CZ42298A3 - Oddělovací zařízení pro svodič přepětí - Google Patents

Description

(57) Anotace:

Oddělovací zařízení pro svodič /1/ přepětí, obsahující přerušovací kontakt /2/, který Je zapojen v sérii s chráněným svodičem /1/ přepětí a lze Jej ovládat zámkem /4/ vypínače, a zařízení /3/, které zjišťuje svodičem /1/ přepětí pojmutou energii a při dosažení předem nastavitelného množství energie, které je menší nebo rovné maximální možné mezi absorbce energie chráněného svodiče přepětí, aktivuje zámek /4/ vypínače.

CZ 422-98 A3

TVH2-Z-- w # · · ·· · · ·· ♦· φ ··· * · · · «· ·♦· · * * · · · · · · · · • · 9 · · ·· ·· · · · ·

Oddělovací zařízení pro svodič přepětí.

Oblast techniky

Vynález se týká oddělovacího zařízení pro svodič přepětí, které obsahuje proud svodičem přepětí určující zařízení a tímto zařízením spustitelné odpojovači zařízení, je^ž vykonává odpojení svodiče přepětí od sítě.

f

Dosavadní stav techniky

Ke svádění přepětí v napěťové napájecí síti se používají různé součástky. Těmi nej důležitěj šími jsou jiskřiště, varistory, supresorové diody nebo podobná zařízení. Všechna mají společnou napěťovou závislost svého elektrického odporu. To znamená, že pokud se na jejich svorkách vyskytuje napětí, jehož hodnota je menší než jistá prahová hodnota, mají relativně vysoký elektrický odpor, avšak jakmile napětí překročí zmíněnou prahovou hodnotu, elektrický odpor podstatným způsobem klesá.

Tato vlastnost může být využita pro svádění síťových přepětí, která jsou nejčastěji vyvolána blesky. Proto jsou zmíněné součástky zapojovány v přívodech elektrické soustavy mezi fázové vodiče LI, L2, L3 a uzemnění PE, ale ··· · * « · · · ··*♦ · • ··«· · * · • A* · ♦ ·♦ · * · * také mezi neutrální vodič N a uzemnění PE. Výše uvedená prahová hodnota napětí je přitom zvolena takovým způsobem, že (neustále připojené) síťové napětí se nachází pod prahovou hodnotou, konstrukční součástky tedy mají během normálního provozu vysoké odpory, a proto jimi mohou proudit pouze zanedbatelně malé ztrátové proudy, respektive jimi neproudí žádné proudy.

V okamžiku vzniku přepětí je překročena prahová hodnota napětí, konstrukční součástky přejdou do nízkoohmového stavu a energie přepětí je jimi svedena do vodiče PE. Tímto způsobem se tedy může zabránit zvýšení síťového napětí na (nepřípustně vysokou) hodnotu přepětí.

Podle energetického obsahu přepětí dojde během svádění ke vzniku relativně velkých proudů, které protékají přepětí svádějícími součástkami a tedy je ohřívají.

Každý svodičový prvek je proto vystaven tepelnému namáhání, jemuž může pouze do určité míry odolávat. Tato míra odolnosti je dána maximální možnou mezí absorbce energie, jež závisí na konstrukčním typu součástky, jejím objemu a materiálu atd. Pokud je tato mez překročena, dojde ke zničení součástky nebo alespoň k jejímu poškození.

Kromě relativně krátkých přepětí, jež jsou vyvolána například úderem blesku, existují také dlouhodobě trvající zvýšení síťového napětí (tzv. TOV - Temporary Over

Voltages), která samozřejmě také uvádějí svodičové prvky do jejich nízkoohmového stavu.

Příčina tohoto jevu je následující:

K napájení soustavy použitá síť nízkého napětí je pomocí transformátoru napájena ze sítě středního napětí. Oba nulové body transformátoru - nulový bod na straně primární a na straně sekundární - jsou spojeny společným zemnícím odporem.

Při vzniku zemního spoje v síti středního napětí dojde k průtoku proudu, což má za následek vytvoření úbytku napětí na zemnícím odporu. Tím se ale o zmíněný úbytek napětí na zemnícím odporu zvýší potenciál nulového bodu na sekundární straně a tedy i potenciál neutrálního vodiče sítě nízkého napětí. V důsledku toho také v síti nízkého napětí stoupne rozdíl potenciálů mezi fázovým vodičem a zemí.

Amplituda přechodných přepětí typu TOV je podstatně nižší než amplituda bleskem způsobených přepětí, avšak může dosáhnout i několikanásobku jmenovitého napětí mezi fázovým vodičem a zemí. Nejnepříjemnější vlastností přechodných přepětí typu TOV ve vztahu ke svodičovým prvkům je jich relativně dlouhá doba působení. Podobná přepětí mohou trvat i po dobu několika stovek milisekund, v běžné síti s frekvencí 50 Hz se tedy mohou vyskytovat i po několik period.

