DE3036470C2 - Anordnung zum Prüfen der Isolation einer im Bergbau unter Tage verlegten Hochspannungsversorgungsleitung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Prüfen der Isolation einer im Bergbau unter Tage verlegten Hochspannungsversorgungsleitung mit einer Schaltungseinrichtung zum Anlegen einer in ihrer Höhe mit der Betriebsspannung vergleichbaren Gleichspannung an die abgeschaltete Versorgungsleitung, mit einem der Schaltungseinrichtung zugeordneten Zeitgeber und mit einer Auswerteschaltung zur Gewinnung von vom Isolationswiderstand der Versorgungsleitung abhängigen Signalen.

Bei einer bekannten Anordnung dieser Art (DE-AS 28 10 013) enthält die Schaltungseinrichtung zum Anlegen der Gleichspannung eine Oszi'latoreinheit, die aus einer Niederspannungsquelle mit Betriebsspannung versorgt wird. Die Oszillatoreinheit enthält einen Oszillator sowie einen Hochspannungstransformator und einen Gleichrichter zur Erzeugung einer Meßgleichspannung, die eine ähnliche Größe wie die normale Betriebsspannung der Hochspannungsversorgungsleitung besitzt. Der Oszillatoreinheit ist ein Zeitgeber zugeordnet, der einen Stromauswerter während der Zeit sperrt in der die Versorgungsleitung auf die Prüfspannung aufgeladen wird.

Die bekannte Anordnung ist insofern verhältnismäßig aufwendig, als sie eine Oszillatoreinheit benötigt, um aus einer Niederspannung eine Gleichspannung zu bilden, die in ihrer Höhe mit der Betriebsspannung der Hochspannungsversorgungsleitung übereinstimmt. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Prüfen der Isolation einer im Bergbau unter Tage verlegten Hochspannungsversorgungsleitung vorzuschlagen, die sich mit verhältnismäßig geringem Aufwand herstellen läßt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Anordnung der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß die Schaltungseinrichtung einerseits an das der Versorgungsleitung zugeordnete Hochspannungsnetz und andererseits an die abgeschaltete Versorgungsleitung angeschlossen und enthält einen Ladestromkreis mit einer Gleichrichteranordnung und mit vom Zeitgeber gesteuerten, unterbrechenden Schaltungsmitteln; mit der abgeschalteten Versorgungsleitung ist eingangsseitig die Auswerteschaltung verbunden, welche die an der Versorgungsleitung auftretende Spannung erfaßt.

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß sie keiner zusätzlichen Oszillatoreinheit bedarf, um eins in ihrer Höhe mit der Betriebsspannung vergleichbare Gleichspannung zum Prüfen der Isolation der Hochspannungsleitung zu bilden, weil die Hochspannung des der Versorgungsleitung zugeordneten Hochspannungsnetzes zur Bildung der Gleichspannung benutzt wird, indem über einen Ladestromkreis mit einer Gleichrichteranordnung von der Schaltungseinrichtung die Versorgungsleitung mit dem zugeordneten Hochspannungsnetz verbunden

wird. Die erfindungsgemäße Anordnung ist daher verhältnismäßig einfach aufgebaut, was sich zusätzlich vorteilhaft auf ihre Funktionssicherheit auswirkt.

Die unterbrechenden Schaltungsmittel der Schaltungseinrichtung enthalten vorteilhafterweise einen Kontakt eines Hochspannungsrelais, das über einen Ausgang des Zeitgebers gesteuert ist Ober diesen Kontakt ist dann die Spannung des Hochspannungsnetzes mit dem Ladestromkreis verbunden, wodurch die Aufladung der abgeschalteten Versorgungsleitung ge- ι ο startet wird, wobei über einen zusätzlichen Kontakt eines weiteren Hochspannungsrelais die Verbindung zur abgeschalteten Versorgungsleitung hergestellt wird.

Die Auswerteschaltung der erfindungsgemäßen Anordnung kann über den zusätzlichen Kontakt des weiteren Relais unmittelbar an die Versorgungsleitung angeschlossen sein. Aus meßtechnischen Gründen wird es jedoch als vorteilhaft angesehen, wenn im Ladestromkreis parallel zu den Erdkapazitäten der Versorgungsleitung liegend, ein Kondensator angeordnet ist, an dem mit einem Eingang eine Schweiiwenstufe der Auswerteschaltung angeschlossen ist

Zur zuverlässigen Prüfung der Isolation isi es nicht ausreichend, zu einem beliebigen Zeitpunkt des Prüfvorganges die Höhe der Spannung an der aufgeladenen Versorgungsleitung zu messen; vielmehr wird gefordert daß die an der aufgeladenen Versorgungsleitung anstehende Spannung nach einer vorgegebenen Zeit vom Beginn des Prüfvorganges an ermittelt wird. Um dies bei der erfindungsgemäßen Anordnung zu gewährleisten, ist die Schwellwertstufe mit einem weiteren Eingang an einen weiteren Ausgang des Zeitgebers angeschlossen. Über diesen weiteren Ausgang wird nach einer vorbestimmten Zeit vom Beginn des Prüfvorganges an ein Signal abgegeben, das die Schwellwertstufe für die Zeitdauer des Signals funktionsfähig schaltet

Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Schwellwertstufe ein Signalgeber nachgeordnet ist, der die vom Isolationswiderstand der Versorgungsleitung abhängigen Signale abgibt.

Dieser Signalgeber kann unterschiedlich ausgebildet sein. Als vorteilhaft wird es jedoch erachtet, wenn im Signalgeber eine sowohl von der Schwellwertstufe als auch von einem der Versorgungsleitung zugeordneten Erdschlußwächter steuerbare Schalteinrichtung vorhanden ist, die einen Signalerzeuger beim Ansprechen des Erdschlußwächters zur Aufnahme der Signalerzeugung und beim Ansprechen der Schwellwertstufe zur Beendigung der Signalerzeugung veranlaßt. Damit ist dann sichergestellt, daß die Signalgabe mit der Feststellung eines Erdschlusses beginnt und erst mit dem erfolgreicher Abschluß der Prüfung beendet ist. Wird kein Signal mehr erzeugt, ist dies also ein Anzeichen dafür, daß die Versorgungsleitung wieder an das zugeordnete Hochspannungsnetz angeschlossen werden kann.

Um ein einen nicht ausreichenden Isolationswider-Stand kennzeichnendes Prüfungsergebnis anzeigen zu können, ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung vorteilhafterweise dem einen Signalerzeuger ein weiterer Signalerzeuger über ein Gatter parallelgeschaltet, das mit einem Eingang an einen zusätzlichen Ausgang des Zeitgebers angeschlossen ist.

Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die steuerbare Schalteinrichtung des Signalgebers einen Kontakt enthält, mit dem die Versorgungsleitung im abgeschalteten Zustand haltbar ist. Damit ist eine Verriegelung möglich, die sicherstellt, daß kein Pinschalten der abgeschalteten Versorgungsleitung vor einer erfolgreichen Prüfung des Isolationswiderstandes der Versorgungsleitung erfolgt

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die erfindungsgemäße Anordnung nicht nur zur Prüfung der Isolation einer einzigen einem Hochspannungsnetz zugeordneten Versorgungsleitung geeignet, sondern kann auch zur Prüfung der Isolation mehrerer einem Hochspannungsnetz zugeordneter Versorgungsleitungen eingesetzt werden, wenn für jede Versorgungsleitung ein über einen Wahlschalter anwählbares Hochspannungsrelais vorhanden ist das einen Kontakt in der Verbindung zur jeweils abgeschalteten Versorgungsleitung aufweist und wenn im Signalgeber für jede Versorgungsleitung eine steuerbare Schalteinrichtung vorhanden ist; allen steuerbaren Schalteinrichtungen ist der Signa-'erzeuger zugeordnet

Zur Erläuterung der Erfindung >,t in der Figur ein Blockschaltbild eines Ausführungsber-pieis der erfindungsgemäßen Anordnung wiedergegeben.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Prüfanordnung für Prüfung der Isolation von zwei Versorgungsleitungen 1 und 2 vorgesehen, die über Kontakte jeweils eines Hochspannungsschützes 3 bzw. 4 mit einem Hochspannungsnetz 5 verbunden sind. Der Versorgungsleitung 1 ist ein Summenstromwandler 6 zugeordnet an dem ein Erdschlußwäc/iter 7 angeschlossen ist. Der Erdschlußwächter 7 steuert das Hochspannungsschütz 3; außerdem weist er einen Ruhekontakt 8 auf, der im Signalgeber 9 angeordnet ist. Auch die Ströme in der Versorgungsleitung 2 werden von einem Summenstromwandler 10 erfaßt, an dem ein weiterer Erdschlußwächter 11 angeschlossen ist. Dieser Erdschlußwächter 11 steuert das Hochspannungsschütz 4 und weist außerdem einen Ruhekontakt 12 im Signalgeber 9 auf.

