DE1463610B2

DE1463610B2 - Unearthed alternating current network with earth fault monitoring

Info

Publication number: DE1463610B2
Application number: DE19641463610
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Ing. 1000 Berlin Streich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1964-07-10
Filing date: 1964-07-10
Publication date: 1970-06-11
Also published as: DE1463610A1; BE665383A; GB1119291A

Description

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Es ist allgemein üblich, ungeerdeten elektrischen gerufenen Gefährdung abzuschalten. Ein Erdschluß Wechselstromnetzen zur Isolationsüberwachung eine mit einem bestimmten Wert kann beispielsweise im Gleichspannung aufzudrücken und den im Fall des Bereich einer Schrämmaschine eine erhebliche GeAuftretens eines Erdschlusses fließenden Gleichstrom fahr darstellen, so daß die Abschaltung dieses Verals Maß für den Isolationswert zu nehmen. Über- 5 brauchers im Interesse der Sicherheit erforderlich schreitet dieser Strom eine gewisse Höhe, so kann ist. Die zugeordnete Überwachungseinrichtung kann eine Fehlermeldung veranlaßt oder die Abschaltung dementsprechend eingestellt werden. Dagegen braucht des Netzes durch den Hauptschalter veranlaßt wer- beim Vorliegen desselben Fehlers der Motor einer den. Der Nachteil dieser bekannten Anordnung be- Bewetterungsanlage nicht abgeschaltet zu werden, steht darin, daß in einem galvanisch gekoppelten io weil hier eine Funkenbildung weniger gefährlich ist Netz nur an einer einzigen Stelle ein solches Über- und die weitere Luftzufuhr für den Grubenbetrieb wachungsgerät angewendet werden kann, da eine von erheblicher Bedeutung ist.It is common practice to turn off ungrounded electrical called hazards. An earth fault AC networks for insulation monitoring one with a certain value can, for example, in To apply direct voltage and in the case of a cutting machine a considerable occurrence of a ground fault flowing direct current driving represent, so that the disconnection of this Verals Take a measure of the insulation value. Over-user 5 required in the interest of security If this current rises a certain height, then it can be. The assigned monitoring device can cause an error message or the shutdown can be set accordingly. Against it needs of the network can be caused by the main switch in the presence of the same error, the motor one the. The disadvantage of this known arrangement is that the ventilation system cannot be switched off it says that in a galvanically coupled io because sparking is less dangerous here Network only at a single point such an overflow and further air supply for the mine operation monitoring device can be used, as one is of considerable importance.

Parallelschaltung mehrerer Spannungsquellen auf Die Schaltungsanordnungen können so ausgebildet denselben Fehlerwiderstand zu Fehlmessungen füh- sein, daß sie die Höhe des Gleichspannungspotentials ren würde. Infolgedessen ermöglicht es die bekannte 15 ohne oder ohne wesentlichen Leistungsentzug aus der Anordnung nur, im Fehlerfall das ganze Netz ab- Gleichspannungsquelle erfassen, die dem Wechselzuschalten. Es werden daher auch solche Verbrau- stromnetz das Gleichspannungspotential aufdrückt, eher abgeschaltet, die trotz des Erdschlusses noch Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, dem Netz im Betrieb bleiben könnten, weil ein Erdschluß für das Gleichspannungspotential durch eine übliche Isosie bzw. ihre Umgebung keine Gefahr darstellt. 20 lationsüberwachungseinrichtung aufzudrücken. DieseParallel connection of several voltage sources to The circuit arrangements can be designed in this way the same fault resistance lead to faulty measurements that they reduce the level of the direct voltage potential would ren. As a result, it enables the known 15 without or without any significant loss of power from the Arrangement only, in the event of a fault, disconnect the entire network. The DC voltage potential is therefore also imposed on such consumer power networks, rather switched off, which despite the earth fault still This creates the possibility of the network could remain in operation because a ground fault for the direct voltage potential due to a common Isosie or their surroundings are not dangerous. 20 lation monitoring device. These

