DE264278C

DE264278C -

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Publication number: DE264278C
Application number: DE1912264278D
Authority: DE
Priority date: 1912-01-28
Filing date: 1912-01-28
Publication date: 1913-09-23

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 264278 KLASSE 21 e. GRUPPE

RUDOLF WAHN in WIEN.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 28. Januar 1912 ab.

Bisher bot es Schwierigkeiten, unter Spannung stehende Isolatoren von in Betrieb befindlichen Starkstromanlagen auf ihren Isolationszustand zu untersuchen. Man mußte sich lediglich darauf beschränken, daß die Gesamtanlage in Teilstrecken zerlegt und deren Isolationswert bestimmt wurde. Hierbei konstatierte Isolationsfehler suchte man hierauf durch genaue Besichtigung der einzelnen Anlageteile zu ermitteln.

Die nachstehend beschriebene Schaltanordnung ermöglicht es, den Isolationszustand jedes einzelnen Isolators durch Messung zu bestimmen.

I. Methode.

Für Gleichstrom und einfachen Wechselstrom werden zwei Voltmeter mit gleichen inneren Widerständen mit einem sehr empfindlichen Amperemeter derart in Verbindung gebracht, daß die einen Enden der Voltmeterleitungen sich in einem Knotenpunkte vereinigen, an den auch die Amperemeterleitung anschließt (Fig. i). Die anderen Enden der Voltmeter- bzw. Amperemeterleitungen führen zu den Klemmen (Steckkontakten) F, D, E (Fig. 1). Der Knotenpunkt der Voltmeter- und Amperemeterleitungen führt zu der Klemme (dem Steckkontakte) K (Fig. 1).

Bei der Messung des Isolationswiderstandes der Isolatoren von Anlagen, deren Hin- und Rückleitungen auf Isolatoren verlegt sind, wird wie folgt vorgegangen:

Mittels Anschlußgestänge werden die Voltmeter A, B (Fig. 2) den Isolatoren der Leitungen 1, 2 parallel und das Amperemeter dem Maste parallel geschaltet, indem der Knotenpunkt K mittels Anschlußgestänge an eine Isolatorstütze, die Klemme E mittels einer Verbindungsleitung an den Mastfuß bzw. die Erde angeschlossen wird.

An den Instrumenten werden dann die Spannungen A₁B und die Stromstärke i abgelesen.

Ist X der Widerstand des Isolators der Leitung 1, Y der Widerstand des Isolators der Leitung 2, r_x der Widerstand jedes Voltmeters, r der Widerstand des Amperemeters, M der Widerstand des Mastes und beträgt die Spannung zwischen den Leitungen 1 und 2 V Volt, so ist

A +B = V.

Zufolge des 1. Kirchhoffschen Gesetzes, welches bestimmt, daß die Summe aller in einem Punkte zusammenfließenden Ströme gleich Null ist, muß die Differenz zwischen dem von der Leitung 1 zur Isölatorstütze / fließenden Strome und dem von der Stütze / der Leitung 2 zufließenden Strome gleich sein dem. von der Stütze teils durch den Mast und teils durch die Amperemeterleitung zur Erde fließenden Strome. Dabei ist angenommen, daß der Knotenpunkt K mit der Stütze / zusammenfällt.

Der von der Leitung ι zum Knotenpunkte fließende Strom setzt sich zusammen aus dem durch den Isolator und dem durch das angeschlossene Voltmeter fließenden Strome.

Da die Spannung gleich ist dem Produkte aus der Stromstärke mal dem Widerstände, so hat die durch den Isolator der Leitung ι

fließende Stromstärke den Wert -^- und die

durch

hat den Wert

das Voltmeter

fließende

X
Stromstärke

Der von der Leitung ι zum Knotenpunkte fließende Summenstrom ist somit

A-(X

Auf ähnliche Art erhält man den vom Knotenpunkte zur Leitung 2 fließenden Strom, und zwar ist derselbe

Xj Xj

B(Y + Y-r,

Der vom Knotenpunkte zur Erde fließende Strom setzt sich zusammen aus dem durch den Mast und dem durch das Amperemeter fließenden Strome.

Der durch das Amperemeter fließende Strom ist i, der durch den Mast fließende Strom wird wieder nach dem Ohmschen Gesetz ermittelt.

Die Spannung vom Knotenpunkte zur Erde ist i ' r, mithin ist die durch den Mast fließende

Stromstärke
dann:

und der Summenstrom ist

t · r

r)

Es ist somit
(2.)

A-(X

B-(Y i .(M

Hierauf wird ein Voltmeter abgeschaltet und ein Voltmeter an die Leitungen 1 und 2 der Reihe nach angelegt.

Die Instrumente zeigen hierbei die Spannungen A₁, B₂, die Stromstärken i_v i₂ (Fig. 3 und 4).

Man erhält hierdurch ähnliche Gleichungen wie oben, und zwar:

A₁-(X

V-A₁ _ J₁ - (M + r)

V-B₂ B₂(T₁ + Y)

V₁-Y H (M + r)

woraus X und Y berechnet werden kann.
II. Methode.

Zwei bzw. drei Voltmeter sind mit einem sehr empfindlichen Amperemeter (bzw. Nullinstrument oder Amperemeter und Nullinstrument) derart in Verbindung gebracht, daß die einen Enden der Voltmeterleitungen sich in einem Knotenpunkte vereinigen, zu dem auch die Amperemeter- bzw. Nullinstrumentleitung führt.

Andererseits ist das Voltmeter B (Fig. 5) mit dem Anschlußkontakt D (Fig. 5) und das Voltmeter C (Fig. 6) mit dem Anschlußkontakt G verbunden, wogegen in Fig. 5 das Leitungsende des Voltmeters A und in Fig. 6 die Voltmeter A und B mittels Umschalter entweder mit je einem Regulierwiderstande oder der Klemme (Steckkontakt) F bzw. den Klemmen (Steckkontakten) F und D in Verbindung gebracht werden können.

Die Leitung des Amperemeters (Nullinstrumentes) endet bei der Klemme E, die Knotenpunktleitung bei der Klemme K.

Wird für das Meßgerät ein Amperemeter und ein Nullinstrument gewählt, so ist die Schaltanordnung derart zu treffen, daß mittels eines Umschalters entweder das Amperemeter oder das Nullinstrument ab Knotenpunkt zu den Voltmetern in Reihe, mithin zum Maste parallel geschaltet werden kann.

Die Messungen werden wie folgt vorgenommen :

a) Gleichstrom-, Einphasenstrom- und Drehstromanlagen, deren Hin- und Rückleitungen auf Isolatoren verlegt sind.

Das Amperemeter wird dem Maste parallel geschaltet, indem der Knotenpunkt mit einer Isolatorstütze, die Klemme E mit der Erde bzw. dem Mastende verbunden wird, und eines der Voltmeter wird der Reihe nach den Isolatoren der Leitungen 1 und 2 bzw. 1, 2, 3 parallel geschaltet.

Die Voltmeter werden Spannungen A₁B bzw. A, B, C, das Amperemeter die Stromstärken i, I₁ bzw. i, i_v i₂ zeigen.

Hierauf werden bei Gleichstrom- und Einphasenwechselstromanlagen das Voltmeter A, bei Drehstromanlagen die Voltmeter A und B mit voll eingeschalteten Regulierwiderständen denjenigen Isolatoren parallel geschaltet, welche in Parallelschaltung mit dem Voltmeter

bei der vorangegangenen Messung die kleinsten Stromstärken aufgewiesen haben.

Die Vorschalt widerstände werden dann so lange reguliert, bis der durch das Nullinstrument (Amperemeter) fließende Strom Null wird.

Die in diesem Falle sich zeigenden Spannungen und Widerstände lassen eine Bestimmung des Verhältnisses der Isolationswiderstände der Isolatoren zueinander in einfacher Weise zu, mit welchem Verhältnisse in der Praxis in den meisten Fällen das Auslangen gefunden werden wird.

Dieses Verhältnis wird wie folgt bestimmt:

a) Bei Gleichstrom- und Einphasenwechselstromanlagen mit auf Isolatoren verlegter Hin- und Rückleitung (Fig. 7).

Wenn V die Spannung zwischen den beiden Leitern ist, X den Isolationswiderstand vom Isolator der Leitung 1 (als kleiner gegenüber dem der Leitung 2 angenommen), Y den Isolationswiderstand des Isolators der Leitung 2, R₀ die Größe des dem Voltmeter vorgeschalteten Regulierwiderstandes, welcher bewirkt, daß die durch das Amperemeter angezeigte Stromstärke gleich Null wird, T₁ den Widerstand des Voltmeters einschließlich des allenfalls vorhandenen Schutzwiderstandes, B₀ die Voltmeterablesung bedeutet, bei welcher der Erdstrom gleich Null wird, so muß zufolge des i. Kirchhoffschen Gesetzes die von der Leitung 1 zum Knotenpunkte abfließende Stromstärke der vom Knotenpunkte der Leitung 2 zufließenden Stromstärke gleich sein.

Der durch den Isolator der Leitung 1 zum Knotenpunkte fließende Strom kann dadurch ermittelt werden, daß man die Spannung, welche zwischen der Leitung 1 und dem Knotenpunkte K besteht, durch den Widerstand des Isolators X dividiert.

Die Spannung zwischen der Leitung 1 und dem Knotenpunkte ergibt sich dadurch, daß man von der Gesamtspannung zwischen der Leitung 1 und 2, die V Volt beträgt, die

Der Summenstrom ist somit zwischen dem Knotenpunkte und der Leitung 2 durch das Voltmeter unter Vorschaltung des Widerstandes R₀ gemessene Spannung abzieht.

Die durch den Regulierwiderstand fließende Stromstärke kann dadurch bestimmt werden, daß man den Wert der durch das Voltmeter angegebenen Spannung durch den Wert des Widerstandes des Instrumentes einschließlich

des Schutzwiderstandes dividiert, d. i. -^ ·

Die auf den Regulierwiderstand R₀ entfallende Spannung ist somit —-—- und die

Gesamtspannung zwischen dem Knotenpunkte und der Leitung 2 mithin

B₀

B₀-R₀ _ B₀-[R₀

Die Spannung zwischen dem Knotenpunkte und der Leitung 1 beträgt dann:

V —

B₀ · (R₀ +

und die Stromstärke mithin

V —

B₀- (R₀

Diese muß nun gleich sein der vom Knotenpunkte der Leitung 2 zufließenden Stromstärke, welche sich wieder aus der durch die Voltmeterleitung und der durch den Isolator fließenden Stromstärke zusammensetzt.

Die durch die Voltmeterleitung fließende

Stromstärke ist —— > die durch den Isolator

T₁

fließende Stromstärke wird durch die Division des Wertes der zwischen dem Knotenpunkte und der Leitung 2 herrschenden Spannung durch den Wert des Widerstandes des Isolators ermittelt, d. i.

r₁) _ B₀ · (R₀ + T₁)

₁₊ B₀-(R₀

und es muß somit

sein, woraus sich

Y =

T₁-Y

B₀ · (R₀ + rj · X

ψ- ergibt.

b) Bei Drehstrom (Fig, 8).
Wenn X, Y, Z die Isolationswiderstände von den Isolatoren der Leitungen i, 2, 3, Y₁ den Widerstand des Voltmeters einschließlich des allenfalls vorhandenen Schutzwiderstandes, R₀, r₀ die den Voltmetern vorgeschalteten Teile des Regulierwiderstandes und A₀, B₀ die Voltmeterablesungen bedeuten, bei welchen der durch den Mast und das Amperemeter zur Erde fließende Strom gleich Null wird, so müssen in diesem Falle die zwischen dem Knotenpunkte und den Leitungen 1, 2, 3 herrschenden Stromstärken und Spannungen einander gleich sein.

