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Beschreibung
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Die Erfindung setrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Bestimmen
des Isolstionswiderstandes Insbesondere von Wechselstromherzen mit oder ohne Gleichrichter
mittels einer der Metzspannung gegenüber Erdpotential überlagerten, impulsförmigen,
amplitudenkonstanten sowie in den Impulspausen Erdpotential annehmenden Meß-Spannung,
die an das Netz zumindest einphasig über einen ohmschen Widerstand angekoppelt ist,
der zusammen mit dem Isolationswiderstand einen Spannungsteiler bildet, dassen elektrisches
Verhalten in einem Meßgerät ausgewertet wird.
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Die @@-@@ @ 107 731 besch@@@@@ ein verfahren und eine Einrichtung
zur messung des Isolationswinerstandes von Gleich- oder wechsel-Stromnetzen mit
oder oder Gltisarichter mittels einer der Netz-Spannung durch ohmeche @@@opplung
überlagerten Wechzeispannung und eines Meßgerates, das den in dem Spannungsteiler
aus chmscher Ankoppfung und Isolationswiderstand fließenden Meßstrom Grfaßt.
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Die Meßspannung ist eine aus positiven und @@gativon Rechteckinpulsen
mit dazwischenliegenden Impulspausen @eatuhende hechselspannung @@@ Meßgerät wird
zu Beginn eines jeden der Impulse um -gepolt. Die Meßspannung wird über ein Steuergerät
oder einen Halnleiterschalter so über Koppelwiderstände an das Meßgerät gelegt,
daß jeweils während der gesamten Impulsdaner ein Meßstrom fließt Der sich unter
Berüdksichtigung des Isolationswiderstandes einstellende Meßstrom gibt nur dann
einen Aufschluß über die Größe des Isolationswiderstandes, wenn sich der Meßspannung
keine vom Netz herrührende Spannung überlagert, die das Meßergebnis verfälscht.
Um
aus diesem Grunde einen Einfluß von Erdechlußstrom komponenten infolge von Netzgleich-
und/oder -wechselspannungen sowie von Umladestronlomponenten, die durch die Meßspannung
an der Kapazität des Netzes gege Erde antstchen, zu vermeiden, wird bei der bekannten
Einrichtung die treppenförmige Meßwechselspannung benutzt. Die genansten Zinflüsse
sollen sich dann, wenn die Grundfrequenz der Meßspannung von der Metsfrequens durch
Untersetzen abgeleitet wird, durch Mittelwertbildung aufheben. Abgesshen von dem
Nachteil einer strangen Abhängigkeit der Meß- von der Netzfrequenz führen bei der
bekannten Einrichtung die dem Meßstrom überlagerten Ström@ dann zu Meßfehlern, wenn
die Netzspannung schwankt, wenn Störimpulse auftreten und wenn Koppelwiderstände,
Metzkapazität und Periodendauer nicht genau aufeinander abgestimmt sind.
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die DT-AS 2 357 081 beschreibt ein Verfahren sowie eine Einrichtung
zur Mesaung des Isolationswiderstandes von ungserdeten Gleichstromnetsen. Kierbei
sollen die in Zusammenhang mit dem Verfahren sowie der Einrichtung aus der DT-OS
2 107 731 genannten Nachteile ver@ieden sein. Zs wird eine rechteckförmige Nachselspannung
ausreichend niedriger Frequens an den aus Ankoppelwiderstand und Isolationswiderstand
Destchesden Spannungsteiler angelegt, wobei der am Isolationsviderstand bzw. am
Gleichstromnets +/ nach dem Ein@@hwingen des Netzes auf die Meßspannung als maß
für dem Isolationswiderstand kapasitiv gespeichert und ausgewertet wird. Eine soloh@
Anordnung eignet sich ausschließlich für reine gesiebte Gleichspannungen und nicht
für Wechselspannungen beliebiger Kurvenfern. Außerdem erfolgt eise relativ langsame
Auswartung +) a@stchende Meßepannungsanteil
dadurch, daß der in
einem Kondensator gespeicherte fehlerproportionale Meßspannungsanteil am Ende des
Meßspannungsimpulses zum kurzzeitigen Aufladen eines nachgeschalteten Speicherkondensators
benutzt wird. D*r letztere ist erst nach mehreren Meßperioden auf den fehlerproportionalen
Meßspannungsanteil aufgeladen, so daß sich hieraus ein besüglich der Maldung und
Messung träges Ansprechverhalten ergibt.
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Ausgehend von der DT-OS 2 107 731 besteht die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung in der schaffung eines zweckmäßigen Verfahrens sowie einer entsprechenden
Einrichtung der im Oberbsgriff genannten Art, wobei mit einfachen Maßnahmen eine
vielseitige Kinsetzbarkeit bei beliebigen Netzen mit Gleich- und/oder Wechselspannungen
beliebiger Kurvenform unter Anwendung einer Meßspannung möglich ist, deren Frequenz
nicht notwendigerweise von der netzfrequens abgeleitet ein muß und deren Verlauf
nicht unbedingt treppenförmig sein muß. Es soll eine relativ schnelle und weitgehend
störungsfreie Bestimmung des Isolationswiderstandes ermöglicht werden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird bei ein Verfahren der
im Oberbegriff genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die am Netz auftretende
Spannung - bei Wechselstromnetzen wechselstromseitig - zumindest einphasig kapazitiv
ausgekoppelt sowie einer mit kapazitiver Ankopplung an das Erdpotential erfolgenden
Tiefpaßfilterung zum Abblocken höherfrequenter Anteile bzw. zum Ausfiltern des am
Netz auftretenden Meßspannungsanteils unterwerfen wird, daß dieser Meßspannungsanteil
in an sich bekannter Weise nach dem Kinschwingen des Netzes auf die Meßspannung
als
Maß für den Isolationswiderstand gespeichert sowie ausgewortot wird und daß die
Speicherung btw. Auswertung in entkoppalter Weise durchgeführt wird. Lin solches
Verfahren läßt sich bei beliebigen Gleichstrom- und Wechselstromnetzen mit oder
ohne Gleichrichter einsetzen. Die Meßspannung ist bezüglich ihrer rquenz unabhängig
von der Netzspannungsfrequenz, wenn nur dafdr gesorgt wird, daß die Meßspannungsimpulse
ein Einschwingen des Netzes gewährleisten. Statt einer treppenförmigen Meßspannung
kann auch eine rechteckförmige Gleichspannung als Meßspannung benutzt werden. Ls
erfolgt eine weitgehende Ausfilterung aller störender höherfrequenter Komponenten,
so daß sich nach dem Einschwingen des Netzes auf die Meßspannung am Tiefpaßausgang
ein bezüglich des Isolationswiderstandes weitgehend fehlerproportionaler Meßspannungsanteil
einstellen kann. Dieser läßt sich - jeweils am Ende des Meßspannungsimpules - in
entkoppelter Weise speichern und dann auswerten, wobei die Entkopplung dafür sorgt,
daß ein sehr schnelles Ansprechverhalten vorliegt. Alle Isolationsfehler auf der
Wechsel - wie auch auf der Gleichspannungsseite werden dadurch sehr schnell zur
Anzeige gebracht. Dabei werden Falzchmeldungen infolge von Wechzelspannungsfehlern
durch die Tiefpaßfilterung unterdrückt. Wenn eine solche Unterdrückung von Falschfmeldungen
infolge von Gleichspannungsfehlern erwünscht ist, kann n zusätzliche, noch zu erörternde
Maßnahmen vorgesehen werden. Du erfindungsgemäße Verfahren ist sehr vielseitig einsetzbar
una ermöglicht ein genaues, schnelles und weitgehend falschmeldungsfreies Erfassen
von Isolationsfehlern. Dabei kann die Meßspannung, deren Frequenz nicht aus der
Netzfrequenz abgeleitet worden suß, gegenüber dem Erdpotential eine impulsförmige
Gleichspannung
oder eine impulsförmige Wechselspannung mit Impulspausen zwischen den Spannungsnulldurchgängen
sein, wobei in einem besonders Fall die Impulslängen und -pausen gleich lang sind.
Line solche Meßspannung last sich einfach herstellen und gut ausfiltern.
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i einer Anwendung einer iipulsföriigen Wechselspannung mit Impulspausen
zwischen den Spannungsnulldurchgängen (also einer treppenförmigen Spannung) ist
es besonders bevorzugt, daß die positiven und negativen Meßspannungsanteile jeweils
nach den Einschwingen des Netzes auf die Meßspannung getrennt zwischengespeichert
werden, daß ein Spannungsvergleich der positiven und negativen Meßspannungsanteile
durchgeführt wird und daß eine Auswertung des positiven oder negativen Meßspannungsanteils
nur dann erfolgt, wenn zumindest in etwa eine absolut Spannungsgleichheit vorlegt.
Die bereits erwähnte entkopplung der Speicherung sowie Auswertung des Meßspannungsanteils
führt zu einer sehr schnellen Anzeige oder Auslösung, allerdings etwas auf Kosten
von Falschmeldungen bei Gleichspannungsfehlern, während Falschmeldungen infolge
von Wechselapannungsfehlern durch die Tiefpaßfilterung ntfallen. Diese Nachteile
lassen sich durch die erwähnten Maßnahmen einer getrennten Spelchoruny und eine
Spannungsvergleichs der positiven und negativen Meßspannungsanteile vermeiden. Dadurch
ergibt sich insgesamt ein sehr schnelles und äußerst störunanfälli-9es Verfahren,
Wenn sich nämlich die zwischengespeicherten Meßspannungsanteile aufgrund von Störeinflüssen
bzw. Falschmeldungen ändern, erfolgt keine Weitergabe bzw. eigentliche Speicherung
owie Auswertung dieser Größen. Der Meßwert wird somit sehr schnell
angezeigt,
und alno Xnderung der Anzeige erfolgt nur, wenn kein veränderbaren Störeinflüsse
bzw. Falschmeldungen vorliegen.
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Zweckmäßigerweise erfolgt die Speicherung des Moßspannungsanteils
nach dem Einschwingen kapazitiv. Eine solche Speicherung läßt sich einfach durchführen,
obwohl auch andere Speichervorgänge denkbar sind, beispielsweise eine digitale Speicherung
nach einer Analog/Digital-Umwandlung.
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Im Hinblick auf eine symmetrische Ausbildung ist es bevorzu]t, daß
die Meßspannung bei einem n-phasigen Wechzelstromnetz n-phasig ohmisch angekoppelt
und n-phasig kapazitiv ausgekoppelt wird.
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Die An- und/oder Auskopplung kann jedoch auch mephasig erfolgen, wobei
1 einen Wort zwischen 1 und n ann@h@@n kann.
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Eine Einrichtung zum durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens
zeichnet sich erfindungemäß aus durch einen Bit einem Pol an Erdpotential liegenden
und mit seinem anderen Pol zumindest einphasig ohmisch an das wachsalstromnetz angekoppelten
Impulsgeber, durch eine zumindest einphasig am Wechselstromnets liegende kapazitive
Ankopplung, durch einen der Ankopplung nachgeschalteten, über zumindest einen Kondensator
mit dem Krdpotential verbundenen Tiefpaß für die Meßspannungsfrequens, durch einen
dem Ausgang des Tiefpasses parallelgeschalteten Schalter, der währrend der Impulspausen
der Meßspannung geschlossen sowie sonst geöffnet ist, durch einen an den Ausgang
des Tiefpasses angeschalteten Impedanzwandler, durch ein an den Ausgang des Impedanswandlers
angeschaltetes Speicherglied, das über einen Abtastschalter am Knde der Impulszeit
der Meßspannung bzw. vor dem Schließen des Schaltors rit des Impedanzwandler v@
verbindbar ist und durch einen den
Meßspannungsanteil am Speicherglied
auswertenden Geräteteil, der den Isolationswiderstand anzeigt und/oder in Fehlerfall
eine Auslösung vornimmt. Bei einer einfachen Ausführungsform ist das Speicherglied
ein Speicherkondensator. Der Tiefpaß der Einrichtung sorgt für eine Aus filterung
der Meßspannungsanteile und eine AbblocAung aller höherfrequenter Komponenten. Der
den Tiefpaß parallelgeschaltete Schalter sorgt während der gesamten Impulspausen,
also wenn die Meßspannung den Erdpotential entspricht, fUr eine Symmetrierung der
Meßspannung gegenüber dem erdpotential, was erforderlich ist, damit der nach du
Einschwingen des Netzes auf die Meßspannung am Tiefpaßausgang anstehende Meßspannungsanteil
proportional zum Isolationswiderstand ist. Während die Meßspannungsimpulse so lang
sein müssen, daß das Netz unter Berücksichtung der Erdkapazitäten vollständig einschwingen
kann, muß die Impulspause ausreichend bemessen sein, damit sich das gesamte System
vollständig entladen kann, um definierte Ausgangsverhältnisse für den neuen Aufladungsvorgang
zu erhalten. Da der am Ende des Meßspannungsimpulses am Tiefpaßausgang anstehende
Meßspannungsanteil über den Impedanzwandler im Speicherglied gespeichert wird und
somit eine Entkopplung vorliegt, kann eine sehr schnelle Meßwerterfassung praktisch
während jedes Meßspannungsimpulses erfolgen. Wenn in diesem Zusammenhang auch Falschmeldungen
infolge von Gleichspannungsfehlern unterdrückt werde sollen, die nicht vom tiefpaß
ausgefiltert warden können, lassen sich zusätzliche, noch zu erörternde Maßmahmen
anwenden. In jedem Fall ermöglicht die vorliegende Einrichtung eine einfache Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens und ein sehr schnelles, genaues Erfassen von Isolationsfahlern
an beliebigen Netzen.
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Sei einer einfacheren Ausführungsform weist der Impulsgeber einen
Schalter auf, der periodisch abwechselnd eine Gleichspannungsquelle und Erdpotential
zumindest einphasig ohmisch an das Wechselstromnetz ankoppelt. Sehr viel günstigere
Verhältnisse liegen insbesondere im Zusammenhang mit einer Unterdrückung von Falschmeldungen
dann vor, wenn der Impulsgeber einen Schalter aufweist, der periodisch abwechselnd
einer erste Gleichspannungsquelle, Erdpotential und eine zweite, entgegengesetzt
gepolte Gleichspannungsquelle zumindest einphasig an das Wechselstromnetz ankoppelt.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß bei einer
impulsförmigen Meßwechselspannung mit Impulspausen zwischen den Spannungsnulldurchgängen
zwei Zwischenspeicherglieder vorgesenen sind, die der Abtastschalter am Ende der
Meßspannungsimpulse abwechselnd mit dem an den Ausgang des Tiefpasses angeschalteten
Impedanzwandler verbindet und somit auf die positiven bzw. negativen Meßspannungsanteile
auflädt, und daß die Zwischenspeicherglieder iit eine. Analogvergleicher verbunden
sind, der nur bei zumindest ungefährer absoluter Spannungsgleichheit an den Zwischenspeichergliedern
einen derselben über einen Impedanswandler sowie einen gesteuerten Schalter mit
dem Speicherglied verbindet.
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Vorzugsweise weist der Analogspeicher einen Analogaddierer und einen
mit dessen Ausgang verbundenen Komparator auf, welcher das Ausgangesignal des Analogaddierers
mit Erdpotential oder absolut mit eines kleinen Schwellpotential vergleicht und
bei Spannungsgleichheit den gesteuerten Schalter schließt. Bine derartig ausgebildete
Einrichtung ist ausgesprochen schnell und genau. Durch die Tiefpasfilterung und
den Spannungsvergleich werden Falschmeldungen
auf der Wechzelstrom-
sowie auf der Gleichstromseite vollständig unterdrückt. Bei mehrfachen Netzspannungsänderungen
bleibt der alte Meßwert solange gespeichert, bis eine richtige Messung möglich ist.
Um jeweils feststellen zu können, wann die letzte richtige Messung durchgeführt
wurde, kann bei jeder durchgeführten Messung ein elektronisches Zeitwerk zurückgesetzt
weraen, um so eine analoge oder digitale Feststellung zu ermöglichen, wann die letzte
richtige Messung erfolgte.
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Vorzugsweise weist die ohmsche Ankopplung des Impulsgebers mehrere
gleich große Widerstände auf, die mit einer Seite gemeinsam mit dem Impulsgeber
verbunden und mit ihrer anderen Seite getrennt an die oder alle Netzphasen angeschaltet
sind. Eine entsprechende symmetrische kapazitive Auskopplung läßt sich dadurch erreichen,
daß mehrere, gleich große Kondensatoren vorgesehen sind, die mit einer Seit gemeinsam
mit des Tiefpaß verbunden und mit ihrer anderen Seite getrennt an die oder alle
Netzphasen angeschaltet sind.
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Eine einfache Ausführungsform ergibt sich dadurch, daß der Tiefpaß
ein RC-Tiefpas ist. Stattdessen kann er jedoch auch ein LCR-Tiefpaß sein, um eine
schnelle Umladezeit zu ermöglichen. Besonders günstige Ausfilterungsverhältnisse
ergeben sich dann, wenn der Tiefpaß mehrstufig ist. Eine Weitere Abwandlung ergibt
sich dadurch, daß oine direkte Ankopplung des Impulsgebers aber eine Mittelanzapfung
einer zwischen den Phaßen des Wechselstromnetzes liegenden Wioklung mit ohmschem
Anteil vorliegt. Dabei kann die Wicklung die Primärwicklung eines sur Geräteversorgung
dienenden Transformators in. Bei einer solchen Ankopplung entfallen somit
zusätzlich
einzuschaltende Ankopplungswiderstände, da die Funktion derselben von den ohmschen
Widerstandsanteilen der Primärwicklung übernommen wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend an zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es zeigent Figur 1 - in einer Prinzipdarstellung eine zum Durchführen
des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Einrichtung, die einphasig an ein zweiphasiges
Wachselstromnetz mit nachgeschaltetem Gleichrichter angekoppelt ist und mit einer
impulsförmigen Gleichspannung als Meßspannung arbeitet, wobei eine zum Unterdrücken
von Falschmeldungen verzögerte Meßwertanzeige und eine unversögert ansprechende
Auslösung mit verzögerter Selbsthaltung vorgesehen sind, und Figur 2 - eine zum
Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahren geeignete Einrichtung, die symmetrisch
an ein dreiphasiges Wechselstromnetz mit nachgeschaltetem Gleichrichter angeschlossen
ist, die mit einer treppenförmigen Meßwechselspannung arbeitet und bei der zus Vermeiden
von Falschmeldungen die positiven sowie negativen Meßspannungsanteile miteinander
verglichen und nur bei Spannungsgleichheit weiterverarbeitet werden, wodurch eine
sehr schnelle, genaus und falschmeldungsfreie Meßwertanzeige möglich ist.
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Gemäß Figur 1 soll ein zweiphamiges Wechselzpannungsnetz R, B mit
der Netzspannung UN überwacht werden. An das Wechselstromnetz ist über Gleichrichter
C1 ein Gleinchstromnetz P, N galvanisch ange-
Koppelt, an den ein
Lastwiderstand al' angeschlossen sein kann.
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Mit CE sind die Netzkapazitäten gegen Erde bzw. einen hiermit verbundenen
Bezugsleiter BL bezeichnet. RE Beinhaltet fehlerhafte Isolationswiderstände, die
auf der Wechselstrom- oder auf der Gleichstromseite gegen Erdpotential bzw. BL auftreten
können. Ein derartiges zweiphasiges, gemischtes Wechselstrom-Gleichstrom-Netz soll
gemäß Figur 1 durch eine erste Ausführungsform einer Einrichtung zum Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens überwacht werden. Abweichend von dem dargestellten
Netz können@@uch beliebig andere n-phasige Netze entsprechend überwacht werden,
wie es beispielsweise in Figur 2 angedeutet ist.
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Gemäß Figur 1 ist ein Impulsgeber IG einphasig über einen ohmschen
Koppelwiderstand RK an eine Netzphase S angekoppelt. Die Ankopplung kann auch @@
mehrphasig wie in Figur 2 erfolgen. Der Impulsgeber IG aus Figur 1 enthält einen
Schalter S, der periodisch abwechselnd eine Gleichspannungsquelle UM und das Erdpotential
an bL über N an die Netzphase S anlegt. Am Netz entsteht somit eine impulsförmige
Meßgleichspannung gegenüber dem Erdpotential. Diese Meßspannungsimpulse erzeugen
einen Strom, der durch die Reinhenschaltung aus dem Koppelwiderstand N und des Isolationsmiderstand
RK fließt. Der am Netz auftretende Meßspannungeanteil kann im eingeschwungenen Zustand
als Naß für den Isolationswiderstand gewertet werden und wird ii vorliegenden Fall
von der Netsphase S einphasig über einen Koppelkondensator CX ausgekoppelt sowie
eines Tiefpaß TP zugeleitet, der über Kondensatoren C1, C2 mit dem Berugsleiter
BL verbunden den Ausgang des Tiefpasses TP und des @ezugsleiter sie liegt parallel
zum
Kondensator C2 ein Schalter, der in den Impulspausen des Impulsgebers IG geschlossen
ist, also wenn über den Schalter S, sowie den Koppelwiderstand RK Erdpotential an
die Netzphase S gelegt wird. Ferner ist dem Schalter S2 eine Prüftaste PT parallelgeschaltet.
