DE3240831C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Überwa­ chung einer Isolierstrecke gemäß Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1.

Schutzmaßnahmen zum Schutz gegen zu hohe Berührungsspannungen sind bekannt. Man unterscheidet zwischen Schutzmaßnahmen mit Abschaltung und Schutzmaßnahmen ohne Abschaltung. Bei den Schutzmaßnahmen mit Abschaltung, z. B. Nullung, wird im Feh­ lerfall über den Schutzleiter eine Schutzeinrichtung, z. B. bei der Nullung eine Überstromschutzeinrichtung, betätigt, welche den fehlerhaften Stromkreis mit der gefährlichen Berührungsspannung abschaltet.

Die Schutzmaßnahmen ohne Abschaltung werden mit einer doppelten (nach VDE 0106 Teil 1/05.82 3.3) oder einer verstärk­ ten Isolierung (nach VDE 0106 Teil 1/05.82 3.4) verwirklicht. Dazu gehören Schutzisolierung (nach VDE 0100/5.73 7) und Schutzkleinspannung (nach VDE 100/5.73 8). Die doppelte und die verstärkte Isolation sind so bemessen, daß, abgesehen von extremen Ausnahmefällen wie beispielsweise Naturkatastro­ phen, nicht mit ihrem Versagen gerechnet zu werden braucht.

Die Bemessung einer doppelten oder einer verstärkten Isolie­ rung derart, daß sie auch in extremen Fällen wie Naturkata­ strophen nicht versagt, ist zwar nicht möglich, jedoch be­ steht trotz der großen Seltenheit der Naturkatastrophen das Bedürfnis nach Abhilfemaßnahmen oder mindestens einer An­ zeige für das Vorhandensein einer gefährlichen Berührungs­ spannung. Dieses Bedürfnis besteht insbesondere auch in Berghütten, wo die Schutzisolierung die am einfachsten an­ wendbare Schutzmaßnahme ist.

Folgt man dem Bedürfnis, so entsteht die Aufgabe, die be­ kannten Schutzmaßnahmen ohne Abschaltung entsprechend zu ergänzen.

In Fällen, bei denen trotz eines Versagens der Basisiso­ lierung (nach VDE 106 Teil 1/05.82 3.1) die Möglichkeit des gefahrlosen weiteren Betriebes erforderlich ist, beispielswei­ se in Operationsräumen von Krankenhäusern, wird die Schutzmaß­ nahme Schutzleitungssystem (nach VDE 0100/5.73 11) angewen­ det. Bei dieser Schutzmaßnahme wird die Basisisolierung über­ wacht, wobei ein Isolationsfehler optisch oder akustisch an­ gezeigt wird. Bei Vorhandensein eines Überspannungsschutzor­ gans wird auch dessen Ansprechen angezeigt.

Die Schutzmaßnahme Schutzleitungssystem ist jedoch an die - in besonderen Fällen wie Berghütten - problematische In­ stallation eines Schutzleiters geknüpft, der dazu noch in extremen Fällen wie Naturkatastrophen unterbrochen werden kann.

Aufgabe der Erfindung war es, die Schutzmaßnahmen ohne Abschaltung derart zu ergänzen und auszuweiten, daß auch in extremen Fällen wie z. B. Naturkatastrophen ein gewisser Schutz gewährleistet oder mindestens die Möglichkeit des Vorhandenseins einer gefährlichen Berührungsspannung angezeigt wird.

Die Lösung erfolgt mit den im Anspruch 1 angegebenen Mitteln.

Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird ein Schutz auch in extremen Belastungsfällen, wie weiter oben genannt, möglich, indem durch den Spannungsmesser das Vorhandensein einer gefährlichen Berührungsspannung angezeigt wird.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die notwendige Sicherheit der Koppelglieder und auch die notwendige Funktionssicherheit von zugehörigen Schaltungsteilen und Bauelementen wird in an sich bekannter unaufwendiger Weise mittels Redundanz erreicht. Bei Längswiderständen werden genügend viele Exemplare in Reihe geschaltet. Verstärker werden parallel geschaltet und zwar derart, daß bei fehlender Eingangsspannung auf jeden Fall keine Ausgangsspannung an den parallel geschalteten Verstärkerausgängen auftritt.

Die zur Überwachung erforderliche Spannungsquelle weist in vorteilhafter Weise eine Gleichspannung auf, da hiermit Isolationsfehler klarer erkannt werden.

Es folgt eine Erläuterung der Erfindung anhand der Figur.

In der Figur sind die beiden Leiter L und N als Stromversorgungsnetz für ein nicht gezeichnetes elektrisches Betriebsmittel erkennbar, wobei von einer gefährlichen Spannung zwischen diesen Leitern ausgegangen wird. Beide Leiter sind gleich isoliert, der Einfachheit halber wurde jedoch die Isolierung des Leiters N nicht gezeichnet. Die Isolierung ist eine doppelte Isolierung und besteht aus der Basisisolierung B und aus der zusätzlichen Isolierung Z. Die zusätzliche Isolierung Z ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aus konstruktiven Gründen wesentlich stärker bemessen als die Basisisolierung B. Zwischen den beiden Isolierungen liegt beispielsweise ebenfalls aus konstruktiven Gründen, eine leitende Fläche, hier ein "internes" Metallteil I, welches nicht berührbar ist, bei Versagen der Basisisolierung B jedoch eine gefährliche Spannung annehmen kann. Zum Schutz der ebenfalls beispielsweise aus konstruktiven Gründen vorgesehenen berührbaren Masse M gegen eine gefährliche Berührungsspannung ist die zusätzliche Isolierung Z vorgesehen, welche so stark bemessen ist, daß nur in den weiter oben behandelten, extremen Fällen mit einiger Wahrscheinlichkeit mit ihrem Versagen gerechnet werden muß.

Erfindungsgemäß wird bei dem Ausführungsbeispiel die zusätzliche Isolierung Z und zwar mit Hilfe einer Gleichspannung, die mittels eines Transformators Tr1 mit nachgeschaltetem Gleichrichter G aus der Spannung zwischen den Leitern L und N gewonnen wird, überwacht. An den Transformator Tr1 und den Gleichrichter G werden keine sicherheitstechnischen Anforderungen gestellt. Diese werden durch Widerstände R1 bis R7 verwirklicht, wobei die Reihenschaltungen R1, R2 und R3 bis R7 zusammen gleich sicher einer Betriebsisolierung bzw. gleich sicher einer doppelten Isolierung sind. Die beiden Reihenschaltungen sind mit ihrem einen Ende jweils an einen Pol der Gleichspannungsquelle und mit ihrem anderen Ende jeweils an einen Pol des Gleichspannungsmessers angeschlossen. Parallel zum Gleichspannungsmesser sind die beidseitig die zusätzliche Isolierung Z abschließenden, leitenden Flächen I bzw. M angeschlossen.

Der Spannungsmesser V1 mißt also die Spannung an der zusätzlichen Isolierung Z. Ist die Spannung wesentlich kleiner als normal oder verschwindet sie ganz, dann ist die Möglichkeit des Versagens der zusätzlichen Isolierung Z angezeigt. Um zu prüfen, ob das Verschwinden der Spannung an der zusätzlichen Isolierung Z durch das Nichtvorhandensein einer Spannung zwischen den Leitern L und N verursacht wird, ist ein zweiter Spannungsmesser V2 vorgesehen, dessen beiden Pole über je eine Reihenschaltung von Widerständen R8 bis R12 bzw. R13 bis R17 mit den Ausgangsklemmen eines zweiten Transformators Tr2 verbunden ist, der von den Leitern L und N gespeist wird. Die Widerstände R8 bis R12 zusammen bzw R13 bis R17 zusammen sind jeweils gleich sicher einer doppelten Isolierung. An die Widerstände werden bestimmte, aber keinesfalls hohen Anforderungen der Zuverlässigkeit gestellt. An den zweiten Transformator Tr2 wird ebenfalls keine sicherheitstechnische Anforderung gestellt. Er soll nur die erd- und massefreie Messung der Spannung ermöglichen. Zeigen beide Spannungsmesser V1 und V2 normale Spannungswerte an, dann liegt kein Versagen der zusätzlichen Isolierung Z vor. Zeigen sie keine Spannung an, dann liegt keine Gefahr vor, und es ist durch Anlegen der normalen Spannung zwischen den Leitern L und N zu prüfen, ob beide Instrumente ihre normalen Werte anzeigen. Wird dagegen nur von dem zweiten Spannungsmesser V2 ein normaler Spannungswert angezeigt, dann ist das Versagen der zusätzlichen Isolierung Z eindeutig erkannt.

Selbstverständlich kann auch die Vergleichsspannungsmessung mit dem ersten Spannungsmesser durch Umschaltung erfolgen, und bei genügend hoher Zuverlässigkeit kann die Aufgabe des Transformators Tr2 auch vom ersten Transformator übernommen werden.

Claims (10)

1. Schaltungsanordnung zur Überwachung einer Isolierstrecke mit zusätzlicher, doppelter oder verstärkter Isolierung auf Versagen bei über ein Versorgungsnetz gespeisten elektrischen Betriebsmitteln, wobei sich die Isolierstrecke zwischen zwei leitenden, an ihre Enden angrenzenden Flächen befindet und wobei eine Spannungsquelle über Leiter mit den leitenden Flächen verbunden ist und die an der Isolierstrecke abfallende Spannung mit Hilfe eines Spannungsmessers anzeigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die an das eine nicht berührbare Ende der Isolierstrecke (Z) angrenzende Fläche (I) über ein mindestens einer Basisisolierung gleich sicheres erstes Koppelglied mit dem einen Pol der Spannungsquelle und mit dem einen Pol des Spannungsmessers (V1) verbunden ist, und daß der andere Pol der Spannungsquelle über ein der doppelten oder verstärkten Isolierung gleich sicheres zweites Koppelglied und der andere Pol des Spannungsmessers (V1) mit der an das berührbare Ende der Isolierstrecke (Z) angrenzenden Fläche (M) verbunden sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Koppelglied der doppelten oder verstärkten Isolierung gleich sicher ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelglieder jeweils aus einer redundanten Anzahl von Bauelementen, insbesondere aus einer redundanten Reihenschaltung von Widerständen bestehen.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Spannungsquelle ein Transformator (Tr1) verwendet wird, der an das Versorgungsnetz für das elektrische Betriebsmittel angeschlossen ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelle eine Batterie ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung des Transformators (Tr1) mittels Gleichrichter (G) gleichgerichtet wird.

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsmesser einen Verstärker beinhaltet.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anzeige einer am Versorgungsnetz anstehenden gefährlichen Berührungsspannung ein weiterer Spannungsmesser (V2) vorgesehen ist, der über einer doppelten Isolierung gleich sichere Koppelglieder an einen weiteren vom Versorgungenetz gespeisten Transformator (Tr2) angeschlossen ist.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Spannungsmesser der umgeschaltete Spannungsmesser (V1) ist.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichent, daß der weitere Transformator der Transformator (Tr1) ist.