DE1001750B

DE1001750B - Protection and monitoring device for electrical feed lines, preferably of lighting systems for underground operation

Info

Publication number: DE1001750B
Application number: DES33548A
Authority: DE
Inventors: Kurt Wulsten; Albert Gruemmer
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1953-05-23
Filing date: 1953-05-23
Publication date: 1957-01-31

Description

DEUTSCHESGERMAN

In der Hauptpatentanimeldung S 31167 VIIIb/21c ist eine Schutz- und Überwachungseinrichtung für Verbraucherleitungen, insbesondere für Beleuchtungsstromkreise in Untertagebetrieben, vorgeschlagen worden, wobei in der Speiseleitung den Hauptleitern ein Schutz- und Überwachungsleiter bzw. entsprechende Systeme räumlich benachbart zugeordnet sind. Überwachungs- und Schutzleiter sind dabei an dem Ende des zu überwachenden Leitungszuges durch eine Spannungsquelle gespeist über eine Überwachungsei η richtung, welche eine Unterbrechung der Leiter anzeigt bzw. bei einer solchen anspricht und das Schütz der Hauptspeiseleitungen steuert. Eine weiteie Überwachungseinrichtung ist dabei zwischen einem Anschlußpunkt der Spannungsquelle angeschlossen, welcher verschieden ist von demjenigen des Schutzleiters und demjenigen der Verbindungsleitung zum Überwachungsleiter. Sie dient zur Überwachung auf innere Fehler, d. h. die Entstehung eines Schlusses zwischen einem Hauptleiter und dem Schutz- und Überwachungsleitersystem.In the main patent application S 31167 VIIIb / 21c is a protection and monitoring device for Load lines, especially for lighting circuits in underground operations, proposed been, whereby in the feed line the main conductors a protective and monitoring conductor or corresponding Systems are assigned spatially adjacent. Monitoring and protective conductors are on the end of the line to be monitored, fed by a voltage source via a monitoring device η direction, which indicates or responds to an interruption in the conductor and the contactor of the main feeder lines controls. A wide monitoring device is between connected to a connection point of the voltage source, which is different from that the protective conductor and that of the connection line to the monitoring conductor. It is used for monitoring internal faults, d. H. the making of a conclusion between an executive and that Protective and monitoring ladder system.

Bei einer solchen Anordnung hat sich gezeigt, daß ein Unterbrechungsfehler in der aus Überwachungsleiter und Schutzleiter gebildeten Leiterschleife dann nicht erfaßt wird, wenn vor der oder den Unterbrechungsstellen des Schutzleiters und des Überwachungsleiters zwischen diesen beiden Leitungen ein Schluß entstanden ist. Entsteht nun zusätzlich ein Leitungsschluß zwischen einem Teil der Leitungsschleife aus Überwachungsleiter und Schutzleiter, welcher nach dem Ende der Leitung zu liegt und durch je eine Unterbrechungsstelle in den Leitungszügen dies Schutz- und des Überwachungsleiters von dem nach der Spannungsquelle zu liegenden Teil abgetrennt ist, so kann die zweite Überwachungseinrichtun'g nicht auf diesen Fehler ansprechen, und das genannte Leiterschleifenstück liegt an der Netzspannung bzw. der Spannung des Hauptleiters.With such an arrangement it has been shown that an interruption fault in the conductor loop formed from the monitoring conductor and protective conductor then occurs is not detected if before the interruption point (s) the protective conductor and the monitoring conductor between these two lines The end has arisen. If there is now an additional line connection between part of the line loop consisting of the monitoring conductor and the protective conductor, which is to be at the end of the line and through an interruption point in each of the cable runs this protective and monitoring conductor of the part to be located after the voltage source is separated, the second monitoring device can do not respond to this error, and the said piece of conductor loop is connected to the mains voltage or the voltage of the main conductor.

Gemäß der Erfindung wird dieser Mangel dadurch beseitigt, daß als Überwachungseinrichtung für die Leiterschleife aus Schutz- und Überwachungsleiter ein Relais mit zwei Differenzenwicklungen dient, die mit ihrem einen Ende gemeinsam unmittelbar an die Spannungsquelle angeschlossen sind, während das andere Ende der einen Wicklung über einen Widerstand mit dem Anfang des Schutzleiters und das andere Ende der zweiten Wicklung über den Überwachungsleiter und einen weiteren Widerstand mit dem Ende des Schutzleiters verbunden ist. Ist das vorzugsweise polarisierte Differenzenrelais bei ord,-nungsgetnäßem Leitungszustand durch den entsprechenden Abgleich der Widerstände in seiner Mittellage im Gleichgewichtszustand für die Wirkung der beiden Wicklungen, so fällt im Falle einer Unter-Schutz- und überwachungseinrichtungAccording to the invention, this deficiency is eliminated in that as a monitoring device for the Conductor loop made up of protective and monitoring conductors serves as a relay with two differential windings are connected directly to the voltage source at one end, while the the other end of one winding across a resistor to the beginning of the protective conductor and that the other end of the second winding via the monitoring conductor and another resistor connected to the end of the protective conductor. Is the preferably polarized differential relay in the case of ord, -nungsgetnäßem State of the line through the corresponding adjustment of the resistances in its middle position in the state of equilibrium for the effect of the two windings, then in the case of an under-protection and monitoring device

für elektrische Speiseleitungen,for electrical feed lines,

vorzugsweise von Beleuchtungsanlagenpreferably from lighting systems

für Untertagebetriebfor underground operation

Zusatz zur Patentanmeldung S 31167 VIII b / 21 cAddition to patent application S 31167 VIII b / 21 c

Anmelder:Applicant:

Siemens-SchuckertwerkeSiemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,Corporation,

Berlin und Erlangen,Berlin and Erlangen,

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

Kurt Wulsten, Berlin-Siemensstadt,Kurt Wulsten, Berlin-Siemensstadt,

und Albert Grümmer, Kamen (Westf.),and Albert Grümmer, Kamen (Westphalia),

sind als Erlinder genannt wordenhave been named as Erlinders

brechung in einem der beiden Leiter — Schutzleiter und Überwachungsleiter — die Speisung der einen Wicklung über das nach dem Ende der Leitung zu auf die Unterbrechungsstelle folgende Teilstück der Leiterschleife aus, die Wirkung der anderen über den Widerstand am Anfang des Schrutzleiters gespeisten Wicklung überwiegt und steuert das polarisierte Relais. Dieses seinerseits steuert den Stromkreis für die Haltung des Speiseschützes der Leitung in der Einschaltstellung, so daß dieses herausfällt. Im Falle eines Schlusses, also eines inneren Fehlers zwischen Hauptleiter und Überwachungsleiter wird durch den Fehler der Speisekreis für die Überwachungseinrichtung auf innere Fehler im Sinne des Gegenstandes des Hauptpatents geschlossen. Diese spricht an und öffnet z. B. den Stromkreis für die Speisung des Hilfsrelais, welches das Speiseschütz der Hauptleitungen normalerweise in der Einschaltstelluing hält.Break in one of the two conductors - protective conductor and monitoring conductor - the supply of one Winding over the section of the following after the end of the line towards the point of interruption Conductor loop off, the effect of the other fed via the resistor at the beginning of the protective conductor Winding predominates and controls the polarized relay. This in turn controls the circuit for the holding of the feed contactor of the line in the switched-on position so that it falls out. In the event of of a conclusion, i.e. an internal error between the main conductor and the supervisory conductor, is caused by the Error in the feed circuit for the monitoring device for internal errors within the meaning of the subject matter of Main patent closed. This speaks to and opens z. B. the circuit for supplying the auxiliary relay, which normally keeps the feed contactor of the main lines in the switch-on position.

Ein Ausführungsbeispiel für die Anwendung der Erfindung veranschaulicht die Figur der Zeichnung.An exemplary embodiment for the application of the invention is illustrated in the figure of the drawing.

I und 2 bezeichnen die beiden Hauptleitungen des Netzes. 3 ist der Transformator für die Speisung de>r Verbraucherleitungen 4 und 5 über das Schütz 6. Als Verbraucher sind Lampen 7 angedeutet. 8 bezeichnet den Überwachungsleiter der Leitung, 9 den Schutzleiter, welche beide den Hauptleitern 4 und 5 benachbart in der Leitung angeordnet sind. In dem Überwachungsleiter 8 sind Steuerschalter 10 angeordnet.I and 2 designate the two main lines of the network. 3 is the transformer for the supply of the> r Consumer lines 4 and 5 via the contactor 6. Lamps 7 are indicated as consumers. 8 designated the monitoring conductor of the line, 9 the protective conductor, both of which are adjacent to the main conductors 4 and 5 are arranged in the line. Control switches 10 are arranged in the monitoring conductor 8.

II bezeichnet ein Relais mit zwei eine magnetischeII denotes a relay with two one magnetic

609 768/228609 768/228

Differenz für die Betätigung des Ankers bildende Wicklungen. 12 bezeichnet eine Spannungsquelle, die in Form von Batterien angedeutet ist, 13 einen Schalter. Die eine Wicklung des Relais 11 ist über einen Widerstand 14 an den Anfang des Schutzleiters 9 angeschlossen, während die zweite Wicklung über den Überwaehungsleiter 8 und den Widerstand 15 an das Ende des Schutzleiters der zu überwachenden Leitung angeschlossen ist. Ist der Schalter 13 geschlossen, und die Widerstände 14 und 15 sind ge- ίο giebenenfalls entsprechend abgeglichen oder gleich, so befindet sich das Sohaltorgan 16 des vorzugsweise polarisierten Differenzenrelais 11 in der dargestellten Mittelstellung. 6 c bezeichnet die Spule des Schützes 6. Der Stromkreis dieser Spule wird geschaltet mittels eines Schaltorgans 17 a, welches dem Hilfsrelais 17 angehört. Die Speisung des Stromkreises für dieses Hilfsrelais 17 erfolgt von der Spannungsquelle 12 über einen Widerstand 18, die Wicklung des Hilfsrelais 17 und die Leitung 19 sowie den Schutzleiter und den Schalter 13 zurück zur Spannungsquelle 12. Im Zuge der Speiseleitung dieses Hilfsrelais 17 liegt noch das Schaltorgan 20, welches zu der Überwachungseinrichtung 21 gehört, die das System auf innere Fehler überwacht. Die Speisung dieser Uberwachung.sein.richtang 21 erfolgt von der Spannungsquelle 12 im Falle eines entstandenen Fehlers durch einen Schluß zwischen einem Hauptleiter und z. B. dem Überwaehungsleiter gemäß dem eingetragenen Blitzpfeil IV von dem Anschlußpunkt 12 c der Spannungsquelle 12 über die Überwachungseinrichtung 21, den Widerstand 22, die Leitung 5, den Fehler IV, den Überwaehungsleiter 8, die eine Wicklung des Differenzenrelais 11 zurück zur Spannungsquelle 12. Entsteht eine Unterbrechung in der durch den Überwaehungsleiter 8 und den Schutzleiter 9 gebildeten Schleife z. B. an den Stellen II oder III, so wird die Speisung der einen Wicklung des Differenzenrelais 11 über den Widerstand 15 und den Überwaehungsleiter 8 unterbrochen. Durch die entstehende magnetische Unsymmetrie an dem Differenzenrelais 11 wird dieses ansprechen und sein Schaltorgan 16 nach rechts bzw. links auf einen der Ruhekontakte 16 α oder 16 b schalten. Hierdurch wird die Wicklung des Relais 17 kurzgeschlossen, so daß dieses sein Schaltorgan 17 a in die Aus schal tstel lung überführt, die Speisung der Spule 6 a des Schützes 6 unterbrochen wird und die Verbraucherleitungen 4 und 5 somit abgetrennt werden. Der Widerstand 18 begrenzt beim Kurzschließen dear Wicklung des Relais 17 den Strom, der von der Spannungsquelle 12 über diesen Widerstand und das Schaltorgan 16, den Schutzleiter 9 und den Schalter 13 zurück zur Spannungsquelle 12 entstehen kann. Man erkennt, daß nun kein Fehler mehr im Sinne des Fehlers gemäß dem Blitzpfeil I entstehen kann, der bei Vorliegen zweier Unterbrechungsstellen II und III kein Ansprechen der Überwachungseinrichtung auf innere Fehler im Sinne des Relais 11 herbeiführen könnte. Gleichzeitig bleibt auch nicht die Möglichkeit offen, daß ein Fehler IV, also ein Schluß zwischen einem Hauptleiter und dem Überwaehungsleiter oder Schutzleiter hinter den Unterbrechungsstellen 2 oder 3 entstehen könnte, der nicht zu einem Ansprechen der Überwachungseinrichtungen führen würde.Difference for the actuation of the armature forming windings. 12 denotes a voltage source, which is indicated in the form of batteries, 13 a switch. One winding of the relay 11 is connected to the beginning of the protective conductor 9 via a resistor 14, while the second winding is connected to the end of the protective conductor of the line to be monitored via the monitoring conductor 8 and the resistor 15. If the switch 13 is closed and the resistors 14 and 15 are, if necessary, appropriately adjusted or equal, the holding element 16 of the preferably polarized differential relay 11 is in the middle position shown. 6 c designates the coil of the contactor 6. The circuit of this coil is switched by means of a switching element 17 a, which belongs to the auxiliary relay 17. The circuit for this auxiliary relay 17 is fed from the voltage source 12 via a resistor 18, the winding of the auxiliary relay 17 and the line 19 as well as the protective conductor and the switch 13 back to the voltage source 12. In the course of the feed line of this auxiliary relay 17 is still the switching element 20, which belongs to the monitoring device 21, which monitors the system for internal faults. The feeding of this Uberendung.sein.richtang 21 takes place from the voltage source 12 in the event of an error caused by a short between a main conductor and z. B. the monitoring conductor according to the registered lightning arrow IV from the connection point 12 c of the voltage source 12 via the monitoring device 21, the resistor 22, the line 5, the error IV, the monitoring conductor 8, which is a winding of the differential relay 11 back to the voltage source 12 an interruption in the loop formed by the monitoring conductor 8 and the protective conductor 9 z. B. at points II or III, the supply of one winding of the differential relay 11 via the resistor 15 and the monitoring conductor 8 is interrupted. Due to the resulting magnetic asymmetry on the differential relay 11, this will respond and switch its switching element 16 to the right or left to one of the normally closed contacts 16 α or 16 b . As a result, the winding of the relay 17 is short-circuited, so that it transfers its switching element 17 a into the off switching position, the supply to the coil 6 a of the contactor 6 is interrupted and the consumer lines 4 and 5 are thus disconnected. When the winding of the relay 17 is short-circuited, the resistor 18 limits the current that can arise from the voltage source 12 via this resistor and the switching element 16, the protective conductor 9 and the switch 13 back to the voltage source 12. It can be seen that an error in the sense of the error according to the lightning bolt I can no longer arise, which could not cause the monitoring device to respond to internal errors in the sense of the relay 11 if two interruption points II and III were present. At the same time, there is also no possibility that an error IV, that is, a connection between a main conductor and the monitoring conductor or protective conductor behind the interruption points 2 or 3, could arise which would not trigger the monitoring devices.

Entsteht ein äußerer Fehler zwischen dem Schutzleiter 9 und dem Überwaehungsleiter 8 gemäß dem eingetragenen Blitzpfeil I, so wird der Widerstand 15 dadurch kurzgeschlossen. Die über den Überwaehungsleiter 8 gespeiste Wicklung des Differenzenrelais 11 wird von einem größeren Strom durchflossen und führt durch das Überwiegen ihrer Erregung ein Ansprechen des polarisierten Relais in der entgegengesetzten Richtung als bei einem Leiterbruch herbei. Für das.Hilfsrelais wirkt das Schaltorgan dabei in gleicher Weise nur als Kurzschließer. Die verschiedene Schaltrichtung am polarisierten Relais kann jedoch für die Betätigung je einer von zwei verschiedenen Signaleinrichtungen benutzt werden, die die Art des entstandenen Fehlers anzeigen.If there is an external fault between the protective conductor 9 and the monitoring conductor 8 according to the entered lightning arrow I, the resistance becomes 15 thereby short-circuited. The winding of the differential relay 11 fed via the monitoring conductor 8 is traversed by a larger current and leads to a response by the predominance of their excitement of the polarized relay in the opposite direction than in the case of a wire break. For the auxiliary relay the switching element acts in the same way only as a short-circuiter. The different switching direction on the polarized relay, however, one of two different signaling devices can be used for actuation that indicate the type of error that has occurred.

Die Bemessung der Widerstände und der Relaiswicklungen müssen derart gewählt sein, daß bei keinem irgendwie gearteten entstehenden Fehler an den Fehlerstellen zündfähige Funken auftreten können.The dimensioning of the resistors and the relay windings must be chosen so that none any kind of faults arising at the fault locations, ignitable sparks can occur.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Protection and monitoring device for consumer lines, especially for lighting circuits in underground operations according to patent application S 31167 VIIIb / 21c, thereby characterized in that as a monitoring device for the conductor loop from protective conductor and monitoring conductor a relay with two differential windings is used, one end of which is common are directly connected to the voltage source, while the other end of the a winding across a resistor to the beginning of the protective conductor and the other end of the second winding across the monitoring conductor and another resistor to the end of the Protective conductor is connected.

2. Protection and monitoring device according to claim 1, characterized in that the Relay responds differently depending on the type of error that has arisen and each one of different Signaling devices operated to indicate the type of error that has occurred.

Publications considered: Electrical measurement by R. Peintinger, Vienna ,. 1948, p. 40, especially Fig. 59;

The modern selective protection technology and the methods for fault location by Dr.-Ing. Manfred Schleicher, Berlin, 1936, p. 186; AEG auxiliary book Essen, 1949, p. 67 and 129.

1 sheet of drawings