• · • · • 9 • 9

Λ 9 ·β··9 9······9 9

Η « * · · · · 999

999 99 99 99 ·· ··

S tím je ovšem spojeno dlouhodobé působení svodového proudu, což má za následek vysoké tepelné namáhání svodičových součástí.

Souhrnně lze říci, že svodičová součástka může být zničena nebo poškozena oběma druhy přepětí - úderem blesku způsobeným přepětím nebo přepětím typu TOV. Důsledkem této skutečnosti je, že poškozená součástka nedosáhne po odeznění přepětí svého plného výkonu, takže i během normálního provozu jí do země PE neprotékají zanedbatelné proudy. Takovýmto způsobem poškozená součástka proto musí být nalezena a pomocí oddělovacího zařízení odpojena od sítě. Aby poté bylo opět možné svést do země PE nové přepětí, musí být provedena výměna defektní součástky a opětné uvedení do provozu oddělovacího zařízení pro svodič přepětí.

V současné době již existují konstrukční řešení oddělovacího zařízení pro svodič přepětí s výše popsanou funkcí.

V EP-A1-261 606, EP-A1-613 226 a v EP-A1-576 395 jsou popsána ochranná zapojení, u kterých se pro každý proudový obvod, jenž je ze síťového rozvodu veden přes svodič, předpokládá odpojovači zařízení, přičemž za odpojovacím zařízením jsou tyto proudové obvody připojeny ke společnému zemnícímu vodiči. Do tohoto společného vodiče

je zabudováno kontrolní zařízení, které funguje na ochranném principu, využívajícím bludných proudů. U každého oddělovacího zařízení pro svodič přepětí se v sekundárním obvodě součtového měřícího transformátoru proudu předpokládá zpožďovací obvod, pomocí kterého se zabrání tomu, aby oddělovač reagoval i na přepětími způsobené proudy. Tímto způsobem se vytvoří elektrická pevnost oddělovače vůči rázovým proudům.

V AT-PS-394 285 je použit Fl-ochranný spínač ke sledování vadného svodičového prvku. To lze jednoduchým způsobem realizovat tak, že se svodič zapojí za Fl-ochranný spínač. Každý proud svodičem proudí do země a pro Fl-ochranný spínač tedy představuje spouštěcí chybový proud, takže odpojení Fl-ochranným spínačem je aktivováno nepřípustně vysokými svodovými proudy.

Podle AT-PS-391 571 se pro každý svodičový prvek předpokládá oddělovací zařízení. Funkční princip oddělovacího zařízení je opět stejný jako funkční princip FIochranného spínače. Pomocí průvlečného měřícího transformátoru proudu je zjišťován proud svodičem. V sekundární cívce tohoto průvlečného měřícího transformátoru proudu indukovaný proud nabíjí kondenzátor a po dosažení určitého napětí na kondenzátoru je vyvoláno otevření kontaktu, který je zapojen v sérii se svodiČovou součástkou.

očekává poté, co

U všech jmenovaných konstrukčních řešení se poškození, respektive zničení svodičového prvku a jako důsledek poškození, respektive zničení svodičového prvku vzniknou nepřípustně vysoké svodové proudy, je vyvoláno oddělení přepětí svádějícího prvku, respektive vadného svodičového prvku.

Proto se počítá s tím, že svodičové součástky mohou být tepelně zničeny i přepětími, jejichž velikost jen o něco málo větší než jmenovité napětí sítě a proto spíše nejsou nebezpečná. Tato skutečnost má za následek zřejmou nevýhodu relativně velkého opotřebovávání svodičových součástek.

Podstata vynálezu

Vynález si proto pokládá za úkol vytvořit oddělovací zařízení pro svodič přepětí výše zmíněného druhu, u kterého by nebylo potřeba očekávat průtokem proudu způsobené tepelné přetížení svodičového prvku, nýbrž u kterého by spíše bylo možné zabránit podobnému přetížení.

Tento úkol je podle vynálezu vyřešen tím, že zařízení zjišťuje svodičem pojmutou energii a při dosažení předem nastavitelného množství energie, které je menší nebo rovné maximální možné mezi absorbce energie chráněného svodiče přepětí, je aktivováno odpojovači zařízení.

Tímto způsobem se před nebo při dosažení maximálního přípustného oteplení svodiče zastaví přívod energie a tím i přívod tepla, díky čemuž je možné zabránit oteplením vyvolaným poškozením, respektive destrukcím.

Podle prvního provedení vynálezu lze předpokládat, že odpojovači zařízení obsahuje přerušovací kontakt, který je zapojen v sérii se svodičem přepětí a lze jej ovládat zámkem vypínače.

Výhoda tohoto řešení spočívá v tom, že nabízí obzvláště málo nákladnou realizaci odpojovacího zařízení.

Podle druhé provedení vynálezu je možné předpokládat, že odpojovači zařízení obsahuje do série ke svodiči přepětí zapojené zařízení na ochranu před přepětím, přednostně tavné pojistky, a zkratovací kontakt, který je zapojen paralelně ke svodiči přepětí a lze jej ovládat zámkem vypínače.

Odpojení svodiče tedy není provedeno otevřením kontaktu, nýbrž aktivací zařízení na ochranu před nadproudy, přednostně roztavením pojistek, jež je vyvoláno mimořádně rychle proveditelným zkratováním svodiče přepětí. V porovnání s kontakty je u pojistek možné realizovat podstatně jednodušším způsobem větší kontaktní odstup , takže lze spolehlivě zabránit vzniku elektrického oblouku a tím i zpoždění, respektive znemožnění odpojení.

* ·

Obzvláště upřednostňované provedení vynálezu je založeno na tom, že energii měřící zařízení je tvořeno sériovou kombinací prvního obvodu na vytvoření signálu, který je úměrný proudu svodičem přepětí, druhého obvodu, který integruje přes čas zmíněný signál, a prahovou hodnotu rozpoznávajícího obvodu, který ovládá zámek vypínače.

Toto konstrukční řešení je možné použít u svodíčových prvků, které mají ve svém nízkoohmovém stavu na svých svorkách přibližně konstantní napětí, přičemž toto napětí je známé. Zařízení na měření zmíněného napětí je možné ušetřit, což podstatným způsobem zjednodušuje celé energii měřící zařízení.

Za účelem rozvoje vynálezu lze předpokládat, že obvod na vytvoření signálu, který je úměrný proudu svodičem přepětí, je tvořen měřícím transformátorem proudu, přednostně průvlečným měřícím transformátorem proudu.

Tímto způsobem lze vytvořit od svodového proudu galvanicky oddělený měřící proud s podstatně menší amplitudou.

U jiného konstrukčního řešení vynálezu je možné předpokládat, že obvod na vytvoření signálu, který je úměrný proudu svodičem přepětí, je tvořen Hallovou sondou.

· · Μ · · • ·

Tímto způsobem lze také vytvořit od svodového proudu galvanicky oddělený signál, tentokrát v podobě napětí.

Jiné provedení vynálezu může být založeno na tom, že obvod na vytvoření signálu, který je úměrný proudu svodičem přepětí, je tvořen indukční cívkou.

I u takového zařízení na zjišťování proudu je jako u Hallovy sondy získáno proudu úměrné napětí, přičemž ohledně výroby a montáže je podstatně jednodušší než Hallova sonda.

Jinou charakteristikou vynálezu může být, že integrační obvod obsahuje usměrňovači obvod a kondenzátor.

Toto provedení umožňuje obzvlášť jednoduchým způsobem realizovat funkčně spolehlivou integraci.

V této souvislosti lze také předpokládat, že integrační obvod obsahuje usměrňovač a jako integrátor zapojený operační zesilovač.

Zesílení podobného zapojení s integračním obvodem je možné nastavit vhodnou volbou hodnot součástek obvodu, takže amplitudu výstupního signálu je možné velice jednoduchým způsobem přizpůsobit na následně zapojené obvody.

• « * ·

Dále je možné předpokládat, že prahovou hodnotu rozpoznávající obvod je tvořen Zenerovou diodou.

Takováto součástka má přesně definovanou, časově stálou spínací úroveň, díky čemuž je možné zajistit časově stálé spínací vlastnosti oddělovacího zařízení pro svodič přepětí.

Jiná varianta vynálezu může být založena na tom, že prahovou hodnotu rozpoznávající obvod je tvořen operačním zesilovačem.

Spínací úroveň podobného zapojení může být obzvláště jednoduše nastavována a také

volbou referenčního napětí.

Podle jiného provedení vynálezu je možné předpokládat, že prahovou hodnotu rozpoznávající obvod je tvořen tranzistorovou strukturou, provozovanou v závěrném směru.

Na rozdíl od již zmíněných zapojení s operačními zesilovači nevyžaduje podobná tranzistorová struktura provozní napětí, takže odpadají obvody, které by jej vytvářely.

Podle obzvláště upřednostňovaného provedení vynálezu lze předpokládat, že za obvod na vytvoření signálu, který je úměrný proudu svodičem přepětí, je zapojen filtrační obvod, který omezuje svodovému proudu úměrný signál, jehož frekvence je menší, respektive rovna frekvenci sítě.

< w φ · · >» φ · « ♦ η· ····· · · ·· ·«·· * • φ · · · * ··· «*· ·· ·· ·♦ *· ··

Tímto způsobem se spolehlivě sníží na minimum pravděpodobnost chybného odpojení při krátkých přepětích, jenž by měla bezproblémově odvedena.

V této souvislosti je možné u jiného provedení vynálezu předpokládat, že filtrační obvod má charakteristiky dolní propusti nebo pásmové propusti.

Tímto způsobem se spolehlivě potlačí vliv vysokofrekvenčních svodových proudů na aktivaci zámku vypínače.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je dále blíže vysvětlen na základe přiložených obrázků.

Obr. la zobrazuje principiální blokové schéma zapojení prvního příkladu provedení oddělovacího zařízení pro svodič přepětí podle vynálezu.

Obr. Ib zobrazuje principiální blokové schéma zapojení druhého příkladu provedení oddělovacího zařízení pro svodič přepětí podle vynálezu.

• 4« · « · · 9 9 999

99* 99 99 «999 * ··· 9 9 · · fr · ··· ·9

9 9···9···

IX· ··· *· ·· ·9·· ··

Obr, 2 zobrazuje principiální blokové schéma zapojení podle obr. Ia pro použití v zapojení s varistory s detailním znázorněním energii měřícího obvodu.

Obr, 3 zobrazuje v podobě diagramu proud/čas maximální možnou mez absorbce energie varistoru.

Obr. 4a-c zobrazují schémata zapojení dvou praktických provedení oddělovacího zařízení pro svodič přepětí podle vynálezu se spouštěním zámku vypínače, které je nezávislé na síťovém napětí.

Obr. 5 zobrazuje oddělovací zařízení pro svodič přepětí podle obr. 4a, b se spouštěním zámku vypínače, které je závislé na síťovém napětí.

Obr. 6a-c zobrazují různé příklady provedení obvodu, který určuje zatížení svodičového prvku.

Příklady provedení vynálezu

Základní myšlenkou vynálezu je zabránit tepelnému přetížení svodičového prvku, které je vyvoláno proudem, jenž jím protéká.

K tomuto účelu se předpokládá sledovat množství energie, jež bylo přivedeno do svodiče (varistor, supresorová dioda » « ··

• · ♦ · · • · · • · · · apod.), a oddělit svodič od sítě nejpozději při dosažení maximální možné meze absorbce energie konstrukčního prvku, přednostně však pří hodnotě, která je o něco menší než tato maximální možná mez absorbce energie.

Na obr. Ia je znázorněno principiální schéma zapojení oddělovacího zařízení pro svodič přepětí, které umožňuje splnit tento požadavek. Oddělovací zařízení podle vynálezu obsahuje zařízení 3_, určující proud svodičem £ přepětí, a odpojovači zařízení, které lze aktivovat zařízením 3_ a které provádí odpojení svodiče £ přepětí od sítě. Toto odpojovači zařízení je u provedení podle na obr. Ia tvořeno přerušovacím kontaktem 2_, který je zapojen do série s chráněným svodičem £ přepětí a který lze ovládat zámkem £ vypínače.

Druhý příklad provedení odpojovacího zařízení je znázorněn na obr. Ib. V tomto případě se odpojovači zařízení skládá ze dvou částí, totiž ze zařízení 21 na ochranu před nadproudy, zapojeného do série se svodičem £ přepětí, které je přednostně tvořeno tavnými pojistkami, a ze zkratovacího kontaktu 22, který je zapojen paralelně ke svodiči £ přepětí a je ovládán zámkem 4 vypínače.

Vztahovými značkami a, b označené vodiče mohou být tvořeny libovolnými vodiči proudové napájecí sítě. V běžné třífázové síti bude vodič a nejčastěji tvořen jedním z vodičů L1, L2 nebo L3 a vodič £ bude tvořen ochranným vodičem PE. V duchu myšlenky vynálezu je také možné zapojit zmíněnou • · • 99 ·· *9·· ·*· · · 99 9· • >·9 9 9 99 9 9999 ·

1/1 9 ♦···« 9 ·9

Χ*Ύ ·99 99 ·· 99 9999 sériovou kombinaci svodiče £ přepětí a přerušovacího kontaktu 2, i mezi jiné dvojice vodičů: například mezi Ll-N, L2-N, L3-N, L1-L2 apod.

Množství energie, přivedené do odporového prvku, je možné určit podle vzorce:

W = u * i * t.

Proto se předpokládá zařízení X, které určuje napětí na svodiči 1_ a též proud tímto svodičem X a které uvádí výše uvedený výpočet.

Jakmile spočtené množství energie dosáhne předem nastavitelnou hodnotu (odpovídající maximální možné mezi absorbce energie, respektive nacházející se těsně pod touto hodnotou maximální možné meze absorbce energie), je aktivován zámek 4_ vypínače, díky čemuž se v dalším kroce u příkladu provedení vynálezu podle obr. Ia otevře přerušovací kontakt 2_ a svodič X je odpojen od sítě. U příkladu provedení vynálezu podle obr. lb se uzavře zkratovací kontakt 22 a svodič X přepětí je přemostěn spojem s malým elektrickým odporem. Tímto způsobem provedený zkrat vodičů a, b vyvolá velký proud zařízením 21 na ochranu před nadproudy, což má za následek jeho aktivaci a tedy i oddělení svodiče X od sítě.

Pokud je chráněným svodičem X varistor, což je v praxi velmi časté, je možné provést zjednodušení principiálního • 9·· • · 9 9 · 4 * »9 · · ··<9·· f 9*9 · · 9 9 9 9 ··* 99

47 9 9 9 9 9·949

1J *·· 49 99 99 9999 schématu zapojení z obr. la a obr. Ib. Varistor má totiž ve svém nízkoohmovém stavu tu vlastnost, že napětí na jeho vývodech má konstantní, na proudu prakticky nezávislou hodnotu, přičemž tato hodnota je známa.

