177784. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés erősáramú berendezés test- vagy földzárlat védelmére
5 177784 6 Us _ Us RIO 1ŰFR8 Rf-t-R9 x RIO R9+R10 (3) Válasszuk a 10 ellenállás RIO rezisztenciájára az R10=k-Rf (4) értéket, ahol k zérusnál nagyobb állandó. A (4) összefüggést behelyettesítve a (3) egyenletbe, azonos átalakítások után kapjuk, hogy Látható, hogy az (5) egyenlet akkor teljesül, ha a 8 és 9 ellenállás R8 és R9 rezisztenciáját úgy választjuk meg, hogy közöttük az alábbi összefüggés legyen: k+1 R8=—J-— R9. (6) k A (4) és (6) összefüggések teljesülése esetén az (1) és (2) egyenletekbe megfelelő értékeket behelyettesítve kimutatható, hogy Ra< Rf esetén II 1< 112, Ra> Rf esetén pedig Ill> 112, míg Ra=Rf értéknél 111=112. Előnyös k=0,5 értéket választani, mivel ekkor a megszólalási határértéknél a mért áramok különbsége maximális. Az 1. ábrán szemléltetett hibahelyen — amely egybeesik a védelmi berendezés csatlakozási E pontjával — létrejövő test- vagy földzárlat esetén a 2 gerjesztőfeszültség forrás egyenfeszültsége nem kerül rá a védelmi berendezésre, így az (1) és (2) egyenletekben csupán a 3 segédfeszültség forrás Us egyenfeszültsége szerepel. A test- vagy földzárlat azonban a védett berendezés, jelen esetben az 1 szinkrongép gerjesztőkörének bármely pontján felléphet. Könnyen belátható, hogy ha a test- vagy földzárlat a E ponttól eltérő ponton, pl. valahol a 23 gerjesztőtekercsben lép fel, az (1) és (2) egyenletekben a 2 gerjesztőfeszültség forrás egyenfeszültségének meghatározott hányada hozzáadódik az Us egyenfeszültséghez, ez azonban az 111 és 112 áramok egyenlőségi feltételét — amit a (3) egyenlet ír le — nem befolyásolja, mivel a (3) egyenletben a feszültségek kiesnek. A fenti gondolatmenet alapján az is látható, hogy a test- vagy földzárlati események legnagyobb részének a találmány szerinti érzékeléséhez egyáltalán nem szükséges a 3 segédfeszültség forrás. Ez esetben az E ponton illetve ennek közvetlen közelében fellépő test- vagy földzárlatot a védelmi berendezés nem jelzi, azaz ún. holtsávval rendelkezik. Az olyan alkalmazásoknál, ahol holtsáv nem engedhető meg, szükséges a 3 segédfeszültség forrás, melynek Us egyenfeszültsége pl. 1—50 V értékű lehet. Az Us egyenfeszültséget úgy kell megválasztani, hogy a legkedvezőtlenebb helyen — az 1. ábrán az E ponton — fellépő test- vagy földzárlat «setén az áramérzékelés még kellő érzékenységű legyen. Mivel az 1. ábra szerinti kivitelben az 5 és 6 kapcsolóelemek mindenkor egyszerre zárnak és nyitnak, azok egyetlen kapcsolóelemmel is helyettesíthetők, amelyhez a 9 és 10 ellenállások párhuzamosan vannak csatlakoztatva. Az 1. ábra szerinti kiviteli alak még tovább egyszerűslthető, ezt mutatja a 2. ábrán szemléltetett kapcsolási elrendezés, ahol az 1. ábrával megegyező elemeket azonos hivatkozási számmal jelöltünk. A 18 ellenállás kapcsolóelem közbeiktatása nélkül, a 19 és 20 ellenállás pedig közös 15 kapcsolóelemen keresztül csatlakozik a 3 segédfeszültség forráshoz. Az egyetlen 21 áramérzékelő a 18 és 19 ellenállásokon átfolyó áramok összegét érzékeli. A 17 vezérlő és kiértékelő egység jelbemenete a 21 áramérzékelőhöz, vezérlő kimenete a 15 kapcsolóelem vezérlő bemenetéhez van kapcsolva. A 15 kapcsolóelem nyitott állásában áram csupán a 18 ellenálláson folyik, ezt érzékeli a 21 áramérzékelő, zárt állásában pedig mind a három 18, 19 és 20 ellenálláson folyik áram, de a 21 áramérzékelő csak a 18 és 19 ellenállásokon folyó áramok összegét érzékeli. Látható, hogy a kapcsolási elrendezés egyenértékű az 1. ábra szerintivel, ha a 18 ellenállás megfelel a 8 ellenállásnak, a 20 ellenállás a 10 ellenállásnak és az alábbi összefüggés teljesül: R9=R8xR19 (7) Behelyettesítve a (7) összefüggésbe a (6) összefüggést, azonos átalakítások után azt kapjuk, hogy R19=(k+1)R9. (8) Mivel R18=R8, a (6) összefüggés alapján írhatjuk, hogy k-í-1 R18=—-— R9. (9) Behelyettesítve a (9) összefüggésbe a (8) összefüggést az R18=^-- R19 (10) k összefüggés adódik. Mivel R20=R10, ezért a (4) összefüggés alapján R20=k • Rf. (11) A (10) és (11) összefüggések teljesülése esetén — analóg módon az 1. ábra szerinti elrendezéshez — Ra < Rf esetén 121 < 121', Ra>Rf esetén pedig 121 >121', míg Ra=Rf értéknél 121=121', ahol 121 a 21 áramérzékelő által a 15 kapcsolóelem nyitott állapotában, 121' pedig annak zárt állapotában érzékelt áram. A 2. ábra szerinti kivitel 17 vezérlő és kiértékelő egysége például periodikusan vezérli a 15 kapcsolóelemet, és a 15 kapcsolóelem két állásában mért 121 és 121 ' áramoknak megfelelő jeleket tárolja, majd azokat összehasonlítja. 121 < 121 ' esetben a D kimeneten riasztó illetve beavatkozást indító jelet ad ki. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés természetesen az ábrázolttól eltérő bármely erősáramú berendezés föld- vagy testzárlat védelmére alkalmazható. Földzárlat védelemről akkor van szó, amikor a védendő berendezés testje földelve van. Szabadalmi igénypontok 1. Kapcsolási elrendezés erősáramú berendezés testvagy 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, azz:al jellemezve, hogy a védendő berendezés valamely pontja (E) és a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