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Der Tiefpaß TP ist im vorliegenden Fall zweistufig ausgebildet fund
besteht aus zwei LCR-Tiefpässen mit Induktivitäten L1 bzw. L2, Kondensatoren C1
Bzw. C2 und Dämpfungswiderständen R. Die Resonanzfrequenzen der beiden Tiefpässe
sind unterschiedlich und liegen jeweils zwischen der Netzfrequenz und der meßfrequenz.
Der Tiefpaß TP dient zum Sperren alier höherfrequenten Komponenten und zum Ausfiltern
des am Netz anstehenden Meßspannungsanteils, der als Maß für den Isolationswiderstand
ausgewertet werden kann.
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Um dieses zu ermöglichen, wird der Schalter S2 in jeder Impulspause
des Impulsgebers IG geschlossen, damit sich das System entladen kann und symmetrische
Anfangsverhältnisse geschaffen werden.
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Wenn der Schalter S1 die in Figur 1 dargestellte Stellung einnimmt
und somit die Meßspannung an das Netz gelegt wird, erfolgt eine Aufladung des Systems,
und am ende der Aufladungszeit ist der am Ausgang des Tiefpasses TP anstehende Meßspannungsanteil
ein Maß für den Isolationswiderstand des netzes. Infolge der aufeinander abgestimmten
LCR-Tiefpässe läßt sich eine schnelle Umladung erzielen, wodurch ermöglicht wird,
daß sich relativ begrenzte Meßzyklen ergeben.
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an den Ausgang des Tiefpasses TP ist ferner ein als Impedanzwand-1er
Im geschalteter Operationsverstärker angeschlossen, dessen Ausgang einerzeits über
einen Schalter S3 einen Speicherkondensator
CS1 und andererseits
über einen synchron mit S3 geschalteten Schalter S3' sowie einen Vorwiderstand RV
einen Speicherkondensator CS2 aufladen kann. Während an den letzteren über einen
Impedanzwandler Im ein Meßgerät M angeschlossen ist, ist, CS1 über einen Impedanzwandler
Im an ein Glied VS mit einer verzögerten Selbsthaltung angeschlossen, das über ein
Relais R beispielsweise eine Netzabschaltung vornehmen kann, die bei flüchtigen
Fehlern kurzseitig ist und nur bei länger anstehenden Fehlern zu einer Selbsthaltung
führt.
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Die Schalter S3 und S3, werden nach dem Einschwingen des Systems auf
die Meßspannungsimpulse, also am Ende derselben, geschlossen.
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Dadurch wird der Speicherkondensator CS1 mittels des Impedanzwandlere
Im, der eine Entkopplung vornimmt, unverzüglich auf den isolationsfehlerproportionalen
Meßspannungsanteil am Ausgang des Tiefpasses TP am Ende der Meßimpulszeit, also
nach dem Einschwingen des Netzes, aufgeladen. Diese schnelle Meßwerterfassung innerhalb
eines Meßspannungszyklus führt dazu, daß das Glied VS über den Impedanzwandler Im
im Fehlerfalle sofort eine Netzabschaltung oder eine Anzeige vornimmt, die nur bei
länger anhaltendem Fehler mit einer Selbsthaltung verbunden ist. Die zeitverzögerte
Selbsthaltung führt demnach daru, daß Erdschlußwischer und kurzzeitige Falschmeldungen
selbsttätig gelöscht werden. Nur echte Fehler müssen wegen der Selbsthaltung von
Hand quittiert werden.
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Damit aas Meßgerät h keinen kurz zeitigen Meßwertausbrüchen und somit
Falschmeldungen bzw. Erdschlußwischern folgen kann, wird der Speicherkondensator
C@2 Uber den Vorwiderstand Rv umgeladen,
was erst nach mehreren
Schließvorgängen erfolgen kann. Demnach ermöglicht die Einrichtung aus Figur 1 ein
sehr schnelles Feststellen aller Isolationsfehler auf der Wechsel- und der Gleichstromseite,
allerdings auf kosten von Falschmeldungen bei Gleich-Spannungsfehlern, aie jedoch
bei der Meßvertanzeige durch das trägers Ansprechverhalten entfallen. Auf Wechselspannungsfehlern
beruhende Falschmeldungen können wogen der Ausfilterung durch den Tiefpan TP nicht
entstehen.
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Eine besonders zweckmäßige Einrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist in Figur 2 dargestellt. Gemäß speziell aufgezeigten Beispiel soll
ein dreiphasiges Wechseistromnetz R, 5, T mit der Netzspannung UN und einem über
Gleichrichter Gl angeschalteten Gleichstromnetz P, N auf Isolationsfehler überwacht
werden. Die Netzkapazitäten gegenüber dem Erdpotential bzw.
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einem hiermit verbundenen Bezugsleiter BL sind mit CE bezeichnet.
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Mit As sind die fehlerhaften wachzelstrom- und gleichstromseitigen
Isolationswiderstände gegenüber Erdpotential bezeichnet. An das Gleichstromnetz
kann ein Lastwiderstand N angeschaltet werden. Dieses beispielhaft tu Uberwacflende
Netz kann beliebig abgewandelt werden und beispielsweise so wie in Figur 1 aufgebaut
sein.
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Bei der Einrichtung aus Figur 2 ist ein Impulsgeber IG dreiphasig
über gleich große Koppelwiderstände RK, also symmetrisch, an die Netzphasen R, S,
T angekoppelt. Der Impulsgeber IG enthält einen Schalter S1, der periodisch abwechselnd
eine erste Gleichspannungsquelle +UM, das Erdpotential und eine zweite, entgegengesetzt
gepolte Gleichspannungsquelle - UM über die Koppelwiderstände
RK
an das Dreiphasennetz ankoppelt. Auch die Auskopplung des am Netz anstehenden Meßspannungsanteils,
der ir eingeschwungenen Zustand ein Maß für den Isolationswiderstand ist, erfolgt
in kapazitiv symmetrischer Weise, also über drei gleich große Kondensatoren CK von
den Netzphasen R, S, T. An die Auskopplung schließt sich ein Tiefpaß TP an, der
im vorlieqenden Fall ein zweistufiger RC-Tiefpaß mit Widerständen R und Rondensatoren
C ist. Parallel zum Ausgang des Tiefpasses liegt der ebenfalls bereits im Zusammenhang
mit der Einrichtung aus Figur 1 erwähnte Schalter S2, der in den Impulspausen der
im vorliegenden Fall treppenförmigen Meßwechselspannung geschloesen ist, also wenn
das Erdpotential an BL über die Koppelwiderstände RK an das Netz angelegt wird.
Wänrend dieser Zeit erfolgt ein Lntladen des Systems, so daß sich nach dem Lntladen
definierte symmetrische ausgangsverhaltniese gegenüber Erdpotential ergeben. Dies
ist erforderlich, damit der nach dem Einschwingen des Netzes auf die Meßspannung
am Ausgang des Tiefpasses TP anstehende Meßspannungsanteil als daB für den Isolationswiderstand
gewertet werden kann.
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An den Ausgang des Tiefpasses TP ist wie bei der Einrichtung aus Figur
1 ein als Impedanzwandler Im geschalteter Operationsverstärker angeschlossen, dessen
Ausgang über einen dreistufigen Schalter S3 zwei Zwischenspeicherkondensatoren CS+
und CS- auf die positiven und negativen Meßspannungsanteile am Ausgang des Tiefpasses
TP aufladen kann, was durch den Schalter S3 jeweils am Ende rier positiven und negativen
Meßspannungsimpulze, also nach dem Einschwingen des Netzes, erfolgt. Wänrend in
den Schaltstellungen I bzw. III die negativen bzw. positiven Meßspannungsanteile
auf
die Zwischenspeicherkondensatoren CS- bzw. CS+ aufgespeichert werden, sind die Zwischenspeicherkondensatoren
in der Schaltstellung II des Schalters S3 von, Impedanzwandler Im abgetrennt. Der
letztere sorgt dafür, daß die Zwischenspeicherkondensatoren bei einem einmaligen
Schließen von S3 (Schaltstellung I oder III) vollständig auf den jeweiligen Meßspannungsanteil
aufgeladen werden.
