DE953544C - Schutz- und UEberwachungseinrichtung fuer elektrische Speiseleitungen, vorzugsweise von Beleuchtungsanlagen fuer Untertagebetrieb - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM. 6. DEZEMBER 1956

INTERNAT. KLASSE H 02 d ——

S 31167 VIUb j2ic

Die Erfindung bezieht sich auf Schutz- und Überwachungseinrichtungen für Speiseleitungen elektrischer Verbraucher, und zwar vorzugsweise Beleuchtungsquellen in Untertagebetrieben. Solche Anlagen wurden bisher im allgemeinen in der Weise ausgeführt, daß für die Schutz- und Überwachungseinrichtung, welche die Verbraucherleitungen auf Leitungsschluß und Beschädigungen überwacht, unmittelbar die Netzspannung der Ver-

so braucher leitung als treibende Spannung benutzt wird. ,Das kann sich in gewissen Fällen als nachteilig erweisen, denn die hohe Spannung kann die Bildung zündfähiger Funken begünstigen. Er erscheint daher empfehlenswert, in der Über-

«5 wachungseinrichtung mit niedrigen Spannungen zu arbeiten, welche zu einer Bildung zündfähiger Funken dann nicht Anlaß geben können.

Ferner ist es wichtig, daß im Fall irgendwelcher auftretender Schäden an dem Verbraucher leitungssystem eine Feststellung der Lage des entstandenen Fehlers, d. h. eine sogenannte Ortung desselben, schnell durchgeführt werden kann.

Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe, indem unter Benutzung einer Leitung mit einem Schutzleiter bzw. -system und einem Überwachungsleiter bzw. -system im gleichen Leitungskörper in Zuordnung zu den Hauptleitungen der Schutz- und der Überwachungsleiter am Ende des zu überwachenden Leitungszuges elektrisch miteinander verbunden und nahe dem Anfang des zu

überwachenden Leitungzuges an eine Spannungsquelle angeschlossen sind zur unmittelbaren.Bildung eines gleichzeitig sie überwachenden Steuerstromkreises für den Schalter der Verbraucherleitungen und in dem eine weitere Überwachungseinrichtung zur Abschaltung der Leitung im Fehlerfalle zwischen einem Hauptleiter und einem Anschlußpunkt an der Spannungsquelle der Steuer- und Überwachungseinrichtung liegt, wobei der gewählte Anschlußpunkt jedoch verschieden ist von denjenigen für den Schutzleiter und die Verbindungsleitung zum Überwachungsleiter bzw. den Überwachungsleiter selbst.

Bei einer erfindungsgemäßen Anordnung können iS in dem Überwachungsleiter in bestimmten Abständen Steuerschalter vorgesehen sein, so daß sich eine Steuerung des Verbrauchersystems von verschiedenen Stellen des Betriebes aus, in dem die Anlage erstellt worden ist, durchführen ao läßt.

Die Speisespannungsquelle des Steuer-und Überwachungskreises ist zweckmäßig vom Schutzleiter abtrennbar, um im Falle eines entstandenen Fehlers eine schnelle Ortung des Fehlers durchführen, zu können. Zweckmäßig ist die Speiseleitung des Verbrauchers für die Zwecke einer Ortung des Fehlers in gewissen Strecken abschaltbar. Bei Untertagebeleuchtungsanlagen sind aus betrieblichen Gründen an sich im Leitungszug Vielfach-Steckverbindungen vorgesehen. Erfindungsgemäß wird dann die Anordnung derart getroffen, daß an oder nahe diesen Steckverbindungen die Hauptleitungen betriebsmäßig aufgetrennt werden können, indem entsprechende Ausschalter vorgesehen sind. Gegebenenfalls können die Steckverbindungen unmittelbar derart ausgebildet werden, daß sie zugleich die Funktion solcher Ausschalter erfüllen können.

