DE29715826U1

DE29715826U1 - Phasenbestimmungsgerät II

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Publication number: DE29715826U1
Application number: DE29715826U
Authority: DE
Original assignee: ELSIC ELEKTRISCHE SICHERHEITSA
Current assignee: ELSIC ELEKTRISCHE SICHERHEITSA
Priority date: 1997-09-03
Filing date: 1997-09-03
Publication date: 1998-02-26
Anticipated expiration: 2007-09-04

Description

Dr.-ing. R.König ■ ft£!._;ing.*KJ3ä'pgen «Dipl.-Bioi. G.König Wilhelm-Tell-Str. 1 A AOS1 9 Düsseldorf Tel. &Ogr;&Xgr;1 1-93O22O Patentanwälte

3. Sept.-1997 42 304 B

ELSIC Elektrische Sicherheitsausrüstungen und

Betriebsmittel GmbH, Trompeterallee 210-222

41182 Mönchengladbach

"Phasenbestimmungsgerät II"

Die Erfindung betrifft ein Phasenbestimmungsgerät, insbesondere für Mittelspannungs-Kabelnetze.

Die Phasenbestimmung ist insbesondere in den Fällen erforderlich, in denen an einem bestehenden Kabelnetz Montagearbeiten durchzuführen sind, z.B. Geräte zugeschaltet oder weitere Abnehmer angeschlossen werden sollen. In diesen Fällen muß der Kabelstrang durchtrennt und dann die Kabelenden in der richtigen Zuordnung zu den Anschlüssen mit diesen verbunden werden, so daß es erforderlich ist, die einzelnen Phasen zutreffend zu erkennen, um sie den zugehörigen Anschlußstellen eindeutig zuordnen zu können, da bei Fehlanschlüssen erhebliche Personen- und Sachschäden entstehen.

In dem deutschen Gebrauchsmuster G 93 15 977.3, auf das hiermit in vollem Umfang Bezug genommen wird, sind herkömmliche Phasenbestimmungsmethoden und -systeme beschrieben und deren Nachteile angegeben, die mit dem dortigen Vorschlag behoben werden.

Zwar hat sich das vorbekannte Gerät der Anmelderin außerordentlich bewährt, jedoch ergibt sich aufgrund der dort verwendeten zwei Ringkerne - vorzugsweise in Form von Zangen - bei der Phasenbestimmung keine absolute Eindeutigkeit, da dort aus dem Vorliegen einer zutreffenden Erkennung zweier Phasen auf die Eindeutigkeit der dritten Phase geschlossen wird, es liegt also lediglich eine gedeutete Eindeutigkeit vor. Diese schließt jedoch nicht aus, daß insbesondere bei nur gebündelten, einadrigen Kabeln, die im Erdreich verlegt sind, Verwechslungen bzw. Vertauschungen von nicht zur selben dreiphasigen Leitung gehörenden Kabeln, beispielsweise aufgrund von Verschiebungen im Erdreich, geschehen können.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, ein Phasenbestimmungsgerät zu schaffen, das eine gemessene Eindeutigkeit garantiert. Dieses Problem wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.

Mit der Erfindung ist nunmehr eine eindeutige, gemessene Bestimmung jeder einzelnen Phase möglich, so daß auch unter ungünstigsten Bedingungen und Kabelan- bzw., -Zuordnungen eine absolute Sicherheit bei der Auslese der jeweils zugehörigen Phasen möglich ist. Dabei ist das erfindungsgemäße Gerät bzw. System besonders, jedoch keineswegs ausschließlich für den Fall geeignet, daß kein galvanischer Zugriff an den bzw. für die Anlagen vorhanden ist.

Durch eine Änderung der Windungszahlen in den vorzugsweise als Zangen ausgebildeten Ringkernen auf 1:1000 können handelsübliche Zangen verwendet werden, so daß auch der gegenüber dem älteren Vorschlag bestehende Mehraufwand zufolge der dritten Zange finanziell ohne weiteres ausgeglichen ist. Der Eisenkern wird -vorteilhafterweise mit einer Hochstromwicklung umwickelt. Die Frequenzen der drei unterschiedlichen Signale, die auf die drei Phasen L]₁, L2 bzw. L3 übertragen werden, betragen weniger als 2 kHz.