Es sind bereits Vorschläge für eine selektive Ab- Einrichtung kann daher das ganze Netz beim Aufschaltung fehlerhafter Abzweige des Netzes gemacht treten starker Erdschlüsse abschalten, während die ^ί worden. Selektiv bedeutet hierbei, daß nur fehler- den Abzweigen des Netzes zugeordneten Schaltungsbehaftete Abzweige abgeschaltet werden. Jedoch sind anordnungen in ihren Ansprechwerten gestaffelt sein derartige Erdschlußüberwachungseinrichtungen im 25 können, so daß sie, wie erwähnt, die Abzweige entallgemeinen sehr aufwendig. sprechend der vorhandenen Gefährdung durch Erd-There are already proposals for selective waste facility may therefore the entire network in intrusion faulty branches of the network occur switch off made strong ground faults while been ^ί. In this context, selective means that only circuit-affected branches assigned to faulty branches of the network are switched off. However, arrangements are staggered in their response values. Such earth fault monitoring devices can be so that, as mentioned, the branches are generally very expensive. speaking of the existing hazard from earth

Es ist bereits bekannt, zum Auffinden von Erd- Schlüsse abschalten.It is already known to switch off to find earth faults.

Schlüssen in ungeerdeten elektrischen Netzen ein Ver- Die annähernd leistungslose Arbeitsweise derThey are included in unearthed electrical networks

fahren anzuwenden, bei dem im Erdschlußfall dem Schaltungsanordnungen kann dadurch erzielt wer-driving, in which, in the event of a ground fault, the circuit arrangements can be achieved

Netz ein Gleichstrom aufgedrückt und der mit dem 30 den, daß die Schaltungsanordnungen die Höhe desNetz imposed a direct current and that with the 30 den that the circuit arrangements the height of the

Erdschluß behaftete Abzweig des Netzes durch einen Gleichspannungspotentials nicht ständig, sondernA branch of the network that is affected by a ground fault is not constantly due to a direct voltage potential, but rather

Anlegestromwandler ermittelt wird. Dieses Verfahren z. B. periodisch erfassen.An applied current transformer is determined. This method e.g. B. record periodically.

ermöglicht es jedoch nur, bei bereits bestehendem Eine andere vorteilhafte Möglichkeit zur Erfas-Fehler die Fehlerstelle zu ermitteln. Da bei diesem sung des Gleichspannungspotentials besteht darin, Verfahren der Beginn der Fehlersuche willkürlich ist 35 jede der Schaltungsanordnungen auf die Differenz und die Fehlersuche selbst zeitraubend ist, kann in zwischen dem Gleichspannungspotential des Wechdem Netz unter Umständen während eines längeren selstromnetzes und dem von einer Vergleichsspan-Zeitraums ein Erdschluß bestehen. Dies kann ins- nungsquelle erzeugten Gleichspannungspotential anbesondere in Netzen im Bergbau unter Tage Gefahr- sprechen zu lassen. Beispielsweise kann hierzu ein düngen hervorrufen, weil an einer Erdschlußstelle 40 derartig geschaltetes Ventil vorgesehen sein, daß erst Funken gebildet werden können, die entzündliche beim Unterschreiten eines bestimmten Wertes des Gasgemische zur Explosion bringen können. Gleichspannungspotentials des WechselstromnetzesHowever, it only allows another advantageous possibility of detection errors when there is already another to determine the point of failure. Since this solution of the direct voltage potential consists in The method of starting the troubleshooting is arbitrary 35 each of the circuit arrangements to the difference and troubleshooting itself is time consuming, you can switch between the DC voltage potential of the alternator Network possibly during a longer self-contained current network and that of a comparison span period there is an earth fault. This can in particular in the DC voltage potential generated in the voltage source to speak of danger in underground mining networks. For example, this can be a fertilize, because at a ground connection point 40 such switched valve can be provided that only Sparks can be formed which are flammable when the value falls below a certain value Can cause gas mixtures to explode. DC voltage potential of the AC network

