DE953635C

DE953635C - Double-acting protective device for portable lines

Info

Publication number: DE953635C
Application number: DEL16805A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Joseph Gonsior
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1953-10-10
Filing date: 1953-10-10
Publication date: 1956-12-06

Description

Doppeltwirkendes Schutzgerät für ortsveränderliche Leitungen Die Erfindung betrifft ein doppeltwirkendes Schutzgerät für ortsveränderliche Leitungen, die mit einem oder mehreren Schutzschirmen (je einem für jede Phase) aus schmiegsamem Metallgeflecht oder Schichten halbleitenden Gummis versehen sind. Da, Schutzgerät soll einerseits bei Schäden, in den ortsve-räliderlicheii Leitungen ansprechen und über einen automatischen Schutzschalter den Stroinverbrauche;r abschalten, andererseits aber nicht wirken, wenn, ein einphasiger Erdschluß im Netz, aus dem die. ortsveränderliche Leitung gespeist wird, auftritt.Double-acting protective device for portable lines The invention relates to a double-acting protective device for portable lines that are connected to one or more protective screens (one for each phase) made of flexible metal mesh or layers of semiconducting rubbers are provided. There, protective device should on the one hand in the event of damage, address the local lines and use an automatic Circuit breaker switch off the power consumption, but do not work on the other hand, if, a single-phase earth fault in the network from which the. portable line is fed occurs.

Zu diesem Zweck sind Schaltungen für Leitungen mit einem oder mehreren Inn;enschutzschirmen um die einzelnen Phasen und einem oder mehreren Außenschützschirmen bekannt. Bei diesen Leitungen werden beispielsweise die bei einem. Erdschluß in dem einspeisenden Netz zu den Schutzschirmen fließenden kapazitiven Ladeströme dadurch verhindert, daß der oder die Innenschirme mit denn geerdeten Schutzleiter leitend verbunden werden.For this purpose there are circuits for lines with one or more Inner protective screens around the individual phases and one or more outer protective screens known. With these lines, for example, those with a. Earth fault in capacitive charging currents flowing through the feeding network to the protective shields prevents the inner screen (s) from being conductive with the earthed protective conductor get connected.

Weiterhin ist es bekannt, bei Leitungen mit nur einer Schutzsch,irmlage ein über Gleichrichter aus dem Netz zu speisendes Gleichstromrelais mit zwei Wicklungen, und zwar einer Gleichstromerregerwiclauiig und einer mit einem Kondiensator in Reihe liegenden, zur erstgelian raten Wicklung parallel geschalteten und ihr entgegenwirkendem, Wicklung auszustatten. Bei einem Erdsch,luß im Netz fließen dann die kapazitiven Ladeströme über beide Wicklungen, so daß das Relais. nicht erregt wird, während bei einer Beschädigung der Leitung, die eine Verbindung zwischen einem Schutzschirm und Erde herstellt, nur über eine Wicklung dieses Relais Strom fließen kann. Dieses. Relais liegt mit einer Anschlußklemme an, dem Schutzschirm und mit seiner anderen Anschlußkleanme über einten Widerstand an dem geerdetem. Schutzleiter und zugleich an der Phase eines das Relais nach seiner Einschaltung über einen Selbstschalterkontakt speisenden Gleichstromkreises. Der geerdete Schutzleiter ist dabei über einen Widerstand, mit dem Sternpunkt des einspeisenden Netzes verbunden.It is also known for lines with only one protective shield layer a direct current relay with two windings to be fed from the mains via a rectifier, namely one DC exciter circuit and one with a condenser in series lying, parallel to the first gelian winding and its counteracting, Equip winding. In the event of an earth fault in the network, the capacitive ones then flow Charging currents across both windings, so that the relay. not aroused will, while in the event of damage to the line that will establish a connection between a Protective screen and earth produces, current only flows through one winding of this relay can. This. Relay is on with a terminal, the protective screen and with its other connection terminal via a resistor to the earthed one. Protective conductor and at the same time on the phase of the relay after it has been switched on via an automatic switch contact feeding direct current circuit. The earthed protective conductor is connected to a resistor, connected to the star point of the supply network.

