DE3733404C3 - Verfahren zum Überwachen einer dreiphasigen Blitzschutzanlage - Google Patents

Description

Bei einer Blitzschutzanlage, welche einen oder mehrere in Reihe geschaltete nichtlineare Widerstandselemente (im fol­ genden auch nur als Elemente bezeichnet), welche lediglich im wesentlichen Zinkoxid enthalten und in einem Behälter eingeschlossen sind, sind die Ströme, welche durch die Widerstandselemente bei einer normalen angelegten Spannung fließen, äußerst niedrig - normalerweise in der Größenord­ nung von 10 µA -, in Abhängigkeit von den Eigenschaften der entsprechenden Elemente. Ströme mit einer derartigen Strom­ stärke erhöhen die Temperatur der normalen Widerstandselemen­ te nicht, und es werden die Elemente aufgrund einer erhöhten Temperatur mithin nicht zerstört, so daß eine Blitzschutz­ anlage, welche gewöhnlich keine Entladungsstrecke in Reihe mit dem entsprechenden nichtlinearen Widerstandselementen aufweist, in der Praxis verwendet werden und demzufolge nur geringe Ströme normalerweise durch die nichtlinearen Wider­ standselemente fließen.

Die Widerstandselemente können jedoch aufgrund thermischer Zyklen, die aufgrund von Betriebsbedingungen und atmosphäri­ schen Bedingungen bei häufig auftretenden anormalen Spannungen sich ergeben, zerstört werden. Wenn diese Zerstörung fortschreitet, können die Widerstandselemente den normalen Phasentrennungen im Netz Widerstand leisten, so daß sie brechen und den Netzbetrieb behindern. Demzufolge ist es er­ wünscht, ein Verfahren zur ständigen Überwachung der durch die Widerstandselemente fließenden Ströme während des Betriebs zu schaffen, bei welchem der sich anbahnende Zerstö­ rungszustand des bzw. der nichtlinearen Widerstandselemente festgestellt werden kann.

Aus EP-A1-01 73 018 ist eine elektrische Installationsanlage mit Überspannungsschutz bekannt, bei der die einzelnen Überspannungsableiter in Sternschaltung zusammengeschaltet sind und der daraus resultierende Summenstrom durch einen magnetischen Ringkern geleitet wird, welcher eine Sekundärwindung trägt, die mit einem Auslöser verbunden ist, der die Überspannungsableiter dann von Erde trennt. Die Anlage arbeitet dann ohne Überspannungsschutz. Dieses Verfahren beinhaltet zwar eine automatische Überwachung der Überspannungsableiter auf einen etwaigen defekten Zustand, erlaubt aber keine Aussage darüber, welcher der Überspannungsableiter tatsächlich defekt ist.

In der US 45 07 701 ist ein Überspannungsableiter einer Blitz­ schutzanlage beschrieben, bei der der Überspannungsableiter mehrere nicht-lineare Widerstände aufweist. Zur ständigen Überwachung der Funktionsfähigkeit ist an den Überspannungsableitern ein Ampereme­ ter angeschlossen, das ein um so höheren Strom anzeigt, je stärker der nicht-linearen Widerstand gealtert ist. Mit diesem Verfahren läßt sich jedoch nur eine sehr ungenaue Aussage über den Alterungs­ zustand treffen, weil dieses Amperemeter natürlich auch kapazitive Ströme anzeigt, die gegenüber den Strömen, die sich durch die zu­ nehmende Alterung einstellen, nicht unerheblich sind.

In der US 42 00 836 ist ein Verfahren beschrieben, um in einem ungeerdeten Drei-Phasennetzwerk den Isolationswiderstand zu ermit­ teln und einen Alarm abzugeben, wenn dieser Widerstand unter einem vorgegebenen Wert abgesunken ist. Zu diesem Zweck wird in das Netz­ werk eine Prüffrequenz eingespeist, und der auf dieser Frequenz fließende Strom gemessen. Durch ein entsprechend ausgebildetes Pha­ senschiebernetzwerk werden die rein kapazitiven Stromkomponenten von der Messung ausgeschlossen.

In der DE 26 30 982 B2 ist ein weiteres Verfahren beschrieben, den Isolationswiderstand in einem nicht geerdeten Wechselstromnetz zu überwachen. Bei diesem Verfahren werden ebenfalls phasenverschobene Meßströme in das Netz eingespeist, um die kapazitiven und die ohm­ schen Anteile voneinander zu trennen.

