DE1053099B - Isolationsueberwachungseinrichtung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Zur Isolationsüberwachung von ein- und mehrphasigen Wechselstromnetzen werden Geräte verwendet, die dem Netz eine Meßgleichspannung gegen Erde überlagern und den infolge von Isolationsfehlern gegen Erde zum Fließen kommenden Meßgleichstrom zur Anzeige, Meldung u. dgl. benutzen.

Bezüglich der Art und Weise, wie die Überlagerung der Meßgleichspannung erfolgt, unterscheidet man zwei hauptsächlich angewandte Methoden:

Einmal kann man dem Netz die Meßgleichspannung einprägen. Hierbei wird über meist hochohmige Widerstände, über Einweggleichrichter und das Meßinstrument eine Verbindung zwischen den Netzphasen und Erde hergestellt. In dem Meßinstrument kann nur derjenige Gleichstrom fließen, der sich über die Isolationsfehler des Netzes gegen Erde schließt. Bei gesundem Netz steht das Netz unter der höchstmöglichen Gleichspannung gegen Erde, die sich aus den gleichgerichteten Phasenerdspannungen ergibt. Bei sattem Erdschluß eines Netzpunktes bricht die Gleichspannung des gesamten Netzes gegen Erde bis auf Null zusammen, da hinsichtlich dieser Gleichspannung alle Phasen, die über die niederohmigen Transformatorwicklungen verbunden sind, eine zusammenhängende metallische Schiene bilden.

Eine zweite Methode, dem Netz eine Meßgleichspannung zu überlagern, besteht darin, daß diese einer besonderen selbständigen Gleichstromquelle entnommen wird, die mit einem Pol über meist hochohmige Widerstände am Netz und mit dem anderen Pol über ein Anzeigeinstrument an Erde gelegt ist.

Das erste Verfahren hat den Vorteil, daß keine selbständige Gleichstromquelle erforderlich ist, und das zweite Verfahren hat den Vorteil, daß man auch bei spannungslosem Netz die Isolation messen kann.

Die angewandten maximalen Meßgleichspannungen können je nach den Erfordernissen in weiten Grenzen variieren. Üblich sind Meßgleichspannungen zwischen 10 bis 1000 Volt. Entsprechend der Meßgleichspannung und den für die Messung und die Relaisauslösung erforderlichen Meßgleichströmen schwanken auch die inneren Gesamtwiderstände der Meßanordnung.

Grundsätzlich kann immer nur ein solches Gerät an ein Netz angeschlossen werden, weil mehrere solche Geräte sich gegenseitig stark beeinflussen würden. Um die Anzeige eines Gerätes auch an entfernte Stellen des Netzes zu übertragen, können Tochtergeräte zur Verwendung kommen, die mit dem Anzeigeinstrument des Hauptgerätes in Reihe geschaltet sind und die Anzeige an entfernte Stellen des Netzes übertragen. Solche Tochtergeräte sind normalerweise durch eine Doppelleitung mit dem Hauptgerät verbunden. Sie haben jedoch den Nachteil, daß bei Abtrennung des Isolationsüberwachungseinrichtung

Anmelder:

Dipl.-Ing. Walther Bender,
Grünberg (Obhess.), Frankfurter Str. 36

Dipl.-Ing. Walther Bender und Albert Barlach,

Grünberg (Obhess.),
sind als Erfinder genannt worden

Hauptgerätes von Erde zwecks Prüfung desselben die gesamte Fernmeßleitung eine gefährliche Spannung gegen Erde führen kann.

Bekannt ist es auch, eine Fernanzeige dadurch zu erreichen, daß in die nach Erde führende Meßleitung des Hauptgerätes ein Widerstand gelegt ist, der klein ist gegenüber dem gesamten Meßkreiswiderstand des Hauptgerätes und mit einer Seite unmittelbar an Erde liegt, während an dessen anderer Seite eine einadrige Fernleitung angeschlossen ist. Zwischen diese einadrige Fernleitung und Erde wird dann das Fernanzeigeinstrument geschaltet. Alle diese Lösungen der Aufgabe, an entfernten Punkten des Netzes die Anzeige des Hauptgerätes sichtbar zu machen, haben den Nachteil, daß irgendwelche Meßleitungen vom Hauptgerät an die entfernten Meßpunkte gezogen werden müssen.

Zur Beseitigung dieses Mangels geht die Erfindung von einer Isolationsüberwachungseinrichtung für ein- und mehrphasige Wechselstromnetze mittels aufgedrückter oder eingeprägter Meßgleichspannung aus, die aus einem Gerät besteht, welches dem Netz eine Meßgleichspannung aufdrückt oder einprägt, und ferner einem oder mehreren getrennt vom Überlagerungsgerät getrennten Überwachungsgeräten. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß bei einer solchen Einrichtung die Überwachungsgeräte zwischen wenigstens einem Netzpunkt und Erde angeschlossen sind und eine von der Gleichspannung des Netzes gegen Erde abhängige Meß- oder Steuergröße liefern und daß sie so hochohmig sind, daß die dem Netz überlagerte Meßgleichspannung durch sie möglichst wenig beeinflußt wird oder daß sie eine Drucktaste od. dgl. enthalten, die ihren Stromkreis nur vorübergehend schließt.

Das Überlagerungsgerät kann auch ohne Meßinstrument ausgeführt sein, so daß es nur zur Erzeu-

8Oi 677/176

Claims (1)

1. ''i ei 53

   gung der Überlagerungsspannung für den Betrieb der Widerstände 1, 2, 3 an die Netzphasen gelegt und mit Überwachungsgeräte dient, oder es kann z. B. nur ein dem anderen Pol über einen Drehspulstrommesser 7 an Relais enthalten zur Signalisierung stärkerer Erd- Erde. Auch hierbei ist ein Fließen des Meßgleichschlüsse oder zur Betätigung des Hauptschalters. stromes über die Kapazitäten C nicht möglich. Ebenso

   Die Erfindung ist in zwei Ausführungsbeispielen 5 wie bei Abb. 1 kann ein Stromfluß des Meßgleichveranschaulicht. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel stromes nur über Isolationsfehler F stattfinden. Da nach Fig. 1 wird ein Drehstromnetz N von einem das Überlagerungsgerät eine selbständige Gleichstrom-Transformator T über einen Schalter S gespeist. Die quelle 4 besitzt, erfolgt eine Isolationsmessung auch Isolation dieses Systems wird durch ein Überlage- bei abgeschaltetem Netz. Das Überwachungsgerät T rungsgerätH überwacht, welches mit eingeprägter io ist in diesem Ausführungsbeispiel unter Verwendung Meßgleichspannung arbeitet. Von den Phasen aus- eines sowieso vorhandenen Erdungsspannungswandgehend ist über hochohmige Widerstände I, 2, 3, Ein- lers 8' an alle drei Phasen angeschlossen. Der weggleichrichter 4, 5, 6 und ein Drehspulinstrument 7 Erdungsspannungswandler, der z. B. zur Übereine Verbindung nach Erde hergestellt. Das Drehspul- wachung der Symmetrie der Phasenerdspannungen meßinstrument 7 ist in kQ Isolationsfehler geeicht. 15 dient und von dem in Abb. 2 nur die Primärwicklung Im Anzeigeinstrument 7 wird nur derjenige Gleich- dargestellt ist, ist für den Wechselstrom mit seinem strom erfaßt, der sich über einen Isolationsfehler F Sternpunkt durch den groß gehaltenen Kondensator 12 schließt, wogegen die Kapazitäten C des Netzes gegen an Erde gelegt, wobei darauf zu achten ist, daß kein Erde keinen Meßstrom hervorrufen. Bei gesundem Schwingungskreis zustande kommt. Zur Ableitung Netz (F = 00) steht im gesamten Netz die volle 30 eventueller statischer Aufladungen des Kondensators Gleichspannung gegen Erde an. Bei sattem Erd- 12 ist noch ein Überspannungsableiter 13 angebracht. Schluß (F = 0) bricht die Gleichspannung des Netzes Bei Betätigung der Drucktaste 10 wird zwischen dem gegen Erde dagegen auf Null zusammen. Da die Mes- Sternpunkt des Erdungsspannungswandlers 8' und sung eine reine Gleichstrommessung ist, wobei alle Erde nur die Gleichspannung gemessen. Hierbei kann Einflüsse der als konstant angenommenen Netz- 25 der ohmsche Innenwiderstand des Wandlers im allwechselspannung ausgeschaltet sind, ist es erlaubt, gemeinen vernachlässigt werden, weil er klein ist das gesamte Netz als eine zusammenhängende, gleich- gegenüber dem hochohmigen Widerstand 9. Hinsichtspannungführende Metallschiene zu betrachten, da der lieh Bemessung des letzteren und des Drehspulohmsche Widerstand der Transformatorwicklungen, Instrumentes 11 gelten die gleichen Gesichtspunkte der die einzelnen Phasen galvanisch miteinander ver- 30 wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel nach Abb. 1. bindet, zu vernachlässigen ist. Die Gleichspannung des Auch der Gesamtwiderstand des Meßpfades im ÜberNetzes gegen Erde schwankt also je nach Größe des wachungsgerät soll so hoch wie möglich gehalten Isolationsfehlers F zwischen einem Höchstwert und werden.
   Null. Für beide Ausführungsbeispiele kann man für die

   Mit Hilfe eines Überwachungsgeräts T wird nun 35 Drehspulinstrumente 11 der Überwachungsgeräte das die zwischen Netz und Erde jeweils bestehende Meß- gleiche Skalenbild wie für die Drehspulinstrumente 7 gleichspannung gemessen. In dem gezeigten Ausfüh- bekommen, wenn man den ersteren eine auf der entrungsbeispiel erfolgt diese Messung zwischen einer gegengesetzten Seite der Skala liegende Zeigerruhe-Phase und Erde. Der Meßweg führt von der Phase lage gibt. Bei beiden Beispielen kann man auf die über einen hochohmigen Widerstand 8, einen ebenfalls 40 Drucktaste 10 verzichten, wenn das Überwachungshochohmigen einstellbaren Widerstand 9, eine Druck- gerät so hochohmig ist, daß die Beeinflussung des taste 10 und einen Drehspulstrommesser 11 nach Erde. Überlagerungsgerätes in Kauf genommen werden Um die Wechselspannung für das Anzeigeinstrument kann oder die Eichung des Überlagerungsgerätes das 11 unwirksam zu machen, ist sie zwischen den Wider- oder die Überwachungsgeräte berücksichtigt,
   ständen 8 und 9 über einen Kondensator 12 nach Erde 45 Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Beiabgeleitet Das Drehspulinstrument 11 ist in kQ ge- spiele beschränkt, vielmehr sind noch mancherlei Abeicht, ähnlich wie das Drehspulinstrument 7 am Über- änderungen und auch andere Ausführungsformen im lagerungsgerät H. Seinen höchsten Ausschlag hat es Rahmen der Erfindung möglich. So kann man in bei F = ex», während es bei F = O keinen Ausschlag Fig. 1 bei genügend gedämpftem Anzeigeinstrument zeigt. Dazwischen liegen die verschiedenen Werte 50 11 _z. B. auf den Kondensator 12 verzichten. Oder man von F. Um das Überwachungsgerät T in gewissen kann den Anschluß an das Netz an mehreren Phasen Grenzen den Verschiedenheiten des Überlagerungs- oder an einem beliebigen vorhandenen oder künstgerätes H hinsichtlich Meßgleichspannung und innerem liehen Sternpunkt oder Knotenpunkt vornehmen. Man Widerstand desselben angleichen zu können, ist der kann bei ständiger Einschaltung des Gerätes auch Widerstand 9 veränderbar ausgeführt. Die Größe der 55 Relais zur Signalisierung oder zur Auslösung von Widerstände 8 und 9 richtet sich nach der Höhe der Schaltvorgängen betätigen. Da die Anzeigeinstrumente maximalen Meßgleichspannung und der Empfindlich- 11 bei spannungslosem Netz keinen Ausschlag haben, keit des Drehspulinstrumentes 11. Da der Gesamtwert was auf der Skala der Anzeige »Erdschluß« entder Widerstände 8, 9 und des Drehspulinstrumentes 11 spricht, kann man z.B. durch eine Lampe oder ein von dem Anzeigeinstrument 7 des Überlagerungs- 60 Sichtzeichen oder auf andere Weise am oder beim Ingerätes mitgemessen wird, muß dieser möglichst hoch- strument den Zustand des Spannungsführens oder der ohmig ausgeführt werden. Man kann auch durch Über- Spannungslosigkeit des Netzes kennzeichnen,
   brückung der Taste 10 eine ständige Messung vornehmen und den Eigenwiderstand des Überwachungs- Patentansprüche:
   gerätes T bei der Eichung des Überlagerungsgerätes H 65
   berücksichtigen. 1. Isolationsüberwachungseinrichtung für ein-

   Abb. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das und mehrphasige Wechselstromnetze mittels auf-

   Überlagerungsgerät H mit aufgedrückter Meßgleich- gedrückter oder eingeprägter Meßgleichspannung,

   spannung arbeitet. Eine selbständige Gleichspannungs- bestehend aus einem Gerät, welches dem Netz eine

   quelle 4 ist mit ihrem einen Pol über hochohmige 70 Meßgleichspannung aufdrückt oder einprägt und