DE1089471B

DE1089471B - Insulation monitoring device

Info

Publication number: DE1089471B
Application number: DES60661A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Rudolf Streich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1958-11-18
Filing date: 1958-11-18
Publication date: 1960-09-22
Also published as: BE583289A

Description

Isolationsüberwachungs einrichtung Es ist bekannt, die Überwachung des Isolationszustandes nicht geerdetes Wechselstrom- oder Drehstromantagen, insbesondere in Bergwerksbetrieben unter Tage, mit Hilfe einer kleinen Gleichspannung durchzuführen. Diese Gleichspannung kann als eingeprägte Spannung mit Hilfe eines über Widerstände zwischen dem Netz und der Erde angeordneten Gleichrichters oder als aufgedrückte Spannung, die über einen Transformator und Gleichrichter erzeugt wird, dem zu überwachenden Netz selbst entnommen werden. In der Erdleitung dieser Überwachungseinrichtung werden Anzeigeinstrumente oder Relais angebracht, die Signalgeräte betätigen oder auf die Auslösespule des Netzschalters einwirken können.Insulation monitoring device It is known to monitor the insulation condition of non-earthed AC or three-phase systems, in particular in underground mines, to be carried out with the help of a small DC voltage. This DC voltage can be applied as an impressed voltage with the help of a resistor between the network and the earth arranged rectifier or as a pushed-on rectifier Voltage that is generated via a transformer and rectifier, the one to be monitored Network itself. Be in the earth line of this monitoring device Display instruments or relays attached to actuate the signaling devices or to the The tripping coil of the power switch can act.

An derartigen tiberwachungseinrichtungen werden nun bezüglich der Genauigkeit hohe Anforderungen gestellt. Verlangt man beispielsweise ein Ansprechen bei Absinken des Isolationswiderstandes auf wo kr mit einer Genauigkeit von +2kr, also +2O0/o, bezogen auf den Fehlerwiderstand, und bemißt man den Innenwiderstand des Meßkreises mit Rücksicht auf die Eigensicherheit des Meßkreises mit lOOkQ, so bedeutet das für die gesamte Meßeinheit eine Widerstandsänderung zwischen 108 und 112 kr, also eine Meßgenauigkeit von weniger als +2/o. In dieser Toleranz müssen nicht nur die Streuung der Werte der Bauelemente, sondern auch alle Änderungen durch wechselnde Temperaturen, Netzspannungsschwankun gen und Alterung enthalten sein. Es ist daher erforderlich, den Einfluß von Netzspannungsschwankungen auf das Meßergebnis von Isolationsüberwachungseinrichtungen der vorbeschriebenen Art weitgehend auszuschalten. Es sind deshalb bereits Vorschläge bekanntgeworden, die dem Netz entnommene Meßspannung durch Anordnung von Stabilisatoren, wie Glimmlampen, Eisenwasserstoffwiderständen od. dgl., konstant zu halten. Derartige Stabilisatoren eignen sich jedoch nicht für die Verwendung in rauhen Betrieben, wie sie Bergbaubetriebe unter Tage darstellen. Such monitoring devices are now with regard to the Accuracy made high demands. For example, if you ask for an address when the insulation resistance drops to where kr with an accuracy of + 2kr, i.e. + 2O0 / o, based on the fault resistance, and the internal resistance is measured of the measuring circuit with regard to the intrinsic safety of the measuring circuit with lOOkQ, see above this means a change in resistance between 108 and for the entire measuring unit 112 kr, i.e. a measurement accuracy of less than + 2 / o. In this tolerance you have to not only the spread of the values of the components, but also all changes through changing temperatures, mains voltage fluctuations and aging. It is therefore necessary to check the influence of mains voltage fluctuations on the measurement result to largely switch off insulation monitoring devices of the type described above. Therefore, proposals have already become known, the measurement voltage taken from the network by arranging stabilizers such as glow lamps, ferrous hydrogen resistors or the like. To keep constant. However, such stabilizers are not suitable for use in rough operations such as those represented by underground mining operations.

Durch die Erfindung wird nun die Aufgabe, den Einfluß von Netzspannungsschwankungen auf das Meß ergebnis bei Isolationsüberwachungseinrichtungen für nicht geerdete Wechselstrom oder Drehstromnetze, insbesondere in Bergwerksbetrieben unter Tage, unter Verwendung einer dem Netz gegen Erde oder einen Schutzleiter aufgedrückten oder eingeprägten Meßgleichspannung und eines im Überwachungskreis liegenden Meßwiderstandes auszuschalten, gelöst, ohne von Stabilisatoren Gebrauch machen zu' müssen. The invention now has the task of reducing the influence of mains voltage fluctuations on the measurement result with insulation monitoring devices for ungrounded AC or three-phase networks, especially in underground mines, using an earth or a protective earth conductor pressed into the mains or impressed DC measuring voltage and a measuring resistor in the monitoring circuit to switch off, solved, without having to make use of stabilizers.

Durch die Erfindung wird darüber hinaus den bekannten Isolationsüberwachungseinrichtungen gegenüber der weitere Vorteil erreicht, daß sich auf diese Weise eine in ihrer Aufgabe besonders einfache Anlage mit hoher Empfindlichkeit mit trägheitsfreiem Ansprechen und Abfallen und dabei praktisch unbegrenzter wartungsfreier Lebensdauer ergibt, wobei hohe Betriebsspannungen des Überwachungskreises vermieden sind.The invention also makes the known insulation monitoring devices compared to the further advantage achieved in this way one in their task particularly simple system with high sensitivity with inertia-free Speak to and waste resulting in a practically unlimited maintenance-free service life, whereby high operating voltages of the monitoring circuit are avoided.

Die Erfindung besteht darin, daß neben dem Meßwiderstand ein Vergleichswiderstand vorgesehen ist, dessen durch einen auf die gleiche Spannungsquelle zurückgehenden Vergleichsstrom erzeugter Spannungsabfall mit dem Spannungsabfall am Meßwiderstand zur Erzeugung einer auszuwertenden Differenzspannung in Vergleich gesetzt ist. The invention consists in that, in addition to the measuring resistor, a comparison resistor is provided, which goes back to the same voltage source by one Comparison current generated voltage drop with the voltage drop across the measuring resistor is set in comparison to generate a differential voltage to be evaluated.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels einer Einrichtung gemäß der Erfindung näher erläutert werden. The invention is intended below on the basis of an exemplary embodiment a device according to the invention will be explained in more detail.

An das zu überwachende Netz 1 ist in bekannter Weise über einen Widerstand 2 eine Gleichspannung angelegt, die über den Transformator 3 und die Gleichrichteranordnungen 4 dem zu überwachenden Netz 1 entnommen wird. Der zweite Pol der Gleichspannungsquelle ist geerdet bzw. mit dem geerdeten Schutzleiter 5 der Anlage verbunden. Bei Anlagen, deren Phasen untereinander ständig galvanisch verbunden sind, genügt es unter Umständen, die Gleichspannungsquelle an eine Phase des Netzes anzuschlieBen. Im anderen Fall ist es bekannt und üblich, mit Hilfe von an die einzelnen Phasen angeschlossenen Widerständen einen künstlichen Sternpunkt zu bilden, an dem die Gleichspannungsquelle angeschlossen wird. The network 1 to be monitored is connected in a known manner via a resistor 2, a DC voltage is applied, which is passed through the transformer 3 and the rectifier arrangements 4 is taken from the network 1 to be monitored. The second pole of the DC voltage source is earthed or connected to the earthed protective conductor 5 of the system. For systems whose phases are constantly galvanically connected to one another, it may be sufficient to to connect the DC voltage source to one phase of the network. In the other case it is known and common, with the help of connected to the individual phases Resistors to form an artificial star point at which the DC voltage source is connected.

