DE701500C - Vorrichtung zum Schutz elektrischer Anlagen gegen Isolationsfehler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz elektrischer Anlagen gegen Isolationsfehler, die eine Ableitung zur Erde herbeiführen können, unter Einschaltung eines Differentialrelais^ mit in jede der Installationszuleitungen eingeschalteten Spulen, deren gemeinsames magnetisches Kraftfeld verschwindend klein ist, wenn die zu sichernde Anlage in· Ordnung ist.

Es sind bereits Schutzvorrichtungen für Wechselstrominstallationen vorgeschlagen worden, bei denen eine Spule eines dabei vorgesehenen Differentialrelais parallel mit einem Spannungsrelais verbunden ist, welches bei

'5 eintretendem Ableitungsfehler selbsttätig den Ausschalter betätigt.

Weiterhin ist eine thermisch wirkende Anordnung mit zwei Lötstellen zur Sicherung von Kraftanlagen bekannt. Es handelt sich hier um eine grobe Sicherung, die ohne Differentialrelais arbeitet und sich in der Praxis nicht bewährt hat. Nach den praktischen Erfahrungen sprachen diese Sicherungen vielfach nicht an, so daß die Überlastungsspule des Hauptschalters der Anlage belastet und die gesamte Anlage abgeschaltet wurde. Sofern aber diese thermischen Spezialsicherungen tatsächlich wenige Male ansprachen, waren sie für den weiteren Betrieb unbrauchbar, weil das Lötmietall durch die öftere Wärmebeeinflussung sich im physikalischen Verhalten geändert hatte, so daß der Schalter dann vorzeitig oder zu spät ansprach. Es kommt auch der Fall vor, daß das Lötmetall beim Ansprechen aus der Sicherung ausläuft.

Bei elektrischen Anlagen macht sich aber ein anfänglich unbedeutender Leitungs- o.dgl. Fehler erst allmählich mehr und mehr bemerkbar, der im AnfangsBtadium noch ohne Abschaltung der elektrischen Anlage und damit ohne Betriebsstörung behoben werden kann. Es ist daher das Anzeigen schon der kleinsten Fehler erwünscht. Eine derartige Vorrichtung muß jedoch, um die durch ein Übersehen der ersten Anzeige hervorgerufenen Störungen zu vermeiden, mit einer die Anlage abschaltenden Einrichtung ausgerüstet sein, die bei einer Vergrößerung des Fehlers bis zur Gefahrengrenze ausgelöst wird.

Es ist auch schon ein Sicherheitssystem bekanntgeworden, bei dem der Verlauf einer Störung in einer elektrischen Anlage in zwei (oder mehreren) Stadien überwacht bzw. wahrnehmbar gemacht wird. Dazu werden zwei Ansprechstellen, z. B. zwei Relais verwandt, deren jede nur bei einer bestimmten Fehlergröße anspricht. Diese beiden Fehlergrößen (Ansprechstromstärke) sind hierbei verschieden.

Durch die Vorrichtung, nach der Erfindung werden diese beiden Aufgaben in besonders

einfacher Weise gelöst, wobei dieselbe jahrelang in der Anlage unbeeinflußt eingeschaltet sein kann, aber im Augenblick des Eintrittes auch kleinerer Fehler sofort einwandfrei anspricht und nach Behebung des Fehlers ohne weiteres wieder betriebsfähig ist. Dem Bekannten gegenüber kennzeichnet sich diese Vorrichtung dabei dadurch, daß das Differentialrelais zwei derart verschieden bemessene ίο Anker besitzt, daß der eine Anker, bevor die Ableitung einen für die zu schützende Anlage gefährlichen Wert erreicht hat, angezogen wird und dadurch den Strom über ein Warnungssignal schließt, während der zweite Anker, wenn sich die Ableitung auf einen gefährlichen Wert erhöht hat, die Abschaltung ■ler Anlage bewirkt.

Zweckmäßig wird mit der Abschaltung der Anlage bzw. des betreffenden Anlageteils der ^ao zum leichteren Auffinden von Fehlern mehrfach unterteilten Gesamtanlage ein weiterer Signalgeber eingeschaltet, was z. B. durch einen Schalter erfolgen kann, der ebenfalls von dein den Ausschalter beeinflussenden Relais gesteuert wird.

Dadurch, daß schon die kleinen Fehlerströme, die noch keine Gefahr bedeuten, einen Voralarm geben, wird ein besonders hoher Sicherheitsgrad erzielt. Würde man diese Vorsorge nicht treffen, so ist immer die Möglichkeit gegeben, daß, nachdem bereits ein kleiner Fehler sich gezeigt hat, die Ableitung des Stromes plötzlich einen solchen Wert erreicht, daß Zündung und Abschaltung zeitlich zusammenfallen. Es ist bei der Erfindung von besonderem Vorteil, daß man zudem den Voralarm auf jede Größe des Fehlerstromes abstimmen kann.

Weiterhin ist zu beachten, daß eine sofortige Abschaltung beim Auftreten von Isolationsfehlern nach bekannten Einrichtungen in vielen Fällen auch zu sehr unangenehmen Folgen, beispielsweise in Theatern, Versammlungsräumen, Ausstellungshallen u. dgl., führen kann, indem eine sofortige Abschaltung der Leitungsanlage zur Panik des Publikums führen würde. Da aber im Gegensatz hierzu bei der Erfindung ein Voralarm ausgelöst wird, kann die Fehlerquelle unverzüglich beseitigt werden, ohne daß das Publikum davon Kenntnis erhält.

Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung beispielsweise in einer Zweileitungsinstallation dargestellt.