Durch die sich in der nachfolgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen ergebenden Merkmale ist überraschend ein periodisches Überwachen aller drei Zangen möglich. Außerdem ist schaltungsmäßig sichergestellt, daß eine kurzzeitige Unterbrechung das Gerät endgültig abschaltet, das danach neu eingeschaltet werden muß, so daß die Sicherheit durch Unterbinden möglichen Mißbrauchs noch erhöht wird.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung der drei Sendekreise lassen sich auch weitere vorteilhafte Ausgestaltungen erzielen. So wird vorzugsweise der Stecker der Sendezangen vierpolig ausgerüstet, so daß auf alle Fälle ein Vertauschen mit anderen dreipoligen Steckern nicht mehr möglich ist; in weiterer Ausgestaltung erfolgt eine Codierung der Zangen über die Steckerstifte. Durch die höhere Windungszahl werden die Ausgangskreise des Senders über einen Übertrager verstärkt.

Wenn statt einem diskreten digitalen Filter mit optischer Anzeige ein &Mgr;&mgr;-Prozessor mit 7-Segmentanzeige zum

Einsatz gelangt, wird ein Übersprechen der Signale von einer Ader auf die andere im Empfänger verhindert.

Um das Einstellen der Signalpegel über Empfindlichkeitsregler zu vereinfachen, wird der Verstärkerkreis so ausgelegt, daß keine Regelung notwendig ist. Mit einer aus der Audiotechnik bekannten Verstärkerstufe werden Sendesignale nicht mehr wechselweise im Sekundentakt übertragen. Darüber hinaus ist der erfindungsgemäße Sender mit einer Eigenfunktionsprüfung versehen, bei der beim Einschalten und auch während des Betriebes ein Eigentest durchgeführt wird. Entsprechend besitzt auch der erfindungsgemäße Empfänger eine Eigenfunktionsprüfung, ohne daß vor dem Einschalten ein LED-Test erforderlich ist, vielmehr wird nun der Test der Elektronik, der Anzeige und der Batteriekapazität durchgeführt.

Eine weitere Sicherheitserhöhung, insbesondere für die Bedienung, stellt ein Schlüsseltaster dar, durch dessen Drehen, der Betrieb aktiviert wird; der Schlüssel kann vom autorisierten Bedienungspersonal mitgenommen werden; ohne diesen Schlüssel kann der Sender nicht mehr gestartet werden.

Während bei dem bisherigen Gerät pro Sendezange nur ein Signal mit einer Frequenz übertragen wurde., können nunmehr pro Sendezange bis zu 16 Signale übertragen werden, wobei für die Vorzugsausführung zwei Signale vorgesehen sind.

Mit dem neuen Prüfgenerator werden außerdem die Informationen an den Empfänger verbessert. So kann im Störfall

zu dem jeweils einer Phase L]_, L2 bzw. L3 zugeordneten Signal auch ein E.E.-(Error-)Signal übertragen werden.

Das Gerät ist weiterhin dahingehend verbessert worden, daß die Signale L]_, L2 bzw. L3 für vier Sekunden nach der Ader-Auslese zur besseren Identifikation gespeichert werden; das Signal wird dabei erstens aktiv während der Messung und zweitens passiv nach der Messung angezeigt. Auch ist eine Anzeige zur Auswertung vorgesehen, wenn kein verwertbares Signal detektiert wird. Schließlich ist für den Sender die Möglichkeit gegeben, auch über Batterie betrieben werden zu können, wozu neben einem entsprechenden Adapterkabel ein entsprechender Eingangskreis für 12 V DC vorgesehen wird.

Anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsmöglichkeiten dargestellt sind, wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1. den Einsatz eines erfindungsgemäßen Phasenbestimmungsgerätes in einem Mittelspannungsnetz bei fest eingebauten Erdungsschaltern mit drei Ringkernen im Einsatz;

Fig. 2 das System gemäß Fig. 1 mit der Anwendung bei zwei Stationen;

Fig. 3 den beispielhaften Einsatz dreier Sendezangen an Erdungsschaltern;

Fig. 4 ein anderes Beispiel des Einsatzes dreier Sendezangen am Kabelanschluß von hermetisch gekapselten Schaltanlagen;

Fig. 5 ein weiteres Beispiel des Einsatzes dreier Sendezangen an ortsveränderlichen Erdungs- und Kurzschließvorrichtungen;

Fig. 6 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Empfängers;

Fig. 7 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Senders; und

Fig. 8 das Bedienungsfeld eines erfindungsgemäßen Senders bzw. Generators.

Da der Grundaufbau bezüglich der einzelnen Kabelführungen und Anschlüsse in vielem dem gemäß dem Gerät bzw. System nach dem eingangs erwähnten älteren Gebrauchsmusters entspricht, auf das hier voll inhaltlich Bezug genommen wird, beschränkt sich die nachfolgende Zeichnungsbeschreibung auf wesentliche Punkte.

Während in Fig. 1 die Situation der Phasenbestimmung an lediglich einer Station bzw. betreffend die Ableitungen lediglich einer Station dargestellt ist, zeigt Fig. 2 ein schematisch dargestelltes Schaltungsbeispiel, bei dem sich eine Montagestelle A zwischen zwei unter Umständen mehrere Kilometer auseinanderliegenden Stationen B und C befindet, die in bekannter Weise aufgebaut sind. So führen drei Phasen L]_, L2 und L3 jeder Station B und

C von nicht dargestellten Sammelschienen zu einem Trennschalter 1, von dem dann die abgehenden Leitungen 2 zur Montagestelle A führen, an der sich dann die von beiden Stationen B und C kommenden Kabelenden 3 und 4 befinden, deren Phasen zu bestimmen sind.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel steht gerade ein Phasen-Prüfempfänger 5 mit dem Kabelende 3 in Prüfverbindung, und zwar über eine Anschlußleitung 11, mit der die einzelnen Aderenden der Phasen L]_, L2 und L3 des betreffenden Kabels nacheinander abgetastet werden. Der Empfänger ist durch einen Mikroprozessor in der Lage, die den einzelnen Sendezangen zugeordneten Signale, aktiv beim Berühren der Ader durch ein spezielles Signal und passiv, wenn keine Berührung mehr erfolgt, anzuzeigen. Nach einer definierten Zeit (beispielsweise vier Sekunden) springt er in die allgemeine Bereitschaftsanzeige um. Wie bereits erwähnt, verfügt der Empfänger über einen Eigentest, der die gesamte Elektronik umfaßt, sowie eine Überprüfung des Batteriezustandes. Er steuert auch eine automatische Abschaltung des Empfängers, der ebenfalls über den Ein-Taster durch erneutes Drücken ausgeschaltet werden kann. Der Empfänger zeigt eine Störung des Senders durch ein aktives Signal an.

Bei dem Bauteil 6 in Fig. 2 handelt es sich um eine Erdverbindung (Masse).

Im in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in jeder Station um die Phasen L^, L2 und L3 je ein Ringkern in Form einer im älteren Gebrauchsmuster näher erläuterten, jedoch bezüglich der Wicklungen in der zuvor

angegebenen Weise modifizierten Zange Z\, Z2 bzw. Z 3 gelegt, von denen jede elektrisch mit einem Phasen-Prüfgenerator 13 verbunden ist, und zwar im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel für jede Station B und C ein gesonderter Generator 13g bzw. 13q.

Jeder Phasen-Prüfgenerator 13g und 13^ besitzt einen Anschluß 14, der wahlweise mit einem 230 V AC-Netzkabel oder mit einem 12 V TC-Anschlußkabel verbunden werden kann. Die Steckbuchsen des Anschlusses sind vierpolig und deshalb nicht verwechselbar mit den sonstigen dreipoligen des Gesamtsystems.

Jedem Versorgungsanschluß ist eine Sicherung F^ (1,5 A) bzw. F2 (10 A) zugeordnet (siehe auch Fig. 8). Mit 16 ist ein Ein-Aus-Schalter beziffert.

An den Stellen 18 zeigen jeweils grüne Leuchtdioden Betriebsbereitschaft an, wobei hier vier LEDs vorgesehen sind, um, wie bereits erwähnt, zusätzlich zur Phasenprüfung auch eine Geräteprüfung durchzuführen. Entsprechend sind des weiteren vier rote LEDs 19 vorgesehen, die gegebenenfalls Störungen anzeigen. Ein Schlüsseltaster 20 aktiviert den Eigentest des Senders bzw. Generators und den Betrieb. Nach dem Einschalten muß der Eigentest durch Drehen des Schlüsseltasters 20 erfolgen. Wird kein Fehler gefunden, leuchten alle vier grünen LEDs auf. Ein genereller oder allgemeiner Fehler wird durch die in der Darstellung ganz links liegende rote LED 19 angezeigt, während die drei rechten LEDs jeder Reihe jeweils den Sendezangen Z^ bis Z3 zugeordnet sind. Die Anzeige kann je nach Fehlerart durch Blinken oder Dauerlicht

erfolgen. Gleichzeitig wird an allen besendbaren Adern ein Fehlersignal für den Empfänger gesendet.

