DE9411084U1 - Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung von Hochspannung - Google Patents

Description

19.04.1994 1

Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung von Hochspannung BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung von Hochspannung, mit einem Meßkopf, einer Spannungsversorgung, einer Meßelektronik, einer optischen und akustischen Anzeige, einer Kontrolleinrichtung zur Überprüfung des Zustandes der Spannungsversorgung und der Betriebsbereitschaft der Vorrichtung, der durch die Anzeige angezeigt wird, wobei eine erfaßte Hochspannung mit einer zeitlichen Folge von Signalen angezeigt wird und sich die Anzeigefrequenz mit Verringerung des Abstandes zwischen dem Meßkopf und dem betreffenden spannungsführenden Teil erhöht.

Derartige Hochspannungsprüfvorrichtungen dienen zum Nachweis der Spannungsfreiheit elektrotechnischer Anlagen für Nennspannungen zwischen 1 und 380 kV, bevor mit Arbeiten an diesen Anlagen begonnen wird. Grundsätzlich erfolgt die Erfassung berührungslos und in einem Abstand, der größer als eine der jweiligen Nennspannung zugeordneten Luftstrecke sein soll. Diese beträgt beispielsweise für 60 kV 0,37 m und für 380 kV 3,5 m. So ist sichergestellt, daß es zu keinem Überschlag der Hochspannung von dem betreffenden Anlageteil auf das Prüfgerät und damit den Benutzer kommt.

Bei einer bekannten Hochspannungserfassungsvorrichtung, wie in Fig. 2 dargestellt, ist ein zylindrisches Gehäuse 2 vorgesehen. Dieses umfaßt einen Handhabeteil 4, einen Isolierteil 6 und einen Arbeitsseil 8. Der Handhabeteil 4 ist mit einer Trag- und Sicherungsschlaufe 10 versehen. Der Arbeitsteil 8, in dem die Meßelektronik eingebaut ist, endet in einem Kopf 12, der mit einer Anzeige und Schalteinrichtung ausgestattet ist. Etwa am Übergang zwischen dem Handhabeteil 4 und dem Isolierteil 6 sowie dem Isolierteil 6 und dem Ar-

beitsteil 8 befindet sich jeweils ein Abstandsring 14, 16. Während der erstere Ring 14 den Handhabeteil axial begrenzt, ermöglicht der vorzugsweise mit polygonalem Umfang ausgeführte Ring 16 zusammen mit dem ersteren Ring 14 eine bequeme und sichere Ablage der Vorrichtung 2.

Die bekannte Hochspannungserfassungsvorrichtung umfaßt eine Kontrolleinrichtung zur Überprüfung der Versorgungsspannung und der Betriebsbereitschaft. Ist die Batterie entladen, so wird ein Dauerton über einen Lautsprecher mit beispielsweise > 70 dB abgegeben. Andernfalls wird ein Bereitschaftssignal abgegeben, bei dem es sich beispielsweise um akustische und optische Einzelimpulse in einer Folge von etwa 10 s handelt. Die Bedienungsperson ist auf diese Weise jederzeit darüber informiert, ob die Vorrichtung in der Lage ist, Hochspannung festzustellen, oder nicht.

Das Funktionsprinzip der eigentlichen Hochspannungserfassung ist das folgende. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt zwei Meßelektroden, zwischen denen sich ein elektrisches Feld ausbildet, wenn sich die Elektroden auf unterschiedlichen Potentialen befinden. Wird nun der Kopfteil 8 mit den darin enthaltenen Meßelektroden in ein elektrisches Wechselfeld gebracht, fließt über die Maßelektroden ein Verschiebungsstrom, der von der nachgeschalteten Meßelektronik ausgewertet wird. Der zu prüfende Spannungsbereich wird mittels eines Einstellrings eingestellt und beträgt beispielsweise 1 bis 30 kV, 45 bis 22¹Q kV und 380 kV. Mit Annäherung des Arbeitsteils bzw. Kopfes an das betreffende Anlagenteil wird bei vorhandener Spannung ein akustisches und optisches Warnsignal abgegeben. Wenn das untersuchte Anlagenteil eine Hochspannung entsprechend dem eingestellten Nennbereich aufweist, nimmt dann die Frequenz der Anzeigesignalfolge zu. Die Intensität der Signale bleibt dabei konstant.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur berührungslosen Hochspannungserfassung zu schaffen, die eine hohe Betriebssicherheit und gute Bedienungsfreundlichkeit gewährleistet. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung von Hochspannung umfaßt somit einen Meßkopf, eine Spannungsversorgung und eine Meßelektronik. Des weiteren ist eine optische und akustische Anzeige vorgesehen. Eine Kontrolleinrichtung dient zur überprüfung des Zustandes der Spannungsversorgung und der Betriebsbereitschaft der Vorrichtung, der durch die Anzeige angezeigt wird. Eine erfaßte Hochspannung wird mit einer zeitlichen Folge von Signalen angezeigt und die Anzeigefrequenz erhöht sich mit Verringerung des Abstandes zwischen dem Meßkopf und dem entsprechenden spannungsführenden Teil. Dabei sind zur optischen Anzeige der Kohtrollsignale und einer vorhandenen Hochspannung getrennte Anzeigeelemente mit unterschiedlichen Anzeigefarben vorgesehen.

Dies ermöglicht es, die Kontrollsignale klar von den eigentlichen Hochspannungserfassungssignalen zu unterscheiden. Hinzu kommt, daß bei der erfindungsgemäßen Erfassungsvorrichtung vorzugsweise auch die eine erfaßte Hochspannung anzeigenden Signale gleichzeitig optisch und akustisch angezeigt werden. Dies führt zu einer erhöhten Sicherheit und einem erhöhten Bedienungskomfort der Vorrichtung. Als Farben für die optische Anzeige- werden beispielsweise rote und grüne Anzeigeelemente verwendet.

Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt die Kontrolleinrichtung nach dem Einschalten den Zustand der Spannungsversorgung automatisch

optisch und/oder akustisch an. Es wird auf diese Weise keinerlei Betätigung zur Kontrolle des Betriebszustandes der Vorrichtung benötigt, sondern mit dem Ergreifen der Vorrichtung nimmt die betreffende Bedienungsperson quasi sofort wahr, ob die Vorrichtung funktioniert oder nicht. Zweckmäßig gibt bei unzureichender Spannungsversorgung die optische Anzeige ein Dauersignal aus. Dies ermöglicht es, einen unzureichenden Betriebsbereitschaftszustand besonders deutlich von den eigentlichen Prüf- bzw. Hocherfassungssignalen zu unterscheiden, die als Signalfolge angezeigt werden. Vorteilhaft wird gleichzeitig auch von der akustischen Anzeige bei unzureichender Spannungsversorgung ein Dauersignal abgegeben.

Vorzugsweise wird gemäß der Erfindung zur Anzeige der Betriebsbereitschaft ein optisches und/oder akustisches Selbsttestsignal zyklisch angezeigt. Auf diese Weise wird der Benutzer ständig über die Funktionsfähigkeit bei Gebrauch der Vorrichtung informiert.

Zur Unterscheidung dieser Betriebsbereitschaftsanzeige an den eigentlichen, eine erfaßte Hochspannung anzeigenden Signalen ist die Folge der Hochspannungsanzeigesignale in der Frequenz höher als die Zyklusfrequenz der Selbsttestsignale.

Zur Ermöglichung einer einfachen Anzeige ist vorteilhaft die Anzeige der Selbsttestsignale zugleich die Hochspannungssignalanzeige. Eine Unterscheidung ist z.B. sehr leicht dadurch möglich, daß die Hochspannungssignalanzeige wie erwähnt eine andere Anzeigefrequenz hat.

Für die optische Anzeige werden vorteilhaft Leuchtdioden und für die akustische Anzeige Piezo-Schallgeber verwendet. Diese Anzeigeelemente sind kostengünstig, robust und haben einen geringen Platzbedarf.

Zur weiteren guten Unterscheidung der Hochspannungsanzeige von der Kontrollanzeige sind die Leuchtdioden für die Hochspannungsanzeige vorteilhaft in Reihe geschaltet, während die Leuchtdioden der Kontrolleinrichtung parallel geschaltet sind. Dies führt zu einer unterschiedlichen Anzeigeintensität der einzelnen Anzeigeelemente.

Zweckmäßig sind für die zu erfassende Hochspannung mehrere Empfindlichkeitsbereiche vorgesehen, so daß eine genauere Anzeige ermöglicht ist, was bei einer Sicherheitsvorrichtung sehr wichtig ist.

Die Erfindung wird im folgenden weiter anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung beschrieben. Diese Beschreibung dient lediglich zu Veranschaulxchungszwecken und zur Erläuterung der Erfindung, soll aber in der konkretisierten Darstellung keinesfalls die Erfindung einschränken. Insbesondere sind die dargestellten Kombinationen auch in anderer Weise möglich, wie auch Einzelmerkmale der Ansprüche für sich und auch in beliebigen anderen Kombinationen realisiert werden können.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 2 eine Ansicht einer bekannten Hochspannungserfassungsvorrichtung,

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Meßkopfes einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 3 ein Blockschaltbild der Meßelektronik, die in dem Meßkopf von Fig. 2 eingebaut ist.

Der grundsätzliche Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht demjenigen der in Fig. 2 dargestellten bekannten

Vorrichtung, so daß auf diese Beschreibung voll Bezug genommen wird.

Der Meßkopf 12 der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfaßt eine Kappe 20. An die Kappe 20 schließt sich ein transparenter Ring 22 an, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer gerillten Oberfläche versehen ist. Des weiteren ist ein drehbarer Einstellring 24 vorgesehen, der eine Schaltstellungsanzeige 26 in Form einer farbigen, z.B. weißen Anzeige trägt. Der Einstellring 24 hat vier Stellungen, bei denen jeweils die Position der Anzeige 26 der Position einer von vier Anzeigen 28, 30, 32 und 34 an der Kappe zugeordnet ist. Die in Fig. 2 gezeigte Stellung, die der Anzeige 28 (grün) entspricht, ist die Aus-Stellung, bei der die Vorrichtung 2 ausgeschaltet ist. Die Stellungen entsprechen den Anzeigen 30, 32 und 34 (rot, weiß, gelb) entsprechen Hochspannungsbereichen (1 bis 30 kV; 3 0 bis 220 kV und 110 bis 380 kV).

Bei Betrieb wird zunächst die Vorrichtung·2 eingeschaltet, indem der Einstellring 24 in eine der drei Ein-Stellungen entsprechend den Anzeigen 30, 32 und 34 verstellt wird. Reicht die Versorgungsspannung nicht aus, wird sofort ein akustisches und optisches Dauersignal abgegeben, wobei die optische Anzeige (grün) durch den transparenten Ring 22 sichtbar ist. Zur Anzeige der Betriebsbereitschaft der Vorrichtung werden optische (rote) und akustische Einzelimpulse im Abstand von etwa 4 s abgegeben. Gelangt der Meßkopf 12 in ein Hochspannungsfeld, so ändert sich die Frequenz der Signale.

Es wird nun anhand von Fig. 3 der grundsätzliche Aufbau der Meßelektronik beschrieben. An eine Spannungsversorgung 4 0 ist eine Kontrolleinrichtung 42 angeschlossen, die den Zustand der Spannungsversorgung 40 und die Betriebsbereitschaft der Vorrichtung überprüft und mittels der erwähnten

optischen und akustischen Anzeigen anzeigt. Diese umfassen im dargestellten Ausführungsbeispiel rote Leuchtdioden und einen Piezo-Schallgeber.

Des weiteren ist an die Spannungsversorgung 40 ein Generator 4 4 angeschlossen, der einen Aufbau mit digitalen NAND-Gliedern umfaßt. Die Ausgangssignale des Generators 44 gehen auf einen Verstärkerkreis 46, der ebenfalls von der Spannungsversorgung 40 gespeist wird. In den Verstärkerkreis 46 werden auch Stromsignale von den Meßelektroden 48 zur Hochspannungserfassung gegeben und durch einen dort vorhandenen Operationsverstärker verstärkt. Ein Multivibrator mit NAND-EIementen wandelt das verstärkte Signal in eine impulsförmige Spannung um, deren Tastfrequenz der Stärke des detektierten und verstärkten Stroms entspricht bzw. dazu proportional ist. An den Verstärkerkreis 46 ist eine optische und akustische Anzeige 50 angeschlossen* Diese umfaßt im dargestellten Ausführungsbeispiel rote Leuchtdioden und einen Piezo-Schallgeber, der derselbe wie beim Kontrollkreis 42 ist.

Claims (10)

Schutzansprüche

1. Vorrichtung (2) zur berührungslosen Erfassung von Hochspannung, mit

- einem Meßkopf (12),

- einer Spannungsversorgung (40),

- einer Meßelektronik (40, 44, 46, 48),

einer optischen und akustischen Anzeige (42, 50),

- einer Kontrolleinrichtung (42) zur überprüfung des Zustandes der Spannungsversorgung und der Betriebsbereitschaft der Vorrichtung (2), der durch die Anzeige angezeigt wird,

Wobei eine erfaßte Hochspannung mit einer zeitlichen Folge von Signalen angezeigt wird und sich die Anzeigeffequenz mit Verringerung des Abstandes zwischen dem Meßkopf (12) und dem betreffenden spannungsführenden Teil erhöht,
dadurch gekennzeichnet , daß zur optischen Anzeige der Kontrollsignale und einer vorhandenen Hochspannung getrennte Anzeigeelemente (42, 50) mit unterschiedlichen Anzeigefarben vorgesehen sind.

2* Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrolleinrichtung (42) nach dem Einschalten den Zustand der Spannungsversorgung automatisch optisch und/oder akustisch anzeigt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Anzeige bei unzureichender Spannungsversorgung ein Dauersignal ausgibt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die akustische Anzeige bei unzureichender Spannungsversorgung ein Dauersignal ausgibt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß zur Anzeige der Betriebsbereitschaft ein optisches und/oder akustisches Selbsttestsignal zyklisch angezeigt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Folge der eine erfaßte Hochspannung anzeigenden Signale eine Frequenz höher als die Zyklusfrequenz der Selbsttestsignale aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige der Selbsttestsignale die Hochspannungssignalanzeige (50) ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß für die optische Anzeige (42, 50) Leuchtdioden und für die akustische Anzeige Piezo-Schallgeber vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Leuchtdioden für die Hochspannungsanzeige (50) in Reihe geschaltet sind, wobei die Leuchtdioden der Kontrolleinrichtung (42) parallel geschaltet sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß mehrere Empfindlichkeitsbereiche (30, 32, 34) für die zu erfassende Hochspannung vorgesehen sind.