CZ19539U1

CZ19539U1 - Ochranný obvod pro napetové mericí transformátory

Info

Publication number: CZ19539U1
Application number: CZ200719505U
Authority: CZ
Inventors: Piasecki@Wojciech; Florkowski@Marek; Luto@Mariusz; Mahonen@Pentti
Original assignee: Abb Sp. Z O. O.
Priority date: 2005-05-25
Filing date: 2006-05-22
Publication date: 2009-04-20
Also published as: WO2006126904A1; ES1066799U; CN201126957Y; ES1066799Y; EP1727257A1; RU74014U1

Description

Ochranný obvod pro napěťové měřicí transformátory

Oblast techniky

Předmětem užitného vzoru je ochranný obvod pro napěťové měřicí transformátory, který se používá k tlumení ferorezonančních oscilací vyskytujících se v napěťových měřicích transformáto5 reeh v síti vysokého napětí.

Dosavadní stav techniky

Obvykle se k tlumení ferorezonančních oscilací v elektrických zařízeních a zvláště v napěťových měřicích transformátorech pracujících v trojfázových sítích používá ochranný rezistor o určitém odporu řádu desítek ohmů. Takový rezistor je spojen se třemi pomocnými sekundárními vinutími tří jednofázových měřicích transformátorů, které tvoří zapojení otevřeného trojúhelníku. Takové jednoduché konstrukční řešení má však podstatné vady, V případě vzniku dlouhodobých asymetrií v napájecí síti způsobuje malá hodnota odporu ochranného rezistoru, vyžadovaná s ohledem na účinnost tlumení ferorezonančních oscilací, nebezpečí tepelného poškození transformátoru nebo samotného rezistoru. V praxi se používají tlumicí rezistory o výkonu řádu několika set wattů, které jsou značně rozměrné.

Z německého popisu patentu číslo 1 265 836 je znám obvod ke tlumení relaxačních oscilací používaný pro jednopólové uzemněné napěťové měřicí transformátory v sítích třífázového proudu. V tomto obvodu je do sériově spojených pomocných obvodů jednofázových měřicích napěťových transformátorů v otevřeném trojúhelníku připojen pomocí kontaktů tří relé tlumicí rezistor.

Pracovní kontakty jsou spojovány pres sekundární vinutí měřicích transformátorů. Použití relé umožňuje odpojení tlumicího rezistoru v případě výskytu asymetrie v síti způsobené zemním zkratem.

Nedostatkem takového řešení je nutnost použití elektromechanických prvků takových jako relé a nutnost jejich ovládání pomocí dodatečných sekundárních vinutí měřicích transformátorů.

Z anglického popisu patentu číslo 1 150 865 je znám řízený antíferorezonanční obvod pro kapacitní napěťový měřicí transformátor. Tento obvod obsahuje tlumicí zatížení ovládané hradlem, polovodičový klíč a řídicí obvod. Polovodičový klíč zajišťuje spojení tlumicího zatížení s retranslačním transformátorem. Řídící obvod zajišťuje, že klíč zůstává ve vodivém stavu během trvání nežádoucích oscilací.

Podobně z německé patentové přihlášky DE 2704112 je znám ochranný obvod, který chrání sekundární vinutí pomocného napěťového měřicího transformátoru. Tento obvod obsahuje tlumicí zatížení spojené s rezistorem PTC, který je spojen s vypínačem. Vypínač je ovládán časovým členem, který zapojuje tlumicí zatížení po dobu zahřívání rezistoru PTC.

Z přihlášky WO 2005/008859 je znám ochranný obvod pro napěťové měřicí transformátory středního napětí, který obsahuje tlumicí rezistor zapojený do obvodu otevřeného trojúhelníku tří sekundárních pomocných vinutí tří jednofázových měřicích transformátorů. Mezí tlumicí rezistor a výstup sekundárního pomocného vinutí jednoho z jednofázových měřicích transformátorů je zapojen do série prvek s prahovou napěťovo-proudovou charakteristikou a tepelná pojistka. S výhodou je tepelná pojistka PTC rezistor a prvek s prahovou charakteristikou jsou Zenerovy diody, zapojené dvojčinně, nebo je použit varistor.