An das Hochspannungsnetz 5 ist eine Schaltungseinrichtung 15 angeschlossen, die unterbrechende Schaltuiigsmittel in Form eines Kontaktes 16 eines Hochspannungsrelais 17 enthält. In Reihe mit dem Kontakt 16 liegt eine Gleichrichteranordnung 18 und ein Ladestromkreis, der aus einem Widerstand 19 und den Erdkapazitäten der Versorgungsleitung 1 oder 2 besteht je nachdem, ob eine dieser beiden Versorgungsleitungen über einen Kontakt 20 eines weiteren Hochspannungsrelais 21 oder einen Kontakt 22 eines zusätzlichen Hochspannungsrelais 23 angeschlossen sind. Parallel zu den Erdkapazitäten der jeweils angeschlossenen Versorgungsleitung 1 oder 2 ist ein Kondensator 24 angeordnet.

Ar die jeweils über den Kontakt 20 oder 22 angeschlossene Versorgungsleitung 1 oder 2 ist eine Auswerteschaltung 26 angeschlossen, die einen aus einem Widerstand 27 und einem weiteren Widerstand 28 bestehenden Spannungsteiler enthält. An einem Abgriff 29 des Spannungsteilers ist eine Schwellwertstufe 30 mit ihrem einen Eingang 31 angeschlossen. Mit dem Abgriff 29 des Spannungsteilers ist über einen Kondensator 32 eine weitere SchwellwerUtufe 33 verbunden.

Die Schaltungseinrichtung 15 und insbesondere das HochspannungsreHs 17 werden über einen Transistor 35 von einem Zeitgeber 36 über dessen Ausgang 37 gesteuert Ein weiterer Ausgang 38 des Zettgebers 36 ist mit einem weiteren Eingang 39 der Schwellwertstufe 30 verbunden. Eingangsseitig ist an den Zeitgeber 36 ein

Stromkreis mit einer Starttaste 40 angeschlossen, bei deren Betätigung der Zeitgeber 36 gestartet wird. Der Zeitgeber 36 weist übrigens einen weiteren Eingang 41 auf, der mit dem Ausgang 42 der weiteren Schwellwertstufe 33 verbunden ist. Ein Ausgang 43 des Zeitgebers 36 führt zum Signalgeber 9.

Der Ausgang der Schwellwertstufe 30 ist mit einem Eingang des Signalgebers 9 verbunden. Mit diesem Eingang sind Eingange 44 und 43 jeweils einer Logikschaltung 46 und 47 jeweils einer steuerbaren Schalteinrichtung 48 und 49 des Signalgebers 9 verbunden. Weitere Eingänge 50 und 51 der Logikschaltungen 46 und 47 sind über einen weiteren Eingang 52 des Signalgebers 9 mit der Starttaste 40 verbunden. Ein zusätzlicher Eingang 53 bzw. 54 der Logikschaltungen 48 und 49 ist über jeweils einen Widerstand 55 und 56 an die Hochspannungsrelais 21 und 23 angeschlossen. Mit den Ausgängen der Logikschaltungen 46 und 47 ist jeweils eine Wicklung eines Haftrelais 58 bzw. 59 verbunden, dessen jeweils andere Wicklung durch die Kontakte 12 bzw. 8 der Erdschlußwächter 7 und H kurzschließbar sind. Bei aufgehobenen Kurzschluß liegen die weiteren Wicklungen der Haftrelais 58 und 59 an der von einer Stromversorgungseinheit 60 gelieferten Ausgangsspannung.

Die Haftrelais 58 und 59 weisen Kontakte 61 und 62 auf. von denen der Kontakt 61 dem Haftrelais 58 und der Kontakt 62 dem Haftrelais 59 zugeordnet ist. Weitere Kontakte 63 und 64 der Haftrelais 58 und 59 dienen zur Verriegelung der den Versorungsleitungen I und 2 zugeordneten Schaltungsmitteln so. daß diese vor einer erfolgreichen Prüfung des Isolationswiderstandes nicht an das Hochspannungsnetz 5 betätigbar sind.

Parallel zu den Kontakten 61 und 62 der Haftrelais 58 und 59 liegt ein Signalerzeuger 65. der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel von einer beispielsweise rotes Licht abgebenden Leuchtdiode gebildet ist. Zu diesem Signalerzeuger 65 liegt über ein Gatter 66 ein weiterer Signalerzeuger 67 parallel, der aus einer beispielsweise grünes Licht abgebende Leuchtdiode bestehen kann. Das Gatter 66 ist einerseits unmittelbar mit dem einen Signalerzeuger 65 verbunden und andererseits an dem Ausgang 43 des Zeitgebers 36 angeschlossen.