Přivedená energie je proto spíše úměrná jiné neznámé, součinu i * t , tedy integrálu proudu přes čas. Za účelem provedení výše zmíněného výpočtu je tedy potřeba měřit uvedený součin i * t.

Jak je znázorněno na obr. 2, musí energii měřící zařízení 3. pro varistory obsahovat:

- první obvod 5, který vytváří proudu svodičem £ přepětí úměrný signál

- druhý obvod 6_, který přes čas integruje tento signál

- prahovou hodnotu rozpoznávající obvod 7 (symbolizován komparátorem), který může aktivovat zámek 4 vypínače, což provede nejpozději tehdy, když svodiči 1_ přivedené množství energie dosáhne maximální možné meze absorbce energie. Namísto zobrazeného přerušovacího kontaktu 2_je opět možné použít jako na obr. Ib zkratovací kontakt 22 ve spojení se zařízením 21 na ochranu před nadproudy, což na obr. 2 není explicitně znázorněno.

*· ·· • 44«»·4· •4 4 · · ·· ·444 « *·4 · · 44 «· 44· 4*

Z 4 «4444· · ·

ΙΟ *44 4* 44 ·· ·♦44

Obzvláště jednoduchým způsobem lze popsanou podmínku odpojení znázornit graficky, jak tomu je na obr. 3. Výchozím bodem tohoto diagramu je rovnice pro maximální možnou mez absorbce energie varistoru:

W_max = u * i * t , kde u = konst.

Tedy

W_max je úměrná i * t.

Zanesená přímky g je množinou všech bodů, ve kterých součin i * t nabývá konstantní hodnoty, která po vynásobení konstantním napětím dá maximální možnou mez absorbce energie varistoru.

V duchu vynálezu nyní předpokládejme, že se vypínací charakteristika oddělovacího zařízení pro svodič přepětí podle vynálezu (není důležité, jaký má průběh) nachází všemi svými body pod přímkou g.. Potom se na cfiráněném svodiči nikdy nemůže vyskytnout příliš velké množství energie, které by jej poškodilo.

Obzvláště jednoduché praktické provedení blokového schématu zapojení podle obr. 2 je znázorněno na obr. 4a, b a bude vysvětleno v následujícím popise.

• ·4 * ·

4« «· 44 44

4 « · · ♦ · ♦ 4 4 4 ·4 4 · « · · · ·· • 4 · · 4♦ ♦ · · · · 4 ··

Opět je použit svodič £ přepětí, v jehož proudovém obvodu je zapojen přerušovací kontakt 2_. Jak vyplývá z obr. 4a, je přerušovací kontakt 2_ zapojen za svodič £ přepětí. Toto uspořádání však není nutné vždy použít, protože přerušovací kontakt 2_ může být zapojen před svodičem £ přepětí, což zřetelně vyplývá z obr. 4b. Je též možné provést odpojení všech pólů svodiče £. Toho lze dosáhnout umístěním přerušovacích kontaktů £, ovládaných zámkem 4 vypínače, do obou přívodů svodiče £ přepětí. Tato skutečnost je na obr. 4b naznačena čárkovanou Čarou.

Obr. 4c znázorňuje praktické provedení blokového schématu zapojení podle obr. 2, přičemž odpojovači zařízení je provedeno v souladu s obr. lb. Jak je naznačeno čárkovanými čarami, může být zařízení 21 na ochranu před nadproudy vyjmuto z proudového obvodu svodiče £ a může být zapojeno před celou soustavu. Při aktivaci odpojovacího zařízení potom není odpojen od sítě pouze svodič £, nýbrž celá spotřebitelská soustava. U podobného uspořádání může být zařízení 21 na ochranu před nadproudy tvořeno domovními přípojkovými pojistkami, které jsou vždy k dispozici.

Proud svodičem £ je u tohoto příkladu provedení určován měřícím transformátorem 5 0 proudu. K tomuto účelu obzvláště výhodný se díky svým malým rozměrům ukázal průvlečný měřící transformátor proudu.

* to • »r ·♦ ··*· i · · · · ·· · to · · • to· ······· «··«· «· ·· ···· · o · ····»··* lo ··« ·· ·♦·· ·*

Místo měřícího transformátoru 50 proudu je možné použít i jakoukoliv jinou techniku měření proudu. Jako příklad lze uvést Hallovu sondu nebo indukční cívku, ve které proud svodičem A indukuje napětí, které je bezprostředně použito jako svodovému proudu úměrný signál.

Jak bude později ještě vysvětleno, je čárkovaně naznačený filtrační obvod 10 použit pouze nezávazně a předběžně předpokládejme, že není použit, kondenzátor je tedy vyjmut a rezistor je nahrazen zkratem.

Proudovými senzory dodávaný signál musí být integrován přes čas. Podle charakteru proudovým senzorem dodávaného proudu musí být použity i odpovídající obvodové součástky. U provedení podle obr. 4 je svodovému proudu úměrný signál opět proud, který může být po usměrnění diodou 6 1 obzvláště jednoduše zintegrován přes čas pomocí kondenzátoru 60, jelikož

U_c = 1/C i dt.

Výsledkem integrace je tedy okamžité napětí na kondenzátoru 60.

Při použití senzoru, který vrací napěťový signál, je potřeba použít obvod, který dokáže integrovat hodnoty napětí. Nejj ednodušší příklad tohoto obvodu je jako integrátor zapojený operační zesilovač (viz obr. 6c).

• ♦	• · · *	• ·	•	•
• ·	• ·	• ·	• ·	··
···	• · ·	* · «	·	•
•	• ·	• ·	•	•	•
• ··	* s	··		* ·

Kondenzátorové napětí je přiváděno pomocí Zenerovy diody 70 na spouštěcí relé 71, přičemž spouštěcí relé 71 je spojeno se zámkem 4_ vypínače. Jakmile kondenzátorové napětí překročí hodnotu průrazného napětí Zenerovy diody 70, nabije se kondenzátor 60 přes spouštěcí relé 71 a vyvolá tím odpojení, které je možné provést znázorněným otevřením přerušovacího kontaktu 2, ale v souladu se zapojením podle obr. lb lze také provést zkratováním svodiče ]_ a následnou aktivací zařízení 21 na ochranu před nadproudy, které je zapojeno před svodičem L·

Kapacita kondenzátoru 60 a průrazné napětí Zenerovy diody 70 jsou přitom zvoleny takovým způsobem, že odpojení proběhne podle vynálezu před dosažením maximální možné meze absorbce energie svodiče.

Kvůli opětnému uvedení do provozu oddělovacího zařízení pro svodič zařízení 8.

přepětí se předpokládá manuálně ovládané vratné

Pokud kontaktem a

musí se spínače zařízení je odpojovači zařízení tvořeno zkratovacím zařízením 21 na ochranu před nadproudy, s uvedením do původního stravu respektive společně ještě provést 2 1 na ochranu před nadproudy.

opětné zapojení,

Výše popsaný druh ovládání zámku spínače zámku 4 výměna pracuje nezávisle na síťovém napětí avšak v rámci vynálezu lze • A A AAA A · · ·

A « ♦ · · · 4 · · ·· · · *

A · A ♦ » AAA

A« C · »4 * * * * realizovat aktivaci zámku 4 spínače, jež by byla závislá na síťovém napětí (znázorněno na obr. 5).

Principiální konstrukce odpovídá principiální konstrukci podle obr. 4a. V tomto případě se však kondenzátor 60 vybije pres relé 72, které hned nespustí zámek 4 spínače, nýbrž pomocí kontaktu 73 spojí spouštěcí relé 71 se sítí. Spouštěcí relé 7 1 se proto zaktivuje a spustí zámek 4_ spínače, který je s ním spojen.

Místo přerušovacího kontaktu 2 je možné i zde použít svodič j_ přepětí přemosťující zkratovací kontakt 22 ve spojení se zařízením 21 na ochranu před nadproudy, které je zapojeno v sérii se svodičem j_ přepětí.

Jak je obvyklé u spínačových ochran každého druhu, je možné u oddělovacího zařízení pro svodič přepětí podle vynálezu předpokládat zkušební zařízení. Toto zkušební zařízení je tvořeno druhou primární cívkou 51 měřícího transformátoru 50 proudu, která může být pomocí tlačítka 9. spojena se sítí. Při stisknutí tlačítka 9. je simulován nepřípustně vysoký proud svodičem 1_, který při řádném chodu oddělovače vyvolá jeho aktivaci.

Na obr. 4 a 5 je sériová kombinace svodíče £ přepětí a přerušovacího kontaktu 2_, respektive sériová kombinace zkratovatelného svodíče 1_ přepětí a zařízení 21 na ochranu před nadproudy zapojena vždy mezi vodiče L a PE. Tato « ·

A · skutečnost však nepředstavuje nějaké omezení použití vynálezu pouze na tyto dva vodiče, což již bylo zmíněno v souvislosti v výkladem obr. 1 a 2_. Zmíněné sériové kombinace mohou být taktéž zapojovány mezi libovolné vodičové dvojice proudové napájecí sítě.

Popsané rozpoznávání mezní hodnoty Zenerovou diodou 7 0 může být v duchu vynálezu prováděno i jinými prostředky, jak je tomu u obvodů podle obr. 6a-c. Z důvodů lepší přehlednosti je na těchto obrázcích zobrazeno pouze osazení spouštěcího relé 71, zbývající součástky oddělovacího zařízení pro svodič přepětí jsou však vynechány.

