178962. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés elektrofilterek nagyfeszültségű ívkisüléseinek érzékelésére és különválasztására
3 178962 4 Az elektrofilter nagyfeszültségű tápegységének normál üzemállapotához tartozó I áram- és U feszültség jelalakokat az 1. ábra mutatja a t idő' függvényében. Az 1. ábra szerinti I áramgörbe időlefutásán látható, hogy a szűrőelektródák feltöltött kapacitása miatt az I áram a feszültségfélperiódusnak csak abban az időpillanatában tud kialakulni, amikor a hálózati váltakozó feszültséggel arányos UH jelfeszültség félhullámának pillanatértéke nagyobb, mint az elektródakapacitáson levő UE feszültség értéke. Ugyanezen ok miatt az áramkörben levő induktivitások ellenére az áramfélhullám normál üzemállapotban még a feszültség félperiódust megelőzően KI pillanatban nullára csökken. Az üzemszerűen gyakran bekövetkező rövid idejű ívkisülések szinte önmaguktól kialszanak, mielőtt még az áramfélhullám elérné a természetes nullára csökkenés KI időpillanatát. Ilyenkor csupán az áramfélhullámra szuperponált áramcsúcs jelentkezik (2. ábra). A feszültség átmenetileg meredeken letörik ugyan, de már az ívkisülés kezdetén az ívellenáilás hirtelen növekedése, azaz az átütést spontán követő ívoltó hatás miatt az elektróda feszültség ismét visszaszökik. Az áramcsúcs tehát egyrészt az ívelő átütés okozta zárlati jellegű áramösszetevőből, másrészt a hirtelen bekövetkező elektródakapacitás töltőáram összetevőjéből jön létre. (2. ábra.) Egészen más áram- és feszültségviszonyok alakulnak ki a tartós ívelésű kisülés esetén (3. ábra). A tartós ívkisülés I áramát ugyanis csak a tápegység főáramkörében levő, erősen induktív jellegű soros impedanciák korlátozzák, ezért az I áram hirtelen megnövekedésén kívül erős áramkésleltető hatás is fellép. Az ilyen jellegű ívkisülésnél tartósan letörik az elektróda UE feszültsége és az ív újragyulladása csak a tápfeszültség lekapcsolásával akadályozható meg. A szűrő leválasztási hatásfoka szempontjából nem közömbös, hogy milyen fajtájú átütés jön létre, és hogy az átütéseket követő lekapcsolások miatt átlagosan mennyi feszültség-idő területveszteség lép fel üzemelés közben. Ezért a már eddig ismert megoldások is igyekeznek különbséget tenni a kétféle kisülés és az oltáshoz szükséges lekapcsolási idők között, azonban az átütés érzékelési módja nem teszi lehetővé a kétféle átütés biztonságos érzékelését és különválasztását. Az átütések érzékelésére eddigiekben az átütéskor fellépő zárlati jellegű áram nagyságának egy komparációs értékkel való egybevetését alkalmazták. Ez az értékelési mód több szempontból nem alkalmas a „Wischer” és a tartós ívelő zárlat biztonságos érzékelésére és különválasztására. Egyrészt a névleges áramterheléseknél a Wischer áramcsúcsértéke ugyanúgy elérheti a komparálási szintet, mint a tartós ívkisülés árama, másrészt kis üzemi áramok esetén a wischer viszonylagos áramnövekedése olyan nagy, hogy nem teszi lehetővé a kétfajta átívelés különválasztását. Előfordul még olyan tartós ívelő kisülés is, amelynél az áram nem zárlati jellegű, azaz nem, vagy alig haladja meg az üzemi áram amplitúdóját, viszont tartósan fennáll (4. ábra). Az elektrosztatikus porleválasztóknál a hibás átütésérzékelés miatt végrehajtott tartós elektródafeszültség lekapcsolás, vagy túl gyors és emiatt zárlatot eredményező visszakapcsolása hátrányos a biztonságos üzemeltetés és a szűrő eredő porleválasztási hatásfoka szempontjából. Ezért az ábrákat áttekintve könnyen belátható hogy sokkal célszerűbb az ívelő kisülés biztonságos érzékelésére az áram mérésén kívül az áram differenciálhányadosának nagyságváltozását (például az 5. ábra DA áramdifferenciál jeladóját) felhasználni mert amplitúdótól függetlenül az átütés miatt fellépő hirtelen áramváltozások jellege sokkal inkább jellemző az ívkisülések létrejöttére, mint az áramamplitúdó növekedése. Az ívkisülések különválasztását a rövid idejű (wischer) és tartós ívkisülés csoportosítás szerint viszont oly módon biztosítjuk, hogy folyamatosan ellenőrizzük külön a hálózati UH jelfeszültség nullára csökkenési KU időpillanatát és külön az áramfélhullám nullára csökkenési KI időpillanatát, és ezek időbeni viszonyának változásaiból: fáziseltolódásaiból, illetve időbeni sorrendváltásából érzékeljük a nagyfeszültségű elektródákon bekövetkező tartós ívelő kisülés létrejöttét. A 2. és 3. ábrák összehasonlításából ugyanis kitűnik, hogy a rövid idejű ívkisüiések (wischerek) (2. ábra) feszültség- és áramfélhullám nullára csökkenés KU, illetve KI időpillanatainak sorrendje az átütésjelzés (áramdifferenciálhányados amplitúdónövekedése) ellenére nem változik meg. Tartós ívelő zárlat esetén viszont (3. ábra) a soros induktivitás áramkésleltető hatása miatt az áram- és feszültségfélhullám nullára csökkenése KI és KU időpillanatainak sorrendje megfordul. Ezért kimondhatjuk, hogy ívkisülés esetén, ha a feszültségfélhullám nullára csökkenési KU időpillanata és áramfélhullám nullára csökkenési KI időpillanata sorrendet vált, akkor az elektródák átütése tartós ívelő zárlat. Amennyiben az ismételt lekapcsolások ellenére mindig újból és újból tartós ívelő kisülést jelez a fenti érzékelő, akkor biztosan tartós elektróda zárlat jött létre és a berendezést le kell kapcsolni és az üzemeltetők számára ilyen értelmű jelzést kell adni. Az 5. ábrán az elektrofilter berendezés kapcsolási elrendezése látható. Ez az R és S pontokon csatlakozik a kisfeszültségű (0,4 kW-os) hálózatra. A V feszültségszabályozó fokozat, előnyösen vezérelt egyenirányítós fokozat — célszerűen tirisztoros vezérlő egység — célszerűen FT fojtón keresztül kapcsolja a hálózati feszültséget a T nagyfeszültségű transzformátor primer tekercsére. A T nagyfeszültségű transzformátor szekunder tekercse az NE nagyfeszültségű egyenirányító váltó oldali bemenetére van kapcsolva. Az NE nagyfeszültségű egyenirányító egyenkimenetének egyik pontja a földpotenciálra, másik kapcsa pedig az NF nagyfeszültségű fojtón keresztül az ES szűrő elektródapár egyik elektródájára van kapcsolva. Az ES szűrő elektródapár másik elektródája a földpotenciálra van kötve. A T nagyfeszültségű transzformátor szekunder tekercsével kapcsolatos CT tápegységkapacitást, valamint CE elektródakapacitást is bejelöltük. Az I árammal arányos IT jelet az AV áramváltó kimenetéről, a hálózati váltakozó feszültséggel aranyos UH jelfeszültség jelet pedig az UHJ háloza i feszültség jeladó kimenetéről az SR sorrendi és to áramkör bemenetére kapcsoljuk. Ennek KI kimen 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
