188950. lajstromszámú szabadalom • Önműködő berendezés villamos szigetelés próbatárgyak tartós feszültségállóságának meghatározására
1 188 950 2 A találmány tárgya önműködő berendezés villamos szigetelés próbatárgyak tartós feszültségállóságának meghatározására, amelynek nagyfeszültségű transzformátora, ennek szekundér oldalához csatlakoztatott és az egyes próbatárgyakat befogó és azokat egyenként, egymással párhuzamos, nagyfeszültségű egyedi áramkörökbe rendező elektród szerkezete, a befogó elektród szerkezet elektródjai közé iktatott megszakító eleme, valamint a befogott próbatárgyakat meghatározott villamos igénybevétel alá helyező és azt átütéskor megszüntető kapcsolási elrendezése van, a kapcsolási elrendezés tápegységből, a tápegységet irányító vezérlő egységből, a vezérlő egységnek jelet adó villamos letörést érzékelő egységből, és adatrögzítő végfokozatból áll. Az utóbbi években előtérbe került a villamos szigetelőanyagok és/vagy szigetelések villamos tartamszilárdságának modelleken és/vagy próbatárgyakon (továbbiakban próbatárgy) való mérése. Ezt a törekvést gyakorlati okok támasztják alá, mint pl. a sok újfajta szigetelőanyag kínálata és a szigetelések megbízhatóságának növekvő jelentősége. Mivel valós következtetéseket a gyakorlat kívánta, rövid idő alatt csak nagyszámú próbatárgy vizsgálata, ill. az eredmények adattömegének statisztikus kiértékelése adhat, ezért nagyszámú próbatárgy vizsgálata, ennek metodikája és készülékei kidolgozása vált szükségessé. A vizsgálat lényege az, hogy a párhuzamosan kapcsolt próbatárgyakat meghatározott nagyságú feszültségigénybevételnek vetik alá és mérik az egyes próbatárgyak átütéséig eltelt — általában hetekben, hónapokban kifejezhető — időt. Mivel az átütések nem egyidejűleg, hanem statisztikus időeloszlásban következnek be, ezért valamely próbatárgy átütése után gondoskodni kell az átütött, általában zárlatot jelentő próbatárgynak a többiről való villamos leválasztásáról, vagyis egyedi áramkörének megszakításáról. E tekintetben többféle megoldás ismeretes, amelyek ezideig csak többé-kevésbé elégítették ki az alábbi lényeges követelményeket: káros, feszül tséglcngések elkerülése, szelektív, vagyis az egyes próbatárgyak egyedi átütését figyelembe vevő, automatikus üzemmód és kis beruházási igény. A legelterjedtebb és legegyszerűbb eleme az eddig ismert áramkört megszakító ilyen megoldásoknak az ún. olvadószál. vagy esetleg komplett olvadó biztosító. Ez a próbatárggyal sorosan van kötve és annak átütése által vezérelten megszakítja az illető próbatárgy egyedi áramkörét és ezzel villamosán leválasztja azt a még épnek tekintett többi prőbatárgyról. Az ilyen egyszerű berendezéseknek azonban lényeges elvi hibája van: a megszakításkor általában túlfeszültség keletkezik. A terhelt transzformátor áramkörének megszakítása ugyanis meredek áramváltozást idéz elő egy lényegében induktív körben. Csökkenthető ugyan a túlfeszültség a próbatárgyakkal párhuzamosan kapcsolt kapacitással, vagy soros korlátozó ellenállással. Nagyfeszültség és sok próbatárgy esetén azonban már igen költséges olyan nagy puffer kapacitásokat alkalmazni, amelyek képesek fedezni a próbatárgy átütése közben elfolyó töltés jelentős részét. Ennél megfelelőbb megoldás korlátozó ellenállás soros beiktatása a körbe. Akár maguk a biztosítók is lehetnének nagy dlenállásúak. Ez az áramkorlátozás viszont csökkenti a biztosítón disszipálható teljesítményt, tehát kis energiaigényű biztosítóra lenne szükség. A túlfeszültséget azonban még így is csak korlátozni lehet, teljes kiküszöbölése elvi okok miatt, ilyen elrendezésnél nem lehetséges. Igen gyors működésű kapcsoló használata is csökkentheti a túlfeszültséget. Ha ugyanis az áram növekedését gyors elektronikával észleljük, a megfelelő kapcsoló már akkor működésbe hozható, amikon a próbatest átütési csatornája még csak kialakulóban van. Mivel az áram ilyenkor még kicsiny, megszakításkor a túlfeszültség is kicsiny marad. Ezzel ugyanis elérhető, hogy a megszakítás a legközelebbi áram nulla-átmenetben következik be, tehát nem változik meg az áramkör természetes állapota. A gyakorlati tapasztalatok szerint mégis számottevő túlfeszültség keletkezik. Ennek magyarázata a próbatárgyban keresendő. Az átütés és az elektronikus megszakítás közti több msec-ig tartó időszakban ugyanis a próbatárgy nem tekinthető ideális rövidzárnak. A benne égő ív nagy csatornaellenáilással kapcsolódik sorba. Az ,,összeomló” feszültség miatt az ív kialszik, amely azonban rögtön utána vissza is gyújthat, hiszen a transzformátor táplálása meg nem szűnt meg. Az ív megszakadások óhatatlanul túlfeszültséget gerjesztenek a transzformátor induktivitásán. Az előbbieknél fejlettebb megoldások a leválasztást, tehát a próbatárgy egyedi áramkörének megszakítását a transzformátor feszültségmentesített állapotában hajtják végre, majd ezt követően, a többi épnek tekintett próbatárgy további igénybevételéhez visszakapcsolják a feszültséget a transzformátorra. Ezeknél egy adott küszöbáramra programozott áramrelé megszakítja a transzformátor kisfeszültségű áramkörét. Ilyenkor azonban még mindig nagy túlfeszültségek keletkezhetnek a véletlen fázishelyzet és lomha megszakítás miatt. Elvileg teljesen elmaradhat az átütés okozta túlfeszültség azoknál az eddig legfejlettebb megoldásoknál, amelyeknél a próbatárgy átütésének pillanatában a transzformátor kisfeszültségű oldalát megszakítás helyett rovidrezárják. Ennek hatására a túlfeszültség az átütés fázishelyzetétől függetlenül azonnal nullára esik. Túlfeszültség nem keletkezik, mert a transzformátorban tárolt mágneses energia a rövidrezárt kör ohmos ellenállásán hővé alakul. Az eddig legfejlettebb megoldások egyikénél pl. a transzformátor fentiekben ismertetett röviderezárásával érik el a — átmeneti — feszültségmentesítést, az egyes próbatárgyak leválasztását pedig a vele sorbakapcsolt olvadószállal, vagy olvadóbiztosítóval hajtják végre. De a gyakorlatban, éppen e második lépés, vagyis a leválasztás viszonylag nagy energiaigénnyel, tehát olvadószállal való végrehajtása miatt, általában mégis túlfeszültség keletkezik ennél a megoldásnál is. Ezért egy másik javaslatnál valamely próbatárgy átütésekor az ezt követő feszültség nulla-átmenetkor egy beiktatott soros ohmos tag segítségével csökkentik a próbatárgyon és a leválasztásra szolgáló olvadószálon átfolyó zárlati áramot, majd a következő nulla-átmenetnél megszakítják a berendezés táplálását. Ez az áramkorlátozás lehetővé teszi, hogy a biztosítószálon átfolyó áram hatására egyetlen teljes perióduson belül az ne olvadjon ki. A táplálás megszakítása után az automatika legerjeszt, ezután a táplálást újból bekapcsolja, majd megkezdi a vizsgáló feszültségre való visszagerjesztést. Ennek során a — már kialakultnak feltételezett — átütési csatorna mentén az eredeti vizsgáló feszültség törtrészénél mintegy újbóli átütés alakul ki és a biztosítószál kiolvad, leválasztva ily módon az átütött próbatárgyat a többi, még vizsgálat alatti próbatárgyról. Ettől az lenne várható, hogy az ennek során ébredő túlfeszültség már nem haladja meg a 5 10 15 20 25 30 35 4C 4F 50 55 60 65 2
