DE3606777A1 - Geraet zur gerichteten streustromableitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur gerichteten Streustromab­ leitung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Streustromableitung gehört zu den Verfahren des kathodi­ schen Korrosionsschutzes. Unter ihr versteht man die Ableitung von Streuströmen aus streustromgefährdeten Anlagen über eine metallene Verbindung zu den Punkten der störenden Anlage, die ein negatives Potential gegenüber dem sie umgebenden Elektro­ lyten (Erdboden) haben. Störende Anlagen sind beispielsweise Schienen von Gleichstrombahnen und Minusschienen von Gleich­ richterwerken, streustromgefährdete Anlagen sind beispielswei­ se in deren Nähe liegende metallene Rohrleitungen und Kabel. Die verschiedenen Arten der Streustromableitung sind in DIN 57 150/VDE 0150 (1985) S. 6-7 zusammengestellt.

Gleichstromanlagen, die mehr als eine Erdung von stromführen­ den Leitern besitzen, benutzen zum Teil den Erdboden als Strom­ leitung. Diese Streuströme, die beispielsweise durch eine Gleichstrombahn verursacht werden können, fließen zu den im Erdboden verlegten Metallinstallationen und treten aus diesen am negativsten Punkt des Systems in den Erdboden über, wobei eine anodische Metallabtragung auftritt. Diese Metallabtragung, bekannt als Streustromkorrosion, bewirkt eine meßbare Verände­ rung des Werkstoffes und kann zu Schäden führen. Die Streu­ stromkorrosion kann durch Ableitung der Streuströme aus den gefährdeten Anlagen verhindert werden.

Die unmittelbare Streustromableitung erfolgt über eine Kabel­ verbindung (Streustromrückleiter) von der gefährdeten Anlage zu stets negativen Punkten der die Streuströme erzeugenden, störenden Anlage.

Wenn sich nun in der Praxis stets mehrere Bahnwagen mit wech­ selnder Stromaufnahme auf der Strecke befinden, die auch von mehreren Gleichstrombahn-Unterwerken gespeist werden kann, ist mit einer Stromumkehr im Streustromrückleiter zu rechnen, die zu einer erhöhten Streustrombeeinflussung der zu schützenden Anlage führen kann. In der Nähe von Bahnunterwerken führen Rohr­ leitungen und Kabel oft Streuströme bis zu einigen 100 A, wobei Umpolungen bis zu 10 mal pro Minute in Schwachlastzeiten nicht selten sind.

Die Stromumkehr im Streustromrückleiter kann durch eine gerich­ tete (polarisierte) Streustromableitung verhindert werden. Hierbei erfolgt die Ableitung der Streuströme über einen Rück­ leiter mit einem stromrichtungsabhängigen Glied, beispielswei­ se einer Gleichrichterzelle oder einem polarisierten Schalter. Allerdings wirkt sich beim Einsatz von Gleichrichterzellen de­ ren relativ hohe Schleusenspannung nachteilig aus, da sie die Wirksamkeit der Einrichtung verringert.

Geräte zur Streustromableitung mittels eines polarisierten Schalters sind bekannt (Drainage-Schaltgerät in DE-PS 11 53 794 und Fremdgesteuertes Drainagegerät DSGf 74). Das netzbetriebene, elektronisch gesteuerte Stromableitungsgerät besteht aus einem Steuergerät hoher Empfindlichkeit und Schaltgeschwindigkeit und aus einem nachgeschalteten Luft- oder Quecksilberschütz. In dem Steuergerät besorgt ein mit integrierten Schaltungen bestückter Schaltverstärker die Messung und die Kommandogabe. Die Strom­ rückleitung zwischen der geschützten und der störenden Anlage wird nur dann hergestellt, wenn am Rückleiteranschluß das Poten­ tial der geschützten Anlage positiver als das der störenden An­ lage ist. Zwar hat sich dieses Gerät im Betrieb bewährt, doch zum einen ist hier die Stromableitung, bedingt durch die Gesamt­ schaltzeit des Gerätes, verhältnismäßig träge, und zum anderen läßt der Einsatz eines Schützes nur eine sprunghafte, aber nicht eine zu jedem Zeitpunkt erwünschte, gleichmäßige Streu­ stromableitung zu.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, in den Streu­ stromrückleiter eines Gerätes zur gerichteten Streustromablei­ tung ein solches stromrichtungsabhängiges Glied einzusetzen, das gegenüber einem polarisierten Schalter einfacher und dau­ ernd wirkend, und gegenüber einer Gleichrichterzelle wirkungs­ voller und leistungsfähiger ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst. Die Lösung besteht im wesentlichen darin, daß als stromrichtungsabhängiges Glied eine Leistungsdiode eingesetzt ist, und daß über die Leistungsdiode ein Steuergerät geschaltet ist, das als eine potentiostatisch oder galvanosta­ tisch regelnde Hilfs-Gleichspannungsquelle ausgebildet ist, wo­ mit auch die Streuströme, deren Spannung unterhalb der Schleu­ senspannung der Leistungsdiode liegen, abgeleitet werden können.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen hauptsächlich darin, daß das auf der Basis der modernen Leistungselektronik aufgebaute Gerät wartungsfrei ist, durch die Wahl der Regelungs­ art den jeweiligen Verhältnissen besser angepaßt werden kann, und eine zu jedem Zeitpunkt erwünschte, gleichmäßige und ver­ zerrungsfreie Streustromableitung ermöglicht, wie sie von den bisher bekannten Einrichtungen nicht erreicht wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen angegeben, von denen die Ansprüche 2 und 3 die elektri­ sche, und Anspruch 4 die bauliche Ausgestaltung des Stromablei­ tungsgerätes betreffen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar­ gestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Sie zeigt das Prinzipbild eines Gerätes zur Streustromableitung über eine ge­ steuerte Leistungsdiode, das zwischen eine streustromgefährdete Rohrleitung und eine störende Straßenbahnschiene geschaltet ist.

Bezeichnet sind mit

S Straßenbahnschiene (Gleichstrombahnschiene) R Rohrleitung G Gleichstromerzeuger I _s Streustrom 1 Kabelverbindung Rohr-Schiene 2 Silicium-Leistungsdiode 3 Steuergerät 4 Eingangsleitung zu 3 5 Ausgangsleitung von 3 6 Netzanschlußleitung zu 3 7 Grundplatte und Gehäuse.

Zwischen die streustromgefährdete, metallene Rohrleitung R und denjenigen Punkt S ₁ der störenden, streustromerzeugenden Stras­ senbahnschiene S, der gegenüber dem sie umgebenden Elektroly­ ten, dem Erdboden, das negativste Potential hat, ist die Kabel­ verbindung R ₁-S ₁, der Streustromrückleiter 1, geschaltet. In diesen ist als stromrichtungsabhängiges Glied die Silicium- Leistungsdiode 2 eingesetzt. Daneben ist das netzbetriebene, elektronische Steuergerät 3 angeordnet, das mit seinem Eingang mittels der Leitung 4 an die Punkte R ₁ und S ₁ der beiden Anla­ gen, und mit seinem Ausgang mittels der Leitung 5 über die Leistungsdiode 2 geschaltet ist.

Als Leistungsdiode empfiehlt sich eine Silicium-Leistungsdiode des Typs FGE R 6012, die einen Dauergrenzstrom bei 100°C von 2,9 kA und eine Schleusenspannung von 0,7 V hat.

Das Steuergerät 3 ist kurzschlußfest und als eine umschaltbare, potentiostatisch (konstantes Potential) oder galvanostatisch (konstanter Strom) regelnde Hilfs-Gleichstromspannungsquelle ausgebildet, womit auch die Streuströme, deren Spannung unter­ halb der Schleusenspannung der Leistungsdiode 2 liegen, von der streustromgefährdeten Rohrleitung R abgeleitet werden.

Leistungsdiode 2 und Steuergerät 3 sind samt den Anschlußklem­ men für die Leitungen 4, 5 und 6 zur störenden Schiene S, zur gefährdeten Rohrleitung R und zum Netz auf einer Grundplatte 7 angeordnet und von einem Gehäuse umgeben.

Da das Steuergerät 3 auch die Funktion einer Hilfs-Gleichspan­ nungsquelle ausübt, wäre es möglich, durch eine entsprechende Steuerung dieses Gerätes mit dem Stromableitungsgerät eine Streustromabsaugung zu erreichen. Darunter versteht man eine erzwungene Streustromableitung, bei der im Streustromrückleiter eine Gleichstromquelle liegt. Durch sie kann an der gefährdeten Rohrleitung R auch dann ein negatives Potential gegenüber dem Erdboden erzwungen werden, wenn dies allein durch die Ableitung der Streuströme nicht erreicht wird.

Claims (4)

1. Gerät zur gerichteten Streustromableitung, mit dem zwischen die streustromgefährdete Anlage (Rohrleitung R) und den Punkt der störenden Anlage (Gleichstrombahnschiene S), der das negativste Potential hat (Punkt S ₁), eine Kabelverbin­ dung R ₁-S ₁ (Streustromrückleiter 1) mit einem stromrich­ tungsabhängigen Glied (2) geschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das stromrichtungsabhän­ gige Glied eine Leistungsdiode (2) ist, und daß dazu ein netzbetriebenes, elektronisches Steuergerät (3) mit seinem Eingang (mittels der Leitung 4) an die Punkte R ₁ und S ₁ der beiden Anlagen, und mit seinem Ausgang (mittels der Leitung 5) über die Leistungsdiode (2) geschaltet ist.

2. Gerät zur Streustromableitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (3) kurz­ schlußfest und als eine umschaltbare, potentiostatisch (kon­ stantes Potential) oder galvanostatisch (konstanter Strom) regelnde Hilfs-Gleichspannungsquelle ausgebildet ist, womit auch die Streuströme, deren Spannung unterhalb der Schleu­ senspannung der Leistungsdiode (2) liegen, von der streu­ stromgefährdeten Anlage (R) abgeleitet werden.

3. Gerät zur Streustromableitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Silicium-Leistungs­ diode (2) eingesetzt ist, und daß das Steuergerät (3) eine Schaltung enthält, womit Streuspannungen, die unterhalb der Schleusenspannung der Leistungsdiode von 0,7 V liegen, ver­ stärkt an die Leistungsdiode (2) weitergeleitet werden.

4. Gerät zur Streustromableitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsdiode (2) neben dem Steuergerät (3) samt den An­ schlußklemmen für die Leitungen (4, 5 und 6) zur störenden Anlage, zur gefährdeten Anlage und zum Netz auf einer Grund­ platte (7) angeordnet und von einem Gehäuse umgeben sind.