DE1588142A1 - Vorrichtung zum Zaehlen von Stromstoessen - Google Patents

Description

• "Vorrichtung zum Zählen von Stromstößen" Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zählen der Stromstöße, die in Blitzableitern, in Erdleitungen von überspannungsableitern, in den Erdseilen von Freileitungen und dgl. auftreten. Derartige Messungen dienen verschiedenen Zwecken, wie statistischen Urversuchungen in der Gewitterforschung, u. U. der Klärung von Schadensursachen; in elektrischen Anlagen der Prüfung der Frage inwieweit sie durch Überspannungen oder Blitzeinschläge gefährdet werden; oder wie oft der Blitz gefahrlos zur Erde abgeleitet werden konnte, d. h. wie oft der Blitzableiter wirksam wurde; der Feststellung ob zwischen verschiedenen Stationen eines Netzes Unterschiede in der Häufigkeit des Blitzeinschlages, bzw. der abgeleiteten Überspannungen bestehen; der Feststellung des notwendigen Lrdseilschutzwinkels usw. mehr. Grundsätzlich geht es also darum, die Häufigkeit der Stromstöße zu erfassen.die in Blitzschutz-anlagen von Gebäuden, in elektrischen Energieversorgungsanlagen und dgl. durch Blitze oder Überspannungsstöße auftreten unci hieraus die Konsequenzen für die vorzunehmenden Schutzmaßnahmen zu ziehen. Zu diesem Zweck sind sowohl einmalig wirkende und danach zu ersetzende oder wieder in ihre Ausgangslage zu bringende rizeigegeräte, als auch fortlaufend zählende Vorrichtungen bekannt.. Da Anzeigegeräte ständig kontrolliert werden müssen, scheiden sie für den vorliegenden Zweck aus. Die Erfindung befaut sich daher nur mit zählenden Vorrichtungen. Die dazu bekannten Gerbte haben durchweg den Nachteil, daß sie im Betrieb die Erdleitung unterbrechen. Als Spannungsgeber dienen entweder spannungsabhängige Widerstände oder Funkenstrecken, denen ein Kondensator und die Zählvorrichtung pam.llel geschaltet sind. In diesem Zusammenhang ist auch die Verwendung einer Doppelweggleichrichterschaltung bekannt.
• Weiter ist dabei nachteilig der oft recht komplizierte Aufbau der Anordnung und die fehlende galvanische Trennung des Meßkreises von dem stromführenden Leiter. Damit müssen das Zählwerk und die Kapazität hochspannungsfest sein, wodurch das Gerät weiter verteuert wird. Vor allem aber können diese Zähler nicht zugleich den oberen und den unteren Grenzbedingungen der Praxis gerecht werden. Denn einerseits muß die untere Ansprechgrenze des Zählers bei den kleinsten wahrscheinlichen Stromamplituden liegen. Zum anderen muß sich aber seine Zerstörungsgrenze oberhalb des größtmöglichen auf ihn einwirkenden Stromes befinden. So erfaßt ein Zähler für direkte Blitzströme nach vorliegenden statistischen Werten 94 % aller Einschläge, wenn er schon bei 2 kA anspricht. Er)darf aber trotzdem nicht bei höheren Blitzströmen von z. B.
• 100 kA zerstört werden. Ebenso große Meßbereiche liegen bei den anderen, eingangs genannten Anwendungsmöglichkeiten vor. Auch muß der Zähler bei verschiedenen Stromanstiegszeiten und Stromdauern im Bereich von 10 bis 100 s zählen können.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sicher wirkende und in der Herstellung preisgünstige Zählvorrichtung zu schaffen, bei der die vorgenannten Nachteile vermieden sind, vor allem im Betrieb keine Unterbrechung der Erdverbindung erfolgt. Demnach wird mit der Erfindung in erster Linie vorgeschlagen, daß ein Wandler mit einem Kern vorgesehen ist, der eine Magnetisierungskennlinie mit scharfem Sättigungsknick besitzt, wobei durch den Kern die den die den Stromstoß führende, die Primärwicklung bildende Leitung legbar ist, und daß die Sekundärwicklung des Wandlers mindestens drei im Abstand voneinander befindliche Anzapfungen aufweist, an die in an sich bekannter Weise über einen Zweiweggleichrichter die Kapazität und das Zählwerk angeschlossen sind. Eine Unterbrechung der Erdverbindung im Betrieb ist somit vermieden. Es ist ohne Fremdenergiebedarf eine fortlaufende Zählung der auftretenden Stromstöße möglich. Hiermit und aufgrund des einfachen Aufbaues der Vorrichtung ergibt sich der Vorteil, daß sie relativ billig und wartungsfrei ist. Hinzu kommt eine einwandfreie galvanische Trennung des Primärkreises, d. h. der Ableitung oder des Blitzableiters, vom Meß- oder Sekundärkreis, was zu einer Verbilligung des Gerätes weiter beiträgt. Der Vorteil der geringen Herstellungskosten ist aber wesentlich, da solche Geräte in Energieversorgungsanlagen in einer relativ großen Anzahl installiert werden müssen.
• Ferner besteht die Möglichkeit, sowohl positive als auch negative Ströme entweder zusammen oder getrennt zu erfassen. Der Ansprechbereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist so groß, daß er bei der Erfassung von Blitz- und Erdströmen an Überspannungsableitern usw. allen auftretenden Stromgröpen gerecht werden kann. Denn gegen die schädliche Wirkung zu großer Ströme, bzw. zu steiler Spannungsanstiege ist eine Sicherung der Bauteile des Sekundärstromkreises dadurch gegeben, daß die magnetische Kennlinie des Wandlers rechtwinklig bzw: entsprechend geknickt verläuft. Die Übersetzung des Wandlers ist je nach dem Bestimmungszweck der Zählvorrichtung

  entsprechend auszulegen.. Dies hat denjvorteil, daß die Bauelemente

  des Meß- oder Sekundärkreises für alle Anwendungsgebiete gleich bleiben.

  Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind den tim der

  Zeichnung dargestellten Ausführungsbespielzu Uten.

  Es zeigt;

  Fig, 1: Das Schaltschema der erfindungsgemäßen

  Vorrichtung,

  ig. ja-- Eine Sonderschaltung der l.ekkrseits,

  Fig, 3; Ein erstes Ausfuhrungsbeispieder

  en Ausführung einer solchen Vor

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  12 und den beiden Gleichrichterdioden 13 bestehende Meß- oder -Sekundärkreis angeschlossen ist. Dies können handelsübliche Bauelemente sein. Das gestrichelt angedeutete Gehäuse 2 und der Mittelpunkt 15 der Doppelweggleichrichteranordnung können gem. Ziff. 16 geerdet sein. Die Sekundärwicklung 14 ist entsprechend den beim jeweiligen Anwendungsgebiet zu erwartenden Stromstößen ausgelegt. Sie kann z. B. für das Erfassen von Blitzströmen aus 2 x 5 Windungen bestehen. Die Eisenkennlinie des Wandlerkerns 10 verläuft etwa rechteckig, zumindest besitzt sie im Sättigungsbereich eine sehr starke Knickung. Dies hat zur Folge, daß nur innerhalb eines gewissen Bereiches um den Nulldurchgang des Primärstromes eine Induktionsänderung bzw. eine Spannung auftritt, die aber auch bei einer sehr starken, z. B. 100-fachen Vergrößerung der Stromamplitude nicht mehr wesentlich ansteigt. Dies ist aus den o. g. Gründen entscheidend für die Brauchbarkeit eines Stoßstromzählers.
• Da die Stromstoßzeit nur ungefähr 10 - 100jus beträgt und damit für das relativ träge Zählwerk zu kurz ist, wurde ihm in an sich bekannter Weise die Kapazität 11 (in diesem Beispiel 250,#uF) parallel geschaltet. Das Zählwerk kann aus einem Zählrelais mit einer davon fortlaufend geschalteten Zahlenanzeige bestehen. Die an sich bekannte Zweiweggleichrichteranordnung verhindert bei einer negativen Welle das Entstehen von Überspannungen am Gleichrichter, die bei einer Einweggleichrichteranordnung auftreten würden. Fig. la zeigt eine Sonderschaltung, bei der sich in jedem Zweig .des Doppelweggleichrichters einander parallel geschaltet eine Kapazität 11' und ein Zähler 12' befinden. Mit dieser Anordnung können positive und negative Ströme nach i1irer Polarität getrennt erfaßt und gezählt werden. Der Wandler 14 müß nicht, wie es in den Ausführungsbeispielen gezeigt ist, zusammen mit den Bauelementen des Sekundärkreises in einem gemeinsamen Gehäuse 2 untergebracht sein. Falls eine Fernanzeige erwünscht ist, kann man das Zählrelais im Gerät durch ein Relais mit Arbeitskontakt ersetzen, das dann in bekannter Weise über beliebig lange Leitungen und eine Hilfsspannung ein Zählrelais schaltet.
• Statt eines Zählrelais mit parallel geschalteter Kapazität könnte auch eine andere Zähleinrichtung vorgesehen werden, ohne damit den Bereich der Erfindung zu verlassen.
• In den Figuren 2 und 3, 4 und 5, sowie 6 und 7, sind drei einander ähnliche konstruktive Ausführungen der Erfindung dargestellt. Beim Beispiel der Fig. 2, 3 bildet das eigentliche Gehäuse-Oberteil 2 zugleich die Seitenwände und ist von =einem unteren plattenförmigen Bodenteil 4 abgeschlossen. Um den Eintritt von Regenwasser zu verhindern, ist hier die Stoßkante 17 zwischen den Gehäuseteilen 2, 4 auf der Gehäuseunterseite vorgesehen. Ähnlich ist auch die Gehäuseausführung (Ziff. 2" und 4") im Beispiel der Fig. 6 u. 7. Das Gehäuse besitzt an seiner oberen und. unteren Seite Durchtrittsöffnungen 18 für die jeweilige Ableitung (Blitzableiter oder entsprechende Leitung eines Überspannungsableiters und dgl.). Es ist aber ebenso möglich, dort als gesondertes Teil einen z. B. runden oder flachen Leiter 1 vorzusehen, der in den aufgetrennten Blitzableiter od. dgl. eingefügt, d.h. damit in Reihe geschaltet wird. Dazu kann der Leiter 1 an seinen Enden entsprechende Klemmflächen besitzen (nicht dargestellt), Die Öffntingzn 18 sind übereinander angeordnet und fluckiten niit vier lkirchtrittsöffnung i'9 des Wandlerkernes lt).

  Eiei. V,#,l.ilx?Ihiung Au@#q e$ sich#

  ihn im Buse gegen Leiter anderen Durchmessers oder Bauart

  auevachselbewr unterzubringen. Dazu kann der Leiterstab mit

  einem Wiüerla'ger 23 und einem durch die Öffnung 18 steckbaren

  Schraubgewinde 21 versehen sein, so dau er mit Hilfe ,einer

  Mutter 22 wie dargestellt fest, aber auswechselbar gehalten

  ist. l.t 23 und 24 sixd Dichtungen bezeichnet. Die Dichtung 24

  besteht ba@orrleolierstoff. Falls erforderlich, 3n

  auch eine entsprechende Isolierung zwischen dem Uiter i und

  des Gehäuse 2 In Bereich der oberen. Öffnung 18 vorgesehen wer-

  den*-

  Die anzeige des Zählserkes und das. Abiesefenster 3 können äset.

  den Figuren 2 und 4 so angeordnet sein, daü das Fenster nach

  unten ,gerichtet ist zmindest so schräg verläuft, daw eine Aale-

  Ach eine unterhalb Bier Vorrichtung stehende Person möglich

  ist. Entsprechend verliLuft a=h die zugehörige Wand 5 des Gehäu-

  *es 2. Bei Viten die in Aghe oder sogar tiefer installiert

  it sich feine senkrechte snordmmg der Wanzi 5"

  den Fmuters Y' (s. . 6),

  rs-i"-md zum Salt der werschii:denen Bmelemente kam

  - ' " der zu diesen Zweck entsprechende Bob-

  1t

  t. So Ist z. B. in seiner schräg we@@-

  'tbui$els4 25 eine Schrung vorgesehen, n nelche das

  mit einenrderaapfen 27 eingreift und durch .eiere

  Mutter 9 festg«cbrs*,t wirdp (s. Fig. .2, 3). Auch die übrigen

  .te .e die Diode 13, der Wandlercera 10 umd vier Konden-

  setar 11 *]Lud mm Bügel ß gehalten. Beis Ausführungsbeispiel der

  3- besitzt -der e1 ß eine über den Leiter 1 s s eBoh-

  so daß er mit dem Anziehen der Mutter ,22 am Gehäuse befes-

  tigt-wird.

  Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4, 5 ist anstatt der waagerecht verlaufenden Bodenplatte eine senkrechte Seitenwand 4' vorgesehen, an der ein Montagebügel 8' angebracht, z. B. angeschweißt oder an-. geschraubt ist. Der Bügel S' ist hier mit einem Auflager 25 für das Zählwerk und den Kondensator versehen. Im übrigen ist er ähnlich dem zuvor beschriebenen Bügel 8 ausgebildet. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 6 und 7 liegen das Zählwerk und der Kondensator auf der Grundplatte 4" auf, an welcher der Montagebügel 8" befestigt ist.
• Da solche Geräte jahrelang Wind und Wetter ausgesetzt sind, ist ein einwandfreier Schutz der elektrischen Bauteile-gegen Witterungseinflüsse notwendig (s. die o. g. Dichtungen 23, 24). Zu diesem Zweck kann man außerdem nach erfolgter Montage das Gehäuseinnere mit einem Kunstharz od. dgl. ausgießen, bzw. ausschäumen.
• Es sind Anwendunsfälle denkbar, bei denen die den Strimstoß führende Ableitunz aus irgendwelchen Grünue,z nicht zur Einführung in den Uandler, bzw. zum Anschluß an den Leiterstab 1 aufgetrennt werden darf. Dazu schlägt die Erfindung vor, den Wandler zweiteilig auszubilden derart, da-; er von der Seite h(:r um eine solche Ableit»no vPlPCt u,TFrAFn kann_

Claims (1)

1. Patent- und.Schutzansprüche 1.) orrichtung zum Zählen der Stromstöße in Blitzableitern, in Erdleitungen von Überspannungsableitern und dgl. Ableitungen, wobei die Stromstöße mit Hilfe einer Kapazität ein Zählwerk betätigen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wandler mit einem Kern (10) vorgesehen ist, der eine Magnetisierungskennlinie mit scharfem Sättigungsknick besitzt und durch den die den Stromstoß führende, die Primärwicklung bildende Leitung legbar ist, und daß die Sekundärwicklung (14) des Wandlers mindestens drei im Abstand voneinander befindliche Anzapfungen aufweist, an die in an sich bekannter Weise über einen Zweiweggleichrichter (13) die Kapazität (11) und das Zählwerk (12) angeschlossen sind. 2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich in jedem Zweig des Doppelweggleichrichters einander parallel geschaltet eine Kapazität (1l') und ein Zähler (12') befindet (Fig. la). 3.) Vorrichtung nach Anspruch 1, oder den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (10) des Wandlers ein weichmagnetischer Ringbandkern ist. 4.) Vorrichtung nach einem oder mehreren Gier Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekunärwicklung (14) des Wandlers aus wenigen, z. B. 2 x 5 Windungen be rterlt. 5.) Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerätegehäuse an seiner Ober- und Unterseite je eine Öffnung (18) besitzt, die übereinander liegen und zur Durchführung der Ableitung dienen und daß der im Gehäuseinnern befindliche Wandlerkern (10) mit seiner inneren Durchtrittsöffnung (19) zu den vorgenannten Öffnungen fluchtend angeordnet ist. 6.) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (18) im Gehäuse und die Durchtrittsöffnung (19) des Wandlers von einem ans Gehäuse befestigten Leiter (1) durchsetzt sind, der in die aufgetrennte Ableitung einfügbar ist. 7.) Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (1) auswechselbar ist. 8.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter durch eine Verschraubung (21, 22) im Bereich einer der Öffnungen (18) an der entsprechenden Gehäusewand lösbar befestigt ist. 9.) Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus einem zugleich die Seitenwände bildenden Oberteil (2, 2") und aus einem unteren, plattenförmigen Bodenteil (4, 4") besteht (Fig. 2 und 6). L0.) Vorrichtung Lisch Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, claß sich clle Stoßkants (L7) zwi.d:z@iert Ober- und ßocieriteLL an der Lf?ht.t1.-lLL@B£:ite befindet. 11.) Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 - 10, wobei im Gehäuse ein Fenster für das Ablesen des entsprechend angeordneten Zählwerkes vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daii das Fenster (3) nach unten. gerichtet ist oder zumindest so schräg verläuft, daii ein Ablesen durch einen unterhalb der Vorrichtung stehende Person möglich ist. 12.) Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 - 11, gekennzeichnet durch einen Montagebügel (8, 8', 8"), der Bohrungen od. dgl. zur Anbringung und zum Halt der Bauteile (Wandler, Zählwerk usw.) besitzt. 13.) Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Montagebügel (8) mit einer über den Leiter (1) passenden Bohrung versehen ist, so daß er zugleich mit der Verschraubung des Leiters am Gehäuse befesti-t wird. 14.) Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Montagebügel (8', 8") an einem der Gehäuseteile fest angebracht, z. B. angeschweißt ist. 15.) Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 - 14, dadurch gekennzeichnet, da:3 das Gehäuseinnere mit einem die Bauteile umgebenden Kunstharz od. dgl. ausgegossen bzw. ausgeschäumt ist. 1b.) Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 15 dadurch gekennzeichnet, daii der Wandler zweigeteilt ist derart, da.: er um eine nicht auf trennbare Ableitung gelegt werden kann.