Erfindungsgemäß wird ein mit einer M.ittelanzapfung ausgestattetes Überwachungsrelais zwischen dem mittels einer Drossel künstlich erzeugten Sternpunkt des einspeisendien Netzes und dein Schutzschirm bzw. den Schutzschirmen der Leitung mit einem Kondensator in. Reihe liegend angeordnet. Die Mittelanzapfung liegt über einen Widerstand einerseits an dem geerdeten Schutzleiter und andererseits an einer Phase eines aus einem Wandler gespeisten. Gleichstromkreises, dessen andere Phase an den geerdeten Schutzleiter angeschlossen ist. Parallel zu der Wicklung des Überwachungsrelais oder zu einem Teil dieser Wicklung kann. ein weiterer Kondensator oder ein Ausgleichswiderstand geschaltet werden.According to the invention, a center tap is equipped with a Monitoring relay between the neutral point artificially created by means of a choke of the feeding network and your protective screen or the protective screens of the line Arranged lying in series with a capacitor. The center tap is above a resistor on the one hand on the grounded protective conductor and on the other hand on a Phase one fed from a converter. DC circuit whose other phase is connected to the grounded protective conductor. In parallel with the winding of the monitoring relay or to a part of this winding. another capacitor or a balancing resistor be switched.

Ein ass Stromlaufbild dargestelltesAusführungsbeispiel dient zur Erläuterung der Erfindung.An exemplary embodiment shown as a circuit diagram is used for explanation the invention.

R, S, T bezeichnen die einspeisenden Phasen. des Kraftnetzes. Übier ein Schaltschütz A werden. die Phasen U, Il, W der zu überwachenden ortsveränderlichen Leitung an das Kraftnetz geschaltet. Ein Schutzschirm M, der von den Phasen isoliert ist, umschließt alle Phasen der Leitung und liegt unter ihrem isolierenden Außenmantel. An Stelle des. gemeinsamen Schutzschirmes kann jedoch die Leitung um jede einzelne Phase einen Schutzschirm haben. Die einzelnem Schutzschirme müssen. dann wenigstens an einem Punkt miteinander leitend verbunden werden. Der Stromverbraucher N ist beispielsweise ein Motor. Das Schütz A wird über den Konrtakt Ri des Relais R geschaltet und betätigt bei seiner Schaltung außer den Hauptkontakten Al, A2, A3 den. Kontakt A4 zur Selbsthaltung. Zwischen den Schutzschirmen M und einem durch die Drossel D erzeugten Nullpunkt des Netzes R, S, T ist mit dem Kondensator C2 und dem WiderstandP2 in Reihe geschaltet das Überwachungsrelais B angeordnet. Die Wicklung des Relais ist mit einer Mittedanzapfung versehen, welche eiinmial über den Widerstand P1 an den geerdeten Schutzleiter F gelegt ist und andererseits an einer Phase eiines über Gleichrichter G von dem Wandler W1 gespeisten Gleichstromkreises liegt, dessen aridere Phase ebenfalls dem geerdeten Schutzleiter zugeführt ist. Der Ruhekontakt Bi des Überwachungsrelais B liegt in dem von. dem Wandler W2 gespeisten Erregerkreis des Relais R und unterbricht diesen bei Ansprechen des -Relais B, so- @diaß dadurch das Schütz A die ortsveränderliche Leitung abschaltet. Nach seinem Ansprechen hält sich das Überwachungsrelais B über seinen Arbeitskontakt B2 und kann dann, durch Drücken des Ausschaltdruckknopfes. Z2 zum Abfallen gebracht werden.R, S, T denote the feeding phases. of the power network. Can be used as a contactor A. the phases U, II, W of the portable line to be monitored are connected to the power network. A protective screen M, which is isolated from the phases, encloses all phases of the line and lies under its insulating outer sheath. Instead of the common protective screen, however, the line around each individual phase can have a protective screen. The individual protective screens must. are then conductively connected to one another at least at one point. The power consumer N is, for example, a motor. The contactor A is switched via the contact Ri of the relay R and actuates the main contacts Al, A2, A3 when it is switched. Contact A4 for self-holding. The monitoring relay B is connected in series with the capacitor C2 and the resistor P2 between the protective screens M and a zero point of the network R, S, T generated by the choke D. The winding of the relay is provided with a center tap which is connected to the grounded protective conductor F via the resistor P1 and, on the other hand, to one phase of a DC circuit fed by the converter W1 via rectifier G, the other phase of which is also fed to the grounded protective conductor. The normally closed contact Bi of the monitoring relay B is in that of. The excitation circuit of the relay R fed to the converter W2 and interrupts this when the relay B responds, so that the contactor A switches off the mobile line. After it has responded, the monitoring relay B holds itself via its normally open contact B2 and can then, by pressing the switch-off pushbutton. Z2 are made to fall off.

Zum betriebsmäßigen - Einschalten bzw. Ausschalten der ortsveränderlichen Leitung dient der Einschaltdruckknopf E und der Ausschaltdruckknopf Z1. Der Widerstand P1 ist als Schutzwiderstand für die Gleichrich%r zur Verhinderung dies Auftretens einer zu hohen Spannung an diesen. bei Erdschluß vorgesehen. Durch den Kondensator C2 wird' eine direkte Erdung des Netzsternpunktes über die linke Seite der Wicklung des Überwachungsrelais B und den Widerstand P1 vermieden, gleichzeitig wirkt der Kondensator C2 aber in Verbindung mit der Induktivität der Spule dies Überwachungsrelais B als Saugkreis, durch welchen der Scheinwiderstand dies Stromkreises, in dem er liegt, verringert wird. Mittels dies Widerstandes P2 kann ein gewünschter Stromwert eingestellt werden.For operational - switching on or switching off the portable Line serves the switch-on push button E and the switch-off push button Z1. The resistance P1 is used as a protective resistor for the rectifier% r to prevent this from occurring too high a voltage on them. provided in the event of an earth fault. Through the condenser C2 becomes' a direct grounding of the network star point via the left side of the winding of the monitoring relay B and the resistance P1 avoided, the Capacitor C2 but in connection with the inductance of the coil this monitoring relay B as a suction circuit through which the impedance of this circuit in which he is reduced. A desired current value can be achieved by means of this resistor P2 can be set.

Durch den Ausgleichskondensator Cl, dessen Beläge an den. Enden der für Gleichstrom ausgelegten Wicklung des Überwachungsrelais .B liegen, wird: erreicht, daß der Wechselstromwiderstand von Wicklung und parallel geschaltetem Kondensator dem Gleichstromwiderstand der Wicklung allein gleich ist. Der an. den Enden. des Überwachungsrelais B auftretende Spannungsabfall ist dann: sowohl bei Gleichstrom als auch bei Wechselstrom annähernd gleich.By the compensation capacitor Cl, the deposits of which on the. Ends of for direct current designed winding of the monitoring relay .B, the following is reached, that the alternating current resistance of the winding and the capacitor connected in parallel equals the DC resistance of the winding alone. The on. the ends. of Monitoring relay B occurring voltage drop is then: both with direct current as well as with alternating current approximately the same.

Das Einschalten des Schützes A erfolgt durch Niederdrücken des Einschaltdruckknopfes E. Dadurch wird das Steuerrelais R erregt. Dieses spricht an und schließt an seinem Kontakt R1 den Erregerstromkreis der Schützspule. Das Schütz A spricht an und schaltet den Stromverbraucher N ein. Gleichzeitig schließt das Schütz A seinen KontaktA4 zum Halten dies Steuerrelais. R, so daß dieses nicht abfällt, wenn der Einschaltdruckknopf E wieder öffnet. DasAbschalten des SchützesA erfolgt durch Drücken des Ausschaltdruckknopfes Z1. Ist dieser geöffnet, dann ist der Haltestromkreis des Relais R unterbrochen.Contactor A is switched on by pressing the switch-on pushbutton E. This energizes the control relay R. This speaks on and connects to his Contact R1 the excitation circuit of the contactor coil. Contactor A responds and switches the power consumer N. At the same time, contactor A closes its contact A4 to hold this control relay. R so that it does not drop out when the power-on pushbutton E opens again. Contactor A is switched off by pressing the switch-off pushbutton Z1. If this is open, the holding circuit of relay R is interrupted.

