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Isolationsmeßeinrichtung für ein ungeerdetes, in Betrieb befindliches
Wechsel-oder Drehstromnetz Die Erfindung bezieht sich auf eine Isolationsmeßeinrichtung
für ein ungeerdetes, in Betrieb befindliches Wechsel- oder Drehstromnetz, vor allem
Hochspannungsnetz, nachstehend als Prüfling bezeichnet, beruhend auf der Einspeisung
einer zwlschen Erde oder einem Schutzleiter des Prüflings einerseits und einer am
Netz angeschlossenen Drosselspule andererseits angelegten Hilfswechselspannung,
die über einen Brückengleichrichter und zwei hintereinandergeschaltete Transformatoren
als dem Prüfling gleichfrequente Hilfswechselspannung zur Verfügung steht, und mit
einem den gleichgerichteten Isolationsfehlerstrom erfassenden Überwachungsgerät.
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Eine derartige Einrichtung ist im wesentlichen durch die deutsche
Patentanmeldung S 21913 VIII b/21 c bekannt. Bei dieser Einrichtung ist jedoch vor
allem nachteilig, daß die eigentliche Isolationsmeßeinrichtung galvanisch mit dem
Prüfling verbunden ist und daher zumindest unter ungünstigen Bedingungen ein gefährliches
Potential im Störungsfall annehmen kann.
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Es ist ferner bekannt, den Isolationszustand von ungeerdeten Wechsel-
und Drehstromanlagen während des Betriebes mittels einer Isolationsmeßeinrichtung
zu messen, die in Reihe. mit einer Sperrdrossel und einer Gleichrichterbrücke zwischen
einem Leiter der zu überwachenden Anlage und einem Schutzleiter oder Erde geschaltet
ist. Der Gleichrichter wird dabei über einen Netztransformator gespeist.
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Im störungsfreien Fall fließt kein Strom. Bei Auftreten eines Isolationsfehlers
wird jedoch der Stromkreis für den Gleichstrom mehr oder weniger niederohmig geschlossen,
so daß über die Isolationsmeßeinrichtung ein Strom fließt. Wechselstrommäßig bleibt
dieser Stromkreis jedoch wegen der Sperrdrossel weiterhin relativ hochohmig. - Die
Isolationsmeßeinrichtung ist bei der bekannten Überwachungseinrichtung galvanisch
mit der zu überwachenden Wechsel- oder Drehstromanlage verbunden. Dies ist jedoch,
vor allem bei Anlagen mit hoher Spannung, unerwünscht. Zweckmäßigerweise sollte
die eigentliche Isolationsmeßeinrichtung auf möglichst niedriger Spannung liegen.
Ordnet man jedoch die Isolationsmeßeinrichtung auf der Niederspannungsseite des
den Gleichrichter speisenden Netztransformator an, so ergeben sich - wie Versuche
zeigten - bei Auftreten eines Isolationsfehlers erhebliche Störspannungen, die sogar
noch von der Phasenlage der Fehlerspannung abhängig sind. Eine ordnungsgemäße Messung
des Isolationszustandes ist auf diese Weise praktisch nicht möglich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Isolationsüberwachungseinrichtung
zu erstellen, die vor allem für ungeerdete Wechsel- und Drehstromanlagen mit hoher
Spannung verwendbar sein soll, und wobei trotzdem die eigentliche Isolationsmeßeinrichtung
sich nicht auf einem gefährlichen Potential befindet und auch ein solches selbst
bei Störungen nicht annehmen kann.
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Diese Aufgabe wird mit der eingangs angegebenen Isolationsmeßeinrichtung
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß diese die im kennzeichnenden Teil des Anspruches
1 angegebene Ausgestaltung erhält. Bei einer Abwandlung ergibt sich eine weitere
Lösung nach dem Kennzeichen des Anspruches 2. Bei der Lösung nach Anspruch 2 ist
ebenfalls die Windungszahl der prüflingsseitigen Wicklung des prüflingsseitigen
Transformators größer als die Windungszahl seiner mit dem Überwachungsgerät verbundenen
Wicklung. - Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen, insbesondere durch die Auslegung
der Windungszahlen des prüflingsseitigen Transformators, lassen sich Störspannungen
so weit herabsetzen, daß eine Messung des Isolationszustandes des Prüflings mit
der gewünschten Genauigkeit während des Betriebes möglich wird.
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Im folgenden soll die Erfindung an Hand der in den F i g. 1 und 2
schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
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Die zu überwachende, ungeerdete Drehstromanlage, von z. B. 1500 V,
ist mit 1 bezeichnet. Zwischen dem Leiter T der Drehstromanlage und dem Schutzleiter
4 sind eine Sperrdrossel 2 und eine Gleichrichterbrücke 3 geschaltet. Die Gleichstromausgänge
der Gleichrichterbrücke 3 sind durch einen Kondensator 5 überbrückt. Wechselstromseftig
wird
die Gleichrichterbrücke über einen Netztransformator 7 gespeist,
an dessen- Slemmen 8, 9 eine Wechselspannung von 220 V anliegt. Zwischen dem Netztransformator
7 und dem Gleichrichter 3 sind die Isolationsmeßeinrichtung - bestehend bestehend
aus einer Gleichrichterbrücke 10, einem Meßgerät- it und einem Meidegerät 12 und
ein .-weiterer kansformator 6 vorgesehen. Dieser ist als IsQliertransformator ausgeführt
und mit dem hochspannungsseitig angeordneten Gleichrichter 3 verbünden. Dabei ist
die hochspannungsseitige Windungszahl des Transformators 6 größer als dessen niederspannungsseitige.
Günstigerweise wird das Verhältnis der Windungszahlen mindestens gleich- Zwei gewählt.
Die an den Klemmen 8, 9 zugeführte Versorgungsspannung von 220V wird somit dem -
hochspannungsseitigen Gleichrichter 3 über den Netztransformator 7 und den Transformator
6 zugeführt, wobei die eigentliche Isolationsmeßeinrichtung 10, 11, 12 auf der Primärseite
des Transformators 6 angeordnet ist.
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Durch den -Netztransformator- 7 -wird die Versorgungsspannung von
220 V auf 15 V herabtransformiert, während der Transformator 6 die Spannung wieder
auf etwa 30 V erhöht. Durch diese Wahl der Spannungen ließ sich eine Messung des
Isolationszustandes -des Netzes 1 während des Betriebes mit dem Meßgerät 11 mit
einer ausreichenden - Genauigkeit erzielen. Die Meßgenauigkeit wurde dabei auch
bei Isolationsfehlern mit unterschiedlicher Phasenlage eingehalten. Außerdem konnte
vorteilhafterweise trotz guter Meßgenauigkeit und damit weitgehender Elimination
von Störspannungen die Kapazität des Kondensators 5 relativ klein gehalten werden.
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Bei der in F i g. 1 gezeigten Isolationsüberwachungseinrichtung wird
von dem Meßgerät 11, außer dem durch den Isolationszustand der Anlage 1 bedingten
Strom auch noch der Magnetisierungsstrom des Transformators 6 erfaßt. Diese Abweichung
läßt sich jedoch in die Anzeige des Meßgerätes 11 eineichen. Der Magnetisierungsstrom
hat bereits bei unendlich großem Isolationswiderstand der überwachten Anlagel einen
bestimmten Ausschlag des Meßgerätes 11 zur Folge. Er entfällt bei Wegfall der Versorgungsspannung
oder bei einem niederspannungsseitigen Fehler. Durch den Magnetisierungsstrom des
Wandlers 6 läßt sich also vorteilhafterweise die Betriebsbereitschaft der Isolationsüberwachungseinrichtung
hinsichtlich ihres Niederspannungsteiles stets überprüfen.
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In Fig.2 ist eine Isolationsüberwachungseinrichtung dargestellt,
bei der die Versorgungsspannung des hochspannungsseitigen Gleichrichters 3 an den
Klemmen 8, 9 anliegt und diesem über einen Netztransformator 13 zugeführt wird.
Die Versorgungsspannung wird dabei von 220 V auf etwa 30 Vherabgesetzt. Die Sekundärwicklung
des Transformators
13 ist inSgeihes mit der Primärwicklung eines weiteren Transformators
14 geschaltèt. Die Isolationsmeßeinrichtung 10, 11, 12 befindet sich auf der Sekundärseite
des weiteren Transformators 14.
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Der Transformat6r 14 ist derart- ausgelegt, daß seine hochspannungssettige
(primäre) Windufngszahl größer als seine sekundärseitige Windungszahl ist.
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Damit wird die - im Zusammenhang mit der Beschreildung zu F i g. j
bereits erläuterte - gewünschte Herabsetzung von auf das Meßgerät 11 einwirkenden
Störspannungen erreicht. - Der weitere Aufbau der Isolationsmeßeinrichtung nach
F i g. 2 sowie die Wirkungsweise derselben entspricht dem im Zusammenhang mit F
i g. 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel.
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Auf eine wiederholende Beschreibung kann daher verzichtet werden.