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DE1053099B - Insulation monitoring device - Google Patents

Insulation monitoring device

Info

Publication number
DE1053099B
DE1053099B DEB45085A DEB0045085A DE1053099B DE 1053099 B DE1053099 B DE 1053099B DE B45085 A DEB45085 A DE B45085A DE B0045085 A DEB0045085 A DE B0045085A DE 1053099 B DE1053099 B DE 1053099B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
voltage
earth
measuring
network
moving
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEB45085A
Other languages
German (de)
Inventor
Dipl-Ing Walther Bender
Albert Barlach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WALTHER BENDER DIPL ING
Original Assignee
WALTHER BENDER DIPL ING
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by WALTHER BENDER DIPL ING filed Critical WALTHER BENDER DIPL ING
Priority to DEB45085A priority Critical patent/DE1053099B/en
Publication of DE1053099B publication Critical patent/DE1053099B/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/16—Measuring impedance of element or network through which a current is passing from another source, e.g. cable, power line
    • G01R27/18—Measuring resistance to earth, i.e. line to ground

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Description

DEUTSCHESGERMAN

Zur Isolationsüberwachung von ein- und mehrphasigen Wechselstromnetzen werden Geräte verwendet, die dem Netz eine Meßgleichspannung gegen Erde überlagern und den infolge von Isolationsfehlern gegen Erde zum Fließen kommenden Meßgleichstrom zur Anzeige, Meldung u. dgl. benutzen.Devices are used to monitor the insulation of single and multi-phase AC networks which superimpose a DC measuring voltage to earth on the network and which are the result of insulation faults Use measuring direct current flowing against earth for display, message and the like.

Bezüglich der Art und Weise, wie die Überlagerung der Meßgleichspannung erfolgt, unterscheidet man zwei hauptsächlich angewandte Methoden:A distinction is made with regard to the way in which the DC measuring voltage is superimposed two main methods used:

Einmal kann man dem Netz die Meßgleichspannung einprägen. Hierbei wird über meist hochohmige Widerstände, über Einweggleichrichter und das Meßinstrument eine Verbindung zwischen den Netzphasen und Erde hergestellt. In dem Meßinstrument kann nur derjenige Gleichstrom fließen, der sich über die Isolationsfehler des Netzes gegen Erde schließt. Bei gesundem Netz steht das Netz unter der höchstmöglichen Gleichspannung gegen Erde, die sich aus den gleichgerichteten Phasenerdspannungen ergibt. Bei sattem Erdschluß eines Netzpunktes bricht die Gleichspannung des gesamten Netzes gegen Erde bis auf Null zusammen, da hinsichtlich dieser Gleichspannung alle Phasen, die über die niederohmigen Transformatorwicklungen verbunden sind, eine zusammenhängende metallische Schiene bilden.Once you can impress the measuring DC voltage on the network. This is mostly about high resistance Resistors, a connection between the mains phases via half-wave rectifiers and the measuring instrument and earth made. Only that direct current can flow in the measuring instrument which is over closes the insulation faults of the network to earth. If the network is healthy, the network is below the highest possible DC voltage to earth, which results from the rectified phase earth voltages. In the event of a full earth fault at a network point, the DC voltage of the entire network breaks against earth up to to zero together, because with regard to this DC voltage, all phases that pass through the low-resistance transformer windings are connected to form a coherent metallic rail.

Eine zweite Methode, dem Netz eine Meßgleichspannung zu überlagern, besteht darin, daß diese einer besonderen selbständigen Gleichstromquelle entnommen wird, die mit einem Pol über meist hochohmige Widerstände am Netz und mit dem anderen Pol über ein Anzeigeinstrument an Erde gelegt ist.A second method of superimposing a DC measuring voltage on the network is that this a special independent direct current source is taken, which with one pole over mostly high resistance Resistors on the network and the other pole is connected to earth via a display instrument.

