DE1050429B

DE1050429B - Protection circuit for portable electricity consumers

Info

Publication number: DE1050429B
Application number: DENDAT1050429D
Authority: DE
Inventors: Essen - Haaizopf Dipl -Ing Joseph Gonsior
Original assignee: LICENTIA Patent Verwaltungs-GmbH, Hamburg
Publication date: 1959-02-12

Description

DEUTSCHESGERMAN

In Betrieben unter Tage ist es erforderlich, elektrische Leitungen für ortsveränderliche Stromverbraucher so zu überwachen, daß die angeschlossenen Stromverbraucher bei Beschädigung der Leitung sofort abgeschaltet werden.In underground operations it is necessary to have electrical lines for portable electricity consumers monitor in such a way that the connected power consumers immediately if the line is damaged be switched off.

In schlagwettergefährdeten Grubenräumen wird weiterhin verlangt, daß bei einer Beschädigung der Leitung und dem darauffolgenden Ansprechen der Überwachungseinrichtung keine zündfähigen Funken entstehen, die anstehende Schlagwetter oder andere explosive Gasgemische zur Explosion bringen können. Der Aufbau und die Schaltung derartiger Überwachungseinrichtungen können stark voneinander abweichen, da es möglich ist, die gewünschte Überwachung der Leitung auf verschiedene Weise zu erreichen. Bei bekannten Einrichtungen dieser Art wird beim Auftreten von Beschädigungen an der Leitung ein Stromkreis eines Relais geschlossen, das die Leitung und damit den Stromverbraucher abschaltet. Damit keine zündfähigen elektrischen Funken entstehen, muß die Stromaufnahme des Relais sehr klein sein. Das setzt wieder eine hohe Empfindlichkeit des Relais voraus.In pit rooms at risk of firedamp, it is also required that if the Line and the subsequent response of the monitoring device no ignitable sparks that could cause an upcoming firedamp or other explosive gas mixture to explode. The structure and the circuitry of such monitoring devices can differ greatly from one another. since it is possible to achieve the desired monitoring of the line in several ways. In known devices of this type, if damage occurs to the line a circuit of a relay is closed, which switches off the line and thus the power consumer. In order to no ignitable electrical sparks arise, the current consumption of the relay must be very small. This again requires a high sensitivity of the relay.

In Betrieben unter Tage werden für größere elektrische Stromverbraucher meistens Leitungen verwendet, bei denen der Überwachungsleiter die einzelnen Netzphasen sowie den geerdeten Schutzleiter umgibt und von den Netzphasen und dem Schutzleiter durch eine dünne Isolationsschicht getrennt ist. Der Überwachungsleiter hat bei einem solchen Aufbau der Leitung eine große Kapazität gegen die einzelnen Netzphasen. In Wechsel- und Drehstromnetzen kann durch die unvermeidlichen Kapazitäten der einzelnen Netzphasen untereinander und durch kapazitive Rückwirkungen auf den Relaisstromkreis ein so hoher Strom übertragen werden, daß ein unerwünschtes Ansprechen des Relais und damit ein unnötiges Abschalten der geschützten Leitung und des daran angeschlossenen Stromverbrauchers erfolgt.In underground operations, cables are mostly used for larger electrical consumers, in which the monitoring conductor represents the individual mains phases as well as the grounded protective conductor surrounds and is separated from the mains phases and the protective conductor by a thin layer of insulation. With such a structure of the line, the monitoring conductor has a large capacity against the individual Line phases. In alternating and three-phase networks, the inevitable capacities of the individual Mains phases affect each other and through capacitive feedback on the relay circuit so high current are transmitted that an undesired response of the relay and thus a unnecessary shutdown of the protected line and the power consumer connected to it takes place.

Der aus einer Spannungsquelle, z. B. einem Spannungswandler, und einem Überwachungsrelais bestehende Überwachungsstromkreis ist bei den bekannten Anordnungen zwischen dem Überwachungsleiter und dem geerdeten Schutzleiter angebracht. Bei einem Erdschluß im Netz fließen über den geerdeten Schutzleiter und den Spannungswandler des Überwachungsstromkreises sowie über das Überwachungsrelais zu dem Überwachungsleiter kapazitive Ladeströme, da der Überwachungsleiter gegen die einzelnen Netzphasen eine verhältnismäßig große Kapazität hat.'Diese Ladeströme sind vielfach so hoch, daß sie das Überwachungsrelais zum Ansprechen bringen. Beim Auftreten eines Erdschlusses, der irgendwo im Netz vor der schutzgeschalteten Leitung Schutzschaltung für ortsveränderliche
StromverbraucherThe from a voltage source, z. B. a voltage converter, and a monitoring relay existing monitoring circuit is attached in the known arrangements between the monitoring conductor and the grounded protective conductor. In the event of a ground fault in the network, capacitive charging currents flow through the earthed protective conductor and the voltage transformer of the monitoring circuit and through the monitoring relay to the monitoring conductor, since the monitoring conductor has a relatively large capacity against the individual network phases. These charging currents are often so high that they control the monitoring relay to respond. If an earth fault occurs somewhere in the network in front of the protected line, protective circuit for portable
Electricity consumers

Anmelder:Applicant:

LICENTIA Patent-Verwaltungs-G.m.b.H., Hamburg 36, Hohe Bleichen 22LICENTIA Patent-Verwaltungs-G.m.b.H., Hamburg 36, Hohe Bleichen 22

Dipl.-Ing. Joseph Gonsior, Essen-Haarzopf,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Joseph Gonsior, Essen-Hair Braid,
has been named as the inventor

liegen kann, \vird auf diese Weise der geschützte Stromverbraucher abgeschaltet oder läßt sich nicht in Betrieb nehmen, selbst wenn das Netz bei dem Erdschluß weiter in Betrieb bleiben kann.may lie, the protected power consumer is switched off in this way or cannot be switched in Put it into operation, even if the network can continue to operate in the event of the earth fault.

Es sind Schutzschaltungen bekanntgeworden, wobei sowohl der Schutzleiter als auch der Überwachungsleiter mit dem geerdeten Sternpunkt des Netzes verbunden ist. Der Nachteil dieser Schaltungsanordnung besteht jedoch darin, daß das Überwachungsrelais nicht genau eingestellt werden kann, da sich im Falle eines Erdschlusses außerhalb des zu schützenden Leitungsabschnittes der kapazitive Strom wesentlich ändert, so daß die Schutzeinrichtung dann anspricht.Protective circuits have become known, with both the protective conductor and the monitoring conductor is connected to the earthed star point of the network. The disadvantage of this circuit arrangement is, however, that the monitoring relay cannot be set precisely, because in the event of a ground fault outside of the line section to be protected, the capacitive current changes significantly so that the protective device then responds.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, diese Nachteile in einer Schutzschaltung zu vermeiden, unter Beibehaltung der bekannten Vorteile dieser Schaltungen. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht,, daß der Überwachungsleiter und der geerdete Schutzleiter an je einen Sternpunkt der Netzphasen angeschlossen sind, wobei der Sternpunkt, an dem der Schutzleiter angeschlossen ist, geerdet ist, während der Überwachungsleiter unter Zwischenschaltung einer Spannungsquelle, eines Gleichrichters und eines Relais mit einem freien Sternpunkt der Netzphasen verbunden ist.The invention has set itself the task of avoiding these disadvantages in a protective circuit, while maintaining the known advantages of these circuits. According to the invention this is achieved, that the monitoring head and the earthed protective conductors are connected to one star point of each of the mains phases, whereby the star point, to which the protective conductor is connected, is grounded, while the monitoring conductor is interposed a voltage source, a rectifier and a relay with a free star point of the Network phases is connected.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt. An exemplary embodiment is shown in the drawing.

An den Zuleitungen RST ist ein Transformator Wi₁ angeschlossen, von dem auf der Sekundärseite die Phasen UVW zu dem Stromverbraucher führen. Mittels eines Schützes α sind die zu schützende Leitung und der daran angeschlossene Stromverbraucher ni abschaltbar. Vor diesem Schütz ist an zwei Phasen der Leitung ein Spannungswandler m.₂ angeschlossen,A transformer Wi _{1 is} connected to the supply lines RST , from which the phases UVW lead to the power consumer on the secondary side. Α by means of a contactor, the line to be protected and connected thereto power consumers are switched off ni. A voltage transformer with _{2 is} connected to two phases of the line upstream of this contactor,

809 749/297809 749/297

der als Spannungsquelle _:f.ür den Überwachungsstrpmkreis dient. Das eine Ende der Sekundärwicklung dieses Transformators ist mit dem Überwächungsleiter ÜL verbunden. Das andere Ende dieser Wickwachungsieiter ÜL nach dem Überwachungsleiter. Dabei verschiebt sich das Potential des Überwachungsleiters ÜL und damit auch das Potential des freien Sternpunktes k₂. Die Potentialverschiebung erfolgt in d Wi ß d Plh iwhich serves as a voltage source _: for the monitoring circuit. One end of the secondary winding of this transformer is connected to the monitoring conductor ÜL . The other end of this Wickwachungsieiter ÜL after the monitoring conductor. This shifts the potential of the monitoring conductor ÜL and thus also the potential of the free star point k ₂ . The potential shift takes place in d Wi ß d Plh i

lung führt über einen Gleichrichter η und das Über- 5 der Weise, daß der Potentialunterschied zwischen dem wachungsrelais d zu einem aus einer Drossel k₂ künst- Schutzleiter und dem Überwachungsleiter nicht mehr Hch gebildeten Sternpunkt des Netzes. Parallel zu so groß wie die Phiasanispannuog ist. Der gesamte dem Überwachungsrelais d kann ein Kondensator C₁ den Überwachungsleiter durchfließende kapazitive geschaltet, sein. Der geerdete Schutzleiter SL ist an Strom ändert sich nicht so viel, daß das Überwaeinen durch eine Drossel Zs₁ ebenfalls künstlich gebil- 10 chungsrelais d anspricht. Der gegebenenfalls parallel deten Sternpunkt des Netzes angeschlossen. Zur zum Relais d geschaltete Kondensator C₁ beeinträchtigt Strombegrenzung kann in dieser Verbindung ein die Arbeitsweise des Überwachungsrelais nicht.
Widerstandr angeordnet sein. Zwischen den Über- An Stelle des Überwachungsrelais d kann auch,ment leads via a rectifier η and the 5 in such a way that the potential difference between the wachungsrelais d to a neutral point of the network no longer formed from a choke k _{2 artificial protective conductor and the monitoring conductor.} Parallel to as big as the Phiasanispannuog is. All of the monitoring relay d can be connected to a capacitive capacitor C ₁ flowing through the monitoring conductor. The grounded protective conductor SL does not change so much in terms of current that monitoring by a choke Zs ₁ also responds artificially to the formation relay d. The neutral point of the network connected in parallel, if applicable. For the capacitor C ₁ connected to the relay d , the current limitation cannot impair the functioning of the monitoring relay in this connection.
Resistance be arranged. Instead of the monitoring relay d, it is also possible to

wachungsieiter ÜL und den Schutzleiter ,SL ist ein wie hier nicht dargestellt, der Eingangsteil eines als Selbsthaltekontakt ausgebildeter Arbeitshilfskon- 15 Röhren- oder Magnetverstärkers od. dgl. treten, takt d₂ des Überwachungsrelais d geschaltet. Außer- Außerdem können zusätzliche Vorschaltwiderständewachungsieiter ÜL and the protective conductor, SL is a, as not shown here, the input part of a working aid designed as a self-holding contact 15 tube or magnetic amplifier or the like. Step, clock d _{2 of} the monitoring relay d switched. In addition, additional series resistors

zur Strombegrenzung eingebaut sein. Das Relais d selbst kann noch eine Ansprechverzögerung erhalten oder ein anderes Relais steuern. Derartige Zusatzeinchers bei Auftreten einer Störung. 20 richtungen sind jedoch nicht unbedingt für das Ar-be installed to limit the current. The relay d itself can still receive a response delay or control another relay. Such additional inches in the event of a malfunction. However, 20 directions are not necessarily

Bei störungsfreiem Betrieb der Leitung kann über beiten der Schutzschaltung erforderlich,
das Überwachungsrelais d kein Strom, fließen. Erhält
nun der Überwachungsleiter ÜL mit dem Schutzleiter SL eine Verbindung, z. B. durch eine äußere
Beschädigung der Leitung, wie dies durch den Blitz- 25
pfeil 1 angedeutet ist, so wird das Überwachungsrelais folgendermaßen erregt: Spannungswandler m₂,
Überwachungsleiter ÜL, Fehlerstelle 1, Schutzleiter
SL, Widerstand r, Drossel k_v Netzphasen UVW, If the line is operating correctly, it may be necessary to open the protective circuit,
the monitoring relay d no current, flow. Receives
now the monitoring conductor ÜL with the protective conductor SL a connection, z. B. by an external
Damage to the line, as caused by the lightning 25
arrow 1 is indicated, the monitoring relay is energized as follows: voltage converter m ₂ ,
Monitoring conductor ÜL, fault point 1, protective conductor
SL, resistance r, choke k _v mains phases UVW,

dem hat das Überwachungsrelais d in dem Stromkreis des Schützes α einen Rühehilfskontakt d_t zum Abschalten der geschützten Leitung und des Verbrau-the monitoring relay has the d in the circuit of the contactor α a d _t Rühehilfskontakt for switching off the protected line and of the consumer

Drossel k₂, Überwachungsrelais d, Gleichrichter n, Spannungswandler m₂. Das Relais d spricht an und öffnet den Ruhehilfskontakt d_v womit die Leitung und der Stromverbraucher abgeschaltet sind. Zugleich wird aber der Selbsthaltekontäkt(i₂ geschlossen. Durch diesen Selbsthaltekontakt wird die Fehlerstelle im Netz überbrückt. Diese Maßnahme ist wichtig; da bei einem intermittierenden Erdschluß das Netz sonst dauernd aus- und eingeschaltet würde. Nach Beseitigung der Fehlerstelle läßt sich durch öffnen des Selbsthaltekontaktes d₂ von Hand die Leitung wieder einschalten.Choke k ₂ , monitoring relay d, rectifier n, voltage converter m ₂ . The relay d responds and opens the idle auxiliary contact d _v with which the line and the power consumer are switched off. At the same time, however, the self-retaining contact (i _{2 is} closed. This self-retaining contact bridges the fault point in the network. This measure is important; otherwise the network would be switched on and off continuously in the event of an intermittent earth fault d ₂ manually switch the line back on.

Bei einem Schluß einer der Leitungsphasen UVW der schutzgeschalteten Leitung mit dem Überwachungsleiter ÜL fließt ein Strom von dem Sternpunkt der Drossel k₂ über das Relais d, den Gleichrichtern, den Überwachungsleiter ÜL und die Schadensstelle nach der betreffenden Netzphase. Das Relais d spricht an und schaltet die Leitung ebenfalls aus.When one of the line phases UVW of the protected line terminates with the monitoring conductor ÜL , a current flows from the star point of the choke k ₂ via the relay d, the rectifiers, the monitoring conductor ÜL and the damage point after the relevant network phase. The relay d responds and also switches the line off.

Tritt nun der Fall auf, daß ein Netzerdschluß vor dem Schutzschalter α liegt, so wird der geerdete Schutzleiter SL auf die Phasenspannung aufgehoben. Von der erdgeschlossenen Phase fließt nun über den Schutzleiter SL ein Teilstrom nach dem Sternpunkt der Drossel k₁ und ein zweiter Teilstrom über den Schutzleiter SL und die gestrichelt gezeichnete Kapazität C₂ des Schutzleiters SL gegen den Über-If the case now occurs that there is a mains earth fault in front of the circuit breaker α , the earthed protective conductor SL is canceled to the phase voltage. From the earth-connected phase, a partial current now flows via the protective conductor SL to the star point of the choke k ₁ and a second partial current via the protective conductor SL and the dashed capacitance C _{2 of} the protective conductor SL to the over-

Claims

Pa T E N T A N S P R p C H E:

1. Protection circuit for portable electricity consumers and the associated line sections, with a monitoring conductor the surrounds individual mains phases and the grounded protective conductor, characterized in that the Monitoring conductor and the grounded protective conductor each connected to a star point of the mains phases where the star point to which the protective conductor is connected is grounded, while the monitoring conductor with the interposition of a voltage source, a rectifier and a relay is connected to a free star point of the network phases.

2. Protection circuit according to claim 1, characterized in that between the protection and A rest auxiliary contact of the monitoring relay is arranged as a self-holding contact on the monitoring conductor is.

3. Protection circuit according to claim 1 and 2, characterized in that a capacitor (C ₁ ) is provided in parallel with the monitoring relay.

4. Protection circuit according to claim 1 to 3, characterized in that instead of the monitoring relay the input stage of a tube, magnetic amplifier or the like. Is arranged.

5. Protection circuit according to claim 1 to 4, characterized in that the monitoring relay is equipped with a response delay is.

Considered publications: German Auslegeschriften Nos. 1 000 098, 1 002 446; ETZ-B, 1954, p. 322.

1 sheet of drawings