Na obr. 6a je Zenerova dioda nahrazena tranzistorovou soustavou 11, provozovanou v závěrném směru, která se v nejjednodušším případě skládá z jednoho tranzistoru. Přechod báze - emitor tohoto tranzistoru je v závěrném směru zapojen do série se spouštěcím relé 7 1, při přesně definovaném napětí se prorazí (obdobně jako je tomu u Zenerovy diody) a umožní tím průtok proudu přes spouštěcí relé 71. Pomocí sériového zapojení většího počtu tranzistorů (naznačeno čárkovanou čarou) se může jednoduchým způsobem zvýšit průrazné napětí tranzistorové soustavy 11.

V normálním případě mohou přechodem báze - emitor tranzistoru protékat pouze malé proudy, které jsou obvykle příliš malé na to, aby vyvolaly aktivaci spouštěcího relé 71. Proto je nutné doplnit tranzistorovou strukturu 1 1 dalšími • · ·· * A

obvodovými prvky s větším výkonem. Příklad tohoto doplnění je znázorněn na obr. 6b.

Tranzistorová struktura 1 1 se skládá z tranzistorů 12 a 13 a z odporů 14 a 15. Kondenzátor 16 může být výhodný z toho důvodu, že zkratuje rušivé signály. Tranzistory 12 a 13 jsou navzájem propojeny kladnou zpětnou vazbou. Odpory 14 a 1 5 slouží k vysokoohmovému připojení tranzistorové soustavy 1 1, čímž se dosáhne toho, že se tranzistorová soustava 11 nebude jevit jako zátěž pro kondenzátor 60 během jeho nabíjení. Tranzistory 14, 15 je vhodné zvolit s velkým proudovým zesílením. Jakmile začne být tranzistorová struktura 11 vodivá ve svém závěrném směru, zajistí úbytek napětí na odporu 14, že tranzistor 12 přejde do vodivého stavu. Proud, který potom poteče odporem 1 5, na něm způsobí úbytek napětí, díky kterému přejde tranzistor 13 do vodivého stavu. Odporem 14 potom poteče ještě větší proud, jelikož napěťový úbytek na tranzistoru 13, který je ve vodivém stavu, je podstatně nižší.

Lze tedy říci, že spouštěcí relé 71 aktivující proud teče prakticky pouze přes vodivý přechod emitor - kolektor tranzistorů 1 2, 13 a může proto mít takovou amplitudu, která je nutná pro aktivaci příslušného spouštěcího relé, aniž by přitom došlo k jakémukoliv poškození.

Podle jiného příkladu provedení vynálezu, zobrazeného na obr. 6c, je rozpoznávání prahové hodnoty realizováno

operačním zesilovačem 20, který je zapojen jako komparátor. Integrace signálu, jenž je úměrný svodovému proudu, je prováděna jiným operačním zesilovačem 17, který má díky zapojení s odporem 19 a kondenzátorem 18 vlastnosti známého integrátoru.

Na obr. 6a-c znázorněné obvody rozpoznávání mezní hodnoty, respektive integrační obvody mohou být použity v libovolných kombinacích. Například kondenzátor 60 z obr. 6a, b může být nahrazen operačním zesilovačem 1 7 podle obr. 6c. Naopak, tranzistorovou strukturu 11 z obr. 6a, b je možné nahradit operační zesilovač 20, který funguje jako komparátor.

Při výskytu nepřípustně vysokého přepětí musí svodič plnit svou funkci, aniž by přitom byl nějakým způsobem rušen, to znamená, aniž by byl aktivováno oddělovací zařízení pro svodič přepětí. U oddělovače doposud popisovaného druhu je tato podmínka dodržena pouze tehdy, když je množství energie přepěťového rázu menší než maximální možná mez absorbce energie svodiče.

Smyslem použití svodiče přepětí je však odvádět přepětí nezávisle na jejich energetickém obsahu, i když by při tom mohlo dojít k případnému zničení svodiče. Elektrickou pevnost vůči rázovým proudům svodičového oddělovače, která byla doposud uvažována pouze pro „energeticky chudé“ * · přepěťové rázy, je proto vhodné rozšířit i na „energeticky bohaté“ přepěťové rázy.

Pro vyřešení tohoto úkolu se podle vynálezu předpokládá nezohledňovat při výpočtu množství do svodiče j_ přivedené elektrické energie proudy, protékající chráněným svodičem jejichž frekvence je větší než frekvence sítě, tedy proudy, které byly vyvolány krátkými přepětími, způsobenými například bleskem.

Obvodově je tento úkol realizován tak, že za obvod 5_, který vytváří proudu svodičem X přepětí úměrný signál, je zapojen filtrační obvod 10, který omezuje svodovému proudu úměrný signál, jehož frekvence je nižší, respektive rovná frekvenci f sítě. Úvodem zmíněná přechodná přepětí typu TOV mají frekvenci sítě, jsou tedy v plném rozsahu započítávána do výpočtu množství absorbované energie a oddělovací zařízení pro svodič přepětí na ně proto reaguje.

Aby bylo možné zajistit zmíněné potlačování nevhodných frekvencí, musí mít filtrační obvod 10 frekvenční charakteristiku podobnou frekvenční charakteristice dolní propusti nebo pásmové propusti a musí být naladěn na frekvenci sítě.