Die Stromversorgungsleitung 60 wird übrigens über einen Spannungswandler 68 aus der Spannung des Hochspannungsnetzes gespeist.

Die dargestellte Anordnung wirkt in folgender Weise: Tritt beispielsweise in der Versorgungsleitung 1 ein Erdschluß infolge mangelnder Isolation auf. dann wird dies von dem Summenstrom wandler 6 erfaßt und in dem Erdschlußwächter 7 m der Weise verarbeitet, daß diesen das zugeordnete Hochspannungsschütz 3 zum Öffnen seiner Kontakte und damit zum Abschalten der Versorgungsleitung 1 veranlaßt. Außerdem wird der Kontakt 8 des Erdschlußwächters 7 im Signalgeber 9 geöffnet, wodurch das Haftrelais 59 in Fehlersteilung gesetzt wird. Es wird damit sein Kontakt 62 geöffnet, und dadurch der Signalerzeuger 65 bzw. die ihn bildende Leuchtdiode zur Lichtabgabe veranlaßt Damit ist ein Isolationsfehler angezeigt Gleichzeitig wird durch einen weiteren Kontakt 63 des Haftrelais 59 eine Verriegelung dergestalt vorgenommen, daß die Versorgungsleitung 1 ohne eine vorangegangene, erfolgreiche Prüfung der Isolation nicht wieder eingeschaltet werden kann.

Ist der Erdschluß der betroffenen Versorgungslei

tung, im angenommenen Fall der Versorgungsleitung 1, beseitigt, dann ist vor der Inbetriebnahme dieser Versorgungsleitung eine Prüfung der Isolation vorzunehmen. Zu diesem Zwecke wird mittels eines *> Wahlschalters 69 die gestörte Versorgungsleitung, also im vorliegenden Falle die Versorgungsleitung 1 angewählt, indem das dieser Versorgungsleitung zugeordnete Hochspannungsrelais 23 betätigt wird. Es schließt sich dann sein Kontakt 22, wodurch der Ladestromkreis für diese Versorgungsleitung 1 vorbereitet ist. Wird danach die Starttaste 40 betätigt, dann wird über den Zeitgeber 36 und den nachgeordneten Transistor 35 das Hochspannungsrelais 17 angeregt, wodurch dessen Kontakt 16 geschlossen und damit der

ΐί Ladestromkreis mit dem Widerstand 19, den Erdkapazitäten der Versorgungsleitung 1 und dem Kondensator 24 an das Hochspannungsnetz 5 angeschlossen ist. Es erfolgt dann die Aufladung der Erdkapazitäten der Versorgungsleitung 1 und des dazu parallel liegenden Kondensators 24 über eine Zeitdauer, die durch den Zeitgeber 36 vorgegeben ist.

Die am Kondensator 24 entstehende Spannung wird über den Teiler 27 und 28 von der Schwellwertstufe 30 überwacht, die jedoch erst nach einer weiteren, vom

η Zeitgeber 36 vorgegebenen Zeitdauer durch ein Signal über den Ausgang 38 aktiviert wird. Stellt die Schwellwertstufe nach Aktivierung fest, daß die Spannung am Teiler 27,28 bzw. am Kondensator 24 eine auf eine einwandfreie Isolation der Versorgungsleitung

»" 1 hindeutende Höhe aufweist, dann gibt sie üb?r ihren Ausgang an den Signalgeber 9 ein Signal ab, wodurch über die Logikschaitung 47 das Haftrelais 59 zum Ansprechen gebracht wird. In dieser Stellung »gut« wird von dem Haftrelais 59 der Kontakt 62 wieder

)5 geschlossen, und es wird die Signalgabe seitens des Signalerzeugers 65 beendet. Gleichzeitig wird auch der Kontakt 63 des Haftrelais 59 geschlossen und damit die Einschaltverriegelung freigegeben; die Versorgungsleitung 1 kann nunmehr wieder an das Hochspannungs-

■Ό netz 5 angeschlossen werden.

Mit der Betätigung der Starttaste 40 tritt am Ausgang 43 des Zeitgebers 36 ein Signal auf, das den weiteren Signalerzeuger 67 steuert; das Signal dieses Signalgebers erlischt erst mit Beendigung der Prüfung.

<5 Stellt sich bei der Prüfung der Isolation heraus, daß diese nicht ausreichend gut ist. dann entsteht am Ausgang der Schwellwertstufe 30 kein Signal, und es wird auch das Haftrelais 59 nicht betätigt. Seine Kontakte 61 und 63 bleiben geöffnet, und die Signalgabe durch den Signalerzeuger 65 wird nicht beendet und auch die Verriegelung durch den Kontakt 63 n-^ht aufgehoben.

Tritt bei einer Prüfung der Isolation an der Versorgungsleitung 1 ein Oberschlag auf, dann sinkt die Spannung am Kondensator 24 bzw. am Widerstand 28 des Spannungsteilers 27, 28 sehr schnell ab, was über den Kondensator 32 erfaßt wird. Von der nachgeordneten Schwellwertstufe 33 wird dies umgehend erfaßt und ein Signal über den Eingang 41 an den Zeitgeber 36 gegeben. Der Zeitgeber 36 wird daraufhin so gesteuert, daß seine Signalgabe am Ausgang 37 sofort unterbrochen wird. Dadurch fällt das Hochspannungsrelais 17 umgehend ab und der Ladestromkreis wird vom Hochspannungsnetz 5 abgetrennt Auch in diesem Falle tritt im Ausgang der Schwellwertstufe 30 ein Signal nicht auf. so daß der Signalerzeuger weiterhin sein einen Isolationsfehler kennzeichnendes Signal abgibt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Prüfen der Isolation einer im Bergbau unter Tage verlegten Hochspannungsversorgungsleitung mit einer Schaltungseinrichtung zum Anlegen einer in ihrer Höhe mit der Betriebsspannung vergleichbaren Gleichspannung an die abgeschaltete Versorgungsleitung, mit einem der Schaltungseinrichtung zugeordneten Zeitgeber und mit einer Auswerteschaltung zur Gewinnung von vom Isolationswiderstand der Versorgungsleitung abhängigen Signalen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungseinrichtung (15) einerseits an das der Versorgungsleitung (1) zugeordnete Hochspannungsnetz (5) und andererseits an die abgeschaltete Versorgungsleitung (1) angeschlossen ist und einen Ladestromkreis mit einer Gleichrichteranordnung (18) und mit vom Zeitgeber (36) gesteuerten, unterbrechenden Schaltmitteln (16, (7) enthält und daß mit der abgeschalteten Versorgungsleitung (1) eingangsseitig die Auswerteschaltung (26) verbunden ist, welche die an der Versorgungsleitung (1) auftretende Spannung erfaßt

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unterbrechenden Schaltmittel einen Kontakt (16) eines Horhspannungsrelais (17) enthalten, das über einen Ausgang (37) des Zeitgebers (36) gesteuert ist

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Ladestromkreis, parallel zu den Erdkap-uitäten der Versorgungsleitung (1) liegend, ein Kondensator (24) angeordnet ist, an dem mit einem Eingang (31) eine Schwellwertstufe (30) der Auswerteschaltung (26) angeschlossen ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwertstufe (30) mit einem weiteren Eingang (39) an einen weiteren Ausgang (38) des Zeitgebers angeschlossen ist

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwertstufe (30) ein Signalgeber (9) nachgeordnet ist, der die vom Isolationswiderstand der Versorgungsleitung (f) abhängigen Signale abgibt.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Signalgeber (9) eine sowohl von der Schwellwertstufe (30) als auch von einem der Versorgungsleitung (1) zugeordneten Erdschlußwächter (7) steuerbare Schalteinrichtung (49) vorhanden ist, die einen Signalerzeuger (65) beim Ansprechen des Erdschlußwächters (7) zur Aufnahme der Signalerzeugung und beim Ansprechend der Schwellwertstufe (30) zur Beendigung der Signalerzeugung veranlaßt.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem einen Signalerzeuger (65) ein weiterer Signalerzeuger (67) über ein Gatter (66) parallel liegt, das mit einem Eingang an einen zusätzlichen Ausgang (43) des Zeitgebers (36) angeschlossen ist

8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbare Schalteinrichtung (49) einen Kontakt (63) enthält, mit dem die Versorgungsleitung (1) im abgeschalteten Zustand haltbar ist.

9. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Prüfung der Isolation mehrerer einem Hochspannungsnetz zugeordneter Versorgungsleitungen (1, 2) für jede Versorgungsleitung (1, 2) ein über einen Wahlschalter (69) anwählbares Hochspannungsrelais (23,21) vorhanden ist, das einen Kontakt (22,20) in der Verbindung zur jeweils abgeschalteten Versorgungsleitung (1,2) aufweist, daß im Signalgeber (9) für jede Versorgungsleitung (1, 2) eine steuerbare Schalteinrichtung (49, 48) vorhanden ist und daß allen steuerbaren Schalteinrichtungen (49, 48) der Signalerzeuger (65) zugeordnet ist