Für eine sinngemäße Ortung von Fehlern im Steuer- und Überwachungskreis kann die von Überwachungsleiter und Schutzleiter gebildete Stromschleife auf den Eingang der überwachten Leitung zu verkürzbar eingerichtet sein. Zu diesem Zweck können an geeigneten Stellen zwischen Überwachungs- und Schutzleiter Überbrückungsschalter vorgesehen sein. Es kann gegebenenfalls eine gewisse Zwangläufigkeit vorgesehen werden zwischen der Bedienung der genannten Ausschalter in dem Hauptleitungssystem und dem Überbrückungsschalter in dem Steuer- und Überwachungssystem, wenn diese nahe beieinander angeordnet werden können. Gegebenenfalls läßt sich zwangläufig die Ausschaltung des Hauptleiters und die Einschaltung des nahe dabeiliegenden Überbrückungsschalters für das Schutz- und Steuerteitersystem herbeiführen, und umgekehrt. Die Speisung des Steuer- und Überwachungskreises erfolgt erfindungsgemäß, wenn nicht eine selbständige Spannungsquelle vorgesehen ist, sondern die Energie unmittelbar aus dem die Verbraucheranlage speisenden Netz· entnommen wird, über einen Isolierwandler. Auf diese Weise können in der überwachten Anlage, wenn diese nach einei Abschaltung aus Gründen eines Fehlers abgeschaltet worden war, keine Schäden entstehen, wie in einem solchen Falle, in dem mit der vorgegebenen Netzspannung gearbeitet wird. Die Steuer- und Überwachungseinrichtung kann entweder unmittelbar mit Wechselspannung arbeiten, oder es können der Steuerkreis und der Kreis der zweiten überwachungseinrichtung je für sich mit Gleichspannung betrieben werden über je eine selbständige Gleichspannungsquelle im Zuge der Speisung. Statt dessen können gegebenenfalls auch beide Überwachungskreise von der gleichen Gleichspannungsquelle betrieben werden. Es kann sich als zweckmäßig erweisen, die zweite Überwachungseinrichtung, die also nicht gleichzeitig Steuereinrichtung in dem System ist, wenn sie auf einen Fehler angesprochen hat, in Selbsthaltung übergehen zu lassen, so daß eine weitere Steuerung nicht möglich ist, bevor nicht die Selbsthaltung für das Übergangsrelais durch entsprechende Quittungsleitung beseitigt wird.

Die Erfindung ist nicht nur anwendbar bei Verbraucherleitungen, die an den gleichen Enden eingespeist sind, sondern auch in solchen, wo die beiden Speiseleiter an verschiedenen Enden eingespeist sind, wie es bekannt ist, um auf diese Weise den Spannungsabfall für alle Verbraucher auf dem gleichen Wert zu halten. Da zwei Überwachungseinrichtungen benutzt sind, wobei die Funktion der einen unmittelbar von der Steuereinrichtung übernommen wird, ist es zweckmäßig, festzustellen, welches Überwachungsrelais angesprochen hat. Zur Erreichung dieses Effektes können den einzelnen Überwachungsrelais Signaleinrichtungen optischen oder akustischen Charakters zugeordnet werden, die zweckmäßig außerdem noch ihre Meldungen durch ein Schauzeichen oder eine Leuchtquelle verschiedener Form oder/und verschiedener Farbe oder verschiedener Tonlage abgibt.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung in ihrer Anwendung an Ausführungsbeispielen wird nunmehr auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen.

In Fig. ι bezeichnet 1 die Netzleitungen. Von diesen werden über einen Transformator 2 und ein Schütz 3 die Verbraucherleitungen. 4 gespeist. Zwischen beide Leitungen 4 sind als Verbraucher die Lampen 5_C bis 5^ eingeschaltet. In dem gleichen Leitungskörper mit den Hauptleitungen 4 sind der geerdete Schutzleiter 6 und der Überwachungsleiter 7 untergebracht. Der Schutzleiter 6 und der Überwachungsleiter 7 sind an dem rechts liegenden Ende der zu überwachenden Verbraucherleitung miteinander elektrisch verbunden. Der Schutzleiter 6 dient an sich zur Erdung aller metallischen Teile der Anlage, die gegen Berührungsspannung geschützt werden müssen, im vorliegenden Fall der Lampengehäuse. Um das zu veranschaulichen, ist an der rechten Lampe 5_tf das Schutzgehäuse 8 eingetragen und über die Leitung 9 mit dem Schutzleiter 6 verbunden. ' In dem Überwachungsleiter 7 sind in gewissen Abständen Steuerschalter io_a bis io_c angeordnet. Zwischen dem Schutzleiter 6 und

dem Überwachungsleiter 7 liegen ferner in gewissen Abständen Überbrückungsschalter ix_a bis n_c, die an sich im Betrieb offen sind, und zwar vorzugsweise jeweils hinter einem Steuerschalter 10 an den Überwachungsleiter angeschlossen- sind. Zur Speisung der Leiterschleife, welche aus dem Schutzleiter 6 und dem Überwachungsleiter 7 über das Steuer- und Überwachungsrelais 13 gebildet ist, dient im Ausführungsbeispiel die Sekundärwicklung eines vom Netz gespeisten, hinter dem Transformator 2 angeschlossenen Isolierwandlers 14. Die Sekundärwicklung dieses Wandlers ist von dem Schutzleiter 6 mittels des Schalters 15 abtrennbar. Zwischen einer Anzapfung b der Sekundärwicklung bzw. einem Spannungsteilerpunkt auf der Sekundärseite des Transformators 14 und einem Hauptleiter 4, in diesem Falle 4_a, sind über die Leitungen 16 bis 18 das Überwachungsrelais 19 und der Schutzwiderstand 20 eingeschaltet. Dieses Relais 19 steuert mit seinem Schaltorgan entweder den Stromkreis der Wicklung des Relais 13 oder unmittelbar den Stromkreis der Spuledes Schützes 3. Am Eingang der zu überwachenden Leitung liegt in einer Verbindungsleitung zwischen Überwachungsleiter 7 und Punkt α des Isolierwandlers 14 das Steuer- und Überwachungsrelais 13, dessen Schaltorgan den Stromkreis der Spule des Schützes 3 steuert. Bei gespeistem Netz 1 liegt auch der Steuerkreis mit dem Steuer- und Überwachungsrelais 13 an. Spannung, und das Schütz 3 ist eingeschaltet, da der Schalter 15 im Normalbetrieb geschlossen ist und nur für die Fehlerortung geöffnet wird. Der Steuerkreis überwacht sich selbst auf Leitungsbruch, denn sobald eine Unterbrechung in einem Leiter des Steuerkreises entsteht, öffnet das Relais 13 in gleicher Weise wie bei einer Steuerung mittels eines der Steuerschalter 10. Eine solche Unterbrechung läßt sich leicht ihrer Lage nach feststellen bzw. orten, indem in geeigneter Folge die Überbrückungsschalter 11 eingelegt werden, wodurch die vom Schutzleiter 6 und dem Überwachungsleiter 7 gebildete Stromschleife entsprechend verkürzt wird, bis der Steuerkreis wieder gespeist ist. Tritt ein Fehler gemäß dem eingetragenen Blitzpfeil III in Form eines Schlusses zwischen einem Hauptleiter 4 und dem Überwachungsleiter 7 auf, so wird der Stromkreis für das Überwachungsrelais 19 geschlossen. Es entsteht der Strom weg von 14^ über Leitung 16, Relais 19, Leitung 17, Schutzwiderstand 20, Leitung 18, Hauptleitung 4_a, Fehler III, Überwachungsleiter 7, Steuerrelais 13 zum Anschluß α der Sekundärwicklung des Transformators 14. Gleichzeitig besteht noch ein Parallelzweig von i4_e über den Schalter 15, den Schutzleiter 6, die Verbindungsleitung zwischen 6 und 7 und den Überwachungsleiter 7 zum Punkt des Fehlers III am Überwachungsleiter 7. Ähnlich ergibt sich beim Auftreten eines Schlusses zwischen Hauptleiter 4 und dem Schutzleiter 6 gemäß Blitzpfeil I ein Stromweg von I4_& über Leitung 16, Relais 19, Leitung 17, Schutzwiderstand 20, Leitung 18, Hauptleitung 4, FehlerI, Schutzleiter 6, Schalter 15 zu Punkt I4_C und ein Parallelzweig von i4_ß über Leitung 12, Relais 13, Überwachungsleiter 7, Schutzleiter 6, Fehler I, Leitung 18, Schutzwiderstand 20, Leitung 17, Relais 19, Leitung 16 zu Punkt 14^. Mit Schaffung ■ dieser beiden Parallelwege durch den Anschluß des Relais 19 an die Anzapfung b des Transformators 14 wird erreicht, daß auch bei einer Beschädigung bzw. Unterbrechung des Schutzleiters 6 oder des Überwachungsleiters 7 bei Auftreten eines Fehlers I oder III stets einer dieser Parallelwege wirksam bleibt und eine Abschaltung durch das Relais 19 erfolgt. Für die Fehlerortung wird der Schalter 15 geöffnet, wonach sich durch aufeinanderfolgendes öffnen der einzelnen Steuerschalter 10 und Schließen der entsprechenden Überbrückungsschalter 11 der Fehler III schnell einengen läßt, denn sobald ein nach dem Anfang der zu überwachenden Leitung zu vor der Fehlerstelle liegender Steuerschalter 10 geöffnet wird, fällt das Relais 19 ab. Um möglichst Fehler vom Charakter des eingetragenen Pfeiles III entstehen zu lassen an Stelle solcher vom Charakter des Blitzpfeiles II werden die Hauptleitungen 4 und der Schutzleiter 6 bzw. das -system vorzugsweise in dem Leitungskörper in leitenden Gummi eingebettet, der elektrisch mit dem Überwachungsleiter in Verbindung steht, so daß also auf jeden Fall erst ein Schluß vom Charakter III entstehen muß, bevor ein Fehler II entstehen kann. Für diese 'Zwecke beispielsweise geeignete Kabel zeigen im Querschnitt die Fig. 2 und 3 der Zeichnung. In diesen Darstellungen bezeichnen 4' die Hauptleiter entsprechend den Leitern nach Fig. 1, 6' den entsprechenden Schutzleiter und 7' den Überwachungsleiter. Der durch Schraffur angedeutete Körper 21 des Leitungskörperquerschnittes besteht aus leitendem Gummi, in welchen der Überwachungsleiter ohne Isolation eingebettet ist, während die anderen Leiter sinngemäß gegen den Körper 21 isoliert sind, wie dies aus den Figuren hervorgeht, indem der metallische Leiterquerschnitt jeweils als schwarze Fläche eingetragen ist. Der Leitungs- bzw. Kabelkörper ist außerdem von einem beson-■ deren Schutzmantel 22 umschlossen. Die Leitung nach Fig. 3 ist noch mit einem zusätzlichen Leiter 23 versehen. Der Überwachungsleiter ist nach diesen Ausführungsbeispielen zentral im Leitungskörper angeordnet, so daß bei mechanischen Beanspruchungen der Leitung nur eine geringe Beanspruchung der gegenseitigen Verbindung von Überwachungsleiter 7' und dem leitenden Gummikörper 21 der Leitung stattfindet.

An Stelle der in Fig. 1 wiedergegebenen Schaltung kann sich auch eine Schaltung als zweckmäßig erweisen, wie sie die Fig. 4 veranschaulicht. In dieser Schaltung ist das Überwachungsrelais 19' an das Ende c der Sekundärwicklung des Transformators 14' angeschlossen und der Schalter 15' zwischen einen Teilungspunkt b der Transformatorwicklung und dem Schutzleiter 6'. 13' bezeichnet wieder die Lage des Steuerrelais.

Für die Zwecke der Ortung eines Fehlers können in der Verbraucherleitung in bekannter Weise

gemäß dem Schema nach den Fig. 5 und 6 Steckverbindungen 25 vorgesehen sein. Mi.t dem Abtrennen einer fehlerhaften Leitungsteilstrecke kommt • dann auch für den restlichen Teil der Anlage nach dem Eingang der überwachten Leitung zu der Fehler als Störung in Fortfall. Für die betriebsmäßig leichte Abtrennung der Hauptleitungen können in diesen, vorzugsweise den Steckverbindungen zugeordnete Ausschalter 26 angeordnet sein. In dem Schema nach Fig. 5 ist nur die Anwendung solcher Ausschalter 26 angedeutet. In dem Schema nach Fig. 6 ist gleichzeitig in Zuordnung zum Ausschalter 26 ein Überbrückungsschalter ii' entsprechend dem Schema nach Fig. 1 eingetragen, wobei der Ausschalter 26 und der Schalter 11 gegebenenfalls mechanisch miteinander gekuppelt werden können.

In Fig. 7 ist ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht, wie die Speisung der Steuer- und Überwachungskreise im Interesse einer größeren Empfindlichkeit mit Gleichstrom erfolgen kann. Der Transformator 14 speist in diesem Falle wechselstromseitig die Gleichrichterbrückenschaltung 27, indem an der Gleichstromseite ein Spannungsteilerwiderstand 28 vorgesehen ist, an welchem gemäß dem Beispiel nach Fig. 1 der Zeichnung der Schutzleiter 6, das Überwachungsrelais 19 und das Steuer- und Überwachungsrelais 13 angeschlossen sind.

Die Anordnung für das Überwachungsrelais 19 wird vorzugsweise derart getroffen, daß dieses in für Relais an sich bekannter Weise nach seinem Ansprechen in Selbsthaltung übergeht, so daß diese erst beseitigt werden muß nach einem entstandenen Fehler, bevor wieder eine Steuerung der Anlage stattfinden kann. Der Widerstand des Überwachungsrelais 19 und derjenigen des Steuer- und Überwachungsrelais 13, gegebenenfalls einschließlich Schutzwiderstand, soll vorzugsweise so hoch bemessen werden, daß bei allen Fehlern, insbesondere denjenigen, die als treibende Spannung die Netzspannung haben, die entsprechenden Ströme unterhalb der Zündgrenze bei Anordnung der Anlage in exp los ionsgefährdeten bzw. schlagwettergefährdeten Betrieben bleiben.

Claims (16)

1. Patentansprüche:

   i. Schutz- und Überwachungseinrichtung für Verbraucherleitungen, insbesondere für Beleuchtungsstromkreise in Untertagebetrieben, bei der in der Leitung ein Schutzleiter und ein Überwachungsleiter den Hauptleitungen, welche die Verbraucher speisen, räumlich zugeordnet, nahe dem Ende des zu überwachenden Leitungszuges elektrisch miteinander verbunden und nahe dem Anfang des Leitungszuges über eine Spannungsquelle zur unmittelbaren Bildung eines sie gleichzeitig überwachenden Steuerstromkreises für den Schalter der Verbraucherleitungen gespeist sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Überwachungseinrichtung zur Abschaltung der Speiseleitung im Fehlerfall zwischen einem Hauptleiter und einem An-Schlußpunkt an der Spannungsquelle, welcher von denjenigen des Schutzleiters und der Verbindungsleitung zum Überwachungsleiter verschieden ist, liegt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Überwachungsleiter in bestimmten Abständen Steuerschalter vorgesehen sind.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisespannungsquelle des Steuerkreises von ihrem Anschluß an den Schutzleiter abtrennbar ist.
4. 4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungsrelais im Steuerkreis zwischen der Spannungsquelle des Steuerkreises und dem Überwachungsleiter eingeschaltet ist.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Schutz- und Überwachungsleiter hinter den im Überwachungsleiter liegenden Steuerschaltern jeweils ein Überbrückungsschalter zwischen Schutzleiter und Überwachungsleiter vorgesehen ist.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in den Hauptleitungen, vorzugsweise in Zuordnung zu an sich vorgesehenen Steckverbindungen Ausschalter für eine oder alle Hauptleitungen vorgesehen sind.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckverbindungen unmittelbar als bedienbare Schalter ausgebildet sind.
8. 8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 und 5 oder 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß too die Überbrückungsschalter zwischen Schutzleiter und Überwachungsleiter und die Ausschalter an den Hauptleitungen zwangläufig derart mechanisch miteinander gekuppelt sind, daß beim Öffnen der Schalter in den Hauptleitungen gleichzeitig der entsprechende Überbrückungsschalter zwischen Haupt- und Schutzleiter eingelegt wird.
9. 9. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Überwachungseinrichtung nach dem Ansprechen auf einen Fehler in Selbsthaltung übergeht.
10. 10. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß Hauptleiter und Schutzleiter in einem Leitungskörper aus leitendem Gummi liegen und daß zur Erhöhung der Längsleitfähigkeit des leitenden Gummikörpers der mit diesem elektrisch leitend verbundene Überwachungsleiter zentral in dem Leitungskörper angeordnet ist.
11. 11. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais der an die Hauptleitung angeschlossenen Überwachungseinrichtung gleichstromgespeist ist.
12. 12. Einrichtung nach Anspruch ι oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais im Steuerkreis gleichstromgespeist ist.
13. 13. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamten Überwachungseinrichtungen gleichstromgespeist sind.
14. 14. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß einem oder beiden Relais der Steuer- und Überwachungseinrichtungen eine bei deren Ansprechen wirksam werdende Signaleinrichtung optischen oder akustischen Charakters zugeordnet ist.
15. 15. Einrichtung nach Anspruch 14 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaleinrichtungen beider Relais in unterschiedlicher Weise, z. B. nach Farbe, Form oder Ton, ansprechen.
16. 16. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Glieder der Steuer- und Überwachungskreise hinsichtlich ihres elektrischen Widerstandes derart bemessen sind, daß die an Unterbrechungsstellen entstehenden Ströme nicht in schlagwettergefährdeten Betrieben zündfähige Funken bilden können.

    In Betracht gezogene Druckschriften:
    Deutsche Patentanmeldung Nr. S 21913
    VIIIb/21 c.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

    © 60» 528/408 5.56 (609 701 11.56)