DE971423C

DE971423C - Einrichtung zur Erdschlussueberwachung von Stromkreisen, insbesondere Signalstromkreisen in Grubenbetrieben

Info

Publication number: DE971423C
Application number: DES40981A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Otto; Gerhard Richter; Joachim Schoene
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1954-09-25
Filing date: 1954-09-25
Publication date: 1959-01-29

Description

AUSGEGEBEN AM 29. JANUAR 1959

S 40981 VIIIi J 21 c

Die Stromversorgung von Signalanlagen erfolgt insbesondere in Grubenbetrieben vielfach über einen Netzgleichrichter mit ungeglättetem pulsierendem Gleichstrom bei einer Spannung von z. B. no V. Dabei wird die Anlage frei von Erde ausgeführt, um bei Erdschluß der Leitungen eine falsche Signalübermittlung auszuschließen und um, vor allem bei Grubenbetrieben, Schlagwetterexplosionen zu verhindern. Zur Erdschlußüberwachung dienen dabei Relais, welche über Kontakte eines Langsamunterbrechers abwechselnd mit den Speiseleitungen verbunden werden. Um verschiedene Größen von Erdschlußwiderständen anzeigen bzw. melden zu können, werden dabei vielfach mehrere Relais oder auch ein Relais und ein Kontaktinstrument in Reihe geschaltet, wobei jede dieser Einrichtungen bei einem bestimmten Strom eine entsprechende Anzeige auslöst. Wird ein Erdschluß von z. B. 1000 Ohm/V festgestellt, so erfolgt im allgemeinen nur eine Signalisierung; sinkt dagegen der Erdschlußwiderstand unter einen Wert von 250 Ohm/V, so erfolgt außer einer Signalisierung eine völlige oder teilweise Abschaltung der Stromversorgungsanlage vom Signalstromkreis.

Voraussetzung für eine möglichst fehlerfreie Anzeige bzw. Meldung, eines eingetretenen Erdschlusses ist nun, daß der Widerstand der Über

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wachungseinrichtung klein ist gegenüber dem Erdschlußwiderstand, damit nicht, z. B. beim Auftreten eines Erdschlusses in der anderen zu diesem Zeitpunkt nicht überwachten Leitung, durch Parallelschalten dieses Erdschlußwiderstandes zur Überwachungseinrichtung eine Verfälschung des Erdschlußstromes im Überwachungskreis eintritt. Sind für verschiedene Meldestufen mehrere Überwachungseinrichtungen, z. B. mehrere Relais verschiedener Empfindlichkeit, in Reihe geschaltet, so ist das Verhältnis des Widerstandes der Überwachungseinrichtung zum Widerstand des zu überwachenden Erdschlusses zwangläufig um so größer, je kleiner der Erdschlußwiderstand ist, d. h., daß bei Verwendung derselben Überwachungsrelais für hoch- und niederohmige Erdschlüsse der bei niederohmigen Erdschlüssen auftretende Fehler größer ist. Gemäß der Erfindung kann man bei der Erdschlußüberwachung eine Anzeige verschieden großer Erdschlußwiderstände mit in den verschiedenen Meldestufen gleichbleibender Genauigkeit erzielen, wenn eine Überwachungseinrichtung verwendet wird, deren Gesamtwiderstand und Ansprechempfindlichkeit beim Feststellen eines Erdschlusses

as der jeweils nächsten Meldestufe angepaßt wird. -

Man kann z. B. von der eigentlichen Überwachungseinrichtung Speicherrelais abhängig machen, welche nacheinander angeschaltet werden und jeweils die Größe des eingetretenen Erd-Schlusses kennzeichnen. Durch diese Speicherrelais kann man dann den Widerstand und die Ansprechempfindlichkeit der Überwachungseinrichtung ändern, indem z. B. parallel zu dieser liegende Widerstände ganz oder teilweise kurzgeschlossen werden.

Die Widerstände sind dabei so bemessen, daß das Überwachungsrelais auch bei Weiterbestehen des gerade· angezeigten Erdschlusses mit Sicherheit abgefallen bleibt, nachdem es durch Kurzschließen zum Abfallen gebracht wurde, und erst wieder anspricht, wenn eine weitere Verschlechterung des Isolationszustandes der überwachten Leitungen, d. h. eine Erhöhung des Erdschlußstromes auf den der nächsten Meldestufe zugeordneten Wert auftritt.

Um ein Ansprechen der Überwachungseinrichtung durch kapazitive Lade- bzw. Entladeströme zu verhindern, sieht die Erfindung weiterhin vor, daß sowohl beim Einschalten der Anlage als auch beim Leitungswechsel die Überwachungseinrichtung durch Kontakte vorübergehendkurzgeschlossen werden.

Weitere zweckmäßige Schaltungen ergeben· sich aus dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel, dias im folgenden, an Hand der Fig. ι bis 3 beschrieben ist.

Beim Betätigen der Anschalttaste ET schließt das Schaltschütz S die Kontakte s 1, S2 und s4 und öffnet den Kontakt j3. Das Überwachungsrelais £ wird über den Kontakt η ι eines Langsamunterbrechers abwechselnd mit den Leitungen 10 und 20 verbunden, die auf Erdschluß überwacht werden sollen. Während des Leitungswecbsels wird das Relais durch den Kontakt η 2 vorübergehend kurzgeschlossen, so daß sich eine kapazitive Aufladung der Leitungen über den Schutzwiderstand W gegen Erde ausgleichen kann (Kontaktdiagramm Fig. 2). Spricht dais Relais E bei einem Erdschluß von z. B. 1000 Ohm/V, d. h. bei einer Netzspannung von 110 V und einem Erdschluß widerstand von 110 kOhm an, so wird über die Kon- taktee 1, r22 das Relais Rx zum Ansprechen gebracht. Dieses hält sich über seinen Kontakt r 11. Das Relais R2 spricht beim Schließen des Kontaktes r 12 verzögert an, hält sich über seinen Kontakt r21 und öffnet den Kontakt r 22. Gleichzeitig wird durch Schließen des Kontaktes r 23 das Ansprechen des Relais R 3 vorbereitet. Der Kontakt r 25 schaltet die Anzeigelampe L1 an, während der Kontakt r 26 einen Summer oder eine Hupe Su ertönen läßt. Durch die Ausschalttaste AT kann das Relais R 4 zum Ansprechen gebracht werden, das dann durch Umlegen seines Selbstschlußkontaktes 7-41 das akustische Signal löscht. Durch das Ansprechen der Relais R 1 und R 2 wird über die Kontakte π3 und 7-24 das Überwachungsrelais E kurzgeschlossen. Dieses fällt ab und bringt durch Öffnen seines Kontaktes e 1 das Relais R1 wieder zum Abfallen. Hierdurch wird auch der vollständige Kurzschluß des Überwachungsrelais £ aufgehoben, dessen Ansprechempfindlichkeit nunmehr aber auf einen niedrigeren Wert eingestellt ist, da an Stelle der Reihenschaltung der Widerstände Wi, W2 nur noch der Widerstand W2 parallel liegt. Sinkt der Erdschlußwiderstand weiter auf einen Wert von 250 Ohm/V, so spricht das Überwachungsrelais E erneut an und bringt dabei über seinen Kontakt e 1 und die Kontakte πι, r23 das Relais /?3 zum Ansprechen. Dieses Relais bewirkt durch seinen Kontakt r 31 die Abschaltung der Anlage durch das Schaltschütz S. Dabei öffnen die Kontakte si, S2 und: .5-4, durch welche die Signalanlage bzw. das Relais R 2 abgeschaltet wird. Durch Schließen des Kontaktes 53 leuchtet die Lampe L 2 auf, welche den eingetretenen Erdschluß von 250 Ohm/V anzeigt.

In Fig. 3 ist das Arbeitszeit-Diagramm der in Fig. ι dargestellten Schalteinrichtungen gezeigt. Dabei ist angenommen, daß zur Zeit 11 ein Erdschluß von 1000 Ohm/V, zur Zeit i2 ein Erdschluß von 250 Ohm/V eintritt. Die aus diesem Diagramm ersichtliche Ansprechverzögerung des Relais R 3 wird zweckmäßig, etwa auf 200 ms eingestellt, da auf diese Weise ein Ansprechen der Überwachungseinrichtung durch Erdschlußwischer zwar verhindert, aber ein etwas länger andauernder Erdschluß nach Ansprechen des Relais R 2 durch die Lampe L1 angezeigt wird.

Zweckmäßigerweise sieht man außer dem Überwachungsrelais noch Meßinstrumente vor, welche zur Feststellung des jeweiligen Erdschlußwertes tao dienen. Zur Überprüfung der Arbeitsfähigkeit der Überwachungseinrichtung kann es weiterhin zweckmäßig sein, künstliche Erdschlüsse, d. h. Widerstände von der Größenordnung der zu meldenden Erdschlüsse, vorzusehen, über welche das Arbeiten der Einrichtung geprüft werden kann.

