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DE1089865B - Arrangement to reduce a fault current between feed lines, especially for cables and lines in underground mining - Google Patents

Arrangement to reduce a fault current between feed lines, especially for cables and lines in underground mining

Info

Publication number
DE1089865B
DE1089865B DES64919A DES0064919A DE1089865B DE 1089865 B DE1089865 B DE 1089865B DE S64919 A DES64919 A DE S64919A DE S0064919 A DES0064919 A DE S0064919A DE 1089865 B DE1089865 B DE 1089865B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
current
fault
switch
monitoring device
lines
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DES64919A
Other languages
German (de)
Inventor
Dipl-Ing Karl-Heinz Thuener
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Corp filed Critical Siemens Corp
Priority to DES64919A priority Critical patent/DE1089865B/en
Publication of DE1089865B publication Critical patent/DE1089865B/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02Details
    • H02H3/021Details concerning the disconnection itself, e.g. at a particular instant, particularly at zero value of current, disconnection in a predetermined order
    • H02H3/023Details concerning the disconnection itself, e.g. at a particular instant, particularly at zero value of current, disconnection in a predetermined order by short-circuiting

Landscapes

  • Locating Faults (AREA)

Description

DEUTSCHESGERMAN

Im Bergbau unter Tage und in explosionsgefährdeten Betrieben können Fehlerströme, die zwischen den einzelnen Leitern einer Speiseleitung auftreten, z. B. hervorgerufen durch direkte oder ■widerstandsbehaftete Kurzschlüsse, zu großen Gefahren für Menschen und Material führen. Es sind daher Schutzschaltungen bekanntgeworden, die die Leitungen bei Auftreten eines Fehlerstromes abschalten. Die bisher ' bekannten Schutzschaltungen benötigen jedoch Schaltzeiten, die den Sicherheitsanforderungen nicht in jedem Fall genügen. Das Streben geht daher dahin, die Schaltzeiten abzukürzen bzw. der Fehlerstelle in der Leitung die Speiseenergie in kürzester Zeit zu entziehen. Hierzu sind im Schaltanlagenbau Anordnungen zur "Vermeidung einer unzulässig hohen Fehlerlichtbogenenergie vorgeschlagen worden, bei denen den zu überwachenden Stromleitern der Schaltanlage ein Überbrückungsschalter (Kurzschlußschalter) zugeordnet ist und dieser Überbrückungsschalter in Abhängigkeit steht zu einem Auslöser, der einen auftretenden Fehlerlichtbogen optisch und damit schon im Entstehen erfaßt. Der neuen Anordnung liegt der Gedanke zugrunde, die einzelnen Leiter einer Speiseleitung bei Auftreten eines Fehlerstromes kurzzuschließen. Für die hohen Anforderungen, die im Bergbau unter Tage und in explosionsgefährdeten Betrieben an die Sicherheit gestellt werden, genügt die vorerwähnte Anordnung jedoch nicht, da ein einmal gezündeter Lichtbogen bereits zur Entzündung der vorhandenen explosiven Gemische führen kann. Ferner besteht die Gefahr, daß bei Speiseleitungen, die nur einseitig, z. B. an der Einspeisestelle, kurzgeschlossen werden, die Fehlerstelle von der Verbraucherseite her, z. B. durch auslaufende Maschinen, noch einen Fehlerstrom erhält, der ebenfalls zu Gefährdung von Menschen und Material führen kann.In underground mining and in plants at risk of explosion, fault currents can occur between the individual conductors of a feed line occur, z. B. caused by direct or ■ resistant Short circuits lead to great dangers for people and material. There are therefore protective circuits became known that switch off the lines when a fault current occurs. The so far '' known protective circuits, however, require switching times which do not always meet the security requirements. The striving therefore goes to that Shorten switching times or withdraw the feed energy from the fault in the line in the shortest possible time. For this purpose, arrangements are made in switchgear construction to "avoid an impermissibly high arc fault energy has been proposed in which the current conductors to be monitored of the switchgear one Bypass switch (short circuit switch) is assigned and this bypass switch as a function stands for a trigger, which optically and thus already developing a fault arc recorded. The new arrangement is based on the idea of adding the individual conductors to a feed line Short-circuit occurrence of a fault current. For the high demands of underground mining and are required to ensure safety in plants at risk of explosion, the above-mentioned arrangement is sufficient but not, since an arc, once ignited, will ignite the existing explosive Mixtures can lead. There is also the risk that with feed lines that are only one-sided, z. B. be short-circuited at the feed point, the fault point from the consumer side, z. B. by running out machines, still receives a fault current, which also endangers people and material can lead.

Die neue Anordnung stellt eine Weiterentwicklung der bekannten Anordnung dar unter Berücksichtigung der bei Kabel und Leitungen besonderen Verhältnisse. Die Lösung besteht darin, daß dem erzeugerseitigen Schalter der Speiseleitung und dem Verbraucher je ein Überbrückungsschalter (Kurzschlußschalter) zugeordnet ist, der in Abhängigkeit von einer Isolationsfehlerüberwachungsvorrichtung steht, derart, daß bei Auftreten eines Fehlerstromes die Leitungen am Anfang und Ende innerhalb von maximal 10 Millisekunden kurzgeschlossen werden und somit eine weitere Einspeisung auf die Fehlerstelle praktisch verhindert wird. Zur Messung des durch den Isolationsfehler hervorgerufenen Fehlerstromes kann die Isolationsf ehlerüberwachungsvorrichtung ein Meßglied enthalten, das auf die Stromsteilheit, den Betrag des Stromes, den Spannungszustand oder die Phasenlage des Verbraucherstromes anspricht. Für die einer Anordnung
zur Verminderung eines Fehlerstromes
The new arrangement represents a further development of the known arrangement, taking into account the special conditions in cables and lines. The solution is that the generator-side switch of the feed line and the consumer are each assigned a bypass switch (short-circuit switch), which is dependent on an insulation fault monitoring device, so that if a fault current occurs, the lines at the beginning and end are short-circuited within a maximum of 10 milliseconds and thus a further feed to the fault location is practically prevented. To measure the fault current caused by the insulation fault, the insulation fault monitoring device can contain a measuring element which responds to the rate of rise, the magnitude of the current, the voltage state or the phase position of the consumer current. For those of an arrangement
to reduce a fault current

zwischen Speiseleitungen,between feed lines,

insbesondere für Kabel und Leitungenespecially for cables and wires

im Bergbau unter Tagein underground mining

Anmelder:Applicant:

Siemens-SchuckertwerkeSiemens-Schuckertwerke

Aktienges ells chaf t,Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,Berlin and Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Karl-Heinz Thüner, Erlangen,
ist als Erfinder genannt worden
Dipl.-Ing. Karl-Heinz Thüner, Erlangen,
has been named as the inventor

Speiseleitung am Anfang und Ende zugeordneten Überbrückungsschalter können eine oder auch mehrere Fehlerstromüberwachungsvorrichtungen vorgesehen werden. Ferner kann nach Art des Differentialschutzes am Anfang und Ende der Speiseleitung der ein- und abfließende Strom erfaßt werden, und in Abhängigkeit von der Differenz der gemessenen Ströme können die Überbrückungsschalter eingeschaltet werden.Feed line at the beginning and end assigned bypass switches can be one or more Residual current monitoring devices are provided. Furthermore, depending on the type of differential protection at the beginning and end of the feed line the incoming and outgoing current can be detected, and as a function the bypass switches can be switched on from the difference in the measured currents.

Zur näheren Erläuterung wird auf die Zeichnung verwiesen; sie zeigt ein Schema der neuen Anordnung. Die Speiseleiter R, S, T der ummantelten Speiseleitung 1 sind über den Schalter 2 an die Energieeinspeisestelle und über den Schalter 3 an den Verbraucher angeschlossen. Dem erzeugerseitigen Schalter 2 ist der Überbrückungsschalter 4, dem verbraucherseitigen Schalter 3 der Überbrückungsschalter 5 zugeordnet. Der Überbrückungsschalter ist mit den drei Leitern der Speiseleitung verbunden und enthält ein Kurzschlußstück, das bei geschlossenem Schalter die drei Leiter der Speiseleitung miteinander kurzschließt. Für die Überbrückungsschalter 4 und 5 wird dabei ein Schalter verwendet, der eine Schaltzeit von maximal 5 Millisekunden aufweist. Jedem Überbrückungsschalter ist eine Fehlerüberwachungsvorrichtung zugeordnet, dem Überbrückungsschalter 4 der Fehlerstromüberwacher 6 und dem Überbrückungsschalter 5 der Fehlerstromüberwacher 7. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind für die beidenFor a more detailed explanation, reference is made to the drawing; it shows a schematic of the new arrangement. The feed lines R, S, T of the sheathed feed line 1 are connected to the energy feed point via the switch 2 and to the consumer via the switch 3. The bypass switch 4 is assigned to the generator-side switch 2, and the bypass switch 5 is assigned to the consumer-side switch 3. The bypass switch is connected to the three conductors of the feed line and contains a short-circuiting piece which short-circuits the three conductors of the feed line to one another when the switch is closed. For the bypass switches 4 and 5, a switch is used which has a switching time of a maximum of 5 milliseconds. A fault monitoring device is assigned to each bridging switch, the fault current monitor 6 is assigned to the bridging switch 4 and the fault current monitor 7 is assigned to the bridging switch 5

009 609/335009 609/335

Überbrückungsschalter 4 und 5 Meßglieder benutzt, die den Fehler auf verschiedene Weise erfassen. Die Fehlerstromüberwachungsvorrichtung 6 spricht z. B. auf den Betrag des Stromes und die Fehlerstromüberwachungsvorrichtung 7 auf Spannungsabsenkungen (Spannungszustand) an. Hierzu sind im Zuge der Speiseleiter für die Fehlerstromüberwachungsvorrichtung 6 drei Stromwandler vorgesehen, deren Sekundärwicklungen mit dem eigentlichen Meßglied der Vorrichtung verbunden sind. Die Fehlerstromüberwachungsvorrichtung7 enthält drei Spannungswandler, die sekundärseitig an die Meßglieder der Vorrichtung angeschlossen sind.Bypass switches 4 and 5 used measuring elements, which detect the fault in different ways. the Fault current monitoring device 6 speaks z. B. on the amount of current and the fault current monitoring device 7 for voltage drops (voltage state). For this purpose, in the course of Feeder for the fault current monitoring device 6 provided three current transformers, their secondary windings are connected to the actual measuring element of the device. The residual current monitoring device 7 contains three voltage converters, which are connected on the secondary side to the measuring elements of the device are connected.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Spricht eine der beiden Fehlerstromüberwachungsvorrichtungen an, so wird den zugeordneten Überbrückungsschaltern 4 und 5 ein Signal zugeführt, das zum sofortigen Kurzschließen der Leiter der Speiseleitung 1 führt. Somit kann, von der Erzeugerseite her gesehen, über den Schalter 2 nicht weiter auf die Fehlerstelle eingespeist werden, da der Überbrückungsschalter die Leiter R, S, T praktisch widerstandslos miteinander kurzschließt. Von der Verbraucherseite her gesehen, können Rückströme ebenfalls nicht bis zur Fehlerstelle gelangen, da auch der Überbrückungsschalter 5 die einzelnen Leiter der Speiseleitung kurzschließt. Die normalerweise vorgesehenen Hauptschalter 2 und 3 unterstehen einem normalen Fehlerschutz und lösen nach den hierdurch gegebenen Zeiten in der Größenordnung von 100 Millisekunden aus.The mode of operation of the arrangement is as follows: If one of the two fault current monitoring devices responds, a signal is fed to the associated bridging switches 4 and 5, which leads to the immediate short-circuiting of the conductors of the feed line 1. Thus, viewed from the generator side, the switch 2 can no longer be used to feed into the fault location, since the bypass switch short-circuits the conductors R, S, T with one another with practically no resistance. Seen from the consumer side, reverse currents cannot reach the point of failure either, since the bypass switch 5 also short-circuits the individual conductors of the feed line. The main switches 2 and 3, which are normally provided, are subject to normal fault protection and are triggered after the times in the order of magnitude of 100 milliseconds.

Eine Weiterentwicklung der Darstellung nach der Zeichnung besteht darin, den verbraucherseitigen sowie den erzeugerseitigen Schalter mit den Fehlerstrom-Überwachungsvorrichtungen direkt zu kuppeln, so daß also entsprechend ihren Schaltzeiten der Schalter 2 und der zugeordnete Schalter 4 bzw. der Schalter 3 und der zugeordnete Schalter 5 ansprechen. Es bilden also der erzeugerseitige und der verbraucherseitige Schalter mit ihren zugeordneten Überbrückungsschaltern je eine Schaltungsgruppe, die gemeinsam in Abhängigkeit von der Fehlerstromüberwachungsvorrichtung steht.A further development of the representation according to the drawing consists in the consumer-side as well as to couple the generator-side switch with the fault current monitoring devices directly, so that that is, according to their switching times, the switch 2 and the assigned switch 4 or switch 3 and the associated switch 5 respond. So it is formed by the producer side and the consumer side Switches with their assigned bypass switches each have a circuit group that is shared in Dependence on the residual current monitoring device.

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Anordnung zur Verminderung eines Fehlerstromes zwischen ummantelten Speiseleitungen, insbesondere für Kabel und Leitungen im Bergbau unter Tage, dadurch gekennzeichnet, daß dem erzeugerseitigen Schalter der Speiseleitung und dem Verbraucher je ein Überbrückungsschalter (Kurzschlußschalter) zugeordnet ist, der in Abhängigkeit von mindestens einer Fehlerüberwachungsvorrichtung steht, derart, daß bei Auftreten eines Isolationsfehlers die Leiter am Anfang und Ende innerhalb maximal 10 Millisekunden kurzgeschlossen werden und somit eine Einspeisung auf die Fehlerstelle praktisch verhindert wird.1. Arrangement to reduce a fault current between sheathed feed lines, in particular for cables and lines in underground mining, characterized in that the producer-side Switch of the feed line and the consumer one bypass switch (short-circuit switch) is assigned, which is dependent on at least one fault monitoring device stands in such a way that if an insulation fault occurs, the conductors at the beginning and end within can be short-circuited for a maximum of 10 milliseconds and thus a feed to the fault location is practically prevented. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überbrückungsschalter in Abhängigkeit von je einer Fehlerstromüberwachungsvorrichtung stehen.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the bypass switch in Are dependent on one residual current monitoring device. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlerstromüberwachungsvorrichtung Meßglieder zur Messung des Strombetrages, des Spannungszustandes, der Stromsteilheit und/oder der Phasenlage des Stromes enthält. 3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the fault current monitoring device Measuring elements for measuring the amount of current, the voltage state, the current rate of rise and / or the phase position of the current. 4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsfehlerüberwachungsvorrichtung den ein- und abfließenden Verbraucherstrom erfaßt und in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Differenzwert die Überbrückungsschalter einschaltet.4. Arrangement according to claim 2, characterized in that that the insulation fault monitoring device the incoming and outgoing consumer current detected and the override switch as a function of a predetermined difference value turns on. 5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erzeugerseitige und der verbraucherseitige Schalter mit ihren zugeordneten Überbrückungsschaltern je eine Schaltungsgruppe bilden, die gemeinsam in Abhängigkeit von der Fehlerstromüberwachungsvorrichtung steht.5. Arrangement according to claim 1, characterized in that the producer-side and the consumer-side Switches with their associated bypass switches each form a circuit group that is common depending on the Residual current monitoring device is standing. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften E 10018 VIIIb/21c (bekanntgemacht am 22. 3. 1956), E 8785 VIIIb/21c (bekanntgemacht am 30. 8. 1956);
deutsche Patentschrift Nr. 626 818.
Considered publications:
German Auslegeschriften E 10018 VIIIb / 21c (published on March 22, 1956), E 8785 VIIIb / 21c (published on August 30, 1956);
German patent specification No. 626 818.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 009 609/335 9.60© 009 609/335 9.60
DES64919A 1959-09-15 1959-09-15 Arrangement to reduce a fault current between feed lines, especially for cables and lines in underground mining Pending DE1089865B (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1108307B (en) * 1957-07-09 1961-06-08 Charbonnages De France Protective circuit for electrical cables for operation in explosive and firedamp atmospheres
JPS5124736A (en) * 1974-08-23 1976-02-28 Tokyo Electric Power Co Yunyudenkikikino hogohohooyobi sochi

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE626818C (en) * 1932-11-18 1936-03-03 Arthur Fritz Koppel Device to protect people or animals from dangerous electrical currents

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