DE641279C - Anordnung zur Messung von Erderwiderstaenden - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Messung von Erderwiderständen und bietet besondere Vorteile gegenüber bekannten Anordnungen in solchen Erdungsanlagen, bei denen zwei oder mehrere Erder betriebsmäßig miteinander verbunden sind. Beispiele hierfür sind Blitzableiteranlagen, bei denen mehrere Ableitungen vorhanden sind, 'die zu getrennten Er dem führen, aber oberirdisch durch Querleitungien miteinander in Verbindung stehen. Andere Beispiele sind Freileitungen, bei denen die Masten durch ein sog. Erdseil miteinander metallisch verbunden, aber sämtlich oder teilweise mit besonderen Erdern versehen sind.

In allen derartigen Fällen ist die aus Sicherheitsgründen wichtige Überwachung der Erder durch Messung des Erdwiderstandes in bisher üblicher Weise dadurch erschwert, daß bei unmittelbarem Anschluß eines Erdungsmessers, z. B. einer Meßbrücke, nicht der betreffende Erder allein, sondern die Parallelschaltung aller mit ihm verbundenen gemessen wird.

Man war daher bisher genötigt, bei solchen Messungen den betreffenden Erder vom übrigen Erdungsnetz abzutrennen. Das war nicht nur umständlich, sondern oft gar nicht oder unter empfindlichen Betriebserschwerungen möglich. Besondere Schwierigkeiten dieser Art bestanden bei Hochspannungsfreileitungen, insbesondere solchen auf Eisenmasten, weil bei ihnen der Mastkopf zwischen den Hochspannungsseilen hindurch zwecks Losklemmens des Erdseils erstiegen werden mußte, was Gefahren mit sich brachte. So konnte in vielen Fällen die wichtige Einzelkontrolle überhaupt nicht durchgeführt werden.

Die vorliegende Erfindung beseitigt diese Schwierigkeiten mit einem Schlage. Das wird dadurch erreicht, daß durch transformatorische Wirkung ein Meßstrom, in der Zuleitung zu dem zu messenden Erder erzeugt wird, ohne daß an irgendeiner Stelle die Erd-Zuleitungen unterbrochen werden. Zu diesem Zweck wird nach der Erfindung ein Transformator vorgesehen, dessen Kern aufteilbar ist und um die Exdzuleitung gelegt wird_, so daß diese die Sekundärwicklung des Trans- 5<> formators bildet. Der Sekundärstrom fließt also in den zu messenden Erder, tritt von dort in das Erdreich und findet seinen Rückweg durch die sonstigen, mit dem zu messenden Erder verbundenen Erder.

An sich ist es bekannt, den Meßstrom, der über die zu messenden Erder in das Erdreich tritt, durch andere Erder wieder aus dem Erdreich zurücktreten zu lassen; auch ist es bekannt, den Meßstrom transformatorisch zu erzeugen, wie aus dem Patent 173 844 hervorgeht.

Bei der Anwendung des Erfindungsgedankens hat man aber nicht nur den Vorteil,'die Abtrennung des zu messenden Erders von anderen Erdern zu vermeiden, sondern es ist

auch das Eintreiben des Hilfserders entbehrlich. Es ist lediglich noch eine auch sonst benötigte Sondenerde nötig.

Die Transformierung des Meßstroms in die Erderzuleitung kann durch einen Transformator mit teilbarem Eisenkern erfolgen, etwa der Bauart, die als sog. Anleger bekannt ist und zu Meßzwecken sonst in umgekehrtem Sinne verwendet wird. Der aus zwei oder Ό mehr Teilen bestehende Eisenkern wird nach der Erfindung mit einer Primärwicklung versehen und um die Erdzuleitung so herumgelegt, daß der Eisenweg möglichst gut geschlossen ist. Die Erdzuleitung bildet also die aus einem stabförmigen Leiter bestehende Sekundärwicklung des Transformators.

Zur Änderung des Meßbereiches kann man die Primärwicklung mit Anzapfungen versehen oder mit mehreren Spulengruppen, die ao in Serie oder parallel geschaltet werden können.

