DE29719119U1

DE29719119U1 - Spannungsprüfgerät

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Publication number: DE29719119U1
Application number: DE29719119U
Authority: DE
Original assignee: Dipl Ing H Horstmann GmbH
Current assignee: Dipl Ing H Horstmann GmbH
Priority date: 1997-10-28
Filing date: 1997-10-28
Publication date: 1999-05-20
Anticipated expiration: 2007-10-29
Also published as: DE19849250A1; DE19849250B4

Description

8593/VIl/bu

Dipl.-Ing. H. Horstmann GmbH
Humboldtstr. 2, D-42797 Heiligenhaus

Spannungsprüfgerät

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spannungsprüfgerät zur kapazitiven Ankoppelung über mindestens eine Koppelelektrode an unter Spannung stehende Teile von Anlagen im Mittelspannungsbereich, insbesondere nach der Norm E DIN IEC 78/183/CDV bzw. VDE 0682 Teil 415, mit mindestens einem Anzeigegerät zum Verarbeiten eines Signals der Koppelelektrode und Anzeige eines bestimmten Spannungszustandes. Dabei handelt es sich insbesondere um einen rein qualitativen Spannungszustand, d.h. ob Spannung anliegt oder nicht. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Überprüfung auf Phasengleichheit vorgesehen sein.

Es sind Spannungsanzeigesysteme bekannt, die für jede Phase einzeln aus mit einer zugehörigen Koppelelektrode verbundenen Beschaltungselementen bestehen, über die einem nach außen geführten Meßpunkt eine Meßspannung zugeführt wird. An den Meßpunkten können dann als selbständige Module Spannungsanzeiger angeschlossen werden. Sollen nun an den Meß-

punkten bestimmte andere Messungen, z.B. Phasenvergleichsmessungen, durchgeführt werden, so muß das jeweilige Spannungsanzeigemodul entfernt werden, damit die Meßpunkte zum Anschluß anderer Geräte, z.B. eines Phasenmeßgerätes, frei werden. Ferner ist bei derartigen Spannungsprüfsystemen grundsätzlich eine regelmäßige Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Meßpunkte und der Anzeigegeräte notwendig. Hier ist es bislang nur mit recht großem (Zeit-)Aufwand möglich, eine entsprechende Funktionsüberwachung durchzuführen .

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches, kompaktes und meßtechnisch vielseitiges Spannungsprüfgerät zu schaffen, mit dem sich der Aufwand für die Spannungsanzeige sowie auch für die Funktionsüberprüfung deutlich reduziert.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Anzeigegerät zusammen mit einer die Funktion des Anzeigegerätes ständig überwachenden und eventuelle Funktionsstörungen signalisierenden Eigenprüfeinrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse integriert angeordnet ist. In bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gerätes für Messungen in Dreiphasen-Anlagen sind in dem gemeinsamen Gehäuse drei mit jeweils einer von drei den Phasen zugeordneten Koppelelektroden verbindbare Anzeigegeräte integriert, wobei die Eigenprüf einrichtung vorteilhafterweise die Funktion bezüglich aller drei Phasen gemeinsam permanent überwacht. Hierzu kann die Eigenprüf einrichtung jeweils über eine von drei Entkoppelungsimpedanzen mit den Koppelelektroden verbindbar sein, wobei zwischen den Entkoppelungsimpedanzen und der Eigenprüfeinrichtung erfindungsgemäß eine Drehstrom-Gleichrichterbrücke angeordnet ist. Hierdurch wird auf

einfache Weise eine ständige gemeinsame Funktionsüberwachung bezüglich aller drei Phasen ermöglicht, wobei die erforderliche Versorgungsspannung über die Koppelelektrode aus dem Netz gewonnen werden kann.

Durch die Erfindung entfällt zunächst der bisherige Aufwand für die früheren Stecksysteme und die Gehäuse der einzelnen Module. Es kann auf einfache und komfortable Weise eine ständige Spannungsprüfung und -anzeige sowie gleichzeitig auch eine ständige gemeinsame Funktionsüberwachung, insbesondere Überwachung der geforderten Schnittstellenbedingungen, wie auf eventuelle, z.B. alterungsbedingte Impedanzänderungen des Meßsystems, erfolgen. Dennoch können gleichzeitig auch nahezu beliebige Zusatzmessungen vorgenommen werden, indem zweckmäßigerweise zusätzliche Meßpunkte für eine normgerechte Schnittstelle vorgesehen sind, die von geräteeigenen Steckverbinderteilen gebildet werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zudem eine integrierte, insbesondere elektronische oder manuelle Schalteinrichtung zum wahlweisen Zuschalten von mindestens einer Parallelimpedanz zwecks Anpassung an unterschiedliche Netzspannungen vorgesehen. Dabei ist von Vorteil, daß aufgrund der bevorzugt vorgesehenen Drehstrom-Gleichrichterbrücke nur eine Parallelimpedanz erforderlich ist, indem diese auf alle drei Phasen gemeinsam wirkt. Alternativ, insbesondere aber zusätzlich dazu, kann eine integrierte Signaleinrichtung zur Erzeugung eines Fernmeldesignals über den jeweils vorliegenden Spannungszustand vorgesehen sein. Hierzu sind weitere Steckverbinderelemente vorgesehen, an denen das Fernmeldesignal abgreifbar ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie der folgenden Beschreibung enthalten.

Anhand von in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispielen soll im folgenden die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein vereinfachtes Schaltbild eines erfindungsgemäßen Spannungsprüfgerätes in einer ersten (Minimal-)Ausführung zur Anwendung in Dreiphasen-Anlagen,

Fig. 2 ein Schaltbild analog zu Fig. 1, jedoch mit einem zusätzlichen Ausgestaltungsmerkmal,

Fig. 3 ein weiteres Schaltbild analog zu Fig. 1 mit einer weiteren Ausführungsvariante,

Fig. 4 eine weitere alternative Schaltungsvariante des Spannungsprüfgerätes und

Fig. 5 eine Perspektivansicht des erfindungsgemäßen Spannungsprüfgerätes in einer bevorzugten Realisierung des gemeinsamen Gehäuses.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel jeweils nur einmal beschrieben.

Ein erfindungsgemäßes Spannungsprüfgerät 1 ist für Spannungsprüfungen in Wechselstrom- bzw. Drehstromanlagen im Mittelspannungsbereich (1 kV bis 52 kV, insbesondere 10 bis

30 kV, in der Regel bei einer Frequenz von 16% Hz bis 60 Hz) vorgesehen. Es ist diesbezüglich die eingangs bereits genannte Norm (VDE 0682 Teil 415) zu beachten. Das Spannungsprüfgerät 1 arbeitet nach dem Niederohm-System (NO bzw. LR für "low resistance", eventuell LRM für "niederohmig modifiziert").

Das Spannungsprüfgerät 1 besitzt für seine einzelnen Komponenten ein gemeinsames, kompaktes Gehäuse 2 (vgl. auch Fig. 4), welches in den Fig. 1 bis 3 jeweils durch eine Strichpunktlinien-Umrahmung angedeutet ist. Das Gehäuse 2 enthält zunächst vorzugsweise drei Spannungs-Anzeigegeräte 3, 4, 5, die den drei Phasen Ll, L2, L3 einer Drehstromanlage zugeordnet sind. Jedes Anzeigegerät 3, 4, 5 besitzt ein optisches Signalelement 6, 7, 8, wozu insbesondere LED mit einer bestimmten Farbe, beispielsweise rot, vorgesehen sind.

Aus jeder Phase Ll, L2, L3 wird über eine Koppelelektrode 10, 11, 12 kapazitiv ein Signal ausgekoppelt und dem Spannungsprüfgerät 1 zugeführt. Hierzu können die Koppelelektroden 10, 11, 12 über Verbindungsleitungen 14 an dem Gerät 1 angeschlossen werden, wozu vorteilhafterweise geräteeigene Verbinderelemente 16, 17, 18 mit entsprechenden Gegenstücken der Verbindungsleitungen 14 verbunden, insbesondere steckverbunden, werden können. Jedes Anzeigegerät 3, 4, 5 ist einerseits - insbesondere über eine Entkoppelungsimpedanz 20, 21, 22 - mit dem zugehörigen, der entsprechenden Phase Ll oder L2 oder L3 zugeordneten Verbinderelement 16, 17, 18 sowie andererseits mit Erdpotential verbunden.

Zweckmäßigerweise ist zudem jedes zum Anschluß der zugehörigen Koppelelektrode 10, 11, 12 bzw. der Verbindungslei-

tung 14 vorgesehene Verbinderelement 16, 17, 18 - wiederum inbesondere über eine Entkoppeldungsimpedanz 24, 25, 26 mit einem als Meßpunkt vorgesehenen, geräteeigenen Verbinderelement 28, 29, 3 0 verbunden. Jedem dieser Verbinderelemente 28, 29, 30 ist ein zweites, mit Erdpotential verbundenes Verbinderelement 32, 33, 34 zugeordnet. Somit sind praktisch jeweils zweipolige Teil-Schnittstellen gebildet. Hierbei sind die Entkoppelungsimpedanzen 24 bis 26 derart ausgelegt, daß an den Meßpunkten eine Meßspannung für eine normgerechte Schnittstelle zur Verfügung steht.

Erfindungsgemäß ist nun weiterhin in dem gemeinsamen Gehäuse 2 eine Eigenprüfeinrichtung 3 6 untergebracht, die vorteilhafterweise ständig die Funktion aller drei Anzeigegeräte 3 bis 5 gemeinsam überwacht und eventuelle Funktionsstörungen mit einem optischen Signalelement 38 signalisiert. Als Signalelement 38 ist bevorzugt eine LED, insbesondere mit einer sich von den Spannungsanzeige-Signalelementen 6 bis 8 unterscheidenden Farbe, z.B. gelb, vorgesehen.

Die Eigenprüfeinrichtung 3 6 ist erfindungsgemäß über eine Drehstrom-Gleichrichterbrücke 4 0 - sowie insbesondere über Entkoppelungsimpedanzen 42, 43, 44 - mit den zum Anschluß der Koppelelektroden 10 bis 12 dienenden Verbinderelementen 16 bis 18 verbunden.

Es sei erwähnt, daß eine für die geräteeigenen Funktionen erforderliche Betriebsspannung bevorzugt über die Koppelelektroden 10, 11, 12 gewonnen wird. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein interner Energiespeicher, insbesondere eine Batterie, und/oder eine externe Versorgungseinrichtung vorgesehen sein.

Was nun die in Fig. 2 veranschaulichte Ausführungsform betrifft, so ist dabei bevorzugt eine integrierte, insbesondere elektronische oder manuelle Schalteinrichtung 4 8 vorgesehen, mittels der wahlweise mindestens eine Parallelimpedanz 5 0 zwecks Anpassung an unterschiedliche Netzspannungen zugeschaltet werden kann. Hierzu dient ein Kontaktelement 52. Die Schalteinrichtung 48 ist in Parallelschaltung zu der Eigenprüfeinrichtung 36 angeordnet. Die Parallelimpedanz 50 ist ebenfalls parallel zur Eigenprüfeinrichtung 36 bzw. an die Gleichrichterbrücke 40 zuschaltbar, so daß sie auf alle drei Phasen zugleich wirkt.

Bei der Aus führungs form nach Fig. 3 ist eine integrierte Signaleinrichtung 54 zur Erzeugung eines Fernmeldesignals über den jeweils vorliegenden Spannungszustand vorgesehen. Die Signaleinrichtung 54 ist in Parallelschaltung mit der Eigenprüfeinrichtung 3 6 gekoppelt und weist vorzugsweise eine eigene interne (Batterie-)Spannungsversorgung auf. Das erzeugte Fernmeldesignal ist zweckmäßigerweise an geräteeigenen Verbinderelementen 56, 57 abgreifbar. Die Signalerzeugung erfolgt im dargestellten Ausführungsbeispiel über ein Kontaktelement 58, beispielsweise einen Relaiskontakt.