Na obr. 2 je tento filtrační obvod 10 naznačen čárkovanou čarou. Tento obvod lze prakticky realizovat jednoduchým pasivním RC dvojbranem (naznačeno na obr. 4 a 5), ale i každým jiným známým zapojením, které má přenosové vlastnosti.

Claims (15)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Oddělovací zařízení pro svodič /1/ přepětí, obsahující proud svodičem /1/ přepětí určující zařízení /3/ a tímto zařízením /3/ spustitelné odpojovači zařízení, jenž vykonává odpojení svodiče /1/ přepětí od sítě, vyznačující se tím, že zařízení /3/ zjišťuje svodičem /1/ přepětí pojmutou energii a při dosažení předem nastavitelného množství energie, které je menší nebo rovné maximální možné mezi absorbce energie chráněného svodiče přepětí, je aktivováno odpojovači zařízení.
2. 2. Oddělovací zařízení podle nároku 1 vyznačující se tím, že odpojovači zařízení obsahuje přerušovací kontakt /2/, který je zapojen do série se svodičem /1/ přepětí a je ovládán zámkem /4/ vypínače.
3. 3. Oddělovací zařízení podle nároku 1 vy z n a č u j í c í se tím, že odpojovači zařízení obsahuje do série ke svodiči /1/ přepětí zapojené zařízení /21/ na ochranu před přepětím, přednostně tavné pojistky, a zkratovací kontakt /22/, který je zapojen paralelně ke svodiči /1/ přepětí a je ovládán zámkem /4/ vypínače.

   ?U 42.2_ββ · ·· ·· ·· • · ♦··· · * · · _β · · · ·· · · · «·· · · · · · * ♦*· · · • · · · · · · · · « · ♦ · · ·
4. 4. Oddělovací zařízení podle nároku 1, 2 nebo 3 vyznačující se tím, že energii určující zařízení /3/ je tvořeno sériovou kombinací prvního obvodu /5/, který vytváří proudu svodičem /1/ přepětí úměrný signál, druhého obvodu /6/, který přes čas integruje tento signál, a prahovou hodnotu rozpoznávajícího obvodu /7/, který ovládá zámek /4/ vypínače.
5. 5. Oddělovací zařízení podle nároku 4 vyznačující se tím, že obvod /5/ na vytvoření signálu, který je úměrný proudu svodičem /1/ přepětí, je tvořen měřícím transformátorem proudu, přednostně průvlečným měřícím transformátorem proudu.
6. 6. Oddělovací zařízení podle nároku 4 vyznačující se tím, že obvod /5/ na vytvoření signálu, který je úměrný proudu svodičem /1/ přepětí, je tvořen Hallovou sondou.
7. 7. Oddělovací zařízení podle nároku 4 vyznačující se tím, že obvod /5/ na vytvoření signálu, který je úměrný proudu svodičem /1/ přepětí, je tvořen indukční cívkou.
8. 8. Oddělovací zařízení podle jednoho z nároků 4 až 7 vyznačující se tím, že integrační obvod /6/ obsahuje usměrňovači obvod /61/ a kondenzátor /60/.

   fv 411-¾ ·· * · · · · » · · · ♦ · v · · · ·»« · · · ♦ · · ··· · · · · · · · ·* ·· «» * * · ·
9. 9. Oddělovací zařízení podle jednoho z nároků 4 až 7 vy značující se tím, že integrační obvod /6/ obsahuje usměrňovači obvod /61/ a operační zesilovač /17/, zapojený jako integrátor.
10. 10. Oddělovací zařízení podle jednoho z nároků 4 až 9 vyznačující se tím, že prahovou hodnotu rozpoznávající obvod /7/ je tvořen Zenerovou diodou /70/.
11. 11. Oddělovací zařízení podle jednoho z nároků 4 až 9 vyznačující se tím, že prahovou hodnotu rozpoznávající obvod /7/ je tvořen operačním zesilovačem /20/.
12. 12. Oddělovací zařízení podle jednoho z nároků 4 až 9 vyznačující se tím, že prahovou hodnotu rozpoznávající obvod /7/ je tranzistorovou strukturou /11/, provozovanou v závěrném směru.
13. 13. Oddělovací zařízení podle jednoho z nároků 4 až 12 vyznačující se tím, že za obvod /5/ na vytvoření signálu, který je úměrný proudu svodičem /1/ přepětí, je zapojen filtrační obvod /10/, který omezuje svodovému proudu úměrný signál, jehož frekvence je menší, respektive rovna frekvenci sítě.

    φ *· »· ·· · · ·· «*· « · · · * * · · * φ · * * · · · · · · _ηη . ··· · · · · · · ··· · *

    29 * ....· ...

    ··« · · · · ♦· · * * ·
14. 14. Oddělovací zařízení podle nároku 13 vyznačující se tím, že filtrační obvod /10/ má charakteristiku dolní propusti.
15. 15. Oddělovací zařízení podle nároku 13 vyznačující se tím, že filtrační obvod /10/ má charakteristiku pásmové propusti.