Fig. 6 zeigt die Spannung-Stromcharakteristiken eines nichtlinearen Widerstandselements. In der Fig. 16 bedeutet die ausgezogenen Linie 25 die Charakteristik eines normalen Widerstandselements und die strichpunktierte Linie 35 die Charakteristik eines zerstörten Elements. Der Strom, welcher auf der Abszisse aufgetragen ist, zeigt lediglich einen Widerstandsstrom, welcher keinen kapazitiven Strom enthält der sich aufgrund der elektrostatischen Kapazität zwischen den beiden Endflächen eines nichtlinearen, normalerweise zu einer Scheibe geformten Widerstandselementen bildet. Eine Phasenspannung im System ist mit Vn bezeichnet. Der Strom, welcher durch ein Widerstandselement bei einer derartigen Phasenspannung fließt, ändert sich in Abhängigkeit von der Temperatur des Elements. Wenn das Element zerstört ist, ändert sich der Strom erheblich, selbst bei gleichblei­ bender Temperatur. Wenn die Temperatur des Widerstands­ elements beispielseise R₂ beträgt, ändert sich der Strom I_R1, welcher durch das Widerstandselement fließt, wenn dieses normal ist, erheblich auf den Strom I_R2. Wenn man daher den normalerweise fließenden Widerstandsstrom mißt und den gemessenen Strom mit dem Strom vergleicht, der durch das normale Element bei der Temperatur des Widerstandselementes während der Messung fließt, läßt sich das Vorhandensein einer Zerstörung genau feststellen. In der Fig. 6 gilt die Temperaturbezeichnung R₂<R₁.

Wenn der Strom, welcher durch einen Überspannungsableiter fließt, durch einen Stromsensor, welcher mit dem Über­ spannungsableiter in Reihe geschaltet ist, gemessen wird, enthält der erfaßte Strom sowohl eine Widerstandsstrom­ komponente als auch eine Kapazitätsstromkomponente, da die an den Überspannungsableiter angelegte Spannung eine Wechselstromkomponente mit Betriebsfrequenz hervorruft. Die Fig. 7 zeigt einen Überspannungsableiter 2 für einen Blitz­ schutz, welcher geerdet ist. Wenn der Überspannungsableiter 2 einen Isolierbehälter aufweist, welcher das Widerstands­ element enthält, ist er so zu behandeln, wie wenn er den Isolator und das Widerstandselement enthält. Wenn der Behäl­ ter aus geerdetem Metall besteht, ist der Überspannungs­ ableiter zu behandeln, wie wenn er nur die Widerstands­ elemente allein enthält. Die Fig. 8 zeigt ein elektrisches Schaltbild für den in Fig. 7 dargestellten Überspannungs­ ableiter. Die Widerstandselemente sind normalerweise jeweils zu Scheiben geformt, welche eine relativ hohe elektrostati­ sche Kapazität C zwischen den beiden Endflächen aufweisen. Der durch den jeweiligen Überspannungsableiter fließende Strom enthält somit die Vektorsumme eines Widerstandsstroms I_R, welcher die Temperatur des Widerstandselements erhöht und einen kapazitiven Strom I_C, welcher durch die Kapazität fließt. Um die Zerstörung des Elements festzustellen, ist es erforderlich, aus der Vektorsumme nur den Widerstands­ strom I_R und zu bestimmen. In Fig. 8 ist mit L die Induktivität des geerdeten Leiters des Überspannungs­ ableiters dargestellt. Wenn der Behälter des Überspannungs­ ableiters aus einem Isolator besteht, enthält der kapazitive Strom I_C eine kapazitive Stromkomponente aufgrund der elek­ trostatischen Kapazität des Isolators.

