183252. lajstromszámú szabadalom • Berendezés elosztóhálózat gerincvezetékeiről leágazó vezetékek szelektív zárlat és földzárlatvédelmére és leválasztó kapcsoló a berendezéshez
1 183 252 2 A találmány tárgya berendezés elosztóhálózat gerincvezetékeiről leágazó vezetékek szelektív zárlat- és földzárlatvédelmére, és leválasztó kapcsoló ehhez a berendezéshez. Középfeszültségű (pl. 20 kV-os) sugaras elosztóhálózatok zárlatvédelmét két- vagy többlépcsős szelektív lekapcsolású, önműködő visszakapcsolású rendszerben oldják meg. A szelektív lekapcsolású rendszer lényege, hogy a kisebb hálózatrészek, leágazó vezetékek megszakítója gyorsabb működésű, mint a tápponti megszakító, így a definitiv megszakítást a zárlat helyéhez közelebb eső megszakító végzi. Ennek célja, hogy minél kisebb hálózatrész maradjon áram nélkül a zárlat miatt. Az önműködő visszakapcsolású rendszer legegyszerűbb megoldásánál a megszakító két zárlatoltási kísérletet végez, ahol az első visszakapcsolás előtti feszültségszünet (holtidő) 0,5—0,6 sec (rövid ciklus), a sikertelen első kísérletet követő második visszakapcsolás előtti feszültségszünet az előbbinél lényegesen hosszabb időtartamú (30--60 sec). A második zárlatoltási kísérlet (hosszú ciklus) sikertelensége esetén a megszakító védelmének előgyorsítása reteszelődik, a megszakító véglegesen definitiv kikapcsolással lekapcsolja a zárlatos hálózatrészt. A gerincvezetékek ún. tápponti megszakítón át csatlakoznak a tápponti gyűjtősínre. Ha a tápponti meg- : szakító zárlatoltási kísérletei sikertelenek és így véglegesen lekapcsolja a gerincvezetéket, akkor a gerincvezeték és a róla leágazó vezetékek teljes hálózata feszültségmentessé válik. Ilyenkor a hibaelhárító személyzetnek oszlopkapcsolóval kell próbálgatás útján a leágazó vezetékeket egyenkint lekapcsolni, a táppont személyzetével a tápponti megszakítót ismételten bekapcsoltatni mindaddig, amíg meg nem találják a zárlatos helyet. Ez a művelet gyakran több órás feszültségszünetet és nagy károkat okoz kiterjedt hálózatokon. Ismeretesek olyan sugaras elosztóhálózatok is, amelyekben a gerincvezetékbe a leágazások közül némelyik előtt oszlopra szerelhető, többszöri önműködő visszakapcsolásra alkalmas, gépi hajtással, hidraulikus primér túláramkioldókkal és áramváltós földzárlatkioldókkal ellátott, bonyolult és drága szabadtéri nagyolajterű megszakítót (ún. recloser-t) és az ez utáni leágazásokban vagy lomha olvadóbiztosítót vagy olyan leválasztó kapcsolót (ún. sectionalizer-t) alkalmaznak, amelynek primer túlárainkioldói a tápponti megszakító sikeres zárlatoltási kísérletei esetén nem oldják ki a leválasztó kapcsolót, de ha a tápponti megszakító zárlatoltási kísérletei sikertelenek voltak, az utolsó visszakapcsolás előtti beállítható (általában 1 s-os) holtidő alatt a leválasztó kapcsolót nyitják. Ezeknek a túláramkioldóknak visszaállási ideje 2—5 perc, s ha ezen idő alatt ismét zárlat lép fel, előfordulhat, hogy a túláramkioldó a leválasztó kapcsolót olyan pillanatban nyitja, amikor a tápponti megszakító újabb visszakapcsolása következtében a leválasztó kapcsolón is zárlati áram folyik át, amelynek megszakítására az nem lévén alkalmas, teljesen tönkre is mehet. A hosszú visszaállási idő különösen a nyári zivataros és a téli ködös időszakokban hátrányos, amikor a zárlatok ugyanazon a vezetéken rövid időn beiül megismétlődnek. Az említett túláramkioldók az általában kompenzált vagy nagy ellenálláson keresztül földelt elosztóhálózatok tartós földzárlati áramának hatására nem jönnek működésbe, s ezért ezekhez külön bonyolult és érzékeny földzárlatvédelemre van szükség. Az olyan kompenzált hálózatokban, amelyekben tartós földzárlat fellépése esetén az ívoltó tekercset rövid időre kb. Ip 2= 100 A nagyságú hatásos földzárlati áramot előidéző ellenállással söntölik, a földzárlatos gerincvezetéket a tápponti megszakító zérussorrendű túláramvédelme szelektíven lekapcsolja. Ha az ilyen hálózatban a leágazó vezetékek nincsenek külön földzárlatvédelemmel működtetett, megfelelő kapcsolókészülékkel ellátva, akkor a gerincvezeték és a róla leágazó valamennyi másodlagos vezeték és transzformátor feszültségmentessé válik ugyanúgy, mint a tartós fáziszárlatok esetében, és mindaddig úgy marad, amíg a földzárlat helyét meg nem állapítják és a hiba okát meg nem szüntetve az érintett gerincvezeték tápponti megszakítóját manuálisan vissza nem kapcsolják. Fenti problémák megoldására újabban olyan leválasztó kapcsolókat fejlesztettek ki, amelyek mindegyik fázisába két áramváltó van beépítve. Az egyik áramváltó szekunder tekercse bonyolult elektronikus túláramvédelmi rendszert táplál, amely megfelelő logikai elemekkel gondoskodik arról, hogy a leválasztó kapcsoló egyrészt csak két vagy több ismétlődő zárlat érzékelése után nyisson, másrészt arról, hogy nyitása mindig árammentes állapotban következzék be. Külön elektronikus áram- és időérzékelő elemek gondoskodnak arról is, hogy a tápponti megszakító vagy a recloser sikeres zárlatoltása után a feszültség visszatérésekor fellépő tranziens túláram (pl. a transzformátorok, motorok, kondenzátorok bekapcsolási áramlökése) ne indítsa a leválasztó kapcsoló túláramvédelmét. A másik áramváltó szekunder tekercse különálló zérussorrendű elektronikus védelmi rendszert táplál, amely a zárlati áramoknál nagyságrendileg kisebb földzárlati áramok esetén is ki tudja oldani a leválasztó kapcsolót. Az elektronikus elemek és kioldó mágnesek áramforrása az üzemi, ill. a zárlati árammal táplált kondenzátoros tápegység. A szabadtéri elhelyezés miatt az érzékeny és bonyolult elektronikus elemeket és tápegységeket kellően zárt és a klimatikus behatásoktól védett szekrényben kell elhelyezni. Ezért a védelmi rendszer a szükséges áramváltókkal együtt számottevően megnöveli az ilyen leválasztó kapcsoló árát, üzemviteli érzékenységét és karbantartási igényét. Célunk a találmány szerinti olyan berendezés és leválasztó kapcsoló kialakítása a fenti hátrányok megszüntetésére, amelyek viszonylag kis ráfordítással lehetővé teszik a tápponti megszakító első vagy első két zárlatoltási kísérletének hatásosságát leágazó vezetékben keletkező zárlat esetén is, s egyben szelektív lekapcsolást tesz lehetővé mind rövidzárlatok, mind tartós földzárlatok esetében. Az egyszerű és kis ráfordítással megvalósítható találmány szerinti megoldás alapja az alábbi két felismerés: A) A középfeszültségű szabadvezetéki elosztóhálózatokban alkalmazott ismételt önműködő visszakapnotok hatásossága tapasztalatok alapján a következő: — az első megszakítás (zárlatolási kísérlet) eredményes a zárlati esetek 72-76 %-ában; — a második és esetleges további megszakítások eredményesek a zárlati esetek további 20—17 %-ában, — míg fennmarad a zárlatok 8—7 %-a. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
