DE1541742C3 - Einrichtung zur Überwachung des Gesamtisolationswiderstandes eines elektrischen Netzes gegen Erde oder Masse - Google Patents
Einrichtung zur Überwachung des Gesamtisolationswiderstandes eines elektrischen Netzes gegen Erde oder MasseInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung des Gesamtisolationswiderstandes eines"elektrischen
Netzes gegen Erde oder Masse, bei der eine Hilfswechselspannung mit von der Frequenz der Netzspannung
abweichenden Frequenz zur Anwendung kommt, bei der die Phasenlagen der beiden Spannungen
miteinander verglichen werden und bei der ein auf die Ansprechgrenze einstellbarer Bezugswiderstand
vorhanden ist Eine derartige Einrichtung ist aus der DT-PS 456 761 bekannt. Bei dieser bekannten Einrichtung
wird die Wicklung mehrphasiger, mit Nullpunktserdung versehener Wechselstrommaschinen gegen
Erdschluß dadurch gesichert, daß zu dem bei Erdschluß
im Erdungskreis zur Wirkung kommenden Teil der Maschinenspannung eine in die Erdleitung des Nullpunktes
dauernd eingeschaltete, von der Maschinenspannung in Phase oder Frequenz verschiedene Hilfswechselspannung
hinzugefügt wird, die sich mit der Maschinenspannung zu einer resultierenden, bei jeder Lage des Erdschlusses
von Null verschiedenen Spannung zusammensetzt und Signal- oder Auslöseorgane an sich bekannter
Art auch dann betätigt, wenn der Erdschluß im Nullpunkt der Maschinenwicklung oder in dessen unmittelbarer
Nähe erfolgt. Mit Hilfe eines Bezugswiderstandes ist die Ansprechgrenze der Einrichtung einzustellen.
Die Wirksamkeit einer derartigen Einrichtung '' beschränkt sich also darauf, die Auslösung der Relais
und damit der Hauptschalter und der Erregung von mehrphasigen Wechselstrommaschinen auch dann zu
gewährleisten, wenn die durch den Erdschluß dem Erdungskreis aufgedrückte Spannung einen gewissen
Mindestwert unterschreitet
Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, geht über die der bekannten Einrichtung wesentlich
hinaus. Sie besteht darin, eine Einrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, den Gesamtwiderstand
eines elektrischen Netzes, unabhängig von dessen Kapazität gegen Erde oder Masse und unabhängig von
dessen Stromart zu überwachen. In diese Aufgabe ist die Überwachung des Gesamtisolationszustandes von
Gleichstromnetzen, Einphasenwechselströmnetzen, Mehrphasennetzen mit oder mit nicht herausgeführtem
Nulleiter oder komplexen Wechselstrom-Gleichstromnetzen mit galvanischer Verbindung zwischen den einzelnen
Netzteilen, z. B. durch Gleichrichter, Umrichter u. dgl. eingeschlossen, unabhängig davon, ob die Netze
unter Spannung stehen oder nicht, und unabhängig von (( der Netzbelastung oder von zwischen stromführenden
Netzteilen auftretenden Fehlern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die eingangs genannte Einrichtung einen
Wechselstromgenerator einer gegenüber der Netzfrequenz niedrigeren Frequenz aufweist, der über eine aus
einem Längsfilterkreis bestehende Ankopplung symmetrisch an das Netz sowie an Erde oder Masse angeschlossen
ist, die ferner zwei Meßtransformatoren aufweist, deren Primärwicklungen mit dem auf die Ansprechgrenze
der Einrichtung einstellbaren Bezugswiderstand in Reihe geschaltet sind, während eine ,
zweite Primärwicklung des Transformators in entgegengesetztem Sinn zwischen den Generator und das
Netz geschaltet ist, und deren Sekundärwicklungen an eine Phasenvergleichsvorrichtung, wie Ringmodulator
angeschlossen sind, dessen Ausgang mit einem Meßglied verbunden ist, das ein von der Polarität seines
Eingangswertes abhängiges Signal abgibt.
Auf der rechten Seite von F i g. 1 sind die Ankopplungen der Überwachungseinrichtung an verschiedene
Netze gezeigt:
bei »M« ein Zweileiternetz für Gleichstrom oder
einphasigen Wechselstrom,
bei »P« ein dreiphasiges Netz mit herausgeführtem Nulleiter,
bei »ζλ< ein dreiphasiges Netz ohne Nulleiter.
Jede dieser Ankopplungen kann an die Klemme 10 der Überwachungseinrichtung angeschlossen werden. Die Ankopplungen haben die Aufgabe, die Netze von der Überwachungseinrichtung galvanisch zu trennen, eine symmetrische Ankopplung der Netze an die Überwachungseinrichtungen zu ermöglichen sowie ein Einfließen der Netzfrequenz und ihrer Oberwellen in die Überwachungseinrichtung bei Wechselstromnetzen zu verhindern.
Jede dieser Ankopplungen kann an die Klemme 10 der Überwachungseinrichtung angeschlossen werden. Die Ankopplungen haben die Aufgabe, die Netze von der Überwachungseinrichtung galvanisch zu trennen, eine symmetrische Ankopplung der Netze an die Überwachungseinrichtungen zu ermöglichen sowie ein Einfließen der Netzfrequenz und ihrer Oberwellen in die Überwachungseinrichtung bei Wechselstromnetzen zu verhindern.
Die galvanische Trennung wird durch mindestens einen Kondensator 1,2,4,5,6, 7 zwischen den Netzleitern
und der Überwachungseinrichtung erreicht. Die symmetrische Ankopplung erfolgt bei »M« durch eine
in der Mitte angezapfte Drossel 3, bei »P« durch die drei Drosselspulen zwischen den Phasen A, B, C und
dem Nulleiter, bei »ζλ< durch die drei an einer Seite miteinander verbundenen Kondensatoren 5, 6, 7, die
einen künstlichen Nullpunkt bilden.
Ein Einfließen der Netzfrequenz in die Überwachungseinrichtung wird dadurch verhindert, daß eine
Drosselspule 11 mit den Koppelgliedern 1 bis 7 in Reihe geschaltet ist, deren Selbstinduktion so abgestimmt
ist, daß sie mit den Koppelgliedern einen Filterkreis (Resonanzkreis für die niedrige Meßfrequenz oder
Tiefpaß) bildet, der den Meßstrom durchfließen läßt, die Netzfrequenz und ihre Oberwellen jedoch weitgehend
sperrt Bei Überwachung von Wechselstromnetzen ist außerdem ein aus dem Kondensator 9 und der
Drosselspule 12 bestehender, auf die Netzfrequenz abgestimmter Resonanzkreis vorgesehen, der zwischen
dem Punkt 13 und der Erde »Γ« angeschlossen ist und
infolge seines geringen Widerstandes bei Netzfrequenz die Restspannung des oben beschriebenen Filterkreises
kurzschließt, so daß sie in dem im folgenden beschriebenen Meßstromkreis nicht wirksam werden kann.
Der Meßgenerator 14 gibt die Meßspannung Ug niedriger Frequenz (z. B. 20 Hz) mit einem Strom /gab.
Eine Klemme des Generators liegt über die Klemme 19 an Erde »7«, während die andere Generatorklemme an
die Klemme 20 angeschlossen ist. Der vom Generator 14 abgegebene Strom Ig teilt sich auf in die folgenden
Ströme:
den Meßstrom Ir, der durch die Primärwicklungen 24a, 15a, die Ankopplung 11, 1, 2, 3 und die aus
dem Erdschlußwiderstand und der Kapazität des Netzes gegen Erde bestehende Fehlerimpedanz
zur Erde fließt und hauptsächlich von dieser bestimmt wird,
den Strom Iq, der durch die Primärwicklungen 24a, 15a der Meßtransformatoren 14, 15 und dann
durch den aus dem Kondensator 9 und der Drossel 12 gebildeten Netzresonanzkreis, der für die Meßfrequenz
einen komplexen Widerstand darstellt, zur Erde fließt,
den Bezugsstrom IRo, der durch den Widerstand
16, die Wicklungen 176,18a der Meßtransformatoren 17, 18 und durch den einstellbaren Bezügswiderstand
25 zur Erde fließt,
den Strom, der durch die Primärwicklung 22a des Transformators 22, den Kondensator 21 und die Selbstinduktionsspule 23 zur Erde fließt. Dieser Strom hat gleichfalls den Wert Iq, da die Elemente dieses Kreises so bemessen sind, daß sie für die Meßfrequenz den gleichen komplexen Widerstand bilden, wie der aus dem Kondensator 9 und der Selbstinduktionsspule 12 gebildete Resonanzkreis.
den Strom, der durch die Primärwicklung 22a des Transformators 22, den Kondensator 21 und die Selbstinduktionsspule 23 zur Erde fließt. Dieser Strom hat gleichfalls den Wert Iq, da die Elemente dieses Kreises so bemessen sind, daß sie für die Meßfrequenz den gleichen komplexen Widerstand bilden, wie der aus dem Kondensator 9 und der Selbstinduktionsspule 12 gebildete Resonanzkreis.
Der Transformator 15 gibt in seiner Sekundärspule 156 den Strom Ir + Iq «= 1 ab (für alle Transformatoren
sei das Übersetzungsverhältnis 1 :1 festgesetzt). Der Transformator 22 gibt in seiner Sekundärspule 22b
den Strom Iq ab. Beide Ströme durchfließen die Primärspule 17a des Transformators 17 in entgegengesetzter
Richtung, so daß ihre Differenz I — Iq — Ir + Iq — Iq = Ir,' also der Meßstrom, wirksam
wird.
Die zweite Primärspule 176 des Transformators 17 wird von dem Bezugsstrom IRo durchflossen. Sie hat
entgegengesetzten Wicklungssinn gegenüber der Wicklung 17a, so daß dieser Transformator in seiner
Sekundärwicklung 17c eine Spannung erzeugt, die der Differenz der Ströme in den beiden Primärwicklungen
proportional ist, also die Größe Ir—IRo hat. Der Transformator
18 wird in seiner Primärwicklung 18a vom Strom IRo durchflossen und gibt in seiner Sekundärwicklung
eine proportionale Spannung ab.
Durch Verstellen des einstellbaren Widerstandes 25 wird die Größe des Bezugsstromes IRo und damit die
Ansprechgrenze der Überwachungseinrichtung eingestellt. Der Bezugsstrom IRo durchfließt außerdem den
Widerstand 16, der an der Sekundärwicklung 24b des Transformators 24 angeschlossen ist. Dieser Widerstand
16 ist derartig dimensioniert, daß er in dem Stromkreis für den Bezugsstrom IRo den gleichen
Spannungsabfall hervorruft, der in der Ankopplung durch den Meßstrom entsteht. Durch diese Maßnahme
wird der Spannungsabfall in der Ankopplung kompensiert.
Die Sekundärwicklungen 17c und 186 der Transformatoren 17 und 18 sind in bekannter Weise an die vier
Spitzen des aus vier Dioden bestehenden Ringmodulators 26 angeschlossen. Zwischen ihre Mittelanzapfungen
ist die Wicklung 27a des polarisierten Relais 27 geschaltet, dessen Kontakt 276 einen nicht dargestellten
Meldestromkreis schließt, wenn die Erregerwicklung von einem vom Modulator kommenden Strom in
nur einer Richtung durchflossen wird.
Das Vektordiagramm der Ströme zeigt F i g. 2. Darin bedeutet der Vektor OA den Bezugsstrom IRo, der infolge
des ohmschen Widerstandes 25 mit der Meßspannung »Ug«. in Phase liegt, während der Vektor OB den
Meßstrom Ir darstellt, dessen Wirkkomponente, die in Richtung des Vektors OA liegt, vom Isolationswiderstand
des Netzes gegen Erde bestimmt wird und dessen dazu senkrechte Blindkomponente von der Kapazität
des Netzes gegen Erde abhängig ist. Werden beide voneinander subtrahiert, wie dies im Transformator 17
geschieht, so ergibt sich für den Strom Ir — IRo der
Vektor OC, dem die Sekundärspannung des Transformators 17 entspricht. Die Sekundärspannung des
Transformators 18 ist proportional dem Strom IRo.
Bei dem im Vektordiagramm gezeigten Beispiel liegt der Vektor OA senkrecht zum Vektor AC, d. h., daß der
Strom IRo lim 90° gegenüber dem Strom IRo — {Ir — IRo) phasenverschoben ist. Der vorn Modulator
kommende Strom hat den Wert Null, und das polarisierte Relais 27 ist nicht erregt. In diesem Fall
befindet sich der Isolationswiderstand des Netzes an der am Widerstand 25 eingestellten Ansprechgrenze
der Überwachungseinrichtung.
Wenn sich infolge der Verringerung des Netzisolationswiderstandes der Meßstrom Ir erhöht, sind die
Vektoren der Ströme IRo und IRo — (Ir — IRo) um
1O41
einen Winkel von mehr als 90° gegeneinander verschoben.
Dadurch ist in der Wicklung 27a des Relais 17 der Stromfluß so gerichtet, daß der Kontakt 276 dieses Relais
schließt.
Ist dagegen der Netzisolationswiderstand höher als der eingestellte Ansprechgrenzwert, so ist der Meßstrom
Ir kleiner als in der F i g. 2. Die Phasenverschiebung zwischen dem Vektor 0-4 und OC ist kleiner als
90°. Der durch die Wicklung 27a des Relais 17 hindurchgehende
Meßstrom fließt in entgegengesetzter Richtung, und das polarisierte Relais 27 spricht nicht
an.
Die Figur stellt nur ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung gemäß der Erfindung dar. Die Einzelheiten
der Ausführung können in vielfacher Weise abgeändert werden. Vor allem kann man selbstverständlich die dargestellten
technischen Mittel durch andere, gleichartige ersetzen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Einrichtung zur Überwachung des Gesamtiso-Iationswiderstandes
eines elektrischen Netzes gegen Erde oder Masse, bei der eine Hilfswechselspannung
mit von der Frequenz der Netzspannung abweichenden Frequenz zur Anwendung kommt,
bei der die Phasenlagen der beiden Spannungen miteinander verglichen werden und bei der ein auf
die Ansprechgrenze einstellbarer Bezugswiderstand vorhanden ist, gekennzeichnet durch einen
Wechselstromgenerator (14) einer gegenüber der Netzfrequenz niedrigeren Frequenz, der über eine
aus dem Längsfilterkreis (1,2,3,4,5,6 oder 7) bestehende
Ankopplung symmetrisch an das Netz sowie an Erde oder Masse angeschlossen ist, ferner durch
zwei Meßtransformatoren (17 und 18), deren Primärwicklungen (18a und t7b) mit dem auf die Ansprechgrenze
der Einrichtung einstellbaren Bezugswiderstand (25) in Reihe geschaltet sind, während
eine zweite Primärwicklung (17a) des Transformators (17) in entgegengesetztem Sinn zwischen den
Generator (14) und das Netz geschaltet ist, und deren Sekundärwicklungen (17c und t8b) an eine Phasenvergleichsvorrichtung,
wie Ringmodulator (26) angeschlossen sind, dessen Ausgang mit einem Meßglied (27) verbunden ist, das ein von der Polarität
seines Eingangswertes abhängiges Signal abgibt'
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Überwachung von Wechselstromnetzen
ein auf die Netzfrequenz abgestimmter Reihenresonanzkreis (9 und 12) als Querfilterkreis
vorgesehen ist, der zwischen dem dem Netz abgewandten Anschluß des Längsfilterkreises (1 bis 7
und 11) und Erd.e oder Masse geschaltet ist
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet
durch einen komplexen Widerstand (21, 23), der so ausgerichtet ist, daß er für die Meßfrequenz
den gleichen Wert hat wie der Reihenresonanzkreis (9, 12) und der in Reihe mit der Primärwicklung
(22a) des Transformators (22) an die Ausgangsklemmen des Meßfrequenzgenerators (14) angeschlossen
ist und daß die Sekundärwicklung (22b) des Transformators (22) parallel mit der Sekundärwicklung
(156) eines weiteren Transformators (15) an die erste Primärwicklung (17a) des Transformators
(17) angeschlossen ist, wobei die Primärwicklung (15a) des Transformators (15) zwischen Meßgenerator
(14) einerseits und Querfilter (9, 12) und Längsfilter (1 bis 7,11) andererseits liegt.
4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Primärwicklungen
(176,18a), der Meßtransformatoren (17,18) und
dem Bezugswiderstand (25) ein Widerstand (16) in Reihe geschaltet ist, der so bemessen ist, daß in ihm
der gleiche Spannungsabfall entsteht wie durch den Meßstrom im Längsfilter (1 bis 7, 11) erzeugt wird
und daß der Widerstand (16) an die Sekundärwicklung (24b) eines Transformators (24) angeschlossen
ist, der zwischen dem Meßfrequenzgenerator (14) einerseits und dem Querfilter (9, 12) und dem
Längsfilter (1 bis 7,11) andererseits liegt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR41944A FR1467126A (fr) | 1965-12-13 | 1965-12-13 | Procédé et dispositif de contrôle de la résistance d'isolement globale d'un réseau électrique |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1541742A1 DE1541742A1 (de) | 1969-07-17 |
DE1541742B2 DE1541742B2 (de) | 1975-02-06 |
DE1541742C3 true DE1541742C3 (de) | 1975-09-18 |
Family
ID=8595250
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19661541742 Expired DE1541742C3 (de) | 1965-12-13 | 1966-12-09 | Einrichtung zur Überwachung des Gesamtisolationswiderstandes eines elektrischen Netzes gegen Erde oder Masse |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1541742C3 (de) |
FR (1) | FR1467126A (de) |
GB (1) | GB1173288A (de) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4054832A (en) * | 1975-10-21 | 1977-10-18 | James G. Biddle Company | System and method of measurement of insulation qualities of three-phase power equipment |
DE3112952C2 (de) * | 1981-03-31 | 1994-05-05 | Walther Bender Gmbh & Co Kg Di | Verfahren und Einrichtung zum Bestimmen der Gesamtableitungsimpedanz in einem ungeerdeten Wechselstromnetz |
CN108288848B (zh) * | 2018-03-09 | 2024-05-03 | 天地(常州)自动化股份有限公司 | 煤矿井下电机漏电闭锁装置 |
-
1965
- 1965-12-13 FR FR41944A patent/FR1467126A/fr not_active Expired
-
1966
- 1966-11-23 GB GB5237366A patent/GB1173288A/en not_active Expired
- 1966-12-09 DE DE19661541742 patent/DE1541742C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR1467126A (fr) | 1967-01-27 |
DE1541742B2 (de) | 1975-02-06 |
GB1173288A (en) | 1969-12-03 |
DE1541742A1 (de) | 1969-07-17 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |