DE2240221C3

DE2240221C3 - Anzeigeeinrichtung für Isolationsfehler

Info

Publication number: DE2240221C3
Application number: DE2240221A
Authority: DE
Inventors: Edmund 7891 Rheinheim Friedrich; Josef Othmarsingen Mosele; Rolf Wuerenlos Schaumann; Manfred Dr. Phil. Turgi Vogelmann
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1972-07-11
Filing date: 1972-08-16
Publication date: 1980-10-16
Also published as: FR2192310B3; DE2240221A1; CH547500A; FR2192310A1; DE2240221B2; IT990982B; JPS4953878A; GB1423537A; NL7309539A

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzeigeeinrichtung für Isolationsfehler in isolierten elektrischen Einrichtungen mit wenigstens einer in der Isolierung angeordneten Elektrode sowie mindestens einem fehleranzeigenden Signalelement.

Es ist bekannt, daß bei den vorgenannten elektrischen Einrichtungen auftretende Isolationsfehler normalerweise durch Messung z. B. der Glimmeinsatzspannung oder des Durchgangswiderstandes bei den Abnahmeprüfungen oder im Zuge besonderer Betriebskontrollen erfaßt werden. Zwischen diesen Kontrollen auftretende Fehler sind jedoch ohne entsprechenden Aufwand nicht erkennbar. Selbst periodische Messungen erfordern bereits einen großen zusätzlichen Meßaufwand; Das Fehlen der zwischen den vorgenannten Messungen liegenden zwischenzeitlichen Kontrolle hingegen birgt die Gefahr von unkontrollierten, gegebenenfalls nicht mehr unter Kontrolle bringbaren Schaden.

Aus der DE-AS 1 199876 ist es insbesondere bekannt, die Isolation elektrischer Kabel mit leitenden Einlagen, die in die Leiterisolation eingelegt sind und deren Spannungsverteilung durch geeignete Vorrichtungen kontrolliert wird, zu überwachen. Solche Überwacbungsanordnungen dienen der Kontrolle der Isolation bei einer Beanspruchung, die durch norma-ί ten Wechselstrom bzw. Wechselspannung auftritt. Die letztgenannte Auslegeschrift betrifft aber vor allem eine Vorrichtung zur Überwachung des Zustandes einer zwischen leitenden Metallteilen angeordneten Isolationsschicht mit Hilfe einer oder mehrerer in die

in Isolationsschicht eingebetteter leitender Folien, die mit einer Vorrichtung zur Überwachung der Potentialverteilung zwischen den Metallteilen und den leitenden Überwachungsfolien verbunden ist, mit der Besonderheit der Anwendung zur Kontrolle der Iso-

! ΐ laden zwischen den bei kleinstem gegenseitigem Abstand zeitweilig gegeneinander unter Hochspannung stehenden Platten des Kollektors einer Hochstromstoßanlage, bei der die Isolationsschicht aus zwei oder mehr Isolierfolien höchster dielektrischer Festigkeit

besteht, zwischen welchen sich die leitenden Überwachungsfolien befinden. Hierbei geht es demnach um Vorrichtungen mit mehreren Isolationsschiehten mit in diese eingebettete leitende Einlagen bzw. Folien, die an hilfsspannungsgespeiste Schaltungsanordnungen mit vielteiligem Schaltungsaufbau angeschlossen sind.

Weiters ist aus der DE-AS 1193 596 ein Verfahren zum Orten einer Isolationsfehlerstelle eines von einem

. elektrischen Leiter durchdrungenen Isolationskörpers

so bekannt, das sich durch die Kombination folgender teils an sich bekannter Maßnahmen auszeichnet:

a) Überziehen des Isolationskörpers mit einer elektrisch schlechtleitenden Schicht, so daß diese den Leiter nicht berührt, falls eine solche Schicht

)"> nicht bereits anderweitig vorgesehen ist;

b) Anbringen von zwei einen Meßabschnitt in der Längsrichtung des Leiters eingrenzenden Zuführungselektroden auf der Überzugsschicht;

c) Anlegen einer Prüfhochspannung zwischen dem 4Ii Leiter des Isolationskörpeu, einerseits und den

beiden Zuführungselektroden der Überzugsschicht andererseits von solcher Höhe, daß noch keine Überschlagsentladung auftritt;

d) Abtasten der Längsspannung zwischen den Zuführungselektroden mit Hilfe von zwei in bezug auf die Ausdehnung des Meßabschnitts in geringem Abstand voneinander befindlichen Abtastelektroden, an die ein auf Koronaentladungen am Fehlerort ansprechendes Hochfrequenzanzeigegerät angeschlossen ist.

Hierbei handelt es sich somit um keine zumindest teilweise einen stationären Teil des isolierten Leiters bildende Überwachungsanordnung. Außerdem erfordert das letztbeschriebene Verfahren das Anlegen ei-

« ner fremden Prüfhochspannung an den jeweils zu untersuchenden Meßabschnitt.

Der Zweck der Erfindung liegt hingegen darin, bei elektrischen Einrichtungen deren Sicherheit durch einen Mindestaufwand zu erhöhen.

Mi Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei zumindest zum Teil isolierten elektrischen Einrichtungen mit einfachen Mitteln, vor allem bei Ausnutzung der Kunststofftechnik, eine teilweise einen stationären Teil der elektrischen Einrichtung bildende Anzeige-

M einrichtung für eine ständige Anzeige von Isolationsfehlern zu schaffen, mittels der ein Dauerschutz der elektrischen Einrichtung gewährleistbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß, ausgehend

von einer Einrichtung der eingangs genannten Art, durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches I gelöst,

Die mit der Erfindung gemäß Anspruch I erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß mit einfachsten Mitteln bei kostensparender Fertigung bereits mit nur einer einen Teil der elektrischen Einrichtung bildenden Elektrode und einfachen konventionellen Mitteln bei Vermeidung einer Anzeigehilfsspannungsquelle ein betriebssicher wirksamer Schutz in für die elektrische Einrichtung realsierbar ist.

Besonders vorteilhaft ist es, die Erfindung nach den Merkmalen der Ansprüche 2, 3 oder 4 auszubilden. Im Hinblick darauf, daß nämlich die Zukunft bei solchen Einrichtungen, also z. B. im elektrischen AnIagenbau bei mit Kunststoffen vollisolierten Einheiten liegt, bei denen Isolier- bzw. Isolationsfehler im Betrieb verheerende Folgen, wie Explosionen, Brände usw., nach sich ziehen können, stellt die Erfindung eine anlagenadäquate Anzeige- und Schutzeinrichtung dar, die zumindest mit ihren Meßelektroden ein integrierendes Bestandteil der jeweiligen Anlageneinheit bildet, so daß mit der Fertigung sicher Einheiten oder von Teilen von diesen zugleich auch ein wesentlicher Teil der Einrichtung für die dauernde Fehlanzeige in einfachster Weise mitgefertigt wie eingegossen, eingepreßt oder eingeschäumt werden kann und dadurch gegebenenfalls einen Teil der aus ähnlichem Material besehenden Isolation der elektrischen Einrichtung bilden kann. jo

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist deren Weiterausbildung nach den Merkmalen der Ansprüche 5 und 6 von besonderem Vorteil, weil dadurch in einfachster Weise im Fehlerfall die Veränderung des Stromdurchsatzes durch die Isolierung der J5 Verwirklichung eines Dauerschutzes dei elektrischen Einrichtung dient, indem die Anzeigeeinrichtung für die Steuerung einer Schutzeinrichtung verwendet wird, die die elektrische Einrichtung ständig selbsttätig überwacht.

Außerdem ist es von Vorteil, die Erfindung nach Anspruch 7 auszuführen, um dadurch die elektrische Einrichtung und somit die Anzeigeeinrichtung aber auch den Berührenden gegen Wirkungen infolge Berührung abzusichern, indem die Oberfläche der Isolierung geerdet ist.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig, I das Grundschema einer überwachten elektrischen Einrichtung, und

Fig. 2 das Schema einer mit einer Schutzerde versehenen Einrichtung, wobei jene gegebenenfalls uls Kapselung dienen kann.

In Fig. I ist die Isolierung mit 1. ein von der Isolierung 1 umgebender Leiter mit 2, die Elektrode mit 3, ein hochohmiger Erdungswiderstand der Elektrode 3 mit 4, ein dem Erdungswiderstand 4 in Serie geschaltetes Signalelement mit 5 und ein Fehler in der Isolierung 1 mit 6 bezeichnet.

Beim Entstehen von Isolationsfehlern 6 tritt eine Veränderung der Zahl der über den hochohmigen Erdungswiderstand 4 abfließenden Elektronen auf, die mittels des Signalelementes 5 als Schadensindikator erfaßt und als Steuergröße für eine in der Fig. 1 nicht dargestellte Schutzautomatik dient, die die elektrische Einrichtung 1, 2 vor Schaden bewahrt.

In Fig. 2 sind die der Fig. 1 entsprechenden Positionen gleich bezeichnet. Um die Einrichtung 1, 2 berührungssicher auszuführen, ist #-2 Außenfläche der Isolierung 1 unmittelbar niederohmiggeerdet bzw. als Schutzerde 7 ausgebildet, wobei die Elektrode 3 durch eine Isolierschicht 1' von der Schutzerde 7 getrennt ist.

So kann die Schutzerde 7 insbesondere der Mantel eines vollständig isolierten und gekapselten Schalters sein, um eine weitere der vielen Möglichkeiten für die isolierte elektrische Einrichtung anzugeben.

Sowohl für die Ausführung nach Fig. 1 als auch gemäß Fig. 2 gilt nun, daß die tanö-Kurve knickt, sobald im Inneren z. B. eines Isolators infolge Fehlers entweder die Erwärmung zu groß wird und es zu einer Störung des Wärmegleichgewichtes kommt oder an irgend einer Stelle ein Glimmen einsetzt. Von diesem Zeitpunkt an nehmen die dielektrischen Verluste erheblich schneller zu. Mit anderen Worten gesagt, wenn der Verluststrom fortlaufend gemessen wird, so ergibt sich im Fehlerfall eine Veränderung des glatten Stromverlaufes, woraus zu schließen ist, daß irgendwo im Isolator ein Glimmen aufgetreten sein muß.

Die letztgenannte Veränderung wird nun mittels des Signalelementes 5 erfaßt und kann nun je nach der relativen Größe der Veränderung 7» B. bei einer Schaltanlage in der Schaltwarte eine Vorwarnung oder einen Alarm oder bei unmittelbarer Gefahr ηϊι Verzug für den betreffenden Anlagenabzweig eine Kurzunterbrechung oder sogar einen Ausschaltbefehl auslösen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anzeigeeinrichtung für Isolatiansfehler in isolierten elektrischen Einrichtungen mit wenigstens einer in der Isolierung angeordneten Elektrode sowie mindenstens einem fehleranzeigenden Signalelement,dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Isolierung (1) zugleich verarbeitete Elektrode (3) aus wenigstens einem zumindest mit halbleitenden oder leitenden Mitteln versehenen elektrisch nichtleitenden Werkstoff besteht, und daß die Elektrode (3) hierbei über einen hochohmigen Widerstand (4) geerdet ist, dem das Signalelement (5) in Serie oder parallel geschaltet ist.

2. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (3) aus einem karbonisierten Kunststoff in Form von Fäden oder Gewebe oder Matten oder Papier besteht.

3. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (3) aus wenigstens einem kohlenstoff-faserverstärkten Kunststoff besteht.

4. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß φα Elektrode (3) aus Schaumstoff besteht.

5. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das in Serie geschaltete Signalelement (5) aus einem Präzisionsamperemeter oder einer Arseniddiode oder einer Photodiode mit Umsetzer besteb'..

6. Verwendung der Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1 für die Steuerung einer Einrichtung zum Schutz der isolierten elektrischen Einrichtungen.

7. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unmittelbare Erdung (7) der Isolierung (1) durch eine Isolierschicht (1') von der Elektrode (3) getrennt ist.