EP1665307A2 - Arrangement for monitoring electric devices on stray light arcs - Google Patents

Arrangement for monitoring electric devices on stray light arcs

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Publication number
EP1665307A2
EP1665307A2 EP04765342A EP04765342A EP1665307A2 EP 1665307 A2 EP1665307 A2 EP 1665307A2 EP 04765342 A EP04765342 A EP 04765342A EP 04765342 A EP04765342 A EP 04765342A EP 1665307 A2 EP1665307 A2 EP 1665307A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
optical
electrical
optical waveguide
arrangement according
light
Prior art date
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EP04765342A
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German (de)
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EP1665307B1 (en
Inventor
Matthias Viehmann
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Fachhochschule Nordhausen
Original Assignee
Fachhochschule Nordhausen
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Publication date
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Publication of EP1665307B1 publication Critical patent/EP1665307B1/en
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/50—Means for detecting the presence of an arc or discharge

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for monitoring electrical devices for the occurrence of arcing faults. It is used to detect an arc that may occur during the operation of an electrical device, with the aim of being able to derive a warning signal or a control signal suitable for interrupting an affected circuit from the detected signal.
  • arcing can occur, in particular, on lines, cables and / or plug-in devices or contact points via which devices, assemblies or circuit parts are connected to one another. Arcs often occur during switching operations. The arcs can follow the course of the circuit in series within a circuit and / or also, so to speak in parallel, between adjacent circuits. Arcing and breakdowns between or on electrical conductors and metallic housing parts are also possible. Causes of arcing are, for example, chafing or crimping points on the conductors, as well as crushing or cable breaks. Arcing can also occur due to vibrations during operation of the equipment or damage to insulation. Last but not least, improper laying of the ladder can be the cause. Arcs cause faults in neighboring electrical devices and equipment, but can also be the cause for the destruction of affected circuit parts or fires, which can result in severe property damage or even endanger people.
  • EP 0 575 932 A1 discloses a device for detecting arcing faults, in which the magnetic field caused by an arcing is detected by means of a Hall element and, in the event of an arc being detected, a switching device for interrupting the circuit concerned is controlled.
  • the detection of an arc is additionally provided by detection of the light emanating from it. It is proposed to monitor a plurality of busbars which are guided in parallel, to lay them around an optical waveguide in a loop and to guide the light which is radially entered from the outside in the event of an arc and is therefore subjected to a not inconsiderable attenuation to an optical receiver.
  • this solution can only be used to selectively detect arcs selectively at and in the vicinity of individual, possibly particularly vulnerable positions.
  • JP 06222097 A discloses an optically based solution for the detection of arcs.
  • an optical waveguide arranged in parallel along lines or cables to be monitored. Light is transmitted between a light-emitting transmitter and an optical receiver via the optical waveguide.
  • the optical waveguide should melt as a result of the high temperature that occurs, so that the interruption in the connection between the light transmitter and the receiver that then occurs can be evaluated at the latter.
  • the disadvantage here is that in individual cases the optical waveguide may not be interrupted in the event of an arc.
  • the solution shown in DE 295 13 343 U1 which is also based on the use of an optical waveguide, does not need a light-emitting transmitter, unlike the solution shown above.
  • the light coupled into the optical waveguide in the event of an arc is evaluated directly.
  • one or more optical waveguides are routed helically around a line or a cable to be monitored.
  • a larger number of optical waveguides is preferably required, which are to be arranged in sufficiently narrow coils around the electrical conductor.
  • the object of the invention is to reliably detect the occurrence of an arc in electrical devices, namely on their lines, cables and / or contact points.
  • comprehensive, spatially all-round monitoring, based on the monitored component is to be guaranteed, the result of which, if an arc occurs, suitable measures can be derived.
  • the object is achieved by an arrangement with the features of the main claim.
  • Advantageous training and further education are given by the subclaims.
  • the proposed arrangement for monitoring electrical devices for the occurrence of arcing faults consists of at least one electrical conductor designed as a single or multi-core line or as a cable, which connects devices, assemblies or circuit parts of the electrical device to one another, from means which are used in the formation of a Lead the arcing light to an optical / electrical converter and a monitoring and evaluation unit that is electrically connected to the converter.
  • the means which guide the light emitted by a possible arc to the optical / electrical converter are at least one optical waveguide.
  • the optical waveguide envelops one or more cores of the aforementioned electrical conductor and at the same time forms the electrical insulation of a line or the sheath of a cable.
  • the optical waveguide is a direct component of a monitored electrical conductor and is also used for its electrical insulation.
  • a combination conductor is also referred to below in connection with the invention.
  • possible materials suitable for this purpose which are preferably transparent plastics, which on the one hand have good optical properties and on the other hand can be used as flexible electrical insulators.
  • the entire electrical conductor is encased by the optical waveguide, i.e. it is almost completely surrounded by the optical waveguide and is not only monitored for arcs in sections, there is the advantage that the encasing of the conductor with the optical waveguide - and thus its electrical insulation - Can be carried out in a known manner in an extrusion process during manufacture.
  • the electrical conductor encased by the optical waveguide is a line or a cable for connecting components of an electrical device monitored in the manner described.
  • requirements should be understood to mean an electrical device, for example a group of electrical devices connected via corresponding lines or cables sheathed with an optical waveguide, a single electrical device or a special assembly of a device.
  • the arrangement responds to an arc which emanates from the electrical conductor itself, which is enveloped by the optical waveguide.
  • the light from the arc is coupled in radially from the outside, but directly inside the optical waveguide, in a manner different from that known from the prior art.
  • the arrangement can also be designed in such a way that it responds to an arc which arises at a contact point of the electrical conductor designed as a clamp or plug connection with other units of the electrical device.
  • the optical waveguide enveloping the electrical conductor is introduced into the contact point.
  • the light emanating from the arc is coupled axially into the end face of the optical waveguide.
  • the arrangement according to the invention preferably has However, voltage via means for interrupting the current through the circuit parts of the electrical device affected by an arc, said means being actuated or activated by the monitoring and evaluation unit in the event of an arc being detected.
  • the means for interrupting an affected circuit can be, for example, relays or semiconductor switches or power semiconductors.
  • the invention also includes an arrangement in which the optical waveguide enveloping the electrical conductor, preferably to suppress the influence of extraneous light and / or to increase the dielectric strength, is encased by an additional electrically insulating and opaque jacket.
  • the additional outer jacket optically reflective on its inside facing the optical waveguide or to mirror it. This can be done by placing a light reflecting film on the inside.
  • An additional measure to suppress the influence of extraneous light is to couple the light into the optical / electrical converter via a corresponding wavelength of the light (daylight and / or room lighting) or only for wavelengths that are typical for arcs.
  • the filter can be arranged on the converter or be an integral part of it.
  • the electrical conductor enveloped by the optical waveguide can be designed differently.
  • a twisted two-wire line can also be used to protect against electromagnetic interference.
  • a shielded line can also be surrounded by a jacket designed as an optical waveguide. If the electrical line is a stranded wire, since such an electrical conductor has a comparatively uneven surface, it has proven to be advantageous to apply a preferably, but not necessarily, light-reflecting compensation layer thereon in order to obtain a flat surface, which then surround with the optical fiber This can be done, for example, by a hose method, that is to say by covering the electrical conductor with a hose that forms a corresponding layer.
  • a line designed according to the invention or the combination conductor can be a line which can be cut in length in accordance with the application and which, if appropriate, is also only to be coupled to the optical / electrical converter when it is installed.
  • the combination conductor is a pre-assembled line, which is then preferably already connected to the converter.
  • the converter is advantageously designed with regard to its construction so that it can be coupled as easily as possible by a user, for example a device manufacturer, to the optical waveguide used for monitoring.
  • the optical waveguide which, according to the basic idea of the invention, also functions as an insulator or jacket, can be made of a polymer, for example.
  • Polymethyl methacrylate (PMMA) and its modifications (e.g. cross-linked and fluoridated), polymethylpentene (PMP), optionally in combination with its copolymers, or polycarbonate (PC) have proven to be suitable materials.
  • polycarbonate is characterized by high flexibility and particularly good temperature resistance. In addition, it is impact-resistant and, in the event of an arc caused by flame formation, self-extinguishing.
  • Polymethylpentene also has good flexibility and is also suitable for use at high temperatures. It is also very good electrical insulation. All of the aforementioned polymers are characterized by a good transparency, i.e. a high degree of transmission. Silicone elastomers or fluoridated polymers are also suitable as materials for the optical waveguide.
  • the optical / electrical converter is designed in accordance with an envisaged embodiment of the invention in the form of a cap that can be plugged onto an axial end of the optical waveguide, or a disc that can be pushed on, the cap or disc optionally being fitted onto the electrical conductor is penetrated.
  • an embodiment which can be screwed onto an axial end of the optical waveguide is also conceivable, a ferule possibly being provided for this purpose on the optical waveguide.
  • embodiments of the arrangement according to the invention are also possible in which a plurality of optical fibers are routed to an optical / electrical converter.
  • the optical / electrical converter is a CCD line, a CCD matrix or a CMOS array.
  • the combination of electrical conductor and optical fiber is a pre-assembled cable of fixed length, in which only one axial end of the optical fiber is provided for connection to an optical / electrical converter, while the other end (but not the end of the Optical fiber-coated electrical conductor) remains open after installation in the device to be monitored, the free end is mirrored, according to an advantageous development. This ensures that, for example, the light that arises in the vicinity of this end does not leave the optical waveguide, but is reliably received by the converter and is therefore available for evaluation. If necessary, a mirroring can be realized with a line that can be cut to length, also by closing the open end with a reflective cap.
  • the latter variant opens up the possibility of integrating an optical transmitter into such a cap, by means of which a self-test of the arrangement can be carried out by the monitoring and evaluation unit when the monitored electrical device is switched on or in a time-controlled manner. In evaluating a light pulse emitted by the optical transmitter, it can be checked whether the optical waveguide is interrupted or damaged.
  • light amplifiers are arranged in sections in optical waveguides with a long cable length, such as are required for monitoring electrical connections in ships.
  • the invention is also intended to expressly include such arrangements in which the optical waveguide enveloping the electrical conductor serves both for coupling in the light of any arcing and for transmitting other useful signals within the monitored electrical device.
  • measures that are familiar to the person skilled in the art for separating or differentiating a transmitted useful signal from the light of an arc must be taken, that is to say providing light switches or filters, if necessary, or modulate the useful signal in a suitable manner for this.
  • Both a light-emitting component when the optical waveguide is used for useful signals and the optical / electrical converter can be designed such that they are coupled to the waveguide from the outside by means of slot / clamp technology for coupling and decoupling light , They are pressed into the waveguide by a claw-like design with protruding optically active elements. If necessary, both the optical coupling with the optical waveguide and the contacting of the electrical conductor are carried out using the slot / clamp technology.
  • the distinction between light signals caused by arcing faults and optical useful signals can be made by means of reference curves stored in the monitoring and evaluation unit. Reference curves for different types of arcing faults are preferably stored in the corresponding unit.
  • the signal transmission between the optical / electrical converter and the monitoring and evaluation unit can of course also take place via an electrical conductor encased by an optical waveguide, the optical waveguide optionally also being used for the transmission of useful signals, following the previous consideration.
  • the signal transmission between the converter and the monitoring and evaluation unit using the so-called “power line technology”, in which the signal transmission takes place via energy supply lines of the monitored device.
  • Fig. 1 A basic embodiment of the invention with a line that can be cut to length.
  • Fig. 2 The invention shown in Fig. 1 using a pre-assembled line of fixed length.
  • Fig. 3 An embodiment of the arrangement according to the invention for monitoring the inside of a plug device.
  • Fig. 4 A training form with an attachable optical / electrical converter.
  • the arrangement comprises an optical waveguide 2, an optical / electrical converter 3 and a monitoring and evaluation unit 4 for evaluating the signals of the above-mentioned converter 3.
  • Another direct component of the arrangement is an electrical conductor 1, which does not show circuit parts, assemblies or devices connects an electrical device and, according to the basic idea of the invention, is encased by the optical waveguide 2 over almost its entire length.
  • the electrical conductor 1 forms a non-optical core of the optical waveguide 2.
  • there is an electrical line which can be cut to length and which monitors arcs by means of the other arrangement parts and whose insulation is formed by the optical waveguide 2.
  • the resulting light is coupled into the optical waveguide 2 directly inside the optical waveguide 2.
  • the light is fed through the optical waveguide 2 to the optical / electrical converter 3, the signals of which are processed by the monitoring and evaluation unit 4.
  • the evaluation and monitoring unit 4 it can activate a warning signal in the event of an arc or activate a circuit unit comprising a suitable switching element, which interrupts the circuit section affected by the arc.
  • the elements and circuit units required for suitable evaluation of the detector signal are known to the person skilled in the art and are not intended to be the subject of further explanations here.
  • a line circuit affected by an arc can be switched off, for example, by means of a correspondingly controlled relay.
  • optical / electrical converter 3 has a corresponding surface, it is also possible, deviating from the illustration given by FIG. 1, that several optical waveguides 2, each serving as a jacket of electrical conductors, are guided thereon. In the case of complicated constellations, the use of a CCD line or matrix for the optical / electrical converter 3 is also conceivable.
  • FIG. 2 shows a slightly modified variant of the arrangement according to FIG. 1.
  • the line formed by the electrical conductor 1 and the optical waveguide 2 enveloping it is a prefabricated line with fixed length.
  • its ends are guided radially out of the optical waveguide 2 used for monitoring. It is to be regarded as particularly advantageous that such an electrical conductor 1 provided with an optical waveguide 2, irrespective of whether it is variable or fixed in terms of its length, during production in a single extrusion step simultaneously with an electrical insulation and that with it later monitoring serving optical fiber 2 can be sheathed.
  • optical / electrical converter 3 may be expedient to provide an additional opaque sheath 7 for a combination conductor designed in this way for reasons of stability or to reduce the influence of extraneous light. Additional measures or special training of the optical / electrical converter 3 may be required for further adaptation. For example, it may be necessary or expedient to couple the optical / electrical converter 3 to corresponding filter elements in order to suppress the influence of the ambient light. A further measure relating to the line consists in the possible mirroring of a possibly free axial end of the optical waveguide 2. This can be done with a view to a reliable evaluation of the arc entered into the optical waveguide 2 Light be advantageous. Finally, with longer cable lengths, for example in shipbuilding, the interposition of light amplifiers in the optical waveguide 2 may be necessary.
  • FIG. 3 shows that the line constructed in the manner described, consisting of electrical conductor 1 and optical waveguide 2, following the basic idea of the invention, can also be used for monitoring contact points, such as the inside of plug connections 5.
  • the line including the optical waveguide 2 surrounding it, is led directly into the corresponding contact point to be monitored.
  • the light emanating from a possible arc is coupled axially via the end face 6 of the optical waveguide 2 and fed to the optical / electrical converter 3.
  • the other mode of operation is the same as already described for FIG. 1.
  • the optical / electrical converter 3 may also be a complete device, preferably of small dimensions, in its housing the combination conductor according to the invention is introduced for the detection of any arcing faults and is connected there, for example via a clamp connection or a similar connection to the device.
  • the optical / electrical converter 3 can also be designed in different ways. According to an advantageous embodiment represented by FIG. 4, the converter 3 can be designed as a cap that can be plugged onto the optical waveguide 2. In the example shown, the cap-shaped converter 3 is penetrated by the electrical conductor 1.
  • the line consisting of the electrical conductor 1 and the optical waveguide 2 is encased in the example by an additional insulating and opaque jacket 7.
  • an application for detecting wire breaks or indicative wire breaks of electrical control and supply lines that are in motion - for example in automobile construction or in robot technology - is also particularly suitable. Their use is also conceivable in connection with the use of fuel cell technology in hybrid vehicles. Likewise, use in photovoltaic systems in which a possible arcing would burn due to their current source characteristics, possibly until darkness or until the onset of night, makes sense.

Abstract

The invention concerns an arrangement for monitoring electrical equipment for the emergence of accidental arcs. The object is to more reliably recognize the occurrence of an arc on lines, cables and/or contact sites or in devices than has been possible with previously known solutions. The proposed arrangement comprises at least one electrical conductor, which connects devices, subassemblies or circuit components of the piece of electrical equipment with one another, at least one light guide or optical fiber which guides the light arising in the formation of an arc to an optical/electrical transformer, as well as a monitoring and evaluating unit electrically connected with the transformer. The optical fiber envelops one or more wire cores of the above-mentioned electrical conductor and thus simultaneously forms the electrical insulation of a line or the shielding of a cable.

Description

Anordnung zur Überwachung elektrischer Einrichtungen auf StörlichtbögenArrangement for monitoring electrical equipment for arcing faults
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Überwachung elektrischer Einrichtungen auf das Entstehen von Störlichtbögen. Sie dient der Detektion eines beim Betrieb einer elektrischen Einrichtung gegebenenfalls entstehenden Lichtbogens, mit dem Ziel aus dem detektierten Signal ein Warnsignal oder ein zur Unterbrechung eines betroffenen Stromkreises geeignetes Steuersignal ableiten zu können.The invention relates to an arrangement for monitoring electrical devices for the occurrence of arcing faults. It is used to detect an arc that may occur during the operation of an electrical device, with the aim of being able to derive a warning signal or a control signal suitable for interrupting an affected circuit from the detected signal.
Beim Betrieb elektrischer Einrichtungen kann es insbesondere an Leitungen, Kabeln und/oder Steckvorrichtungen bzw. Kontaktstellen, über welche Geräte, Baugruppen oder Schaltungsteile miteinander verbunden sind, zur Ausbildung von Lichtbögen kommen. Häufig entstehen Lichtbögen auch bei Schalt- Vorgängen. Die Lichtbögen können, dem Schaltungsverlauf folgend, seriell innerhalb eines Stromkreises und/oder aber auch, sozusagen parallel, zwischen benachbart angeordneten Stromkreisen entstehen. Auch Überschläge und Durchschläge zwischen bzw. an elektrischen Leitern und metallischen Gehäuseteilen sind möglich. Ursachen für das Entstehen von Lichtbögen sind beispielsweise Scheuer- oder Kfrickstellen an .den Leitern, ebenso aber Quetschungen oder Kabelbrüche. Auch durch Vibrationen beim Betrieb der Einrichtungen oder durch Beschädigungen von Isolationen können Lichtbögen entstehen. Nicht zuletzt kann eine unsachgemäße Verlegung der Leiter ursächlich sein. Lichtbögen verursachen Störungen benachbarter elektrischer Geräte und Einrichtungen, können aber auch Ursache für eine Zerstörung betroffener Schaltungsteile oder von Bränden sein, die zu hohen Sachschäden oder gar zur Gefährdung von Menschen führen.In the operation of electrical devices, arcing can occur, in particular, on lines, cables and / or plug-in devices or contact points via which devices, assemblies or circuit parts are connected to one another. Arcs often occur during switching operations. The arcs can follow the course of the circuit in series within a circuit and / or also, so to speak in parallel, between adjacent circuits. Arcing and breakdowns between or on electrical conductors and metallic housing parts are also possible. Causes of arcing are, for example, chafing or crimping points on the conductors, as well as crushing or cable breaks. Arcing can also occur due to vibrations during operation of the equipment or damage to insulation. Last but not least, improper laying of the ladder can be the cause. Arcs cause faults in neighboring electrical devices and equipment, but can also be the cause for the destruction of affected circuit parts or fires, which can result in severe property damage or even endanger people.
Zwar kann dem Entstehen von Lichtbögen durch konstruktive Maßnahmen vorgebeugt werden. Jedoch lässt sich ihr Auftreten letztlich nicht vollständig ausschließen. Daher ist es in sensiblen Bereichen, wie beispielsweise dem Fahrzeug-, Flugzeug- oder Schiffbau erforderlich, Lösungen zu finden, mit denen das Entstehen eines Lichtbogens erkannt wird, um geeignete Maßnahmen zur Verhinderung größerer Schäden treffen zu können.The occurrence of arcs can be prevented by constructive measures. However, their occurrence cannot ultimately be completely ruled out. Therefore, in sensitive areas such as vehicle, aircraft or shipbuilding, it is necessary to find solutions with which this Arcing is detected in order to be able to take suitable measures to prevent major damage.
Aus der EP 0 575 932 A1 ist eine Einrichtung zur Erkennung von Störlichtbögen bekannt, bei welcher das von einem Lichtbogen verursachte Magnetfeld mittels eines Hallelements erkannt und im Falle der Detektion eines Lichtbogens ein Schaltgerät zur Unterbrechung des betroffenen Stromkreises angesteuert wird. Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung der beschriebenen Lösung ist zusätzlich die Erkennung eines Lichtbogens durch eine Detektion des von ihm ausgehenden Lichtes vorgesehen. Dabei wird zur Überwachung mehrerer parallel geführter Stromschienen vorgeschlagen, um diese in einer Schleife einen Lichtwellenleiter herumzulegen und das in diesen beim Auftreten eines Lichtbogens radial von außen eingetragene und daher einer nicht unerheblichen Dämpfung unterworfene Licht auf einen optischen Empfänger zu führen. Allerdings können, bezogen auf die Verwendung des Lichtleiters, mit dieser Lösung Lichtbögen nur selektiv an und im Umkreis einzelner, möglicherweise besonders gefährdeter Positionen unterstützend auch auf optischem Wege erkannt werden.EP 0 575 932 A1 discloses a device for detecting arcing faults, in which the magnetic field caused by an arcing is detected by means of a Hall element and, in the event of an arc being detected, a switching device for interrupting the circuit concerned is controlled. According to an advantageous development of the solution described, the detection of an arc is additionally provided by detection of the light emanating from it. It is proposed to monitor a plurality of busbars which are guided in parallel, to lay them around an optical waveguide in a loop and to guide the light which is radially entered from the outside in the event of an arc and is therefore subjected to a not inconsiderable attenuation to an optical receiver. However, based on the use of the light guide, this solution can only be used to selectively detect arcs selectively at and in the vicinity of individual, possibly particularly vulnerable positions.
Die JP 06222097 A offenbart eine ausschließlich auf optischer Basis arbeitende Lösung zur Erkennung von Lichtbögen. Hierzu wird vorgeschlagen, entlang zu überwachender Leitungen oder Kabel einen parallel angeordneten Lichtwellenleiter vorzusehen. Über den Lichtwellenleiter wird Licht zwischen einem Licht emittierenden Sender und einem optischen Empfänger übertragen. Im Falle eines Lichtbogens soll der Lichtwellenleiter in Folge der dabei auftretenden hohen Temperatur zerschmelzen, so dass die dann eintretende Unterbrechung der Verbindung zwischen dem Lichtsender und dem Empfänger an letzterem ausgewertet werden kann. Nachteilig ist dabei, dass der Lichtwellenleiter in Einzelfällen möglicherweise bei einem Lichtbogen doch nicht unterbrochen wird. Dies könnte eintreten, wenn beispielsweise ein Lichtbogen an der der mit dem Lichtwellenleiter in Kontakt gebrachten Seite des elektrischen Leiters abge- wandten Seite entsteht, wenn sich also beispielsweise ein Lichtbogen, anders als angenommen, nicht zwischen zwei parallelen Leitern, sondern zwischen einem der Leiter und einem die Leiter umgebenden Gehäuse ausbildet. Um dies sicher auszuschließen, müsste eine Mehrzahl von beide elektrischen Leiter umgebenden Lichtwellenleitern vorgesehen werden, was einen beträchtlichen Aufwand bedeutet.JP 06222097 A discloses an optically based solution for the detection of arcs. For this purpose, it is proposed to provide an optical waveguide arranged in parallel along lines or cables to be monitored. Light is transmitted between a light-emitting transmitter and an optical receiver via the optical waveguide. In the event of an arc, the optical waveguide should melt as a result of the high temperature that occurs, so that the interruption in the connection between the light transmitter and the receiver that then occurs can be evaluated at the latter. The disadvantage here is that in individual cases the optical waveguide may not be interrupted in the event of an arc. This could occur if, for example, an arc arises on the side of the electrical conductor which is remote from the side in contact with the optical waveguide, for example if an arc, contrary to what is assumed, does not occur between two parallel conductors but between one of the conductors and forms a housing surrounding the conductors. To be sure to exclude, a plurality of optical fibers surrounding both electrical conductors would have to be provided, which means a considerable outlay.
Die in der DE 295 13 343 U1 dargestellte Lösung, welche ebenfalls auf der Verwendung eines Lichtwellenleiters basiert, kommt, anders als die zuvor dargestellte Lösung, ohne einen Licht emittierenden Sender aus. Hier erfolgt eine unmittelbare Auswertung des bei einem Lichtbogen in den Lichtwellenleiter eingekoppelten Lichtes. Dazu sind um eine zu überwachende Leitung oder ein Kabel ein oder mehrere Lichtwellenleiter wendeiförmig herum geführt. Um eine räumlich allumfassende Überwachung des betreffenden elektrischen Leiters zu gewährleisten, ist vorzugsweise eine größere Zahl von Lichtwellenleitern erforderlich, die in hinreichend engen Wendeln um den elektrischen Leiter anzuordnen sind. Da das Licht eines Lichtbogens radial von außen in den oder die Lichtwellenleiter eingetragen wird, gilt es zudem zu beachten, dass herkömm- liehe Lichtwellenleiter so beschaffen sind, dass ein Lichtein- und -austritt über ihre Mantelflächen nahezu unterbleibt. Die insoweit vorhandene Dämpfung des beim Entstehen eines Lichtbogen von außen eingetragenen Lichtes kann sich gegebenenfalls nachteilig auf die Zuverlässigkeit des Erkennens eventueller Lichtbögen auswirken bzw. die Bildung eines sehr engmaschigen Netzes aus um den elektrischen Leiter angeordneten Lichtwellenleitern erfordern. Gleiches gilt für die in der DE 35 34 176 A1 beschriebene Lösung und ähnliche Anmerkungen lassen sich ebenfalls zu den durch die JP 12276955 A oder die EP 359 985 A2 dargestellten Lösungen geben. Die letztgenannte Druckschrift betrifft ein elektrisches Kabel, von dessen Mantel gemeinsam mit den elektrischen Adern ein dazu parallel geführter Lichtwellenleiter aufgenommen wird.The solution shown in DE 295 13 343 U1, which is also based on the use of an optical waveguide, does not need a light-emitting transmitter, unlike the solution shown above. Here, the light coupled into the optical waveguide in the event of an arc is evaluated directly. For this purpose, one or more optical waveguides are routed helically around a line or a cable to be monitored. In order to ensure all-round monitoring of the electrical conductor in question, a larger number of optical waveguides is preferably required, which are to be arranged in sufficiently narrow coils around the electrical conductor. Since the light of an arc is entered radially from the outside into the optical waveguide (s), it should also be noted that conventional optical waveguides are designed in such a way that light entry and exit via their lateral surfaces is almost eliminated. The attenuation of the light that is entered from the outside when an arc arises can possibly have an adverse effect on the reliability of the detection of possible arcs or require the formation of a very close-knit network of optical waveguides arranged around the electrical conductor. The same applies to the solution described in DE 35 34 176 A1 and similar comments can also be given to the solutions represented by JP 12276955 A or EP 359 985 A2. The last-mentioned publication relates to an electrical cable, the sheath of which, together with the electrical wires, accommodates an optical waveguide which is guided in parallel.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Auftreten eines Lichtbogens in elektrischen Einrichtungen, nämlich an deren Leitungen, Kabeln und/oder Kontaktstellen zuverlässig zu erkennen. Insbesondere soll dabei eine umfassende, bezogen auf die überwachte Komponente, räumlich allseitige Überwachung gewährleistet sein, in deren Ergebnis im Falle des Auftretens eines Lichtbogens geeignete Maßnahmen abgeleitet werden können. Die Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Aus- bzw. Weiterbildungen sind durch die Unteransprüche gegeben.The object of the invention is to reliably detect the occurrence of an arc in electrical devices, namely on their lines, cables and / or contact points. In particular, comprehensive, spatially all-round monitoring, based on the monitored component, is to be guaranteed, the result of which, if an arc occurs, suitable measures can be derived. The object is achieved by an arrangement with the features of the main claim. Advantageous training and further education are given by the subclaims.
Die vorgeschlagene Anordnung zur Überwachung elektrischer Einrichtungen auf das Entstehen von Störlichtbögen besteht aus mindestens einem als ein- oder mehradrige Leitung oder als Kabel ausgebildeten elektrischen Leiter, welcher Geräte, Baugruppen oder Schaltungsteile der elektrischen Einrichtung miteinander verbindet, aus Mitteln, welche das bei der Ausbildung eines Lichtbogens entstehende Licht auf einen optisch/elektrischen Wandler führen, sowie einer mit dem Wandler elektrisch verbundenen Überwachungs- und Auswerteeinheit. Bei den Mitteln, welche das von einem etwaigen Lichtbogen ausgehende Licht auf den optisch/elektrischen Wandler führen, handelt es sich um mindestens einen Lichtwellenleiter. In erfindungswesentlicher Weise umhüllt der Lichtwellenleiter eine oder mehrere Adern des vorgenannten elektrischen Leiters und bildet dabei gleichzeitig die elektrische Isolation einer Leitung oder den Mantel eines Kabels aus. Das heißt der Lichtwellenleiter ist unmittelbarer Bestandteil eines überwachten elektrischen Leiters und dient daneben gleichzeitig zu seiner elektrischen Isolation. Daher wird nachfolgend im Zusammenhang mit der Erfindung nachfolgend auch von einem Kombinationsleiter gesprochen. Zu möglichen, für diesen Zweck geeigneten Materialen, bei denen es sich vorzugsweise um transparente Kunststoffe handelt, die einerseits über gute optische Eigenschaften verfügen und andererseits als flexibler elektrischer Isolator verwendbar sind, sollen später noch einige Ausführungen erfolgen. Insbesondere dann, wenn der gesamte elektrische Leiter von dem Lichtwellenleiter umhüllt ist, er also nahezu ganzvolumig vom Lichtwellenleiter umgeben ist und nicht nur abschnittsweise auf Lichtbögen überwacht wird, ergibt sich der Vorteil, das die Umhüllung des Leiters mit dem Lichtwellenleiter - und damit seine elektrische Isolation - bei der Fertigung in an sich bekannter Weise in einem Extrusionsverfahren erfolgen kann. Wie bereits dargelegt, handelt es sich bei dem vom Lichtwellenleiter umhüllten elektrischen Leiter um eine Leitung oder ein Kabel zur Verbindung von Komponenten einer in der beschriebenen Weise überwachten elektrischen Einrichtung. Je nach Konstellation und den Erfordernissen soll dabei im Sinne der Erfindung unter einer elektrischen Einrichtung beispielsweise eine über entsprechende, mit einem Lichtwellenleiter umhüllte Leitungen bzw. Kabel verbundene Gruppe von elektrischen Geräten, ein einzelnes elektrisches Gerät oder eine spezielle Baugruppe eines Gerätes verstanden werden.The proposed arrangement for monitoring electrical devices for the occurrence of arcing faults consists of at least one electrical conductor designed as a single or multi-core line or as a cable, which connects devices, assemblies or circuit parts of the electrical device to one another, from means which are used in the formation of a Lead the arcing light to an optical / electrical converter and a monitoring and evaluation unit that is electrically connected to the converter. The means which guide the light emitted by a possible arc to the optical / electrical converter are at least one optical waveguide. In a manner essential to the invention, the optical waveguide envelops one or more cores of the aforementioned electrical conductor and at the same time forms the electrical insulation of a line or the sheath of a cable. This means that the optical waveguide is a direct component of a monitored electrical conductor and is also used for its electrical insulation. For this reason, a combination conductor is also referred to below in connection with the invention. A few explanations will be given later about possible materials suitable for this purpose, which are preferably transparent plastics, which on the one hand have good optical properties and on the other hand can be used as flexible electrical insulators. In particular, if the entire electrical conductor is encased by the optical waveguide, i.e. it is almost completely surrounded by the optical waveguide and is not only monitored for arcs in sections, there is the advantage that the encasing of the conductor with the optical waveguide - and thus its electrical insulation - Can be carried out in a known manner in an extrusion process during manufacture. As already explained, the electrical conductor encased by the optical waveguide is a line or a cable for connecting components of an electrical device monitored in the manner described. Depending on the constellation and the In the context of the invention, requirements should be understood to mean an electrical device, for example a group of electrical devices connected via corresponding lines or cables sheathed with an optical waveguide, a single electrical device or a special assembly of a device.
Entsprechend ihrer grundsätzlichen Ausbildung spricht die Anordnung auf einen Lichtbogen an, welcher von dem durch den Lichtwellenleiter umhüllten elektrischen Leiter selbst ausgeht. Das Licht des Lichtbogens wird dabei anders, als aus dem Stand der Technik bekannt, nicht radial von außen, sondern unmittelbar im Inneren des Lichtwellenleiters in diesen eingekoppelt. Die Anordnung kann aber auch, wie in einem Ausführungsbeispiel noch zu zeigen sein wird, so ausgeführt sein, dass sie auf einen Lichtbogen anspricht, welcher an einer als Klemm- oder Steckverbindung ausgebildeten Kontaktstelle des elektrischen Leiters mit anderen Einheiten der elektrischen Einrichtung entsteht. Hierzu wird der den elektrischen Leiter umhüllende Lichtwellenleiter in die Kontaktstelle hineingeführt. Das vom Lichtbogen ausgehende Licht wird in diesem Falle axial in die Stirnfläche des Lichtwellenleiters eingekoppelt. Im Sinne des weiter oben erläuterten Verständnisses von elektrischen Einrichtungen kommt eine solche axiale Einkopplung über die Stirnfläche dabei auch in Betracht, wenn ein in erfin- dungsgemäßer Weise ausgebildetes Kabel in das Innere eines überwachten Gerätes hineingeführt ist und irgendwo in dem Gerät ein Lichtbogen entsteht. Handelt es sich um ein kleineres Gerät (kleines Volumen), kann eine solche Konfiguration bereits zur Überwachung des gesamten Gerätes hinreichend sein. Sofern es sich jedoch um ein größeres Gerät handelt, können aber selbst- verständlich auch im Gerät selbst weitere elektrische Leiter vorgesehen sein, die von einem auf einen Wandler geführten Lichtwellenleiter umhüllt sind. Für die Auslegung der Überwachungs- und Auswerteeinheit sind, je nach Einsatzzweck und Gefährdungsgrad einer elektrischen Einrichtung durch Lichtbögen bzw. den bei ihrem Entstehen zu erwartenden Folgen unterschiedliche Konstellationen denkbar. Dabei kann es im Einzelfall ausreichend sein, die Entstehung eines Lichtbogens durch ein geeignetes optisches oder akustisches Warnsignal zu signalisieren. Vorzugsweise verfügt die erfindungsgemäße Anord- nung jedoch über Mittel zur Unterbrechung des Stromes durch die von einem Lichtbogen betroffenen Schaltungsteile der elektrischen Einrichtung, wobei die genannten Mittel durch die Überwachungs- und Auswerteeinheit im Falle der Detektion eines Lichtbogens betätigt bzw. aktiviert werden. Bei den Mitteln zur Unterbrechung eines betroffenen Stromkreises kann es sich beispielsweise um Relais oder Halbleiterschalter bzw. Leistungshalbleiter handeln. Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit bzw. Stabilität ist von der Erfindung auch eine Anordnung umfasst, bei welcher der den elektrischen Leiter umhüllende Lichtwellenleiter, vorzugsweise zur Unterdrückung der Fremdlichteinwirkung und/oder zur Erhöhung der Durchschlagfestigkeit, von einem zusätzlichen elektrisch isolierenden und lichtundurchlässigen Mantel umhüllt ist. Um außerdem mögliche optische Verluste zu reduzieren, wie sie beispielsweise aufgrund von Leitungskrümmungen auftreten können, ist es dabei vorteilhaft, den zusätzlichen äußeren Mantel auf seiner, dem Lichtwellenleiter zugewandten Innenseite optisch reflektierend auszubilden bzw., ihn zu verspiegeln. Dies kann dadurch geschehen, dass auf seiner Innenseite eine lichtreflektierende Folie angeordnet wird. Eine zusätzliche Maßnahme zur Unterdrückung der Fremdlichteinwirkung besteht darin, das Licht in den optisch/elektrischen Wandler über ein entsprechende Wellenlängen des Lichts (Tageslicht und/oder Raumbeleuchtung) sperrendes bzw. nur für Wellenlängen, welche für Lichtbögen typisch sind, durchlässiges Filter einzukoppeln. Dabei kann das Filter am Wandler angeordnet oder dessen integraler Bestandteil sein.In accordance with its basic design, the arrangement responds to an arc which emanates from the electrical conductor itself, which is enveloped by the optical waveguide. In this case, the light from the arc is coupled in radially from the outside, but directly inside the optical waveguide, in a manner different from that known from the prior art. However, as will be shown in one exemplary embodiment, the arrangement can also be designed in such a way that it responds to an arc which arises at a contact point of the electrical conductor designed as a clamp or plug connection with other units of the electrical device. For this purpose, the optical waveguide enveloping the electrical conductor is introduced into the contact point. In this case, the light emanating from the arc is coupled axially into the end face of the optical waveguide. In the sense of the understanding of electrical devices explained further above, such an axial coupling via the end face can also be considered if a cable designed in accordance with the invention is led into the interior of a monitored device and an arc arises somewhere in the device. If the device is smaller (small volume), such a configuration may already be sufficient to monitor the entire device. If, however, it is a larger device, it is of course also possible to provide further electrical conductors in the device itself, which are encased by an optical waveguide guided on a converter. Different constellations are conceivable for the design of the monitoring and evaluation unit, depending on the purpose and degree of danger of an electrical device due to arcing or the consequences to be expected when it occurs. In individual cases, it may be sufficient to signal the occurrence of an arc by means of a suitable visual or acoustic warning signal. The arrangement according to the invention preferably has However, voltage via means for interrupting the current through the circuit parts of the electrical device affected by an arc, said means being actuated or activated by the monitoring and evaluation unit in the event of an arc being detected. The means for interrupting an affected circuit can be, for example, relays or semiconductor switches or power semiconductors. To increase reliability or stability, the invention also includes an arrangement in which the optical waveguide enveloping the electrical conductor, preferably to suppress the influence of extraneous light and / or to increase the dielectric strength, is encased by an additional electrically insulating and opaque jacket. In order to further reduce possible optical losses, such as may occur due to line curvatures, it is advantageous to make the additional outer jacket optically reflective on its inside facing the optical waveguide or to mirror it. This can be done by placing a light reflecting film on the inside. An additional measure to suppress the influence of extraneous light is to couple the light into the optical / electrical converter via a corresponding wavelength of the light (daylight and / or room lighting) or only for wavelengths that are typical for arcs. The filter can be arranged on the converter or be an integral part of it.
Der von dem Lichtwellenleiter umhüllte elektrische Leiter kann, abgesehen von der Zahl elektrisch leitender Adern unterschiedlich ausgebildet sein. So kann es sich beispielsweise, zum Schutz gegen elektromagnetische Störeinflüsse auch um eine verdrillte Zweidrahtleitung handeln. Auch eine geschirmte Leitung kann entsprechend der Erfindung von einem als Lichtwellenleiter ausgebildeten Mantel umgeben sein. Sofern es sich bei der elektrischen Leitung um Litze handelt, hat es sich, da ein solcher elektrischer Leiter eine vergleichsweise unebene Oberfläche besitzt, als vorteilhaft erwiesen, auf diesen eine vorzugsweise, aber nicht zwingend lichtreflektierende Ausgleichsschicht aufzubringen, um so eine ebene Oberfläche zu erhalten, welche dann mit dem Lichtwellenleiter umgeben wird, wobei dies beispielsweise durch ein Schlauchverfahren, also durch Überziehen des elektrischen Leiters mit einem, eine entsprechende Schicht ausbildenden Schlauch geschehen kann. Nicht nur bei der Verwendung von Litze für den elektrischen Leiter, sondern grundsätzlich, ist es auch denkbar, eine zähflüssige oder gelartige Schicht einzubringen, um im Falle des Durchschlags der Isolation oder des Mantels durch einen Lichtbogen einen Selbstheileffekt oder eine Selbstlöscheigenschaft zu erzielen. Schließlich ist es, unter Beibehaltung des erfinderischen Grundprinzips, auch möglich, den Kombinationsleiter als eine Anordnung mit mehreren durch Zwischenlagen getrennten optischen Lagen bzw. Schichten auszuführen.The electrical conductor enveloped by the optical waveguide, apart from the number of electrically conductive cores, can be designed differently. For example, a twisted two-wire line can also be used to protect against electromagnetic interference. According to the invention, a shielded line can also be surrounded by a jacket designed as an optical waveguide. If the electrical line is a stranded wire, since such an electrical conductor has a comparatively uneven surface, it has proven to be advantageous to apply a preferably, but not necessarily, light-reflecting compensation layer thereon in order to obtain a flat surface, which then surround with the optical fiber This can be done, for example, by a hose method, that is to say by covering the electrical conductor with a hose that forms a corresponding layer. Not only when using a stranded wire for the electrical conductor, but also in principle, it is also conceivable to introduce a viscous or gel-like layer in order to achieve a self-healing effect or self-extinguishing property in the event of the insulation or the sheath being broken through by an arc. Finally, while maintaining the basic principle of the invention, it is also possible to design the combination conductor as an arrangement with a plurality of optical layers or layers separated by intermediate layers.
Grundsätzlich kann es sich bei einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Leitung bzw. dem Kombinationsleiter um eine, entsprechend dem Einsatz, in ihrer Länge zuschneidbare Leitung handeln, die gegebenenfalls auch erst bei ihrer Verbauung an den optisch/elektrischen Wandler anzukoppeln ist. Es ist aber ebenso denkbar, dass es sich bei dem Kombinationsleiter um eine vorkonfektionierte Leitung handelt, die dann vorzugsweise bereits mit dem Wandler in Verbindung gebracht ist. Im erstgenannten Fall ist der Wandler im Hinblick auf seinen konstruktiven Aufbau vorteilhafter Weise so zu gestalten, dass er von einem Anwender, also etwa einem Gerätehersteller, möglichst einfach an den der Überwachung dienenden Lichtwellenleiter angekoppelt werden kann. Der Lichtwellenleiter, welcher, dem erfindungsgemäßen Grundgedanken folgend, gleichzeitig als Isolator oder Mantel fungiert, kann beispielsweise aus einem Polymer bestehen. Als geeignete Materialien haben sich dabei insbesondere Polymethylmethacrylat (PMMA) und dessen Modifikationen (z. B: quervernetzt und fluoridiert), Polymethylpenten (PMP), gegebenenfalls in Kombination mit seinen Copolymeren, oder Polycarbonat (PC) erwiesen. Polycarbonat zeichnet sich dabei zum Beispiel durch eine hohe Flexibilität und eine besonders gute Temperaturbeständigkeit aus. Zudem ist es schlagzäh und, im Falle von einem Lichtbogen hervorgerufener Flammenbildung, selbstverlöschend. Polymethylpenten besitzt ebenfalls eine gute Flexibilität und ist ebenso für den Einsatz bei hohen Temperaturen geeignet. Zudem ist es sehr gut elektrisch isolierend. Alle vorgenannten Polymere zeichnen sich durch eine gute Transparenz, also einen hohen Transmissionsgrad aus. Weiterhin kommen Silicon-Elastomere oder fluoridierte Polymere als Materialien für den Lichtwellenleiter in Betracht.In principle, a line designed according to the invention or the combination conductor can be a line which can be cut in length in accordance with the application and which, if appropriate, is also only to be coupled to the optical / electrical converter when it is installed. However, it is also conceivable that the combination conductor is a pre-assembled line, which is then preferably already connected to the converter. In the former case, the converter is advantageously designed with regard to its construction so that it can be coupled as easily as possible by a user, for example a device manufacturer, to the optical waveguide used for monitoring. The optical waveguide, which, according to the basic idea of the invention, also functions as an insulator or jacket, can be made of a polymer, for example. Polymethyl methacrylate (PMMA) and its modifications (e.g. cross-linked and fluoridated), polymethylpentene (PMP), optionally in combination with its copolymers, or polycarbonate (PC) have proven to be suitable materials. For example, polycarbonate is characterized by high flexibility and particularly good temperature resistance. In addition, it is impact-resistant and, in the event of an arc caused by flame formation, self-extinguishing. Polymethylpentene also has good flexibility and is also suitable for use at high temperatures. It is also very good electrical insulation. All of the aforementioned polymers are characterized by a good transparency, i.e. a high degree of transmission. Silicone elastomers or fluoridated polymers are also suitable as materials for the optical waveguide.
Auch für den optisch/elektrischen Wandler sind unterschiedlichste Ausbildungs- formen denkbar. Unter dem Gesichtspunkt einer einfachen und guten Ankopplung an den Lichtwellenleiter ist der Wandler entsprechend einer vorgesehenen Ausbildungsform der Erfindung in Form einer auf ein axiales Ende des Lichtwellenleiters aufsteckbaren Kappe oder einer aufschiebbaren Scheibe ausgebildet, wobei die Kappe oder Scheibe gegebenenfalls nach dem Aufsetzen von dem elektrischen Leiter durchragt wird. Denkbar ist aber auch eine auf ein axiales Ende des Lichtwellenleiters aufschraubbare Ausführungsform, wobei hierzu gegebenenfalls am Lichtwellenleiter eine Ferule vorzusehen ist. Im Sinne der Erfindung ist es selbstverständlich, beispielsweise bei entsprechender Länge des zu überwachenden Leiters respektive des Lichtwellenleiters, auch denkbar, beide Enden des Lichtwellenleiters mit einem optisch/elektrischen Wandler in Verbindung zu bringen. Allerdings kommt dies natürlich bei einer hinsichtlich der Länge zuschneidbaren Kombination aus elektrischem Leiter und Lichtwellenleiter nicht in Betracht. Sofern eine solche Kombination bereits bei der Fertigung an einem axialen Ende des Lichtwellenleiters mit einem Wandler oder einer Ferule versehen wird, kann insoweit auch hier von einer vorkonfektionierten Leitung gesprochen werden. Bei einer weiteren vorteilhaften Möglichkeit zur Verbindung des Lichtwellenleiters mit dem optisch/elektrischen Wandler ist es vorgesehen, dass der Wandler, vorzugsweise an einem axialen Ende des Lichtwellenleiters, in den Lichtwellenleiter eingeschmolzen ist. Im Hinblick auf die voranschreitende Entwicklung bei der Polymerelektronik ist es dabei denkbar, dass auch der Wandler aus einem Polymer besteht.A wide variety of forms of training are also conceivable for the optical / electrical converter. From the point of view of a simple and good coupling to the optical waveguide, the converter is designed in accordance with an envisaged embodiment of the invention in the form of a cap that can be plugged onto an axial end of the optical waveguide, or a disc that can be pushed on, the cap or disc optionally being fitted onto the electrical conductor is penetrated. However, an embodiment which can be screwed onto an axial end of the optical waveguide is also conceivable, a ferule possibly being provided for this purpose on the optical waveguide. In the sense of the invention it is of course also conceivable, for example with a corresponding length of the conductor to be monitored or the optical waveguide, to connect both ends of the optical waveguide to an optical / electrical converter. However, this is of course out of the question with a combination of electrical conductor and optical waveguide that can be cut to length. If such a combination is already provided with a transducer or a ferule at the axial end of the optical waveguide during manufacture, it can also be referred to as a pre-assembled line. In a further advantageous possibility for connecting the optical waveguide to the optical / electrical converter, provision is made for the converter to be melted into the optical waveguide, preferably at an axial end of the optical waveguide. In view of the advancing development in polymer electronics, it is conceivable that the converter also consists of a polymer.
Entsprechend den, bezogen auf die Anzahl der Adern des elektrischen Leiters, möglichen unterschiedlichen Ausführungsformen von Leitungen und der Konfiguration der zu überwachenden Einrichtung sind auch Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anordnung möglich, bei denen mehrere Lichtwellenleiter auf einen optisch/elektrischen Wandler geführt sind. In diesen Fällen kann es sich gegebenenfalls bei dem optisch/elektrischen Wandler um eine CCD-Zeile, eine CCD-Matrix oder um ein CMOS-Array handeln.Corresponding to the different embodiments of lines that are possible with respect to the number of wires of the electrical conductor and the configuration of the device to be monitored, embodiments of the arrangement according to the invention are also possible in which a plurality of optical fibers are routed to an optical / electrical converter. In these cases, it can where appropriate, the optical / electrical converter is a CCD line, a CCD matrix or a CMOS array.
Sofern es sich bei der aus elektrischem Leiter und Lichtwellenleiter gebildeten Kombination um eine vorkonfektionierte Leitung fester Länge handelt, bei welcher nur ein axiales Ende des Lichtwellenleiters zur Verbindung mit einem optisch/elektrischen Wandler vorgesehen ist, während das andere Ende (nicht jedoch das Ende des vom Lichtwellenleiter umhüllten elektrischen Leiters) nach dem Einbau in die zu überwachende Einrichtung offen bleibt, ist das freie Ende, entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung, verspiegelt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass etwa das Licht in der Nähe dieses Endes entstehender Lichtbögen den Lichtwellenleiter nicht verlässt, sondern durch den Wandler zuverlässig empfangen wird und somit zur Auswertung zur Verfügung steht. Gegebenenfalls kann eine Verspiegelung bei einer längenmäßig zuschneidbaren Leitung, auch durch Abschluss des offenen Endes mit einer reflektierenden Kappe realisiert sein. Die letztgenannte Variante eröffnet die Möglichkeit, in eine solche Kappe einen optischen Sender zu integrieren, mittels welchem beim Einschalten der überwachten elektrischen Einrichtung oder zeitlich gesteuert von der Überwachungs- und Auswerteeinheit ein Selbsttest der Anordnung durchgeführt werden kann. In Auswertung eines von dem optischen Sender ausgesandten Lichtimpulses kann dabei überprüft werden, ob der Lichtwellenleiter unterbrochen oder beschädigt ist.If the combination of electrical conductor and optical fiber is a pre-assembled cable of fixed length, in which only one axial end of the optical fiber is provided for connection to an optical / electrical converter, while the other end (but not the end of the Optical fiber-coated electrical conductor) remains open after installation in the device to be monitored, the free end is mirrored, according to an advantageous development. This ensures that, for example, the light that arises in the vicinity of this end does not leave the optical waveguide, but is reliably received by the converter and is therefore available for evaluation. If necessary, a mirroring can be realized with a line that can be cut to length, also by closing the open end with a reflective cap. The latter variant opens up the possibility of integrating an optical transmitter into such a cap, by means of which a self-test of the arrangement can be carried out by the monitoring and evaluation unit when the monitored electrical device is switched on or in a time-controlled manner. In evaluating a light pulse emitted by the optical transmitter, it can be checked whether the optical waveguide is interrupted or damaged.
Entsprechend einer anderen praxisrelevanten Ausgestaltung der Erfindung sind in Lichtwellenleiter mit großer Leitungslänge, wie sie etwa bei der Überwachung elektrischer Verbindungen in Schiffen erforderlich sind, abschnittsweise Lichtver- stärker eingeordnet.According to another practice-relevant embodiment of the invention, light amplifiers are arranged in sections in optical waveguides with a long cable length, such as are required for monitoring electrical connections in ships.
Ausdrücklich soll die Erfindung auch solche Anordnungen umfassen, bei denen der den elektrischen Leiter umhüllende Lichtwellenleiter sowohl der Einkopplung des Lichtes eines etwaigen Lichtbogens als auch zur Übertragung sonstiger Nutzsignale innerhalb der überwachten elektrischen Einrichtung dient. Unter Umständen sind dabei, dem Fachmann geläufige Maßnahmen zur Trennung bzw. Unterscheidung eines übertragenen Nutzsignals vom Licht eines Lichtbogens zu treffen, also gegebenenfalls Lichtweichen oder Filter vorzusehen oder das Nutzsignal in einer hierfür geeigneten Weise zu modulieren. Sowohl ein im Falle einer Nutzung des Lichtwellenleiters für Nutzsignale vorhandenes lichtemittierendes Bauelement, als auch der optisch/elektrische Wandler können dabei so ausgebildet sein, dass sie mittels Schlitz-/Klemm-Technik zur Ein- und Auskopplung von Licht von außen an den Wellenleiter angekoppelt werden. Dabei drücken sie sich durch eine krallenartige Ausbildung mit hervorstehenden optisch aktiven Elementen in den Wellenleiter ein. Gegebenenfalls erfolgt dabei sowohl die optische Kopplung mit dem Lichtwellenleiter, als auch die Kontaktierung des elektrischen Leiters unter Nutzung der Schlitz-/Klemm- Technik.The invention is also intended to expressly include such arrangements in which the optical waveguide enveloping the electrical conductor serves both for coupling in the light of any arcing and for transmitting other useful signals within the monitored electrical device. Under certain circumstances, measures that are familiar to the person skilled in the art for separating or differentiating a transmitted useful signal from the light of an arc must be taken, that is to say providing light switches or filters, if necessary, or modulate the useful signal in a suitable manner for this. Both a light-emitting component when the optical waveguide is used for useful signals and the optical / electrical converter can be designed such that they are coupled to the waveguide from the outside by means of slot / clamp technology for coupling and decoupling light , They are pressed into the waveguide by a claw-like design with protruding optically active elements. If necessary, both the optical coupling with the optical waveguide and the contacting of the electrical conductor are carried out using the slot / clamp technology.
Im Falle dessen, dass der Lichtwellenleiter der erfindungsgemäßen Anordnung neben der Detektion von Störlichtbögen auch zur optischen Übertragung von Nutzsignalen verwendet wird, kann die Unterscheidung zwischen durch Störlichtbögen hervorgerufenen Lichtsignalen und optischen Nutzsignalen mittels in der Überwachungs- und Auswerteeinheit hinteriegter Referenzkurven erfolgen. Dabei sind vorzugsweise Referenzkurven für unterschiedliche Typen von Störlichtbögen in der entsprechenden Einheit hinterlegt.In the event that the optical waveguide of the arrangement according to the invention is used not only for the detection of arcing faults but also for the optical transmission of useful signals, the distinction between light signals caused by arcing faults and optical useful signals can be made by means of reference curves stored in the monitoring and evaluation unit. Reference curves for different types of arcing faults are preferably stored in the corresponding unit.
Die Signalübertragung zwischen dem optisch/elektrischen Wandler und der Überwachungs- und Auswerteeinheit kann selbstverständlich ebenfalls über einen durch einen Lichtwellenleiter umhüllten elektrischen Leiter erfolgen, wobei der Lichtwellenleiter gegebenenfalls, der vorhergehenden Überlegung folgend, auch zur Übertragung von Nutzsignalen dient. Denkbar ist es aber ebenso, die Signalübertragung zwischen dem Wandler und der Überwachungs- und Auswerteeinheit unter Nutzung der so genannten „Power-Line-Technik" zu realisieren, bei welcher die Signalübertragung über Energieversorgungsleitungen der überwachten Einrichtung erfolgt.The signal transmission between the optical / electrical converter and the monitoring and evaluation unit can of course also take place via an electrical conductor encased by an optical waveguide, the optical waveguide optionally also being used for the transmission of useful signals, following the previous consideration. However, it is also conceivable to implement the signal transmission between the converter and the monitoring and evaluation unit using the so-called “power line technology”, in which the signal transmission takes place via energy supply lines of the monitored device.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels nochmals näher erläutert werden. In den zughörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained again in more detail below using an exemplary embodiment. The associated drawings show:
Fig. 1 : Eine grundsätzliche Ausführungsform der Erfindung mit einer längenmäßig zuschneidbaren Leitung. Fig. 2: Die in Fig. 1 dargestellte Erfindung unter Verwendung einer vorkonfektionierten Leitung fester Länge.Fig. 1: A basic embodiment of the invention with a line that can be cut to length. Fig. 2: The invention shown in Fig. 1 using a pre-assembled line of fixed length.
Fig. 3: Eine Ausbildung der erfindungsgemäßen Anordnung zur Überwachung des inneren einer Steckvorrichtung. Fig. 4: Eine Ausbildungsform mit einem aufsteckbaren optisch/elektrischen Wandler.Fig. 3: An embodiment of the arrangement according to the invention for monitoring the inside of a plug device. Fig. 4: A training form with an attachable optical / electrical converter.
Durch die Fig. 1 wird die erfindungsgemäße Anordnung in einer symbolischen Darstellung wiedergegeben. Die Anordnung umfasst einen Lichtwellenleiter 2, einen optisch/elektrischen Wandler 3 und eine Überwachungs- und Auswerteeinheit 4 zur Auswertung der Signale des vorgenannten Wandlers 3. Unmittelbarer Bestandteil der Anordnung ist weiterhin ein elektrischer Leiter 1 , welcher hier nicht dargestellte Schaltungsteile, Baugruppen oder -gerate einer elektrischen Einrichtung verbindet und, dem Grundgedanken der Erfindung entsprechend, über nahezu seine gesamte Länge von dem Lichtwellenleiter 2 umhüllt ist. Der elektrische Leiter 1 bildet dabei quasi einen nicht optischen Kern des Lichtwellenleiters 2 aus. In dem Beispiel nach Fig. 1 handelt es sich um eine längenmäßig zuschneidbare elektrische Leitung, die mittels der anderen Anordnungsteile auf Lichtbögen überwacht und deren Isolation vom Lichtwellenleiter 2 ausgebildet wird. Im Falle des Auftretens eines von dem elektrischen Leiter 1 ausgehenden Lichtbogens wird das dabei entstehende Licht unmittelbar im Inneren des Lichtwellenleiters 2 in den Lichtwellenleiter 2 eingekoppelt. Durch den Lichtwellenleiter 2 wird das Licht dem optisch/elektrischen Wandler 3 zugeführt, dessen Signale von der Überwachungs- und Auswerteeinheit 4 verarbeitet werden. Je nach Ausbildung der Auswerte- und Überwachungseinheit 4 kann durch diese, im Falle des Auftretens eines Lichtbogens, ein Warnsignal aktiviert oder eine ein geeignetes Schaltelement umfassende Schaltungseinheit angesteuert werden, welche den von dem Lichtbogen betroffenen Schaltungsabschnitt unterbricht. Die zur geeigneten Auswertung des Detektorsignals erforderlichen Elemente und Schaltungseinheiten sind dem Fachmann bekannt und sollen hier nicht Gegenstand näherer Erläuterungen sein. Die Abschaltung eines von einem Lichtbogen betroffenen Leitungskreises kann beispielsweise mittels eines entsprechend angesteuerten Relais geschehen. Sofern der optisch/elektrische Wandler 3 eine entsprechende Fläche besitzt, ist es, abweichend von der durch die Fig. 1 gegebenen Darstellung, auch möglich, dass auf diesen mehrere, jeweils als Mantel von elektrischen Leitern dienende Lichtwellenleiter 2 geführt sind. Bei komplizierten Konstellationen ist auch die Verwendung einer CCD-Zeile oder -matrix für den optisch/elektrischen Wandler 3 denkbar.1 shows the arrangement according to the invention in a symbolic representation. The arrangement comprises an optical waveguide 2, an optical / electrical converter 3 and a monitoring and evaluation unit 4 for evaluating the signals of the above-mentioned converter 3. Another direct component of the arrangement is an electrical conductor 1, which does not show circuit parts, assemblies or devices connects an electrical device and, according to the basic idea of the invention, is encased by the optical waveguide 2 over almost its entire length. The electrical conductor 1 forms a non-optical core of the optical waveguide 2. In the example according to FIG. 1, there is an electrical line which can be cut to length and which monitors arcs by means of the other arrangement parts and whose insulation is formed by the optical waveguide 2. In the event of the occurrence of an arc emanating from the electrical conductor 1, the resulting light is coupled into the optical waveguide 2 directly inside the optical waveguide 2. The light is fed through the optical waveguide 2 to the optical / electrical converter 3, the signals of which are processed by the monitoring and evaluation unit 4. Depending on the design of the evaluation and monitoring unit 4, it can activate a warning signal in the event of an arc or activate a circuit unit comprising a suitable switching element, which interrupts the circuit section affected by the arc. The elements and circuit units required for suitable evaluation of the detector signal are known to the person skilled in the art and are not intended to be the subject of further explanations here. A line circuit affected by an arc can be switched off, for example, by means of a correspondingly controlled relay. If the optical / electrical converter 3 has a corresponding surface, it is also possible, deviating from the illustration given by FIG. 1, that several optical waveguides 2, each serving as a jacket of electrical conductors, are guided thereon. In the case of complicated constellations, the use of a CCD line or matrix for the optical / electrical converter 3 is also conceivable.
Die Fig. 2 stellt eine geringfügig modifizierte Variante der Anordnung nach der Fig. 1 dar. Anders als in der Fig. 1 , handelt es sich hier bei der durch den elektrischen Leiter 1 und den ihn umhüllenden Lichtwellenleiter 2 ausgebildeten Leitung um eine vorkonfektionierte Leitung mit fester Länge. Um den elektrischen Leiter 1 an den dafür vorgesehenen Stellen anklemmen bzw. kontaktieren zu können, sind dessen Enden radial aus dem zur Überwachung dienenden Lichtwellenleiter 2 herausgeführt. Als besonders vorteilhaft ist es anzusehen, dass ein solcher mit einem Lichtwellenleiter 2 versehener elektrischer Leiter 1 , unabhängig davon, ob er hinsichtlich seiner Länge variabel oder festgelegt ist, bei der Herstellung in einem einzigen Extrusionsschritt gleichzeitig mit einer elek- frischen Isolation und dem zu seiner späteren Überwachung dienenden Lichtwellenleiter 2 umhüllt werden kann. Abhängig vom Einsatzfall kann es gegebenenfalls zweckmäßig sein, einen solchermaßen ausgebildeten Kombinationsleiter aus Stabilitätsgründen oder zur Verringerung von Fremdlichteinflüssen noch mit einem zusätzlichen lichtundurchlässigen Mantel 7 zu versehen. Zur weiteren Anpassung können noch ergänzende Maßnahmen oder besondere Ausbildungen des optisch/elektrischen Wandlers 3 erforderlich sein. So kann es erforderlich bzw. zweckmäßig sein den optisch/elektrischen Wandler 3 zur Unterdrückung des Einflusses des Umgebungslichtes mit entsprechenden Filterelementen zu koppeln. Eine weitere, die Leitung betreffende Maßnahme besteht in der eventuellen Verspiegelung eines gegebenenfalls freien axialen Endes des Lichtwellenleiters 2. Dies kann im Hinblick auf eine zuverlässige Auswertung des in den Lichtwellenleiter 2 von einem Lichtbogen eingetragenen Lichtes vorteilhaft sein. Schließlich kann bei größeren Leitungslängen, beispielsweise im Schiffsbau, die Zwischenschaltung von Lichtverstärkern in den Lichtwellenleiter 2 erforderlich sein.FIG. 2 shows a slightly modified variant of the arrangement according to FIG. 1. Unlike in FIG. 1, the line formed by the electrical conductor 1 and the optical waveguide 2 enveloping it is a prefabricated line with fixed length. In order to be able to connect or contact the electrical conductor 1 at the points provided for this purpose, its ends are guided radially out of the optical waveguide 2 used for monitoring. It is to be regarded as particularly advantageous that such an electrical conductor 1 provided with an optical waveguide 2, irrespective of whether it is variable or fixed in terms of its length, during production in a single extrusion step simultaneously with an electrical insulation and that with it later monitoring serving optical fiber 2 can be sheathed. Depending on the application, it may be expedient to provide an additional opaque sheath 7 for a combination conductor designed in this way for reasons of stability or to reduce the influence of extraneous light. Additional measures or special training of the optical / electrical converter 3 may be required for further adaptation. For example, it may be necessary or expedient to couple the optical / electrical converter 3 to corresponding filter elements in order to suppress the influence of the ambient light. A further measure relating to the line consists in the possible mirroring of a possibly free axial end of the optical waveguide 2. This can be done with a view to a reliable evaluation of the arc entered into the optical waveguide 2 Light be advantageous. Finally, with longer cable lengths, for example in shipbuilding, the interposition of light amplifiers in the optical waveguide 2 may be necessary.
Die Fig. 3 zeigt, dass die in der beschriebenen Weise aufgebaute Leitung, bestehend aus elektrischem Leiter 1 und Lichtwellenleiter 2, dem grundsätzlichen Gedanken der Erfindung folgend, auch zur Überwachung von Kontaktstellen, wie beispielsweise des Inneren von Steckverbindungen 5 einsetzbar ist. Dazu wird die Leitung einschließlich des ihn umgebenden Lichtwellenleiters 2 unmittelbar bis in die entsprechende zur überwachende Kontaktstelle hineingeführt. In diesem Falle wird das von einem eventuellen Lichtbogen ausgehende Licht axial über die Stirnfläche 6 des Lichtwellenleiters 2 eingekoppelt und dem optisch/elektrischen Wandler 3 zugeführt. Die sonstige Wirkungsweise ist die gleiche wie bereits zur Fig. 1 beschrieben. Im Hinblick darauf, dass die Erfindung auch für eine Überwachung komplexerer elektrischer oder elektronischer Einrichtungen bestimmt ist, kann es sich bei der in der Fig. 3 mit dem Bezugszeichen 5 gekennzeichneten Einheit gegebenenfalls auch um ein komplettes Gerät mit vorzugsweise kleinen Abmaßen handeln, in dessen Gehäuse der erfindungsgemäße Kombinationsleiter zur Detektion eventuell auftretender Störlichtbögen hineingeführt und dort beispielsweise über eine Klemmverbindung oder eine ähnliche Verbindung mit dem Gerät verbunden ist. Neben den, bei der Erläuterung der Fig. 1 und Fig. 2 bereits dargestellten Maßnahmen zur Anpassung der Anordnung an den jeweiligen Einsatzfall kann außerdem der optisch/elektrische Wandler 3 in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. Entsprechend einer vorteilhaften, durch die Fig. 4 dargestellten Ausführungsform kann der Wandler 3 als eine auf den Lichtwellenleiter 2 aufsteckbare Kappe ausgebildet sein. Dabei wird der kappenförmige Wandler 3 in dem dargestellten Beispiel von dem elektrischen Leiter 1 durchragt. Zur weiteren Verringerung des Einflusses des Umgebungslichtes und/oder zur Erhöhung der Durchschlagfestigkeit ist die aus dem elektrischen Leiter 1 und dem Lichtwellenleiter 2 bestehende Leitung im Beispiel von einem zusätzlichen isolierenden und lichtundurchlässigen Mantel 7 umhüllt. Für die erfindungsgemäße Anordnung bzw. den Kombinationsleiter sind die unterschiedlichsten Einsatzgebiete denkbar. Neben der Überwachung stationärer Geräte kommt dabei insbesondere auch ein Einsatz zum Erkennen von Drahtbrüchen oder sich andeutenden Drahtbrüchen von sich in Bewegung befindlichen elektrischen Ansteuer- und Versorgungsleitungen - beispielsweise im Automobilbau oder in der Robotertechnik - in Betracht. Auch im Zusammenhang mit der Verwendung der Brennstoffzellentechnik in Hybridfahrzeugen ist ihr Einsatz denkbar. Ebenso erscheint der Einsatz bei Photovoltaikanlagen, bei denen ein eventuell auftretender Lichtbogen durch ihre Stromquellencharakteristik gegebenenfalls bis zum Dunkelwerden, respektive bis zum Einsetzen der Nacht brennen würde, sinnvoll.FIG. 3 shows that the line constructed in the manner described, consisting of electrical conductor 1 and optical waveguide 2, following the basic idea of the invention, can also be used for monitoring contact points, such as the inside of plug connections 5. For this purpose, the line, including the optical waveguide 2 surrounding it, is led directly into the corresponding contact point to be monitored. In this case, the light emanating from a possible arc is coupled axially via the end face 6 of the optical waveguide 2 and fed to the optical / electrical converter 3. The other mode of operation is the same as already described for FIG. 1. In view of the fact that the invention is also intended for monitoring more complex electrical or electronic devices, the unit identified by reference number 5 in FIG. 3 may also be a complete device, preferably of small dimensions, in its housing the combination conductor according to the invention is introduced for the detection of any arcing faults and is connected there, for example via a clamp connection or a similar connection to the device. In addition to the measures for adapting the arrangement to the respective application already described in the explanation of FIGS. 1 and 2, the optical / electrical converter 3 can also be designed in different ways. According to an advantageous embodiment represented by FIG. 4, the converter 3 can be designed as a cap that can be plugged onto the optical waveguide 2. In the example shown, the cap-shaped converter 3 is penetrated by the electrical conductor 1. To further reduce the influence of the ambient light and / or to increase the dielectric strength, the line consisting of the electrical conductor 1 and the optical waveguide 2 is encased in the example by an additional insulating and opaque jacket 7. The most varied fields of application are conceivable for the arrangement according to the invention or the combination conductor. In addition to the monitoring of stationary devices, an application for detecting wire breaks or indicative wire breaks of electrical control and supply lines that are in motion - for example in automobile construction or in robot technology - is also particularly suitable. Their use is also conceivable in connection with the use of fuel cell technology in hybrid vehicles. Likewise, use in photovoltaic systems in which a possible arcing would burn due to their current source characteristics, possibly until darkness or until the onset of night, makes sense.
Liste der verwendeten BezugszeichenList of the reference symbols used
1 Elektrischer Leiter1 electrical conductor
2 Lichtwellenleiter2 optical fibers
3 (Optisch/elektrischer) Wandler Überwachungs- und Auswerteeinheit 5 Klemm- oder Steckverbindung, ggf. Gerät3 (Optical / electrical) converter monitoring and evaluation unit 5 Clamp or plug connection, device if necessary
6 Stirnfläche des Lichtwellenleiters6 end face of the optical waveguide
7 Isolierender Mantel 7 Insulating jacket

Claims

Patentansprüche claims
1. Anordnung zur Überwachung elektrischer Einrichtungen auf das Entstehen von Störlichtbögen, bestehend aus mindestens einem als ein- oder mehradrige Leitung oder als Kabel ausgebildeten elektrischen Leiter (1 ), welcher Geräte, Baugruppen oder Schaltungsteile der elektrischen Einrichtung miteinander verbindet, Mitteln welche das bei der Ausbildung eines Lichtbogens entstehende Licht vom Ort seiner Entstehung auf einen optisch/elektrischen Wandler (3) führen und einer mit dem Wandler (3) elektrisch verbundenen Überwachungs- und Auswerteeinheit (4) zur Auswertung der Signale des Wandlers (3), dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Mitteln, welche das bei der Ausbildung des Lichtbogens entstehende Licht auf den optisch/elektrischen Wandler (3) führen um mindestens einen Lichtwellenleiter (2) handelt, der eine oder mehrere Adern des elektrischen Leiters (1 ) umhüllt und dabei gleichzeitig die elektrische Isolation einer Leitung oder den Mantel eines Kabels ausbildet.1. Arrangement for monitoring electrical devices for the occurrence of arcing faults, consisting of at least one electrical conductor (1) designed as a single or multi-core line or as a cable, which connects devices, assemblies or circuit parts of the electrical device to one another, which means that Formation of an arc from the place of its origin to an optical / electrical converter (3) and a monitoring and evaluation unit (4) electrically connected to the converter (3) for evaluating the signals of the converter (3), characterized in that the means which lead the light generated during the formation of the arc to the optical / electrical converter (3) are at least one optical waveguide (2) which envelops one or more wires of the electrical conductor (1) and at the same time the electrical insulation of a line or the sheath of a cable.
2. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung auf einen Lichtbogen anspricht, welcher von dem elektrischen Leiter (1 ) ausgeht, wobei das vom Lichtbogen ausgehende Licht unmittelbar im Inneren des Lichtwellenleiters (2) in den Lichtwellenleiter (2) eingekoppelt wird.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the arrangement responds to an arc which emanates from the electrical conductor (1), the light emanating from the arc being coupled directly inside the optical waveguide (2) into the optical waveguide (2) ,
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung auf einen Lichtbogen anspricht, welcher an einer als Klemmoder Steckverbindung (5) ausgebildeten Kontaktstelle des elektrischen Leiters (1) mit anderen Einheiten der elektrischen Einrichtung entsteht, wobei der Lichtwellenleiter (2) in die Kontaktstelle hineingeführt ist und das vom Lichtbogen ausgehende Licht axial in eine Stirnfläche (6) des Lichtwellenleiters (2) eingekoppelt wird. 3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the arrangement responds to an arc which arises at a contact point of the electrical conductor (1) designed as a clamp or plug connection (5) with other units of the electrical device, the optical waveguide (2 ) is introduced into the contact point and the light emanating from the arc is coupled axially into an end face (6) of the optical waveguide (2).
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass diese Mittel zur Unterbrechung des Stromes durch die von einem Lichtbogen betroffenen Schaltungsteile der elektrischen Einrichtung umfasst, welche durch die Überwachungs- und Auswerteeinheit (4) aufgrund der Detektion des Lichtbogens betätigt bzw. aktiviert werden.4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises means for interrupting the current through the circuit parts of the electrical device affected by an arc, which are actuated or monitored by the monitoring and evaluation unit (4) on the basis of the detection of the arc . to be activated.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der eine oder mehrere Adern des elektrischen Leiters (1) umhüllende Lichtwellenleiter (2) von einem zusätzlichen elektrisch isolierenden und lichtundurchlässigen Mantel (7) umhüllt ist.5. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the one or more wires of the electrical conductor (1) enveloping optical waveguide (2) is encased by an additional electrically insulating and opaque jacket (7).
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche des zusätzlichen äußeren Mantels (7) optisch reflektierend ausgebildet ist, wobei dazu vorzugsweise eine lichtreflektierende Folie auf seiner Innenseite angeordnet ist.6. Arrangement according to claim 5, characterized in that the inner surface of the additional outer jacket (7) is optically reflective, for which purpose a light-reflecting film is preferably arranged on its inside.
7. Anordnung nach Anspruch 1 oder 5 mit einem auf der Außenfläche unebenen elektrischen Leiter (1), dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter (1) zum Erhalt einer ebenen Oberfläche mit einer zwischen ihm und dem Lichtwellenleiter (2) eingeordneten, vorzugsweise lichtreflektierenden Ausgleichsschicht versehen ist.7. Arrangement according to claim 1 or 5 with an on the outer surface uneven electrical conductor (1), characterized in that the electrical conductor (1) to obtain a flat surface with a between it and the optical waveguide (2) arranged, preferably light-reflecting compensation layer is provided.
8. Anordnung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der als Draht oder Kabel ausgebildete elektrische Leiter (1 ) von mehreren durch Zwischenschichten getrennten Lichtwellenleitern (2) umhüllt ist.8. Arrangement according to claim 1 or 5, characterized in that the electrical conductor (1) designed as a wire or cable is encased by a plurality of optical waveguides (2) separated by intermediate layers.
9. Anordnung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Umhüllung des elektrischen Leiters (1) mit dem Lichtwellenleiter (2) gebildete Kombinationsleiter als eine längenmäßig zuschneidbare Leitung ausgebildet ist. 9. Arrangement according to claim 1 or 5, characterized in that the combination conductor formed by the sheathing of the electrical conductor (1) with the optical waveguide (2) is designed as a line which can be cut to length.
10. Anordnung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der gleichzeitig als Isolation oder Mantel fungierende Lichtwellenleiter (2) aus einem Polymer besteht.10. The arrangement according to claim 1 or 5, characterized in that the optical waveguide (2) simultaneously acting as insulation or jacket consists of a polymer.
11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtwellenleiter (2) aus Polymethylmethacrylat besteht.11. The arrangement according to claim 10, characterized in that the optical waveguide (2) consists of polymethyl methacrylate.
12. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtwellenleiter (2) aus Polymethylpenten besteht.12. The arrangement according to claim 10, characterized in that the optical waveguide (2) consists of polymethylpentene.
13. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtwellenleiter (2) aus Polycarbonat besteht.13. The arrangement according to claim 10, characterized in that the optical waveguide (2) consists of polycarbonate.
14. Anordnung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass am oder im optisch/elektrischen Wandler (3) Filter zur Unterdrückung der Fremdlichteinwirkung angeordnet sind.14. Arrangement according to claim 1 or 5, characterized in that filters are arranged on or in the optical / electrical converter (3) to suppress the influence of extraneous light.
15. Anordnung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der optisch/elektrische Wandler (3) in Form einer auf ein axiales Ende des Lichtwellenleiters (2) aufsteckbare Kappe oder als eine aufschiebbare Scheibe ausgebildet ist, wobei die Kappe oder die Scheibe von dem elektrischen Leiter (1) durchragt wird.15. The arrangement according to claim 1 or 5, characterized in that the optical / electrical converter (3) in the form of a cap on an axial end of the optical waveguide (2) or as a slidable disc is formed, the cap or the disc of the electrical conductor (1) is penetrated.
16. Anordnung nach Anspruch 1 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der optisch/elektrische Wandler (3) auf ein axiales Ende des Lichtwellenleiters (2) aufschraubbar ist.16. The arrangement according to claim 1 or 14, characterized in that the optical / electrical converter (3) on an axial end of the optical waveguide (2) can be screwed.
17. Anordnung nach Anspruch 1 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der optisch/elektrische Wandler (3) in den Lichtwellenleiter (2) eingeschmolzen ist. 17. The arrangement according to claim 1 or 14, characterized in that the optical / electrical converter (3) in the optical waveguide (2) is melted.
18. Anordnung nach Anspruch 10 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der optisch/elektrische Wandler aus einem Polymer besteht.18. The arrangement according to claim 10 or 17, characterized in that the optical / electrical converter consists of a polymer.
19. Anordnung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtwellenleiter (2) mehrerer elektrischer Leiter (1) auf einen optisch/elektrischen Wandler (3) geführt sind.19. The arrangement according to claim 1 or 5, characterized in that the optical waveguide (2) of a plurality of electrical conductors (1) on an optical / electrical converter (3) are guided.
20. Anordnung nach Anspruch 1 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der optisch/elektrische Wandler (3) als eine CCD-Zeile, eine CCD-Matrix oder ein CMOS-Array ausgebildet ist.20. The arrangement according to claim 1 or 19, characterized in that the optical / electrical converter (3) is designed as a CCD line, a CCD matrix or a CMOS array.
21. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein nicht durch einen optisch/elektrischen Wandler (3) abgeschlossenes axiales Ende eines Lichtwellenleiters (2) verspiegelt oder mit einer reflektierenden Kappe versehen ist.21. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that an axial end of an optical waveguide (2) which is not terminated by an optical / electrical converter (3) is mirrored or is provided with a reflective cap.
22. Anordnung nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass in der reflektierenden Kappe ein optischer Sender zur Durchführung eines Selbsttests der Anordnung angeordnet ist, wobei die Kappe einen halbdurchlässigen Spiegel ausgebildet, der für das von dem in der Kappe angeordneten optischen Sender ausgehende Licht durchlässig ist.22. The arrangement as claimed in claim 21, characterized in that an optical transmitter for carrying out a self-test of the arrangement is arranged in the reflecting cap, the cap forming a semi-transparent mirror which is transparent to the light emitted by the optical transmitter arranged in the cap ,
23. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Lichtwellenleiter (2) mit großer Leitungslänge abschnittsweise Lichtverstärker eingeordnet sind.23. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that light amplifiers are arranged in sections in the optical waveguide (2) with a long line length.
24. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der den elektrischen Leiter (1) umhüllende Lichtwellenleiter (2) sowohl der Einkopplung des Lichtes eines etwaigen Lichtbogens als auch zur Übertragung sonstiger Nutzsignale innerhalb der überwachten elektrischen Einrichtung dient. 24. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the optical conductor (1) enveloping optical waveguide (2) serves both the coupling of the light of any arc and for the transmission of other useful signals within the monitored electrical device.
25. Anordnung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterscheidung zwischen durch Störlichtbögen hervorgerufenen Lichtsignalen und den optischen Nutzsignalen mit Hilfe in der Überwachungs- und Auswerteeinheit (4) für unterschiedliche Typen von Störlichtbögen hinteriegter Referenzkurven erfolgt.25. The arrangement as claimed in claim 24, characterized in that the distinction between light signals caused by arcing faults and the optical useful signals is made in the monitoring and evaluation unit (4) for different types of arcing faults on reference curves.
26. Anordnung nach Anspruch 1 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass der optisch/elektrische Wandler (3) und, im Falle einer Nutzung des Lichtwellenleiters (2) zur Übertragung von Nutzsignalen vorhandene lichtemittierende Bauelemente mittels Schlitz-/Klemm-Technik zur Ein- und Auskopplung von Licht von außen an den Wellenleiter (2) angekoppelt werden, wobei sie sich durch eine krallenartige Ausbildung mit hervorstehenden optisch aktiven Elementen in den Wellenleiter (2) eindrücken.26. The arrangement according to claim 1 or 24, characterized in that the optical / electrical converter (3) and, in the case of use of the optical waveguide (2) for transmitting useful signals, existing light-emitting components by means of slot / clamp technology for input and Coupling of light from the outside can be coupled to the waveguide (2), whereby they are pressed into the waveguide (2) by a claw-like design with protruding optically active elements.
27. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Informationsaustausch zwischen dem optisch/elektrischen Wandler (3) und der Überwachungs- und Auswerteeinheit (4) über einen von einem Lichtwellenleiter (2) umhüllten elektrischen Leiter (1) erfolgt.27. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the information exchange between the optical / electrical converter (3) and the monitoring and evaluation unit (4) via an optical waveguide (2) enveloped electrical conductor (1) ,
28. Anordnung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Informationsaustausch zwischen dem optisch/elektrischen Wandler (3) und der Überwachungs- und Auswerteeinheit (4) über eine gleichzeitig der Energieversorgung der überwachten elektrischen Einrichtung dienende Energieleitung erfolgt. 28. The arrangement as claimed in claim 27, characterized in that the information exchange between the optical / electrical converter (3) and the monitoring and evaluation unit (4) takes place via an energy line which simultaneously serves to supply the monitored electrical device with energy.
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