Oblast techniky

Předložený vynález se týká způsobu kontroly trojfázové sítě na změnu sladění zemnicí cívky, přičemž se průběžně měří napětí v nulovém bodě, vystupující na zemnicí cívce, a srovnává se s tolerančním rozsahem a oznámí se opuštění tolerančního rozsahu.

Dosavadní stav techniky

Takovéto způsoby jsou známé a vyžadují, aby u reálných trojfázových sítí stále existovala jistá nesymetrie jednotlivých fází, takže se v nulovém bodě, to znamená na zemnicí cívce, vyskytuje stanovené napětí v nulovém bodě, které má při rezonančním sladění maximum a je popsáno rezonanční křivkou. Změna sladění zemnicí cívky může být proto patrná na změně na nulovém bodě.

Moderní trojfázové sítě jsou v rostoucí míře fázově symetrické, v neposlední řadě z důvodů rostoucího přechodu od systému volných vodičů na kabelový systém, takže skluzová napětí jsou stále menší a signifikantní změny skluzového napětí nejsou měřitelné. Příkladně při sepnutí symetrických úseků vedení žádná změna skluzového napětí nevznikne, takže takovéto změny stavu sepnutí, respektive změny konfigurace sítě nemohou být patrné. Jednak nastává sepnutím symetrických úseků vedení zvýšení zemnicí kapacity sítě, takže rezonanční obvod ze zemnicí cívky a zemnicí kapacity je rozladěn, aniž je to při bezchybném normálním provozu patrné.

K umožnění zjištění rozladění zemnicí cívky také u symetrických trojfázových sítí byla navržena různá opatření, která se všechna zakládají na zavedení umělé nesymetrie v síti. Například se může jedna z fází sítě připojit na přípojnici s odporem, s indukčnosti, kondenzátorem nebo proudovým napájením, nebo se již při výstavbě sítě položí různé délky kabelů každé fáze. Tato řešení jsou nejen nákladná, nýbrž se mohou zavedené umělé nesymetrie při stanovených spínacích stavech v různorodé síti dále zvýšit jinými umělými nebo přirozenými nesymetriemi.

Z EP-A-0 595 677 je známý způsob, kterým se může měřit rozladění zemnicí cívky ve stanoveném časovém okamžiku, a to působením na zemnicí cívku pomocným signálem, přičemž rozladění se zjistí ze změny napětí, vyvolané tímto působením na nulovém bodě, ve srovnáním s napájením. Jako pomocný signál se přivádí do nulového bodu pomocný proud. Protože tento způsob nepředpokládá žádná existující napětí v nulovém bodě a proto je také použitelný u symetrických sítí a umožňuje jen časové, bodové, momentální stupně rozladění zemnicí cívky, není kontinuální kontrola sladění možná. Sice by se mohlo tímto způsobem změřit sladění ve stanovených, například periodických, časových odstupech, přesto existuje problém, že se tím rozladění zemnicí cívky zjistí teprve po nějakém čase, to znamená síť není v delším intervalu sladěna.

Podstata vynálezu

Cílem vynálezu je vytvořit způsob kontroly trojfázové sítě na změnu sladění zemnicí cívky, který je použitelný u symetrických sítí, který neovlivňuje samu symetrii sítě a umožňuje neodkladné zjištění změny sladění, takže se mohou přijmout odpovídající protiopatření. Tento cíl se dosáhne způsobem vpředu uvedeného typu, který je charakterizován tím, že se na zemnicí cívku kontinuálně působí pomocným signálem k vyvolání zvýšení napětí v nulovém bodě.

-1 CZ 286527 B6

Tím se po prvé umožňuje také u symetrické sítě použít napětí v nulovém bodě jako měřicí veličiny. Působení na zemnicí cívku, to znamená připojení signálu na nulový bod, se tím provádí pro průběžnou kontrolu sítě jedenkrát, což představuje zcela nový prvek řešení ve srovnání se shora uvedenými způsoby.

Přednostní alternativa způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že se napětí v nulovém bodě kontinuálně porovnává se spodní prahovou hodnotou, pod kterou se nemohou změny napětí v nulovém bodě měřit s dostatečnou citlivostí, přičemž při překročení prahové hodnoty se na zemnicí cívku kontinuálně působí pomocným signálem k vyvolání zvýšení napětí v nulovém bodě. Tímto způsobem se může omezit napájení na takovou dobu, během níž nevzniká dostatečné napětí pro kontrolu.

Když byla způsobem podle vynálezu oznámena změna sladění zemnicí cívky, může se provést připojené sladění zemnicí cívky na rezonanci nebo zvoleným kompenzačním stupněm známým slaďovacím postupem, například pomocí ladění zemnicí cívky na maximum napětí. Způsob kontroly podle vynálezu je však vhodný zejména ve spojení se způsobem stanovení okamžitého stupně rozladění zemnicí cívky, známým z EP-A-0 595 677, protože se mohou pro tento způsob použití díly takových konstrukčních zařízení, které se používají pro způsob podle vynálezu. Podle zvláště výhodné varianty vynálezu se proto stanoví, že v případě zjištění změny sladění se přiváděný pomocný signál ke změně napětí diskrétně nebo kontinuálně změní v hodnotě a/nebo ve fázi, ze kterého se rozladění zemnicí cívky zjistí známým způsobem pomocí komplexního porovnání změn napětí v nulovém bodě se změnou pomocného signálu, načež se zemnicí cívka nastaví na základě zjištěného rozladění na zvolený kompenzační stupeň.

V tomto případě je příznivé, když se změna připojeného pomocného signálu, která se musí u způsobu provést ke stanovení rozladění, provede jednoduchým přepólovaním pomocného signálu.

Působení na zemnicí cívku pomocným signálem může nastat každým způsobem, známým pro odborníka, například všemi variantami, popsanými v EP-A-0 595 677. Přednostně se zejména může provést přímým připojením pomocného proudu k nulovému bodu trojfázové sítě, nebo připojením pomocného proudu na pomocné vinutí zemnicí cívky.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je v následujícím blíže objasněn pomocí příkladu provedení, znázorněného na výkresech, na kterých znázorňuje:

obr. 1 zjednodušené náhradní schéma trojfázové sítě, pracující se zemnicí cívkou ve spojení se zapojením k provedení způsobu podle vynálezu, obr. 2 náhradní schéma nulového systému trojfázové sítě zobr. 1, pracující způsobem symetrických komponent, obr. 3 rezonanční křivka napětí nulového bodu pomocí admitance nulového bodu, obr. 4 polohová kružnice napětí nulového bodu ve vztahu k admitanci nulového bodu.

-2CZ 286527 B6

Příklady provedení vynálezu

Trojfázová síť, znázorněná na obr. 1, zahrnuje transformátor Tr, který vytváří tři fázová napětí El, a²El a aEl ve třech fázích, přičemž a = -0,5 +jÝ3. Kapacity vedení a vodivosti vedení tří fází vzhledem k zemi jsou uvedeny pomocí admitance Yal 1, Yal2 a Yal3. Je možné pomocí jištění LS připojení dalších částí vedení s admitancemi Ya21, Ya22 a Ya23.

Nulový bod trojfázové sítě je uzemněn pomocí zemnicí cívky ZN, Petersonovy cívky, s indukčností L. Zapojení k provedení způsobu podle vynálezu zahrnuje zdroj 1 pomocného proudu, připojený k nulovému bodu sítě, a řídicí zařízení 2, které přijímá hodnoty U_o v nulovém bodě a bude popsáno později.

Použitím postupu symetrických komponent se může náhradního schématu podle obr. 1 vytvořit schéma symetrických komponent pro nulový systém podle obr. 2. Náhradní schéma pro nulový systém ukazuje, že se nesymetrie zemnicích admitancí Yal 1, Yal2, Yal3 se projeví jako vnitřní impedance 3Zu zdroje napětí El, který napájí paralelní oscilační okruh, sestávající ze zemnicí cívky 3L, součtu 3R ohmických obvodů fází vzhledem k zemi a náhradní kapacity C pro zemnicí kapacity tří fází.

U velmi symetrických sítí je vnitřní impedance 3Zu velmi vysoká (3Zu>>), takže napětí U_o v nulovém bodě, vstupující na zemnicí cívku ZN, je velmi malé a jeho změny nejsou měřitelné. Jestliže se například změní zapojení trojfázové sítě, například uzavřením spínače LS, změní se kapacita oscilačního obvodu z obr. 2 a zemnicí cívka není sladěna. Když je přiřazená část obvodu symetrická, nenastává přitom žádná velká změna U_o v nulovém bodě. Následující zapojení a způsobu umožňují ale také za těchto pracovních podmínek stálé vytvoření indikačního kritéria pro změnu rozladění okruhu zemnicí cívky ZN.

Za tímto účelem se působí na zemnicí cívku ZN k docílení napájení paralelního rezonančního okruhu pomocným signálem, takže na zemnicí cívce ZN poklesne napětí Uo v nulovém bodě, které může být kontrolováno na změnu. Pomocný signál má přednostně frekvenci sítě, což všeobecně není jen pro účel zjištění změny rezonančního obvodu naléhavě potřebné. Použití pomocného signálu o frekvenci sítě má však výhodu, že kontrolovaná rezonanční křivka odpovídá rezonanční křivce v případě chyby.

Působení na zemnicí cívku ZN pomocným signálem se může provést každým libovolným způsobem, známým pro odborníka. Jednotlivé varianty jsou popsány v EP-A-0 595 677, jako připojení pomocného proudu na pomocné vinutí zemnicí cívky ZN, což má výhodu, že připojený zdroj proudu musí být dimenzován jen pro nízkonapěťovou stranu. Připojení nastává, jak je znázorněno, přímým připojením zdroje 1 pomocného proudu na zemnicí bod, takže se na tento zemnicí bod přivádí pomocný proud li. Jako zdroj 1 pomocného proudu se používá řízený zdroj proudu, jehož hodnotu a úhel lze nastavit kontinuálně nebo v diskrétních krocích.

Na zemnicí cívku ZN se může působit pomocným signálem neustále. Alternativa spočívá v tom, že se pomocný signál připojí jen tehdy, když se napětí v nulové bodě sníží pod stanovenou prahovou hodnotu, která přednostně představuje hodnotu, pod kterou nelze měřit nebo zjistit změny napětí v nulovém bodě. Řídicí zařízení 2 proto kontroluje napětí Uo v nulovém bodě na měřicí cestě 3 a připojuje při překročení prahové hodnoty pomocí řídicí cesty 4 zdroj 1 pomocného proudu.

Řídicí zařízení 2 provádí také kontrolu napětí U_o v nulovém bodě ve vztahu ke změnám a vydává na výdejní cestě 5 oznamovací signál A, když nastala takováto změna. Kritérium vzniku oznamovacího signálu A je popsáno pomocí diagramů, uvedených na obr. 3 a 4, které znázorňují dvě alternativy.

U varianty podle obr. 3 se zjišťuje, zda hodnota napětí U_o opustila toleranční oblast, která je stanovena homí hraniční hodnotou U_Ojeí+dUo a dolní hraniční hodnotou Uo_Jef-dUo, to znamená

A = (|U₀| > |U_Ojtf*-dUo|) nebo (|U₀| < |U₀_rer-dU₀|)

U varianty podle obr. 4 se napětí Uo měří podle hodnoty a fáze vektorově a opuštění toleranční kružnice je znázorněno poloměrem dU<->. to znamená

A = |Uo-U₀^f|>|dUo|

Jakmile byla zjištěna změna napětí Uo v nulovém bodě, překračující toleranční oblast, mohou se přijmout opatření k provedení nového sladění zemnicí cívky ZN. Toto se může provést pomocí postupu, známého každému odborníkovi, buď ruční nebo automatizované povahy, v jednodušším případě se zemnicí cívka ZN rukou nastaví na maximum napětí Uo v nulovém bodě nebo požadovaný stupeň kompenzace.

Předložený způsob kontroly je vhodný zejména ve spojení s měřicím postupem, známým zEPA-0 595 677, ke zjištění okamžitého rozladění zemnicí cívky ZN. Místo připojení pomocného signálu, dočasně nutného pro tento měřicí postup, se diskrétně nebo kontinuálně ve své hodnotě a/nebo fázi mění, pro provedení měření rozladění, pomocný signál, již připojený pro předmětný kontrolní způsob. V nejjednodušším případě se připojený pomocný signál dočasně odpojí, přednostně se ale pouze přepóluje, to znamená fázově se otočí o 180°. Po zjištění rozladění se může zemnicí cívka ZN v rozsahu stanoveném tímto rozladěním opět sladit nebo kompenzovat na požadovaný stupeň kompenzace.

Celý průběh uvedeného způsobu kontroly a eventuálně připojeného měření rozladění a nové nastavení zemnicí cívky ZN se mohou provést ručně nebo automaticky pomocí vhodně naprogramovaného počítače.