DE591617C

DE591617C - Device for protecting electrical low-voltage circuits against earth faults

Info

Publication number: DE591617C
Application number: DEA61628D
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1931-04-18
Filing date: 1931-04-18
Publication date: 1934-01-25

Description

: Es sind bereits verschiedene Einrichtungen zum Schutz elektrischer Niederspannungskreise gegen Erdschluß bekannt. So ist z. B. eine selbsttätige, zweipolige Erdschlußprüfeinrichtung vorgeschlagen worden, die mit einem Magnetmotor, einer Schalttrommel und einem Ohmmeter versehen ist. Die vom Magnetmotor angetriebene Schalttrommel legt ununterbrochen abwechselnd beide Pole einer Gleichstromanlage an Erde. Ist in dem einen oder anderen Pol ein Erdschluß vorhanden, so schlägt der Zeiger des Ohmmctcrs nach rechts oder links aus und schließt den Auslösestromkreis eines optischen oder akustischen Signals. Diese Einrichtung oder ähnliche Einrichtungen sind jedoch ziemlich kostspielig. Ihre Verwendung scheidet außerdem dann aus, wenn nicht nur Erdschlüsse, sondern auch Teilkurzschlüsse in den Win-: There are already different institutions known for the protection of electrical low-voltage circuits against earth faults. So is z. B. an automatic, two-pole earth leakage test device has been proposed with a magnetic motor, a switching drum and an ohmmeter is provided. The ones from Magnetic motor driven switching drum continuously alternates both poles a direct current system to earth. If there is an earth fault in one or the other pole, so the pointer of the Ohmmctcrs deflects to the right or left and closes the tripping circuit of an optical or acoustic signal. However, this facility or similar facilities are pretty expensive. Their use is also ruled out, if not only earth faults, but also partial short circuits in the

ao düngen elektrischer Maschinen oder Apparate angezeigt und beseitigt werden sollen.ao fertilize electrical machines or devices should be displayed and eliminated.

Einrichtungen, die den zuletzt genannten Bedingungen genügen, sind ebenfalls bekannt. Bei einer dieser Einrichtungen wird die Erregerwicklung von Wechselstromgeneratoren vor den Folgen eines Windungsschlusses in der Weise gesichert, daß in Abhängigkeit von der durch den Windungsschluß verursachten Widerstandsänderung der Erregerwicklung ein Signal gegeben oder der Generatorschalter ausgelöst wird. Die Widerstandsänderung kann in verschiedener Weise erfaßt werden, z. B. mittels einer Wheatstoneschen Brückenschaltung, die aus Hälften der Erregerwicklung und zwei Hilfswiderständen gebildet wird, wobei ein Auslöserelais an den Verbindungspunkten der Wicklungshälften und der Hilfswiderstände und die freien Enden der Erregerwicklung an die Erregerstromquelle angeschlossen sind. Außerdem ist vorgesehen, den Verbindungspunkt zwischen den Hälften der Erregerwicklung über ein Signalgerät zu erden, damit auch Erdschlüsse angezeigt werden. Diese Einrichtung versagt jedoch, wenn z. B. die Wicklungshälften an zwei Stellen gleichen Potentials gleichzeitig geerdet werden, weil auch in diesem Falle der Brückenzweig und der Erdleiter stromlos bleiben.Facilities that meet the last-mentioned conditions are also known. In one of these devices the field winding of alternators is used secured against the consequences of an interturn fault in such a way that depending on the change in resistance of the field winding caused by the shorted turns a signal is given or the generator switch is triggered. The change in resistance can be detected in various ways, e.g. B. by means of a Wheatstone bridge circuit, which is formed from halves of the field winding and two auxiliary resistors, with a trip relay at the connection points the winding halves and the auxiliary resistors and the free ends of the excitation winding to the excitation current source are connected. There is also provision for the connection point between the Ground halves of the field winding via a signal device, thus also ground faults are displayed. However, this facility fails if z. B. the winding halves be grounded at two points of the same potential at the same time, because this is also the case In the case of the bridge arm and the earth conductor remain de-energized.

Bei einer anderen bekannten, zum Über-Avachen des Isolationszustandes der Erregerwicklung von Wechselstrom-Synchronmaschinen dienenden Einrichtung ist die den Erregerstrom liefernde Erregermaschine mit zwei Schleifringen versehen und an diese ein Spannungsteilerwiderstand angeschlossen, dessen Spannungsmittelpunkt über ein Voltmeter geerdet ist. Am Spannungsteiler sind außer dem Mittelabgriff noch weitere Anzapfpunkte vorhanden, die mittels eines Umschalters mit dem Voltmeter einzeln verbunden werden können. In diesem Falle spricht das Voltmeter auch dann an, wenn die Erregerwicklung genau in jenem Punkte geerdet wird, der das gleiche Potential wie der Spannungsmittelpunkt der Erreger-In another known, for over-Avachen the isolation state of the excitation winding of alternating current synchronous machines serving device is the exciter machine supplying the excitation current two slip rings and a voltage divider resistor connected to them, whose voltage center is grounded via a voltmeter. At the voltage divider are In addition to the center tap, there are other tapping points that can be operated by means of a switch can be individually connected to the voltmeter. In this case, the voltmeter responds even if the excitation winding is grounded exactly at the point that has the same potential as the center of tension of the exciter

