DE1144378B - Schutzeinrichtung fuer explosions-bzw. schlagwettergefaehrdete Betriebe - Google Patents

Schutzeinrichtung fuer explosions-bzw. schlagwettergefaehrdete Betriebe

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DE1144378B
DE1144378B DEC19688A DEC0019688A DE1144378B DE 1144378 B DE1144378 B DE 1144378B DE C19688 A DEC19688 A DE C19688A DE C0019688 A DEC0019688 A DE C0019688A DE 1144378 B DE1144378 B DE 1144378B
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DE
Germany
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short
cable
consumer
power source
explosion
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Pending
Application number
DEC19688A
Other languages
English (en)
Inventor
Dr-Ing Paul Brueckner
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Calor Emag AG
Original Assignee
Calor Emag AG
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Publication date
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Publication of DE1144378B publication Critical patent/DE1144378B/de
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02Details
    • H02H3/021Details concerning the disconnection itself, e.g. at a particular instant, particularly at zero value of current, disconnection in a predetermined order
    • H02H3/023Details concerning the disconnection itself, e.g. at a particular instant, particularly at zero value of current, disconnection in a predetermined order by short-circuiting

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Description

  • Schutzeinrichtung für explosions" bzw. schlagwettergefArdete Betriebe Obwohl sich im Untrrtagebergbgu die Elektrizität weitgehend als Hauptenergieträger durchgesetzt hat, W auch heutzutage, noch an verschiedenen Stellcn, die durch Schlagwetter besonders gefährdet sind, ihre, Verwendung nicht gestattet, Beispielsweise erfolgt der Antrieb der zum Vortrieb der Stellen verwendeten Masghinen, wie Bohrmaschinen u. dgl., grundsätzlirh mittels Preßluft. Der Grund liegt unter anderem darin, daß die bisher bekarinten Schtiminrichtungen keine, absolute Gewähr für einen vollkommen gefahr# losen Betrieb vor Ort gewährleisten.
  • Die bekannten Einrichtungen arbeiten in der Weise, daß im Störungsfall, beispielsweise bei Beschädigung des zum Verbraucher führenden, mit Schutz- und überwachungsleitern versehenen Kabels, eine überwachungseinrichtung anspricht, die den am Einspeisungspunkt des Kabels angeordneten Schutz" schalter auslöst, der das Kabel von der speisenden Stromquelle abtrennt. Dieser ganze Vorgang muß so schnell vonstatten gehen, daß keine Lichtbogens erscheinungen bzw. -auswirkungen nach außen dringen bzw. kein Zündfunkr, entsteht, der eine Explosion auslösen kann. Um das zu erreichen, sind schnell' schaltende Geräte notwendig, die schneller abschalten als z. B. ein Freindteil von außen in das Kabel eindringen kann. Ist z. B. der überwachungsleiter von der Kabelader 5 mm entfernt und ist die Eindringgeschwindigkeit 5 m/s, so muß innerhalb von 1 ins vom Eindringen des Frerndt-eils an gerechnet, eine vollkommene Abschaltung erfolgt sein, Mit Hilfe der an sich bekannten schnellschaltenden Schaltgeräte, die entweder elektrodynarnisch oder mit Sprengstcyff betätigt werden, sind solche kurzen Abschaltzeiten erreichbar.
  • In manchen Fällen nun, in denen beispielsweise über das Kabel Verbraucher mit induktiver Last, wie z. B. Motoren oder Transformatoren, gespeist werden, genügt es aber nicht, das Kabel nur von der speisenden Stromquelle abzutrennen, da die auf der Verbraucherseite in den Induktivitäten aufgespeicherte Energie oder die von den Motoren her auf die Störungsstelle generatorisch gelieferte elektrische Energie einen zündfähigen Funken erzeugen kann.