Wird bei einer Beschädigung der Leitung der Überwachungsschirm M mit der Erde oder dem geerdeten Schutzleiter F leitend verbunden., dann wird die rechteWicklungshälfte des, Überwachungsrelais B wie folgt erregt: Die Endcri der Sekundärwicklung des Spannungswandlers W1, Gleichrichter G, rechte Wicklungshälfte B, Überwachungsscbnrm M, Erdschlußstelle, Erde, Schutzleiter F, Mitte der Wandlerwicklung W1. Das Überwachungsrelais B spricht an und öffnet an seinem Ruhekontakt B1 den Stromkreis des Steuerrelais R, dieses fällt ab und schaltet über seinen Kontakt R1 das Schütz A ab. Zugleich schließt das übierwachungsrelais.B mit demArbeitskontakt B2 des Umschaltkontaktes seinen eigenen Haltestromkreis. Nach Behebung der Störung kann es durch Betätigen des Ausschaltdruckknopfes Z2 zum, Abfallen gebracht werden.If the cable is damaged, the monitoring screen M is the earth or the earthed protective conductor F, then the right half of the winding des, monitoring relay B energized as follows: The end of the secondary winding of the Voltage converter W1, rectifier G, right winding half B, monitoring circuit no M, earth connection point, earth, protective conductor F, center of the transformer winding W1. The monitoring relay B responds and opens the control relay circuit at its normally closed contact B1 R, this drops out and switches off contactor A via its contact R1. Simultaneously The monitoring relay B closes with the working contact B2 of the changeover contact its own holding circuit. After eliminating the fault, it can be activated by pressing of the switch-off pushbutton Z2 to be brought to fall.

Wird beim eingeschalteten Schütz A durch eine Beschädigung der Leitung eine der Phasen U, Tl, W mit dem Schutzschirm M leitend verbunden, dann. fließt ein Strom von dieser Phase über die ganze Spule B, parallel hierzu über den Kondensator C1, über den Widerstand P2, den Kondensator C2 nach dem Sternpunkt der Drossel D. Durch die Hintereinanderschaltung der Induktivität der Spule B und des Kondensators C2 wird der Scheinwiderstand dieses Stromkreises verkleinere. Bei richtiger Bemessung des. Kondensators C2 ergibt sich ein so hoher Strom, d,aß das Überwachungsrelais B sicher anspricht. Hat eine Phase dies Netzes R, S, T vor dem Schütz A Erdschluß, dann fließt ein Strom von der Erdschlußstelle über den Widerstand. P1 nach der Anzapfung der Spule des Überwachungsrelais B. Hier teilt er sich in zwei Teilströme. Der eine Teilstrom fließt über die linke Spulenseite zu dem Widerstand P2, von dort über den Kondensator C2 nach den Sternpunkt der Drossel D. Der andere Teilstrom fließt als kapazitiver Ladestrom des Schutzschirmes über die rechte Seite der Spule des überwachung'srelais B zu dem Schutzschirm infolge seiner Kapazität gegen, die Phasen U, T7, W. Beide Teilströme; umfließen im entgegengesetzten Drehsinn den Eisenkern des ÜberwachungsrelaisB. Dadurch wird dieses iiur schwach magnetisiert, so daß es nicht ansprechen kann, auch wenn die Erregerspannung relativ hoch ist. If one of the phases U, Tl, W is conductively connected to the protective screen M due to damage to the line when contactor A is switched on, then. A current flows from this phase over the whole coil B, parallel to it over the capacitor C1, over the resistor P2, the capacitor C2 after the star point of the choke D. The series connection of the inductance of the coil B and the capacitor C2 becomes this impedance Downsize the circuit. If the capacitor C2 is correctly dimensioned, the current is so high that the monitoring relay B responds reliably. If a phase of this network R, S, T has a ground fault before contactor A, then a current flows from the ground fault point via the resistor. P1 after tapping the coil of the monitoring relay B. Here it divides into two partial currents. One partial current flows via the left side of the coil to the resistor P2, from there via the capacitor C2 to the star point of the choke D. The other partial current flows as a capacitive charging current of the protective screen via the right side of the coil of the monitoring relay B to the protective screen as a result against its capacity, the phases U, T7, W. Both partial currents; flow around the iron core of the monitoring relayB in the opposite direction of rotation. As a result, it is only weakly magnetized, so that it cannot respond, even if the excitation voltage is relatively high.