Zur Phasenbestimmung wird an der Montagestelle A die Leitung im Kabelgraben freigelegt und getrennt, so daß die beiden Kabelenden 3 und 4 abgegriffen werden können. Dazu wird der Phasen-Prüfgenerator über seinen Anschluß 14 versorgt. Von den vierpoligen Buchsen für die Sendezangen Zi, Z2 bzw. Z3 geht über Kabel die Verbindung zu den Sendezangen, die um die Phasen L^, L2 bzw. L3. gelegt werden, und zwar wahlweise an einer ortsveränderlichen, frei geführten Erdungsvorrichtung oder um die Trennmesser eines eingebauten Erdungsschalters oder in hermetisch gekapselten Schaltanlagen jeweils um die entsprechenden Phasen L^, L2 bzw. L3. Auf das zu prüfende Kabel (im dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils ein Mittelspannungskabel) werden mit dem Phasen-Prüfgenerator 13g bzw. 13'c über die Sendezangen Z\, Z2 und Z3 unterschiedliche Frequenzen bzw. kodierte oder modulierte Signale auf Phase L^, Phase L2 und Phase L3 übertragen. Diese Frequenzen ermöglichen es, mit Hilfe des Phasen-Prüfempfängers 5 an der Montagestelle A die entsprechenden Phasen eindeutig zu erkennen. Die Anzeige der zu ermittelnden Phasen erfolgt nach phasengleiehern Anlegen der Meßleitung durch Verbinden des Empfängers mit der Anschlußleitung an Erdpotential und Abtasten der Adern; angezeigt wird jeweils das entsprechende Signal auf der Ader. Diese Messung wird an beiden Kabelenden 3 und 4 der Montagestelle A durchgeführt, wobei im vorliegenden Fall durch die Anordnung zweier Phasen-Prüfgeneratoren 13ß und 13c die beide auf Sendung geschaltet sind, ein Hin- und Herfahren zwischen den beiden Stationen B und C

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zum Aufprägen der drei unterschiedlichen Signale auf die Phasen L^, L2 und L3 überflüssig wird.

Fig. 3 zeigt in einer perspektivischen Darstellung den Einsatz des erfindungsgemäßen Gerätes an Erdungsschaltern und verdeutlicht die einfache Handhabbarkeit der Erfindung, die durch lediglich Einhängen der Zangen Z]_, Z2 und Z3 an den Phasen L]_, L2 und L3 eines Erdungsschalters 27 einer offenen, luftisolierten Anlage realisiert wird. Die je aus einem der Zangengriffe 25 kommenden Kabel 26 werden dann am Phasen-Prüf generator 13 in die Buchsen 17 gesteckt.

In Fig. 4 ist das Anbringen der Zangen an einer anderen Stelle der Station dargestellt, und zwar an den abgehenden Leitungen, speziell den Phasen L^, L2 und L3 einer hermetisch gekapselten Schaltanlage. Dabei kann es sich beispielsweise um eine mit SFg-Schutzgas gefüllte Anlage handeln, deren Erdungsschalter 27 oberhalb der abgehenden Leitungen 2 in der Schutzgas-Atmosphäre angeordnet sind. Ansonsten gilt für die Handhabung und Anschlußmöglichkeit der Zangen &Zgr;&khgr;, &Zgr;·2 und Z 3 das zuvor zu Fig. 3 Ausgeführte.

Entsprechendes gilt für die Anwendungsmöglichkeit nach Fig. 5, nämlich den Einsatz an ortsveränderlichen Erdungs- und Kurzschließvorrichtungen 28.

Ergänzend nachfolgend noch einige Hinweise zum Sender bzw. Generator 13 und Empfänger 5:

Sender

1. Anschluß

Die Sendezangen Z\, %2 ^{und Z}3 sind durch zugeordnete Farben und Bezeichnungen nicht verwechselbar. Sie werden durch die Steckbuchsen 17 angeschlossen. Stecker sind kodiert.

