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Meßeinrichtung für Erdungsleiter
Der Erfindung liegt die an sich bekannte
Aufgabe zugrunde, eine Meßeinrichtung zu schaffen, die den Erdungswiderstand von
Erdern zu messen gestattet. Weiterhin sollen Blitzerder, insbesondere die Erdung
von Freileitungsmasten, überwacht werden. Solche Messungen hat man früher fast ausschließlich
als Widerstandsmessungen durchgeführt, wobei Gleich- oder Niederfrequenzwechselstrom
verwendet wurde. Man hat aber bereits erkannt, daß eine solche Messung keinen Anhalt
für das Verhalten von Erdern gegen Blitzströme bietet. Man hat daher bereits versucht,
den in der Praxis vorkommenden Fällen dadurch näher zu kommen, daß man eine dem
Anstieg des Blitzstromes entsprechende Frequenz zur Messung heranzuziehen trachtete
und dementsprechend eine Erdungsmessung mit Hochfrequenz vornahm. Die Aufgabe wird
dadurch aber immer noch nicht einwandfrei gelöst, da für einen einmaligen Stromstoß
ein äquivalenter Wechselstrom nicht existiert.
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Es entspricht auch nicht die Steilheit der gewählten Wechselspannung
der Steilheit des Stromanstieges von Blitzströmen; es sei denn, daß man eine sehr
hohe Frequenz verwendet, die aber meßtechnisch nur sehr schwierig zu beherrschen
ist.
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Die Erfindung vermeidet diese Nachteile und geht einen anderen Weg.
Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung, die darin besteht, daß ein Stoßstromgenerator
verwendet wird, der durch einen Ladespeicher, insbesondere einen Kondensator oder
eine Kondensatorbatterie, gebildet wird. Der Ladespeicher ist von einer geeigneten
Stromquelle, z. B. einem Magnetinduktor, aufladbar. Zur Entladung ist er auf den
zu prüfenden Erder umschaltbar, wobei der Quotient aus dem Spannungsabfall am Erder
und dem Entladestrom im Erder von einem
Quotientenmesser kurzer
Einstellzeit und überaperiodischer, kriechender Dämpfung unmittelbar angezeigt wird.
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Als Entladeschalter können insbesondere mechanische Schalter, Schaltröhren,
Gasentladungs- oder Funkenstrecken dienen. Dabei kann gegebenenfalls die Entladung
selbsttätig einsetzen, sobald der Kondensator oder die Kondensatorenbatterie die
Sollspannung erreicht hat. Im Entladekreis lassen sich zusätzlich noch weitere Mittel,
z. B. Widerstand oder Induktivität, vorsehen, mit denen der zeitliche Verlauf des
Entladestromes beeinflußt werden kann.
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Als Stromquelle kann ein Gleichstromgenerator oder auch ein Wechselstromgenerator,
wie z. B. ein Kurbelinduktor, in Verbindung mit einem Gleichrichter dienen. Der
Kurbelinduktor kann gegebenenfalls Mittel zur Erhöhung der Spannung enthalten.
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Die Meßcinrichtung gemäß der Erfindung gestattet ein Meßverfahren
mit dem weitgehend die Stoßwiderstandsverhältnisse, wie sie in der Praxis vorliegen,
nachgeahmt werden können. An sich ist die Steilheit des Stromanstiegs nicht bei
allen Blitzen oder anderen atmosphärischen Entladungen die gleiche. Für diese unterschiedlichen
Werte erlaubt aber die Einrichtung gemäß der Erfindung einen günstigen Mittelwert
zu erfassen, der bei der Messung nachgeahmt wird.
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Es ist weiterhin zweckmäßig, die Meßeinrichtung mit einer Umschaltung
zu versehen, die es ermöglicht, wahlweise entweder einerseits den Stoßwiderstand
des Erders oder andererseits seinen Widerstand bei Niederfrequenz bzw. bei Gleichstrom
zu messen. Bei diesen Messungen läßt sich der Kurbelinduktor als Stromquelle verwenden,
ebenso kann auch das Anzeigeinstrument sowohl bei Messungen mit Niederfrequenz-
bzw. mit Gleichstrom als auch bei Messungen des Stoßwiderstandes angewendet werden,
wobei dann das Instrument als Quotientenmesser geschaltet wird. Die Niederfrequenzmessung
bzw. die Gieichstrommcssung kann auch nach einem Kompensationsverfahren erfolgen,
wobei das Anzeigeinstrument nicht als Quotientenmesser, sondern als Nullgalvanometer
dient. Dämpfung und Empfindlichkeit des Anzeigeinstrumentes können gegebenenfalls
bei der Umschaltung mit verändert werden.
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Weitere Merkmale der Erfindung sollen an Hand der Zeichnung, in der
einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt sind, näher erläutert
werden.
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In Fig. l ist eine einfache Meßeinrichtung dargestellt, die als Stromquelle
G einen Kurbelinduktor 1 enthält, von dem aus über den Widerstand 2 der Kondensator
3 aufgeladen wird. Über den Entladeschalter 4 kann die Entladung auf den zu prüfenden
Erder 5 erfolgen. Die Anzeige wird mit dem Quotientenmeßgerät 6 vorgenommen. Der
Stromkreis wird über den Hilfserder 7 geschlossen.
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Der Richtkreis des Quotientenmessers 6 wird vom Entladestrom durchflossen,
und der Ablenkungskreis des Quotientenmessers 6 wird von dem mittels einer Sonde
8 abgegriffenen Spannungsabfall am Erder 5 gespeist. Der Quotientenmesser 6 zeigt
den Erdungswiderstand unmittelbar an. Man kann voraussetzen, daß der in Fig. 1 dargestellte,
jedoch nicht näher bezeichnete Widerstand im Ablenkungskreis des Quotientenmessers
6 so hoch ist, daß der veränderliche Erdungswiderstand der Sonde 8 ihm gegenüber
vernachlässigt werden kann. Da die Dauer des Entladungsstromstoßes außerordentlich
kurz ist, muß das Instrument 6 eine sehr kurze Beruhigungszeit haben. Als Quotientenmesser
erübrigt sich bei dem Instrument 6 eine besondere, mechanische Richtkraft, so daß
der Zeiger jeweils auf dem einmal erreichten Wert stehenbleibt. Es empfiehlt sich,
vor jeder Messung den Zeiger durch elektrische oder mechanische Einwirkung auf Null
zu stellen. Die Dämpfung des Instrumentes ist zweckmäßig überaperiodisch., kriechend.
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Die Meßeinrichtung, die in Fig. 2 veranschaulicht ist, entspricht
weitgehend dem Schema nach Fig. I.
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Hier ist allerdings als Stromquelle G ein Wechselstromkurbelinduktor
g vorgesehen, der über eine Gleichrichteranordnung 10 und den Widerstand 2 den Kondensator
3 speist.
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Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Erfindungsgegenstand,
bei dem wahlweise eine Erdungsmessung mit Gleichstrom vorgenommen werden oder eine
Stromstoßmessung durch Kondensatorentladung erfolgen kann. Hierzu ist ein Umschalter
ii vorgesehen. In der gezeichneten Schaltstellung fließt der von der Stromquelle
t erzeugte Gleichstrom über den Umschalter 1 l, den Quotientenmesser 6, den zu messenden
Erder 5 und den Hilfserder 7. Die Sonde 8 ist in gleicher Weise wie bei den Einrichtungen
nach Fig. 1 und 2 angeschlossen. In der unteren, Schaltstellung des Umschalters
11 wird von der Gleichstromquelie 1 wieder der Kondensator 3 über den Widerstand
2 aufgeladen. Die Entladung über Quotientenmesser 6 kann durch den Entladeschalter
4 bewirkt werden.
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Bei dieser umschaltbaren Meßeinrichtung können also weitgehend dieselben
Teile sowohl für die Gleichstrom- als auch für die Stoßstrommessung verwendet werden,
und außer der Stoßstrommessung kann eine Gleichstrommessung oder auch, wenn man
von der Einrichtung nach Fig. 2 ausgeht, eine Messung mit niederfrequentem Wechselstrom
durchgeführt werden. Aus beiden Messungen ersieht man vor allem, ob der Erdungswiderstand
induktiven oder kapazitiven Charakter hat. Wenn sich etwa herausstellt, daß der
Erdungswiderstand kapazitiven Charakter besitzt, daß er also gegenüber Blitzströmen
kleiner ist als bei Niederfrequenz, so kanrz es genügen, wenn man von weiteren ähnlichen
Erdern nur den Gleichstrom- bzw. den Niederfrequenzwiderstand ermittelt.
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In Fig. 4 ist eine Meßeinrichtung gemäß der Erfindung schematisch
dargestellt, bei der an Stelle des Ausschlagverfahrens ein Kompensationsverfahren,
wie es bereits bei bekannten Erdungsmessern angewendet wurde, vorgesehen ist. Als
Stromquelle G ist hier wieder ein Wechselstromkurbelinduktor 12 vorgesehen, der
über die Umschaltkontakte 13 und 14 auf eine Gleichrichter-
anordnung
15 geschaltet werden kann, von der aus die Aufladung des Kondensators 16 über denWiderstand
17 erfolgt. Die Entladung geht hierbei über den Entladeschalter 18 vor sich.
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Dieser Entladeschalter 18 kann ein von Hand betätigter mechanischer
Schalter sein. Es ist aber auch möglich, an seiner Stelle insbesondere eine Schaltröhre,
eine Gasentladestrecke oder eine Funkenstrecke zu verwenden, die entweder willkürlich
betätigt werden oder die Stromkreisschließung selbsttätig vornehmen. Das Quotientenmeßgerät
19 ist mit seinem Richtkreis über die Schaltkontakte 20 und 2 1 mit dem Entladungsschalter
18 sowie mit dem zu prüfenden Erder 22 verbunden. Der Ablenkungskreis des Quotientenmeßgeräts
19 liegt über die Schaltkontakte 23 und 24 einerseits an dem zu prüfenden Erder
22 und andererseits über einen nicht näher bezeichneten Widerstand an der Sonde
25. Zur Rückleitung dient die Hilfserde 26, an die die andere Belegung des Ladekondensators
16 angeschlossen ist. Beim Kompensationsverfahren erhalten der Richtkreis des Quotientenmessers
19 über den Gleichrichter 30 und der Ablenkungskreis über den Gleichrichter 3 1
von dem Generator 12 eine Spannung. Es ergibt sich dementsprechend ein Richtmoment,
da bei dem Kompensationsverfahren kein Quotientenmesser erforderlich ist.
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Die Ricbtspule des Quotientenmessers 19 wirkt wie eine Feder, der
Quoticntenmesser arbeitet in diesem Fall wie ein Nullgalvanometer. Mit der Umschaltung
des Quotientenmessers sind zweckmäßig seine Empfindlichkeit und seine Dämpfung veränderbar.
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Durch den Schalter 32 ist die Anordnung für die Messung nach dem
Kompensationsverfahren eingestellt, die Erregerwicklung 33 steuert den Gleichrichter
30.
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Das in Fig. 5 gegebene Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet
für die Messung entweder mit einem Kondensatorstromstoß oder mit stationärem Wechselstrom
zwei getrennte Meßgeräte 19 und 27, die wie in den anderen Ausführungsbeispielen
der Erfindung Quotientenmeßgeräte sind.
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Durch die Verwendung zweier Meßgeräte wird die Umschalteinrichtung
erheblich vereinfacht. Für die Messung nach dem Kompensationsverfahren ist ein verstellbarer
Spannungsteiler 28 und ein diesen Spannungsteiler speisender Wandler 29 vorgesehen.
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Ein in dem vom Spannungsteiler 28 gespeisten Stromkreis liegender
Gleiehriehter 30 wird durch eine Wicklung 33 gesteuert.
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Auch in der erfindungsgemäßen Schaltung nach Fig. 5 ist ein Gleichrichter
3 1 für den Ablenkungskreis des Instrumentes 19 sowie ein Schalter 32 als Umschalter
für Stoß- oder Kompensationsmessung vorgesehen. Die Erregerwicklung für den Gleichrichter
30 ist wie in Fig. 4 mit 33 bezeichnet.
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Der Umschalter 34 ist zu betätigen, je nachdem, ob nach der Stoß-
oder Kompensationsmethode gemessen werden soll; der Schalter 35 ist ein Entladeschalter
für die Stoßstrommessung.
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PATENT,CNSPROCHE: 1. Einrichtung zur Messung des Stoßwiderstandes
von Erdern, gekennzeichnet durch einen Ladungsspeicher, insbesondere einen Kondensator,
der von einer geeigneten Stromquelle, z. B. einem Magnetinduktor, aus aufladbar
und zur Entladung auf den zu prüfenden Erder umschaltbar ist, wobei der Quotient
aus dem Spannungsabfall am Erder und dem Entladestrom im Erder von einem Quotientenmesser
kurzer Einstellzeit und überaperiodischer, kriechender Dämpfung unmittelbar angezeigt
wird.