DE1463610C - Ungeerdetes Wechselstromnetz mit Erdschlußuberwachung - Google Patents

Description

Es ist allgemein üblich, ungeerdeten elektrischen Wechselstromnetzen zur Isolationsüberwachung eine Gleichspannung aufzudrücken und den im Fall des Auftretens eines Erdschlusses fließenden Gleichstrom als Maß für den Isolationswert zu nehmen. Überschreitet dieser Strom eine gewisse Höhe, so kann eine Fehlermeldung veranlaßt oder die Abschaltung des Netzes durch den Hauptschalter veranlaßt werden. Der Nachteil dieser bekannten Anordnung besteht darin, daß in einem galvanisch gekoppelten Netz nur an einer einzigen Stelle ein solches Überwachungsgerät angewendet werden kann, da eine Parallelschaltung mehrerer Spannungsquellen auf denselben Fehlerwiderstand zu Fehlmessungen füh-N ren würde, infolgedessen ermöglicht es die bekannte Anordnung nur, im Fehlerfall das ganze Netz abzuschalten. Es werden daher auch solche Verbraucher abgeschaltet, die trotz des Erdschlusses noch im Betrieb bleiben könnten, weil ein Erdschluß für sie bzw. ihre Umgebung keine Gefahr darstellt.

Es sind bereits Vorschläge für eine selektive Abschaltung fehlerhafter Abzweige des Netzes gemacht worden. Selektiv bedeutet hierbei, daß nur fehlerbehaftete Abzweige abgeschaltet werden. Jedoch sind derartige Erdschlußüberwachungseinrichtungen im allgemeinen sehr aufwendig.

Es ist bereits bekannt, zum Auffinden von Erdschlüssen in ungeerdeten elektrischen Netzen ein Verfahren anzuwenden, bei dem im Erdschlußfall dem Netz ein Gleichstrom aufgedrückt und der mit dem Erdschluß behaftete Abzweig des Netzes durch einen Anlegestromwandler ermittelt wird. Dieses Verfahren ermöglicht es jedoch nur, bei bereits bestehendem Fehler die Fehlerstelle zu ermitteln. Da bei diesem Verfahren der Beginn der Fehlersuche willkürlich ist und die Fehlersuche selbst zeitraubend ist, kann in dem Netz unter Umständen während eines längeren Zeitraums ein Erdschluß bestehen. Dies kann insbesondere in Netzen im Bergbau unter Tage Gefährdungen hervorrufen, weil an einer Erdschlußstelle Funken gebildet werden können, die entzündliche Gasgemische zur Explosion bringen können.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, die bei geringem Aufwand gestattet, Abzweige des Netzes bzw. Verbraucher .entsprechend der durch Erdschlüsse hervorgerufenen Gefährdung abzuschalten. Die Erfindung geht dabei aus von einem ungeerdeten elektrischen Wechselstromnetz mit Abzweigen zur Speisung von Verbrauchern, z. B. für Bergbaubetriebe unter Tage, dem zur Überwachung auf Erdschlüsse mit Hilfe einer Gleichspannungsquelle ein Gleichspannungspotential gegen Erde aufgedrückt ist. Die Erfindung besteht darin, daß jedem Abzweig des Wechselstromnetzes eine Schaltungsanordnung zugeordnet ist, die das Gleichspannungspotential erfaßt und beim Unterschreiten eines bestimmten Wertes die Abschaltung des betreffenden Abzweiges veranlaßt. Dadurch wird eine ständige Überwachung des Netzes auf Erdschlüsse gewährleistet, was an sich bekannt ist. Jedoch ermöglichen es die üblichen Isolalionsüberwachungseinrichtungen nur, im Fehlerfall das ganze Netz abzuschalten. Durch die gemäß der Hrfindimg vorgesehene Überwachung des GleichspaniHingspotentials im Bereich der einzelnen Abzweige wird dagegen die Möglichkeit geschaffen, jeden Abzweig individuell entsprechend der durch einen MrdschluU im Bereich des Abzweiges hervorgerufenen Gefährdung abzuschalten. Ein Erdschluß mit einem bestimmten Wert kann beispielsweise im Bereich einer Schrämmaschine eine erhebliche Gefahr darstellen, so daß die Abschaltung dieses Verbrauchers im Interesse der Sicherheit erforderlich ist. Die zugeordnete Überwachungseinrichtung kann dementsprechend eingestellt werden. Dagegen braucht beim Vorliegen desselben Fehlers der Motor einer Bewetterungsanlage nicht abgeschaltet zu werden, weil hier eine Funkenbildung weniger gefährlich ist und die weitere Luftzufuhr für den Grubenbetrieb von erheblicher Bedeutung ist.

