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Schutzeinrichtung für Energieversorgungsnetze
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im Bergbau unter Tage Die Erfindung befaßt sich mit einer Schutzeinrichtung
für isolierte und einen Schutzleiter aufweisende Energ1eversorgungsnetze im Bergbau
unter Tage mit in druckfesten Gehäusen untergebrachten elektrischen Betriebsmitteln
sowie mit einer Isolationsüberwachungseinrichtung, die beim Auftreten von Erdschlüssen
die Abschaltung des Netzes veranlaßt.
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Die bekannten Einrichtungen der vorliegenden Art (Siemens-Zeitschrift
1958, Heft 8, Seiten 540 bis 547) wirken zuverlässig, sofern der Erdschlußstrom
eine gewisse Größe überschreitet. Solche Erdschlußströme können z. B. in einem druckfesten
Gehäuse dadurch entstehen, daß zwischen zwei Leitern des Netzes durch eine beliebige
Ursache ein Lichtbogen entsteht und dieser sich auf alle Leiter des Netzes ausdehnt
sowie die geerdeten Gehäusewände berührt. Die Isolationsüberwachungseinrichtung
schützt daher das Versorgungsnetz nicht nur gegen Schäden, die an den Leitungen
und Maschinen entstehen können, sondern auch gegen die Auswirkungen innerer Fehler
in den z. B. druckfest gekapselten Schalteinrichtungen.
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Es gibt Jedoch Grenzfälle, in denen zwar eine gefährliche Lichtbogenbildung
einsetzt, diese aber von der Isolationsüberwachungseinrichtung nicht erfaßt werden
kann, weil sie nicht deren Ansprechgrenze erreichen. Hierzu gehören vor allem sehr
kleine
Kurzschlußströme, die unter Umständen nicht zu größeren Lichtbögen,
sondern nur zur Aufheizung von Kunststoffen durch Kriechströme führen; ferner Lichtbögen
in Isolierstoffgehäusen und darüber hinaus symmetrische Lichtbögen in Anlagen, deren
Erdschlußabschaltgeräte von der unsymmetrischen Verlagerungsspannung abhängig sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abschaltung des Netzes
auch in den genannten Grenzfällen herbeizuführen. Dies wird gemäß der Erfindung
dadurch erreicht, daß in den druckfesten Gehäusen ein auf Störlichtbögen oder von
diesen ausgehende physikalische Erscheinungen ansprechender Schalter angeordnet
ist, der eine das Ansprechen d65 Isolationsüberwachungsgerätes bewirkende Verbindung
zwischen dem Netz und dem Schutzleiter herstellt.
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Dieser Schalter kann z. B. so ausgebildet sein, daß er auf einen ansteigenden
Druck oder eine ansteigende Temperatur oder auf eine Lichterscheinung anspricht
und selbst, d. h. ohne Zwischenschaltung weiterer Schaltgeräte oder Steuerleitungen,
einen Hauptleiter des Netzes mit dem Schutzleiter verbindet. Membranschalter zur
Erfassung des ansteigenden Druckes, die'sich für den vorliegenden Zweck eignen,
sind an sich bekannt (DT-PS 744 206). Ebenso sind lichtempfindliche Sensoren, die
auch gegen betriebsmäßige Schaltlichtbögen abgeschirmt sein können, bekannt (Patentanmeldung
S 44 464, 21c, 27/04, bek.gem. 8.11.56).
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Es empfiehlt sich, den mittels des Schalters herbeizuführenden künstlichen
Erdschluß bei allen in dem Netz liegenden Geräten an dem gleichen Leiter anzuschließen.
Ferner ist es vorteilhaft, zur Begrenzung der Erdschlußströme geeignete Wirk- oder
Blindwiderstände vorzusehen.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Figur dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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Die Figur zeigt in schematischer Darstellung ein Versorgungsnetz für
einen Unter-Tage-Betrieb mit einem Transformator 1, einem fernsteuerbaren Schutzschalter
2, einem Motorsteuergerät 3 sowie mit einem Isolationsberwachungsgerät 4 Das in
einem druckfesten Schutzgehäuse 8 untergebrachte Motorsteuergerät 3 dient zum Ein-
und
Ausschalten oder auch zusätzlich zur Drehrichtungsänderung einer Abbaumaschine 5.
Das Isolationsüberwachungsgerät 4 kann z. B. nach dem Prinzip der Überwachung des
Isolationszustandes mit Hilfe einer dem Netz überlagerten Gleichspannung arbeiten.
