DE734968C

DE734968C - Schutzschaltung gegen Beruehrungsspannung

Info

Publication number: DE734968C
Application number: DER108743D
Authority: DE
Inventors: Rudolf Meckel
Original assignee: Rheinisch Westfaelisches Elektrizitaetswerk AG
Current assignee: RWE AG
Priority date: 1940-11-17
Filing date: 1940-11-17
Publication date: 1943-05-03

Description

Schutzschaltung gegen Berührungsspannung Es ist bekannt, Metallteile, an welchen infolge von Isolationsfehlern gefährliche Berührungsspannungen auftreten können, z. B. die Gehäuse von Stromverbrauchern, durch eine Schutzleitung mit einer Klemme einer Fehlerspule zu verbinden, deren andere Klemme über eine Erdungsleitung an einer Hilfserdung liegt. Obwohl sich diese Schutzschaltungen ausgezeichnet bewährt haben, gibt es doch Fälle, bei denen der Schutzschalter bei einem Körperschluß nicht anspricht, weil die Berührungsspannung den zulässigen bzw. den eingestellten Wert nicht überschreitet. Das ist der Fall, wenn das zu schützende Gerät oder die Schutzleitung mit der Erde in gut leitender Verbindung steht, wie z. B. bei Pumpenmotoren für Hauswasserversorgung o. dgl. Zwar bleibt die Berührungsspannung an diesem Gerät unter dem eingestellten Wert und ist daher ungefährlich. Es fließt aber ständig ein unter Umständen eine Brandgefahr darstellender Strom nach Erde. Auch kann durch die Störung der Nullleiten eine gefährliche Spannung annehmen. Um erhöhte Spannungen am Nulleiter zu verhindern, hat man bereits den Stationsschalter ebenfalls mit einer Fehlerstromspule ausgerüstet, die im Störungsfalle das Netz abschaltet. Der Fehler der einen Anlage führt also zu einer Betriebsstörung im ganzen Netz. Man hat versucht, die Abschaltung durch Verzögerungseinrichtungen am Stationsschalter auf die fehlerhafte Anlage zu beschränken. Das gelingt aber nicht in allen Fällen, vor allem dann nicht, wenn die Spannung an der Fehlerstromspule der gestörten Anlage unter der eingestellten Ansprechspannung liegt. Erfindungsgemäß werden die geschilderten Nachteile dadurch beseitigt, daß auch der geerdete Nulleiter der Anlage hinter dem Schutzschalter mit Fehlerstromspule über einen Widerstand an die Hilfserde der Fehlerstromspule angeschlossen ist. Dadurch wird im Störungsfalle in der Fehlerstromspule eine die Auslösung bewirkende Stromverstärkung erzielt, weil der zusätzliche Widerstand den Widerstand der Hilfserde der Fehlerstromspule und den Widerstand der Erdung des Nulleiters überbrückt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Widerstand als Fehlerstromspule ausgebildet. Es können die beiden Fehlerstromspulen verschiedenen Schaltern angehören oder auf verschiedenen Kernen angeordnet sein und auf den gleichen Anker wirken. Besonders günstig ist es, wenn die beiden Fehlerstromspulen verschiedene Windungszahlen aufweisen, wobei vorzugsweise die Spulen, vom Anschlußpunkt der Hilfserdung aus gesehen, in verschiedenem Sinne gewickelt sind.
Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Schutzschaltung dargestellt, bei welcher die beiden Spulen auf einem gemeinsamen Eisenkern angeordnet sind, und es ist außerdem die Anordnung zweier getrennter, auf den gleichen Anker wirkender Spulen angedeutet.
Nach Abb. i speist ein Hochspannungsnetz 1a über einen Transformator t ein Niederspannungsnetz -iz mit den Phasenleitungen RST und dem Nulleiter o. Der Nulleiter ist über den Erdungsw:derstand R, geerdet. Ein beispielsweiser einphasiger Stromverbraucher I' ist über die Sicherung Si und den Schutzschalter Sch angeschlossen. Der vorbekannte Schutzschalter weist die Spule i auf, die einerseits mit der Klemme I( über ie Schutzleitung a. am Gehäuse E, anderseits mit der Klemme H an eine Hilfserdung RH angeschlossen ist, die mehrere Hundert Ohm betragen kann, ohne an Wirksamkeit einzubüßen. Erhält der Verbraucher Z' durch einen .Isolationsschaden Körperschluß, so erhält die Spule i Spannung, wodurch der Schalter öffnet und somit die zwischen Verbrauchergehäuse und Erde auftretende gefährliche Spannung, die Berührungsspannung, abschaltet.
Hat dieser Verbraucher jedoch selbst gut leitende Verbindung mit der Erde, in der Abbildung durch die Schraffur Rk angedeutet, etwa dadurch, daß er auf einer Einsenkonstruktion angeordnet ist, so kann es vorkommen, daß die Berührungsspannung klein bleibt und der Schalter nicht abschaltet. Es Evürde dann bei der bisher bekannten Schutzschaltung dauernd ein Erdstrom über Rk nach der Erde und über R, wieder ins Netz zurückfließen. Dieser Strom kann bei niedrigen Werten von R, und Rk beträchtlich werden, aber trotzdem nicht genügen, die Sicherung zum Ansprechen zu bringen. Der Erdstrom bleibt dann dauernd bestehen, was, wie dargelegt wurde, nicht wünschenswert ist.
Zur Beseitigung dieses Übelstandes ist erfindungsgemäß der Nulleiter o hinter dem Schutzschalter Sch über die- zweite Spule an eine Hilfserde angeschlossen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel trägt der Kern der Spule i auch die Spule 2, die einerseits am Anschlußpunkt H der Hilfserdungsleitung b, anderseits mit der Klemme l' am Nulleiter liegt. Die Windungszahl der Spule 2 ist dabei beispielsweise-doppelt so hoch als die der Spule i. Tritt nunmehr ein Körperschluß auf, so wirkt auf den Schutzschalter nicht nur die Berührungsspannung, die angenommenermaßen infolge von Rk nicht zur Abschaltung genügt, sondern es kommt fast die gesamte Spannung zwischen der Phase T und dem Nulleiter o zur Wirkung, und zwar wirkt diese Spannung auf die beiden Spulen i und 2. Es erfolgt also die Abschaltung.
Die der Erfindung entsprechende Anordnung ist keineswegs identisch mit einem Schutzschalter, der nur eine Spule aufweist, welche mit dem einen Ende am Stromverbraucher V und mit dem anderen Ende am Nulleiter liegt (Abb..i unter I'ortlassung der Hilfserdungsleitung b und der Hilfserdung RH). Allerdings wird auch in diesen Fall der Schutzschalter schon bei niedriger Berührungsspannung auslösen, aber es besteht der folgende Nachteil. Es kann leicht vorkommen, daß der Nulleiter Schluß mit dem Körper bekommt, ohne daß dies bemerkt wird, da ja der Nulleiter selbst normal keine oder fast keine Spannung gegen Erde führt. Ein solcher Schluß des Nulleiters würde aber die Fehlerspule in sich kurzschließen, so daß sie dann weder bei niedriger noch bei hoher Berührungsspannung ansprechen könnte. Erfindungsgemäß wird dieser Nachteil vermieden. Die beiden Spulen i, 2 sind nicht in sich kurzgeschlossen, sondern sie haben beide Spannung gegen Erde.
In Abb.2 ist die Anordnung angedeutet worden, bei welcher die Spulen auf zwei Kernen sitzen, welche auf den gleichen .inker wirken.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Schutzschaltung gegen Berührungsspannung in elektrischen Anlagen mit geerdetem Nulleiter, bei welcher die Metallteile, an denen Berührungsspannungen auftreten können, über eine beim Auftreten schädlicher Berührungsspannungen die Abschaltung bewirkende Fehlerstromspule geerdet sind, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem auch der geerdete Nullleiter (o) der elektrischen Anlage hinter dem Schutzschalter (Sch) mit Fehlerstromspule (i) über einen Widerstand (2) an die Hilfserde der Fehlerstromspule (i) angeschlossen ist. Schutzschaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Widerstand (2), über den der Nulleiter an die Hilfserde der Fehlerstromspule angeschlossen ist, eine zusätzliche Fehlerstromspule ist. 3. Schutzschaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Fehlerstromspulen (i, 2) verschiedenen Schaltern angehören. .. Schutzschaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Fehlerspulen (i, 2) auf verschiedenen Kernen angeordnet sind, aber auf nur einen Anker eines Schutzschalters wirken. Schutzschaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Fehlerstromspulen (r, 2) auf demselben Eisenkern angeordnet sind. 6. Schutzschaltung nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Fehlerstromspulen (i, 2) verschiedene Windungszahlen aufweisen. 7. Schutzschaltung nach Anspruch und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (i, 2), vom Anschhißpunkt der Hilfserdu g ,aus gesehen, in verschiedenem Sinne gewickelt sind.