DE4204910A1

DE4204910A1 - Streckenpruefeinrichtung fuer gleichstrom-bahnanlagen

Info

Publication number: DE4204910A1
Application number: DE4204910A
Authority: DE
Inventors: Horst Dr Ing Gerlach
Original assignee: Elpro AG
Current assignee: ELPRO BAHNSTROMANLAGEN GMBH, 13053 BERLIN, DE
Priority date: 1992-02-14
Filing date: 1992-02-14
Publication date: 1993-08-19

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfeinrichtung für die Streckenprü fung von Anlagen zur Bahnstromversorgung, insbesondere Gleich strom-Bahnanlagen, hinsichtlich ihrer Kurzschlußfreiheit.

Bei den Bahnstrom-Versorgungsanlagen wird die Strecke bei Voll bahnen über eine zentrale Prüfeinrichtung und bei Gleichstrom- Bahnanlagen meistens über eine dezentrale Prüfeinrichtung vor einer Wiederinbetriebnahme, in jedem Fall nach einer vorangegan genen Fehlerauslösung wegen Überlast oder wegen eines Kurzschlus ses, auf Kurzschlußfreiheit überprüft. Dies geschieht mittels Aufschalten eines durch einen Widerstand begrenzten Prüfstromes auf den betroffenen Streckenabgang. Die Spannungswerte über der Prüfstrecke bzw. über dem Fehlerwiderstand und dem Prüfwiderstand werden zur Beurteilung des Zustandes der Strecke ausgewertet. Je nach dem Ergebnis dieser Auswertung wird die Strecke zugeschaltet oder ganz außer Betrieb gesetzt. Nach einer vorgegebenen Prüfzeit von einigen wenigen Sekunden wird der Prüfstrom mittels eines Schaltgerätes wieder abgeschaltet. Das vorbeschriebene Verfahren ist z. B. aus Schmidt, Energieversorgung elektrischer Bahnen, transpress 1988, S. 18 oder S. 40, dort für eine 16²/3-Hz-Bahn strom-Versorgung, zu entnehmen.

Nachteilig ist hierbei, daß der Prüfwiderstand, insbesondere bei kleinen Widerstandswerten, eine enorme Verlustleistung bzw. Ver lustenergie entwickelt. Dies führt zu starken Erwärmungen der Prüfeinrichtungen und deshalb zu besonderen Bauweisen und ver größert deshalb die Prüfzelle bzw. die Streckenabgangszellen. Nachteilig ist es auch, daß die Gleichströme mit großen Prüf schützen geschaltet werden müssen. Diese Prüfschütze verschleißen infolge des Lichtbogenabbrandes relativ stark. Es muß deshalb unbedingt ein kleiner Wartungs- und Revisionszyklus eingehalten werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Aufwand für die Prüfeinrichtung zu verringern und die Verlustleistung sowie die Wartung zu ver mindern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß an die Stromversorgungseinrichtung ein Drehstrom-Transformator ange schlossen ist und die Primärwicklung dieses Transformators mit offenem Sternpunkt betrieben wird, jedoch an den freien Wick lungsenden ein Gleichrichter angeschlossen ist und der eine Pol dieses Prüf-Gleichrichters über einen Reststromschalter zur Prüf- Sammelschiene bzw. zum Prüfpunkt geführt und der andere Pol des Prüf-Gleichrichters mit der Bahnerde verbunden ist. Der Transfor mator kann als Voll- oder Spar-Transformator ausgebildet sein. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Prüf-Gleichrichter um eine Gleichrichter in B6-Schaltung mit gesteuerten oder ungesteuerten Ventilen. Die Sekundärseite des Transformators ist vorzugsweise mit einer Kurzschlußbrücke verschaltet.

Bei der Streckenprüfung wird in einer ersten Variante der Rest stromschalter eingeschaltet und anschließend der Gleichrichter in Betrieb genommen. Die Prüfauswertung erfolgt über die Messung des Spannungswertes über dem zu prüfenden Streckenabgang oder wird anders vorgenommen. Bevorzugte Varianten der Auswertung sind in den Unteransprüchen angegeben.

In einer zweiten Variante ist die Kurzschlußverbindung auf der Sekundärseite des Transformators durch einen Schalter (Nieder spannungs-Schütz, Niederspannungs-Leistungsschalter oder Schalt ventile) ersetzt. Bei Prüfungen vermag der Schalter auf der Se kundärseite des Transformators den Prüfstrom relativ einfach zu schalten, weil es sich um einen Wechselstrom handelt.

