DE2643824C3 - Verfahren zur Messung des Isolationswiderstandes von Wechselspannungsnetzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Isolationswiderstandes von Wechselspannungsnetzen mit nachgeschalteten, nicht galvanisch getrennten Gleichstromverbrauchern mit Hilfe einer dem zu überwachenden Netz überlagerten Meßspannung und eines die Meßspannung auswertenden Meßgerätes, wobei die Meßspannung zwischen einer Phase und den Schutzleiter des Netzes angelegt ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Gerat zur Durchführung des Verfahrens.

Derartige Verfahren und Geräte werden u. a. zur

Überwachung von Industrienetzen angewendet bzw. eingesetzt, die mit Hilfe eines Schutzleitersystems gegen zu hohe Berührungsspannungen gesichert sind.

Hierfür ist nach VDEOlOO vorgeschrieben, den Isolationszustand zu überwachen.

Aus etz-b, Band 27 (1975), H. 3/4, ist bekannt, die Isolationsüberwachung mit einer überlagerten Gleichspannung durchzuführen. Dabei wird zwischen Phase und Schutzleiter eine geringe Gleichspannung an das Netz angelegt und die über die Isolationswiderstände fließenden Ströme überprüft, indem die Spannung bzw. der Isolationswiderstand gemessen und optisch angezeigt wird. Nachteilig hierbei ist, daß durch Fehler im Gleichstromkreis oder durch falsches Ansprechen beim Fließen hoher Ströme o. ä. Meßfehler auftreten können, die zu einer falschen Beurteilung des Isolationswider-Standes führen. Eine solche Falschbeurteilung tritt insbesondere dann ein, wenn im Netz auftretende Störspannungen sich der Meßspannung erheblich überlagern. Bei der Isolationsüberwachung mit überlagerter Niederfrequenz ist der Meßbereich durch

>^ri Netzkapazität und Meßgeschwindigkeit begrenzt. Auch die Meßgenauigkeit ist begrenzt.

Aus der DE-AS 12 71 824 ist es bekannt, Wechselspannungsnetze mit einer gleichfrequenten Hilfswechselspannung zu überwachen und den Spannungsabfall

to durch ein Meßgerät zu erfassen, wobei das Meßgerät zwischen zwei Transformatoren geschaltet ist und die Wicklung des prüfseitig angeordneten Transformators unterschiedliche Windungszahlen aufweist. Die Windungszahl der prüflingsseitigen Wicklung soll größer

r> sein als die Windungszahl seiner mit dem Überwachungsgerät verbunder in Wicklung. Nachteilig ist, daß Störspannungen nur herabgesetzt, nicht aber eliminiert werden, so daß Fehlangaben nicht auszuschließen sind. Neben der aufwendigen Fertigung und komplizierten

4(i Bauweise eignen sich derartige Geräte außerdem nicht für die Isolationskontrolle in Wechselstromnetzen mit nachgeschalteten, nicht galvanisch getrennten Gleichstromverbrauchern, weil der dort auftretende Erdschluß nicht verarbeitet werden kann. Die komplizierte Bauweise ist insbesondere dadurch gegeben, daß in unüblicher Weise Wechselspannungsnetze mit einer gleichfrequenten Hilfswechselspannung überwacht werden sollen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein

V) Verfahren anzugeben und ein Gerät zu entwickeln, mit dem Falschmeldungen beim Auftreten von Störspannungen, wie insbesondere beim Erdschluß auch im Gleichstromkreis der nachgeschalteten Verbraucher, vermieden werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Mit Hilfe dieses Verfahrens können sowohl die positiven als auch die schwieriger zu eliminierenden negativen Abweichungen, d. h. Störungen, ausgeschaltet und damit nachteilige Auswirkungen

M) auf das Überwachungsverfahren vermieden werden. Die im Netz auftretenden Störspannungen. die die Erfassung des Meßwertes erschweren oder aber ein falsches Bild entstehen lassen, werden unschädlich verarbeitet. Für die Anzeige des Meßinstrumentes wird

h'i die Meßspannung benutzt.

Zur Sicherung eines eindeutigen Meßwertes wird die Meßspannung in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vor und/oder gleichzeitig mit der Speicherung im

vorgegebenen und einstellbaren Verhältnis verstärkt.

