147313. lajstromszámú szabadalom • Önműködő zárlati hibahelytávolságmérő
2 147.313 szabadvezeték el van látva egymérőelemes távolsági védelemimel — és általában ez a találmány leggyakoribb alkalmazási területe — a leképező mérőtranszformátorokat célszerű a távolsági relé mérőelemének áram-, illetve feszültségkörébe sorosan, illetve párhuzamosan kapcsolni, ekkor a zárlatfajtánák megfelelő fáziskiválasztást és korrekciós átkapcsolást maga a relé végzi el. Például a magyarországi 120 kV-os főhálózaton igen elterjedt BBC L3 típusú távolsági védelmeknél a 2. ábra szerinti hibatávolságmérő berendezés TrJ jelű áram leképző transzformátorának primer tekercsét az; L3 relé BBC A 101 971 sz. rajzának váltakozó áramú sémáján feltüntetett M jelű műimpedanciával sorba, TrU jelű feszültségleképező transzformátorának primer tekercsét pedig ugyanezen sémában a V jelű feszültségosztó transzformátor beállítható megcsapolásaira kell csatlakoztatni, amikor is a hibatávolságmérő automatikusan mindig a hányadosképzéshez szükséges áramot és feszültséget kapja, másrészt a megcsapolás változtatásával (a későbbi levezetésben k tényezővel jellemezve) méréstartománya tetszés ezerint szabályozható. Az impedanciamérés, azaz a két kondenzátor töltése hányadosának mérése a kondenzátorok kisütése közben történik. A továbbiakban két kapcsolást ismertetünk. a) Az l/a. ábrán látható kapcsolási vázlat szerint a két kondenzátort különböző időállandóval sütjük ki. „A" egy fogyasztás nélküli, pl. elektronikus nulla-feszültségindikátor, amely a két kondenzátor feszültségének egyezését indikálja. Mint fentebb jeleztük, a C\ kondenzátor a kisütés kezdetén a zárlati árammal, a C2 kondenzátor pedig a zárlati áram és feszültség értékének algebrai összegével arányos egyenf észül tségre van feltöltve. Bizonyítani fogjuk, hogy a kisütés kezdetétől a két kondenzátor feszültségének egyezése pillanatáig eltelt idő arányos a zárlati feszültség és áram. hányadosával, azaz a zárlati impedanciával. Legyen a Ci kondenzátor feszültsége a kisütés kezdetén E|=Zm -I 2 , ahol lz a zárlati áram, Z m pedig az áramot leképző mérőtranszformátor állandója. A C2 kondenzátor feszültsége a kisütés kezdetén E2 = kU z + Z m I z , ahol U z a mérőhelyen fellépő hálózati feszültség, k pedig a hálózati feszültséget leképző mérőtranszformátor állandója. Mint később látni fogjuk, célszerű a k állandó változtatását lehetővé tenni. Iz és Z m értelmezését lásd fentebb. Kisütés közben mindkét kondenzátor feszültsége a saját kisütési időállandója által meghatározott exponenciális függvény szerint fog csökkenni. Legyen Ti =RiCi, a Ci kondenzátor, T2 = R 2 C 2 , a C2 kondenzátor kisütési időállandója és . tm az az időérték a kisütés kezdetétől számítva, amikor a két kondenzátor feszültsége egyenlő, akkor . Zm-Iz=(k-Uz + Zm-rz)e Zm • Iz = (k • Uz + Zm • Iz) e Ti-T2 tm tm Ti _ T 2 Ti— T2 -tm T, -T? ahol T = Ti—T2 az eredő időállandó. Az egyenlet mindkét oldalát Zm • Iz -vel elosztva 1 = k Uz Y "tm — T— +1 .eT — Zm xz J i K Uz Zm Iz Uz tm l = e Zz = Uz Iz Zm k tm T—1 ahol Zz = a zárlati áramhurok impedanciája. Iz A hányadosmérés tehát időméréssé transzformálható. A k tényező potenciométerrel, vagy transzformátor-megcsapolásokkal történő megfelelő beállításával elérhető, hogy valamely távvezeték teljes hosszának egy adott tmi idő feleljen meg. Ezt az időt általában az időmérő műszer végkitérése szabja meg. A mérés pontosságának érdekében nem célszerű azonban a T eredő időállandónál nagyobbra választani. b) az 1/b. ábrán látható kapcsolási vázlat szerint a C2 kondenzátor kisütése nem folyamatosan, hanem egy C;c kondenzátor feltöltése és kisütése révén, szakaszosan történik. Az Sz jelű szaggató érintkező baloldali állásában a C2 kondenzátorról feltölti a nála nagyságrenddel kisebb kapacitású C/f kondenzátort, jobboldali állásában pedig a C;£ kondenzátort kisüti. A C^ kondenzátor minden egyes feltöltése után a C2 konden• c2 zátor feszültsége ~ arányban csökken, így C2 + C/c n számú töltés — kisütés után a C2 kondenzáf C2 \ tor E2 kiindulási feszültsége E 2 ~ r~" .1 értékű {C2 1 C/J lasz. Ha nm számú töltés-kisütés periódus után az A jelű nulla-feszültség indikátor a Ci és C2 kondenzátor feszültségének egyezését jelzi, akkor az a) pont alatti mérési elv isimertetésénél használt kiindulási adatokkal és jelölésekkel: Zm • Iz = (k • Uz -f Zm • Iz) C2 •CV Uz Iz Zm = Zz =: K c2 c2 +c ft n —1 Ere-^i =E2 -e4^ Zm.Iz.e tm •• (k • Uz + Zm • Iz) • e -tm A hányadosmérést tehát a két kondenzátor feszültségének egyezéséig elvégzett töltés-kisütés periódusok számlálásával lehet megoldani. T17 és Try a zárlati áramot és feszültséget a készülék számára leképző mérőtranszformátorok, amelyek valamilyen fáziskiválasztó szerv, pl. távol-
