DE1136003B

DE1136003B - Erdungspruefschalter fuer den Nachweis der Wirksamkeit einer Fehlerstrom-Schutzschaltung

Info

Publication number: DE1136003B
Application number: DES72707A
Authority: DE
Inventors: Erich Siemoneit
Original assignee: ERICH SIMONEIT
Current assignee: ERICH SIMONEIT
Priority date: 1961-02-24
Filing date: 1961-02-24
Publication date: 1962-09-06

Description

Erdungsprüfschalter für den Nachweis der Wirksamkeit einer Fehlerstrom-Schutzschaltung Wenn in elektrischen Anlagen die Schutzmaßnahme »Fehlerstrom-Schutzschaltung« nach VDE 0100/ 11. 58 angewendet wird, müssen die metallenen Teile der Betriebsmittel, die im Fehlerfall eine zu hohe Berührungsspannung annehmen können, geerdet werden.
Diese Erdung wird entweder durch Anschluß der metallenen Teile an einen Einzelerder oder an einen gemeinsamen Erder für alle Betriebsmittel der Anlage über mitgeführte Schutzleiter SL erreicht.
Der Erdungswiderstand RSL dieser Erder ist so zu bemessen, daß am Erder selbst keine höhere Berührungsspannung als 65 V auftreten kann, wenn über ihn der Auslösestrom Jf des Fehlerstromschutzschalters fließt. Nach dem Ohmschen Gesetz dürfen daher die Erdungswiderstände betragen bei Jf = 0,3 A : RSL = 217 Ohm bei Jf = 0,5 A : RSL = 130 Ohm bei Jf = 1,0 A : RSL = 65 Ohm und bei Jf = 3,0 A : RSL = 21,7 Ohm Die verhältnismäßig großen Erdungswiderstände bei Jf = 0,3 und 0,5 A sind nun in ortsfesten Anlagen leicht herzustellen, durch Messung nachzuweisen und auch dauernd zu erhalten.
Bei größeren ortsveränderlichen Drehstromverbrauchern ist es nicht möglich, den Schutzleiter in der Anschlußleitung wie vorgeschrieben mitzuführen, da 1. die erforderlichen 5poligen Steckvorrichtungen mit höheren Stromstärken (über 60 A) nicht hergestellt werden (die zur Zeit lieferbaren Steckvorrichtungen bis 60 A sind außerdem nicht genormt); 2. die erforderlichen 5adrigen Leitungen mit größeren Querschnitten nicht allgemein erhältlich sind.
Die Fehlerstrom-Schutzschaltung ist daher hier sehr willkommen, da ein verhältnismäßig hoher Erder auch am Einsatzort der Betriebsmittel leicht anzubringen ist. Da jedoch nur selten Fachkräfte zur Anbringung des Erders zur Verfügung stehen, ist auch der Nachweis, daß der Erder auch ausreichend klein ist, nicht zu erbringen. Damit wird auch die Wirksamkeit der Schutzmaßnahme »Fehlerstrom-Schutzschaltung« in Frage gestellt.
Wenn nun solche ortsveränderlichen Anlagen ihren Einsatzort oft wechseln, ist die Gefahr, daß ausreichend kleine Erder nicht hergestellt und benutzt werden, um so größer. Zu diesen Anlagen zählen in erster Linie die elektrischen Betriebsmittel auf Baustellen, die über einen Baustellenverteiler gespeist werden, der wiederum über eine flexible Zuleitung angeschlossen wird. Da hier die Bediener der elektrischen Betriebsmittel (Betonrüttler, Mischmaschinen, Stampfer, Winden u. a.) durch Witterungseinflüsse in besonderem Maße gefährdet sind, wirkt sich eine Beeinträchtigung der Schutzmaßnahmen besonders ungünstig aus. Die Unfallstatistik weist leider aus, daß die Unfälle auf Baustellen sehr zahlreich sind. Jede Maßnahme muß daher willkommen sein, wenn durch sie Unfälle vermieden werden können.
In den letzten Jahren werden vielfach auch Schienenfahrzeuge mit elektrischer Ausrüstung versehen, die beim Stillstand aus einem Ortsnetz betrieben werden. In diesen Fahrzeugen wird einheitlich die Fehlerstrom-Schutzschaltung angewendet. Die Betriebsmittel werden hierbei über einen Schutzleiter geerdet, der bis zur Verteilung mitgeführt und am Wagenkasten geerdet wird. Als Erder selbst werden die Fahrschienen benutzt, dessen Erdungswiderstand bei dampfbetriebenen Strecken bis 200 Ohm, bei elektrifizierten Strecken von 0,5 bis 1 Ohm betragen kann.
Es ist nun angeordnet worden, daß in solchen Fahrzeugen, die freizügig sowohl auf dampfbetriebenen als auch auf elektrifizierten Strecken eingesetzt werden, nur Fehlerstromschutzschalter mit Jf=0,3 A benutzt werden dürfen, weil dann der vorhandene Erdungswiderstand der Fahrschienen für die Erdung der Betriebsmittel ausreicht, um die Wirksamkeit der Fehlerstrom-Schutzschaltung zu gewährleisten.
Da jedoch solche Fahrzeuge auch auf weniger befahrenen Gleisstutzen und Anschlußgleisen aufgestellt werden, muß damit gerechnet werden, daß die Erdungswiderstände über 200 Ohm betragen. Daher muß bei Aufstellungsortwechsel eine Messung des Erdungswiderstandes der Fahrschiene vorgenommen werden. Da auch hier keine Fachkräfte zur Verfügung stehen, wird die Messung meistens unterbleiben.
Diesen unsicheren und unfallbegünstigenden Zustand behebt der Erdungsprüfschalter nach der Erfindung.
Die Erfindung befaßt sich mit einem Erdungsprüfschalter für den Nachweis der Wirksamkeit einer Fehlerstrom-Schutzschaltung. Erfindungsgemäß wird zusätzlich zu der üblichen Prüfeinrichtung für die Funktionsprüfung des Fehlerstromschalters, die in der Regel im Fehlerstromschützschalter eingebaut ist, durch Einlegen eines bekannten Schalters l mit Wischkontakt ein zeitlich und durch einen Widerstand 2 begrenzter Meßstrom hinter dem Fehlerstromschutzschalter entnommen, der über den Erdungswiderstand geführt wird und bei ausreichend kleinem Erdungswiderstand den vorgeschalteten Fehlerstromschutzschalter auslöst, wodurch der Nachweis erbracht wird, daß der Erdungswiderstand ausreichend klein ist, bei einem Nichtauslösen des Fehlerstromschutzschalters jedoch angezeigt wird, daß der Erdungswiderstand verkleinert werden muß, um die Wirksamkeit der Fehlerstrom-Schutzschaltung zu gewährleisten.
Der Erdungsprüfschalter wird zu diesem Zweck einerseits an eine Phase des Verteilungsnetzes, z. B. R. und andererseits an den Schutzleiter SL oder je nach Schaltung auch an den Mittelpunktsleiter My angeschlossen. Er kann auch von Laien betätigt werden, da dafür keinerlei besondere Fachkenntnisse erforderlich sind. Die Wirkungsweise zeigen die Abb. 1 bis 3.
Nach Abb. 1 wird in bekannter Weise über einen Schalter 1 mit Wischkontakt ein Widerstand R 2 zwischen Phase R und Schutzleiter SL geschaltet. Die Kontaktzeit des Schalters ist so bemessen, daß sie etwas höher liegt als die Auslösezeit des vorgeschalteten Fehlerstromschutzschalters: Der Widerstand R 2 ist so zu bemessen, daß über ihn und über den noch zulässigen Erdungswiderstand von SL ein Strom fließt, der gleich dem Auslösestrom Jf des Fehlerstromschutzschalters oder etwas größer ist. Ist der Erdungswiderstand ausreichend klein, wird der Fehlerstromschutzschalter sofort abschalten. Damit ist der Nachweis erbracht, daß die Wirksamkeit der Fehlerstrom-Schutzschaltung gewährleistet ist. Löst der Fehlerstromschutzschalter nicht aus, so ist der Erdungswiderstand von SL zu groß oder sogar unendlich groß, d. h. unterbrochen. Der Prüfende muß dann Fachkräfte benachrichtigen, die geeignete Maßnahmen zur Abhilfe treffen müssen. Im Augenblick der Prüfung kann in diesem Fall kurzzeitig (etwa 0,2 Sekunden) eine zu hohe Berührungsspannung am Erder anstehen. Ob dadurch auch im ungünstigsten Fall eine Gefährdung von Personen gegeben ist, soll dahingestellt werden, da dies auch bei den bekannten Prüfschaltungen für Fehlerstromschutzschalter möglich sein kann.
Nach Abb. 2 kann die Meßspannung in jedem Fall auf 65 V begrenzt werden, wenn eine Drossel 3 mit einer Anzapfung bei 65 V zwischen Phase R und Mittelpunktsleiter My geschaltet wird. Der über Mh fließende Strom fließt wieder über den Fehlerstromschutzschalter wie ein Betriebsstrom zurück und führt zu keiner Auslösung. Der über den Erdungswiderstand von SL fließende Strom löst jedoch wie in Abb. 1 den Schutzschalter aus. An Stelle der Drossel können auch zwei entsprechend bemessene hintereinandergeschaltete Widerstände verwendet werden.
Diese Schaltungen nach Abb. 2 haben den Vorteil, daß am Erder niemals eine höhere Berührungsspannung als 65 V auftreten kann, wenn der Anschluß von Mp in Ordnung ist.
Nach Abb. 3 wird ein Schalter 4 für die Dauer der Messung eingeschaltet. Der über den Widerstand R 2 nach Sj_ fließende Strom bewirkt eine Spannungsteilung. Die Spannung am Erder wird durch ein Relais 5 überwacht, das bei einer Spannung von > 65 V am Erder in das Schaltschloß 6 des Schalters eingreift und den Schalter 4 sofort abschaltet. Dabei wird auch die im Betrieb unerwünschte galvanische Kopplung zwischen Mp und SL über den Spulenwiderstand des Relais 5 durch Öffnen eines Hilfskontaktes 7 am Schalter 4 unterbrochen. Bei dieser Schaltung ist das Anstehen einer zu hohen Berührungsspannung am Erder nicht möglich. Der Schalter 4 mit Hilfskontakt 7, der Widerstand R 2 und das Relais 5 können in einem handelsüblichen Selbstschaltergehäuse untergebracht werden, was die Anordnung des Erdungsprüfschalters auf der Verteilung sehr erleichtert. Durch andersfarbige Kennzeichnung der Kappe, z. B. rot, kann dann die besondere Bedeutung dieses Prüfschalters hervorgehoben werden. Auch kann er durch ein Schloß verriegelbar gemacht werden; so daß nur der Schlüsselinhaber die Prüfung vornehmen kann.
Der Erdungsprüfschalter kann auch in ortsfesten Anlagen verwendet werden, wenn damit zu rechnen ist, daß sich die Erdungswiderstände verändern können und eine Nachmessung durch einfaches Einlegen dieses Erdungsprüfschalters ersetzt werden soll.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Erdungsprüfschalter für den Nachweis der Wirksamkeit einer Fehlerstrom-Schutzschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu der üblichen Prüfeinrichtung für die Funktionsprüfung des Fehlerstromschalters, die in der Regel im Fehlerstromschutzschalter eingebaut ist, durch Einlegen eines bekannten Schalters (1) mit Wischkontakt ein zeitlich und durch einen Widerstand (2) begrenzter Meßstrom hinter dem Fehlerstromschutzschalter entnommen wird, der über den Erdungswiderstand geführt wird und bei ausreichend kleinem Erdungswiderstand den vorgeschalteten Fehlerstromschutzschalter auslöst, wodurch der Nachweis erbracht wird, daß der Erdungswiderstand ausreichend klein ist, bei einem Nichtauslösen des Fehlerstromschutzschalters jedoch angezeigt wird, daß der Erdungswiderstand verkleinert werden muß; um die Wirksamkeit der Fehlerstrom-Schutzschaltung zu gewährleisten.
2. Erdungsprüfschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzung des Meßstroms durch eine zwischen Phase und dem Mittelpunktsleiter (MP) geschaltete Drossel (3) bewirkt wird, die eine Anzapfung bei 65 V besitzt und dadurch die Gefahr einer zu hohen Berührungsspannung am Erdungswiderstand ausschließt, auch wenn derselbe zu groß oder sogar unterbrochen ist.
3. Erdungsprüfschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßstrom durch eine Kombination von Schalter (4) und Relais (5) eingeschaltet und die am Erdungswiderstand auftretende Berührungsspannung derart überwacht wird, daß ab 65 V eine sofortige Abschaltung durch Eingriff des Relais (5) in das Schaltschloß (6) des Schalters (4) bewirkt und auch die unerwünschte galvanische Kopplung von (MP und SL) über die Spannungsspule des Relais durch einen Hilfskontakt (7) am Schalter (4) wieder aufgehoben wird.
4. Erdungsprüfschalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelteile der Anordnungen in ein Selbstschaltergehäuse eingebaut sind und dadurch seine Anordnung auf der Verteilung möglich ist.
5. Erdungsprüfschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe des Gehäuses zur Unterscheidung gegen normale Selbstschalter andersfarbig, z. B. rotgefärbt ist, wodurch zum Ausdruck gebracht wird, daß dieser Schalter sich funktionsmäßig von einem Selbst-_ Schalter, mit dem er auf der gleichen Verteilung angeordnet ist, unterscheidet. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 761544, 737 579, 849 726; deutsche Auslegeschriften Nr. 1003 841, 1095 926.