Die Ausführung nach Fig. 4 unterscheidet sich von den Fig. 1 bis 3 hauptsächlich dadurch, daß zur Eigenüberwachung eine elektronische Logikeinheit 62 vorgeshen ist, die drei jeweils mit den Signalen der Koppelelektroden 10,11,12 direkt verbindbare Eingänge a,b,c aufweist, die zudem über jeweils einen Meßwiderstand 64,65,66 mit Erdpotential verbunden sind. Hierbei wird die Versorgungsspannung U_v von außen über Verbinderelemente zugeführt und in einem integrierten Spannungswandler 6 8 in eine interne Betriebsspannung umgewandelt, mit der die einzelnen Komponenten

versorgt werden. Die Logikeinheit 62 steuert das Signalelement 3 8 als Anzeigesignal der Eigenüberwachung an. Außerdem steuert die Logikeinheit 62 vorzugsweise auch die bedarfsweise Zuschaltung der (mindestens einen) Parallelimpedanz 50 über das Kontaktelement 52 an die Drehstrom-Gleichrichterbrücke 40, über die vorteilhafterweise die Parallelimpedanz auf alle Phasen gemeinsam wirken kann. Schließlich wird mittels der Logikeinheit 62 bevorzugt auch ein Fernmeldesignal über das Kontaktelement 58 an den Verbinderelementen 56,57 erzeugt. Für diese vielseitigen Funktionen ist die Logikeinheit 62 bevorzugt mit einem Mikroprozessor ausgestattet, jedoch können in einer Minimalausführung auch lediglich Spannungskomparatoren und bevorzugt die Ansteuerung für die Fernmeldung vorgesehen sein.

Wie sich nun aus Fig. 5 ergibt, weist das gemeinsame Gehäuse 2 bevorzugt eine schmale, längliche Bauform - insbesondere mit einer Breite B von etwa 160 mm, einer Höhe H von etwa 15 mm und einer Tiefe T von etwa 45 mm - auf. Vorzugsweise bildet eine durch die Breite B und die Höhe H bestimmte Gehäusewandung 6 0 die Frontseite des Gehäuses 2, wobei in dieser Front-Gehäusewandung 60 jedenfalls zumindest die Signalelemente 6, 7, 8 sowie 3 8 gut sichtbar angeordnet sind. Zusätzlich können die beschriebenen Verbinderelemente (insbesondere Steckbuchsen) und eventuell bestimmte Schaltelemente vorgesehen sein (nicht dargestellt) . Die Verbindungsleitungen 14 der Koppelelektroden 10 bis 12 werden bevorzugt auf der Gehäuse-Rückseite angeschlossen. Die Erfindung ist natürlich nicht auf die angegebenen Maße des Gehäuses 2 beschänkt, sondern die Maße können in Anpassung an bestimmte Gegebenheiten im jeweiligen Anwendungsfall von den genannten Werten abweichen.

Im übrigen ist die Erfindung ohnehin nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. Zudem ist die Erfindung auch bislang nicht auf die im Anspruch 1 enthaltene Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmalen definiert sein. Dies bedeutet, daß grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern ist der Anspruch 1 lediglich als ein erster Formulierungsversuch für eine Erfindung zu verstehen.

Claims

8593/VIl/bu Dipl.-Ing. H. Horstmann GmbH Humboldtstr. 2, D-42797 Heiligenhaus Ansprüche

1. Spannungsprüfgerät zur kapazitiven Ankoppelung über mindestens eine Koppelelektrode (10,11,12) an unter Spannung stehende Teile von Anlagen im Mittelspannungsbereich, insbesondere nach E DIN IEC 78/183/CDV bzw. VDE 0682 Teil 415, mit mindestens einem Anzeigegerät (3,4,5) zum Verarbeiten eines Signals der Koppelelektrode (10,11,12) und Anzeige eines bestimmten Spannungszustandes,

dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigegerät (3,4,5) zusammen mit einer die Funktion des Anzeigegerätes (3,4,5) ständig überwachenden und eventuelle Funktionsstörungen signalisierenden Eigenprüfeinrichtung (36) in einem gemeinsamen Gehäuse (2) integriert angeordnet ist.

