-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Spannungsprüfsystem mit einem Leiterspannungsdetektor, der dazu ausgebildet ist, eine Leiterspannung auf einem elektrischen Leiter zu detektieren.
-
Es sind gattungsgemäße Spannungsprüfsysteme beispielsweise nach der Norm IEC 61243-3 zur Feststellung der Spannungsfreiheit des oder mehrerer elektrischer Leiter einer Niederspannungsanlage mit einer Spannung bis ca. 1 kV bekannt. Dabei handelt es sich in der Regel um separate, beispielsweise handgeführte, zweipolige Spannungsprüfer oder in die Niederspannungsanlage fest eingebaute Geräte mit Spannungsmessern und gegebenenfalls mit Umschaltern. Herkömmliche Spannungsmesser arbeiten meist ohne Hilfsenergie bzw. Batterie und zeigen einen Spannungsmesswert analog oder digital an. Ab einer gewissen Mindestspannung erfolgt keine Anzeige der Spannung mehr. Fest eingebaute Spannungsanzeigen dürfen nur zum Feststellen der Spannungsfreiheit genutzt werden, wenn beim Abschaltvorgang das Erlöschen der Anzeige beobachtet werden kann oder wenn im spannungsfreien Zustand mindestens die Anzeige eindeutig auf Funktion geprüft werden kann. Handgeführte Geräte werden üblicherweise vom Betriebspersonal mitgeführt und sollten in regelmäßigen Abständen gewartet werden. Vor der Spannungsprüfung erfolgt eine Eigenprüfung oder ein Prüfung an einer spannungsführenden Stelle.
-
Des Weiteren sind für Hochspannungsanlagen mit einer Spannung von größer 1 kV Spannungsprüfsysteme dieser Art beispielsweise nach der Norm IEC 61243-5 bekannt, die in der Regel in die Anlagen integriert sind und vor allem über kapazitive Koppelelektroden an den oder die elektrischen Leiter der Anlagen angeschlossen werden. Diese integrierten Spannungsprüfsysteme besitzen meist mehrere, z.B. drei, Ansprechschwellen. Von der Anmelderin wird zu diesem Zweck z.B. ein integriertes kapazitives Spannungsprüfsystem Typ CAPDIS-S1 + R4 angeboten. Das genannte Spannungsprüfsystem kann für mehrere elektrische Leiter das Anliegen einer Mindestspannung, einer Nennspannung oder einer Überspannung, signalisieren.
-
Aus der Patentschrift
DE 103 04 396 B4 der Anmelderin ist eine elektrische Anzeige- und Prüfschaltung für eine Hochspannungsanlage mit Mitteln zur Eigenfunktionsprüfung der Anzeige- und Prüfschaltung bekannt. Die Anzeige- und Prüfschaltung dient zur Prüfung von kapazitiv ausgekoppelter Wechselspannung der Hochspannungsanlage. Des Weiteren beinhalten die Mittel zur Eigenfunktionsprüfung eine Bedienschnittstelle und eine Bedienschaltung, mit denen ein Teil der Anzeige- und Prüfschaltung auf Funktionsfähigkeit geprüft werden kann.
-
Außerdem ist aus der Gebrauchsmusterschrift
DE 20 2013 002 563 U1 der Anmelderin ein Spannungsprüfsystem mit einer kapazitiven Koppelelektrode bekannt, wobei die Koppelelektrode an eine zu prüfende Hochspannungsleitung ankoppelbar ist. Das Spannungsprüfsystem weist Installationsüberwachungsmittel auf, mit denen eine Störung einer Prüfsignal-Verbindungsleitung zu der Koppelelektrode oder einer Erdverbindung einer Auswerteeinheit des Spannungsprüfsystems detektiert werden kann.
-
Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines Spannungsprüfsystems zugrunde, mit dem sich auch besondere Gefahrzustände des elektrischen Leiters beziehungsweise der Nieder- oder Hochspannungsanlage zuverlässig, sicher und mit relativ geringem Aufwand signalisieren lassen.
-
Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Spannungsprüfsystems mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, deren Wortlaut hiermit durch Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen wird.
-
Das erfindungsgemäße Spannungsprüfsystem weist eine Zustandsüberwachungseinrichtung und eine Signalisierungseinrichtung auf. Die Zustandsüberwachungseinrichtung ist dazu ausgebildet, einen Schaltzustand einer Freischalteinrichtung, die zur Freischaltung des elektrischen Leiters ausgebildet ist, und/oder einen Schaltzustand einer Erdungseinrichtung, die zur Erdung des elektrischen Leiters ausgebildet ist, zu überwachen. Die Signalisierungseinrichtung steht in Signalverbindung mit dem Leiterspannungsdetektor und der Zustandsüberwachungseinrichtung und ist dazu ausgebildet, dann einen Gefahrspannungszustand zu signalisieren, wenn zum einen eine Leiterspannung auf dem elektrischen Leiter detektiert wird und zum anderen sich die Freischalteinrichtung in einem Freischaltzustand befindet und/oder die Erdungseinrichtung in einen Erdungsschaltzustand versetzt, d.h. aktiviert, wird.
