DE457323C - Device for monitoring the insulation status of direct current systems - Google Patents

Device for monitoring the insulation status of direct current systems

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DE457323C
DE457323C DEP51793D DEP0051793D DE457323C DE 457323 C DE457323 C DE 457323C DE P51793 D DEP51793 D DE P51793D DE P0051793 D DEP0051793 D DE P0051793D DE 457323 C DE457323 C DE 457323C
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/16—Measuring impedance of element or network through which a current is passing from another source, e.g. cable, power line
    • G01R27/18—Measuring resistance to earth, i.e. line to ground
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/16—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to fault current to earth, frame or mass

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
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Description

Die Überwachung von Gleichstromanlagen auf ihren Isolationszustand ist hauptsächlich in Kraft- und Umspannwerken erforderlich. Als Gleichstromquelle haben diese Werke fast ausschließlich Akkumulatorenanlagen, die mittels Umformer vom Wechselstromnetz aus geladen werden. In allen diesen Werken befindet sich außer diesen Gleichstromanlagen stets noch ein Niederspannungs - Drehstrom-System, das für den Eigenbedarf erforderlich ist. Der Nullpunkt des Drehstromnetzes muß den Vorschriften entsprechend geerdet sein. Durch Kombination des Drehstromsystems mit dem Gleichstrom-Akkumulatorennetz nach folgendem Prinzip ist eine Erdschlußkontrolle möglich, die gegenüber den gebräuchlichen Kontrolleinrichtungen bedeutende Vorteile aufweist. The main task is to monitor DC systems for their insulation condition required in power stations and substations. As a direct current source, these works have almost exclusively battery systems, which are powered by converters from the alternating current network Loading. In addition to these, all of these plants have direct current systems still a low-voltage three-phase system that is required for personal use is. The zero point of the three-phase network must be earthed according to the regulations. By combining the three-phase system with the direct current accumulator network according to Ground fault monitoring is possible based on the following principle, compared to the usual Control devices has significant advantages.

Ein Außenleiter des im Nullpunkt geerdeten Drehstromnetzes (z. B. Phase R, vgl. Abb. 1) ist über das Voltmeter V und zwei in Serie liegende Sperrkondensatoren C1 und C2 mit irgendeinem beliebigen Punkt des zu überwachenden Gleichstromnetzes verbunden. Das Drehstromnetz habe z. B. 380 Volt verkettete Spannung und demzufolge 220 Volt Phasenspannung. Die Spannung des Gleichstromnetzes ist belanglos.An outer conductor of the three-phase network earthed at zero point (e.g. phase R, see Fig. 1) is connected to any point of the DC network to be monitored via the voltmeter V and two blocking capacitors C 1 and C 2 in series. The three-phase network have z. B. 380 volts chained voltage and consequently 220 volts phase voltage. The voltage of the direct current network is irrelevant.

Wäre nun der Isolationswiderstand Rj des Gleichstromnetzes unendlich groß, so müßte das als Indikator dienende Voltmeter keinen Ausschlag zeigen, da dann von der Phase/? über Erde kein Wechselstrom fließen kann. Hat jedoch das Gleichstromnetz einen vollkommenen Erdschluß (Rj=O)1 so zeigt das Voltmeter die gesamte Spannung gegen Erde an, in diesem Falle also die Phasenspannung von 220 Volt. Für die Zwischenstufen von Rj = ο bis Rj = 00 stellt sich dann eine dem jeweiligen R1 entsprechende Spannung ein. So kann das Voltmeter V mit einem veränderlichen Normalwiderstand direkt geeicht werden in dem Sinne, daß jeder angezeigten Spannung ein ganz bestimmter Isolationswiderstand entspricht. Die Akkumulatorenbatterie bietet dem Wechselstrom praktisch keinen Widerstand, so daß der gesamte Isolationszustand, also beide Pole zugleich, überwacht wird, obwohl nur einpolig das Überwachungsgerät anzuschließen ist.If the insulation resistance Rj of the direct current network were infinitely large, the voltmeter serving as an indicator would not have to show a deflection, since the phase /? no alternating current can flow via earth. However, if the direct current network has a complete earth fault (Rj = O) 1 , the voltmeter shows the total voltage to earth, in this case the phase voltage of 220 volts. For the intermediate stages from Rj = ο to Rj = 00, a voltage corresponding to the respective R 1 is then set. Thus, the voltmeter V can be directly calibrated with a variable normal resistance in the sense that each voltage displayed corresponds to a very specific insulation resistance. The accumulator battery offers practically no resistance to the alternating current, so that the entire state of insulation, i.e. both poles at the same time, is monitored, although the monitoring device only needs to be connected with one pole.

Bei AkkumulatoTenanlagen ist nach den VDE-Vorschriften ein Erdschlußstrom von ι m A zulässig, da infolge der Säuredämpfe der Batterie der Isolationswiderstand Rj nie unendlich groß gemacht werden kann. Dies entspricht bei einer Netzspannung von 220 Volt einem Isolationswiderstand von 220 000 Ohm. Also liegt das Voltmeter V aus diesem Grunde höchstens über Z?/= 220 000 Ohm an Erde und muß eine dementsprechende Spannung anzeigen. Ein etwaiger kapazitiver Wechselstrom infolge der Kapazität des Gleichstromnetzes gegen Erde ist deshalb zu vernachlässigen, da erstens die Kapazität in der Regel nur sehr klein ist und zweitens die Frequenz des als Prüfstrom verwendeten Wechselstroms aus praktischen Gründen nie 50 Hertz übersteigen wird, so daß der kapa-According to the VDE regulations, a ground fault current of ι mA is permissible for accumulator systems, since the insulation resistance Rj can never be made infinitely large due to the acid vapors of the battery. At a mains voltage of 220 volts, this corresponds to an insulation resistance of 220,000 ohms. So for this reason the voltmeter V is at most above Z? / = 220,000 ohms to earth and must display a corresponding voltage. Any capacitive alternating current due to the capacity of the direct current network to earth is therefore negligible, because firstly the capacity is usually only very small and secondly the frequency of the alternating current used as test current will never exceed 50 Hertz for practical reasons, so that the capacitance