Die Fig. 9 veranschaulicht ein herkömmliches Verfahren zur Messung eines Widerstandsstroms und Fig. 10 zeigt die Wellen­ formung der Spannung und des Stroms, welche bei Verwendung des Verfahrens der Fig. 9 gemessen werden. Der Überspan­ nungsableiter 2, welcher an eine Sammelleitung oder Übertra­ gungsleitung 1 angeschlossen ist, ist über einen Stromsensor 4 geerdet. Die Sammel- bzw. Übertragungsleitung 1 ist über einen Spannungssensor 3 geerdet. Die Ausgangssignale des Stromsensors 4 und des Spannungssensors 3 werden über Ver­ stärker 6 und 7 einem Rechner 8 zugeleitet, der den Wider­ standsstrom ermittelt. Die Berechnung des Widerstandsstroms erfolgt durch Differentiation der vom Spannungssensor 3 ge­ messenen Spannung V, Verstärkung der differenzierten Wellen­ form, so daß der Spitzenwert der Wellenform mit dem Spitzen­ wert von I_C der Fig. 8 übereinstimmt, und Subtrahieren der verstärkten Wellenform von dem Gesamtstrom I_s, welcher vom Stromsensor 4 gemessen wird, wie es in Fig. 10 dargestellt ist. Der sich ergebende Widerstandsstrom I_R wird mit dem normalen Widerstandsstrom bei der Temperatur verglichen, bei welcher ein Widerstandselement parallel mit dieser Messung gemessen wird zur Ermittlung des Vorhandenseins einer Zerstö­ rung.

Wenn eine automatische Überwachung einer 3-Phasenblitzschutz­ anlage, welche an eine 3-Phasenübertragungsleitung ange­ schlossen ist, beabsichtigt ist für die Feststellung einer Zerstörung eines der 3-Phasenüberspannungsableiter unter Ver­ wendung obigen Verfahrens, werden Stromsensoren 41, 42 und 43 sowie Spannungssensoren 31, 32 und für drei Phasen benötigt, wie es in Fig. 11 dargestellt ist. Die Verstärker 6 und 7 sowie der Rechner 8, welcher bei der Anordnung in Fig. 10 dargestellt ist, können zu diesem Zweck ebenfalls verwendet werden. Zusätzlich wird eine Umschalteinrichtung 5 benötigt, welche eine Vielzahl von Umschaltkontakten auf­ weist. Diese Umschalteinrichtung ermöglicht, daß die ermit­ telten Ströme und Spannungen, welche gleiche Phase aufwei­ sen, den entsprechenden Verstärkern 6 und 7 zugeführt wer­ den. Das Fortschreiten einer Zerstörung der Widerstands­ elemente kann bei maximaler Fortschreitungsgeschwindigkeit in der Größenordnung von einer Stunde liegen, so daß durch Nacheinanderumschalten auf die entsprechenden Phasen die Überprüfung in ausreichendem Umfang durchgeführt werden kann.

Wie sich aus obiger Darstellung jedoch ergibt, benötigt man für die Diagnose zerstörter Widerstandselemente bei Anwen­ dung des herkömmlichen Verfahrens eine erhöhte Anzahl an Stromsensoren und Leitungen, wenn die Anzahl der Übertra­ gungsleitungen (die Spannungssensoren können in entsprechen­ der Anzahl beibehalten werden) anwächst. Darüber hinaus hat die Umschalteinrichtung einen hohen Platzbedarf, und die Steuerung der Diagnose wird kompliziert. Demzufolge ist ein einfaches Diagnoseverfahren erwünscht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren zum Überwachen des Zustandes der einzelnen Überspannungsableiter einer dreiphasigen Blitzschutzanlage anzugeben, welches es darüber hinaus ermöglicht, denjenigen Überspannungsableiter zu ermitteln, der defekt geworden ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Erkenntnis, daß der Summenstrom in einer Sternschaltung Null ist, wenn alle Impedanzen in den drei Phasen identisch übereinstimmen und sich linear verhalten. Das wird bei dem vorliegenden Verfahren dazu ausgenutzt, die Teilströme durch die drei Überspannungsableiter, die auf die in den drei Überspannungsableitern vorhandenen Kapazitäten zurückzuführen sind, gegenseitig zu kompensieren. Der Summenstrom enthält demnach nur noch Anteile, die auf Nichtlinearitäten und eventuelle Unterschiede in den Impedanzen zurückzuführen sind. Diese Unterschiede sind aber bei intakten Überspannungsableitern minimal. Da ein Überspannungsableiter, der schadhaft wird, üblicherweise einen stark abgesunkenen Widerstandswert aufweist, kann dieses Schadhaftwerden durch Beobachten des Summenstromes leicht festgestellt werden. Der Summenstrom zeigt dann charakteristische Spitzenwerte in seiner Wellenform.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Diagnose einer Verschlechterung von Überspannungsableiterelementen als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine Darstellung von Wellenformen, enthaltend die Überlagerung einer aufbereiteten Stromwellen­ form für 3-Phasenüberspannungsableiter, welche mit der in der Fig. 1 dargestellten Schaltungs­ anordnung erzielt wird, und Wellenformen der ent­ sprechenden Phase-zu-Erde-Spannungen in den Sammel- bzw. Übertragungsleitungen, welche die aufbereitete Stromwellenform erzeugen;

Fig. 3 ein Blockschaltbild für die Diagnose einer Ver­ schlechterung von Überspannungsableiterelementen nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Er­ findung;

Fig. 4 eine Wellenformdarstellung, welche die zeitliche Beziehung zwischen den Spannungen und Strömen, welche mit der in Fig. 3 dargestellten Schaltung, erhalten werden, zeigt impulsförmige Span­ nungen, welche aus diesen Spannungen und Strömen erhalten werden;

Fig. 5 impulsförmige Spannungen zur Spezifizierung einer verschlechterten Phase;

Fig. 6 eine Kurvendarstellung zur Erläuterung des Un­ terschieds zwischen normalen und verschlech­ terten Eigenschaften der Überspannungsableiterelemente;

Fig. 7 für ein Einzelleitungssystem die Verbindung eines Überspannungsableiters mit einem äußeren Stromkreis;

Fig. 8 ein Ersatzschaltbild für die Stromkomponenten, welche durch den in Fig. 7 dargestellten Über­ spannungsableiter fließen;

Fig. 9 eine Ausführungsform für eine herkömmliche Meßschaltung für eine Phase eines Überspannungs­ ableiters zum Extrahieren der Widerstands­ stromkomponente aus dem durch den Überpannungs­ ableiter fließenden Strom;

Fig. 10 eine Wellendarstellung der durch den Über­ spannungsableiter fließenden Ströme und des hieraus resultierenden Gesamtstroms, und

Fig. 11 eine Ausführungsform einer herkömmlichen Meß­ schaltung für eine 3-Phasenüberspannungs­ ableiteranordnung zum Extrahieren der Wider­ standsströme aus den durch die Überspannungs­ ableiter fließenden Ströme.

In den Figuren bedeuten 2, 21, 22, 23 Überspannungsableiter, 3, 31, 32, 33 Spannungssensoren, 4, 41, 42, 43, 44 Strom­ sensoren, 50 einen Spannungstransformator (PT) bzw. eine Potentialeinrichtung (PD), 54 einen Schalter, 55 einen Über­ lagerungsstromgenerator, 61, 62, 63 Nebenschlußschaltungen, 61a, 62a, 63a Schalter und 420 eine aufbereitete 3-Phasen­ vektorstromwellenform.

Zunächst werden die Prinzipien des Überwachungsverfahrens, welche bei der Erfindung zur Anwendung kommen, erläutert.

In Fig. 1 ist eine zusammengesetzte Meßschaltung darge­ stellt, welche eine 3-Phasenvektorsynthese von Strömen durch­ führt, die durch entsprechende Phasenelemente einer 3-Phasenblitzschutzanordnung fließen. Die aufbereitete zu­ sammengesetzte Wellenform 420 wird, wie es in Fig. 2 darge­ stellt ist, allein aus den Widerstandsstromkomponenten ge­ wonnen durch Beseitigung der kapazitiven Stromkomponenten, welche in den entsprechenden Phasenströmen enthalten sind. Hierzu kann der Stromsensor 44 der Fig. 1 ein Nullphasen­ stromtransformator sein. Die Erdungsleiter der Blitzschutz­ überspannungsableiter 21, 22 und 23 sind in einem Bündel, welches durch den Kern des Stromtransformators geführt ist, geerdet. Der Sekundärausgang des Stromtransformators 2 ist mit dem Verstärker 6 verbunden zur Verstärkung der dabei erhaltenen zusammengesetzten Wellenform. In der Fig. 2 sind die Wellenformen der Klemmenspannungen an den Überspannungs­ ableitern für die entsprechenden Phasen zusammen mit der zusammengesetzten Wellenform 420 dargestellt.

Aus den Stromwellenformen der Fig. 2 ist zu ersehen, daß der zusammengesetzte Strom aufgrund der Spannungs-Stromcharak­ teristik des Widerstandselements bestrebt ist, rasch anzu­ wachsen, wenn die an das Element angelegte Spannung ansteigt, und rasch abzufallen, wenn die angelegte Spannung sinkt. Dem­ zufolge besitzt die Stromwellenform eine große dritte harmo­ nische Welle, wie sich aus der Figur ergibt, und die Strom­ spitzenwerte haben die gleiche Lage wie die Scheitelwerte der Spannungswellenformen. Wenn daher einer der Phasenüber­ spannungsableiter der 3-Phasenüberspannungsableiteranordnung verschlechtert ist, ist der Phasenstromspitzenwert für diese Phase größer als die Spitzenwerte der übrigen Phasen, die in elektrischen Winkeln von 60° auftreten. Auf diese Weise läßt sich das Widerstandselement für diese Phase als ver­ schlechtert erkennen. Da jedoch die Meßschaltung der Fig. 1 nur die zusammengesetzte Wellenform mißt, kann sie nicht die Phase spezifizieren, für welche das Element verschlechtert ist, wenn sie nur die Wellenform ausnützt. Bei einer 3-Phasenüberspannungsableiteranordnung, in welcher 3-Phasen­ überspannungsableiter in einem gemeinsamen Behälter einge­ schlossen sind, werden die Widerstandselemente für die drei Phasen ersetzt durch neue, selbst wenn nur ein Element von den drei Phasen verschlechtert ist, um den Ersatz in kurzer Zeit beschleunigt ausführen zu können. Im Hinblick darauf wird durch die Erfindung ein äußerst einfaches Diagnoseverfahren zur Ermittlung einer Verschlechterung bei den Überspannungsableitern in einer 3-Phasenüberspannungs­ leiteranordnung im Vergleich zu den herkömmlichen Verfahren geschaffen. In einer 3-Phasenüberspannungsleiteranordnung, in welcher die Phasenwiderstandselemente in voneinander ge­ trennten Isolatoren eingeschlossen und im Freien installiert sind, braucht immer nur ein verschlechtertes Phasenelement ersetzt zu werden. Auch in diesem Fall ist es möglich, ohne großen Aufwand ein verschlechtertes Widerstandselement für eine bestimmte Phase festzustellen unter Verwendung der auf­ bereiteten zusammengesetzten Wellenform der Widerstands­ ströme allein, welche durch 3-Phasenvektorsynthese der Strö­ me, welche durch die Überspannungsableiter fließen, gewon­ nen werden, wie im einzelnen noch an den im folgenden be­ schriebenen Ausführungsbeispielen erläutert wird.

Blitzschutzüberspannungsableiter 21, 22 und 23 sind bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 an entsprechende Phasen von Sammel- oder Übertragungsleitungen 11, 12 und 13 angeschlos­ sen. Die Erdungsseiten, der Überspannungsableiter sind über einen einzelnen Stromsensor, welcher ein Nullphasenstrom­ transformator beim dargestellten Ausführungsbeispiel sein kann, geerdet. Die Erdungsleitungen der Überspannungsableiter erstrecken sich als Bündel durch den Kern des Stromtransfor­ mators, und der Sekundärausgang des Stromtransformators ist mit einem Eingang des Verstärkers 6 verbunden, welcher das Ausgangssignal des Stromtransformators verstärkt. Der Null­ phasentransformator besitzt eine bevorzugte Charakte­ ristik zur Diagnose einer Verschlechterung der Überspannungs­ ableiter, wobei in einer bestimmten Phase ein geringer Strom durch die Primärseite des Stromtransformators fließt und an der Sekundärseite mit hoher Genauigkeit ein entsprechen­ des Ausgangssignal geliefert wird. Dabei ist der Eisenkern gesättigt, um eine Überspannung an der Sekundärseite als Ausgangssignal zu verhindern, wenn ein hoher Strom fließt. Mit der strichlierten Linie 80 ist ein gemeinsamer Metall­ behälter bezeichnet, welcher die Widerstandselemente für die drei Phasen enthält.