Die Schaltungsanordnungen können so ausgebildet sein, daß sie die Höhe des Gleichspannungspotentials ohne oder ohne wesentlichen Leistungsentzug aus der Gleichspannungsquelle erfassen, die dem Wechselstromnetz das Gleichspannungspotential aufdrückt. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, dem Netz das Gleichspannungspotential durch eine übliche Isolationsüberwachungseinrichtung aufzudrücken. Diese Einrichtung kann daher das ganze Netz beim Auftreten starker Erdschlüsse abschalten, während die * (■ den Abzweigen des Netzes zugeordneten Schaltungsanordnungen in ihren Ansprechwerten gestaffelt sein können, so daß sie, wie erwähnt, die Abzweige entsprechend der vorhandenen Gefährdung durch Erdschlüsse abschalten.

Die annähernd leistungslose Arbeitsweise der Schaltungsanordnungen kann dadurch erzielt werden, daß die Schaltungsanordnungen die Höhe des Gleichspannungspotentials nicht ständig, sondern z. B. periodisch erfassen.

Eine andere vorteilhafte Möglichkeit zur Erfassung des Gleichspannungspotentials besteht darin, jede der Schaltungsanordnungen auf die Differenz zwischen dem Gleichspannungspotential des Wechselstromnetzes und dem von einer Vergleichsspannungsquelle erzeugten Gleichspannungspotential ansprechen zu lassen. Beispielsweise kann hierzu ein derartig geschaltetes Ventil vorgesehen sein, daß erst beim Unterschreiten eines bestimmten Wertes des' Gleichspannungspotentials des Wechselstromnetzes ein Strom über die Schaltungsanordnung fließen kann.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. In

Fig. 1 ist das Schaltbild einer Erdschlußüberwachungseinrichtung dargestellt;

F i g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Einrichtung zur Potential überwachung.

Bei dem Beispiel nach F i g. 1 sind an die über den Hauptschalter 1 von dem Transformator 2 gespeiste Hauptleitung 3 beispielsweise drei Abzweige I, II und III über je einen Schalter 4, 5 bzw. 6 angeschlossen. Dem Hauptschalter 1 ist eine übliche Isolationsüberwachungseinrichtung 7 zugeordnet, durch die dem Netz in bekannter Weise über einen künstlichen Sternpunkt eine Gleichspannung gegen Erde bzw. den geerdeten. Schutzleiter aufgedrückt wird und die neben einem Isolationsanzeigeinstrument ein auf den Hauptschalter 1 wirkendes Relais enthält. Den Abzweigen I, II und III sind Schaltungsanordnungen 8,9 und 10 zugeordnet, durch die das dem Netz durch das Isolationsüberwachungsgerät 7 aufgedrückte Gleichspannungspotential erfaßt wird. Diesen Anordnungen ist ein Netzwerk 11 vorgeschaltet, durch das der Wechselstromanteil des über die Schaltungsanordnung fließenden Stromes ausgesiebt wird. Den Schaltungsanordnungen ist eine Ver-

gleichsspannungsquelle 12 zugeordnet, um das Gleichspannungspotential des betreffenden Netzpunktes durch eine Kompensationsmessung festzustellen. Dies ermöglicht eine leistungslose Arbeitsweise der Schaltungsanordnungen.

Wie F i g. 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. 1

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 Schaltungs anordnungen, die den einzelnen Abzweigen zugeordnet sind, je nach der Bedeutung der Abzweige zu staffeln, d. h. eine Abschaltung der Abzweige bei verschiedenen Isolationswerten vorzusehen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Ungeerdetes elektrisches Wechselstromnetz mit Abzweigen zur Speisung von Verbrauchern,

z. B. für Bergbaubetriebe unter Tage, dem zur Überwachung auf Erdschlüsse mit Hilfe einer Gleichspannungsquelle ein Gleichspannungspotential gegen Erde aufgedrückt ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Abzweig des Wechselstromnetzes eine Schaltungsanordnung (8,9,10) zugeordnet ist, die das Gleichspannungspotential erfaßt und beim Unterschreiten eines bestimmten Wertes die Abschaltung des betreffenden Abzweiges veranlaßt.

2. Wechselstromnetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Schaltungsanordnungen (8,9,10) auf die Differenz zwischen dem Gleichspannungspotential des Wechselstromnetzes und dem von einer Vergleichsspannungsquelle (12) erzeugten Gleichspannungspotential gegen Erde anspricht.

3. Wechselstromnetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schaltungsanordnung (8,9,10) ein derart geschaltetes Ventil (13) enthält, daß erst beim Unterschreiten eines bestimmten Wertes des Gleichspannungspotentials des Wechselstromnetzes ein Strom über die Schaltungsanordnung (8, 9, 10) fließen kann.

4. Wechselstromnetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die SchaltungsaHordnungen (8,9,10) die Höhe des Gleichspannungspotentials nicht ständig, sondern z. B. periodisch erfassen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen