-
Fehlersucheinrichtung für durch Leitungswächter geschützte Beleuchtungsanlagen
unter Tage Zum Schutz gegen die Schlagwettergefahr werden für die unter Tage in
den Abbauzonen verlegten Kabel und Leitungen, insbesondere bei Beleuchtungsanlagen,
besondere Schutzeinrichtungen, sogenannte Leitungswächter verwendet, die bei auftretenden
Leitungsstörungen, beispielsweise Leiterbrüchen oder Erdschlüssen od. dgl., die
Anlage in kürzester Zeit abschalten. Der Leitungswächter für Beleuchtungsanlagen
ist am Anfang der zu schützenden Leitung angeordnet, während das Ende der aus mehreren
durch Kupplungsstecker miteinander verbundenen Teilstrecken bestehenden Leitung
durch einen Endstecker abgeschlossen ist. Es sind am Anfang und Ende der Leitung
Ventile angeordnet, über welche schwache Hilfsströme fließen, die bei einem ordnungsgemäßen
Zustand der Anlage wirkungslos bleiben, jedoch bei Störungen die gesamte Anlage
abschalten, bevor durch den Fehler evtl. anstehende Grubengase gezündet werden können.
-
Falls der Leitungsfehler äußerlich nicht erkenn-' bar ist (z. B. betriebsbedingte
Isolationsverschlechterung), muß die Fehlerstelle in der weise gesucht werden, daß
die Leitung zunächst bis zum ersten Kupplungsstecker verkürzt und eingeschaltet
wird: Dann werden nacheinander die weiteren Leitungsabschnitte zugeschaltet, bis
schließlich der Leitungswächter anspricht und damit den zuletzt zugeschalteten Abschnitt
als fehlerhaft meldet.
-
Die Fehlersuche erfolgt mit den bisher bekannten Einrichtungen in
folgender Art: Bei Ausfall der Beleuchtung begibt sich ein Mann mit einem Endstecker
in den Streb, entkuppelt den ersten Kupplungsstecker und schließt die Leitung mit
dem mitgeführten
Endstecker ab. Danach wird ein am Leitungswächter
aufgestellter zweiter Mann verständigt, der die Beleuchtung einschaltet. Bleibt
der Leitungswächter eingeschaltet, so ist die Leitung in dieser Teilstrecke in Ordnung.
Der Endstecker wird wieder abgenommen, wobei der Leitungswächter anspricht und die
Beleuchtung abschaltet. Dann kuppelt der Mann die Steckvorrichtung zusammen und
geht weiter in den Streb zur zweiten Steckvorrichtung, die er ebenfalls entkuppelt
und mit dem Endstecker abschließt. Nun verständigt er den Mann am Leitungswächter,
der darauf diesen wieder einschaltet. Die Suche muß so lange in der vorerwähnten
Weise weitergehen, bis der Leitungswächter anspricht. Danach muß ein Ersatzstrang
in den Streb geholt und gegen den zuletzt zugeschalteten, gestörten Strang ausgewechselt
werden.
-
Diese Fehlersuchmethode ist sehr zeitraubend, da das Entkuppeln der
Stecker nach einer längeren Betriebszeit häufig schwierig ist. Außerdem bereitet
die gegenseitige Verständigung der beiden Männer gewisse Schwierigkeiten, und das
Hereinbringen des Ersatzstranges bedeutet wiederum eine beträchtliche Zeitverzögerung.
Dazu kommt, daß infolge von Verständigungsfehlern sehr häufig auf die Fehlerstelle
geschaltet werden kann, was den Sicherheitsanforderungen zuwiderläuft. Es besteht
daher die Forderung, eine schnelle und sichere Fehlersuche mit geringem Aufwand
an Bedienungspersonal und Zeit zu ermöglichen, ohne die obenerwähnten Nachteile
in Kauf nehmen zu müssen.
-
Zum schnellen Auffinden von Leitungsfehlerstellen in elektrischen
Anlagen, insbesondere untertägigen, schlagwettergefährdeten Beleuchtungsanlagen,
deren in Teilstrecken unterteilte Leitung durch einen Leitungswächter geschützt
ist und Ventile enthält, über welche schwache Hilfsströme fließen, die bei Leitungsstörungen
Schaltvorgänge auslösen, dient die Fehlersucheinrichtung nach der Erfindung. Sie
löst diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß in den jeweils ankommenden Leitungsstücken,
die zu Schaltkontakten eines die Teilstrecken verbindenden Kontaktsystems führen
und in die Verbraucher speisenden Leitungszügen liegen, paarweise einanderentgegengesetztwirkende
elektrische Ventile angeordnet sind. Diese Ventile sind bei entsprechender Stellung
des Kontaktsystems analog wie der Endstecker in den Leitungszug eingeschaltet, so
daß dadurch eine Schutzschaltung für die einzelnen Teilstrecken entsprechend der
Schutzschaltung der gesamten Anlage erreicht wird.