Die Spannung zwischen der Leitung X und dem Knotenpunkte ist durch den Ausdruck

— ' die Spannung zwischen der Lei-

tung 2 und dem Knotenpunkte durch die

Formel ——

gegeben, die auf die vor-

' 1

hin angegebene Art abgeleitet werden können. Es ist somit

A₀-(R₀ + n) _ B₀-(Y₀ + ^)

Da die Stromstärken wieder nach dem Ohmseben Gesetz ermittelt werden können, ist die vom Isolator der Leitung 3 zum Knotenpunkte fließende Stromstärke gleich

A₀-(R₀ +Y₁) Y₁-Z

B₀-(r₀+Y₁)

T₁-.

Der von der Leitung 1 durch den Isolator und das Voltmeter fließende Summenstrom ist

A₀. (R₀+

X)

■ X

der von der Leitung 2 durch den Isolator und das Voltmeter fließende Summenstrom ist ²⁵ · B₀-(T₀+ T₁ + Y)

und es ist somit

A₀-(X+ R₀+ Y₁)

Y₁-X

X =

Ist außer dem so ermittelten Verhältnis der Widerstände X, Y, Z auch die Bestimmung der absoluten Werte der Isolationswiderstände erforderlich, so wird analog, wie in Methode I, verfahren.

c) Bei Gleichstrom- und Einphasenwechselstromanlage mit einer auf Isolatoren verlegten Leitung und mit Benutzung der Erde als Rückleitung (Fig. 9).

Das Voltmeter A wird zunächst mit ausgeschaltetem Regulierwiderstande dem Isolator der Leitung und das Amperemeter dem Maste parallel geschaltet. Die Spannung beträgt" ^I₁VoIt, die Stromstärke I₁ Ampere.

Hierauf wird ein bestimmter Wert R des Regulierwiderstandes dem Voltmeter vorgeschaltet. Die Instrumente zeigen dann die Spannung A₂ und die Stromstärke i₂.

■Aus den Werten A₁, A₂,, i_v i₂ und dem bekannten Widerstände des Voltmeters kann der Isolationswiderstand des Isolators (X) berechnet werden, und zwar ist, wenn M den Widerstand des Mastes, r den Widerstand des Amperemeters, Y₁ den Widerstand des

B₀-(Y+ 7, + Y₁) _ A₀ ■ (R₀ + Y₁) B₀. (Y₀ + T₁) .

1 1

(R₀ +Y₁)-Z . . (fo + yJ-Z .

^Λ0 "T "l ^Ä ■ ~0 "T '1 ^Ä ■

Voltmeters einschließlich des etwa vorhandenen Schutzwiderstandes bedeutet, die von der Leitung zum Knotenpunkte fließende Stromstärke

A₁ ■ A₁ _ A₁-(X^y₁)

Y₁-X

welche der vom Knotenpunkte zur Erde abfließenden Stromstärke gleich sein muß, die wieder durch den Ausdruck

h +

I₁-(M

bestimmt ist. Es ist somit

. A₁-(X+ Y₁) ₌ J₁-(M+ r) Y₁-X

Wiederholt man die Messung unter Vorschaltung des Widerstandes R vor das Voltmeter, so fließt von der Leitung zum Knotenpunkte der Strom

A₉

R \:X =

A₂(X +Y₁ + R) γ_Λ·Χ

Setzt man diesen Strom gleich dem Endstrom, so ergibt sich die Beziehung:

A₂(X+ T₁+ R)

+ T)

Durch die Division der Gleichung a) durch die Gleichung b) bekommt man

A.

i₂

(X+V₁+ R)

woraus der Widerstand X berechnet werden kann, und zwar ist

X =

T₁+ R)

Claims

Patent-Anspruch :

Schaltanordnung zur Bestimmung des Isolationswiderstandes der Isolatoren von in Betrieb befindlichen Starkstromleitungen mit einfacher Isolation für jede Leitung, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Isolatoren eines Mastes je ein Voltmeter geschaltet ist und der Knotenpunkt der Voltmeterleitungen über ein Amperemeter, das parallel zum Maste geschaltet ist, an Erde angeschlossen ist, zum Zwecke, durch entsprechende aufeinanderfolgende Messungen entweder die Isolationswerte selbst oder durch Nullregulierung des Amperemeterstromes unter Benutzung von den einen der Voltmeter vorgeschalteten Regulierwiderständen das Verhältnis der Isolationswerte bestimmen zu können.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.