  • In der Selektivschutztechnik vermaschter Netze ist es bekannt, eine elektrische Leitung durch Schaltgeräte an beiden Enden zu schützen. Auch bei Stichleitungen ist es bekannt, am Anfang und am Ende der Leitung Schaltgeräte anzubringen, schon um den Verbraucher am Ende der Leitung betriebsmäßig ein-und ausschalten zu können; diese Schaltgeräte können auch mit einer Einschaltsperre bei bestehendem Erdschluß ausgerüstet sein. Durch solche Anordnungen kann das der Erfindung zugrunde liegende Problem nicht gelöst werden, weil die dabei verwendeten konventionellen Schaltgeräte und Auslöseeinrichtungell viel zu langsam arbeiten.
  • Es ist ferner der noch nicht zum Stand der Technik gehörende Vorschlag gemacht worden, nicht nur am Einspeisungsende des Kabels einen schnellwirkenden Stromabschalter, sondern außerdem am verbraucher, seitigen Ende des Kabels schnellwirkende Kurzschließer vorzusehen, mit denen die Klemmen der als Verbraucher angeschlossenen Motdren bei Beschädi, gung des Kabels kurzgeschlossen worden. Obwohl dadurch eine Entladung der in den Verbrauchern gespeicherten Energie auf die Kurzschlußstolle verhindert wird, bietet eine solche Anordnung aus Strome unterbrechern am Anfang und Kurzschließern am Ende des Kabels noch keine ausreichende Sicherheit gegen das Entstehen von zündfähigen Funken. Denn bekanntlich dauert der Abschaltvorgang bei schnellschaltenden Abschalteinrichtungen, bei denen eine magnetische Beblasung des Lichtbogens stattfindet, um so länger, je kleiner der zu unterbrechende Strom ist. Das gleiche gilt für Schalteinrichtungen, bei denen der elektrische Leiter mittels Sprengstoff aufm gesprengt wird und parallel zur Unterbrechungsstelle ein Schmelzleiter angeordnet ist, der die endgültige Abschaltung vornimmt, da das Durchschmelzen des Schmelzleiters um so länger dauert, je kleiner der zu unterbrechende Strom ist. Ein kleiner zu unter, brechender Strom kann z. B. auftreten, wenn das Kabel durch mechanische Einwirkung reißt, weil dann der Lichtbogenwiderstand an der gerissenen Stelle zwischen der speisenden Stromquelle und den Kurzschließem liegt. Aber auch dann, wenn durch das Einfallen der Kurzschließer ein &atter metallischer Kurzschlußkreis mit höchstmöglichem Kurzschlußstrom entsteht, können und dürfen die schnellwirkenden Stromunterbrecher den Strom mit Rücksicht auf die Schaltüberspannung nicht schneller als im Verlauf mehrerer Millis"den Iöschen, wobei der Kurzschlußstrom von' seinem hohen Anfangswert möglichst linear zu Null, *ßrden soll. Diese Verhältnisse lassen sich auch mit noch so schneller Betätigung der Stromunterbrecher und Kurzschließer nicht grundlegend verbessern.
  • Eine Möglichkeit, das Auftreten von zündfähigen Funken bei Beschädigung des Kabels unter allen Umständen zu verhindern, zeigt die Erfmdung, die ebenfalls eine Schutzei::nrichtung für explosions- bzw. schlagwettergefährdete Betriebe, insbesondere Bergbaubetriebe, betrifft,.., M denen ortsveränderliche Stromverbraucher, wie Motoren u. dgL, über mit Schutz- und überwächungsleitern versehene Kabel gespeist werden und am Anfang und Ende des Kabels Schaltvorrichtungen angeordnet sind, die bei Betätigung des Kabels die Energiezufuhr von der speisenden Stromquelle und> vom Verbraucher her unterbrechen. Gemäß der Erfindung sind sowohl am Anfang wie am Ende des Kabels Schaltgeräte angeordnet, die die speisende Stromqu:elle und den Verbraucher kurzschließen. Die Verwendung von Kurzschließern hat den wesentlichen Vorteil, daß eine damit ausgerüstete Schutzeinrichtung , erheblich schneller arbeitet als bei Verwendung der üblichen Abschalteinrichtungen. Es ist z. B. möglich, mit elektrodynamisch betätigten Kurzschließem Schaltzeiten von 0,2 bis 0,3 ins zu erzielen, gerechnet vom Moment der Auslosung an bis zum Kurzschluß. Mit durch Sprengstoff betatigten Kurzschheßem werden sogar Zeiten von 0, 1 ins erreicht. Aber noch wichtiger ist es für den Erfindungsgegenstand, daß nach dem Ansprechen der Kurzschließer an den beiden Enden des Kabels sich nur noch die im magnetischen Streufeld und im Dielektrikum des Kabelabschnitts zwischen den Kurzschließern aufgespeichertr, Energie zu entladen braucht ohne daß von außen noch weitere Energie zugeführt wird. Die abzubauende Euergie ist daher so' klein, daß sie sich in ungefährlich kurzer Zeit in Stromwärm-a umsetzt. Um eine ausreichende Sicherheit zu geben, sind die Spannungsabfälle an den Kurzschließern so klein zu halten, was ohne weiteres möglich ist, daß selbst bei Aufreißen bzw. Abreißen des Kabels kein Zündfunke mehr entstehen kann.
  • Ein weiterer Vorteil besteht bei der Verwendung von Kurzschließern darin, daß sich über die Schaltbrücke des Kurzschließers die kapazitiven Ladungen der einzelnen Phasenleiter ausgleichen können, so daß die bei Abschaltemrichtungen notwendigen Entladewiderstände also -entfallen. Da zwischen dem am Ende des Kabels angeordneten Kurzschließer und dem Verbraucher kein Kabel zwischengeschaltet werden kann, da dieses dann nicht ge-schützt ist, wird der Kurzschließer erfindungsgemäß innerhalb des explosions- bzw. schlagwettergeschützten Gehäuses des Verbrauchers angeordnet. Das gleiche geschieht zweckmäßig auch mit dem am Anfang des Kabels befindlichen Kurzsähließer, der innerhalb des Gehäuses der speisenden Stromquälle untergebracht wird.
  • Die Überwachung des Kabels sowie die Auslösung der Schalteinrichtungen erfolgt zweckmäßigerweise durch kontakflüse, beispiel£weise elektronisch oder transistorgesteuerteÜberwachmiigseinrichtungen. Diese arbeiten bedeutend schneller als die üblicherweise verwendeten Einrichtungen, da bei diesen die Eigen-und Schaltzeit der einzelnen Organe, wie Relais u. dgl., zu groß sind. Mit kontaktlosen Überwachungseinrichtungen ist es möglich, innerhalb weniger Mikrosekunden, gerechnet von dem durch einen in das Kabel eindringenden Fremdkörper verursachten Auslöseirapuls ab, den Auslösebefehl an die das, Kabel kurzschließenden Schaltgeräte, zu geben.
  • Die kontaktlosen überwachungseinrichtungen enthalten im allgemeinen Energiespeicher in Form von Kondensatoren. Um in jedem Fall die Funktionsfähigkeit der Schutzeinrichtung zu gewährleisten, ist es daher erforderlich, Maßnahmen zu treffen, die verhindern, daß das Kabel mit oder ohne angeschalteten Verbraucher an die speisende Stromquelle angeschlossen wird, ehe die als Energiespeicher dienenden Kondensatoren in der überwachungseinrichtung aufgeladen sind. Beispielsweise kann dies dadurch erreicht werden, daß zwischen dem Kurzschließer und der speisenden Stromquelle bzw. dem Verbraucher ein Schalter angeordnet ist, dessen Betätigung von der Funktionsbereitschaft der überwachungseinrichtung abhängig ist oder sogar von dieser ausgelöst wird. Durch diesen Schalter wird das Kabel bzw. der Verbraucher erst dann an die Stromquelle angeschlossen, wenn die Kondensatoren in der überwachungseinrichtung geladen sind.
  • Weiter ist es notwendig, zwischen der speisenden Stromquelle und dem am Einspeisungsende des Kabels befindlichen Kurzschließer eine entsprechende Schalteinrichtung, beispielsweise Sicherung od. dgl., vorzusehen, die den Kurzschluß für die Stromquelle aufhebt.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erlmdung dargestellt.