Nedostatkem zmíněného ochranného obvodu je, že v případě použití prvku s prahovou napěťovo-proudovou charakteristikou způsobuje překročení napěťového prahu v tomto prvku vznik značného tepelného výkonu. Vyplývá to z velkého součinu prahového napětí a pracovního proudu. Z tohoto důvodu musí být prvky s prahovou napěťovo-proudovou charakteristikou, tedy

Zeyerovy diody nebo varistor, odolné proti značnému tepelnému přetížení.

Vzniká proto potřeba nalézt jiný prvek nebo obvod, který by umožnil průchod proudu přes tlumicí rezistor a přes termistor PTC do obvodu otevřeného trojúhelníka, v němž jsou zapojené tři

- 1 CZ 19539 Ul jcdnoíazové měřicí transformátory v případě výskytu ferorezonančních oscilací u nejméně jednoho ze tří měřicích transformátorů zapojených do třífázové sítě.

Podstata technického řešení

Podstatou ochranného obvodu pro napěťové měřicí transformátory, připojeného do obvodu ote5 vřeného trojúhelníku tří sekundárních pomocných vinutí tří jednofázových měřicích transformátoru a oosanujicino numici rezistor a tepeiný ocnrauný pí vck jatco iczisoi r iu, mcic jsvu zapojeny do obvodu otevřeného trojúhelníku tří sekundárních pomocných vinutí tří jednofázových měřicích transformátorů pomocí klíčovacího obvodu s takovou prahovou charakteristikou spínání, je, že po překročení prahového napětí na svorkách obvodu otevřeného trojúhelníku tří sekunio dárních pomocných vinutí tří jednofázových měřicích transformátorů dojde k sepnutí toho obvodu vyznačeného tím, že tlumicí rezistor a tepelný ochranný prvek jsou zapojeny do obvodu otevřeného trojúhelníku tří sekundárních pomocných vinutí tří jednofázových měřicích transformátorů pomocí elektronického klíčovacího obvodu, který obsahuje trak, jehož hradlo je řízeno pomocí diaku.

Výhodou obvodu podle užitného vzoru je značné snížení vytvářeného tepelného výkonu v prvku umožňujícím průchod proudu tlumicím rezistorem a termistorem PTC, zapojeným do obvodu tří dodatečných vinutí tří jednofázových měřicích transformátorů v případě výskytu ferorezonančních oscilací v nejméně jednom ze tří měřicích transformátorů v třífázové síti.

Přehled obrázků na výkresech

2o Předmět užitného vzoru je zobrazen v příkladu provedení na výkresech, na kterých obr. 1 znázorňuje schematicky ochranný obvod, obr. 2 známý ochranný obvod s elektronickým klíčovacím prvkem a obr. 3 ochranný obvod podle užitného vzoru s elektronickým klíčovacím obvodem.

Příklady provedení

Dodatečná vinutí tří jednofázových napěťových měřicích transformátorů VT1, VT2, VT3 jsou spolu spojena do obvodu otevřeného trojúhelníku. Primární vinutí A-N jednotlivých transformátorů jsou přímo spojena s třífázovou sítí LI, L2, L3 a s uzemněním. Svorky sekundárních vinutí a-n jednotlivých měřicích transformátorů tvoří pracovní výstupy těchto transformátorů. Svorky sekundárních dodatečných vinutí da a dn transformátorů jsou spolu spojeny tak, že na svorku da sekundárního dodatečného vinutí transformátoru VT1 je připojen vstup ochranného

3ϋ obvodu I, jehož výstup je spojen se svorkou dn sekundárního dodatečného vinutí třetího měřícího transformátoru VT3 a jehož svorka da je spojena se svorkou dn dodatečného sekundárního vinutí druhého měřicího transformátoru VT2. Dále svorka da druhého transformátoru VT2 fe spojena se svorkou dn prvního transformátoru VT1. Mezi svorkou da prvního transformátoru VT1 a svorkou dn třetího transformátoru VT3 vzniká při práci napětí U_s, které se přivádí na svorky ochranného obvodu 1.

Ochranný obvod f obsahuje mezi sebou spojené do série: tlumicí rezistor 2, teplotní ochranný prvek 3 jako termistor PTC a elektronický prvek nebo klíčovaní obvod 4 s takovou spínací prahovou charakteristikou, že po překročení prahového napětí v obvodě otevřeného trojúhelníku tri sekundárních dodatečných vinutí tří jednofázových měřicích transformátorů VT1, VT2 a/nebo ⁴⁰ VT3 následuje sepnutí prvku nebo klíčovacího obvodu 4. Ve známém ochranném obvodě je klíčovacím elektronickým ochranným prvkem diak 6, jehož hradlo je řízeno pomocí diaku 7, spojený s rezistory 8 a 9 a s kondenzátorem 10. Funkce obvodu podle užitného vzoru je následující:

V případě plné symetrie v třífázové síti má nulová složka napětí U_Q hodnotu 0 a ochranným obvodem i neprotéká proud. V případě malých asymetrií v třífázové síti má napětí Uq nenulovou hodnotu, ale menší než hodnotu předpokládaného prahového napětí. V takovém případě rovněž ochranným obvodem 1 neprotéká proud.

-21/. 14539 Ul

V případě, že v třífázové síti dojde do ferorezonančního stavu, napčtí Uq má hodnotu značné převyšující předpokládané prahové napětí prvku nebo klíčovacího obvodu 4. V tom případě v každém oscilačním cyklu napětí Uq následuje dvojnásobné připojení prvku nebo klíčovacího obvodu 4, střídavě pro kladnou nebo zápornou polovinu průběhu napětí Uq. Pri připojeném klí5 čovacím prvku 4 protéká proud tlumicím rezistorem 2 a termistorem PTC 3. S ohledem na malou hodnotu odporu rezistoru 2 a hodnotu odporu termistoru PTC 3 v okamžiku vzniku ťerorezonančních oscilací následuje jejich velmi rychlý útlum. Součty hodnot odporu tlumicího rezistoru 2, odporu termistoru PTC 3 a tepelné kapacity termistoru PTC 3 jsou vybrány tak, aby útlum ferorezonančních oscilací nastal drive než oteplení termistoru PTC 3 na teplotu, pri které je jeho ío odpor větší než hodnota odporu potřebného k utlumení ferorezonančních oscilací v ochranném obvodu 1. Použití prvku nebo klíčovacího obvodu 4 s prahovou charakteristikou spínání minimalizuje tepelné ztráty v tomto prvku nebo obvodu při průchodu proudu ochranným obvodem i.

V případě, že dojde v třífázové síti k velké dlouhodobé asymetrii způsobené např. zemním zkratem jednoho z fázových vodičů, má napětí Uq rovněž větší hodnotu než prahové napětí prvku η nebo klíčovacího obvodu 4. Obvodem i protéká proto proud o velké intenzitě. Protože ale takový stav nevyžaduje funkci tlumicího rezistoru 2, aktivace termistoru PTC 3 způsobí v krátkém čase velké zvýšení výsledného odporu obvodu 1_, což způsobí značný úbytek hodnoty protékajícího proudu. Rovněž v tom případě použití prvku nebo klíčovacího obvodu 4 s prahovou spínací charakteristikou minimalizuje tepelné ztráty v tomto prvku nebo obvodu při průtoku proudu ochran2o ným obvodem I, Po pominutí příčiny asymetrie a ochlazení termistoru PTC 3 se obvod I vrátí do počátečního stavu.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Ochranný obvod pro napěťové měřicí transformátory, připojený do obvodu otevřeného trojúhelníku tri sekundárních pomocných vinutí tří jednofázových měřicích transformátorů a

25 obsahující tlumicí rezistor a ochranný tepelný prvek ve formě termistoru PTC, které jsou zapojeny do obvodu otevřeného trojúhelníku tří sekundárních pomocných vinutí tří jednofázových měřicích transformátorů pomocí klíčovacího obvodu s takovou prahovou spínací charakteristikou, že po překročení prahového napětí na svorkách obvodu otevřeného trojúhelníku tří sekundárních pomocných vinutí tri jednofázových transformátorů následuje připojení tohoto obvodu, vy30 l n a c e n ý t í m , že tlumicí rezistor (2) a tepelný ochranný prvek (3) jsou zapojeny do obvodu otevřeného trojúhelníku tří sekundárních pomocných vinutí jednofázových měřicích transformátorů pomocí elektronického klíčovacího obvodu (4), který obsahuje triak (6), jehož hradlo je řízeno pomocí diaku (7).