MONITORING ARRANGEMENT FOR THE INSULATING RESISTANCE OF A SERIES VOLTAGE CIRCUIT OF AN AIRFIELD'S LIGHTING SYSTEM

Abstract: 1. A monitoring device for the insulation resistance of the series circuit of an airport lighting system, wherein the individual airport lights are connected to one another and to the alternating voltage source by means of sections of a cable, comprising a measuring circuit which is to be connected between an end of the conductor of the cable and a reference point insulated against the latter and which comprises in series connection a direct voltage source, a suppression choke and a limit value generator, which responds to the measuring direct current, characterised in that the suppression choke (D) has a secondary winding (D') which feeds an opposing magnetization circuit with a controllable resistance (T1), and that this controllable resistance is dependent upon the current of the measuring circuit in such manner that when the current in the measuring circuit increases, the resistance drops, and that the opposing magnetization circuit comprises a valve (GI1) which is poled in such manner that the current flowing in the opposing magnetization circuit counteracts the premagnetization of the suppression choke (D) by means of the measuring direct current.

Description: überwachungseinrichtung für den Isolationswiderstand des Serienstromkreises einer Flugplatzbefeuerun#sanlage Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung gemäss Oberbegriff von Anspruch 1. Eine dauernde Überwachung derartiger Anlagen ist erforderlieh, um bereits den ersten auftretenden Isolationsfehler umgehend beseitigen zu können. Nur dann ist nämlich gewährleistet, dass der Isolationswiderstand im Laufe der Zeit aufgrund der Wärmeleistung des Fehlerstromes nicht unzulässig abnimmt. Auch ist die Ortung eines einzigen Isolationsfehlers wesentlich einfacher als die mehrerer Isolationsfehler. Da somit der Isolationswiderstand während der gesamten Betriebszeit des Serienstromkreises überwacht werden muss, hat man bereits bei bekannten Geräten von der den Serienstromkreis speisenden Spannung eine Gleichspannung abgeleitet und diese über ein Relais zwischen dem Leiter des Kabels und einem diesen umgebenden Schirm angelegt; der eine Anschluss des Relais liegt dabei an dem Schirm und der andere ist über je einen Widerstand und eine Gleichrichterdiode mit jedem der beiden Enden des Kabels verbunden. Bei dieser bekannten Schaltung ist jedoch der durch das Relais fliessende Strom nicht nur von der Grösse des Isolationswiderstandes sondern zusätzlich von der Höhe der augenblicklichen Betriebsspannung des Serienstromkreises und insbesondere auch von der Lage des Fehlerortes im Serienstromkreis abhängig: Eine eindeutige Messung des Isolationswiderstandes und somit eine Meldung beim Unterschreiten eines bestimmten Grenzwertes ist hier nicht möglich. Aus der DE-AS 12 71 824 ist es andererseits bekannt, zur Uberwachung des Isolationswiderstandes in einem Wechselspannungsnetz mit höherer Spannung eine Hilfsgleichspannung zu verwenden und den Messstromkreis mit Hilfe einer Sperrdrossel von dem Wechselspannungsnetz zu entkoppeln. Der Messgleichstrom erzeugt jedoch hierbei in der Sperrdrossel eine Gleichstromvormagnetisierung, die zu einer Reduzierung der wirksamen Induktivität mit der Folge eines höheren und zudem noch unsymmetrischen Magnetisie rungswechselstromes führt, der die Isolationswiderstandsmessung verfälscht. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diesen Einfluss bei einer Überwachungseinrichtung gemäss Oberbegriff des Anspruches 1 so klein wie möglich zu halten, ohne eine kostspielig grosse Drossel verwenden zu müssen. Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gekennzeichnet. Bei der Erfindung wird somit die vom Messgleichstrom herrührende Vormagnetisierung durch eine entsprechend grosse Gegenmagnetisierung aufgehoben. Als zusätzliche Massnahme ist es zweckmässig, den Messstromkreis so zu dimensionieren, dass der bei dem kleinsten messbaren Isolationswiderstand auftretende Messgleichstrom nur eine vernachlässigbar kleine Gleichstrommagnetisierung der Drossel bewirkt. Bei Verwendung des Gleichstromrelais als Grenzwertgeber ist es daher vorteilhaft, die Erregerwicklung dieses Relais an den Ausgang eines Verstärkers, beispielsweise eines Transistors, anzuschalten, dem eingangsseitig der Spannungsabfall an einem im Messstromkreis liegenden Widerstand zugeführt wird. Diese Schaltung hat zugleich den Vorteil, dass sich ein verhältnismässig hoher Isolationswiderstand als Ansprechgrenzwert einstellen lässt. Ein Ausführungsbeispiel wird anhand der Figuren näher erläutert, von denen FIG 1 das Ersatzschaltbild eines Serienstromkreises und FIG 2 den Aufbau einer erfindungsgemässen Ub#erwachungs- einrichtung zeigen. In FIG 1 ist ein Serienstromkreis mit nur acht Unterflurfeuern F1 bis F8 dargestellt, die untereinander durch etwa gleichlange Kabelabschnitte verbunden und an die Sekundärwicklung des Speisetransformators Tr1 angeschlossen sind; in der Praxis liegen bis zu 100 Unterflurfeuer in Reihe, so dass die Speisewechselspannung bis zu 5 kV betragen kann. Das Kabel besteht aus einem Leiter L, der konzentrisch von einem Schirm Sch umgeben ist; dementsprechend sind die Kapazitäten zwischen dem Leiter der einzelnen Kabelabschnitte und dem Schirm als Kondensatoren K1 bis K9 eingezeichnet. Ferner ist punktiert der Widerstand R. eines Isolationsfehlers eingezeichnet. 15 Die Überwachungseinrichtung selbst ist in FIG 1 lediglich als Zweipol E mit den Klemmen El und E2 angegeben und zwischen dem einen Ende des Kabels und dessen Schirm angeschlossen. Die Uberwachungseinrichtung E ist in FIG 2 dargestellt und besteht im wesentlichen aus einem Messstromkreis zwischen den Klemmen El und E2, in dem in Reihenschaltung hintereinander eine Sperrdrossel D, ein Einstellwiderstand Pl, ein Kopplungswiderstand R4, ein Brückengleichrichter Gl2, ein Widerstand R7, ein Messinstrument M und ein Stellwiderstand P2 angeordnet sind. An letzterem ist die Steuerstrecke eines Transistors T2 angeschlossen, in dessen Emitterkollektorkreis die Erregerwicklung eines Gleichstromrelais S1 mit den Arbeitskontakten S12, S13 und einem Ruhekontakt 811 liegt. Dieses Relais bildet zusammen mit dem Transistor und dem Stellwiderstand P2 einen Grenzwertgeber, der bei einem an P2 einstellbaren Wert des Messgleichstromes anspricht. Die Messgleichspannung liefert die Gleichrichterbrücke Gl2, die hierzu über den Widerstand R3 und einen Transformator Tr1 aus einer Wechselspannungsquelle gespeist wird. Die Drossel D hat eine Sekundärwicklung D', die einen Gegenmagnetisierungskreis mit einem steuerbaren Widerstand in Form der Emitterkollektorstrecke eines Transistors T1 speist, die zugleich als Ventil wirkt; zum Schutz vor unzulässig hoher Spannung ist jedoch noch ein zusätzliches Ventil Gl1 vorgesehen. Ferner enthält der Gegenmagnetisierungskreis einen Widerstand R1 mit paralle#l geschaltetem Kondensator Cl, durch den die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung in dem Gegenmagnetisierungskreis verkleinert wird. Die Steuerstrecke des Transistors T1 ist über einen Widerstand R2 an einen veränderbaren Teil des Einstellwiderstandes P1 angeschlossen: Auf diese Weise ergibt sich während der positiven -Haibwellen der Speisewechselspannung bei der dargestellten Polung des Gleichrichters G12 ein Magnetisierungsstrom, der der vom Messgleichstrom hervorgerufenen Vormagnetisierung entgegenwirkt; seine Grösse ist von der des Stromes im Messstromkreis abhängig, so dass eine Arbeitspunktverschiebung durch den Gegenmagnetisierungskreis ohne entsprechende Vormagnetisierung durch den Messstromkreis vermieden wird. Durch entsprechende Bemessung und Einstellung lässt sich erreichen, dass die positive und negative Ampli tude des von der Speisewechselspannung hervorgerufenen Magnetisierungsstromes der Drossel gleich gross sind, die Speisewechselspannung also keine das Messergebnis verfälschende Gleichstromkomponente verursacht. Mit Hilfe eines zweibahnigen Umschalters ST1, 2 mit den drei Schaltstellungen 1, 2, 3 lassen sich drei Funktionsweisen einstellen: Die Stellung 1 dient zur Messung des Isolationswiderstandes, beispielsweise zwischen 1 und 100 MOhm. Die Schaltstellung 2 (Melden) ermöglicht die dauernde Überwachung und Meldung bei Unterschreiten eines bestimmten Isolationswiderstandsgrenzwertes. Die Schaltstellung 3 (Prüfen) dient schliesslich der Überprü- fung des Gerätes auf Funktionsfähigkeit sowie der Eichung. In dieser Schaltstellung ist der Messkreis durch den Entkopplungswiderstand R4 von etwa 5 MOhm von dem zu überwachenden Serienstromkreis praktisch abgetrennt. Die Spannung des Gleichrichters Gl2 liegt über den Widerstand P12 an dem Messkreis. Der Wert dieses Widerstandes, der einen Isolationswiderstand des zu überwachenden Kabels simuliert, richtet sich nach dem gewünschten Ansprechwert und kann dementsprechend veränderbar sein. In der Schaltstellung 3 (Prüfen) wird der Widerstand von P2 so weit erhöht, bis das Relais S1 gerade anzieht und die zugeordneten Kontakte S11 bis S13 betätigt werden: S13 schaltet eine Meldeleuchte GR im Gerät selbst und S12 einen Fernmeldestromkreis ein. Sll schliesslich schaltet den Widerstand R7 in den Messkreis. Dieser ist so gross bemessen, dass der dann über ihn fliessende Messgleichstrom nur geringfügig über dem Haltestrom des Relais liegt, wodurch sich eine entsprechende Entlastung der Drossel D bis zur Beseitigung des Isolationsfehlers ergibt. In der Stellung 1 (Messen) ist der Stellwiderstand P2 durch einen Widerstand R11 überbrückt, der so bemessen ist, dass das Relais S1 abfällt und R7 durch S11 überbrückt ist: Der Innenwiderstand R. ist somit im wesentlichen durch R11, P2 und R5 bestimmt. Durch Verändern des Widerstandes R3 und der Anzapfungen des Transformators Trl wird schliesslich der Messstromkreis geeicht, d. h. ein definierter Strom am Messinstrument M eingestellt, der der Spannung UG in der nachstehenden Formel proportional ist: EMI6.1 Die Widerstände R8 bis R10 dienen zusammen mit einem Umschalter ST3 zur Einstellung unterschiedlicher Messbereiche des Messinstrumentes M, das entweder direkt den Isolationswiderstand oder den Messgleichstrom anzeigt; in letzterem Falle errechnet sich der Isolationswiederstand nach der angegebenen Formel, wobei UG die Spannung an dem Gleichrichter G12 und R. der Innenwiderstand des Messstromkreises zwischen den Klemmen El ,- E2 bedeuten. Die Kondensatoren C2, C3, C4 und C5 leiten eventuelle Wechselspannungskomponenten an dem eigentlichen Messzweig vorbei, was zu einer weiteren Steigerung der Messgenauigkeit beiträgt.

Claims: Patentansprüche 1. überwachungseinrichtung für den Isolationswiderstand des Serienstromkreises einer Flugplatzbefeuerungsanlage, bei der die einzelnen Flugplatzfeuer miteinander und der Wechselspannungsquelle durch Abschnitte eines Kabels verbunden sind, mit einem zwischen einem Ende des Leiters des Kabels und einem dagegen isolierten Bezugspunkt anzuschliessenden Messstromkreis, der eine Gleichspannungsquelle, eine Sperrdrossel und einen auf den Messgleichstrom ansprechenden Grenzwertgeber in Reihenschaltung enthält, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Sperrdrossel (D) eine Sekundärwicklung (D') aufweist, die einen Gegenmagnetisierungskreis mit einem steuerbaren Widerstand (T7) speist, dass dieser steuerbare Widerstand vom Strom des Messstromkreises derart abhängig ist, dass der Widerstand bei steigendem Strom im Messstromkreis fällt, und dass der Gegenmagnetisierungskreis ein Ventil (all) enthält, das so gepolt ist, dass der in dem Gegenmagnetisierungskreis fliessende Strom der Vormagnetisierung der Sperrdrossel (D) durch den Messgleichstrom entgegenwirkt. 2. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Erregerwicklung des Gleichstromrelais (51) im Ausgangskreis eines Verstärkers liegt, dem eingangsseitig ein dem Strom im Messstromkreis proportionales Signal zugeführt wird. 3. überwachungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Messinstrument zur Anzeige des Fehlerstromes oder des Isolationswiderstandes im Messstromkreis, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in dem Messstromkreis ein Zusatzwiderstand (R7) liegt, der von einem Ruhekontakt (S11) des Gleichstromrelais (S1) über brückt ist und dass dem Grenzwertgeber ein Widerstand (R11) parallelschaltbar ist, der so bemessen ist, dass der Grenzwertgeber bei parallelgeschaltetem Widerstand abfällt.

Inventors: FRIESLEBEN, KLAUS, VELLAGE, KARL-HEINZ
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1980
Main classification: G01R27
IPC codes: H05B37, G01R27, G01R31