Bei ortsveränderlichen Leitungen ändert sich oft die Leitungslänge. Dabei schwankt je mach der Leitungslänge die Kapazität des Schutzschirmes M gegen, die Phasen U, Tl, W. Wenn z. B. die ortsveränderliche Leitung sehr kurz ist, dann ist die Kapazität des. Schutzschirmes. M gegen die Phasen U, Tl, W praktisch gleich Null. Bei Erdschluß einer der Phasen R, S, T fließt dann nur über die linke Hälfte der Spule des. Relais B ein Strom nach dem Sternpunkt der Drossel D. Die Induktivität des Stromkreises ist mit der halben Spule des Relais. B etwa halb so groß wie mit der ganzen Spule. Hierdurch wird der Saugkreis, der aus der Spule des Relais B und dem Kondensator C2 besteht, so starb verstimmt, daß der Scheinwiderstand dieses Kreises stark ansteigt. Dies hat zur Folge, daß auch der Strom der linken Hälfte der Spule des Überwachungsrelais B so klein bleibt, daß dieses nicht anspricht. An Stelle des Ausgleichskondensators C2 kann: auch ein Ausgleichswiderstand treten.In the case of mobile lines, the line length often changes. The capacitance of the protective shield M against, the phases U, Tl, W. If z. B. the portable line is very short, then the capacity of the. Protective screen. M against the phases U, Tl, W practically zero. In the event of a ground fault in one of the phases R, S, T, a current flows only through the left half of the coil of the relay B to the star point of the choke D. The inductance of the circuit is equal to half the coil of the relay. B about half the size of the whole bobbin. As a result, the suction circuit, which consists of the coil of the relay B and the capacitor C2, is so out of tune that the impedance of this circuit rises sharply. As a result, the current in the left half of the coil of the monitoring relay B remains so small that it does not respond. Instead of the compensation capacitor C2: A compensation resistor can also be used.

Wird bei Erdschluß einer der Phasen R, S, T die Leitung so beschädigt, daß der Schutzschirm M seinerseits Erdschluß bekommt, dann fließt von der Erdschlußstelle über den Schutzschirm M, das Schutzrelais B, den Widerstand P2 und den. Kondensator C2 nach dein Sternpunkt der Drossel D ein Strom. Dieser setzt sich zusammen aus diene induktiven Erregerstrom für die Spule B und dem kapazitiven Ladestrom für den Kondensator C1. Da diese beiden. Ströme in der Phase um z8o° entgegengesetzt sind, heben sie sieh zum Teil auf. Über die Erdschlußstelle des Schutzschirmes fließt nur der Differenzstrom (Reststrom) dieser beiden Ströme. Bei entsprechender Bemessung des Kondiensators C1 wird dieser klein.. Dies ist in schlagwettiergefährdeten Grubenräumen von Vorteil, weil durch den Funken., den der Reststrom an der Schadenstelle bildet, Schlagwetter nicht entzündet werd.If one of the phases R, S, T is damaged in the event of a ground fault, that the protective screen M in turn gets a ground fault, then flows from the ground fault point via the protective screen M, the protective relay B, the resistor P2 and the. capacitor C2 to your star point of the choke D a current. This is made up of serve inductive excitation current for coil B and the capacitive charging current for the capacitor C1. Because these two. Currents opposite in phase by z8o ° are, they cancel see partly. Flows through the earth connection point of the protective screen only the differential current (residual current) of these two currents. With appropriate dimensioning of the condenser C1, this becomes small .. This is in pit rooms at risk of fierce competition advantageous because the spark that the residual current forms at the damaged area Firedamp cannot be ignited.

Claims

PATENT CLAIMS: r. Double-acting protective device for portable lines with a common protective screen for all phases or a special one for each phase, in which the feed line to the protective screen (s). a DC relay switch; is, characterized in that the DC relay (B) used for monitoring is equipped with a center tap and between the neutral point of the feeding network (R, S, T), which is artificially generated by means of a choke (D) and the protective screen (M) of the Line (U, V, W) is arranged in series with a capacitor (C2) located in particular between the relay (B) and the choke (D), the Mi.ttelanzapfung via a. Resistance (P1) on the one hand. at. the earthed protective conductor and on the other hand to a phase of a direct current circuit fed from the converter (W1) whose .. other phrase is connected to the earthed. Protective conductor is connected. a. Scliu., Zgierät according to claim z, characterized in that the capacitor (C2) is matched to the inductance of the entire coil of the relay (B) in such a way that in the proposed application the impedance of the current path is reduced by this juxtaposition. 3. Protection device according to claim Z, characterized. characterized in that a capacitor (C1) is connected in parallel to the winding of the monitoring relay (B) or to a part of this winding .