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Die in den Kwischenspeicherkondensatoren gespeicherten positiven und
negativen Neßwerte gelangen getrennt über Impedanzwandler auf einen Analogaddierer
A, dessen Ausgangseignal gegenüber dem Erdpotential bei absoluter Gleichheit der
gespeicherten Meßwerte zu Null wird und das somit ein Abweichungsmaß der absoluten
Meßwerte beinhaltet. Wenn das Abweichungsmaß zu Null wird, bodeutet dieses, daß
die treppenförmige Meßspannung bezogen auf das Erd- bzw. BL-Potential symmetrisch
verläuft. Wegen der grundsätzlichen Meßtoleranzen darf das Abweichungsmaß etwas
von Null bzw. dem Erdpotential abweichen, was in einet Komparator x festgestellt
wird. 1vmer dann, wenn das Abweichungsmaß innerhalb eines Fensters von O V# #U liegt,
wird durch den komparator K ein Schalter S4 gesghlossen, über den der positive oder
negative Meßwert an einem der Zwischenspeicherkondensatoren über den Impedanzwandler
Im, also kurzseitig, auf einen Speicherkondensator CS übertragen wird.
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An den letzteren ist über einen Impedanzwandler Im ein Meßgerät M
angeschlossen.
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Die Einrichtung aus Figur 2 arbeitet sehr schnell, genau wid falschmeldungzsicher.
Auch Falschmeldungen Lei Gleichspannungsfenlern werden durch die ständigen Vergleichsvorgänge
sicher vermieden.
Da die Zwischenspeicherkondensatoren einerseits
und der Speicherkondensator andererseits jeweils über Impedanzwandler Im aufgeladen
werden, also jeweils innerhalb eines Meßspannungstaktes, ergibt sich eine extrem
schnelle Anzeige, die selbstverstandlich auch für Auslösungszwecke ausgewertet werden
kann. Jede Veränderung im Netz, beispielsweise eine Veränderung verlationswertes,
der Ableitkapazität und der Netaspannung, verfalscht vorübergehend die Symmetrie,
so daß ohne die Vergleichsvorgange in den Zwischenspeicherkondensatoren in Verbindung
mit der angegebenen Auswertung Fonlmessungen bzw. - meldungen auftreten würden.
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Bei den Einrichtungen aus den Figuren 1 und 2 können statt der zwischenzpeicherkondensatoren
bzw. Speicherkondensatoren auch andere Speicherglieder benutzt werden. So ist es
beispielsweise möglich, die auszuwertenden Meßspannungsanteile zu digitalisieren
und digital zu speichern sowie gegebenenfalls miteinander zu vergleichen.
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Während die etwas einfachere Einrichtung aus Figur 1 Für kleinere
Netzkapazitäten von beispielsweise bis zu 1 µF und Kleinere Netzspannungen von beispielsweise
bis zu 250 V ausreichend geeignet ist, sollte für höhere Netzkapazitäten und größere
Netzspannungen in jedem Fall die etwas aufwendigere und bessere Einrichtung aus
Figur 2 (treppenförmige Meßweonseispannung, Vergleichsvorgänge) eingesetzt werden.
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Die in den Figuren 1 und 2 dargestellten Einrichtungen und zu überwachenden
Netzo lassen zich vielfältig abwandeln. Es können
reine oder gemischte
Wechselstromnetze mit beliebig vielen Phasen überwacht werden, wobei die Ankopplung
und Auskopplung einphasig oder mahrphasig durchgeführt werden kann. Wichtig ist,
daß eine impulsförmige Meßgleichspannung oder eine treppenförmige Meßwechselepannung
angewendet wird, wobei an der Auskoppelseite ein Tiefpaß zum Ausfiltern der höherfrequenten
benutzt wird. Wichtig ist auch daß das Laden der Speicherglieder, das heißt im vorliegenden
Fall der Zwischenspeicherkondensatoren und Speicherkondensatoren, über Impedanzwandler
erfolgt, so daß schnelle Umladungsvorgänge und eine gegenseitige Entkopplung möglich
sind. Statt der speziell dargestellten, zweistufigen tiefpässe und der in Figur
2 angegebenen Vergleichsschaltung für die positivon und negativen Meßspannungsanteile
bzw. Meßwerte lassen sich ebenfalls verschiedenartige Abwandlungen einsetzen. In
jedem Fall ermöglicht die erfindungsgemäße Einrichtung ein sehr schnelles Erfassen
von Isolationsfehlern, wobei dieser Vorgang insßesondere bei der Einrichtung aus
Figur 2 besonders falschmeldungssicher ist.