Bei den bekannten Isolationsüberwachungseinrichtungen dieser Art wird nun in die Erdleitung ein Anzeigeinstrument oder ein Relais eingeschaltet, das die in der Erdleitung fließenden Meßstrom überwacht und bei Auftreten von Isolationsfehlern ein Signalgerät betätigt oder unmittelbar auf den Ausschalter des überwachten Netzes einwirkt. Im Gegensatz dazu wird gemäß der Erfindung in die Erdleitung ein Widerstand eingeschaltet, und der an diesem Widerstand auftretende Spannungsabfall wird mit dem konstanten Spannungsabfall an einem Vergleichswiderstand verglichen, der über einen Transformator und Gleichrichter ebenfalls aus dein zu überwachenden Netz gespeist wird. Die Differenz der beiden Spannungsabfälle dient dann zur Beeinflussung von Anzeige- oder Schaltgeräten. In the known insulation monitoring devices of this type If a display instrument or a relay is switched on in the earth line, that monitors the measuring current flowing in the earth line and in the event of insulation faults a signaling device is actuated or directly on the off switch of the monitored network acts. In contrast to is according to the invention in the earth line a resistor is switched on, and the voltage drop occurring across this resistor is compared with the constant voltage drop at a comparison resistor, the one to be monitored via a transformer and rectifier Network is fed. The difference between the two voltage drops is then used for influencing of display or switching devices.

In besonders vorteilhafter Weise kann für den Vergleich der beiden Werte von Transistoren Gebrauch gemacht werden. Zu diesem Zweck ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus den Widerständen 6 und 7, die in die Erdleitung der Meßspannungsquelle 4 geschaltet sind, einerseits und den Widerständen 8 und 9, die über den Transformator 10 und Gleichrichter 11 ebenfalls an das Netz 1 angeschaltet sind, andererseits eine Art Brückenschaltung gebildet, in deren Nullzweig der Transistor 12 gelegt ist. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die beiden zu vergleichenden Spannungsabfälle an den Widerständen 7 und 9 in der gleichen Größenordnung von beispielsweise 10 V liegen. Bei einwandfreiem Netz ist der Transistor 12 durch die gewählte Anordnung gesperrt. Bei Auftreten eines Isolationsfehlers in dem überwachten Netz wird das Basis potential des Transistors 12 nach der negativen Seite so lange verschoben, bis er das durch die Vergleichsspannung konstant gehaltene Potential des Emitters iiberschreitet. In diesem Zeitpunkt öffnet der Transistor 12 und kann - gegebenenfalls iiber einen zvrischengeschalteten Verstärker - zur Betätigung von Anzeige- oder Schaltelementen mittels des Relais 13 dienen. Durch Parallelschaltung eines Trockengleichrichters können in bekannter Weise Spannungsspitzen beim Abschalten vermieden werden. A particularly advantageous way of comparing the two Values of transistors are made use of. For this purpose is shown in the Embodiment from the resistors 6 and 7, which in the ground line of the measuring voltage source 4 are connected, on the one hand and the resistors 8 and 9, which are connected to the transformer 10 and rectifier 11 are also connected to the network 1, on the other hand a type of bridge circuit is formed, in whose zero branch the transistor 12 is placed is. The arrangement is such that the two voltage drops to be compared across resistors 7 and 9 in the same order of magnitude of 10, for example V lie. With a proper network, the transistor 12 is due to the chosen arrangement locked. If an insulation fault occurs in the monitored network, the Base potential of transistor 12 shifted to the negative side as long as until it reaches the potential of the emitter, which is kept constant by the comparison voltage exceeds. At this point in time, the transistor 12 opens and can - if necessary Via an interconnected amplifier - for actuating display or Switching elements by means of the relay 13 are used. By connecting a dry rectifier in parallel voltage peaks when switching off can be avoided in a known manner.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dient zur doppelten Verstärkung eine Transistorschaltung mit den Transistoren 14 und 15. Dabei kann wie bei dem dargestellten Beispiel zwischen dem Kollektor des Transistors 14 und der Basis des Transistors 12 ein Widerstand 16 eingeschaltet werden, der eine Art Rückkopplung darstellt und eine gegenseitige Verschiebung der Werte für das Ansprechen und das Abfallen der Anordnung bewirkt, wodurch Flattern oder Pendelungen vermieden werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Emitterkreis des Transistors 15 ein Trockengleichrichter vorgesehen, um eine vollständige Sperrung zu bewirken. Weiterhin kann es zweckmäßig sein, durch Parallelschaltung eines Kondensators 17 zu dem Meßkreis die Beeinflussung der Anordnung durch der Gleichspannung überlagerte Wechselspannungen aus dem zu überwachenden Netz zu vermeiden. In the illustrated embodiment, double reinforcement is used a transistor circuit with the transistors 14 and 15. It can be as in the example shown between the collector of transistor 14 and the base of the Transistor 12 a resistor 16 are turned on, which is a kind of feedback represents and a mutual shift in the values for the response and the The arrangement will fall off causing flutter or Swings are avoided. In the illustrated embodiment, the transistor 15 is in the emitter circuit a dry rectifier is provided to effect a complete blocking. Furthermore, it can be useful to connect a capacitor 17 the influence of the arrangement by the direct voltage superimposed on the measuring circuit Avoid alternating voltages from the network to be monitored.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist außerdem mit dem Vergleichswiderstand 9 ein regelbarer Widerstand 9' in Reihe geschaltet. Dieser regelbare Widerstand gestattet es, die Ansprechwerte der Anordnung den jeweiligen Bedürfnissen anzupassen. In the illustrated embodiment, the comparison resistor is also used 9 an adjustable resistor 9 'connected in series. This adjustable resistance makes it possible to adapt the response values of the arrangement to the respective requirements.

PTENTANSPROCHE: 1. Einrichtung zur Ausschaltung des Einflusses von Netzspannungsschwankungen auf das Meßergebnis von Isolationsüberwachungseinrichtungen für nicht geerdete Wechsel- oder Drehstromnetze, insbesondere in Bergwerksbetrieben unter Tage, unter Verwendung einer dem Netz gegen Erde oder einen Schutzleiter aufgedrückten oder eingeprägten Meßglebichspannung und eines Uberwachungskreis liegenden Meßwiderstandes, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Meßwiderstand (7) ein Vergleichswiderstand (9, 9') vorgesehen ist, dessen durch einen auf die gleiche Spannungsquelle zurückgehenden Vergleichsstrom erzeugter Spannungsabfall mit dem Spannungsabfall am Meßwiderstand zur Erzeugung einer auszuwertenden Differenzspannung in Vergleich gesetzt ist. PTENT ANSPROCHE: 1. Device to eliminate the influence of Mains voltage fluctuations on the measurement result of insulation monitoring devices for non-earthed AC or three-phase networks, especially in mining operations underground, using an earth conductor or a protective conductor pressed into the network or impressed measuring equilibrium voltage and a measuring resistor located in a monitoring circuit, characterized in that, in addition to the measuring resistor (7), a comparison resistor (9, 9 ') is provided, one of which goes back to the same voltage source Comparison current generated voltage drop with the voltage drop across the measuring resistor is set in comparison to generate a differential voltage to be evaluated.

2. Isolationsüberwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Meßstromes und des Vergleichsstromes an das zu überwachende Netz angeschlossene - Gleichrichter und Transformatoren dienen. 2. Insulation monitoring device according to claim 1, characterized in that that to generate the measuring current and the reference current to the to be monitored Mains connected - rectifiers and transformers are used.

3. Isolationsüberwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Spannungsvergleich eine Transistorschaltung dient. 3. Insulation monitoring device according to claim 1, characterized in that that a transistor circuit is used for voltage comparison.

Claims

Considered publications: German utility model no. 1 765 062.