DE836379C

DE836379C - Schutzschaltung gegen gefaehrliche Beruehrungsspannungen bei Erdleiterbruch in elektrischen Anlagen

Info

Publication number: DE836379C
Application number: DES1875A
Authority: DE
Inventors: Otto Werner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1950-02-25
Filing date: 1950-02-25
Publication date: 1952-04-10

Description

Schutzschaltung gegen gefährliche Berührungsspannungen bei Erdleiterbruch in elektrischen Anlagen In elektrischen Anlagen, in denen außer dem Hauptleiter ein Erdleiter vorhanden ist, verwendet man oft Schutzschaltungen, die selbsttätig die Anlage abschalten, wenn eine Erdleiterunterbrechtmg entsteht. Auf diese Weise wird verhin-<lert, dalß bei Erdleiterbruch gef:ihrliche Spannungeii all Metallteilen auftreten, die von den in der Anlage Beschäftigten berührt werden können. Es ist bekannt, für solche Schutzschaltungen aus der elektrischen Anlage selbst Hilfsströme zu entnehmen, die in ordnungsmäßigem Zustand der Anlage wirkungslos bleiben, jedoch bei Störungen (Erdleiterbruch) einen Auslösevorgang veranlassen. Man hat zu diesem Zweck an den beiden Enden der Hauptleitung Gleichrichter vorgesehen, die die Hilfsströme für die Überwachung der Anlage liefern.
Nach der Erfindung sind in elektrischen Anlagen, insbesondere in Bergbaubetrieben, in denen außer der Hauptleitung noch eine Erdleitung vorhanden ist, an den beiden Enden der Hauptleitung Ohmsche oder induktive Spannungsteiler vorgesehen, über deren Mittelpunktsanzapfungen gleichgerichtete 1-Iilfsströme fließen, die in einem Relais miteiiirnr <ler verglichen Nverden, dessen Verbindungsleitung zii einer der Mittelpunktsanzapfungen der Erdleiter ist. Die Schutzschaltung gemäß der Ertindung hat den Vorzug, daß sie von Temperaturdifferenzen, die zwischen den beiden Enden der Hauptleitung auftreten können, nicht beeinflußt wird. Da die Ohmschen bzw. induktiven Spannungsteiler praktisch temperaturunabhängig sind, können bei ordnungsmäßigem Zustand der Anlage an den beiden Enden der Hauptleitung nicht ungleiche Hilfsströme entnommen werden, so daß Fehlauslösungen ausgeschlossen sind. Auch wird durch die Verwendung der Spannungsteiler im Vergleich zu den bekannten Gleichrichtern an den beiden Enden der Hauptleitung die Schutzschaltung verbilligt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. An das Netz i sind die beiden Hauptleiter R, S angeschlossen, die zur dienen. Da es sich in der Speisung der Lampen 2 Anlage gewöhnlich um eine Hauptleitung von mehreren hundert Metern Länge handelt, ist der Hauptleiter R zunächst bis an das entfernt liegende Ende der Hauptleitung verlegt und von dort als Hauptleiter R' an den Anfang der Hauptleitung zurückgeführt. Die Lampen 2 sind zwischen dem Rückleiter R' und dem Hauptleiter S angeschlossen. Auf diese Weise liegen sämtliche Lampen an gleicher Spannung.
Um die Gefahr der Berührung von gegebenenfalls spannungsführenden Metallteilen auszuschließen, sind sämtliche Metallteile der Anlage, die in ordnungsmäßigem Zustand der Anlage nicht spannungsführend sind und von den Beschäftigten beriilirt Nverden können, durch einen Erdleiter 3 miteina iider verbunden, der an die Erde E angeschlc ssen ist. Der Erdleiter wird durch die Scliutzsclialtung gemäß der Erfindung über-,vacht. Zu diesem "!.weck ist erfindungsgemäß an jedem Ende der Hauptleitung je ein Ohmscher Spannungsteiler 4, 5 mit Mittelpunktsanzapfung 4', 5' vorgesehen. Ferner befindet sich an dem dem Netz i zugeNvandten Ende der I-lauptleitung ein gegeneinaiidergeschaltetes Gleichrichterpaar 6, 7. 8 ist ein Ditterentialrelais, das zwei Spulen 9, io trägt. Die beiden Spulen 9, io sind an ihren einem Ende miteinander verbunden. Erfindungsgemäß sind die außenliegenden Enden der beiden Spulen 9, io mit je einer Mittelpunktsanzapfung .;', 5' der Spannungsteiler 4, 5 verbunden. Als Verbindungsleitung zur lUittelpunktsanzapfung 5' dient der Erdleiter 3. Außerdem ist die gemeinsame Verbindungsstelle der beiden Spulen .an den elektrischen -.Mittelpunkt i i der beiden gegeneinandergeschalteten Gleichrichter 6, 7 angeschlossen. Das Differentialrelais steuert in an sich bekannter Weise einen Schalter, der die Hauptleitung R, S vom Netz abtrennt.
Die Wirkungsweise der Schutzschaltung gemäß der Erfindung ist folgende: In der einen Halbwelle des Wechselstromes fließt von dem Hauptleiter R über den Rückleiter R', den Gleichrichter 6 zu der gemeinsamen Verbindungsstelle der beiden Spulen 9, io des Differentialrelais ein Hilfsstrom. Dieser Hilfsstrom teilt sich über die beiden Spulen 9, io, wobei der eine Teilhilfsstrom über die Mittelpunktsanzapfung l' des Spannungsteilers und der andere Teilhilfsstrom über die Mittelpunktsanzapfung 5' des Spannungsteilers 5 zu dem Hauptleiter S zurückfließt. In der anderen Halbwelle des Wechselstromes fließt von dem Hauptleiter S über den Gleichrichter 7 zu der gemeinsamen Verbindungsstelle der beiden Spulen 9, io ein Hilfsstrom. Dieser teilt sich wieder in zwei Teilhilfsströme, von denen der eine über die Mittelpunktsanzapfung q.' des Spannungsteilers ,4 und der andere über die Mittelpunktsanzapfung 5' des Spannungsteilers 5 zu dem Hauptleiter zurückfließt. Ist der Erdleiter unversehrt, so sind die in den beiden Spulen 9, io auftretenden Teilhilfsströme einander gleich und entgegengesetzt gerichtet. Das Differentialrelais spricht somit nicht an. Wird dagegen der Erdleiter unterbrochen, so hört der Teilhilfsstrom der Spule io des Differentialrelais auf. Infolgedessen spricht das Differentialrelais an, wodurch die Hauptleitung R, S vom Netz i abgetrennt wird. Die Schutzschaltung spricht auch schon an, wenn nicht der Erdleiter 3 vollständig unterbrochen wird, sondern durch irgendwelche Störungen eine Verminderung des in den Erdleiter fließenden Teilhilfsstromes eintritt.
An Stelle der Ohrnschen Widerstände an den beiden Enden der Hauptleitung können auch induktive Spannungsteiler (Spartransformatoren) verwendet werden. In diesem Falle ist es zweckmäßig, zur Strombegrenzung zwischen dem elektrischen Mittelpunkt i i der beiden gegeneinandergeschalteten Gleichrichter 6, 7 und der gemeinsamen Verbindungsstelle der beiden Spulen 9, io einen Widerstand zu schalten.
Zum Vergleich der Hilfsströme kann an Stelle des Differentialrelais auch ein anderes Relais verwendet werden, das z. B. einen Widerstand mit Mittelpunktsanzapfung enthält, über dessen einen Teilwiderstand der eine Hilfsstrom und über dessen anderen Teilwiderstand der andere Hilfsstrom fließt. Die dabei an dem Gesamtwiderstand auftretende Spannung wird zur Beeinflussung der Relaisspule benutzt.

Claims

PATENTANSPRUCIIE: i. Schutzschaltung gegen gefährliche Berührungsspannungen bei Erdleiterbruch in elektrischen Anlagen, insbesondere Bergbaubetrieben, bei der die Anlage von aus dem Betriebsstrom entnommenen Hilfsströmen überwacht wird, die in ordnungsmäßigem Zustand der Anlage wirkungslos bleiben, jedoch bei Störung (Erdleiterbruch) einen Auslösevorgang veranlassen, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden Enden der Hauptleitung (R, S) Ohmsche oder induktive Spannungsteiler (4, 5) vorgesehen sind, über deren Mittelpunktsanzapfungen (4', 5') gleichgerichtete Hilfsströme fließen, die in einem Relais (8) miteinander verglichen werden, dessen Verbindungsleitung zu einer der Mittelpunktsanzapfungen der Erdleiter (3) ist. z. Schutzschaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daB die Mittelpunktsanzapfungen (4', 5') der Spannungsteiler (4, 5) an je einer Spule (9, io) eines Differentialrelais (8) angeschlossen sind, wobei die gemeinsame Verbindungsstelle der beiden Spulen (9, io) mit dem elektrischen Mittelpunkt (i i) zweier gegeneinandergeschalteter Gleichrichter (6, 7) in Verbindung steht.