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Hierzu ist das Gerät 4 über einen aus Widerständen oder Drosselspulen
gebildeten künstlichen Sternpunkt mit den Leitern Rw S und T des Netzes sowie mit
dem Schutzleiter SL verbunden. Die zur Überwachung dienende Gleichspannung wird
gleichfalls aus dem Netz durch Gleichrichtung gewonnen. Die entsprechenden Anschlußleitungen
6 und 7 sind unmittelbar am Transformator 1 angeschlossen.
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Der Schutzschalter 2 ist ein durch Steuerbefehle ein- und ausschaltbarer
und in Abhängigkeit bestimmter elektrischer Größen des Netzes auch selbsttätig arbeitender
Leistungsschalter mit einem Motorantrieb. Das dem Schutzschalter 2 nachgeordnete
Motorsteuergerät 3 kann im Unterschied zu der schematischen Darstellung auch mehrere
Schütze für mehrere Abgänge und darüber hinaus Anzeige- und Meßgeräte sowie Schutz-
und Überwachungsgeräte enthalten. Bei der Abbaumaschine 5 kann es sich z. B. um
einen Hobel oder einen Förderer handeln.
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Das Motorsteuergerät 3 weist eine druckfeste Kapselung auf, die z.
B. aus Stahlblech bestehen kann und die mit dem Schutzleiter SL verbunden ist. Bei
einem Isolationsfehler innerhalb der druckfesten Kapselung kann sich ein Kriechweg
bilden, durch den Isolierstoffe erhitzt und zersetzt werden. Dieser Fehler kann
auch in einen offenen Lichtbogen übergehen, der zwischen den Leitern R, S, T besteht
und das geerdete Gehäuse berührt. In diesem Fall spricht das Isolationsüberwachungsgerät
4 unmittelbar an. Der Fehler kann aber auch längere Zeit bestehen bleiben ohne Auslösung
des Gerätes, wobei erhebliche Schäden an dem Motorsteuergerät 3 auftreten können.
Um derartige Vorgänge zu erfassen und eine Abschaltung des Netzes zu veranlassen,
bevor größere Schäden entstehen, ist in der druckfesten Kapselung des Motorsteuergerätes
3 ein Schalter 10 angeordnet, der z. B. auf einen plötzlich ansteigenden Druck im
Inneren der druckfesten Kapselung anspricht. In diesem Fall schließt der Schalter
10 eine Verbindung zwischen-dem Leiter T und der Wandung der druckfesten Kapselung,
d. h. mit dem Schutzleiter SL. Somit wird ein künstlicher Erdschluß erzeugt,
der
gleichbedeutend mit einem an einer beliebigen Stelle des Netzes aufgetretenen Isolationsfehler
ist und damit das Isolationsüberwachungsgerät 4 zum Ansprechen bringt. Dieses veranlaßt
über eine gestrichelt gezeigte Verbindung 11 zu dem Schaltschloß des Schutzschalters
2 dessen Abschaltwlg.
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Das Wesen der beschriebenen Einrichtung besteht also darin, daß die
vorhandene Schutzeinrichtung, nämlich das Isolationsüberwtachungsgerät 4, zum Ansprechen
gebracht wird, obwohl der bestehende Fehler dies zunächst nicht bewirken könnte.
Der Fehler wird gewissermaßen durch den Schalter 10 bis zur Ansprechgrenze des Isolationsüberwachungsgerätes
4 verstärkt.
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Wie bereits erwähnt, kann der Schalter 10 unterschiedlich ausgebildet
sein. Es können daher druck-, licht- oder wärmeempfindliche Schalter oder auch solche
Schalter benutzt werden, die auf Kombinationen dieser physikalischen Erscheinungen
ansprechen.
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Ferner können den zu schützenden Geräten auch mehrere Schalter dieser
Art zugeordnet sein. Beispielsweise kann das druckfeste Gehäuse eines Motorsteuergerätes
mit einem druckempfindlichen Schalter sowie mit einem oder mehreren licht- und wärmeempfindhohen
Schaltern bestückt sein. Auf diese Weise läßt sich besonders bei Geräten mit hoher
Packungsdichte eine größere Sicherheit erreichen.
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Wie die Figur noch zeigt, sind in die durch den Schalter 10 herbeizuführende
Verbindung zwischen dem Leiter T und dem Schutzschalter SL zur Begrenzung der ErdschluBströme
noch Widerstände 12 geschaltet. Diese können als Wirk- oder Blindwiderstände ausgebildet
sein und sollen so bemessen sein, daß sie die möglichen Ströme für eine gewisse
Zeit ohne Schaden führen können.
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3 Ansprüche 1 Figur
L e e r s e i t e