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zu- ein Strom über die Schaltungsanordnung fließen kann,In contrast, the object of the invention is to enable a current to flow through the circuit arrangement,

gründe, eine Anordnung zu schaffen, die bei gerin- Die Erfindung wird im folgenden an Hand derreasons to create an arrangement which, in the following, the invention is based on the

gern Aufwand gestattet, Abzweige des Netzes bzw. 45 Zeichnung näher erläutert. Ineffort permitted, branches of the network or 45 drawing explained in more detail. In

Verbraucher entsprechend der durch Erdschlüsse Fig. 1 ist das Schaltbild einer Erdschlußüberhervorgerufenen Gefährdung abzuschalten. Die Er- wachungseinrichtung dargestellt;
findung geht dabei aus von einem ungeerdeten elek- F i g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Eintrischen Wechselstromnetz mit Abzweigen zur Spei- richtung zur Potentialüberwachung,
sung von Verbrauchern, z.B. für Bergbaubetriebe 50 Bei dem Beispiel nach Fig. 1 sind an die über unter Tage, dem zur Überwachung auf Erdschlüsse den Hauptschalter 1 von dem Transformator 2 gemit Hilfe einer Gleichspannungsquelle ein Gleich- speiste Hauptleitung 3 beispielsweise drei Abzweige Spannungspotential gegen Erde aufgedrückt ist. Die I, II und III über je einen Schalter 4,5 bzw. 6 anErfindung besteht darin, daß jedem Abzweig des geschlossen. Dem Hauptschalter 1 ist eine übliche Wechselstromnetzes eine Schaltungsanordnung zu- 55 Isolationsüberwachungseinrichtung 7 zugeordnet, geordnet ist, die das Gleichspannungspotential er- durch die dem Netz in bekannter Weise über einen faßt und beim Unterschreiten eines bestimmten Wer- künstlichen Sternpunkt eine Gleichspannung gegen tes die Abschaltung des betreffenden Abzweiges ver- Erde bzw. den geerdeten Schutzleiter aufgedrückt anlaßt. Dadurch wird eine ständige Überwachung wird und die neben einem Isolationsanzeigeinstrudes Netzes auf Erdschlüsse gewährleistet, was an sich 60 ment ein auf den Hauptschalter 1 wirkendes Relais bekannt ist. Jedoch ermöglichen es die üblichen Iso- enthält. Den Abzweigen I, II und III sind Schaltungslationsüberwachungseinrichtungen nur, im Fehlerfall anordnungen 8, 9 und 10 zugeordnet, durch die das das ganze Netz abzuschalten. Durch die gemäß der dem Netz durch das Isolationsüberwachungsgerät 7 Erfindung vorgesehene Überwachung des Gleich- aufgedrückte Gleichspannungspotential erfaßt wird. Spannungspotentials im Bereich der einzelnen Ab- 65 Diesen Anordnungen ist ein Netzwerk 11 vorgeschalzweige wird dagegen die Möglichkeit geschaffen, tet, durch das der Wechselstromanteil des über die jeden Abzweig individuell entsprechend der durch Schaltungsanordnung fließenden Stromes ausgesiebt einen Erdschluß im Bereich des Abzweiges hervor- wird. Den Schaltungsanordnungen ist eine Ver-Consumers according to the earth faults Fig. 1, the circuit diagram of a danger caused by earth faults is to be switched off. The awakening device shown;
finding is based on an ungrounded elec- F i g. 2 shows an exemplary embodiment for a single alternating current network with branches for the storage direction for potential monitoring,
Solution of consumers, e.g. for mining operations 50 In the example according to FIG. 1, a DC-fed main line 3, for example three branches of voltage potential to earth, are connected to the above underground to monitor for earth faults the main switch 1 from the transformer 2 with the help of a direct voltage source is pressed. The I, II and III via a switch 4, 5 or 6 anErfindung consists in that each branch of the closed. The main switch 1 is assigned to a conventional alternating current network and a circuit arrangement which is assigned to the insulation monitoring device 7, which collects the direct voltage potential through the network in a known manner and, when the voltage falls below a certain artificial neutral point, a direct voltage against the disconnection of the Connect the relevant branch to earth or leave the earthed protective conductor pressed on. As a result, constant monitoring is ensured and, in addition to an insulation display unit, the network for earth faults is guaranteed, which is known as a relay that acts on the main switch 1. However, it allows the usual iso- contains. The branches I, II and III are only circuit monitoring devices, in the event of a fault, arrangements 8, 9 and 10, through which the entire network is switched off. The monitoring of the DC voltage potential that is imposed by the insulation monitoring device 7 according to the invention provided for the network is detected. 65 These arrangements are preceded by a network 11, on the other hand, the possibility is created by which the alternating current component of the current flowing through each branch individually according to the current flowing through the circuit arrangement results in a ground fault in the area of the branch. The circuit arrangements are a

gleichsspannungsquelle 12 zugeordnet, um das Gleichspannungspotential des betreffenden Netzpunktes durch eine Kompensationsmessung festzustellen. Dies ermöglicht eine leistungslose Arbeitsweise der Schaltungsanordnungen.DC voltage source 12 assigned to the Determine the DC voltage potential of the relevant network point by means of a compensation measurement. This enables the circuit arrangements to operate without power.

Wie Fig.2 zeigt, ist für diese leistungslose Messung eine Diode 13 vorgesehen, die aus der Vergleichsspannungsquelle einen Gleichstrom nur dann über die Schaltungsanordnung fließen läßt, wenn dessen Gleichspannungspotential einen entsprechenden Schwellwert unterschreitet, der Isolationszustand des Wechselstromnetzes also einen bestimmten kritischen Wert annimmt. In umgekehrter Richtung, d. h. bei einwandfreiem Netzzustand, sperrt die Diode 13 dagegen den Stromfluß, so daß die Gleichspannungsquelle des Isolationsüberwachungsgerätes 7 im normalen Betrieb unbelastet ist.As Fig.2 shows, is for this powerless measurement a diode 13 is provided which only generates a direct current from the comparison voltage source Lets flow through the circuit arrangement when its DC voltage potential has a corresponding Falls below the threshold value, i.e. the insulation state of the alternating current network is a certain critical one Assumes value. In the opposite direction, i. H. In the case of a perfect network condition, the diode 13 blocks it the current flow, so that the DC voltage source of the insulation monitoring device 7 in the normal Operation is unloaded.

Durch Einstellung der Vergleichsspannung kann eine Anzeige oder eine Abschaltung des betreffenden Netzabzweiges bei verschiedenen Werten des Isolationszustandes bewirkt werden. Es ist daher möglich, die Ansprechwerte der Schaltungsanordnungen, die den einzelnen Abzweigen zugeordnet sind, je nach der Bedeutung der Abzweige zu staffeln, d. h. eine Abschaltung der Abzweige bei verschiedenen Isolationswerten vorzusehen.By setting the comparison voltage, a display or a shutdown of the relevant Mains feeder with different values of the insulation status be effected. It is therefore possible to adjust the response values of the circuit arrangements that are assigned to the individual branches, to be staggered depending on the importance of the branches, d. H. one Disconnection of the branches to be provided for different insulation values.

Claims

Patent claims:

1. Unearthed electrical alternating current network with branches for feeding consumers,

z. B. for mining operations underground, to monitor for earth faults with the help of a DC voltage source a DC voltage potential is pressed against earth, thereby characterized in that each branch of the alternating current network has a circuit arrangement (8,9,10) is assigned, which is the direct voltage potential detected and when falling below a certain value, the shutdown of the relevant Branch initiated.

2. AC network according to claim 1, characterized in that each of the circuit arrangements (8,9,10) on the difference between the direct voltage potential of the alternating current network and that of a reference voltage source (12) generated DC voltage potential responds to earth.

3. AC power system according to claim 1, characterized in that each circuit arrangement (8, 9,10) contains a valve (13) switched in such a way that only when the value falls below a certain value of the direct voltage potential of the alternating current network a current can flow via the circuit arrangement (8, 9, 10). '

4. AC power system according to claim 1, characterized in that the circuit arrangements (8,9,10) the level of the direct voltage potential is not constantly, but z. B. periodically capture.

1 sheet of drawings