-
Als Betätigungsorgan für die Kontakte kann beispielsweise ein Magnetsystem
mit gestaffelter Zeitverzögerung für die einzelnen Kontakte verwendet werden oder
eine Nockenwelle, deren Antrieb vorzugsweise über ein Getriebe durch einen kleinen
Elektromotor erfolgt.
-
Die Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnung erläutert.
Es zeigt Fig. z einen Wirkschaltplan einer Beleuchtungsanlage mit einem vereinfacht
gezeigten Leitungswächter, Fig. 2 ein Zeitdiagramm der Kontaktschaltfolge und Fig.
3 ein Stromiaufbild des Antriebsmotors für die Nockenwelle.
-
Gemäß Fig. r werden von einem Transformator z über einen Trennschalter
:2 und ein Schütz 3 über die Leiter U bzw. U1 und V elektrische Verbraucher, insbesondere
Lampen q., gespeist. Die Leitung wird am Ende durch einen Endstecker 5, bestehend
aus zwei gegeneinander wirkenden Ventilen, vorzugsweise Trockengleichrichtern, abgeschlossen.
Das Schütz 3 des Leitungswächters 6 trennt die ganze Strecke vom Netz, sobald eine
Störung auftritt. Solange die Leitung in Ordnung ist, halten sich die Ströme, die
der Gleichrichter im Endstecker über die Schutzleitung SL und die Gleichrichter
9 im Leitungswächter in ein Differentialrelais zo liefern, das Gleichgewicht. Bei
auftretenden Fehlern wird dieses Gleichgewicht gestört, so daß das Relais anspricht
und eine Abschaltung des Schützes 3 einleitet. Dabei treten die einzelnen Kontaktsysteme
7 der Fehlersucheinrichtungen $ in Tätigkeit, d. h. sie schalten jeweils die abgehenden
Leitungen ab und verbinden die Enden der einzelnen Leitungsstücke entsprechend der
Schaltung des Endsteckers. Beim Einschalten der Beleuchtung durch den Leitungswächter
wird zunächst die Strecke bis zum ersten Kontaktsystem geprüft. Ist in dieser Strecke
ein Fehler, so wird durch den Leitungswächter sofort wieder ausgeschaltet. Weist
die Strecke jedoch in diesem Abschnitt keinen Fehler auf, so werden nach einer kurzen
vorgegebenen Zeit im Kontaktsystem die Verbindungen, welche der Schaltung des Endsteckers
entsprechen, aufgetrennt und die ankommenden Leitungen auf den folgenden Strang
weitergeschaltet. Der Leitungswächter prüft nun diesen nächsten Strang bis zum Endstecker
oder bis zum nächsten eingebauten Kontaktsystem einer Fehlersucheinrichtung. Dies
geht so lange vor sich, bis die Leitung vollständig eingeschaltet ist oder bis auf
einen fehlerhaften Strang geschaltet wird, weil dann sofort durch den Leitungswächter
die ganze Anlage abgeschaltet wird. Die Feststellung der Fehlerstrecke kann dabei
auf verschiedene Weise ermittelt werden. Man kann sie beispielsweise durch Messung
der Belastung ermitteln, da jeder durch ein Kontaktsystem abgegrenzte Streckenabschnitt
eine bestimmteBelastung durch die angeschlossenen Lampen besitzt, so daß durch Beobachtung
eines Meßinstrumentes festgestellt werden kann, in welchem Abschnitt die Fehlerabschaltung
erfolgt. Weiterhin besteht eine Ermittlungsmöglichkeit des Fehlers durch Schaltsignale,
wenn die im Fehlersuchgerät erfolgende Fortschaltung der Spannung so vorgenommen
wird, daß vor jeder Fortschaltung die gesamte, bereits eingeschaltete Beleuchtung
kurzzeitig erlischt. .In diesem Fall kann durch Zählen der Lichtsignale (von vorgegebener
Dauer) festgestellt werden, wie viele Streckenabschnitte in Ordnung sind, denn die
Anzahl der gegebenen Lichtsignale entspricht in diesem Fall der Anzahl der fehlerlosen
Streckenabschnitte. Durch die Verwendung eines mit der Lichtsignalgebung gekoppelten
Zählwerkes
kann außerdem eine sofortige Ablesung des fehlerhaften Streckenabschnittes ohne
Schwierigkeiten erreicht werden.
-
Die Betätigung der einzelnen Kontakte der Fehlersucheinrichtung kann
nach einer in der Fig. a dargestellten Reihenfolge erfolgen. Dabei wird zunächst
die Brücke zwischen U und Ui aufgetrennt und anschließend der Schutzleiter SL vom
Gleichrichter i i abgeschaltet. Nachfolgend werden die Leiter U1 und h auf die Leiter
Ui und h' und kurz darauf U und U' des nächstfolgenden Stranges durchgeschaltet.