  • Mit 1 ist der ortsveränderliche Stroinverbraucher, ein Motor, bezeichnet, der von dem als Energiequelle fungierenden Transformator 2 über das mit Schutz-und überwachungsleitem versehene Kabel 3 gespeist wird. An beiden Enden des Kabels 3 ist jeweils ein durch Sprengstoff betätigter Kurzschließer 4 und 5 vorgesehen, die im Fall einer Beschädigung des Kabels den Motor und den Transformator kurzschließen und somit das Kabel innerhalb kürzester Zeit stromlos machen. Der am Motor befIndliche Kurzschließer 4 ist innerhalb des schlagwettergeschützten Gehäuses 6 untergebracht. Zwischen dem Transformator 2 und dem Kurzschließer 5 sind Sicherungen 7 angeordnet, die nach Ansprechen des Kurzschließers 5 den Kurzschlußkreis auftrennen. Mit 8 und 9 sind Schaltgeräte bezeichnet die das Kabel 3 bzw. den Verbraucher 1 erst dann an die Stromquelle 2 anschließen, wenn die nicht dargestellte überwachungseinrichtung funktionsbereit ist.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Schutzeinrichtung für explosions- bzw. schlagwettergefährdete Betriebe, insbesondere Bergbaubetriebe, bei denen ortsveränderliche Stromverbraucher, wie Motoren u. dgl., über mit Schutz- und überwachungsleitern versehene Kabel gespeist werden und am Anfang und Ende des Kabels Schaltvorrichtungen angeordnet sind, die bei Beschädigung des Kabels die Energiezufuhr von der speisenden Stromquene und vom Verbraucher her unterbrechen, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl am Anfang wie am Ende des Kabels Schaltgeräte angeordnet sind, die die speisende Stromquelle und den Verbraucher kurzschließen.
  2. 2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die speisende Stromquelle bzw. den Verbraucher kurzschließenden Schaltgeräte (Kurzschließer) innerhalb der explosions-oder schlagwettergeschützten Gehäuse der speisenden Stromquelle bzw. des Verbrauchers untergebracht sind. 3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschließer durch Sprengstoff betätigt werden. 4. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschließer durch kontaktlose, beispielsweise elektronisch oder transistorgesteuerte überwachungseinrichtungen ausgelöst werden. 5. Schutzeinrichtung nach Anspruch4, dadurch gekennzeichnet daß bei Verwendung eines Kondensators als Energiequelle für die überwachungseinrichtung jeweils zwischen Kurzschließer und speisender Stromquelle bzw. Verbraucher ein Schalter angeordnet ist, der erst eingeschaltet werden kann, wenn der Kondensator aufgeladen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 626 818; deutsche Auslegeschriften Nr. 1051950, 1018 136, 1002 446; deutsche Auslegeschrift El0018VII1b/21c (bekanntgemacht am 22.3.1956); Schleicher: Die moderne Selektivschutztechnik und die Methoden zur Fehlerortung in Hochspannungsanlagen, Berlin 1936, S. 278, 279.
DEC19688A 1959-08-27 1959-08-27 Schutzeinrichtung fuer explosions-bzw. schlagwettergefaehrdete Betriebe Pending DE1144378B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0280759A1 (de) * 1987-03-06 1988-09-07 Heinrich Dr. Groh Anordnung für elektrische Energieversorgungsleitungen zum Schutz gegen Explosionen von Gas- und/oder Staub-Luft-Gemischen, vorzugsweise des Untertagebetriebes

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DE626818C (de) * 1932-11-18 1936-03-03 Arthur Fritz Koppel Einrichtung zum Schutz von Personen oder Tieren von gefahrbringenden elektrischen Stroemen
DE1002446B (de) * 1956-11-02 1957-02-14 Werner Leschhorn Dipl Ing Schutzschaltung zur Erdschlussueberwachung in nicht geerdeten Drehstromnetzen, insbesondere im Steinkohlenbergbau unter Tage
DE1018136B (de) * 1955-06-21 1957-10-24 Siemens Ag Schutz- und UEberwachungseinrichtung fuer elektrische Speiseleitungen im Untertagebetrieb
DE1051950B (de) * 1956-09-28 1959-03-05 Siemens Ag Eigensichere Schutz- und Steuerschaltung fuer Leitungen

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