DE957497C - Schutzschaltung fuer ortsveraenderliche Stromverbraucher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzschaltung für ortsveränderliche Stromverbraucher, insbesondere in Betrieben unter Tage, deren bewegliche, zu einem Kabel zusammengefaßte Zuleitungen mit einem geerdeten Schutzleiter sowie mit einem alle drei Phasenleiter der zu schützenden Leitung umgebenden leitenden Innenschirm oder mit je einem leitenden Innenschirm für jeden der drei Phasenleiter versehen sind und wobei am abgehenden Ende der zu schützenden Leitung ein durch ein Überwachungsrelais überwachter Schutzschalter angeordnet ist. Es ist bekannt, daß man durch Zwischenschaltung des Überwachungsrelais zwischen die Innenschirme bzw. einem der Innenschirme und dem geerdeten Schutzleiter eine Abschaltung des Stromverbrauchers bei Erdschluß in einer Netzphase oder bei Beschädigung der Zuleitung erreichen kann. Um zu verhindern, daß infolge kapazitiver Ladeströme die Schutzschaltung bei jedem Erdschluß im Netz und nicht nur bei Erdschlüssen hinter dem Schutzschalter, also innerhalb der zu schützenden Leitung anspricht, werden der Innenschirm bzw. die Innenschirme mit dem geerdeten Schutzleiter leitend verbunden.

Bisher war bei den bekannten Schutzschaltungen eine Überwachung auf Erdschlüsse und beginnende Aderbrüche nur während des Betriebes, d. h. also bei eingeschalteter Leitung vorgenommen worden. Es hat sich aber herausgestellt, daß Erdschlüsse und beginnende Aderbrüche im Betrieb an den bereits verlegten Leitungen äußerst selten auftreten und daß diese Schäden sich in der Regel nach dem Umlegen der Leitungen und deren darauffolgender Einschaltung bemerkbar machen. Viel wichtiger als die Überwachung auf beginnende Aderbrüche und Erdschlüsse während

des Betriebes ist die Bedingung, daß auf einen bestehenden Erdschluß in der ortsveränderlichen Leitung bzw. dem ortsveränderlichen Stromverbraucher das Einschalten verhindert wird. Gerade diese Forderung wird aber bei den bisher angewandten Schutzschaltungen nicht-erfüllt.

Diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch behoben, daß das Überwachungsrelais bei abgeschalteter Anlage mit den Netzphasen verbunden ist, so ίο daß sowohl die Phasenleiter der zu schützenden Leitung als auch die angeschlossenen Stromverbraucher im abgeschalteten Zustand auf Erdschluß überwacht werden und das Einschalten der Stromverbraucher auf einen Erdschluß verhindert wird.
Die Überwachung der Phasenleiter der zu schützenden Leitung auf Erdschluß im abgeschalteten Zustand der Leitung kann beispielsweise dadurch bewirkt werden, daß das eine Spulenende des Überwachungsrelais über die Sekundärwicklung eines dem Schutzschalter vorgeordneten Wandlers an Erde liegt und das andere Spulenende des Überwachungsrelais über einen Ruhehilfskontakt des Schutzschalters an einem Phasenleiter bzw. über in Stern geschaltete Reaktanzen an allen drei Phasenleitern liegt.
Wenn beim Schluß einei Netzphase der zu schützenden Leitung mit dem geerdeten Innenschirm in großen Netzen der Erdschlußstrom einen Wert annehmen kann, der zum Ausbrennen der Isolation der Leitung führt, dann kann in der Erdverbindung des Innenschirms ein Relais eingeschaltet sein, das in seinem Ansprechwert so bemessen ist, daß es bei einem Erdschluß im Netz vor dem zu schützenden Leitungsabschnitt auf den hierbei nach dem Innenschirm fließenden kapazitiven Ladestrom nicht anspricht, wohl aber auf den Ladestrom, der beim Auftreten eines Schlusses eines Phasenleiters der zu schützenden Leitung mit dem geerdeten Innenschirm über das Relais fließt.

Wenn bei kleineren Netzen diese Gefahr nicht zu befürchten ist, kann man auf eine Überwachung der Phasen der zu schützenden Leitung auf Erdschluß während des Betriebes verzichten und diese Überwachung nur bei abgeschalteter Leitung durchführen.

In der Zeichnung ist in

Fig. ι ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wobei alle für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Teile, wie Sicherungen, Überlastungsschutz, Prüf einrichtungen u. dgl., weggelassen sind;

Fig. 2 zeigt ein Anwendungsbeispiel der Erfindung auf einen Mehrmotorenantrieb.

In Fig. ι ist mit M der ortsveränderliche Stromverbraucher, beispielsweise ein Motor bezeichnet, dessen Zuführungsleitung UVW mittels des Schutz-Schalters S und des Trennschalters Tr mit dem Netz RST verbunden werden kann. Der Schutzschalter 5, dessen Anzugspule mit Sz bezeichnet ist, wird durch das Steuerrelais R gesteuert, dessen Stromkreis von dem Überwachungsrelais UR überwacht wird. Zur Einspeisung des Steuerrelais und des Überwachungsrelais sind zwei Wandler Wx bzw. Wz vorgesehen, deren Primärwicklungen vor dem Schutzschalter S an das Netz angeschlossen sind. Die drei Phasenleiter der zu schützenden, zum Stromverbraucher M führenden Leitung sind von je einem leitenden Innenschirm /Si, /S2, /S3 und alle Phasenleiter und Innenschirme von einem gemeinsamen leitenden Außenschirm AS umgeben. Mit SL ist der geerdete Schutzleiter bezeichnet. Die Innenschirme sind am Anfang und Ende der zu schützenden Leitung leitend mit dem geerdeten Schutzleiter Si verbunden. Die Spule des Überwachungsrelais UR liegt mit ihrem einen Ende über die Sekundärwicklung des Wandlers 1^2 und Gleichrichter Gi, Gz an dem geerdeten Schutzleiter bzw. Innenschirm und mit ihrem anderen Ende bei abgeschalteter Leitung über einen Ruhehilf skontakt S ι des Schutzschalters S an der Phase W der zu schützenden Leitung. Statt dessen kann auch dieses Spulenende des Überwachungsrelais über den Ruhehilfskontakt Si mit dem Sternpunkt von in Sternschaltung liegenden, mit je einem Phasenleiter U, V, W der zu schützenden Leitung verbundenen Reaktanzen verbunden werden. Außerdem ist dieses Spulenende des Überwachungsrelais UR fest mit dem Außenschirm AS verbunden.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schutzschaltung sei zunächst angenommen, daß keine Störung vorliegt. Zum Einschalten des Stromverbrauchers wird der Trennschalter Tr eingelegt und der Einschaltdruckknopf E gedrückt. Hierdurch wird folgender Stromkreis für das Steuerrelais R geschlossen: Von der oberen Klemme der Sekundärwicklung des Wandlers Wx über die Spule des Relais R, den Einschaltdruckknopf E, den Ausschaltdruckknopf A, parallel über die Innenschirme, den Ruhekontakt URi des Überwachungsrelais UR zum unteren Ende der Sekundärwicklung des Wandlers Wz. Das Steuerrelais R schließt den Erregerstromkreis für die Anzugspule Sz des Schutzschalters S, der seinerseits durch Schließen seines Arbeitshilfskontaktes S 2 den Einschaltdruckknopf E überbrückt, so daß sich das Steuerrelais und damit der Schutzschalter auch nach dem Loslassen des Einschaltdruckknopfes in der Einschaltlage halten. Beim Drücken des Ausschaltdruckknopfes A wird das Steuerrelais R durch Unterbrechen seines Haltestromkreises zum Abfallen gebracht, wobei es an seinem Kontakt Ri den Stromkreis für die Zugspule Sz des Schutzschalters S öffnet. Dieser fällt ab und öffnet seinen Hauptkontakt im Zuge der zu schützenden Leitung, wodurch der Ausgangszustand erreicht ist.

Hat das Netz vor dem Schutzschalter S Erdschluß, dann fließen von der Erdschlußstelle nach den Innenschirmen JSi, JS 2, JS 3 der nicht geerdeten Phasen der zu schützenden Leitung Ladeströme. Da die Innenschirme geerdet sind und zwischen den Phasenleitern und dem Außenschirm liegen, kann der Außenschirm kein Potential annehmen. Das Überwachungsrelais UR bleibt stromlos, da seine Spule mit beiden Enden an Punkten gleichen Potentials liegt.

Beginnen einzelne Litzen der zu schützenden Leitung infolge Bruches abzuspleißen, dann durchstechen sie früher oder später die Isolation zwischen der Leitungsader und dem Innenschirm. Da dieser geerdet ist, wird bezüglich des kranken Phasenleiters ein Erdschluß eingeleitet. Der beginnende Leitungsbruch ist also ein Erdschluß. Hat z. B. die Phase U Leitungs-

bruch, dann ist bei ausgeschaltetem Schutzschalter S folgender Stromkreis für das Überwachungsrelais UR geschlossen: Von den äußeren Klemmen der Sekundärwicklung des Wandlers Wz über die Gleichrichter Gi, G 2, den geerdeten Schutzleiter SL, den Innenschirm der Phase U, den Phasenleiter U, die Motorwicklung, Phasenleiter W, den Ruhehilfskontakt Si des ausgeschalteten Schutzschalters, die Spule des Überwachungsrelais UR zur Mitte der Sekundärwicklung

ίο des Wandlers W2. Das Überwachungsrelais UR spricht an und öffnet den Ruhehüfskontakt URi im Stromkreis des Steuerrelais R. Infolgedessen kann beim Drücken des Einschaltdruckknopfes das Steuerrelais R nicht zum Ansprechen und der Schutzschalter S nicht zum Einschalten gebracht werden. Durch Schließen seines Arbeitshilfskontaktes UR2 schließt das Überwachungsrelais einen Haltestromkreis, so daß es sich also dauernd hält, sobald es einmal angesprochen hat.

ao Wenn durch eine äußere Beschädigung des Zuleitungskabels der Außenschirm AS Erdschluß hat, wird das Überwachungsrelais UR über folgenden Stromkreis zum Ansprechen gebracht: Von den äußeren Enden der Sekundärwicklung des Wandlers W2 über die Gleichrichter Gi, G 2, den Schutzleiter SL, Erde, über die Erdungsstelle des Außenschirms, die Spule des Überwachungsrelais UR zur Mitte der Sekundärwicklung des Wandlers Wz. Das Überwachungsrelais öffnet an seinem Ruhehüfskontakt URx den Stromkreis des Steuerrelais R. War der Schutzschalter zu dieser Zeit eingeschaltet, so wird er durch das Abfallen des Steuerrelais R zum Ausschalten gebracht. Wenn der Schutzschalter nicht eingeschaltet war, wird seine Einschaltung durch das Überwachungsrelais verhindert.

Wird die Leitung durch nicht geerdete Metallteile so weit beschädigt, daß das Metallteil mit dem einen der Innenschirme Kontakt bekommt, dann wird der Außenschirm über das Metallteil und den Innenschirm geerdet, und die Abschaltung erfolgt dann genauso wie bei Erdschluß des Außenschirmes.

Sollen Mehrmotorenantriebe, z. B. von Panzerförderern, überwacht werden, dann ist es nicht notwendig, für jeden Antrieb ein besonderes Überwachungsrelais vorzusehen. Man kann dann gemäß Fig. 2 mit einem einzigen Uberwachungsrelais auskommen. Voraussetzung ist hierbei, daß alle Motorschütze von einem gemeinsamen Steuerstromkreis aus gesteuert werden. Nach der Schaltung nach Fig. 2 ist der gemeinsame Steuerstromkreis für die Motorschütze SI bis SIV über den Kontakt HR2 eines Hilfsrelais geführt, das von dem Überwachungsrelais UR gesteuert wird. Für jedes Motorschütz ist ein Einschaltdruckknopf E τ, Ez, Ε%, Εή. vorgesehen. Der diese Einschaltdruckknöpfe überbrückende Haltestromkreis ist nicht dargestellt.

Durch Drücken des Ausschaltdruckknopfes A können alle Motorschütze gleichzeitig abgeschaltet werden.

Das Überwachungsrelais ist wie in Fig. 1 mit dem einen Ende seiner Spule über Gleichrichter und über die Sekundärwicklung des Wandlers Wz mit dem geerdeten Schutzleiter SL verbunden, der seinerseits mit den nicht dargestellten Innenschirmen der zu den verschiedenen Motoren führenden Leitungen verbunden zu denken ist. Das andere Ende der Spule des Überwachungsrelais UR ist mit dem Kontakt Kx eines Kontrollschalters K verbunden.

Steht der Kontrollschalter K in Stellung 4, dann sind bei· eingeschalteten Schützen SI bis SIV die Außenschirme ASx, ASz, ASs, AS4 der einzelnen Motorleitungen mit dem einen Ende der Spule des Überwachungsrelais UR verbunden. Bei ausgeschalteten Schützen wird das gleiche Spulenende des Überwachungsrelais !72? außerdem noch über die Ruhehilf skontakte Si bis S4 der Schütze an die Phase T der abgeschalteten vier Motorleitungen gelegt. Bekommt einer der Außenschirme .4Si bis AS4. oder bei ausgeschalteten Schützen eine der abgehenden Motorleitungen Erdschluß, dann spricht das Überwachungsrelais UR an und schließt an seinen Kontakten URx den Stromkreis für das Hilfsrelais HR. Dieses unterbricht an seinem Kontakt HRz den Steuerstromkreis der Motorschütze, so daß diese abfallen. Gleichzeitig schließt das Hilfsrelais an seinem Kontakt HR χ einen eigenen Haltestromkreis und den Stromkreis für die Störungslampe L.

Um festzustellen, welche Motorleitung Störung hat, wird der Kontrollschalter K in die Nullstellung zurückgedreht und der vorgeordnete Trennschalter kurzzeitig ausgeschaltet. Hierauf wird die Walze des Kontrollschalters K langsam durchgedreht. Die Schaltstellung, in der das Überwachungsgerät wieder anspricht, gibt die Motorleitung an, die Störung hat.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schutzschaltung für ortsveränderliche Stromverbraucher, insbesondere in Betrieben unter Tage, deren ortsveränderliche Starkstromzuleitung mit einem geerdeten Schutzleiter und mit einem alle drei Phasenleiter umgebenden Innenschirm oder je einem Innenschirm für jeden der drei Phasenleiter sowie an ihrem abgehenden Ende mit einem durch ein Überwachungsrelais überwachten Schutzschalter versehen ist und bei der der Innenschirm bzw; die Innenschirme mit dem geerdeten Schutzleiter leitend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungsrelais bei abgeschalteter Anlage mit den Netzphasen verbunden ist, so daß sowohl die Phasenleiter der zu schützenden Leitung als auch die angeschlossenen Strömverbraucher in abgeschaltetem Zustand auf Erdschluß überwacht werden und das Einschalten der Stromverbraucher auf einen Erdschluß verhindert wird.

2. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Spulenende des Überwachungsrelais (172?) über die Sekundärwicklung eines dem Schutzschalter (S) vorgeordneten Wandlers (W 2) an Erde liegt und das andere Spulenende des Überwachungsrelais über einen Ruhekontakt (Si) des Schutzschalters an einem Phasenleiter bzw. über in Stern geschaltete Reaktanzen an allen drei Phasenleitern der zu schützenden Leitung liegt.

3. Schutzschaltung nach Anspruch 1 und 2 für Zuführungsleitungen zum Stromverbraucher, die außer einem gemeinsamen oder einzelnen Innenschirmen für die drei Phasen und einem geerdeten Schutzleiter noch einen Außenleiter besitzen, da-

durch gekennzeichnet, daß der Außenschirm mit dem Spulenende des Überwachungsrelais verbunden ist, an dem bei abgeschalteter Leitung eine oder alle drei Phasenleiter der zu schützenden Leitung angeschlossen sind.

4. Schutzschaltung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Innenschirm bzw. den parallel geschalteten Innenschirmen und dem geerdeten Schutzleiter ein Relais eingeschaltet ist, dessen Ansprechstrom niedriger ist als der kapazitive Ladestrom, der bei Erdschluß einer Netzphase außerhalb der zu schützenden Leitung nach dem Innenschirm bzw. den parallel geschalteten Innenschirmen fließt.

5. Schutzschaltung nach Anspruch ι bis 4 für mehrere durch einen gemeinsamen Steuerstromkreis gesteuerte Stromverbraucher, z. B. Mehrmotorenantriebe, dadurch gekennzeichnet, daß alle Außenschirme bzw. je erne Phase der nach den einzelnen Stromverbrauchern abgehenden Leitungen über einen Kontrollschalter (K) mit mehreren Schaltstellungen nacheinander mit dem zweiten Spulenende des Überwachungsrelais verbunden werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 690 131;
britische Patentschrift Nr. 433 887.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 609781 1.S7