Diese kurze Zeit später erfolgende Schaltung von U auf U' hat den
Vorteil, daß die Kontakte U1 und h keine Lastschaltung übernehmen müssen. Nach erfolgter
Weiterschaltung auf den nächsten Streckenabschnitt läuft der die Nockenscheibe antreibende
Motor vorteilhafterweise noch eine kurze Zeit nach. Gemäß Fig.3 dreht er die Nockenwelle
so weit, bis ein im Motorkreis liegender Kontakt 3 i durch die Anziehungskraft eines
kleinen Magneten 32 in eine Nut 33 der Nockenwelle gedrückt wird. Dadurch wird der
Motorkreis aufgetrennt und der Rücklauf der Welle (durch eine an diese angreifende
Rücksteilfeiler bewirkt) durch die Einrastung des Kontaktes in die Nut der Nockenwelle
verhindert. Damit bei einer kurzzeitigen Spannungslosigkeit des Magneten infolge
einer Signalgabe im Streb der Motorkreis unterbrochen und der Rücklauf der Nockenwelle
gesperrt bleibt, arbeitet der Magnet mit einer gewissen Abfallverzögerung, die Beispielsweise
durch Verwendung einer Kurzschlußwindung erreicht werden kann. Bei übermäßiger Dauer
einer Signalgabe fällt jedoch der Magnet ab und hebt die Sperre der Nockenwelle
auf, so daß die Feder wirksam wird und die Nockenwelle in die Anfangsstellung zurückdreht,
d. h. die abgehenden `Leitungsstücke abtrennt. Die Geschwindigkeit des Rücklaufs
durch die Feder kann dabei durch eine Fliehkraftbremse auf der Motorwelle geregelt
werden. Bei Beendigung der Signalgabe während der Rücklaufreserve gemäß Fig. 2 wird
der Motorstromkreis geschlossen, und der anlaufende Motor bringt die Nockenwelle
wieder in die oben beschriebene gerastete Endstellung. Die Abfallverzögerung des
Magneten ist dabei für eine Betriebsmäßige Signaldauer zu bemessen, und außerdem
ist eine ausreichende Rücklaufreserve vorzusehen. Bei Ausschaltung der gesamten
Beleuchtung wird die Nockenwelle unter Einwirkung der Rückstellfeder in die Anfangsstellung
zurückgebracht, so daß das Gerät zu einer neuen Einschaltung bereit ist.
-
Mit dieser vorstehend beschriebenen selbsttätigen Fehlersucheinrichtung
kann die Feststellung der Fehlerorte in kürzester Zeit erfolgen. Da jedoch noch
einmal auf den Fehler geschaltet wird, besteht bei starken Beschädigungen des Kabels
die Möglichkeit, daß ein gefährlicher Lichtbogen entstehen kann. Diese Gefahr kann
aber durch eine vorhergehende Kontrolle der Leitung auf grobe Leitungsfehler vermieden
werden. Mit einer solchen Kontrolle kann gleichzeitig vorteilhaft eine Erdschlußprüfung
vorgenommen werden, wenn die Fehlersucheinrichtung so ausgeführt ist, daß die Betätigung
der Kontakte von Hand erfolgt, indem beispielsweise an Stelle des die Nockenwelle
antreibenden Motors ein Steckschlüssel vorgesehen ist. Die Fehlersuche wird dann
so durchgeführt, daß sich bei Ausfall der Beleuchtung nach Ansprechen des Leitungswächters
zwei Mann mit einem Reservestrang vom Leitungswächter ausgehend in den Streb begeben,
wobei sie gleichzeitig das Kabel auf grobe Fehler kontrollieren. An der ersten Steckvorrichtung
angelangt, schaltet der vordere Mann die Fehlersucheinrichtung auf eine Prüfstellung
P. Sie entspricht der erwähnten Anfangsstellung, d. h. dem abgeschalteten abgehenden
Leitungsstück. Danach wird die Beleuchtung eingeschaltet. Bleibt die Beleuchtung
eingeschaltet, so ist die erste Strecke in Ordnung. Die beiden Männer gehen daraufhin
weiter, bis der vordere an die zweite Steckvorrichtung kommt, wo er wiederum die
Fehlersucheinrichtung auf die Stellung P schaltet. Durch Zuruf verständigt er den
hinteren Mann, der jetzt an der ersten Steckvorrichtung steht und diese in die Betriebsstellung
B, die der Endstellung mit eingerasteter Nockenwelle entspricht, bringt. Bleibt
die Beleuchtung eingeschaltet, so ist auch die zweite Leitungsstrecke in Ordnung.
Der Prüfvorgang wiederholt sich so oft, bis beim Umschalten einer Fehlersucheinrichtung
in die Stellung P auf den gesuchten, gestörten Strang geschaltet wird, so daß der
Leitungswächter anspricht und damit die Beleuchtung ausfällt. Der fehlerhafte Strang
wird dann gegen einen mitgeführten neuen Strang ausgetauscht. Während der Zeit der
Strangauswechslung kann durch Umschalten der Fehlersucheinrichtung die Beleuchtung
bis zur Fehlerstelle bereits wieder eingeschaltet werden.
-
Die Fehlersucheinrichtung kann so ausgeführt sein, daß sie entweder
in die Dose oder den Stecker der Kupplungsvorrichtung unmittelbar eingebaut oder
als ein besonderes Gerät ausgeführt wird, das dann zusätzlich in den Leitungsstrang
eingeschaltet werden muß.