Die Spannungsversorgung erfolgt über Netzleitungen 230 V AC oder Batteriekabel 12 V DC. Das Gerät läßt sich nur bei richtiger Zuordnung von Plus und Minus einschalten (Verpolungsschutz).

2. Einschalten

Schalter einschalten. Gelbe LED leuchtet - Betriebsbereitschaft.

3. Eigentest

Durch Drehen des Schlüsselschalters 20 wird der Eigentest aktiviert. Solange der Schlüsseltaster in der Endstellung gehalten wird, leuchten alle LEDs zum Lampentest, und es wird ein Ausgangssignal mit Fehlerkodierung auf die Ausgänge geschaltet. Nach Loslassen des Schlüsselschalters beginnt der Eigentest des Gerätes.

Nacheinander werden alle drei Sendekanäle geprüft. Das Testergebnis wird durch die LEDs angezeigt. Alles in Ordnung, - vier mal grün. Fehler werden wie folgt ange-

zeigt: rot Dauerlicht - Zange nicht richtig angeschlossen, rot Blinklicht - Zange nicht richtig geschlossen.

4. Funktionsüberwachung

Während des gesamten Sendebetriebs wird der Zustand der Zangen ständig überwacht, eine Störung wird direkt angezeigt. Sollte eine Störung vorliegen, wird automatisch ein Störsignal auf den Adern gesendet, das im Empfänger angezeigt wird.

5. Störung quittieren

Eine Störung wird quittiert, indem der Schlüsseltaster neu betätigt wird. Durch Ausschalten und erneutes Einschalten gelangt das Gerät erst durch Betätigen des Schlüsseltasters in den Sendebetrieb.

Empfänger

1. Anschluß

Die Erdleitung wird mit dem Empfänger und der Bezugsmasse verbunden.

2. Einschalten

Betätigen des Eintasters (oder des Ein - Schalters)·

3. Eigentest

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Durch Betätigen des Eintasters wird der Eigentest aktiviert. Das Testergebnis wird durch die LEDs angezeigt. Alles in Ordnung, Anzeige iO. Fehler werden angezeigt durch Anzeige EE.

4. Auswertung

Sobald der Empfänger, beim Abtasten der Adern ein Signal erkannt hat, zeigt er zum Beispiel L^. an. Wird er von der Ader getrennt, dann zeigt er L^ an. Die Anzeige wechselt nach 4 see. —, wenn kein Signal erkannt wird. Die Anzeige L^, L2 und L3 werden entsprechend den angekoppelten Phasen angezeigt.

Claims

-IA- Schutzansprüche:

1. Phasenbestimitiungsgerät, insbesondere für Mittelspannungs-Kabelnetze, mit

mindestens einem mindestens drei unterschiedliche Signale abgebenden Phasen-Prüfgenerator (13),

einem Phasen—Prüfempfänger (5) und
drei Ringkernen {Z\, %2' ^Z3)'

die die zu prüfenden Phasen (L^, L2, L3) lösbar umschließen und

mit dem Phasen-Prüfgenerator verbunden sind, so daß jede Phase mit einem anderen Signal beaufschlagt werden kann.

2. Phasenbestiinmungsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere, je einer elektrischen Station zugeordnete Phasen-Prüfgeneratoren (13B, 13C) und einem einer die Kabelenden (3, 4) der verschiedenen Stationen (B, C) aufweisenden Montagestelle zugeordneten Prüfempfänger (5).

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch drei Ringkerne pro Phasen-Prüfgenerator (13).

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ringkern aus hochpermeablem Eisen besteht, an zwei Stellen zu öffnen ist und mit einer Hochstromwicklung 1:1000 umwickelt ist.

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5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ringkernhälften eines jeden Ringkerns die Backen einer Zange (&Zgr;&khgr;, Z2, Z3) bilden.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stecker der Sendezangen (Z]_, Z2, Z3) vierpolig ist.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine um mindestens eine ganze Zahl gegenüber der Phasenzahl höhere Anzeigezahl für Störungen bzw. "i.O."-Anzeigen am Prüfgenerator (13).

8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Schlüsseltaster (20).

9. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch wahlweise Versorgung des Prüfgenerators (13) mit 230 V AC oder 12 V DC.

10. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Speicherung des Signals der jeweiligen Phase (Li, L2, L3), vorzugsweise für 4 Sekunden nach der Aderauslese.