2. Spannungsprüfgerät nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch eine Ausführung für Dreiphasen-Anlagen mit drei mit jeweils einer von drei den Phasen (L1,L2,L3) zugeordneten Koppelelektroden (10,11,12) verbindbaren Anzeigegeräten (3, 4,5), wobei die Eigenprüfeinrichtung (36) die Funktion bezüglich aller drei Phasen (L1,L2,L3) gemeinsam permanent überwacht.

3. Spannungsprüfgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. jedes Anzeigegerät (3,4,5) einerseits mit Erdpotential und andererseits über eine Entkoppelungsimpedanz (20,21,22) mit einem geräteeigenen, zum Anschluß der zugeordneten Koppelelektrode (10,11,12) vorgesehenen Verbinderelement (16,17,18) verbunden ist.

4. Spannungsprüfgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch von geräteeigenen Verbinderelementen (28,29,30; 32,33,34) gebildete Meßpunkte für eine normgerechte Schnittstelle.

5. Spannungsprüfgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. jedes zum Anschluß der Koppelelektrode (10,11,12) dienende Verbinderelement (16,17,18) derart über eine Entkoppelungs impedanz (24, 25, 26) mit einem als Schnittstellen-Meßpunkt fungierenden Verbinderelement (28,2 9,30) verbunden ist, daß an dem Meßpunkt gegen Erdpotential (32,33,34) eine Meßspannung für eine normgerechte Schnittstelle bereitgestellt wird.

6. Spannungsprüfgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenprüfeinrichtung (36) in bevorzugter Ausführung für Dreiphasen-Anlagen - insbesondere jeweils über eine von drei Entkoppelungsimpedanzen (42,43,44) - mit den zum Anschluß der Koppelelektroden (10,11,12) dienenden Verbinderelementen (16,17,18) verbunden ist.

7. Spannungsprüfgerät nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Eigenprüfeinrichtung (36) eine Drehstrom-Gleichrichterbrücke (40) oder Meßwiderstände (64,65,66) vorgeschaltet ist/sind.

8. Spannungsprüfgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das/ jedes Anzeigegerät (3,4,5) mittels eines optischen Signalelementes (6,7,8), vorzugsweise einer LED, qualitativ den jeweiligen Spannungszustand anzeigt, wobei insbesondere eine Spannungsanzeige durch ein periodisches Blinksignal vorgesehen ist.

9. Spannungsprüfgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenprüfeinrichtung (36) zur Signalisierung von Funktionsstörungen ein optisches Signalement (38), vorzugsweise eine LED, aufweist.

10. Spannungsprüfgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine für die geräteeigenen Funktionen erforderliche Betriebsspannung über die Koppelelektroden (10,11,12) gewonnen und/oder durch eine interne Batterie bereitgestellt und/oder über eine externe Versorgungseinrichtung (U_v) zugeführt wird.

11. Spannungsprüfgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine integrierte Schalteinrichtung (48) zum wahlweisen Zuschalten von mindestens einer Parallelimpedanz (50) parallel zu der bzw. einer Drehstrom-Gleichrichterbrücke

(40) zwecks Anpassung an unterschiedliche Netzspannungen.

12. Spannungsprüfgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch eine integrierte Signaleinrichtung (54) zur Erzeugung eines Fernmeldesignals über den jeweils vorliegenden Spannungszustand.

13. Spannungsprüfgerät nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß das Fernmeldesignal an geräteeigenen Verbinderelementen (56,57) abgreifbar ist.

14. Spannungsprüfgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Gehäuse (2) eine schmale, längliche Bauform - insbesondere mit einer Breite (B) von etwa 160 mm, einer Höhe (H) von etwa 15 mm und einer Tiefe (T) von etwa 45 mm - aufweist, wobei vorzugsweise eine Gehäusewandung (60) mit der Breite (B) und der Höhe (H) eine Gehäuse-Frontseite bildet.