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Schutzeinrichtung für bewegliche elektrische Leitungen Bewegliche
elektrisch!, Leitungen, dns!beso:nde!re für schl,agwebtergedährdete Betriebe in
Bergwerken unter Tage, werden mit Schutzeinrichtungen versehen, idie, zusammen mit
einem Motorhaupfischütz am Eingang der gefährdeten Leitungsstrecke aufgestellt,
die -automatische Abschaltung der Leitung beim Auftreten von Fehlern bewirken.
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Die Leitungen sind zu diesem Zweck mit Steueradern und einem Überwachungsleiter
(Schirm) bzw. zwei überw.achungsleitern ausgerüstet, die in Reihe mit einem Relais
an einer Hilfsspannung liegen. Wird durch .einen. Fehler von außen. der Merwachungsleiter
mit Erde verbunden,, oder kommt durch einen eine Verbindung zwischen dem Hauptköter
und dem Überwachungsleiter zustande, so wird der Stromkreis ;der Schutzeinrichtung
geschlossen und der Leis:tungsechalter auslöst. Dtie bekanntem Schutzeinrichtungen
halben j e nach ihrer Schaltung verschiedene Nachbeile, ,die im wesentlichen darin
bestehen, d;aß r. hei Unterbrechung des Überwachungsleiters :die Einschaltung mit
einfachen Mitteln nicht verhindert wird, 2. bei Schluß zwischen .enner Steuerader
und Erde ungewollte Selbsteinschaltung der Maschine, eintreten kann, 3. die zu schützende
Leitung kurzzeitig eingeschaltet werden kann, wenn bei abgeschälteter Leistung :durch
Beschädigung ein Schluß zwischen Hauptleiter und Überwachungsleiter aufgetreten
ist, die zu schützende Leitung auch dann, abgeschaltet wird, wenn sie an sich in
Ordnung ist, aber im fernen Netz ein Einp iasenerdschluß entsteht (keine selektive
Abschaltung).
Erfindungsgemäß werden diesle Nachteile dadurch vermieden,
daß eine Schutzschaltung verwendet wird, die, von einem Hilfstransformator gespeist,
aus einem durch einen. Kondensator und ein Relais gebildeten Wechselstromkreis besteht,
dem im Neibenschl:uß zu dem Relais .ein Gleichstromkreis zugeordnet ist, der ,aus
einem B;egnenzungswiderstand und einem Gleichrichter ga bildet wird. Sämtliche Elemente
a dieser Schaltung werden für die Auslösung bei irgendwielchen Fehlern herangezogen.
Wird z. B. a) der Kondensator überbrückt oder b) der Gleichrichter überbräckt oder
c) der Nebenschluß untebrochen, so ist nur der Wechselstromkreis wirksam, der infolge
(des hohen , induktiven Widerstandes 4er Relaiisspule nicht ausdeicht, ,das Arbentsstromrelais
zu halten.
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In dem zur näheren Erläuterung= dienenden Schaltheld eist neben der
eigentlichen Schutzschaltung edle zu schützende Leitung mit eingezeichnet. Sire
besteht beispielsweise aus den drei ilauptleitern RST, dem Schutzleker St, dem Überwachungsledter
(Schirm) und zwei Steuereedern r und 2. Am Eingang dieser Leistung äst das Motoerhauptschütz
HS angeordnot, während am fernen Ende an der Maschine, in -diesem Falle am Motor,
für die Steuerung Drucktasten vorgesehen sind.
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Der Hilfstranesformatoi T-d ier Schntzeinrichbung ist übler die Sicherung
Si und den Gehäuseve,rriegtelungsschalter VS primärseitig an die Betrieebsspannung
,angeschlossen. Der Hilfstransformaator hat sekundärseitig zwei Wicklungen., von
denen edle eine >eine Spannung von 30 Volt für die Speisung des eigentlichen Überwachungskreises
(bzw. .Steuerkreises) und die zweite eine Spannung von 24 VÖlt für die Speisung
eines Hilfskreises besitzt.
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Der überwachungskreis ist vom linkem. Anschluß der 3o-Volt-Wicklung
ausgehend über das R!elais R1, (das Relais R3, den. Kondensator C, den Schutzleiter
St, ediee Drucktaste »Aus« und über die Steuerader 2 zum rechten Anschluß der 3o-Vo:let
Wicklung zurückgehend geschlossen. Übler das Relais R1 fließt Wechselstrom, der
infolge des induktiven Widerstandes der Relaisspule sehr klein ist und nicht zum
Ansprechen des Arhientsstromraelaies ausreicht.
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Beim Einschalten edurch Drücken der Drucktaste »Ein« wird ein im Nebeenschluß
zum Re e lais R1 liegender Gleichstromkreis geschlossen, der aus dem Begrenzungswiderstand
W, der Steueredeer z, dem am fernen Ende liegenden Gleichrichter Gl. und dein Überwachungsheiter
besteht. Dieser Kreis liefert die für das Ansprechen wies Relais benötigte Energie,
indem der Kondensator C in einer Halbperiode über den Gleichrichter aufgeladen:
wird und sich in der zweitem Halbperiode über .das Relais R1 entlädt. infolge seines
geringen Gleichsrtiromwiderstandes zieht R1 also an und schließt übler seinen Kontakt
dien 24-Volt-Hi,lfskreeis, wodurch R2 zum Ansprechen, kommt. R2 schließt über seinen
linken ' Arbeitskontakt ,den S.teromkrei:s des Motorhaupt schützes HS, wodurch der
Leistungsschalter eingelegt wirrt. Zugleich wird über den rechten .zweriten Areheitskontakt
von R2 der Gleichrichter Gll parallel zu G'2 gelegt, so daß auch nach Loslassen
des Einschaltdruckknopfes und Ausfall von Gl. der Gleichstromkreis geschlossen bleibt
und R1 nicht abfällt.
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Die Einschaltung wind verhindert, wenn der LTbeerwiachungsleitex (Schirm)
oder die Steuerader z unterbrochen ist (Behebung des Nachteils i).
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Eine ungtewollteSeelbsbeänschaltung deerMasehine ist unmöglich, (da
der Nebenschluß über den am fernen Ende liegenden Gleichrichter G12 durch keinerlei
Schluß in der Leitung oder in dem Sfie:ekverlbindungten. :geschlossen werden kann,
(Behebung dies Nachtexils 2).
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Zur Überwachung der Leitung auf rein. Sahluß zwischen einem Hauptleiter
und Überwachungsleiter (Schirm) werden edle Hauptleiter hinber dem LenstungsischalteT
üben den Sternpunkt einer Dreiphasen:drossel Dri und einleer Begrenzungsdrossel
Dr2 mit dem Schutzleiter verbunden. Tritt ein Schluß zwischen einem Hauptleiter
und dem Überwachungsleiter auf, so wird der Kondensator C über den niedrigen Gleichstromwiderstand
der Drosseln Dri und Dy2 überbrückt. Das Relais R1 fällt ab. Tritt ein derartiger
Schluß bei abgeschalteter Leitung ein, so kann nicht eingeschaltet werden (Behebung
des Nachteils 3).
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Von besondeuier Bedeutung ist, daß Einphasenerdschlüssee, die vor
dem Leistungaschalter im fernen, Neetz auftreten, nicht zum Ansprechen der Schutzeinrichtung
führen dürfen.. Ein Teil eines derartiigen. Erdschlußstromees würde von der feinen
Fehlerstelle über ,den gejerdeben Schutzleeiter, über dein Kondensator C, übler
das Relais R3 zum übeer--,vachungsleiter und parallel dazu üben: die Stteueerader
2, über die 3o-Volt-Wicklung und über das Relais Ni ebenfalls zum Überwachungsleiter
und von dort über edle Leitungskapazität zu den. eerdschlußfneien Hauptleitern fließen.
Damit der über das Relais Ni fließende Anteil klein gehaltem wird, erhält der parallel
liegende Weg über C sind R3, deren Blindwiderstände so. bemessen sind, daß Reihenresonanz
entsteht, für Wechselstrom einen geringen Wiederstand. Das Relais. R3 iset tso eingestellt,
daß es seinerseits auf diesen Fehlerstrom nicht anspricht (Behebung des Nachteils
4).
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Für den Fall, edaß während des An!steheens eines Errdschluss!es im
fernen Netz noch zusätzlich in. der zu schützenden Leitung ein Schluß zwischen einem
erdschlußfreien Hauptheiter und :denn Überwachungsleiter auftritt, nimmt der über
die widerstandsaxme Verbnudung von R3 und C fließende Strom solche Werte an, daß
R3 unverzüglich anspricht und edamit die Unterbrechung .des Hilfskreises und die
Auslösung des Leistungsschalters bewirkt. Dieses Anspreche, vorm R3 erfolgt je nach
der Phasenlage schon bei großem. ÜbeeTgarngswiderständeen, ,im ungünstigsten Fall,
wenn Ader Widerstand bis auf 6ooo Ohm absinkt, so daß eine frühzeitige Auslösung
eintritt, wähnend R1 :erst
bei kleineren Übergangswiderständen ansprechen
würde.
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Das Relais R3 bietet noch. dien Vorteil, daß es die Funkenbildung
bei Schluß zwischen . Üblerwachungsleiter und Erde weItgeh end herabsetzt, indem
der Gleichstromwiderstand seiner Wicklung die Zeitkonstante :des Kondensators C
erhöht und sich daher einbesonderer Widerstand au Stellte von R3 erübrigt.
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Das Ansprechen der Schutzeinrichtung erfolgt ferner biet :dien. verschiedensten
FehlieTmäglichkeiten Tritt lein Schluß zwischen Überwachungsleitex und Schutzleiber
bzw. Erde auf, z. B. durch einen von außen eindringenden metallischen G,egensitanid,
so wird der Kondensator C überbrückt. Durch das Relais R1 fließt dadurch nur noch
der Wechselstrom, der nicht zum Halten des Relais ausreicht.
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In gleicher Weise erfolgt d:ie Abschaltung, wenn ein SChluß zwischen
Überw:achungs.leiter und Steuerader 2 auftritt.
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Blei Sahluß zwischen dem Überwachungsleiter und Steuerader i wird
der Gleichrichter GLi bzw. GLz überbrückt. Das Relais R1 fällt ,ab, und bewirkt
die Auslösung.
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Bei Schluß der Steuerader r mit der Steuerader 2 bzw. Erde werden
der Kondensator C und der Gleichrichter GLi bzw. GL2 überbrückt. Das Relais R1 fällt
ebenfalls ab und bewirkt die Auslösung.
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Bei Unterbrechung dies Schutzleiters Sl oder der Steuerader 2 wird
der Überwachungskreis unterbrochen, wodurch ,dies Relais R1 stromlos -,wird und
die Auslösung bewirkt.
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Beim Auftreten oder vorgenannten Fehler kann die Leitungsstrecke nicht
eingeschaltet werden, solange ;diese Fehlerbestehen.. Die Grubensicherheit der elektrischen
Anliege wird d ahear durch die -beschriebene Schutzeinrichtung wesentlich erhöht.
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Die Abschaltung der Leitungsstrecke wird durch Betätigen der Drucktaste
»Aus« vorgenommen. Damit wird der Überwachungskreis unterbrochen und die Auslösung
des Leistungsschalters bewirkt, wie oben .beschrieben.
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Ein %?leiterer Vorteil ergibt sich dadurch., daß eine :besond!ere
Prüfung der Leitung und der Schutzeinrichtung bei Arbeitsbeginn nicht mehr iiötiig
ist und besondere Prüftasten in Fortfall kommen können. Läßit sich die Leitungsstrecke
eiinschalten, so ist dieses ein Zeichen, daß sämtliche Teile der Leitung und Schtitzieiinrichtung
in Ordnung sind. Wird die, beschriebene Schutzeinrichtung für Leitungen mit zwei
Überwachungsleitern verwiendiet (Doppelschirm), so wird der äußere Überwachungsleiter
zweckmäßig mit dem Schutzleiter ve:rhunden.