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zitive Widerstand gegenüber dem möglichen größten Isolationswiderstand (also 220000 Ohm in diesem Beispiel) sehr groß ist. Außerdem liegt die Erdkapazität des Gleichstromnetzes in Serie mit den Sperrkondensatoren C1 und C2, so daß die Gesamtkapazität dadurch verkleinert wird.zitive resistance to the possible greatest insulation resistance (i.e. 220,000 ohms in this example) is very large. In addition, the earth capacitance of the direct current network is in series with the blocking capacitors C 1 and C 2 , so that the total capacitance is thereby reduced.

Bei einem den Vorschriften des VDE entsprechenden Isolations wider stand von 220 000 Ohm (bei einer Netzspannung von 220 Volt Gleichstrom) zeigt also das Voltmeter eine gewisse Spannung an, die mit einer Markierung versehen werden kann (normaler Betriebszustand). Sobald der Zeiger eine höhere Spannung ,anzeigt infolge Verschlechterung der Isolation, kann dieser nach einem beliebigen Spielraum an einem Anschlag anliegen und dadurch eine Alarmoder Signalvorrichtung betätigen. Sinkt die Spannung dagegen unter den markierten Spannungswert, so bedeutet das nach den früheren Feststellungen unmöglich eine Vergrößerung des Isolationswiderstandes,, sondern einen Erdschluß des angelegten Drehstromletters. So kann durch einen in entsprechendem Spielraum unterhalb der Markierung hegenden Anschlag ein weiteres Alarmsystem für das Drehstromnetz betätigt werden. Ein entsprechender Schalter ermöglicht das sinngemäße Anlegen des Voltmeters an alle drei Phasen. Sobald die Alarm- oder Signalvorrichtung in Tätigkeit getreten, ist, hat die Fehlerortsbestimmung einzusetzen. Die Kondensatoren C1 und C2 dienen als Schutzkondensatoren und sperren den Gleichstrom völlig ab; durch Reihenschaltung der Kapazitäten wird der an sich praktisch schon unendlich große Gleichstromwiderstand noch vergrößert. So kann durch das Voltmeter nur der Wechselstrom fließen. An Stelle eines Voltmeters kann auch eine Glimmlampe G/ verwendet werden, so daß auch eine optische Kontrolle möglich ist.With an insulation resistance of 220,000 ohms (with a mains voltage of 220 volts direct current), the voltmeter shows a certain voltage that can be marked with a mark (normal operating state). As soon as the pointer shows a higher voltage due to deterioration of the insulation, it can rest against a stop after any margin and thereby activate an alarm or signal device. If, on the other hand, the voltage falls below the marked voltage value, this means, according to earlier statements, an increase in the insulation resistance, but an earth fault of the three-phase current letter. A further alarm system for the three-phase network can be activated by a stop located below the marking with a corresponding margin. A corresponding switch enables the voltmeter to be applied to all three phases. As soon as the alarm or signaling device is activated, the fault location determination has to start. The capacitors C 1 and C 2 serve as protective capacitors and completely block the direct current; By connecting the capacitances in series, the practically infinite direct current resistance is increased even further. So only the alternating current can flow through the voltmeter. Instead of a voltmeter, a glow lamp G / can also be used, so that a visual check is also possible.

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Einrichtung zur Überwachung des Isolationszustands von Gleichstromsystemen, insbesondere von solchen mit geringer Erdkapazität, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleichstromnetz über eine Gleichstromsperre und eine Anzeige- oder Signalvorrichtung (z. B. Voltmeter, Glimmlampe1. Device for monitoring the condition of the insulation of direct current systems, in particular of those with low earth capacitance, characterized in that the direct current network via a direct current block and a display or signal device (e.g. voltmeter, glow lamp 0. dgl.) an die Spannung eines geerdeten Wechselstromsystems gelegt wird.0. Like.) Is applied to the voltage of a grounded AC system. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig das Wechselstromsystem durch die Anzeigeoder Signalvorrichtung in an sich bekannter Weise auf Erdschluß überwacht wird.2. Device according to claim 1, characterized in that the same time AC system is monitored by the display or signaling device in a known manner for earth faults. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Wechselstromsystem ein Drehstromnetz vorgesehen ist, wobei die Einrichtung so getroffen ist, daß das Gleichstromnetz nach Bedarf mittels eines Schalters an die verschiedenen Phasen des Drehstroinnetzes angeschlossen werden kann.3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that as an alternating current system a three-phase network is provided, the device being made such that the direct current network by means of a switch connected to the various phases of the rotary current network can be. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß außer der Anzeigevorrichtung eine Signal- oder Alarmvorrichtung vorgesehen ist, die sowohl bei Erdschluß auf der Gleichstromseite wie auch bei einem solchen auf der Wechselstromseite in Tätigkeit tritt.4. Device according to claim 1 to 3, characterized in that in addition to the Display device a signal or alarm device is provided, which both in the event of a ground fault on the direct current side as well as such on the alternating current side. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.1 sheet of drawings.
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