maschine hat. Der Umschalter kann von Hand oder selbsttätig durch eine zusätzliche, zeitabhängig wirkende Vorrichtung umgelegt ■werden. Die Umlegung von Hand ist vor allem unpraktisch, und die zusätzliche, selbsttätig wirkende Umschalteran tr leitvorrichtung verteuert die Einrichtung unnötig. Solche mechanisch und zeitabhängig arbeitenden Schaltein richtungen verursachenmachine has. The changeover switch can be operated manually or automatically by an additional time-dependent device can be turned over. The assignment by hand is available all impractical, and the additional, automatic changeover switch control device makes the facility unnecessarily expensive. Such mechanical and time-dependent cause working Schaltein directions

ίο auch oft Störungen.ίο also often disturbances.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Schutz elektrischer Niederspannungskreise gegen Erdschluß, bei welcher das Erdschlußansprechgerät an einen zwischen beide Polleiter geschalteten Spannungsteilerwiderstand angeschlossen ist und die genannten Nachteile nicht vorhanden sind. Das ist deshalb der Fall, weil entsprechend der Erfindung der eine Teilwiderstand des Spannungsteilers konstant und der andere in Abhängigkeit von irgendwelchen Betriebsgrößen (Spannung, Strom) veränderlich ist.The invention relates to a device for protecting low-voltage electrical circuits against earth fault, in which the earth fault response device is connected to a voltage divider resistor connected between the two pole conductors connected and the disadvantages mentioned do not exist. That is the case because accordingly According to the invention, one partial resistance of the voltage divider is constant and the other as a function of any Operating variables (voltage, current) is variable.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. ι ist der Spannungsteiler 1, an den das Anzeigegerät 2 angeschlossen ist, in der Weise ausgebildet, daß die eine oder die andere Seite beiderseits des Anschlußpunktes 3 keinen konstanten, sondern einen in Abhängigkeit von Betriebsgrößen veränderlichen Widerstand hat, und zwar besteht hier der Spannungsteiler 1 aus dem konstanten Widerstand 4 und dem veränderlichen Widerstand 5, der beispielsweise als spannungsabhängiger Widerstand (Eisenwiderstand) ausgebildet sein kann. Bei einer bestimmten Betriebsspannung wird nun der Widerstand 5 einen bestimmten Ohmwert annehmen, wodurch das Verhältnis der Spannungen an den Widerständen 4 und 5 bestimmt wird. Dieses Verhältnis wird' sich, da der eine Wider-Several exemplary embodiments of the invention are illustrated in the drawing. In the embodiment of Fig. Ι is the voltage divider 1 to which the Display device 2 is connected, designed in such a way that one or the other side on both sides of the connection point 3 not a constant, but one in Dependence on operating variables has variable resistance, and that is here the voltage divider 1 from the constant resistor 4 and the variable resistor 5, which can be designed, for example, as a voltage-dependent resistor (iron resistor). With a certain Operating voltage, the resistor 5 will now assume a certain ohmic value, as a result of which the ratio of the voltages across the resistors 4 and 5 is determined. This relationship will, since the one opposing

~~' stand 4 konstant, der andere, 5, aber veränder-Hch mit der Betriebsspannung ist, ändern. Der Spannungsunterschied U zwischen dem Punkt 3 und der Netzleitung 6 wird also, wenn er in Abhängigkeit von der Betriebsspannung E aufgetragen wird, durch irgendeine gekrümmte Linie, beispielsweise die Kurve K₁, gegeben sein (Fig. 2). Hingegen wird der Spannungsunterschied U zwischen der Fehlerstelle 7 am Stromverbraucher 8 und der Leitung 6 in Abhängigkeit von der Betriebsspannung E eine Gerade K₂ sein, weil auf beiden Seiten der Fehlerstelle 7 konstante Widerstände liegen, wie dies im allgemeinen der Fall ist. Wenn also auch ein Erdschluß im Punkt 7 bei einer ganz bestimmten Betriebsspannung E₁ nicht erkannt werden wird, da die Spannungen an den Punkten 3 und 7 g'leich sind, so wird der Fehler doch erkannt werden, wenn die Betriebsspannung auf den Wert E₂ gestiegen ist, da dann ein ausreichender Spannungsunterschied U zwischen den Punkten 3 und 7 vorhanden ist, um die Schutzvorrichtung 2 zum Ansprechen zu bringen. Die Anordnung nach Fig. 1 eignet sich also vorzugsweise für Stromkreise mit stark veränderlicher Be-Iriebsspannung, z. B. für den Erregerstroinkreis einer elektrischen Maschine, wobei der Verbraucher 8 die Erregerwicklung ist, die von der Erregermaschine 9 durch Verstellen des Regelwiderstandes 10 veränderlich gespeist wird. ~~ ' stood 4 constant, the other, 5, but changing-Hch with the operating voltage is changing. The voltage difference U between the point 3 and the power line 6, if it is plotted as a function of the operating voltage E , will be given by any curved line, for example the curve K ₁ (FIG. 2). In contrast, the voltage difference U between the fault location 7 on the power consumer 8 and the line 6 depending on the operating voltage E will be a straight line K ₂ because there are constant resistances on both sides of the fault location 7, as is generally the case. Even if a ground fault at point 7 is not recognized at a very specific operating voltage E ₁ , since the voltages at points 3 and 7 are the same, the error will still be recognized when the operating voltage drops to E ₂ has increased, since there is then a sufficient voltage difference U between points 3 and 7 to cause the protective device 2 to respond. The arrangement according to FIG. 1 is therefore preferably suitable for circuits with highly variable operating voltage, e.g. B. for the excitation circuit of an electrical machine, the consumer 8 being the excitation winding which is variably fed by the excitation machine 9 by adjusting the variable resistor 10.

An die Stelle des spannungsabhängigen Widerstandes 5 kann auch ein konstanter Widerstand 14 (Fig. 3) treten, welcher zeitweilig durch ein Relais 11 oder eine andere Schalteinrichtung überbrückt wird. Wird dieses Relais wiederum an die Betriebsspannung der Netzleiter 6, 16 angeschlossen, dann ändert sich die Spannung des Anschlußpunktes 3 sprungweise entsprechend dem gebrochenen Linienzug Zv₃ (Fig. 2), wenn das Relais 1 r bei der Betriebsspannung Ε_Ά anspricht. Es ist natürlich möglich, dieses Relais 11 auch von anderen wechselnden Betriebszuständen, z. B. von dem Strom in den Leitungen 6 oder 16 oder sowohl von diesem Strom als auch von der Spannung zwischen den Leitungen 6 und 16 oder von anderen Größen, abhängig zu machen. Das Schaltrelais 11 (Fig. 3) oder der spannungsabhängige Widerstand 5 (Fig. 1) kann auch beispielsweise durch eine Glimmlampe (Gasstrecke) ersetzt sein, die unterhalb einer bestimmten Betriebsspannung als Unterbrechung und oberhalb dieser Spannung als Kurzschluß wirkt. Die gewünschte Wirkung wird immer dann erreicht, wenn das Verhältnis der Teilwiderstände 4 und 5 bzw. 4 und 14 des Spannungsteilers 1 sich selbsttätig abhängig von irgendwelchen Änderungen des Netzbetriebszustandes ändert.The voltage-dependent resistor 5 can also be replaced by a constant resistor 14 (FIG. 3), which is temporarily bridged by a relay 11 or some other switching device. If this relay is in turn connected to the operating voltage of the power line 6, 16, then the voltage of the connection point 3 changes suddenly according to the broken line Zv ₃ (Fig. 2) when the relay 1 r responds at the operating voltage Ε _Ά. It is of course possible to switch this relay 11 from other changing operating states, e.g. B. on the current in the lines 6 or 16 or both on this current and on the voltage between the lines 6 and 16 or on other variables, dependent. The switching relay 11 (Fig. 3) or the voltage-dependent resistor 5 (Fig. 1) can also be replaced, for example, by a glow lamp (gas line), which acts as an interruption below a certain operating voltage and as a short circuit above this voltage. The desired effect is always achieved when the ratio of the partial resistances 4 and 5 or 4 and 14 of the voltage divider 1 changes automatically depending on any changes in the network operating state.

Claims

Patent claims:

1. Device for protecting electrical 1x0 low-voltage circuits against earth faults, at Avelcher the earth fault contact device to one connected between the two pole conductors Voltage divider resistor is connected, characterized in that one partial resistor (4) of the voltage divider (4, 5) constant, the other (S) variable depending on some operating parameters (voltage, current) is.

2. Device according to claim!, Characterized marked that the changeable

Borrowed partial resistance (5) of the voltage divider is an iron resistance.

3. Device according to claim 1, characterized in that as a variable Partial resistance (5) a gas line (glow lamp) is used.

4. Device according to claim 1, characterized in that a switching device (11) is provided which bridges the resistor a part (14) depending on elec- ^v Irish sizes of the network (6, 16) or short-circuits.

1 sheet of drawings