Am Ausgang des Verstärkers 6 erhält man die in Fig. 2 mit 420 bezeichnete Wellenform des Summenstromes. Mit den Bezugsziffern 111, 112, 113 sind entsprechende Phase-zu-Erde- Spannungen an den Sammelleitungen bzw. Übertragungsleitun­ gen bezeichnet. Bezugsziffern 421, 422 und 423 bezeichnen Spitzenwerte, welche bei elektrischen Winkeln von 60° in der zusammengesetzten Stromwellenform 420 auftreten, die durch Vektorsynthese der Ströme gewonnen wird, welche durch die entsprechenden Phasenüberspannungsableiter fließen. Der zu­ sammengesetzte Strom ist aufgrund der Spannungs-Stromcharak­ teristik des Widerstandselements bestrebt, rasch anzuwachsen, wenn die an das Widerstandselement angelegte Spannung steigt. Der Strom nimmt rasch ab, wenn die angelegte Spannung ab­ fällt. Demzufolge enthält die Stromwellenform eine dritte harmonische Welle, wie es in der Figur dargestellt ist, und die Stromspitzenwerte liegen an den gleichen Stellen wie die Scheitelwerte der Spannungswellenformen. Wenn daher eines der Phasenüberspannungsableiterelemente der 3-Phasenüberspannungsableiteranordnung sich verschlechtert, ist der Strom­ spitzenwert für diese Phase größer als die Spitzenwerte für die übrigen Phasen, welche bei elektrischen Winkeln von 60° erscheinen. Demzufolge kann das für die betreffende Phase als verschlechtert diagnostizierte Widerstandselement ermittelt werden. Das Verschlechterungsdiagnoseverfahren der Erfindung mißt keine spezielle Phasenspannungswellen­ form, so daß nicht spezifiziert werden kann, welche Phasen­ verschlechterung auftritt. Wie jedoch oben schon erläutert wurde, ist der Schaltungsaufbau für die Diagnose vereinfacht durch das Fehlen von Spannungssensoren, wie sie bei herkömm­ lichen Anlagen vorhanden sind. Vom Standpunkt der Instand­ haltungspraxis können bei einer 3-Phasenüberspannungsablei­ teranordnung, bei welcher die 3-Phasenüberspannungsableiter­ elemente in einem gemeinsamen Metallbehälter untergebracht sind, rasch in einem Bündel durch eine neue Anordnung er­ setzt werden, immer dann, wenn eine Verschlechterung in einem Phasenelement der vorherigen Anordnung aufgetreten ist.

Die Fig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung für die Durchfüh­ rung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Verschlechte­ rungsdiagnoseverfahrens nach der Erfindung. Bei diesem Aus­ führungsbeispiel ist eine Ausführungsform einer Schaltungs­ anordnung gezeigt, welche es ermöglicht, eine verschlech­ terte Phase zu spezifizieren, so daß ein verschlechtertes Phasenüberspannungsableiterelement einzeln ersetzt werden kann. Es kann sich hier beispielsweise um eine 3-Phasenüber­ spannungsableiteranordnung handeln, welche die entsprechen­ den Phasenwiderstandselemente in voneinander getrennten Iso­ latorrohren, die im Freien installiert sind, enthält. Natür­ lich ist es auch möglich, ein verschlechtertes Phasenwider­ standselement leicht zu spezifizieren durch gleichzeitige Erfassung bzw. Aufzeichnung der entsprechenden Phase-zu-Erde- Spannungen an den Sammelleitungen bzw. Übertragungsleitungen, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Es kann hierfür ein Span­ nungssensor für diese Erfassung vorgesehen sein, der einzeln allen der 3-Phasenüberspannungsableitern gemeinsam ist. Meh­ rere Spannungssensoren sind nicht erforderlich, wenn mehrere Stromsensoren erforderlich sind. Da ein mit einer Hochspan­ nungsleitung verbundener Spannungssensor teuer ist, ist ein Spezifizierungsverfahren erwünscht, das mit einer minimalen Anzahl an Spannungssensoren auskommt.

Die Blitzschutzüberspannungsableiter 21, 22 und 23 sind an entsprechende Phasen der Sammelleitungen bzw. Übertragungs­ leitungen 11, 12 und 13 angeschlossen. An ihren Erdungs­ seiten sind sie gemeinsam über einen einzelnen Stromsensor 44 geerdet. Ein Spannungssensor 3 ist an eine einzige Phase - hier die Phase 11 - der dreiphasigen Sammelleitungen bzw. Übertragungsleitungen angeschlossen. Als Stromsensor 44 dient ein Nullphasenstromtransformator mit einer bevorzugten Charakteristik für die Diagnose einer Verschlechterung der Überspannungsableiter, wie das auch bei dem Stromtransfor­ mator in der Fig. 1 der Fall ist.

Der vom Stromsensor 44 erfaßte Strom wird vom Verstärker 46 verstärkt und dem Rechner 47 weitergeleitet. Wenn der Ein­ gangsstrom einen bestimmten Wert überschreitet, der einem Bezugspegel bzw. vorbestimmten Pegel (ein Bezugspegel ist in Fig. 4 dargestellt) entspricht und für den Nachweis einer einsetzenden Verschlechterung eines Überspannungsableiter­ elements ausreichend hoch bemessen ist, erzeugt der Rechner 47 einen Spannungsimpuls, welcher einem Rechner 49 zugelei­ tet wird. Andererseits wird die Wellenform der Sammel­ leitungs- bzw. Phasenspannung durch den Spannungssensor 3 gemessen und einem Rechner 48 zugeleitet, welcher bei einem Scheitelwert der Eingangsspannung einen Spannungsimpuls lie­ fert, der dem Rechner 49 zugeleitet wird. Der Rechner 49 ermittelt den Zeitunterschied zwischen dem Erscheinen des Spannungsimpulses für die Scheitelwertlage der Spannungs­ wellenform und dem Erscheinen des Spannungsimpulses für den Fall, daß die Stromstärke des zusammengesetzten Stroms den Bezugspegel überschreitet, wodurch dann die verschechterte Phase, wie in Fig. 5 gezeigt, spezifiziert werden kann. Unter Bezugnahme auf die Fig. 5 sei angenommen, daß die Sammel­ leitung bzw. Übertragungsleitung, an welche der Spannungs­ sensor angeschlossen ist, eine R-Phase aufweist. Der Span­ nungsimpuls, welcher an der Position des Scheitelwerts der R-Phase-zu-Erde-Spannung auftritt, wird als Bezugsimpuls verwendet, der den Beginn der Zeitmessung darstellt. Die Zeit von der Lage des Bezugsimpulses bis zu dem Zeitpunkt, an welchem die Stromstärke des zusammengesetzten Stroms den Bezugspegel überschreitet, wird gemessen. Es kann dann in einfacher Weise und ohne großen Aufwand festgestellt werden, daß die verschlechterte Phase die gleiche ist wie die Bezugs­ phase, wenn die gemessene Zeit im wesentlichen Null beträgt. Es handelt sich um die nächste Phase in Abhängigkeit von der Phasenordnung, wenn die Zeit etwa einem elektrischen Winkel von 120° entspricht, und es handelt sich um die übernächste Phase, wenn die gemessene Zeit einem elektrischen Winkel von 240° entspricht.

Claims (2)

1. Verfahren zum Feststellen des defekten Zustandes wenigstens eines von drei Überspannungsableitern einer dreiphasigen Blitzschutzanlage, bei der die Überspannungsableiter aus jeweils wenigstens einem nicht-linearen Widerstand besteht, bei dem die Überspannungsableiter in Sternschaltung zusammengeschaltet werden, und bei dem der aus der Sternschaltung resultierende Summenstrom daraufhin überwacht wird, ob ein vorgegebener Schwellwert überschritten wird, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Zeitpunkten an denen der Verlauf des Summenstromes durch einen defekten Überspannungsableiter erhöhte Werte annimmt, Spannungsimpulse gebildet werden, aus deren Phasenlage zur Phase des Drehstromes der defekte Überspannungsableiter ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß an eine ausgewählte Leitung (z. B. 11) des Drehstromnetzes ein Spannungssensor (3, 48) angeschlossen ist, mit dem zu den Scheitelwerten des Signals Spannungsimpulse gebildet werden und daß diese Spannungsimpulse und die Spannungsimpulse, an denen der Summenstrom erhöhte Werte annimmt, einem Rechner (49) zugeführt werden, der den Zeitunterschied zwischen diesen beiden Impulsfolgen bestimmt (Fig. 3).