-
Schutzeinrichtung für elektrische Leitungssysteme Die Erfindung bezieht
sich auf Schutzeinrichtungen für elektrische Leitungssysteme mit Leiterrückführung
und über einen Spannungsteiler an das zu überwachende Leitungssystem angeschlossenem
Erdleiter, die bei einem Erdleiterbruch oder Erdschluß das Leitungssystem spannungslos
machen.
-
Es sind bereits Schutzeinrichtungen mit Erdleitern bekannt, die bei
Unterbrechung des Schutzleiters oder Erdschluß einer Phasenleitung den zu überwachenden
Netzteil abschalten und gleichzeitig in Beleuchtungsstromkreisen in Signalschaltung
das Geben von Lichtsignalen ermöglichen. Diese Einrichtungen haben den Mangel, daß
sie entweder mit Verzögerung arbeiten oder eine größere Anzahl von Relais usw. erfordern,
wodurch die gesamte Schutzeinrichtung übermäßig teuer wird.
-
Die erfindungsgemäße Einrichtung vermeidet diese Nachteile, und zwar
dadurch, daß zur Steuerung der Schalterauslösung ein normalerweise erregtes Steuerrelais,
das bei Auftreten eines Erdleiterbruches oder Erdschlusses entregt wird, und zur
Vermeidung von Fehlauslösungen beim Signalisieren ein von dem Steuerrelais betätigtes
Hilfsrelais, das bei spannungslosem Leitungssystem entregt ist, vorgesehen sind.
Die erfindungsgemäße Schutzeinrichtung benötigt nur einen Widerstand oder eine Drossel
und zwei Relais einfachster Bauart bzw. ein Differentialrelais und schaltet bei
Bruch des Erdleiters oder Schluß einer Netzleitung mit dem Schutzleiter die gefährdete
Anlage unverzögert ab, wodurch das Auftreten von schädlichen Berührungsspannungen
verhindert wird.
-
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht.
-
Im nachstehenden Ausführungsbeispiel ist eine Schutzeinrichtung für
,einen Beleuchtungsstromkreis in sogenannter Signalschaltung dargestellt. Die gleiche
Einrichtung kann natürlich sinngemäß auch in einem zweiphasigen
Beleuchtungsnetz
oder 'hi einem :%,lehrphasennetz verwendet «-erden.' -#-Abb. i -neigt einen Beleuchtungsstromkreis
mit den Phasenleitungen 1I, I und der zurückkommen= den Phasenleitung I". Die Leitungen
I und 1 1 können durch den Trennschutzschalter S mit der Auslösespule ii
abgeschaltet werden. Der Trennschutzschalter-ist ein v erklinkter Schalter für Arbeitsstromauslösung.
-Die Auslösung erfolgt nach Aufliebtiiig der Verklinkung mechanisch durch Federkräft.
Nach dein Ansprechen muß der Schalter von Hand wieder verklinkt werden. Die Leistungsaufnahme
der Auslösespule ist sehr, gering. Die 'Haupt--Z, des Trenischutzschalters7
s;"liid,z: B.
-
derart ausgelegt, daß sie mit einem Dauerstrom von 2> Ampere belastet
werden können: Die Auslösespule ist derart Beinessen, daß die Auslösespannung höher
als halbe Netzspannung ist.
-
.-@n die Pliaseril"ituii,gen h, und II ist eine Drossel I> finit einer
Anzapfung angeschlossen, die mit dein Erdschutzleiter E verbunden ist. Die Beeinflussung
des Schalters S erfolgt über ein -';;teuerrelais R, iiiit Kontakten 5 bis 1.1 und
ein Hilfsrelais R_, finit Kontakten i bis .1. Das Steuerrelais R, legt in- seiner
in der Zeichnung dargestellten :#:rbe-itsstellüing die Auslösespule des Schalters
S über die Kontakte 5 und 6 an den Erdleiter ]und über die Kontakte i i und 1a an
die Phase I, während bei abgefallenem Relais R,,, jedoch angezogenem . Relais
R.,, die :'#.uslösespule fr zwischen den 1_eitungen I" und If liegt.
