( 7 ) a contactor coil ( 6 ) equipped with a dynamic control unit ( 4 ) connected is. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schützspule (6) bei unterbrochener Verbindungsleitung (8) erregt ist und dass der Schützspule (6) eine Entregungseinheit (5) zugeordnet ist, die über die Steuerleitung mit der Steuereinheit (4) verbunden ist.Device according to claim 1, characterized in that the contactor coil ( 6 ) with interrupted connection line ( 8th ) and that the contactor coil ( 6 ) a de-excitation unit ( 5 ) which is connected via the control line to the control unit ( 4 ) connected is. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die Verbindungsleitung (8) ein Stromstärkemesser (9) eingebunden ist, der über die Steuereinheit (4) mit einem in einer Versorgungsleitung der Schützspule (6) eingebundenen Relais (10) in Verbindung steht.Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that in the connecting line ( 8th ) a current meter ( 9 ) connected via the control unit ( 4 ) with one in a supply line of the contactor coil ( 6 ) embedded relay ( 10 ). Verfahren zur Begrenzung des Schienenpotenzials bei einer Gleichstrombahn mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Spannung zwischen der Schiene (1) und der Bauwerkserde (2) einen Schwellwert überschreitet, das Schaltgerät (7) schließt und dadurch die Verbindungsleitung (8) leitend schaltet.Method for limiting the rail potential in a DC track with a device according to one of claims 1 to 3, characterized in that when the voltage between the rail ( 1 ) and the building earth ( 2 ) exceeds a threshold value, the switching device ( 7 ) and thereby closing the connection line ( 8th ) lei Tender turns. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät (7) mindestens eine vorbestimmte Zeitspanne und darüber hinaus bis die Stromstärke in der Verbindungsleitung (8) einen Schwellwert unterschreitet geschlossen bleibt.Method according to Claim 4, characterized in that the switching device ( 7 ) at least a predetermined period of time and beyond until the current in the connecting line ( 8th ) remains below a threshold value remains closed. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Spannung zwischen der Schiene (1) und der Bauwerkserde (2) für die Dauer von 0,5 ms den Schwellwert überschritten hat, das Schaltgerät (7) spätestens innerhalb von weiteren 19 ms schließt.Method according to one of claims 4 or 5, characterized in that when the voltage between the rail ( 1 ) and the building earth ( 2 ) has exceeded the threshold value for 0.5 ms, the switching device ( 7 ) closes at the latest within another 19 ms.
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