Das erste Verfahren hat den Vorteil, daß keine selbständige Gleichstromquelle erforderlich ist, und das zweite Verfahren hat den Vorteil, daß man auch bei spannungslosem Netz die Isolation messen kann.The first method has the advantage that no independent direct current source is required, and the second method has the advantage that the insulation can be measured even when the network is dead.

Die angewandten maximalen Meßgleichspannungen können je nach den Erfordernissen in weiten Grenzen variieren. Üblich sind Meßgleichspannungen zwischen 10 bis 1000 Volt. Entsprechend der Meßgleichspannung und den für die Messung und die Relaisauslösung erforderlichen Meßgleichströmen schwanken auch die inneren Gesamtwiderstände der Meßanordnung. The maximum DC measuring voltages used can vary widely, depending on the requirements vary. Measurement DC voltages between 10 and 1000 volts are common. According to the measuring DC voltage and the measuring direct currents required for the measurement and the relay triggering fluctuate also the total internal resistances of the measuring arrangement.

Grundsätzlich kann immer nur ein solches Gerät an ein Netz angeschlossen werden, weil mehrere solche Geräte sich gegenseitig stark beeinflussen würden. Um die Anzeige eines Gerätes auch an entfernte Stellen des Netzes zu übertragen, können Tochtergeräte zur Verwendung kommen, die mit dem Anzeigeinstrument des Hauptgerätes in Reihe geschaltet sind und die Anzeige an entfernte Stellen des Netzes übertragen. Solche Tochtergeräte sind normalerweise durch eine Doppelleitung mit dem Hauptgerät verbunden. Sie haben jedoch den Nachteil, daß bei Abtrennung des IsolationsüberwachungseinrichtungIn principle, only one such device can be connected to a network, because there are several such devices Devices would strongly influence each other. To display a device even at remote locations of the network, daughter devices can be used with the display instrument of the main unit are connected in series and transmit the display to remote points on the network. Such daughter devices are usually connected to the main device by a double cable. she however, have the disadvantage that when the insulation monitoring device is disconnected

Anmelder:Applicant:

Dipl.-Ing. Walther Bender,
Grünberg (Obhess.), Frankfurter Str. 36Dipl.-Ing. Walther Bender,
Grünberg (Obhess.), Frankfurter Str. 36

Dipl.-Ing. Walther Bender und Albert Barlach,Dipl.-Ing. Walther Bender and Albert Barlach,

Grünberg (Obhess.),
sind als Erfinder genannt wordenGrünberg (Obhess.),
have been named as inventors

Hauptgerätes von Erde zwecks Prüfung desselben die gesamte Fernmeßleitung eine gefährliche Spannung gegen Erde führen kann.Main device from earth for the purpose of testing the same, the entire telemetry line carries a dangerous voltage can lead to earth.

Bekannt ist es auch, eine Fernanzeige dadurch zu erreichen, daß in die nach Erde führende Meßleitung des Hauptgerätes ein Widerstand gelegt ist, der klein ist gegenüber dem gesamten Meßkreiswiderstand des Hauptgerätes und mit einer Seite unmittelbar an Erde liegt, während an dessen anderer Seite eine einadrige Fernleitung angeschlossen ist. Zwischen diese einadrige Fernleitung und Erde wird dann das Fernanzeigeinstrument geschaltet. Alle diese Lösungen der Aufgabe, an entfernten Punkten des Netzes die Anzeige des Hauptgerätes sichtbar zu machen, haben den Nachteil, daß irgendwelche Meßleitungen vom Hauptgerät an die entfernten Meßpunkte gezogen werden müssen.It is also known to achieve a remote display in that the measuring line leading to earth of the main unit, a resistance is placed that is small compared to the total measuring circuit resistance of the Main unit and with one side directly to earth, while on the other side a single-core Trunk line is connected. The remote display instrument is then placed between this single-core long-distance line and earth switched. All these solutions of the task, at remote points of the network the display of the main unit have the disadvantage that any test leads from the main unit must be dragged to the remote measuring points.

Zur Beseitigung dieses Mangels geht die Erfindung von einer Isolationsüberwachungseinrichtung für ein- und mehrphasige Wechselstromnetze mittels aufgedrückter oder eingeprägter Meßgleichspannung aus, die aus einem Gerät besteht, welches dem Netz eine Meßgleichspannung aufdrückt oder einprägt, und ferner einem oder mehreren getrennt vom Überlagerungsgerät getrennten Überwachungsgeräten. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß bei einer solchen Einrichtung die Überwachungsgeräte zwischen wenigstens einem Netzpunkt und Erde angeschlossen sind und eine von der Gleichspannung des Netzes gegen Erde abhängige Meß- oder Steuergröße liefern und daß sie so hochohmig sind, daß die dem Netz überlagerte Meßgleichspannung durch sie möglichst wenig beeinflußt wird oder daß sie eine Drucktaste od. dgl. enthalten, die ihren Stromkreis nur vorübergehend schließt.To eliminate this deficiency, the invention is based on an insulation monitoring device for single and multi-phase alternating current networks by means of impressed or impressed measuring direct voltage, which consists of a device which impresses or impresses a DC measuring voltage on the network, and furthermore one or more monitoring devices which are separate from the superimposing device. That The essence of the invention is that in such a device, the monitoring devices between at least one network point and earth are connected and one of the DC voltage of the network to earth dependent measured or control variable and that they are so high-resistance that the network superimposed DC measuring voltage is influenced by them as little as possible or that they have a push button Od. Like. Contain their circuit only temporarily closes.

Das Überlagerungsgerät kann auch ohne Meßinstrument ausgeführt sein, so daß es nur zur Erzeu-The overlay device can also be designed without a measuring instrument, so that it is only used to generate

8Oi 677/1768Oi 677/176

Claims (1)