-
Das Hilfsrelais R., wird durch die Kontakte 9 utd-@o des Relais
R, derart gesteuert, (iaß es erst ansprechen kann, wenn das Relais R, in seiner
Arbeitsstellung steht. Das Hilfsrelais soll verhindern, daß der Trennsclitixzschaiter
schon beim Geben von Licht---i -anspricht. -anspricht. Beim betriebsmäßigen ;`clihlten
niit den--ini Netz-.liegenden dreipoligen -SchalternP oder P'. fallen die Relais
R, utdR<- Ist das Relais_R,:träger als das Relais R, so kiivriein unter Umständen
durch das Relais R, die Kontakte 7 und .8 geschlossen werden, bevor die K.otitakte
3 und ;I geöffnet sind., Dadtzrch:wird :die Atislösespuleii. an die Leitung Ia geschaltet:
Der -Trennschutzschäl#@r S kann - aber trotzdem nicht ansprec:lien und- auslösen,.-da-
diese Leitung bei gei)itnetein Schalter P -bzw. P' spannungslos ist.
-
Es ist rweckniüßig* die :nnit dein Erdleiter verbundeile.; An-zapfting
der: Drossel- D nicht in ,den elektrischem Allittelpunkt. aer Wicklung zti legen,
sondern .diese unsvinmetrisch zu leilen.- Es 1ä ßt sich dann erreichen, daß bei
eingeschalteter Lichtkette, wenn also die Spule cles:-Relaia R., zii-dein einen:Teil
der Drossel D parallelfegt, die Ajizapfung durch die hier-Etureh a@edi@.igxe_@'erlaerug_
des 'Nullpunktes im Spannungsdiagramm zum Spannungsnullpunkt -des Systems wird.
-
Beien Signalisieren arbeitet die Schutzeinrichtung folgendermaßen:
Beim Schließen des Paketschalters P bzw. P'
wird das Steuerrelais R, über
den Schutz-- ieiter E und die Drossel D an die Leitungen I und 1I gelegt und spricht
an. Solange das Steuerrelais R, sich in der Ruhelage befindet, ist der Erregerstromkreis
des Hilfsrelais R:= an den,!,,Kontaktenrund io unterbrochen. Der Stromkreis der
Auslösespule ist dann ebenfalls unterbrochen. Spricht das Steuerrelais R, an, so
-wird die Auslösespule ;a über die Kontakte 5, b, t i und 1a zwischen die Leitung
I und den Schutzleiter E geschaltet. Gleichzeitig schließt das Steuerrelais R, über
die Kontakte g und io den Erregerstromkreis des Hilfsrelais R_, welches dann anspricht
und über die Kontakte 3 und .1 des Relais R2 das Schließen des Strönikrelses der
Auslösespule ü vorbereitet.
-
Beim Öffnen des Paketschalters P bzw. P'
wird die Leitung I"
spannungslos. Das Steuerrelais R, und das Hilfsrelais R. gehen in die Ruhelage zurück.
Schließt das Steuerrelais R, seine Kontakte 7, 8, 13 und 1.1, bevor das Hilfsrelais
R., seine Kontakte 3 und d. geöffnet hat, so spricht- der Trennschutzschalter S,
trotzdem dieAuslösespulen auf dieLeitungI" geschaltet ist, nicht an, da die Leitung
I,, spannungslos ist. Benn erneuten Schließen des Paketschalters P bzw. P' wiederholt
sich der Vorgang in der vorstehend beschriebenen Reihenfolge.
