186661. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés gyűjtősínek zárlatvédelmére
1 186 661 2 A találmány tárgya eljárás és berendezés gyűjtősínek zárlatvédelmére. A gyűjtősínek zárlatvédelmére széles körben alkalmazzák a fékezett differenciál elven működő védelmeket. Ezeknél a gyűjtősínre csatlakozó leágazások áramváltóinak szekunder körét úgy alakítják ki, hogy a leágazások áramai összegeződjenek. Normál üzemben vagy külső zárlat esetén az összegágban az áram közel zérus értékű lesz, mivel Kirchhoff csomóponti törvénye szerint a gyűjtősínre befolyó és az arról elfolyó áramok egyenlők. Belső zárlatkor az összegágban a zárlati árammal arányos szekunder áram fog folyni. Ezt a szekunder áramot érzékeli az összegágban beiktatott túláramrelé, amely a védelem kioldását indítja. Ennél a megoldásnál problémát jelent, hogy az áramváltók a zárlati áram tartományában nem tudják hibamentesen kiadni a primer áramnak megfelelő szekunder áramot, ezért külső zárlatkor az összegágban jelentős hibaáram léphet fel. Ennek kompenzálására az összegág túláramreléjét fékezni szokás, a leágazási áramok egy bizonyos részével vagy a leágazási áramok abszolút értéke összegének egy hányadával. Nagy zárlati teljesítményű gyűjtősínek esetén azonban a zárlatos leágazás áramváltója külső zárlatkor oly hamar telítődik, hogy gyakorlatilag nem ad fékezési áramot. A tűláramrelés védelmek ilyen zárlati teljesítmények mellett nem használhatók. Ismeretesek már olyan félvezetős készülékek, amelyek a fenti problémát kívánják megoldani az áramváltó telítődésének érzékelésével, illetve időellenőrzéssel. Ezen utóbbi megoldások alkalmazásánál problémát jelent, hogy a különböző típusú áramváltók másként viselkednek a telítési tartományban, ezért esetenként meg kell vizsgálni az alkalmazhatóságot. A találmány szerinti eljárás és berendezés olyan megoldást ad, amellyel biztonságosan kiküszöbölhető a zárlatvédelem kioldása külső zárlat esetén, belső zárlat esetén viszont minden esetben kioldást ad. A találmány tehát egyrészt eljárás gyűjtősínek zárlatvédelmére, amelynek során a gyűjtősín leágazások áramai abszolút értékének összegezésével fékezési jelet és a leágazási áramok összegével arányos összegjelet állítunk elő, és a zárlatvédelmet kioldó jelet a fékezésijei és az összegjel összehasonlítás alapján képezzük. A találmány szerint a fenti módon előállított fékezési jelet kondenzátorral szűrjük, a kondenzátor töltőáramának megfelelő első digitális jelet állítunk elő, az összegjel és a szűrt fékezési jel különbségének megfelelő második digitális jelet állítunk elő, és a zárlatvédelmet kioldó jelet az első és a második digitális jel időbeli sorrendisége alapján képezzük. Előnyösen a fékezési jelet úgy állítjuk elő, hogy a leágazások áramai abszolút értékét és egy, az összegjellel arányos jelet összegezünk. A találmány másrészt berendezés gyűjtősínek zárlatvédelmére, amelynek a gyűjtősín leágazások áramváltóira csatlakozó közbenső áramváltói, ezek szekunder köréhez csatlakoztatott egyenirányítói, és a leágazások összegáramával arányos áramra további áramváltón keresztül csatlakoztatott további egyenirányítója van, ahol a közbenső áramváltók szekunder köréhez csatlakoztatott egyenirányítók cgyenoldaiai egymással párhuzamosan vannak kapcsolva. A találmány szerinti az egyenirányítók egymással párhuzamosan kapcsolt egyenoldalaival kondenzátor van párhuzamosan kapcsolva, a kondenzátorhoz annak töltőáramát érzékelő első nullkomparátor csatlakozik, a kondenzátorhoz és a további egyenirányítóhoz második nullkomparátor van csatlakoztatva, továbbá az első és a második nullkomparátor kimenetére sorrendmegállapító áramkör van csatlakoztatva. A találmány szerinti berendezés egy előnyös kiviteli alakjában az egyenirányítók egyenoldalaival az összegárammal arányos áramot adó még további egyenirányító van párhuzamosan kapcsolva. Előnyösen a sorrendmegállapító áramkör szekvenciális logikai hálózatot és ennek kimenetére csatlakozó fáziskomparátort tartalmaz. A találmány szerinti eljárás és berendezés egyszerű megoldással lehetővé teszi a gyűjtősíneknél fellépő külső és belső zárlatok szétválasztását, és így a zárlatvédelmet kioldó jel biztonságos előállítását. A találmányt a továbbiakban a rajzokon szemléltetett előnyös kiviteli alak alapján ismertetjük, ahol az 1. ábra a találmány szerinti berendezés egyszerűsített kapcsolási vázlatát mutatja, a 2. és 3. ábra pedig az 1. ábra szerinti berendezés működését szemléltető idődiagrammokat mutat. Az 1. ábrán S gyűjtősínre 1, 2,... n leágazások csatlakoznak, amelyeken A,, A2, ... An áramváltók vannak elhelyezve. Ezek szekunder köre közbenső a!; a2, ... an áramváltók közbeiktatásával párhuzamosan V összegághoz van kapcsolva. Az ai, a2,... an áramváltók szekunder körére párhuzamosan R1; R2, ... Rn ellenállások és dj, d2, ... dn egyenirányítók vannak kapcsolva, amely utóbbiak egyenoldala párhuzamosan van kötve és R ellenállással van áthidalva. A V összegágba közbenső a<jf áramváltó és aök áramváltó primer köre van sorba beiktatva. Az aöf áramváltó szekunder körére párhuzamosan Rf ellenállás és dy egyenirányító van kötve, mely utóbbi egyenoldala párhuzamosan van kapcsolva a dlf d2, ... dn egyenirányítók egyenoldalaival, ezekhez továbbá antiparalel kapcsolású Dj ésD2 diódák és ezekkel sorbakötött C! kondenzátor vannak csatlakoztatva. Az aök áramváltó szekunder körére d^ egyenirányító kapcsolódik, ennek egyenoldalára ellenállás van kapcsolva. A Ci kondenzátor egyik fegyverzete és az ellenállás egyik kapcsa közösítve és földelve van, a másik fegyverzet, illetve kapocs soros Rí illetve R2 ellenálláson át M2 műveleti erősítő fázisfordító bemenetére van kötve. AD) és D2 diódának a C) kondenzátorral ellentétes kapcsa Mj műveleti erősítő fázisfordító bemenetére csatlakozik. Az Mi műveleti erősítő, illetve M2 műveleti erősítő fázist nem fordító bemenete földelve van, kimenete pedig Z, Zéner-diódán, illetve Z2 Zénerdiódán keresztül vissza van csatolva a fázisfordító bemenetre, ilyen módon a Ki nullkomparátort, illetve K2 nullkomparátort képez. Az Mi műveleti erősítő és M2 műveleti erősítő kimenete L sorrendmegállapító áramkörre csatlakozik, amely utóbbi C kimenete szolgáltatja a zárlatvédelmet kioldó jelet. A rajzon ábrázolt kialakításnál az Mi műveleti erősítő kimenete Ns inverteren keresztül egyrészt N3 NEM-ÉS-kapu egyik bemenetére, másrészt N4 NEM-ÉS-kapu egyik bemenetére van csatlakoztatva. Az M2 műveleti erősítő kimeneté egyrészt N2 inverteren keresztül az N3 NEM-ÉS-kapu másik bemenetére, valamint F fáziskomparátor (fázisszögrelé) B bemenetére van kapcsolva, másrészt az N4 NEM-ÉS-kapu másik bemenetére. Az N3 NEM-ÉS-kapu kimenete Ns NEMÉS-kapu egyik bemenetére, az N4 NEM-ÉS-kapu ki-5 13 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