-
Zur Spannungsprüfung des elektrischen Leiters kann der Leiterspannungsdetektor des Spannungsprüfsystems an den elektrischen Leiter elektrisch, insbesondere ohmsch und/oder kapazitiv, angekoppelt werden. Wenn eine Leiterspannung mit einem von Null verschiedenen Wert auf dem elektrischen Leiter liegt, kann der Leiterspannungsdetektor dies detektieren. Der elektrische Leiter kann zur Herstellung seiner Spannungsfreiheit mittels der Freischalteinrichtung, die einen Trenn- und/oder Lastschalter umfassen kann, von spannungsführenden Teilen, z.B. einem elektrischen Spannungsnetz eines Versorgers, getrennt werden. Die Freischalteinrichtung befindet sich dann in ihrem Freischaltzustand. Zusätzlich oder alternativ kann der Leiter zum Schutz beziehungsweise zur Beibehaltung seiner Spannungsfreiheit mittels der Erdungseinrichtung mit einer Erdungsanlage verbunden werden. Die Erdungseinrichtung befindet sich dann in ihrem Erdungsschaltzustand. Die Freischalteinrichtung wird in der Regel spannungsnetzseitig gegenüber der Erdungseinrichtung an dem elektrischen Leiter angeordnet, wenn das System mit beiden Einrichtungen ausgerüstet ist. Die Erdungseinrichtung wird üblicherweise aktiviert, d.h. in ihren Erdungsschaltzustand versetzt, nachdem der elektrische Leiter freigeschalten worden ist, insbesondere dadurch, dass die Freischalteinrichtung in ihren Freischaltzustand versetzt worden ist. Zur Überwachung des Schaltzustandes der Freischalteinrichtung und/oder des Schaltzustandes der Erdungseinrichtung bzw. des Versetzens der Erdungseinrichtung in ihren Erdungsschaltzustand kann die Zustandsüberwachungseinrichtung an die entsprechende Einrichtung gekoppelt werden.
-
Auch wenn die Freischalteinrichtung sich in ihrem Freischaltzustand befindet, kann der Fall eintreten, dass der elektrische Leiter aufgrund einer Fremdspannung und/oder einer Rückspannung nicht spannungsfrei ist, wobei die Fremdspannung und/oder die Rückspannung teilweise mit zeitlicher Verzögerung nach einem Schalten der Freischalteinrichtung auftreten können. Hierbei handelt es sich um einen besonderen Gefahrspannungszustand des elektrischen Leiters, wobei die Fremdspannung und/oder die Rückspannung eine Gefahrspannung ist. Die Fremdspannung kann durch einen an den Leiter angeschlossenen Fremdeinspeiser, beispielsweise eine unterbrechungsfreie Stromversorgungseinheit, ein Notstromaggregat oder eine Photovoltaikeinheit erzeugt werden. Die Rückspannung kann beispielsweise durch an den Leiter angeschlossene Motoren, Kondensatoren oder Spulen erzeugt werden.
-
Das erfindungsgemäße Spannungsprüfsystem ermöglicht ein eindeutiges Erkennen des Gefahrspannungszustandes des elektrischen Leiters. Somit können vorteilhafterweise Schaltfehler und/oder andere Folgen, insbesondere für Betriebspersonal der Spannungsanlage, aufgrund einer Nichterkennung des besonderen Gefahrspannungszustandes vermieden werden. Ein solcher Schaltfehler könnte beispielsweise durch das Umschalten der Erdungseinrichtung in ihren Erdungsschaltzustand bei Anliegen einer Leiterspannung auf dem elektrischen Leiter auftreten, da das Umschalten in diesem Fall einen Kurzschluss zur Folge haben könnte.
-
In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Zustandsüberwachungseinrichtung einen mechanischen und/oder magnetischen Überwachungssensor, der derart mit der Freischalteinrichtung und/oder der Erdungseinrichtung gekoppelt ist, dass er den Freischaltzustand der Freischalteinrichtung und/oder das Versetzen der Erdungseinrichtung in den Erdungsschaltzustand erfasst. Erfolgt die Umschaltung der Freischalteinrichtung in ihren Freischaltzustand beziehungsweise die Umschaltung der Erdungseinrichtung in ihren Erdungsschaltzustand mechanisch, kann der mechanische Überwachungssensor vorteilhafterweise über eine mechanische Kopplung mit der Freischalteinrichtung beziehungsweise der Erdungseinrichtung mechanisch betätigt werden und somit den zugehörigen Schaltzustand erfassen. Bei dem magnetischen Überwachungssensor kann es sich z.B. um einen Reedschalter handeln. Ein mechanisches Schalten der Freischalteinrichtung beziehungsweise der Erdungseinrichtung kann eine Bewegung eines Magneten bewirken, der magnetisch mit dem magnetischen Überwachungssensor gekoppelt ist, wodurch der Überwachungssensor den zugehörigen Schaltzustand erfassen kann.
-
In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Zustandsüberwachungseinrichtung einen Überwachungsspannungsdetektor, wobei die Freischalteinrichtung mindestens einen Schaltkontakt aufweist und der Überwachungsspannungsdetektor dazu ausgebildet ist, zum Erfassen des Freischaltzustands der Freischalteinrichtung eine Schaltkontaktspannung über dem Schaltkontakt zu detektieren. Bei geschlossenem Schaltkontakt und folglich nicht freigeschaltetem elektrischem Leiter wird in der Regel keine Schaltkontaktspannung über den Schaltkontakt abfallen. Bei offenem Schaltkontakt und folglich freigeschaltetem elektrischem Leiter wird in der Regel die Schaltkontaktspannung über den Schaltkontakt abfallen, die der Überwachungsspannungsdetektor detektieren kann. Vorteilhafterweise kann der Überwachungsspannungsdetektor an den Schaltkontakt elektrisch angekoppelt werden.