Besteht die Erdzuleitung aus mehreren parallelen Zweigen, so kann man bei gedrängter Anordnung alle gemeinsam mit dem Eisen- «5 kern umgeben. Man kann aber auch, wenn die gegenseitige Lage der Zweigleitungen, insbesondere ihre räumliche Entfernung voneinander, die gemeinsame Umfassung erschwert oder unmöglich, macht, für jeden .Zweig einen besonderen Transformator anwenden; die Primärwicklungen können parallel oder hintereinandergeschaltet werden. Durch die Wahl der Schaltung kann hierbei auch der Meßbereich geändert werden. •35 ■. Ein besonders wichtiger Fall der Aufteilung der Erdzuleitung in parallele Zweige liegt- bei Eisenmasten vor, bei denen in der Regel vier Eckeisen parallel geschaltet sind, .^m jedes derselben wird dann ein Transfor-4-O ihator gelegt.

:■ Zur Ausführung der Messung ist es noch erforderlich, den in den Erder· fließenden MeBstrom oder einen ihm proportionalen; Strom in. die Meßschaltung, die beliebig sein ■♦5 kann, einzuführen.

- Dieser Strom kann einfach aus dem Primärkreis des Transformators entnommen werden. Er kann aber auch mittels eines weiteren Transformators gewonnen werden. Dabei ■50 kann dessen Primärwicklung mit der Primärwicklung des ersten Transformators in Reihe liegen, oder es kann der zweite Transformator um die Erdzuleitung als Primärwicklung herumgelegt werden.

Als Stromquelle kann eine beliebige Wechselstromquelle, z. B. ein Kurbelinduktor, dienen. Damit die Messung nicht durch Betriebsströme gestört wird, wählt man bei Wechselstromleitungen zweckmäßig in an sich bekannter Weise eine Frequenz, die von der .Betriebsfrequenz abweicht.

Als Nullinstrument kann man ein beliebiges, genügend empfindliches Gerät wählen, z. B. in an sich, bekannter Weise ein Drehspulgerät in Verbindung mit einem von der Stromquelle gesteuerten Gleichrichter.

Ein Beispiel für die Anwendung des Erfindungsgedankens ist in Abb. 1 dargestellt.

Die darin beschriebene Schaltung lehnt sich an die durch die österreichische Patentschrift 136 513 bekanntgewordene an, welche auch einen Transformator benutzt, jedoch nicht in der erfindungsgemäßen Anordnung, so daß bei ihr der Vorteil der Erfindung nicht erreicht wird.

In Abb. ι ist 1 der zu messende Erder, der mit den Nachbarerdern 2 und 3 über seine Zuleitung 4 verbunden ist. 5 ist der um letztere herumgelegte Transformator. Dessen Primärwicklung wird von der Wechselstromquelle 6, z. B. einem Kurbelinduktor, gespeist. Im Primärkreis liegt noch der Widerstand 7, der nach Art eines Spannungsteilers einen verschiebbaren Kontakt 8 trägt. Der Anfang des Widerstandes ist über die Verbindung 9 an die Erdzuleitung angeschlossen.

Die Leitung vom Kontakt 8 zur Sonde 10 führt über die Primärwicklung 11 eines Isolierwandlers, dessen Sekundärwicklung 12 ein Gleichstrommeßgerät 13 über den Gleichrichter 14 speist. Letzterer wird mittels der Wicklung 15 von der Stromquelle 6 erregt.

Abb. 2 zeigt eine weitere Anordnung zur Ausnutzung des Erfindungsgedankens. Bei ihr ist jedoch der Kompensationswiderstand nicht in den Primärkreis gelegt, sondern in den Sekundärkreis eines weiteren Stromwandlers 16. Die übrigen Teile tragen die der Abb. 1 entsprechenden Bezeichnungen.

In Abb. 3 ist noch ein drittes Anwendungs- too gebiet gezeigt. Bei ihm ist der für die Kompensation erforderliche Vergleichswiderstand ersetzt durch einen Teil der Erdzuleitung. Da deren Widerstand aber im allgemeinen wesentlich kleiner ist als der zu messende Erdwider- i°5 stand, ist hier die Kompensation nicht unmittelbar vorgenommen, sondern über einen Hilfswandler, dessen Primärwicklung 11 aus zwei gegeneinandergeschalteten Teilen besteht, von denen der eine vom Spannungsab- no fall im abgegriffenen Leitungsteil, der andere vom Spannungsabfall im Erdreich gespeist wird. Die grobe Abstimmung geschieht dtirch Wahl geeigneter Anzapfungen an diesen beiden Wicklungsteilen, wodurch der Meßbereich ¹¹S verändert wird, die genauere Einstellung durch Verschiebung der Anschlußstelle 17 an der Erdzuleitung. Die Abgleichung ist dann erreicht, wenn der magnetische Fluß im Hilfswandler ein Minimum wird und damit auch der Strom im Nullinstrument. Als solches ist bei diesem Beispiel ein Telephon 18 ange-

wendet. Es kann aber auch hier das gleiche Gerät wie in Abb. ι und 2 benutzt werden. Die zu messenden Widerstandswerte -werden bei diesem Beispiel zunächst in gleichohmigen Längen der Zuleitungsdrähte angegeben werden können. Da man aber deren Widerstandswerte aus den Abmessungen -leicht ausrechnen kann, macht die Umrechnung· in Ohm keine Schwierigkeiten.

Die in Abb. 1 bis 3 angegebenen Meßanordnungen können auch dazu dienen, die Widerstandswerte von Teilen der Erdleitung zu messen oder miteinander zu vergleichen, insbesondere den Übergangswiderstand einer Verbmdungsklemme mit dem Widerstand eines durchgehenden Leitungsstückes. Eine solche Anwendung· kann natürlich auch auf andere Leitungen ausgedehnt werden.

Um die Fehler durch Induktivität der vom Leitungsdraht abgezweigten Schleife möglichst gering zu halten, empfiehlt es sich, wie in Abb. 3 gezeichnet, die Meßleitungen so zu legen, daß die Schleifenfläche möglichst klein wird. ' =..

Die Phasenverdrehung zwischen Primär- und Sekundärstrom wird im allgemeinen die Genauigkeit noch nicht unzulässig verringern. Sie kann aber durch an sich bekannte Mittel ausgeglichen werden, z. B. durch Anlegen von Kondensatoren an eine der vorhandenen Wicklungen oder an eine hierzu besonders bemessene weitere Wicklung.

Die Transformatoren, deren Eisenkerne die Erdzuleitung· umschließen sollen, können beliebig ausgebildet sein. In besonderen Fällen, z.B. zur Überwachung der Erdung größerer Leitungsmaste, können die zur Messung erforderlichen Transformatoren an den Masten fest angebracht werden. Im allgemeinen wird man aber aus wirtschaftlichen Gründen mit einigen wenigen Transformatoren, welche zur Messung mitgeführt und schnell angelegt werden können, auszukommen suchten. Die Transformatoren werden, wie bereits erwähnt, für solche Verwendung zweckmäßig als sog. Anleger ausgebildet, bei denen der Eisenkern in der Regel aus zwei Teilen besteht, die bequem zusammengebaut werden können oder durch Federn aufeinandergedrückt werden, um mit Sicherheit einen kleinen Luftspalt zu gewährleisten.

Zur Anwendung des Erfindungsgedankens können derartige Transformatoren in beliebiger Ausführung verwendet werden.

Im folgenden soll jedoch an Hand der Abb. 4 eine Ausführung beschrieben werden, die sich für Messungen an Leitungsmasten . besonders eignet. Der Eisenkern besteht bei ihr aus den beiden Teilen 20 und 23, von denen der leine geradlinig, der andere rechtwinklig geformt ist, so daß sie zusammengelegt ein rechtwinkliges Dreieck bilden. Im Hohlraum zwischen ihnen lassen sich besonders gut die als Eckeisen an Eisenmasten häufig verwendeten Winkeleisen unterbringen; aber auch für flache Leitungsschienen und für runde Leitungsquerschnitte ist diese Form geeignet. Das gerade Eisenblechpaket 20 trägt die Wicklung 21, deren Enden und Anzapfungen an die zweckmäßig als Stecker ausgebildeten Anschlußstellen 22 geführt sind. An 20 sind die beiden Blattfedern 24 befestigt, welche auf die Seitenflächen von 23 drücken und so die beiden Eisenkernteile zusammenpressen. Damit der Anpressungsdruck möglichst unabhängig von der Reibung wird, tragen die Federn 24 an ihren Enden die Rollen 25.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Messen von Erderwiderständen, deren Zuleitung mit anderen Erdem in Verbindung steht oder in Verbindung gebracht werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Wider-Standsmessung dienende Strom der Erdzuleitung durch einen Transformator zu-

- geführt wird, dessen Eisenkern aufteilbar ist und um die Erdzuleitung gelegt wird, so daß diese die Sekundärwicklung des Transformators bildet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Aufteilung der Erdzuleitung zu dem zu messenden Erder in mehrere. parallele Einzelwege (z. B. die Eckeisen eines Leitungsmastes) um jeden der Einzelwege ein Transformatorkern ' gelegt ist, wobei die Primärwicklungen der Transformatoren parallel oder in «Serie geschaltet sein können.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in bekannter Weise der Spannungsabfall, der in dem zu messenden Widerstand entsteht, nach dem Kompensationsprinzip verglichen wird mit dem Spannungsabfall, welcher in einem bekannten Widerstand vom Primärstrom des Transformators hervorgerufen wird.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsabfall, der in dem zu messenden Widerstand entsteht, nach dem Kompensationsprinzip verglichen wird mit dem Spannungsabfall, welcher in einem be- ¹¹S kannten Widerstand vorn Sekundärstrom eines Zusatztransformators erzeugt wird, dessen Primärwicklung mit der Primärwicklung des 'die Erdzuleitung umfassenden Transformators bzw, bei mehreren Transformatoren, der Gruppenschaltung ihrer Primärwicklungen in Reihe liegt.

5. Anordnung nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsabfall, der in dem zu messenden Widerstand entsteht, nach dem Kompensationsprinzip verglichen wird mit dem Spannungsabfall, welcher in einem bekannten Widerstand vom Sekundärstrom eines Zusatztransformators bzw. einer Gruppe von Zusatztransformatoren erzeugt wird, deren Eisenkern bzw. Eisenkerne um die Erdzuleitung bzw. Zweige der Erdzuleitung herumgelegt sind.

6. Anordnung· nach Anspruch ι oder 2, dadurch, gekennzeichnet, daß der Spannungsabfall, der in dem zu messenden Widerstand entsteht, nach einem Kompensationsprinzip verglichen wird mit dem Spannungsabfall in einem Teil der Erdzuleitung, dessen Widerstand aus seinen Abmessungen errechnet werden kann.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensation unter Zwischenschaltung eines Hilfstransformators mit drei Wicklungen geschieht, von denen je eine an die zu vergleichenden Spannungen, die dritte an das Nullstromgerät angeschlossen ist, wobei die Grobeinstellung durch Änderung von Windungszahlen, die Feineinstellung durch Verschiebung einer oder beider Anschlußstellen an der Erdzuleitung vorgenommen wird.

8. Anordnung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Transformatoren an einer der vorhandenen oder einer besonderen Wicklung mit Kondensatoren belastet sind, durch welche der Phasenunterschied zwischen Primär- und Sekundärstrom ganz oder teilweise ausgeglichen wird.

9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkern des Transformators aus zwei Teilen besteht, von denen der eine die beiden Katheten eines rechtwinkligen Dreiecks bildet, der andere die Hypotenuse, und daß der zuletzt genannte Teil die Wicklung, ihre Anschlüsse sowie Federn trägt, welche beide Teile gegeneinanderpressen.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden •zweier zum Zusammenpressen der beiden Kernteile dienender Blattfedern mit Rollen versehen sind.

Hierzu .1 Blatt Zeichnungen