''i ei 53 '' i ei 53 gung der Überlagerungsspannung für den Betrieb der Widerstände 1, 2, 3 an die Netzphasen gelegt und mit Überwachungsgeräte dient, oder es kann z. B. nur ein dem anderen Pol über einen Drehspulstrommesser 7 an Relais enthalten zur Signalisierung stärkerer Erd- Erde. Auch hierbei ist ein Fließen des Meßgleichschlüsse oder zur Betätigung des Hauptschalters. stromes über die Kapazitäten C nicht möglich. Ebensosupply of the superimposition voltage for the operation of the resistors 1, 2, 3 placed on the mains phases and used with monitoring devices, or it can be, for. B. only contain the other pole via a moving coil ammeter 7 to relays for signaling stronger earth-earth. Here, too, there is a flow of the measuring direct connections or the actuation of the main switch. current over the capacities C is not possible. as well Die Erfindung ist in zwei Ausführungsbeispielen 5 wie bei Abb. 1 kann ein Stromfluß des Meßgleichveranschaulicht. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel stromes nur über Isolationsfehler F stattfinden. Da nach Fig. 1 wird ein Drehstromnetz N von einem das Überlagerungsgerät eine selbständige Gleichstrom-Transformator T über einen Schalter S gespeist. Die quelle 4 besitzt, erfolgt eine Isolationsmessung auch Isolation dieses Systems wird durch ein Überlage- bei abgeschaltetem Netz. Das Überwachungsgerät T rungsgerätH überwacht, welches mit eingeprägter io ist in diesem Ausführungsbeispiel unter Verwendung Meßgleichspannung arbeitet. Von den Phasen aus- eines sowieso vorhandenen Erdungsspannungswandgehend ist über hochohmige Widerstände I, 2, 3, Ein- lers 8' an alle drei Phasen angeschlossen. Der weggleichrichter 4, 5, 6 und ein Drehspulinstrument 7 Erdungsspannungswandler, der z. B. zur Übereine Verbindung nach Erde hergestellt. Das Drehspul- wachung der Symmetrie der Phasenerdspannungen meßinstrument 7 ist in kQ Isolationsfehler geeicht. 15 dient und von dem in Abb. 2 nur die Primärwicklung Im Anzeigeinstrument 7 wird nur derjenige Gleich- dargestellt ist, ist für den Wechselstrom mit seinem strom erfaßt, der sich über einen Isolationsfehler F Sternpunkt durch den groß gehaltenen Kondensator 12 schließt, wogegen die Kapazitäten C des Netzes gegen an Erde gelegt, wobei darauf zu achten ist, daß kein Erde keinen Meßstrom hervorrufen. Bei gesundem Schwingungskreis zustande kommt. Zur Ableitung Netz (F = 00) steht im gesamten Netz die volle 30 eventueller statischer Aufladungen des Kondensators Gleichspannung gegen Erde an. Bei sattem Erd- 12 ist noch ein Überspannungsableiter 13 angebracht. Schluß (F = 0) bricht die Gleichspannung des Netzes Bei Betätigung der Drucktaste 10 wird zwischen dem gegen Erde dagegen auf Null zusammen. Da die Mes- Sternpunkt des Erdungsspannungswandlers 8' und sung eine reine Gleichstrommessung ist, wobei alle Erde nur die Gleichspannung gemessen. Hierbei kann Einflüsse der als konstant angenommenen Netz- 25 der ohmsche Innenwiderstand des Wandlers im allwechselspannung ausgeschaltet sind, ist es erlaubt, gemeinen vernachlässigt werden, weil er klein ist das gesamte Netz als eine zusammenhängende, gleich- gegenüber dem hochohmigen Widerstand 9. Hinsichtspannungführende Metallschiene zu betrachten, da der lieh Bemessung des letzteren und des Drehspulohmsche Widerstand der Transformatorwicklungen, Instrumentes 11 gelten die gleichen Gesichtspunkte der die einzelnen Phasen galvanisch miteinander ver- 30 wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel nach Abb. 1. bindet, zu vernachlässigen ist. Die Gleichspannung des Auch der Gesamtwiderstand des Meßpfades im ÜberNetzes gegen Erde schwankt also je nach Größe des wachungsgerät soll so hoch wie möglich gehalten Isolationsfehlers F zwischen einem Höchstwert und werden.
Null. Für beide Ausführungsbeispiele kann man für dieThe invention is in two embodiments 5 as in Fig. 1 can illustrate a current flow of the measurement equation. In the first exemplary embodiment, current only takes place via insulation fault F. Since, according to FIG. 1, a three-phase network N is fed by a superposition device, an independent direct current transformer T via a switch S. If the source 4 has an insulation measurement, the insulation of this system is also carried out by an overlay when the mains is switched off. The monitoring device T rungsgerätH monitors which works with impressed io is in this embodiment using measuring DC voltage. Starting from the phases, an earth voltage wall that is already present is connected to all three phases via high-value resistors I, 2, 3, Einler 8 '. The rectifier 4, 5, 6 and a moving coil instrument 7 ground voltage converter, the z. B. to establish a connection to earth. The moving coil monitoring of the symmetry of the phase earth voltages measuring instrument 7 is calibrated in kQ insulation faults. 15 is used and only the primary winding of which in Fig. 2 only the primary winding is shown in the display instrument 7, is recorded for the alternating current with its current, which closes through an insulation fault F star point through the large capacitor 12, whereas the capacitances C of the network is placed against earth, whereby it must be ensured that no earth does not cause a measuring current. With a healthy oscillation circle comes about. To derive the network (F = 00), the full 30 possible static charges of the capacitor DC voltage to earth are present in the entire network. If the earth 12 is full, a surge arrester 13 is also attached. In the end (F = 0), the DC voltage of the network breaks. When the push button 10 is pressed, however, the voltage against earth collapses to zero. Since the measuring star point of the earthing voltage transformer 8 'and sung is a pure direct current measurement, all earth only measuring the direct voltage. In this case, influences of the mains network assumed to be constant can be switched off in the universal AC voltage, it is permissible, generally neglected, because it is small, the entire network as a coherent metal rail that is equal to the high-ohmic resistance 9 consider, since the borrowed dimensioning of the latter and the moving coil resistance of the transformer windings, instrument 11, the same aspects apply, which galvanically binds the individual phases with one another as in the first embodiment according to Fig. 1, can be neglected. The DC voltage of the also the total resistance of the measuring path in the over-network to earth fluctuates depending on the size of the monitoring device should be kept as high as possible insulation fault F between a maximum value and.
Zero. For both embodiments you can for the Mit Hilfe eines Überwachungsgeräts T wird nun 35 Drehspulinstrumente 11 der Überwachungsgeräte das die zwischen Netz und Erde jeweils bestehende Meß- gleiche Skalenbild wie für die Drehspulinstrumente 7 gleichspannung gemessen. In dem gezeigten Ausfüh- bekommen, wenn man den ersteren eine auf der entrungsbeispiel erfolgt diese Messung zwischen einer gegengesetzten Seite der Skala liegende Zeigerruhe-Phase und Erde. Der Meßweg führt von der Phase lage gibt. Bei beiden Beispielen kann man auf die über einen hochohmigen Widerstand 8, einen ebenfalls 40 Drucktaste 10 verzichten, wenn das Überwachungshochohmigen einstellbaren Widerstand 9, eine Druck- gerät so hochohmig ist, daß die Beeinflussung des taste 10 und einen Drehspulstrommesser 11 nach Erde. Überlagerungsgerätes in Kauf genommen werden Um die Wechselspannung für das Anzeigeinstrument kann oder die Eichung des Überlagerungsgerätes das 11 unwirksam zu machen, ist sie zwischen den Wider- oder die Überwachungsgeräte berücksichtigt,
ständen 8 und 9 über einen Kondensator 12 nach Erde 45 Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Beiabgeleitet Das Drehspulinstrument 11 ist in kQ ge- spiele beschränkt, vielmehr sind noch mancherlei Abeicht, ähnlich wie das Drehspulinstrument 7 am Über- änderungen und auch andere Ausführungsformen im lagerungsgerät H. Seinen höchsten Ausschlag hat es Rahmen der Erfindung möglich. So kann man in bei F = ex», während es bei F = O keinen Ausschlag Fig. 1 bei genügend gedämpftem Anzeigeinstrument zeigt. Dazwischen liegen die verschiedenen Werte 50 11 z. B. auf den Kondensator 12 verzichten. Oder man von F. Um das Überwachungsgerät T in gewissen kann den Anschluß an das Netz an mehreren Phasen Grenzen den Verschiedenheiten des Überlagerungs- oder an einem beliebigen vorhandenen oder künstgerätes H hinsichtlich Meßgleichspannung und innerem liehen Sternpunkt oder Knotenpunkt vornehmen. Man Widerstand desselben angleichen zu können, ist der kann bei ständiger Einschaltung des Gerätes auch Widerstand 9 veränderbar ausgeführt. Die Größe der 55 Relais zur Signalisierung oder zur Auslösung von Widerstände 8 und 9 richtet sich nach der Höhe der Schaltvorgängen betätigen. Da die Anzeigeinstrumente maximalen Meßgleichspannung und der Empfindlich- 11 bei spannungslosem Netz keinen Ausschlag haben, keit des Drehspulinstrumentes 11. Da der Gesamtwert was auf der Skala der Anzeige »Erdschluß« entder Widerstände 8, 9 und des Drehspulinstrumentes 11 spricht, kann man z.B. durch eine Lampe oder ein von dem Anzeigeinstrument 7 des Überlagerungs- 60 Sichtzeichen oder auf andere Weise am oder beim Ingerätes mitgemessen wird, muß dieser möglichst hoch- strument den Zustand des Spannungsführens oder der ohmig ausgeführt werden. Man kann auch durch Über- Spannungslosigkeit des Netzes kennzeichnen,