-
Die Wirkung der Schutzeinrichtung bei Störungen ist folgende: Bei
allen Störungen, bei denen erhöhte Gefahrenmomente auftreten, hält sich das Hilfsrelais
R., über die Selbsthaltekontakte i und z. Bei abgefallenem Steuerrelais R,
und erregtem Hilfsrelais R. wird die Auslösespule ;a über die Kontakte 3; :a., 7,
8, 13 und 1.4 zurischen die Leitungen 1I -und I" geschaltet i und der Trennschutzschalter
.5' zur Auslösung gebracht.
-
Im folgenden werdet; sämtliche Störungsmöglichkeiten aufgeführt und
gleichzeitig dargelegt, in welcher Weise die Abschaltung der i Anlage erfolgt.
-
Ist die Phase 1I oder der Schutzleiter E unterbrochen so fällt das
Steuerrelais R, ab und legt über die Kontakte 7, 8, 13 und 1,4 die Auslösespule
ri. zwischen die Leitungen II und 1", also an Netzspannung. Der Trennschutzschalter
S' wird also unverzögert abgeschaltet. Das Hilfsrelais R., hält sich dagegen über
die Selbsthaltekontakte i und 2.
-
Bei einem Schluß der Phase I oder I" mii denn Schutzleiter E fällt
das Steuerrelais R" da es kurzgeschlossen ist, ab und legt über die
Kontakte
7, ä, 13 'und 14 die Auslösespule 1t. an die Phase 1" und II, wodurch der Trennschutzschalter
5' uriverzögert zum Fallen @gebracht wird. Das Hilfsrelais R2 bleibt wiederum in
der Arbeitsstellung, da die Phasenspannung zwischen den Phasen 1I und 1 bzw. I,l
trotz des Erdschlusses der Phase l. bzw. I" erhalten bleibt.
-
Erliiilt die Phase II mit dem Schutzleiter Schluß, so wird das Steuerrelais
R, an doppelte Nennspannung, das Hilfsrelais R., an volle Nennspannung gelegt. Beide
Relais bleiben daher trotz des Erdschlusses der Phase II in Arbeitsstellung. Die
Auslösespule n liegt dann über die Kontakte 5, 6, 11 und 12 zwischen dem Schutzleiter
E, der infolge des Erdschlusses die gleiche Spannung wie die Phase II hat, und der
Phase I. Da die Auslösespule iz an voller Netzspannung liegt, wird der ' Trennschutzschalter
S uriverzögert abgeschaltet.
-
Wird die Phase I oder I« unterbrochen, so fallen das Steuerrelais
R1 und das Hilfsrelais R2 ab. Das. Leitungssystem wird dagegen nicht abgeschaltet,
da der Erregerstromkreis der Auslösespule n an den Kontakten 3 und 4. unterbrochen
und die Phase I" infolge der Unterbrechung spannungslos ist.
-
Kommt das Ende der spannungführenden unterbrochenen Phasenleitung
mit dem Schutzleiter E oder dein geerdeten Gehäuse eines Gerätes in Berührung, so
erfolgt die Abschaltung in derselben Weise wie bei einem Schluß der Leitung I bzw.
IQ mit .dein Schutzleiter.
-
Der Bruch der Phasen I und IR wird -demnach nur durch das Erlöschen
der Lampen angezeigt. Beim Auftreten von Berührungsspannungen .wird die Anlage jedoch
uriverzögert abgeschaltet.
-
Abb. 2 zeigt ein weiteres vereinfachtes Ausführung@beispiel der Erfindung,
bei dem die beiden Relais R1 und R2 der Einrichtung nach Abb. 1 zu einem Differentialrelais
vereinigt sind. Der Kern des Differentialrelais R trägt zwei Wicklungen, von-denen
die eine Wicklung TV, für volle Netzspannung oder die verkettete Spannung,
die andere Wicklung W2 für die halbe Netzspannung oder eine andere Teilspannung
des Netzes gewickelt ist. Die einander entgegenwirkenden Wicklungen sind so bemessen,
daß ihre magnetischen Wirkungen sich gegenseitig aufheben.
-
Ist das Beleuchtungskabel störungsfrei, so ist der Erregerstromkreis
des Trennschutzschalters S, dessen Spule n für Arbeitsstrom -auslösung ausgelegt
ist, an den Kontakten 15 und 16 geöffnet, der Schalter S bleibt also eingeschaltet.
-
Beim Signalisieren werden über den dreipoligen Schalter P bzw. P'
beide Wicklungen des Relais R gleichzeitig ab- bzw.-eingeschaltet. Da also unabhängig
von der Schaltstellung der Paketschalter die Summe der Amperewindungen der Relaisspulen
stets gleich ist, spricht das Relais nicht an.
-
Beim Auftreten von Störungen wird in jedem Falle das magnetische Gleichgewicht
des Relais R dadurch aufgehoben, daß eine der Spulen W1 und W2 spannunglos wird
bzw. Überspannung oder eine kleinere Spannung erhält. Um dies beim Auftreten von
Störungen in jedem Falle zu erreichen, wird die Drossel D nicht ini Nullpunkt, sondern
unsymmetrisch angezapft. Die Anzapfung für den Anschluß des Erdleiters wird so gewählt,
daß beim eingeschalteten Schutzrelais R der Anzapfpunkt der Drossel D durch die
zu der einen Drosselteilwicklung parallel geschaltete Relaiswicklung W2 gleichzeitig
der Nullpunkt der Netzspannung wird.
-
Das Ausführungsbeispiel nach Abb. :2 arbeitet bei den einzelnen Störungsfällen
folgendermaßen Ist die Leitung I oder IQ gebrochen, so werden beide Wicklungen W,
und W2 spannungslos, das Schutzrelais R spricht also nicht an. Die Störung wird
nur durch das Erlöschen der Lampen angezeigt.
-
Ist die Leitung II oder der Schutzleiter E gebrochen, so liegt die
Wicklung W, an der Nennspannung des Relais, die Wicklung W2 ist dagegen stromlos.
Das Relais R spricht infolgedessen an.
-
Bei einem Erdschluß der Leitung I oder I;, liegt wiederum die Wicklung
W1 an Nennspannung, die Wicklung PI''. ist dagegen spannungslos, da wegen des Erdschlusses
zwischen der Leitung I und .dein Schutzleiter E keine Spannung besteht. Das Relais
R bewirkt also die Auslösung.
-
Bei einem Erdschluß der Leitung II wird die Wicklung W1 an Nennspannung,
die Wicklung W2 an die doppelte Nennspannung gelegt, da durch den Erdschluß die
Drossel kurz--geschlossen ist. Das Relais R spricht an.
-
Die Wicklungen W1 und W2 sind so angeschlossen, daß bei abgeschalteter
Lichtkette keine Phasenleitung über ein Relais geerdet ist. Hierdurch wird vermieden,
daß infolge der Erdung über den hohen Widerstand der Relaiswicklung die Spannung
der Netzphasenleitun.gen gegen Erde erhöht wird. Bei Erdung einer Phasenleitung
über einen Widerstand steigt z. B. die Spannung der einen Phasenleitung gegen Erde
auf die halbe Netzspannung und die der anderen Phasenleitung auf das 1,5fache der
Netzspannung.
-
Unter Umständen ist es erforderlich, die Ansprechzeit des Schutzrelais
zu erhöhen. Ein solcher Fall liegt z. B. dann vor, wenn dem Trennschutzschalter
S eine Leitungssicherung -vorgeschaltet ist und bei einem
Kurzschluß
in dein zu überwachenden Leitungssystem die Sicherung mit Sicherheit früher ansprechen
soll als der Schalter S. Die Ansprechverzögerung des Relais kann durch zusätzliche
Schaltelemente (Zeitrelais) herbei-Ieführt werden, die in dem Erregerstromkreis
des Relais angeordnet sind.