177784. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés erősáramú berendezés test- vagy földzárlat védelmére
3 177784 4 dezés valamely pontja és a test- vagy földpont közé csatlakoztatott, megfelelően megválasztott ellenállások és kapcsolóelemek hálózatával, azaz időben variáns ellenálláshálózat alkalmazásával, és az időben egymás után mért áramértékeket egymással összehasonlító egyszerű kiértékelő egység alkalmazásával érjük el. A találmány tehát kapcsolási elrendezés erősáramú berendezés test- vagy földzárlatvédelmére, amely elrendezésnek a védendő berendezés és a test- vagy földpont között folyó egyenáramot érzékelő áramérzékelője és az érzékelt egyenáramnak megfelelően riasztó és/vagy beavatkozást indító jelet előállító egysége van. A kapcsolási elrendezést az jellemzi, hogy a védendő berendezés valamely pontja és test- vagy földpont közé csatlakoztatott, párhuzamosan kapcsolt ellenállásokból álló hálózata van, amely hálózat legalább egyik ágába legalább egy kapcsolóelem van beiktatva, és a hálózathoz csatlakoztatott legalább egy áramérzékelő kimenete az időben egymás után érzékelt áramértékeket egymással összehasonlító kiértékelő egységhez van csatlakoztatva. Egy előnyös kiviteli alakban a hálózat egymással párhuzamosan kapcsolt első, második és harmadik ellenállást, az első ellenállással sorbakapcsolt első kapcsolóelemet és első áramérzékelőt, a második és harmadik ellenállással sorbakapcsolt, az első kapcsolóelemmel ellentétes fázisban vezérelt legalább egy további kapcsolóelemet és a második ellenállással sorbakapcsolt második áramérzékelőt tartalmaz. Egy másik még előnyösebb kiviteli alakban a hálózat egymással párhuzamosan kapcsolt első, második és harmadik ellenállást, a második és harmadik ellenállással sorbakapcsolt legalább egy kapcsolóelemet, továbbá az első és második ellenállással sorbakapcsolt legalább egy áramérzékelőt tartalmaz. Teljesen holtsáv mentessé tehető a test- vagy földzárlatvédelem a találmány szerint úgy, hogy a hálózat egyenfeszültségű segédfeszültség forrás közbeiktatásával van a védendő berendezés valamely pontjára csatlakoztatva. Az alkalmazott segédfeszültség célszerűen 1—50 V. Előnyös továbbá az olyan kivitel, amelyben a legalább egy kapcsolóelemet periodikusan — előnyösen 0,5—10 Hz frekvenciával — záró és nyitó vezérlő egysége van. A találmány szerinti kapcsolási elrendezéssel egyszerű elemek felhasználásával, a hibahelytől függetlenül, nagy megbízhatósággal állítható elő riasztó és/vagy beavatkozást indító jel. A találmány különösen előnyös erősáramú egyenfeszültségű áramkörök test- vagy földzárlatvédelmére. A segédfeszültség forrással ellátott kivitelben a jelzés holtsáv mentes, és üzemen kívül helyezett erősáramú berendezés, pl. álló villamos gép esetén is jelzi a test- vagy földzárlat fellépését. A találmányt a továbbiakban a rajzokon szemléltetett kiviteli alakok alapján ismertetjük, ahol az 1. és 2. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy-egy kiviteli alakjának tömbvázlatát mutatja. Az 1. ábrán a találmány szerinti kapcsolási elrendezés olyan kiviteli alakja látható, amelynek feladata 1 szinkrongép gerjesztőáramkörének test- vagy földzárlat védelme. Az 1 szinkrongépnek váltakozó feszültségű A, B és C kapcsai, továbbá 23 gerjesztőtekercse van, amely utóbbit a 2 gerjesztőfeszültség forrás táplálja. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés az egyenfeszültségű gerjesztőáramkörhöz E ponton csatlakozik egyenfeszültségű 3 segédfeszültség forráson keresztül. A 3 segédfeszültség forrás másik kapcsa párhuzamosan kapcsolt ágakból álló hálózaton keresztül csatlakozik F test vagy földponthoz. Az első ág sorbakapcsolt 4 kapcsolóelemet, 8 ellenállást és 11 áramérzékelőt, a második ág 5 kapcsolóelemet, 9 ellenállást és 12 áramérzékelőt, a harmadik ág pedig 6 kapcsolóelemet és 10 ellenállást tartalmaz. A 11 és 12 áramérzékelők például áramváltók vagy elektronikus árammérő kapcsolások lehetnek, és kimenetűk vezérlő és kiértékelő 7 egység egy-egy jelbemenetére van csatlakoztatva. A 7 egység úgy vezérli a 4, 5 és 6 kapcsolóelemeket, hogy amikor a 4 kapcsolóelem be van kapcsolva, az 5 és 6 kapcsolóelem ki van kapcsolva. A 7 egység D kimenetén szolgáltatja a test- vagy földzárlat fellépése esetén a riasztó és/vagy beavatkozást indító jelet. Az 1. ábrán szemléltetett esetben a test- vagy földzárlat az 1 szinkrongép gerjesztőáramkörében bárhol felléphet, a rajzon a hibahelyi 13 átmeneti ellenállást az E pont és az F test- vagy földpont közé rajzoltuk be, azaz a zárlatot az E ponton feltételezzük. A vezérlő és kiértékelő 7 egység periodikusan — például 0,5—10 Hz frekvenciával — ki- és bekapcsolva a 4, 5 és 6 kapcsolóelemeket és folyamatosan összehasonlítva egymással az egymás utáni kapcsolási periódusokban a 11 és 12 áramérzékelők által érzékelt áramokat, akkor ad ki a D kimeneten riasztó és/vagy beavatkozást indító jelet, ha a 13 átmeneti ellenállás értéke egy előre meghatározott Rf érték alá csökken. Ekkor ugyanis — mint azt az alábbiakban kimutatjuk — a 11 áramérzékelő által érzékelt áram kisebb a 12 áramérzékelő által érzékelt áramnál. Természetesen megvalósíthatók a 7 egység által ellátott feladatok különálló egységekkel is, pl. egy a 11 és 12 áramérzékelők által érzékelt áramokat összehasonlító egységgel, egy időzítő astabil multivibrátorral, amely a 4, 5 és 6 kapcsolóelemek ki- és bekapcsolását vezérli és szinkronjelet ad az összehasonlító egységnek, és egy riasztó- és/vagy beavatkozást indító jelet előállító egységgel, amely az összehasonlító egységből kap indítást. Az 1. ábra szerinti kapcsolási elrendezésben a 11 és 12 áramérzékelők által érzékelt áramokat az alábbiakban tárgyaljuk. A 4 kapcsolóelem bekapcsolt és az 5 valamint 6 kapcsolóelem kikapcsolt állapotában az 11 áramérzékelő által mért 111 áram az alábbi: ahol Us a 3 segédfeszültség forrás egyenfeszültsége, Ra a hibahelyi 13 átmeneti ellenállás rezisztenciája, és R8 a 8 ellenállás rezisztenciája. . . A 4 kapcsolóelem kikapcsolt és az 5 valamint 6 kapcsolóelem bekapcsolt állapotában a 12 áramérzékelő által mért 112 áram a következő: 112=______^s_____-1TM_, (2) Ra+R9xR10 R9-FR10 ahol R9 és RIO a 9 illetve 10 ellenállás rezisztenciája, és az x replusz műveletet jelöl. Legyen az 111 és 112 áram épp.akkor egyenlő, amikor a 13 átmeneti ellenállás Ra rezisztenciája egy megfelelően megválasztott Rf értéket elér, amely Rf értéke alatt vészjelzést akarunk kiadni. Az (1) és (2) egyenletek felhasználásával írhatjuk, hogy 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