brückung der Taste 10 eine ständige Messung vornehmen und den Eigenwiderstand des Überwachungs- Patentansprüche:
gerätes T bei der Eichung des Überlagerungsgerätes H 65
berücksichtigen. 1. Isolationsüberwachungseinrichtung für ein-With the help of a monitoring device T 35 moving-coil instruments 11 of the monitoring devices are now measured the same scale image existing between the mains and earth as for the moving-coil instruments 7 direct voltage. In the embodiment shown, if you get the first one on the entrungsbeispiel this measurement takes place between an opposite side of the scale lying pointer rest phase and earth. The measuring path leads from the phase position there. In both examples one can dispense with a high-ohmic resistor 8, also a 40 pushbutton 10, if the monitoring high-ohmic adjustable resistor 9, a pressure device is so high that the influence of the button 10 and a moving-coil ammeter 11 to earth. Overlay device must be accepted In order to make the alternating voltage for the display instrument or the calibration of the overlay device 11 ineffective, it is taken into account between the counter or monitoring devices,
stands 8 and 9 via a capacitor 12 to earth 45. The invention is not derived from the illustrated example. The moving-coil instrument 11 is limited in kQ games; storage device H. Its highest deflection is possible within the scope of the invention. So one can in with F = ex », while with F = O there is no deflection. In between are the different values 50 11 z . B. dispense with the capacitor 12. Or one of F. To the monitoring device T in certain can make the connection to the network on several phase boundaries the differences of the superimposed or on any existing or artificial device H with regard to measuring DC voltage and internal borrowed star point or node point. To be able to adjust the resistance of the same, the resistor 9 can also be designed to be changeable when the device is switched on continuously. The size of the 55 relays for signaling or for triggering resistors 8 and 9 depends on the level of switching operations. Since the display instruments for maximum DC measuring voltage and the sensitivity 11 have no deflection when the mains is dead, the moving-coil instrument 11. Since the total value on the scale of the display "earth fault" or the resistors 8, 9 and the moving-coil instrument 11, one can, for example, use a Lamp or one of the display instrument 7 of the superimposition 60 visual signal or in some other way is also measured on or near the built-in device, this must be as high-powered as possible in the voltage-carrying state or in the ohmic state. One can also identify by over-voltage-free of the network,
bridging the key 10 make a constant measurement and the intrinsic resistance of the monitoring patent claims:
device T during the calibration of the overlay device H 65
consider. 1. Insulation monitoring device for single Abb. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das und mehrphasige Wechselstromnetze mittels auf-Fig. 2 shows an embodiment in which the and multi-phase AC networks by means of Überlagerungsgerät H mit aufgedrückter Meßgleich- gedrückter oder eingeprägter Meßgleichspannung,Superimposition device H with applied DC measuring voltage, applied or impressed DC measuring voltage, spannung arbeitet. Eine selbständige Gleichspannungs- bestehend aus einem Gerät, welches dem Netz einevoltage works. An independent DC voltage consisting of a device that is connected to the network quelle 4 ist mit ihrem einen Pol über hochohmige 70 Meßgleichspannung aufdrückt oder einprägt undsource 4 is with its one pole over high-resistance 70 measuring DC voltage impresses or impresses and
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2814849A1 (en) * 1978-04-06 1979-10-11 Hartmann & Braun Ag Insulation monitor for AC mains networks - uses differential amplifier level detector with relay output facility and includes low-pass filter
DE3034904A1 (en) * 1980-09-16 1982-04-29 Marine Safe Electronics of Canada Ltd., Concord, Ontario Electric motor low windings resistance protection system - compares windings resistance when motor is at rest with threshold value

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