Vorzugsweise und gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden Amplitudenverzerrungen, die der Meßspannung u. a. durch eine vorgeschaltete Drossel aufgedrückt werden, rechtzeitig ebenso wie eventuelle Überspannungen kompensiert. Auf diese Art wird ein sauberer Spannungsnulldurchgang sichergestellt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit Hilfe eines Gerstes verwirklicht werden, bei dem die Meßspannung über eine Induktivität an das Netz gelegt und zwischen Impedanzwandler und Speicherverstärker mit dem Anzeigeinstrument ein Komparator mit einem schnellschaltenden elektronischen Schalter geschaltet ist.

Dieses Gerät ist durch einen einfachen übersichtlichen Aufbau gekennzeichnet und u. a. auch deshalb vorteilhaft, weil die zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens notwendigen Teile ü.id Schaltungen in bisher bereits üblichen und im Handel gebräuchlichen Geräten ohne große Änderungen der Schaltung und ohne Veränderung des Gehäuses mit untergebracht werden können.

Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform bilden Meßeingang, Speicherverstärker und Grenzwertverstärker sowie Impedanzwandler, Komparator und Schalter jeweils eine Baueinheit, wobei letztere in die erste Baueinheit integrierbar ist. Auf diese Art können z. B. bereits im Einsatz befindliche Geräte schnell und ohne großen Aufwand so umgestellt werden, daß das erfind^ngsgemäße Verfahren damit verwirklicht werden kann.

Zur Kompensierung von Amplitudenverzerrungen und zur Eliminierung von Überspannungen ist eine Widerstands-Kondensator-Kombination bzw. sind Zenerdioden vorgesehen, wobei letztere dem Meßeingang vorgeschaltet sind.

Zur weiteren Funktionsoptimierung des Gerätes ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß der Grenzwertverstärker einstellbar ist und daß ihm eine Löschtaste zugeordnet ist.

Bei Netzausfall und Wiedereinschaltung des Netzes werden in einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung Fehlanzeigen dadurch verhindert, daß dem Grenzwertverstärker eine Widerstands-ZKondensator-Kombination zugeordnet ist.

Zur Überprüfung des Gerätes ist eine Prüftaste vorgesehen, mit der ein IsolationswiderstanH. nachgebildet werden kann.

Nachfolgend wird die Erfindung und werden die notwendigen Geräteteile anhand eines Beispiels erläutert, ts zeigt

F i g. 1 ein Signalflußbild,

F i g. 2 eine Meßanordnung.

Fig. 1 zeigt das durch R, S und den Schutzleiter gekennzeichnete Netz.

Die Meßspannung für den Isolationswiderstand beträgt beispielhaft 15 V. Über eine Induktivität 1, deren Wechselstrominnenwiderstand ζ. Β. 100 K beträgt, wird die Meßspannung zwischen eine Phase R, S und Schutzleiter des zu überwachenden Netzes gelegt. Der Spannungsabfall am Isolationswiderstand des Netzes

wird am Meßeingang 2 erfaßt und dann nach Eliminierung von Spannungsspitzen durch die Widerstands-/Kondensator-Kombination 7 dem Impedanzwandler 3 zugeführt

Die Störspannung entspricht der Netzspannung und wird vom Transformator 15/16 vom Netz R, S abgenommen. Sie tritt dementsprechend mit der gleichen Frequenz und Phasenlage wie das zu überwachende Netz R, S auf. Einerseits wird die Spannung über den Gleichrichter 17 der Stromversorgung zugeführt und dient dann als Sollwert, andererseits wird der Komparator 6 bei jedem Spannungsnulldurchgang angesteuert, der dann den schnellschaltenden, elektronischen Schalter 4 schaltet. Der Isolationswiderstand wird auf dem Meßinstrument 8 angezeigt. Der angezeigte effektive Isolationswiderstand entspricht dem jeweiligen Isolationswert des Netzes. Fehler, Falschbeurteilungen und ähnliches können vor allem dann auftreten, wenn sich auftretende Störspannungen der MeOspannung überlagern. Diese Störspannungen haben ihren Nulldurchgang, während sie über den Komparator 6 und den schnellschaltenden Schalter 4 erfaßt werden. Da die Störspannung nur im Spannungsnulldurchgang erfaßt und im gleichen Moment gemessen wird, kann sie nur mit diesem Wert berücksichtigt werden, d. h., sie wird auf diese Weise eliminiert, während nur die Meßspannung dem Speicherverstärker

5 zugeführt und der weiteren Überprüfung zugrunde gelegt wird.

Der Soll/Ist-Vergleich erfolgt im Grenzwertverstärker 9, der bei der Schaltung über Verstärker das Relais 10 und die Leuchtdiode 11 bestromt.

Der Meßspannung werden u. a. von der vorgeschalteten Drossel, die nicht sinnbildlich dargestellt ist, Spannungsamplitudenverzerrungen aufgedrückt. Diese werden durch die WiderstandS'/Kondensator-Kombination 7 so kompensiert, daß ein sauberer Spannungsnulldurchgang entsteht. Zusätzlich wird der Eingang des Impedanzwandlers 3 mit Zenerdioden auf 15 V begrenzt, da die Störspannung Spannungswerte bis zur Größe der Netzspannung annehmen kann. Auf eine sinnbildliche Darstellung der Zenerdioden ist verzichtet worden.

Der Speinherverstärker 5 ist einem einstellbpren Grenzwertverstärker 9 vorgeschaltet. Dieser Grenzwertverstärker 9 arbeitet im Ruhestromprinzip und geht bei Unterschreiten des Isolationswiderstandes in Selbsthaltung. Er kann nur durch die nicht dargestellte Löschtaste quittiert werden.

Eine Besonderheit stellt ein Netzausfall und die Wiedereinschaltung dar. Damit der Grenzwertverstärker 9 nicht irrtümlich anspricht, ist eine Widerstands-/ Kondensator-Kombination zwischengeschaltet.

Fig. 2 zeigt zur weiteren Erläuterung eine entsprechende Meßanordnung, bei der der Transformator mit 15/16, der Gleichrichter mit 17 und der Komparator mit

6 bezeichnet sind. Der Meßeingang ist mit 2 bezeichnet, während die Drossel, über die die Meßspannung an das Netz R/S gelegt ist, in der linken Hälfte des angedeuteten Rechteckes liegt und nicht gesondert gekennzeichnet ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Messung des Isolationswiderstandes von Wechselspannungsnetzen mit nachgeschalteten, nicht galvanisch getrennten Gleichstromverbrauchern mit Hilfe einer dem zu überwachenden Netz überlagerten Meßspannung und eines die Meßspannung auswertenden Meßgerätes, wobei die Meßspannung zwischen einer Phase und dem Schutzleiter des Netzes angelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsabfall der dem zu überwachenden Netz (R, S) angelegten Meßspannung nach der Eliminierung von Störspitzen gemessen wird und daß gleichzeitig die Netzspannung und damit auch eine eventuell auftretende und die Meßspannung überlagernde Störspannnng vor Speicherung des Wertes der Meßspannung und vordem Soll/Ist-Vergleich nur in ihrem Spannungsnulldurchgang erfaßt und damit nur mit dem Wert Null berücksichtigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßspannung vor und/oder gleichzeitig mit der Speicherung im vorgegebenen und einstellbaren Verhältnis verstärkt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Amplitudenverzerrungen, die der Meßspannung u. a. durch eine vorgeschaltete Drossel aufgedrückt werden, durch eine Widerstands-/ Kondensator-Kombination kompensiert und daß Überspannungen durch Vorschalten von Zenerdioden vermieden werden.

4. Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßspannung über eine Induktivität (1) an das Netz (R, SJ gelegt ist und daß zwischen Impedanzwandler (3) und Speicherverstärker (5) mit dem Anzeigeinstrument (8) ein Komparator (6) mit einem schnellschaltenden elektronischen Schalter (4) geschaltet ist.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Meßeingang (2), Speicherverstärker (5) und Grenzwertverstärker (9) einerseits sowie Impedanzwandler (3), Komparator (6) und Schalter (4) andererseits eine Baueinheit bilden, wobei die letztgenannte in die erstgenannte Baueinheit integrierbar ist.

6. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzwertverstärker (9) einstellbar ist und daß ihm eine Löschtaste zugeordnet ist.

7. Gerät nach Anspruch 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Grenzwertverstärker (9) eine Widerstands/Kondensator-Kombination zugeordnet ist.

8. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Prüftaste vorgesehen ist, mit der ein Isolationswiderstand nachgebildet werden kann.