Weiterhin kann man noch zusätzliche Anzeigemittel vorsehen, welche auch bei abgeschalteter Anlage erkennen lassen, in welcher Leitung der die Abschaltung bewirkende Erdschluß eingetreten war. Diese Mittel können z. B. über weitere Kontakte des Langsamunterbrechers gesteuert werden, wobei aber eine Anschaltung erst erfolgt, wenn das entsprechende Speicherrelais angesprochen hat.

to Als Überwachungsrelais verwendet man zweckmäßig ein polarisiertes Relais mit zwei Wicklungen, die je polaritätsgetreu mit der Plus- bzw. Minusleitung io bzw. 20 verbunden werden.

Die hohe Araspreiahempfmdlichkeit des polarisierten Relais erlaubt es, von vornherein, durch Parallelwiderstände W1, W 2 zu den Wicklungen den Eigenwiderstand der Überwachungseinrichtung niedrig zu halten. Außerdem kann durch diese Widerstände ein Abgleich von Fabrikationstoleranzen erfolgen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Einrichtung zur Erdschlußüberwachung von Stromkreisen, insbesondere bei Signalanlagen von Grubenbetrieben, wobei die Speiseleitungen abwechselnd auf den Isolationszustand gegen Erde geprüft werden und mehrere Meldestufen vorgesehen sind, in denen je nach Größe des Erdschlusses nur eine Signalisierung oder auch eine Abschaltung erfolgt, gekennzeichnet durch eine Überwachungseinrichtung, deren Gesamtwiderstand und Ansprechempfindlichkeit beim Feststellen eines Erdschlusses der jeweils nächsten Meldestufe angepaßt werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erdschlußüberwachung in allen Meldestufen durch nur ein Relais (E) erfolgt, das bei seinem ersten Ansprechen ein der ersten Meldestufe zugeordnetes Speicherrelais (E 2) anschaltet, welches den jeweiligen Erdschluß kennzeichnet und durch Kurzschließen eines parallel zu dem Überwachurfgsrelais (E) liegenden Widerstandes (Wi) das erneute Ansprechen dieses zum Abfallen gebrachten Relais vom Fließen des der zweiten Meldestufe zugeordneten höheren Erdschlußstromes in der Meßeinrichtung abhängig macht.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das der ersten Meldestufe zugeordnete Speicherrelais (R 2) eine konstante Ansprechverzögerung hat, die so bemessen ist, daß kurzzeitige Erdschlüsse von z. B. weniger als 200 ms Dauer nicht augezeigt werden.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung, welche die Prüfeinrichtung abwechselnd mit den Leitungen verbindet, einen Kontakt (»2) besitzt, der bei Leitungswechsel die Prüfeinrichtung vorübergehend kurzschließt, so daß das Ansprechen der Einrichtung durch kapazitive Lade- bzw. Entladeströme verhindert wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Einschaltrelais (S) der Anlage abhängiger Kontakt die Prüfeinrichtung kurzzeitig überbrückt, um ein Ansprechen durch kapazitive Lade- bzw. Entladeströme zu verhindern.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den verschiedenen Meldestufen besondere Signale, z. B. ein Lichtsignal und ein akustisches Signal, zugeordnet sind und daß das akustische Signal auch nach Abschaltung durch eine Handtaste bei der nächsten Meldestufe wieder ertönt.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungsrelais ein polarisiertes Relais mit zwei Wick- lungen ist, die polaritätsrichtig je mit einer der zu überwachenden Leitungen verbunden sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfeinrichtung eine Meßeinrichtung umfaßt, durch welche die Größe des jeweiligen Erdschlußwiderstandes feststellbar ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfeinrichtung Widerstände enthält, deren Größe den zu über- _go wachenden Erdschlußwiderständen entspricht und über welche eine Prüfung der Überwachungseinrichtung möglich ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherrelais, die Signaleinrichtungen und die Meßeinrichtungen an eine Batterie angeschlossen sind, so daß eine Anzeige und eine Prüfung eines eingetretenen Erdschlusses auch nach dem Abschalten der zu überwachenden Anlage möglieh ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 1 bis io, gekennzeichnet durch besondere Anzeigemittel, welche nach dem Abschalten der Anlage infolge eines Erdschlusses die gestörte Leitung anzeigen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen