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Schutzschaltung für Kabel und Leitungen in explosions- bzw. schlagwettergefährdeten
Betrieben, insbesondere Bergbaubetrieben Zusatz zum Patent 888718 In dem Patent
888 718 ist eine Schutzschaltung für elektrische Kabel und Leitungen in explosions-bzw-
schlagwettergefährdeten Betriebzn, inisbesondere Bergbaubetrieben, angegeben, die
bei mechanischen Beschädigungen des Kabels bzw. der Leitung diese sofort abschaltet.
Die Schutzschaltung hat ein Schutzleitersystem, das aus einem Schutzleiter und einem
Überwachungsleiter besteht. Zwischen Schutzleiter und Überwachungsleiber befindet
sich eine kleine Wechselspannung. Tritt bei einer mechanischen Beschädigung des
Kabels bzw. der Leitung ein Stromschluß zwischen dem Schutz-und Überwachungsleiter
auf, so wird durch diesen Stromschluß über ein Relais ein in dem Hauptleitersystem
liegendes Schaltschütz - ausgeschaltet. Die Schutzschaltung des Hauptpatentes gestattet
auch einen Schutz, wenn ein Fehler an der Isolation zwischen Hauptleiter und dem
Überwachungsleiter auftritt. Zu diesem Zweck ist das Schutzleitersystem unmittelbar
oder über Erde mit dem Sternpunkt des Hauptleitersystems über einen Widerstand von
solcher Größe verbunden, daß beim Auftreten eines Stromschlusses zwischen einem
der Hauptleiter und,dem Überwachungsleiter der über ,den Widerstand und die Schadenstelle
fließende Strom mit Hilfe des gleichen Relais das in dem Hauptleitersystem liegende
Schaltschütz auslöst.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei einer solchen Schutzschaltung
der zum Ausläsen des Schaltschützes dienende Widerstand eine
dauernde
Überwachung des Isolationswiderstandes der Anlage äußerst erschwert. Die Schwierigkeiten,
die in der gleichzeitigen Anwendung einer Überwachung der Anlage auf ihren Isolationswitderstand
bei einer mit der Schutzschaltung des Patentes 888 718 versehenen ,Anlage entstehen,
werden durch die Erfindung überwunden. Erfindungsgemäß wird eine Meße@inrichtung
vorgesehen, die den Isolationswiderstand der Anlage dauernd überwacht und den zwischen
Sternpunkt und Schutzleitersystem befindlichen, zum Auslösen des Schützes des Hauptlelitersystems
dienenden Widerstand erst dann einschaltet, wenn der Isolationswiderstand der Anlage
einen bestimmten Wert unterschreitet. Solange sich der Isolationswiderstand der
Anlage oberhalb eines bestimmten Wertes befindet, ist der zwischen denn Sternpunkt
und dem Schutzleitersvstem befindliche Widerstand ausgeschaltet. Der Widerstand
ist bei ordnungsgemäßem Isolationswiderstand der Anlage nicht erforderlich. Es kann
also laufend der Isolationswert der Anlage überwacht werden. Sobald der Isolationswiderstand
der Anlage den bestimmten Wert unterschreitet, erfolgt die Einschaltung des Widerstandes.
Diese Einschaltung findet nicht nur statt, wenn sich der Isolationswiderstand der
Anlage langsam verschlechtert, sondern auch, wenn plötzlich bei einer Beschädigung
des Kabels bzw. der Leitung ein Stromschluß zwischen dem Hauptleiter und dem Überwachungsleiter
stattfindet.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Mit -i sind die Sekundärwicklungen eines dreiphasigen Haupttransformators bezeichnet,
der über ein Zuführungskabe1 a eine Schrämleitung 3 speist. Die Schrämleitung 3
ist durch ein Schütz 4. ein- und ausschaltbar. Die Schrämleitung enthält außer den
Hauptleitern R, S, T einen Schutzleiter SL und einen Überwachungsleiter ÜL.
Vorzugsweise ist der Überwachungsleiter von einer leitenden Gummihülle gebildet,
in der isoliert der Schutzleiter angeordnet ist. Zur Überwachung -der Schrämleitung
dient ein Leitungswächter 5. Dieser enthält einen Hilfstransformator 6, der eine
kleine Wechselspanneng (24 V) zwischen den Schutzleiter SL und den Überwachungsleiter
UL legt. In Reihe mit dem Überwachungsleiter ÜL befindet sich ein Gleichrichter
7, zweckmäßig in Graetzs haltung. Die Sekundärseite des Gleichrichters speist ein
Überwachungsrelais US, dessen Ruhekontakt 8 das Relais RH für das in den
Hauptleitern R, S, T liegende Schütz 4 schaltet. Das Überwachungsrelais enthält
außer dem Ruhekontakt noch einen Arbeitskontakt 9, der beim Ansprechen des Überwachungsrelais
eine Selbsthaltung des Relais bewirkt.
