Projektbeschreibung

Ein ELABO Hochspannungsprüfplatz (91-3G.3, 5 kV AC) Baujahr 2003 soll funktionsfähig aufgearbeitet werden.

Er verfügt über folgende Funktionen:

• Schutzleiterprüfung (12 / 25 A) mittels Prüfgriffel
• Isolationsprüfung (500 V)
• Hochspannungsprüfung (5 kV)
• RS232-Schnittstelle mit Protokollbeschreibung
• Digitale Steueraus-/eingänge (24V Open Collector)

Es sollen folgende Funktionen umgesetzt werden:

• Zweihandbedienung der Starttaster mittels Sicherheitsrelais
• Übersichtliche Bedienungs- und Anschlussmöglichkeiten
• Warnlampe
• Not-Stopp
• Bediensoftware

Vorarbeiten

Der Hochspannungsprüfplatz befindet sich in einem 19"-Rackeinschub. Dieser wurde in ein portables 19"-Gehäuse aus Kunststoff eingebaut.

Der freie Bauraum im oberen Bereich wurde mit einer gefrästen Acrylglasplatte verblendet, welche die Prüfbuchsen und Bedienelemente (Eaton M22-Serie RMQ) aufnimmt. Zum Schutz vor absichtlicher Berührung ist die Rückseite zusätzlich mit einer gelben Acrylglasplatte verblendet. Hier sind M20-Verschraubungen eingelassen, durch welche die Anschlussleitungen der externen Geräte geführt sind (Zweihandtaster, Warnlampe, Prüfgriffel).

Aufbau- und Stromlaupläne wurden mittels sPlan erstellt. Durch die herstellerseitig gute Dokumentation und ein bisschen Messen und Testen war das relativ problemlos möglich.

Bestückung und Verdrahtung

Die Frontblende wurde folgendermaßen bestückt:

• 5 Stück Sicherheitsprüfbuchsen Stäubli SLB4-G mit Schuka-SLB (2x HV, 2x PE, 1x Sense)
• 1 Stück Drehschalter mit grüner LED (Zweihandbedienung Aus / Ein)
• 1 Stück Leuchtdrucktaster grün mit LED (Run-Taste, Betriebsbereitschaft)
• 1 Stück Leuchtdrucktaster rot mit LED (Reset-Taste, Prüfbereitschaft)
• 1 Stück Leuchtdrucktaster weiß mit LED (Start-Taste, Startfreigabe)
• 3 Stück LED (blau/gelb/rot) (PE-Test, IS-Test, HV-Test)

Folgende Bestückung findet sich auf der rückseitigen Blende:

• 4 Stück Kabelverschraubung M20 (Lapp Skintop HF)
• 1 Stück LED (rot) (HV eingeschaltet)

Die Handbedienteile sind wie folgt ausgestattet:

• Gehäuse 1: NOT-Stopp-Schalter, Drucktaster grün (Start)
• Gehäuse 2: LED rot (HV eingeschaltet), Drucktaster grün (Start)

Die gesamte Verdrahtung wurde mit LiYCY 10x0,5mm² ausgeführt. Die Farbzuordnung ist zufällig gewählt, jedoch nach Funktionsgruppen sortiert.

• Braun: +24V Versorgungsspannung
• Rot: +24V Versorgungsspannung über Not-Stopp und Sicherheitsrelais
• Weiß: GND Versorgungsspannung
• Blau: Freigabe Sicherheitskreis

Da das Gerät ohne die Option "Sicherheitskreis" ausgeliefert wurde, musste ein solcher nachgerüstet werden. Dies wurde mit einem Wieland SNZ4052K Zweikreis-Sicherheitsrelais umgesetzt.

Im Nachgang soll die serielle Schnittstelle mit einer passenden Bediensoftware angesteuert werden können. Eine entsprechende Schnittstellenbeschreibung des Herstellers liegt vor.

Bedienung

Einschalten

Das Gerät wird mittels Schlüsselschalter an der Frontblende eingeschaltet und 5 Minuten warmlaufen lassen.

Bedienelemente

Schalter Zweihand: Umschalten zwischen Start-Taster und Zweihandbedienung

Taster Run: Versetzt das Gerät in Prüfbereitschaft, leuchtet sobald ein Prüfprogramm ausgewählt wurde

Taster Reset: Beendet das Prüfprogramm, blinkt wenn der Prüfvorgang gestartet werden kann, leuchtet bei laufendem Prüfvorgang

Taster Start: Startet den Prüfablauf (muss gehalten werden), leuchtet bei deaktivierter Zweihandbedienung dauerhaft, leuchtet auf wenn beiden Zweihandtaster gleichzeitig gedrückt werden.

Taster START: Bei aktiver Zweihandbedienung müssen beide Taster innerhalb von 0,5s gedrückt und gehalten werden.

Taster NOTSTOPP: Unterbricht sofort eine laufende Prüfung (IS oder HV). Drücken von "Run" wird unterbunden.

LED PE-Test: Schutzleiterprüfung im Menü aktiviert.

LED IS-Test: Isolationsprüfung im Menü aktiviert.

LED HV-Test: Hochspannungsprüfung im Menü aktiviert.

LED HV Ein: Zeigt an, dass eine gefährliche Hochspannung anliegt.

Warnlampe rot: Leuchtet bei laufender Prüfung, blinkt wenn prüfbereit

Warnlampe gelb: Leuchtet bei gutem Prüfergebnis, blinkt langsam bei schlechtem Prüfergebnis, blinkt schnell bei abgebrochenem Prüfablauf

Warnlampe grün: Leuchtet bei ausgewähltem Prüfprogramm, erlischt, sobald Prüfbereitschaft hergestellt ist.

Prüfleitungen anschließen

PE-Test:

Der Prüfling wird mit einer Laborleitung mit einem Mindestquerschnitt von 2,5mm² mit einer der beiden PE-Buchsen verbunden. Soll eine Vierleitermessung zur Kompensation des Spannungsfalls auf der Prüfleitung durchgeführt werden, so ist die schwarze Brücke zu entfernen und zusätzlich eine Laborleitung zwischen dem Prüfling und der Sens-Buchse anzuschließen. Nach beenden der Messung muss die schwarze Brücke unbedingt wieder zwischen PE und Sens eingesteckt werden. Der Prüfgriffel ist dauerhaft mit dem Gerät verbunden.

IS-Test:

Die Prüfspannung von 500 V DC wird zwischen den Buchsen HV und PE ausgegeben. Hier ist eine Laborleitung mit entsprechender Spannungsfestigkeit zu verwenden.

HV-Test:

Auch hier wird die Prüfpsannung (bis 5 kV AC) zwischen den Buchsen HV und PE ausgegeben. Es sind spezielle hochspannungsfeste Prüfleitungen (z.B. NSGAFöU, 4GKW-AX, 9GKW-AX oder Silikon) zu verwenden (min. 1,8/3 kV mit Prüfspannung 6 kV). Die Leitungen dürfen während der Messung nicht berührt werden. Alternativ befindet sich auf der Rückseite eine Anschlussbuchse für eine Sicherheitsprüfleitung.

PE-Test

Mit dem Drehimpulsgeber "PE-Test" auswählen und druch Drücken bestätigen. Bei "t=__._s" kann die Dauer der Prüfung eingestellt werden (0...99,9 s). Der Grenzwert des Widerstandes ist bei "r=_.___" zu definieren (0,01...0,35 Ohm, je nach Strombereich). "i=__ A" stellt den Prüfstrom auf 12 oder 25 A.

Drücken von "Run" setzt das Gerät in Prüfbereitschaft ("Reset" und rote Warnlampe blinken). Der Prüfvorgang startet, sobald der Prüfgriffel auf die zu prüfende Kontaktstelle aufgedrückt wird. Bei positivem Ergebnis ertönt ein kurzes Hupen in Verbindung mit einem aufleuchten der gelben Warnlampe, solgange bis der Griffel wieder losgelassen wird. Negative Ergebnisse werden durch langsam intermittierenes Hupen und Blinken der gelben Warnlampe angezeigt (ca. 1 Hz). Wird die Prüfung unterbrochen hupt und blinkt die Anlage schnell (ca. 5 Hz).

IS-Test

Nach der Auswahl von "IS-Test" im Hauptmenü erscheint auch hier die Parametereingabe. Es kann auch hier die Prüfzeit (0...99,9 s) sowie der untere Grenzwert des Isolationswiderstandes (i.d.R. 1 MOhm, 0.1...350 MOhm) festgelegt werden. Bei Verwendung eines Prüfwiderstandes kann zusätzlich ein oberer Grenzwert festgelegt werden (Kontaktierüberwachung). "r*1" und "r*10" ist der Multiplikator der Grenzwerte. Mit "Run" und "Start" wird der Prüfvorgang ausgelöst. "Start" muss während der gesamten Prüfdauer gehalten werden. Alternativ kann man durch Umschalten die Zweihandbedienung verwenden.

HV-Test

Wird im Hauptmenü "HV-Test" gewählt, lassen sich wie gewohnt die entsprechenden Parameter verändern. Neben der Prüfzeit (0...99.9 s) und der Prüfspannung "u=_.__ kV" (0.10...5.00 kV) kann der Auslösestrom definiert werden "i/s=___mA" (2...100 mA). Wird der vordere Stromwert gesetzt, so kann man auch hier die Kontaktierung bei Verwendung eines hochspannungsfesten Prüfwiderstandes überwacht werden. Auf der zweiten Seite werden, falls benötigt, Rampenzeiten für Hoch- und Rücklauf sowie die Startspannung definiert. Mit "r=h" entspricht die Rücklauframpe der Hochlauframpe, bei "r=s" wird schnell abgeschaltet.

Zum Starten der Prüfung muss zwingend auf Zweihandbedienung umgestellt werden, um den nötigen Sicherheitsabstand zu den Prüfleitungen und dem Prüfling zu gewährleisten. Eine zweite Person sollte den Prüfvorgang überwachen und im Notfall die Hochspannung mittels Not-Stopp-Taster abstellen.

Die Hochspannungsprüfung ist ohne weitere Sicherung, ein Berühren der unter Spannung stehenden Teile ist lebensgefährlich bis tödlich.

Zunkunftsplanung

• Ansteuern des Prüfplatzes über die RS232-Schnittstelle
• Entwicklung einer Bediensoftware für automatisierte Prüfabläufe
• ...

Figure 1: Sea

Figure 2: Waves