-
In einer Weiterbildung der Erfindung weist das Spannungsprüfsystem eine Leiterspannungsanzeige auf, die mit dem Leiterspannungsdetektor verbunden ist und in Abhängigkeit von der Leiterspannung ein Leiterspannungsanzeigensignal ausgibt. Die Ausgabe des Leiterspannungsanzeigensignals kann beispielsweise bei Überschreiten einer bestimmten Leiterspannungsschwelle durch die Leiterspannung, wie einer Mindestspannungsschwelle und/oder einer Nennspannungsschwelle und/oder einer Überspannungsschwelle geschehen. Somit kann das Spannungsprüfsystem neben dem Anliegen der Gefahrspannung auf dem elektrischen Leiter weitere diskriminierbare Spannungszustände des elektrischen Leiters in Form des Leiterspannungsanzeigensignals ausgeben. Die weiteren Spannungszustände können z.B. das Anliegen einer Mindestspannung und/oder einer Nennspannung und/oder einer Überspannung auf dem elektrischen Leiter und/oder die Spannungsfreiheit dessen sein.
-
In einer Weiterbildung der Erfindung weist das Spannungsprüfsystem eine Eigenprüfungseinrichtung auf, die unabhängig von einem Spannungszustand des elektrischen Leiters betreibbar ist und dazu ausgebildet ist, eine Funktionstüchtigkeit des Leiterspannungsdetektors und/oder der Leiterspannungsanzeige und/oder einer Signalisierungsanzeigeeinrichtung der Signalisierungseinrichtung zu überprüfen. Dadurch kann das Spannungsprüfsystem wartungsfrei sein. Die Signalisierungsanzeigeeinrichtung kann vorteilhafterweise eine Signalleuchte und/oder eine Signalhupe und/oder einen Relaiskontakt zum Signalisieren des Gefahrspannungszustands umfassen. Vorteilhafterweise kann die Eigenprüfeinrichtung zur Einspeisung eines Eigenprüfsignals an den Leiterspannungsdetektor, die Leiterspannungsanzeige und/oder die Signalisierungsanzeigeeinrichtung elektrisch angekoppelt werden. Insbesondere kann das Spannungsprüfsystem derart ausgebildet sein, dass ein kompletter Signalweg von der einspeisenden Eigenprüfeinrichtung über einen Anschlusspunkt oder Kopplungspunkt des Leiterspannungsdetektors an den elektrischen Leiter inklusive aller elektrischen Kontakte bis zur Leiterspannungsanzeige überprüft werden kann. Dazu kann das Spannungsprüfsystem zum Einschleifen in den elektrischen Leiter ausgebildet sein. Ein positives Überprüfungsergebnis kann vorteilhafterweise mittels der Leiterspannungsanzeige und/oder der Signalisierungsanzeigeeinrichtung ausgegeben werden. Zum Betreiben der Eigenprüfeinrichtung unabhängig vom Spannungszustand des elektrischen Leiters kann diese z.B. eine Batterie als Energieversorger, insbesondere zur Erzeugung des Eigenprüfsignals, aufweisen. Hiermit kann gewährleistet werden, dass im spannungsfreien Zustand des elektrischen Leiters die Funktionstüchtigkeit des Leiterspannungsdetektors, der Leiterspannungsanzeige und/oder der Signalisierungsanzeigeeinrichtung der Signalisierungseinrichtung überprüft werden kann. Damit kann der Spannungszustand Spannungsfreiheit des elektrischen Leiters, bei dem insbesondere die Signalisierungseinrichtung keinen Gefahrspannungszustand signalisiert, da der Leiterspannungsdetektor in diesem Fall keine Leiterspannung detektiert, eindeutig von einem Defekt des Spannungsprüfsystems unterschieden werden.
-
In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Eigenprüfungseinrichtung einen mechanisch/elektrischen Wandler zur Erzeugung eines Eigenprüfsignals. Vorteilhafterweise kann der mechanisch/elektrische Wandler einen piezoelektrischen Wandler umfassen, wobei das Eigenprüfsignal mittels Betätigen einer Taste des piezoelektrischen Wandlers durch Betriebspersonal erzeugt werden kann.
-
In einer Weiterbildung der Erfindung weist das Spannungsprüfsystem eine Sicherungsprüfungseinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, eine Funktionstüchtigkeit einer in den elektrischen Leiter eingeschleiften Sicherung zu überprüfen. Die Sicherung kann z.B. in einer Sicherungsschublade eines Trenn- und/oder Lastschalters, d.h. eines sogenannten Sicherungslasttrenners, der Freischalteinrichtung untergebracht sein. Mittels der Sicherungsprüfungseinrichtung kann ein Defekt der Sicherung beziehungsweise ein Phasenausfall erkannt werden, der zu Schäden an angeschlossenen Verbrauchern führen kann. Vorteilhafterweise kann die Sicherungsprüfungseinrichtung zur Einspeisung eines Sicherungsprüfsignals an die Sicherung elektrisch angekoppelt werden. Die Sicherungsprüfungseinrichtung kann einen mechanisch/elektrischen Wandler zur Erzeugung des Sicherungsprüfsignals bei einem spannungsfreien Zustand des elektrischen Leiters umfassen. Ein Überprüfungsergebnis der Sicherungsprüfungseinrichtung, das durch das Sicherungsprüfsignal verursacht sein kann, kann mittels einer Sicherungsprüfungsanzeige optisch ausgegeben werden.
-
In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Sicherungsprüfungseinrichtung und die Eigenprüfungseinrichtung unabhängig von einem Leiterspannungszustand des elektrischen Leiters betreibbar und umfassen einen gemeinsamen mechanisch/elektrischen Wandler zur Erzeugung eines Sicherungsprüf- und Eigenprüfsignals. Vorteilhafterweise kann der mechanisch/elektrische Wandler einen piezoelektrischen Wandler umfassen, wobei das Sicherungsprüf- und Eigenprüfsignal mittels Betätigen einer Taste des piezoelektrischen Wandlers durch Betriebspersonal erzeugt werden kann.
-
In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Sicherungsprüfungseinrichtung eine erste Differenzspannungsschwelleneinrichtung, die dazu ausgebildet ist, eine Differenzspannung über der Sicherung zu detektieren und dann ein Sicherungsdefektsignal auszugeben, wenn die Differenzspannung eine vorgebbare erste Differenzspannungsschwelle überschreitet. Vorteilhafterweise kann die erste Differenzspannungsschwelleneinrichtung an die Sicherung elektrisch angekoppelt werden. Das Sicherungsdefektsignal kann mittels einer ersten Sicherungsprüfungsanzeige oder Aktivierung eines ersten Alarmkontakts ausgegeben werden. Mittels der ersten Differenzspannungsschwelleneinrichtung kann eine defekte Sicherung in der Regel selbst bei nicht freigeschaltetem elektrischen Leiter und folglich Anliegen einer Nennspannung z.B. eines elektrischen Spannungsnetzes und gleichzeitigem Anliegen der Gefahrspannung auf dem elektrischen Leiter erkannt werden, da die Differenzspannung sich in diesem Fall zwischen der Nennspannung und der Gefahrspannung einstellt, wohingegen sich bei funktionstüchtiger Sicherung keine Differenzspannung einstellt.
-
In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Sicherungsprüfungseinrichtung eine zweite Differenzspannungsschwelleneinrichtung, die dazu ausgebildet ist, eine Differenzspannung über einem Sicherungskontakt für die Sicherung zu detektieren und dann ein Leiterfalschanschlusssignal auszugeben, wenn die Differenzspannung eine vorgebbare zweite Differenzspannungsschwelle überschreitet. Vorteilhafterweise kann die Sicherung mittels des Sicherungskontakts, zwischen dessen Sicherungskontaktpunkten die Sicherung eingesetzt werden kann, in den elektrischen Leiter eingeschleift werden. Die zweite Differenzspannungsschwelleneinrichtung kann dann an den Sicherungskontakt elektrisch angekoppelt werden. Des Weiteren kann die zweite Differenzspannungsschwelle höher als die erste Differenzspannungsschwelle sein. Das Leiterfalschanschlusssignal kann mittels einer zweiten Sicherungsprüfungsanzeige oder Aktivierung eines zweiten Alarmkontakts ausgegeben werden. Mittels der zweiten Differenzspannungsschwelleneinrichtung kann bei nicht freigeschaltetem elektrischem Leiter und nicht eingesetzter Sicherung ein Falschanschluss des elektrischen Leiters an einen falschen elektrischen Leiter sicher erkannt werden. In diesem Fall wird die Differenzspannung höher als im Fall einer defekten Sicherung sein. Vorteilhafterweise wird zum Erkennen des Falschanschlusses die Sicherung zwischen den Sicherungskontaktpunkten entfernt, um einen Kurzschluss bei Falschanschluss zu vermeiden.
-
In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Spannungsprüfsystem dafür eingerichtet, über den elektrischen Leiter bei Leiterspannung mit elektrischer Energie, insbesondere zum Erkennen und Signalisieren des Gefahrspannungszustands, versorgt zu werden. Insbesondere kann die Signalisierungseinrichtung über den Leiterspannungsdetektor mit elektrischer Energie versorgt werden.
-
In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Signalisierungseinrichtung einen Brückengleichrichter zum Erkennen des Gefahrspannungszustands. Dabei können mindestens der Leiterspannungsdetektor und die Zustandsüberwachungseinrichtung eingangsseitig an den Brückengleichrichter elektrisch angekoppelt sein und die Signalisierungsanzeigeeinrichtung kann ausgangsseitig an den Brückengleichrichter elektrisch angekoppelt sein.
-
In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Spannungsprüfsystem mehrphasig für eine Mehrzahl elektrischer Leiter ausgebildet. Insbesondere kann der Leiterspannungsdetektor dazu ausgebildet sein, für jeden der Mehrzahl elektrischer Leiter eine jeweilige Leiterspannung zu detektieren. Vorteilhafterweise kann die Zustandsüberwachungseinrichtung einen jeweiligen Schaltzustand einer oder mehrerer Freischalteinrichtungen beziehungsweise einer oder mehrerer Erdungseinrichtungen für die Mehrzahl der elektrischen Leiter überwachen. Die Signalisierungseinrichtung kann dazu ausgebildet sein, für jeden der Mehrzahl elektrischer Leiter einzeln einen Gefahrspannungszustand zu signalisieren.
-
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:
-
1 ein schematisches Ersatzschaltbild elektrischer Leiter einer Spannungsanlage und eines in die elektrischen Leiter eingeschleiften Spannungsprüfsystems,
-
2 ein schematisches Ersatzschaltbild einer Zustandsüberwachungseinrichtung und einer Ausführungsform einer Signalisierungsausrichtung des Spannungsprüfsystems der 1 und
-
3 ein schematisches Ersatzschaltbild einer Sicherungsprüfungseinrichtung für das Spannungsprüfsystem der 1.
-
1 zeigt schematisch ein Ersatzschaltbild eines dreiphasigen Spannungsprüfsystems 1, das in drei elektrische Leiter oder Phasen 4a, 4b, 4c einer dreiphasigen Spannungsanlage eingeschleift ist. Das Spannungsprüfsystem 1 weist einen ersten Leiterspannungsdetektor 2 und einen zweiten Leiterspannungsdetektor 3 auf, die jeweils an die elektrischen Leiter 4a, 4b, 4c ohmsch oder kapazitiv angekoppelt sind. Der erste und der zweite Leiterspannungsdetektor 2, 3 umfassen jeweils einen hier nicht gezeigten Leiterspannungsmesser, der dazu ausgebildet ist, für jeden der drei elektrischen Leiter 4a, 4b, 4c eine jeweilige Leiterspannung zu messen. In den ersten Leiterspannungsdetektor 2 sind drei mit dem zugehörigen Leiterspannungsmesser verbundene Leiterspannungsanzeigen 13a, 13b, 13c integriert, die das Anliegen einer Mindestwechselspannung in Form eines jeweiligen Leiterspannungsanzeigensignals ausgeben, wenn die gemessene Leiterspannung eine vorgebbare Leiterspannungsschwelle von beispielsweise 45% einer verketten Nennspannung überschreitet. In den zweiten Leiterspannungsdetektor 3 sind drei mit dem zugehörigen Leiterspannungsmesser verbundene Leiterspannungsanzeigen 14a, 14b, 14c integriert, die jeweils phasenselektiv das Anliegen einer Mindestwechselspannung in Form eines jeweiligen Leiterspannungsanzeigensignals ausgeben, wenn die jeweilige gemessene Leiterspannung eine vorgebbare Leiterspannungsschwelle von beispielsweise 10% der verketteten Nennspannung überschreitet. Alternativ oder zusätzlich geben die Leiterspannungsanzeigen 14a, 14b, 14c jeweils phasenselektiv das Anliegen einer Mindestgleichspannung bei Überschreiten einer vorgebbaren Leiterspannungsschwelle von beispielsweise 60 Volt durch die jeweils gemessene Leiterspannung aus. Der erste und der zweite Leiterspannungsdetektor 2, 3 werden über die elektrischen Leiter 4a, 4b, 4c bei anstehender Leiterspannung mit elektrischer Energie versorgt.
-
Die Spannungsanlage umfasst eine Freischalteinrichtung 9 und eine Erdungseinrichtung 10. Die Freischalteinrichtung 9 umfasst drei miteinander mechanisch gekoppelte Trennschalter 9a, 9b, 9c. Wenn die Trennschalter 9a, 9b, 9c geöffnet sind, wie in 1 zu erkennen, sind die an die Trennschalter 9a, 9b, 9c anschließenden elektrischen Leiter 4a, 4b, 4c von spannungsführenden Teilen, z.B. einem elektrischen Spannungsnetz eines Versorgers, das in 1 oben anschließen kann, getrennt. Die Freischalteinrichtung 9 befindet sich dann in ihrem Freischaltzustand und die elektrischen Leiter 4a, 4b, 4c sollten spannungsfrei sein. Die Erdungseinrichtung 10 umfasst drei miteinander mechanisch gekoppelte Erdungsschalter 10a, 10b, 10c, die in 1 geöffnet sind. Wenn die an die elektrischen Leiter 4a, 4b, 4c anschließenden Erdungsschalter 10a, 10b, 10c geschlossen sind, sind die elektrischen Leiter 4a, 4b, 4c mit einer Erdungsanlage 5 verbunden. Dann befindet sich die Erdungseinrichtung 10 in ihrem Erdungsschaltzustand und die elektrischen Leiter 4a, 4b, 4c sollten geerdet sein.
-
Das Spannungsprüfsystem 1 weist eine erste Zustandsüberwachungseinrichtung 7 und eine zweite Zustandsüberwachungseinrichtung 8 auf. Die erste Zustandsüberwachungseinrichtung 7 umfasst einen ersten mechanischen Überwachungssensor 30 in Form eines Schalters, der mit der Freischalteinrichtung 9 mechanisch gekoppelt ist. Eine Betätigung der Freischalteinrichtung 9 bewirkt eine Betätigung des Überwachungsschalters 30. Sind die Trennschalter 9a, 9b, 9c der Freischalteinrichtung 9 geöffnet, ist der Überwachungsschalter 30 geöffnet, wie in 1 zu erkennen. Wenn die Trennschalter 9a, 9b, 9c geschlossen sind, ist der Überwachungsschalter 30 geschlossen. Dadurch erfasst der erste mechanische Überwachungssensor 30 den Schaltzustand, insbesondere den Freischaltzustand, der Freischalteinrichtung 9. Die zweite Zustandsüberwachungseinrichtung 8 umfasst einen zweiten mechanischen Überwachungssensor 12 in Form eines Schalters, der mit der Erdungseinrichtung 10 mechanisch gekoppelt ist. Eine Betätigung der Erdungseinrichtung 10 bewirkt eine Betätigung des Überwachungsschalters 12. Sind die Erdungsschalter 10a, 10b, 10c der Erdungseinrichtung 10 geöffnet, ist der Überwachungsschalter 12 geschlossen, wie in 1 zu erkennen. Wenn die Erdungsschalter 10a, 10b, 10c aus ihrer Offenstellung in Richtung Schließstellung betätigt werden, öffnet der Überwachungsschalter 12 bevor die Erdungsschalter 10a, 10b, 10c ihren Schließzustand erreichen. Dadurch erfasst der zweite mechanische Überwachungssensor 12 das Versetzen der Erdungseinrichtung 10 in ihren Erdungsschaltzustand.
-
Des Weiteren weist das Spannungsprüfsystem 1 eine Signalisierungseinrichtung 11 auf. Die Signalisierungseinrichtung 11 umfasst eine Signalisierungsauswerteeinrichtung 11a, einen Signalisierungseinrichtungsschalter 11b und eine Signalisierungsanzeigeeinrichtung 11c. Die Signalisierungsauswerteeinrichtung 11a steht über die Leitung 6 in Signalverbindung mit dem ersten Leiterspannungsdetektor 2 und dem zweiten Leiterspannungsdetektor 3. Des Weiteren steht die Signalisierungsauswerteeinrichtung 11a in Signalverbindung mit der ersten Zustandsüberwachungseinrichtung 7 und der zweiten Zustandsüberwachungseinrichtung 8. Auch wenn die Freischalteinrichtung 9 sich in ihrem Freischaltzustand befindet und/oder die Erdungseinrichtung 10 in ihren Erdungsschaltzustand gerade versetzt oder aktiviert wird, kann es sein, dass die elektrischen Leiter 4a, 4b, 4c aufgrund einer auf ihnen anliegenden Gefahrspannung nicht spannungsfrei sind. Die Gefahrspannung kann z.B. durch an die elektrischen Leiter 4a, 4b, 4c angeschlossene Fremdeinspeiser, Motoren, Kondensatoren oder Spulen erzeugt werden, die in 1 unten anschließen können.