Die Prüfung kann auch nach einem zweistufigen Verfahren vorgenom men werden. Dazu sind auf der Sekundärseite des Transformators zwei Wicklungen vorhanden. Bei der ersten Prüfstufe wird nur eine der beiden Sekundärwicklungen, bevorzugt über eine Impedanz, z. B. einen ohmschen Widerstand, kurzgeschlossen. Erweist sich die Strecke dabei als kurzschlußfrei, wird die zweite Teilwicklung parallelgeschaltet und eine endgültige Prüfung vorgenommen. Im Falle eines Kurzschlusses kann so der Prüfstrom noch weiter ver ringert werden.

Weitere bevorzugte Erfindungsmerkmale können den Unteransprüchen entnommen werden.

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1 die Ausführung mit einem satten Kurzschluß auf der Sekun därseite eines Spar-Transformators in Drehstromausfüh rung,

Fig. 2 die Ausführung mit Schaltventilen auf der Sekundärseite eines Voll-Transformators.

Fig. 1 zeigt einen Transformator 1, in diesem Falle ein Spartrans formator, mit seiner Primärwicklung 2 und seiner Sekundärwicklung 3, wobei kein Sternpunkt gebildet wird, sondern an den freien Wicklungsenden des Transformators 1 ein Prüf-Gleichrichter 4 angeschlossen ist und dieser mit seinem Pluspol (umgekehrte Pola rität der gesamten Schaltung ist auch möglich) zum Streckenprüf punkt geführt wird, an dem der Fehlerwiderstand 5 (rf1) liegt. Der Prüf-Gleichrichter 4 ist aus den drei Thyristoren 6 und den drei Dioden 7 gebildet. Die Sekundärwicklung 3 des Transformators 1 ist mit einer Kurzschlußbrücke 8 kurzgeschlossen.

Die Wirkungsweise ist derart, daß beim Zünden der Thyristoren 6 der Prüfstrom durch den Fehlerwiderstand 5 fließt. Die Spannungs meßstelle 9 gibt Aufschluß über die Art des Fehlers. Nach einer Prüfzeit werden die Zündimpulse an den Thyristoren 6 gesperrt, der Reststrom wird mittels des Reststromschalters 18 abgeschal tet.

In Fig. 2 ist der Prüf-Gleichrichter 4 durchgehend mit Dioden 7 bestückt und der Transformator 1 ist als Voll-Transformator aus geführt. Das Ein- und Ausschalten erfolgt in dieser Variante auf der Sekundärseite 3 des Transformators 1 mit dem Schalter 10, der in dieser Variante aus sechs Thyristoren 11 gebildet wird. Es ist auch jedes andere Schaltgerät, wie z. B. ein Niederspannungs- Drehstromschutz möglich. Weiter ist hier angedeutet, daß bei einer zentralen Prüfeinrichtung zusätzlich zur Haupt-Sammelschie ne 12 eine Prüf-Sammelschiene 13, bzw. Schleifenleitung, mit einem Hilfstrenner 14 und einer Koppeldiode 15 vorhanden ist.

Im Normalfall sind die Streckenschalter 16 und die Kabelstrecken trenner 17 sowie alle Hilfstrenner 14 geschlossen. Ein Prüfstrom kommt nicht zustande, da der Transformator 1 einen großen Innen widerstand und die Koppeldioden 15 von der Haupt-Sammelschiene 12 blockiert sind. Erst bei einem Prüffall, nach dem Abschalten eines Streckenschalters 16, wird der Schalter 10 eingeschaltet und es wird die abgeschaltete Strecke zum Fehlerwiderstand 5 geprüft. Alle anderen Koppeldioden 15 werden durch das Anliegen der Spannung an der Hauptsammelschiene 12 blockiert.

Das Maß der Spannung an der Spannungsmeßstelle 9 gibt einen Auf schluß über den Zustand der Strecke. Es können auch der Quotient uf/if (Fehlerspannung durch Fehlerstrom) oder der Fehlerstrom if an sich ausgewertet werden. Durch Bezug der Fehlerspannung uf auf die Netzspannung uNetz in einer weiteren Variante wird die Mes sung netzspannungsunabhängig. Nach einer negativen Prüfung der Strecke wird der Streckenschalter 16 blockiert. Der Hilfstrenner 14 der negativ geprüften Strecke wird geöffnet und hat offen zu bleiben.

Die Erfindung macht sich die Restwelligkeit eines Gleichrichters zunutze. Dadurch hat die Kurzschlußimpedanz eines Transformators die gleiche strombegrenzende Wirkung wie ein ohmscher Widerstand und kann deshalb zum Aufbau eines Prüfkreises benutzt werden.

Nach einer weiteren bevorzugten Variante kann die Sekundärwick lung des Transformators 1 aus zwei parallelschaltbaren Teilen aufgebaut sein. Die Prüfung geschieht dann in zwei Stufen. Zur Vorprüfung wird ein Teil, zur Nachprüfung werden beide Teile der Sekundärwicklung kurzgeschlossen.

Alle Schalt- und Meßvarianten haben gegenüber bisherigen Prüfun gen den Vorteil, daß die Verluste im Transformator wesentlich kleiner als in einem Prüfwiderstand sind, da nur noch ein Teil des im Prüfkreis vorhandenen Widerstandes ohmisch ist. Infolge der schnellen und einfachen Schaltung kann auch die Prüfzeit sehr klein gehalten werden. So ist es nicht unbedingt nötig, eine Prüfzeit von mehreren Sekunden einzuhalten. Außerdem kann im Kurz schlußfall der Prüfvorgang abgebrochen werden, wenn der Strom einen voreingestellten Schwellwert erreicht. Auf diese Weise kann nicht nur die Verlustleistung sondern insgesamt die Verlust energie radikal verringert werden.

Claims

1. Streckenprüfeinrichtung für Gleichstrom-Bahnanlagen, gekennzei chnet durch folgende Merkmale:

- an die Stromversorgungseinrichtung des Gleichrichter-Unterwer kes ist ein Drehstrom-Transformator (1) angeschlossen,
- die Primärwicklung (2) dieses Transformators (1) wird mit offenem Sternpunkt betrieben, an ihren freien Wicklungsenden ist ein Prüf-Gleichrichter (4) angeschlossen,
- der eine Pol dieses Prüf-Gleichrichters (4) ist über einen Reststromschalter (18) zur Prüf-Sammelschiene bzw. zum Prüfpunkt geführt,
- der andere Pol des Prüf-Gleichrichters (4) ist mit der Bahnerde verbunden.

2. Streckenprüfeinrichtung für Gleichstrom-Bahnanlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (1) als Spar- Transformator ausgebildet ist.

3. Streckenprüfeinrichtung für Gleichstrom-Bahnanlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (1) als Voll- Transformator ausgebildet ist.

4. Streckenprüfeinrichtung für Gleichstrom-Bahnanlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüf-Gleichrichter (4) ein Gleichrichter in B6-Schaltung ist.

5. Streckenprüfeinrichtung für Gleichstrom-Bahnanlagen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüf-Gleichrichter (4) unge steuert ist.

6. Streckenprüfeinrichtung für Gleichstrom-Bahnanlagen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüf-Gleichrichter (4) gesteu ert ist.

7. Streckenprüfeinrichtung für Gleichstrom-Bahnanlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärseite des Transforma tors (1) mit einer Kurzschlußbrücke (8) verschaltet ist.

8. Streckenprüfeinrichtung für Gleichstrom-Bahnanlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Sekundärkreis des Transforma tors (1) ein Schalter (10) angeordnet ist.

9. Streckenprüfeinrichtung für Gleichstrom-Bahnanlagen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (10) im Sekundärkreis des Transformators (1) ein Niederspannungs-Schütz ist.

10. Streckenprüfeinrichtung für Gleichstrom-Bahnanlagen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (10) im Sekundärkreis des Transformators (1) ein Niederspannungs-Leistungsschalter ist.

11. Streckenprüfeinrichtung für Gleichstrom-Bahnanlagen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (10) im Sekundärkreis des Transformators (1) ein elektronischer Schalter ist.

12. Streckenprüfeinrichtung für Gleichstrom-Bahnanlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Prüfauswertung der Spannungs wert über dem zu prüfenden Streckenabgang dient.

13. Streckenprüfeinrichtung für Gleichstrom-Bahnanlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Prüfauswertung der Quotient von Fehlerspannung durch Fehlerstrom (uf/if) dient.

14. Streckenprüfeinrichtung für Gleichstrom-Bahnanlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Prüfauswertung der Quotient von Fehlerspannung durch Netzspannung (uf/uNetz) dient.

15. Streckenprüfeinrichtung für Gleichstrom-Bahnanlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Prüfauswertung der Fehlerstrom (if) dient.

16. Streckenprüfeinrichtung für Gleichstrom-Bahnanlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärkreis des Transforma tors (1) aus zwei parallelschaltbaren Teilen aufgebaut ist.

17. Streckenprüfeinrichtung für Gleichstrom-Bahnanlagen nach Anspruch 1 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß im Sekundärkreis des Trans formators (1) in jeder Phase ein Widerstand angeordnet ist.