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lneßvorrichtung zur Bestimmung der an Schutzerdungen bei Durchgang
des der Anlage eigentümlichen Erdschlußstromes zu erwartenden Berührungs- und Schrittspannungen.
Die bisher gebräuchlichen Meßmethoden zur Untersuchung von Schutzerdungen gehen
von der Annahme aus, daß zwischen Erdelektrode und Erdreich ein Übergangswiderstand
vorhanden ist, der in erster Linie für die bei stromdurchflossener Erdung auftretenden,
häufig lebensgefährlichen Spannunggsstauungen verantwortlich zu machen sei, während
man den Widerstand des Erdbodens selbst als praktisch belanglos annehmen könne.
Die neueren Forschungen haben indessen gezeigt, daß diese Annahmen nicht zutreffen,
daß vielmehr kein übergangswiderstand vorhanden ist und daß für das Zustandekommen
des Spannungsgefälles in der Nachbarschaft stromdurchflossener Erdungen lediglich
der Ausbreitungswiderstand des Erdbodens maßgebend ist. Dieser Ausbreitungswiderstand
läßt sich nun nicht durch einfache Widerstandsmessungen bestimmen, da die Verteilung
und der Verlauf der Stromfäden zwischen einer Erdung und den bei der Messung benutzten
Erdelektroden unter Umständen ganz anders ist, als wenn die Erdung vom betriebsmäßigen
Erdungsstrom der Anlage durchflossen wird.
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Der Gedanke, der der Meßanordnung zugrunde liegt, besteht nun darin,
sich von dem Begriff des schwer meßbaren Ausbreitungswiderstandes frei zu machen
und statt dessen unmittelbar die bei einem bestimmten, die Erdung durchfließenden
Strom J auftretende Berührungsspannung = oder die sogenannte Schrittspannung E'
zu messen. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß jeder Anlage ein bestimmter Erdstrom
eigentümlich ist, dessen Größe sich aus den Kapazitätswerten der Anlage ergibt und
der erfahrungsgemäß bei Freileitungen 1,13 Ampere für ioo km Leitungslänge und i
kV Betriebsspannung beträgt. Unter Berührungsspannung ist dasjenige Spannungsgefälle
E zu verstehen, welches zwischen einem i m von der Erdung entfernten Punkte der
Erdoberfläche und der Erdung selbst bei Durchgang des normalen Erdstromes J auftritt.
Diese Spannung soll nach neueren Festsetzungen 75 Volt nicht überschreiten. Erzeugt
demnach eine gegebene Anlage bei Erdschluß eines Poles einen Erdstrom von 5o Ampere,
sodarf das Verhältnis den Wert
nicht überschreiten, wenn die Erdung als einwandfrei und unigefährlich gelten soll.
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Dieses für die Beurteilung der Erdung wichtige Verhältnis
kann als Gefährlichkeitsfaktor der Erdung bezeichnet werden.
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Unter Schrittspannung versteht man dasjenige Spannungsgefälle e',
welches in der achbarschaft der Erdung zwischen zwei Oberflächenpunkten des Erdreiches,
die i in voneinander entfernt sind und die mit der Erelung auf einer geraden Linie
liegen, auftritt. Dieses Gefälle soll nach neueren Festsetzungen die Größe von
30 Volt nicht überschreiten. Besitzt demnach eine Anlage einen Erdstrom von
5o Ampere, so darf, wenn die Erdung als einwandfrei und ungefährlich gelten soll,
das Verhältnis
an keiner Stelle den Wert
o,6 überschreiten.
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Der Erfindung liegt nun die Überlegung zugrunde, daß die Verhältnisse
und
für eine gegebene Erdung von der Stromstärke vollkommen unabhängig sind, wenn man
von der Vergrößerung des Ausbreitungswiderstandes durch die austrocknende Wirkung
größerer Stromstärken absieht. Man kann daher diese Gefährlichkeitsfaktoren für
eine gegebene Erdung dadurch ermitteln, daß man einen beliebigen Meßstrom i durch
die Erdung sendet und das durch ihn in der Nachbarschaft der Erdung erzeugte Spannungsgefälle
e mißt, dann ist
der vorher definierte Gefährlichkeitsfaktor der Erdung, dessen Größe für eine gegebene
Anlage an keiner der mit ihr zusammenhängenden Erdungen 'den Wert
bzw.
überschreiten darf, wenn J der bekannte Erdschlußstrom der Anlage ist.
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Eine Ausführung der der Erfindung zugrunde
liegenden
Meßanordnung ist in der Zeichnung dargestellt. Die Stromquelle S, ein von einem
Element gespeister Summer, ist unter Zwischenschaltung eines zweckmäßig in mehrere
Stufen unterteilten Widerstandes R vermittels der Leitung F und der Klemmverbindung
E an die zu untersuchende Erdung A angeschlossen, während der andere Pol von S mit
einer Hilfselektrode B in Verbindung steht, die so weit von A entfernt sein muß,
daß das Stromfeld im Erdboden in der Umgebung von A durch sie nicht beeinflußt wird.
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Parallel zu S liegt ein Stromkreis, der aus einem festen Widerstand
r, dem Gefällewiderstand L und einem veränderlichen Widerstand r2 besteht. Das Telephon
T ist einerseits mit dem Gleitkontakte des Gefällewiderstandes, anderseits mit dem
Drehpunkte o eines Umschalters verbunden, dessen Kontakte g, in, n mit der
Klemme E und den Hilfselektroden C und D in Verbindung stehen. Man stelle zunächst
die Verbindung o-g her und rücke ,den Gleitkontakt so weit nach links, daß
l -Null ist. Der durch A-B fließende Erdstrom sei i. Dieser erzeugt ein R
das Spannungsgefälle i - R. Regelt man nun durch Veränderung des Widerstandes r2
den durch den Gefällewiderstand fließenden Strom j so, daß das Telephon nicht mehr
tönt, so ist bekanntlich i # R - j # r, Darauf stelle man die Verbindung o-m her
und rücke den Gleitkontakt so weit nach rechts, daß auch das zwischen A und C auftretende
Spannungsgefälle e kompensiert wird, ohne daß an der Einstellung von r2, also auch
an der Größe des Stromes j etwas geändert wird, dann ist
Da aber
wenn p den bekannten -Gesa%mtwert des Gefällewiderstandes darstellt. Es ist aber
auch
also auch
und
der Gefährlichkeitsfaktor der untersuchten Erdung. Setzt man
so ist
das heißt, die Skala des Gefällewiderstandes kann so geteilt werden, -daß unmittelbar
an ihr der Gefährliohkeitsfaktor abgelesen werden kann.
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Stellt man, ohne die Einstellung von r2 zu ändern, die Verbindung
o-n her, so findet man durch weitere Verschiebung des Gleitkontaktes nach rechts
eine neue Stellung dieses Kontaktes, in welcher das Telephon tonlos ist. Diese neue
Kompensationsstellung des Gleitkontaktes liege in der Entfernung l' vom Anfangspunkte
Null der Skala, dann ist
der Gefährlichkeitsfaktor der Erdung, bezogen auf die zwischen C und D liegende
Entfernung, der, wenn der Abstand von C und D = z m ist, nach den obigen Begriffsbestimmungen
den Wert
nicht überschreiten darf. Hierbei ist wieder T der normale Erdschlußstrom der Anlage.