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Zwischen dem Sternpunkt des HaupttnanGformators i und dem Schutzleitersystem
SL befindet sich erfindungsgemäß eine Meßeinrichtung i r, die den Isolations"wid
erstand der Hauptleiter R, S, T der Schrämleitung gegenüber dem überwachungsleiter
ÜL überwacht. Diese Meßeinrichtung kann eine Skala enthalten, an der laufend der
augenblickliche Isolationswert das Isolationswiderstanden ablesbar ist. Die tMeßeinrichtung
ist mit einem Relais iz versehen, das in dem Aus-! führungsbeispiel in Reihe mit
der Meßeinrichfung angeordnet ist. Das Relais besitzt außer einem in der Zeichnung
nicht dargestellten Kontakt, der zum Einschalten einer Alarmeinrichtung dient, einen
in der Zeichnung wiedergegebenen weiteren Kontakt 13. Durch diesen Kontakt
13 wird zwischen dem Sternpunkt des Haupttransformators i und dem Schutzleitersystem
ein Widerstand io parallel zur Meßeinrichtung eingeschaltet. In dem Ausführungsbeispiel
wird der Widerstand io durch .den Kontakt 13 vor dem Relais 1a, also zwischen der
MeBe@inridhtung ii und dem Relais iangeschaltet. Statt dessen kann auch die Anschaltung
des Widerstands hinter dem Relais erfolgen. In diesem Fall müssen besondere Maßnahmen
getroffen werden, um ein Pumpen des Relais 1z zu verhindern.
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Die Wirkungsweise der Schutzschaltung gemäß 'der Erfindung ist folgende:
Die Meßeinrichtu.ng überwacht laufend den Isolationswiderstand der Anlage, insbesondere
den Isolationswiderstand der Hauptleiter R, S, T gegenüber dem Überwachungsleiter
ÜUL. Wird der Isolationswiderstand kleiner, so wird eine Grenze erreicht, bei der
das Relais ti2 zum Ansprechen kommt. Beispielsweise kann dies bei einem Isolationswiderstand
von 5o ooo Ohm erfolgen. Beim Ansprechen des Relais ia wird nicht nur die nicht
gezeichnete Alarmeinrichtung in Tätigkeit gesetzt, sondern auch der Widerstand io
zwischen dem Sternpunkt des Haupttransformators i und dem Schutzleitersystem SL
eingeschaltet. Dieser Widerstand, der beispielsweise nicht größer als iio ooo Ohm
sein soll, verhindert zwar jetzt eine weitere Überwachung des Isolationswiderstandes
der Anlage. Diese Überwachung ist jedoch auch hinfällig, da der Isdlations-wnderstand
der Anlage einen kritischen Wert, z. B. 5o ooo Ohm, unterschritten hat.
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Durch das Einschalten des Widerstandes io ist jetzt die Schutzschaltung
imstande, auf eine Störung anzusprechen, wenn an der Isolation eines der Hauptleiter
gegenüber dem Überwachungsleiter OL ein Fehler auftritt. In, diesem Falle fließt
von dem Hauptleiter über die Schadenstelle, den Überwachungsleiter ÜL, .den Gleichrichter
7, die Sekundärseite .des Hilfstransformators 6, den Widerstand io zu dem Sternpunkt
.des Haupttransformators i ein Strom. Der an dem Sternpunkt des Haupttransformators
befindliche Widerstand io kann jetzt so klein sein, daß .der über die Schadenstelle
fließende Strom mit Sicherheit ausreicht, um über den Gleichrichter 7 das Ü.berwrachungsrelais
US zum Ansprechen zu bringen. Beim Ansprechen des Überwachungsrelais schaltet .der
Ruhekontakt 8 den Stromkreis für das Relais RH des Schützes. 4 aus, wodurch das
Schütz die Schräm-Leitung abschaltet. Durch den Arbeitskontakt 9 wird das Überwachungsrelais
US in der Selbatzaltestellung gehalten.
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Tritt eine Beschädigung der Schrämleitung derirt ein, daß ein Stromsdhluß
zwischen dem Schutz-
Leiter SZ und dem Überwachungsleiter UL entsteht,
so fließt von der Sekundärwicklung des Hilfstransformators 6 über .den Gleichrichter
7 und den Überwachungsleiter ÜL zur Schadenstelle und von dort über den Schutzleiter
SL zur Se'kundärwicklung des Hilfstransformators ein Strom. Dadurch wird .das Überwachungsrelais
ÜS zum Ansprechen gebracht. Durch Öffnen des Ruhekontaktes 8 wird das Relais RH
stromlos, wodurch das Schütz 4 die Schrämleitung 3 abschaltet. Beim Ansprechen des
Merwachungsrelais wurde zugleich der Arbeitskontakt g geschlossen. Hierdurch tritt
eine Selbsthaltung :des Überwachungsrelais US e-in.
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Die Schutzschaltung gemäß der Erfindung hat den Vorzug, .daß sie nicht
nur einwandfrei anspricht, wenn Isolationsfehler zwischen den Hauptleitern bzw.
zwischen einem der Hauptleiter und dem Überwachungsleiter bzw. zwischen dem Schutzleiter
und dem Überwachungsleiter auftreten, sondern auch eine laufende überwachung des
Isolationswertes der Anlage gestattet.