-
In diesem Fall wird eine Leiterspannung auf einem oder mehreren der elektrischen Leiter 4a, 4b, 4c, beispielsweise wenn die Gefahrspannung eine Schwelle von z.B. 10% der verketteten Nennspannung überschreitet, jeweils mittels der ersten und zweiten Leiterspannungsdetektoren 2, 3 detektiert. Durch logische Verknüpfung der Signale des ersten und des zweiten Leiterspannungsdetektors 2, 3 mit den Signalen der ersten und der zweiten Zustandsüberwachungseinrichtung 7, 8 kann die Signalisierungsauswerteeinrichtung 11a den Fall des Gefahrspannungszustandes der elektrischen Leiter 4a, 4b, 4c eindeutig erkennen. Wenn der Signalisierungseinrichtungsschalter 11b geschlossen ist, kann die Signalisierungsauswerteeinrichtung 11a mittels der Signalisierungsanzeigeeinrichtung 11c den erkannten Gefahrspannungszustand signalisieren.
-
Die Signalisierungsanzeigeeinrichtung 11c umfasst eine Signalleuchte, eine Signalhupe und einen Relaiskontakt zum optischen, akustischen und fernmeldetechnischen Signalisieren des Gefahrspannungszustands. Somit kann der Fall des Gefahrenspannungszustands von Betriebspersonal eindeutig erkannt und von einem Fall des Anliegens einer Mindestwechselspannung und/oder einer Mindestgleichspannung bei geschlossenen Trennschaltern 9a, 9b, 9c und geöffneten Erdungsschaltern 10a, 10b, 10c unterschieden werden. Die Signalisierungsanzeigeeinrichtung 11c kann mittels des Signalisierungseinrichtungsschalters 11b von der Signalisierungsauswerteeinrichtung 11a getrennt werden, wie in 1 gezeigt, was in einem Wartungsfall des Spannungsprüfsystems 1 und/oder der elektrischen Leiter 4a, 4b, 4c oder einer anderen beabsichtigten Situation gewünscht sein kann.
-
Des Weiteren weist das Spannungsprüfsystem 1 eine Eigenprüfungseinrichtung 15 auf. Die Eigenprüfungseinrichtung 15 ist an die elektrischen Leiter 4a, 4b, 4c elektrisch angekoppelt. Die Eigenprüfungseinrichtung 15 umfasst einen mechanisch/elektrischen Wandler 15a in Form eines piezoelektrischen Wandlers und eine mit dem Wandler 15a gekoppelte Betätigungstaste 15b. Der mechanisch/elektrische Wandler 15a umfasst ein hier nicht gezeigtes Piezoelement und einen hier nicht gezeigten Kondensator. Durch Betätigen der Betätigungstaste 15b erzeugt das Piezoelement einen Spannungspuls, der mittels des Kondensators zwischengespeichert und als Eigenprüfsignal in die elektrischen Leiter 4a, 4b, 4c eingespeist wird. Somit ist die Eigenprüfungseinrichtung 15 unabhängig vom Spannungszustand der elektrischen Leiter 4a, 4b, 4c betreibbar, die im Fall der 1 spannungsfrei sein sollten, da sich die Freischalteinrichtung 9 in ihrem Freischaltzustand befindet.
-
Das Eigenprüfsignal verursacht analog zu einer Leiterspannung, wie zuvor beschrieben, die Ausgabe eines jeweiligen Leiterspannungsanzeigensignals mittels der Leiterspannungsanzeigen 13a, 13b, 13c, 14a, 14b, 14c, wenn die elektrische Ankopplung des ersten und des zweiten Leiterspannungsdetektors 2, 3 an die elektrischen Leiter 4a, 4b, 4c in Ordnung ist und die ersten und zweiten Leiterspannungsdetektoren 2, 3 und die Leiterspannungsanzeigen 13a, 13b, 13c, 14a, 14b, 14c funktionstüchtig sind. Andernfalls geben die Leiterspannungsanzeigen 13a, 13b, 13c, 14a, 14b, 14c jeweils kein oder ein spezielles Leiterspannungsanzeigensignal aus. Somit werden die kompletten Signalwege von der einspeisenden Eigenprüfeinrichtung 15 über die elektrischen Leiter 4a, 4b, 4c bis zu den Leiterspannungsanzeigen 13a, 13b, 13c, 14a, 14b, 14c überprüft. Des Weiteren wird das Eigenprüfsignal wie eine detektierte Leiterspannung über die Leitung 6 an die Signalisierungseinrichtung 11 weitergegeben.
-
Somit kann mit Hilfe der Eigenprüfungseinrichtung 15 der Fall des Gefahrspannungszustands ohne Anliegen einer Gefahrspannung auf den elektrischen Leitern 4a, 4b, 4c simuliert und die Signalisierungseinrichtung 11 auf Funktionstüchtigkeit überprüft werden, wobei die Signalisierungsanzeigeeinrichtung 11c dann den Gefahrspannungszustand signalisiert. Somit kann mittels der Eigenprüfungseinrichtung 15 der Spannungszustand Spannungsfreiheit der elektrischen Leiter 4a, 4b, 4c, bei dem insbesondere die Leiterspannungsanzeigen 13a, 13b, 13c, 14a, 14b, 14c und die Signalisierungseinrichtung 11 kein Signal liefern, eindeutig von einem Defekt des Spannungsprüfsystems 1 unterschieden werden.
-
2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Signalisierungseinrichtung 11‘ als Variante der Signalisierungseinrichtung 11 des Spannungsprüfsystems 1 der 1. Im Unterschied zur Signalisierungseinrichtung 11 der 1 steht die Signalisierungseinrichtung 11‘ nicht mit der ersten Zustandsüberwachungseinrichtung 7 in Signalverbindung. Eine Signalisierungsauswerteeinrichtung 11a‘ der Signalisierungseinrichtung 11‘ umfasst einen Brückengleichrichter 11d‘. Der Brückengleichrichter 11d‘ ist mit einer ersten Eingangsseite an die Leitung 6 und einen ersten Kontaktpunkt des zweiten mechanischen Überwachungssensors 12 der zweiten Zustandsüberwachungseinrichtung 8 elektrisch angekoppelt. Des Weiteren ist der Brückengleichrichter 11d‘ mit einer zweiten Eingangsseite an die Erdungsanlage 5 und einen zweiten Kontaktpunkt des zweiten mechanischen Überwachungssensors 12 elektrisch angekoppelt. Der Brückengleichrichter 11d‘ ist mit einer ersten Ausgangsseite über einen Signalisierungseinrichtungsschalter 11b‘ und mit einer zweiten Ausgangsseite direkt an eine Signalisierungsanzeigeeinrichtung 11c‘ elektrisch angekoppelt.
-
Im Normalbetrieb der elektrischen Leiter 4a, 4b, 4c sind die Erdungsschalter 10a, 10b, 10c geöffnet und folglich ist der zweite Überwachungsschalter 12 geschlossen, wie in 1 gezeigt. Dann sind die erste und die zweite Eingangsseite des Brückengleichrichters 11d‘ kurzgeschlossen und die Leitung 6 ist geerdet. Wenn die Erdungsschalter 10a, 10b, 10c aus ihrer Offenstellung in Richtung Schließstellung betätigt werden und folglich der zweite Überwachungsschalter 12 geöffnet ist, wie in 2 gezeigt, dann ist die Leitung 6 von der Erdungsanlage 5 elektrisch getrennt. In diesem Fall wird bei Anliegen einer Gefahrspannung auf den elektrischen Leitern 4a, 4b, 4c elektrische Energie aus den Leiterspannungsanzeigesignalen von dem ersten und dem zweiten Leiterspannungsdetektor 2, 3 an den Brückengleichrichter 11d‘ weitergeleitet. Der Brückengleichrichter 11d‘ leitet die elektrische Energie an die Signalisierungsanzeigeeinrichtung 11c‘ weiter, wodurch diese aktiviert wird und den Gefahrspannungszustand signalisiert.
-
Wie in 1 zu erkennen, sind über die Freischalteinrichtung 9 in die elektrischen Leiter 4a, 4b, 4c Sicherungen 17a, 17b, 17c eingeschleift. Bei den Trennschaltern 9a, 9b, 9c handelt es sich somit um Sicherungslasttrenner. Die Sicherungen 17a, 17b, 17c können dabei in Sicherungsschubladen untergebracht sein. Zur Überprüfung einer Funktionstüchtigkeit der Sicherungen 17a, 17b, 17c kann das Spannungsprüfsystem 1 eine dreiphasig ausgebildete Sicherungsprüfungseinrichtung aufweisen. 3 zeigt schematisch ein Ersatzschaltbild eines Schaltungsteils der Sicherungsprüfungseinrichtung 16 zur Überprüfung einer der Sicherungen 17a, 17b, 17c. Den beiden anderen Sicherungen sind entsprechende Schaltungsteile der Sicherungsprüfungseinrichtung 16 zugeordnet.
-
Wie in 3 zu erkennen, ist die Sicherung 17a in einen gegenüber dem Trennschalter 9a der 1 leicht modifizierten Trennschalter 9a‘ integriert. In 3 ist der Trennschalter 9a‘ geöffnet und die Sicherung ist spannungsfrei. Die Sicherungsprüfungseinrichtung 16 weist einen mechanisch/elektrischen Wandler 31 mit einer Betätigungstaste 32 auf, wobei der mechanisch/elektrische Wandler 31 wie der mechanisch/elektrische Wandler 15a der Eigenprüfungseinrichtung 15 aufgebaut ist. Durch Betätigen der Taste 32 wird ein Sicherungsprüfsignal in Form einer Spannung an einem Sicherungskontakt mit Sicherungskontaktpunkten A0‘, A1‘ des Trennschalters 9a‘ erzeugt, wobei die Spannung bei funktionstüchtiger Sicherung 17a kurzgeschlossen wird. Ist die Sicherung 17a defekt, erzeugt die Spannung ein Sicherungsprüfungsanzeigensignal an einer Sicherungsprüfungsanzeige 33. Dadurch kann die Funktionstüchtigkeit der Sicherung 17a bei Spannungsfreiheit überprüft werden.
-
Des Weiteren weist die Sicherungsprüfungseinrichtung 16 eine erste Differenzspannungsschwelleneinrichtung 20 und eine zweite Differenzspannungsschwelleneinrichtung 21 auf. Die erste und die zweite Differenzspannungsschwelleneinrichtung 20, 21 umfassen einen gemeinsamen Differenzspannungsdetektor 34. Des Weiteren umfasst die erste Differenzspannungsschwelleneinrichtung 20 eine erste Sicherungsprüfungsanzeige 35 und einen ersten Alarmkontakt 36 und die zweite Differenzspannungsschwelleneinrichtung 21 umfasst eine zweite Sicherungsprüfungsanzeige 37 und einen zweiten Alarmkontakt 38.
-
Wenn der Trennschalter 9a‘ geschlossen ist, ist der Sicherungskontaktpunkt A0‘ mit einem Schaltkontaktpunkt A0 eines Schaltkontakts des Trennschalters 9a‘ kurzgeschlossen und der Sicherungskontaktpunkt A1‘ ist mit einem Schaltkontaktpunkt A1 des Schaltkontakts kurzgeschlossen. Bei geschlossenem Trennschalter 9a‘ und anstehender Nennspannung an dem Schaltkontaktpunkt A1 und anstehender Gefahrspannung an dem Schaltkontaktpunkt A0 kann ein Defekt der zwischen den Sicherungskontaktenpunkten A0‘, A1‘ eingesetzten Sicherung 17a bei einer minimalen Differenzspannung mittels des Differenzspannungsdetektors 34 detektiert. Die Differenzspannung stellt sich in diesem Fall zwischen Nennspannung und Gefahrspannung ein, wohingegen sich bei funktionstüchtiger Sicherung 17a keine Differenzspannung einstellt.
-
Überschreitet die Differenzspannung eine erste Differenzspannungsschwelle, gibt die erste Differenzspannungsschwelleneinrichtung 20 ein Sicherungsdefektsignal mittels der ersten Sicherungsprüfungsanzeige 35 und Aktivierung des ersten Alarmkontakts 36 aus. Zum Erkennen eines Falschanschlusses des elektrischen Leiters 4a an einen falschen elektrischen Leiter kann die Sicherung 17a zwischen den Sicherungskontaktenpunkten A0‘, A1‘ entfernt werden und anschließend der Trennschalter 9a‘ geschlossen werden. Überschreitet in diesem Fall die Differenzspannung eine zweite Differenzspannungsschwelle von beispielsweise 20% der Nennspannung, gibt die zweite Differenzspannungsschwelleneinrichtung 21 ein Leiterfalschanschlusssignal mittels der zweiten Sicherungsprüfungsanzeige 37 und Aktivierung des zweiten Alarmkontakts 38 aus. Bei entfernter Sicherung 17a kann ein Kurzschluss bei Falschanschluss vermieden werden.
-
In der gezeigten Ausführungsform ist das Spannungsprüfsystem zur Ankopplung an die drei elektrischen Leiter eines dreiphasigen Leitersystems ausgebildet. Alternativ dazu kann das erfindungsgemäße Spannungsprüfsystem zur Ankopplung an eine andere Anzahl elektrischer Leiter, insbesondere einen elektrischen Leiter, ausgebildet sein.
-
Eine Anzahl an Leiterspannungsanzeigen kann daran entsprechend angepasst sein. Des Weiteren sind die Leiterspannungsanzeigen in der gezeigten Ausführungsform in die Leiterspannungsdetektoren integriert. Alternativ oder zusätzlich können eine oder mehrere Leiterspannungsanzeigen separat ausgebildet sein und in Signalverbindung mit einem Leiterspannungsdetektor stehen. Außerdem ist das gezeigte Spannungsprüfsystem zum Einschleifen in die elektrischen Leiter ausgebildet. Alternativ dazu kann das erfindungsgemäße Spannungsprüfsystem zur externen elektrischen Ankopplung an elektrische Leiter ausgebildet sein.
-
In der gezeigten Ausführungsform umfassen beide Zustandsüberwachungseinrichtungen jeweils einen mechanischen Überwachungssensor. Alternativ oder zusätzlich kann eine Zustandsüberwachungseinrichtung einen magnetischen Überwachungssensor zur Erfassung des Freischaltzustandes der Freischalteinrichtung und/oder des Versetzens der Erdungseinrichtung in ihren Erdungsschaltzustand umfassen. Des Weiteren kann eine Zustandsüberwachungseinrichtung einen Überwachungsspannungsdetektor umfassen, der dazu ausgebildet sein kann, eine Schaltkontaktspannung über einem Schaltkontakt der Freischalteinrichtung zum Erfassen des Freischaltzustands zu detektieren. Dabei kann der Überwachungsspannungsdetektor an einen gleichen Schaltkontakt wie die gezeigte Sicherungsprüfungseinrichtung zur Erkennung eines Falschanschlusses eines elektrischen Leiters elektrisch angekoppelt sein.
-
In der gezeigten Ausführungsform weisen die Eigenprüfungseinrichtung und die Sicherungsprüfungseinrichtung jeweils einen mechanisch/elektrischen Wandler auf. Alternativ oder zusätzlich können die Eigenprüfungseinrichtung und die Sicherungsprüfungseinrichtung einen gemeinsamen mechanisch/elektrischen Wandler zur Erzeugung eines Sicherungsprüf- und Eigenprüfsignals umfassen. Zur Überprüfung der Sicherungen ist es bei einer Ausführungsform von Trennschaltern entsprechend der Ausführungsform der 3 dann erforderlich, dass die Trennschalter geschlossen sind. Außerdem können die erste und die zweite Differenzspannungsschwelleneinrichtung jeweils einen eigenen Differenzspannungsdetektor aufweisen.
-
Wie die gezeigten und oben erläuterten Ausführungsformen deutlich machen, stellt die Erfindung ein vorteilhaftes Spannungsprüfsystem zur Signalisierung von besonderen Gefahrzuständen eines elektrischen Leiters, insbesondere auch das Anliegen einer Fremdspannung und/oder einer Rückspannung, zur Verfügung.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 10304396 B4 [0004]
- DE 202013002563 U1 [0005]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- Norm IEC 61243-3 [0002]
- Norm IEC 61243-5 [0003]