In die Xetzzuleitungen 0 und P sind Wickelungen V₀ und V_p eingeschaltet, die auf einem gemeinsamen Eisenkern aufgewickelt sind, zweckmäßig die gleiche Anzahl, aber sehr wenige Windungen besitzen und gegenseitig symmetrisch in der bei Differentialrelais bekannten Weise angeordnet sind, so daß das gesamte gemeinsame magnetische Kraftfeld der Wickelungen verschwindend klein ist, wenn die Anlage in Ordnung ist. Das Relais besitzt zwei Anker K und C, die der Deutlichkeit halber gegeneinander versetzt gezeichnet und so bemessen sind, daß der Anker K leichter als der andere Anker C bewegbar ist und bereits vom Relais an den 7« Kontakt M gezogen wird, wenn in einer der Leitungen der Installation ein Isolationsfehler '■ auftritt, der eine Ableitung von z. B. nur ¹Zi₀ Amp. oder weniger bewirkt. Der Anker C wird in entsprechender Weise gegen den Kontakt D- angezogen, wenn die Ableitung einen größeren Wert, z. B. ¹/._i Amp., annimmt.

Beide Anker C, K sind mit der Leitung 0 der Installation leitend verbunden, während die Kontakte M und D an die zweite Leitung P der Installation angeschlossen sind, und zwar über eine Signalvorrichtung L bzw. ei'n Relais B, welches mit einem in die Leitung P geschalteten Ausschalter A zusammenwirkt, der normalerweise geschlossen ist und nur geöff- ⁸5 ^N net wird, wenn durch das Relais B Strom fließt. .

An die Leitungen P und O ist zweckmäßig ein Alarmsignal E, z. B. eine Signallampe, in Reihe mit einem normalerweise offenen Ausschalter F angeschlossen, der durch das Relais B gesteuert wird, wenn dieses Strom führt, so daß das Alarmsignal E in dem Augenblick eingeschaltet wird, wenn das Differentialrelais die Anlage abschaltet. Die Verbraucher sind bei N angedeutet.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Entsteht in der Anlage eine Ableitung, so wird das gemeinsame Kraftfeld des Differentialrelais Vo—V_p wachsen und damit der Anker K angezogen, so daß die Signalvorrichtung L eingeschaltet wird, bevor die Sicherungen den Strom unterbrechen. Wird der Fehler nicht rechtzeitig beseitigt, so wird das Differentialrelais bei vergrößerter Ablei- >°5 tung auch den Anker C anziehen, welcher über den Kontakt D Strom in die Relaiswicklung B führt und damit den Ausschalter A öffnet und das Alarmsignal E einschaltet.

Im dargestellten Falle wird angenommen, n° daß Leitung P spannungführend ist, während Leitung 0 den Nulleiter darstellt, wobei es genügt, einen einpoligen Ausschalter A in die spannungführende Leitung einzuschalten. Sind dagegen beide Leitungen der Installation spannungfüh'rend, muß ein zweipoliger Ausschalter A verwendet werden, so daß die Anlage vom Netz vollkommen abgeschaltet wird, wenn durch die Größe der Ableitung der Anker C angezogen wird. iao

Die SignalvorrichtungL kann z.B. aus einer in den betreffenden Stromkreis unmittel-

bar eingeschalteten elektrischen Lampe, z. B. einer Glimmlampe bestehen. Jedoch können auch andere mittelbar oder unmittelbar in den Stromkreis geschaltete Licht- oder Läutevorrichtungen Verwendung finden.

Die Signalvorrichtung L ist auf der Installationsseite des Differentialrelais in den Stromkreis geschaltet. Sie kann aber auch auf der Netzseite des Differentialrelais vorgesehen sein. In beiden Fällen wird das gemeinsame Kraftfeld des Differentialrelais bei einer in der Installation auftretende Ablei-' tung stets von dieser abhängig sein, aber die dargestellte Schaltungsweise hat den weiteren Vorteil, daß auch der Stromkreis der Signalvorrichtung L durch die Sicherungsvorrichtung mitgeschützt ist.

Die Relaiswicklung B ist an Leitung P auf der Netzseite des Differentialrelais angeschlossen, kann aber je nach den Erfordernissen auch mit der Installationsseite des Differentialrelais verbunden werden.

Der Ausschalter^ ist dabei vorteilhaft so beschaffen, daß er sich selbsttätig verriegelt, wenn ein Leitungsfehler seine Öffnung bewirkte, und er sich erst wieder schließen läßt, wenn 'dieser Fehler behoben ist. Ist noch ein zweiter kleinerer Fehler vorhanden, so wird dieser bis zur Beseitigung durch die Signal-

vorrichtung L angezeigt. ■

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Vorrichtung zum Schutz elektrischer Anlagen gegen Isolationsfehler, die eine Ableitung zur Erde herbeiführen können, unter Einschaltung eines Differentialrelais mit in jede der Installationszuleitungen eingeschalteten Spulen, deren gemeinsames magnetisches Kraftfeld verschwindend klein ist, wenn die zu sichernde Anlage in Ordnung ist, wobei der Verlauf einer Störung in einer elektrischen Anlage in zwei (oder mehreren) Stadien überwacht und wahrnehmbar gemacht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialrelais zwei derart verschieden bemessene Anker (C und K) besitzt, daß der eine Anker (K), bevor die Ableitung einen für die zu schützende Anlage gefährlichen Wert er-> reicht hat, angezogen wird und dadurch den Strom über ein Warnungssignal (L) schließt, während der zweite Anker (C) die Abschaltung der Anlage bewirkt, wenn sich die Ableitung auf einen für die Installation gefährlichen Wert erhöht hat.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Abschaltung der Anlage ein weiterer Signalgeber (E) z. B. in' einem dabei gleichzeitig geschlossenen Nebenschluß (bei F) eingeschaltet wird. 5„

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen