142475. lajstromszámú szabadalom • Kombinált áramnagyság- és áramirányösszehasonlító védelem

2 142.475 egy áramkülönbözeti védőtag és egy áramirányra érzékeny védőtag együttesen ad nyomatékot olymódon, hogy az áramkülönbözeti tag nyomatéka önmagában olyan irányú, hogy belső zárlat esetén kiváltást idéz elő, külső zárlat esetén pedig áramot nem kapván, működést nem eredményez; az áramirányra érzékeny tag pedig ezt a védelmet stabilizálja annak révén, hogy a védendő szakaszon belüli zárlat esetén az előbbihez hozzáadódó nyomatéka erőteljesebbé teszi a relé működését, viszont a védendő szakaszon kívüli zárlat esetén, amikor nyomatéka ellentétes az áramkülönbözeti tag nyomatékával, fékező hatása megakadályozza, hogy a relé téves kiváltást adjon. E védelemnek egyfázisú kapcsolását példaképpen az 1. ábra, háromfázisú kapcsolását a 2. ábra mutatja, mégpedig olyan elrendezésben, amelynél a védendő szakasz elején és végén egy-egy különálló relérendszer van felszerelve, amelyek a szakasz elején és végén felállított megszakítókat külön-külön működtetik, anélkül, hogy a mérőkábel mellett külön működtető segéd áramkörre volna szükség, amellyel egyetlen relérendszer esetén szokták a megszakítókat működtetni. Az 1. ábrán —1— a védendő fővezetéket vagy a védendő berendezés kivezetését jelenti, —2— és —3— áramváltók szekunder tekercsei, amelyek a relé-áramkört táplálják. A szakasz elején lévő berendezésnél (4) és (5) az áramkülönbözeti tag tekercsrendszerének két tekercse, amelyek együttesen adnak nyomatékot, (6) és (7) pedig az áramiránytag tekercsrendszerének tekercsei, amelyek szintén együttesen adnak nyomatékot. A szakasz végén a (8, 9, 10, 11) tekercsek azonos rendszert alkotnak. Mint relék használhatók wattmetrikus (elektrodinamikus vagy Ferraris rendszerű) relék, olymódon, hogy az áramkülönbözeti tag és az áramiránytag közös tengelyre hat. Ez megvalósítható úgy, hogy két különálló relét mereven összekötött közös tengellyel látunk el, vagy olyanformán, hogy e reléknek külön tengelyeket adunk ugyan, de e tengelyek között rugalmas összeköttetést létesítünk, vagy olyan elrendezésben, hogy a kétkét tekercsből álló két tekercsrendszer egy relében egyesítve közösen ad nyomatékot (pl. mind a négy tekercs egy közös Ferraris tárcsára hat). Célszerűen kialakítható a védelem olymódon, hogy — háromfázisú kéttárcsás fogyasztásmérőhöz hasonló elrendezésben az áramkülönbözeti tekercsrendszer az egyik, az áramirány-tekercsrendszer a másik tárcsának ad nyomatékot. Az 1. ábrán a normális üzemben fellépő terhelési áram vagy a szakaszon kívüli zárlatnál fellépő áramelosztás szaggatott nyilakkal, a belső zárlatnál fellépő áramelosztás pedig teljes nyilakkal van bejelölve. —14— és —15— segédtranszformátort jelent, —16— pedig összekötő segéd vezetéket (mérőkábel). Ha a segédtranszformátorok primer tekercseléseinek megcsapolásai a felező pontba esnek, belső zárlat esetén a segédvezetékek árammentesek. A —12—, ill. —13— jelzésű Z impedanciák kiegészítik a velük sorba kapcsolt relé impedanciákat, hogy külső zárlat esetén az ezekben az ágakban folyó áramok ne legyenek túl nagyok és ezáltal ne változtassák meg lényegesen a kívánt áramelosztást. A Z impedanciák célszerűen telítődő jellegűek, hogy belső zárlatoknál ne lépjen fel a relékörben túl nagy feszültség. Ennek a védelemnek legfőbb előnye az eddig ismert stabilizált vagy százalékos áramkülönbözeti védelmekkel szemben, hogy a fékező tag nyomatéka a védendő szakaszon kívül eső zárlat esetén a téves kioldást megakadályozza, belső zárlatnál pedig, kétoldali táplálás esetén — minthogy a nyomaték előjele megváltozik — a kioldást elősegíti. Tehát megvan az igen jó kiválasztó hatása és az áramváltók hibáinak különbözőségére egyál-, talán nem érzékeny. Transzformátorok védelménél az iránytag helyes méretezésével a mágnesező áram zavaró hatása, valamint szabályozós transzformátoroknál (bizonyos határon belül) az áttétel-változtatás hatása is igen könnyen kiküszöbölhető. A külső zárlatoknál fellépő tranziens zavarokkal szemben szintén érzéketlenné tehető. Különösen nagy előnye a leírt védelemnek, hogy igen egyszerű és hazai viszonylatban az igen bevált wattóraszámláló szerkezetből kifejleszthető. A 2. ábrán bemutatott háromfázisú kapcsolás segítségével ellenőrizhető, hogy a védelem a további felsorolt követelményeknek is megfelel. Nevezetesen szelektíven véd kétfázisú és háromfázisú zárlatok esetén és földelt csillagpontú rendszereknél fázisföld, vagy kettős fázisföld zárlatoknál is. A szakasznak (vagy berendezésnek) egyoldali és kétoldali táplálásánál is véd. Látható, hogy a zárlatot megelőző, a zárlati áramokra superponáló idő terhelő áramoknak sincs zavaró befolyása. Különös előnye a védelemnek, hogy igen kevés segédvezetéket igényel. A 2. ábra szerinti háromfázisú kapcsolásban, melyben a közbenső áramváltók viliágba vannak kötve, ezek száma négy (ha a földet mint segédvezetőt nem óhajtjuk felhasználni) és a közbenső áramváltók háromszögbe kapcsolása által ez a szám esetleg háromra csökkenthető. Ez a csekély kábelérszám nemcsak azért előnyös, mert anyagmegtakarítással jár, hanem még inkább azért, mert a biztonságot rendkívüli módon növeli azáltal, hogy a tartalékerek számát számottévő áldozat nélkül nagyra választhatjuk és különösen azáltal, hogy az érszám csökkenésével a hibaforrások csökkenése is jár. Ugyanez okból rendkívüli módon növeli az üzembiztonságot az, hogy az 1, ül. 2. ábrák szerinti kapcsolásoknál a védendő szakasz két végén, két különálló relérendszer van felszerelve, amelyek külün-külön működtetik a megfelelő megszakítókat, tehát saját áramforrásuk van és nem igényelnek a kiváltást átvivő összekötő vezetéket. A 3. ábra olyan egyfázisú kapcsolást mutat be, amelynél erről a tulajdonságról lemondtunk és csak egy relérendszert használunk. Emellett az áramkülönbözeti tag a mérőváltónak és a közbenső áramváltónak (segédtranszformátor) is egyegy közbenső kivezetéséhez van kapcsolva. Ez a kapcsolás általában generátorok, transzformátorok, más villamosberendezések, esetleg rövid távvezeték