DK142256B - Beskyttelseskredsløb til kapacitive spændingsomformere. - Google Patents

Description

OD FREMLÆGSELSESSKRIFT 142256 (®\ \Ray DANMARK <«> int.ci.> h 02 h 7/05 «(21) Ansøgning nr. 1 0 61 /75 (22) Indleveret den 27 · f Cb · 1975 (24) Løbedag 27· feb. 1975 (44) Ansegningen fremlagt og

fremlæggelaesskriftet offentliggjort den ‘-y · 6©Ρ· I yOU

DIREKTORATET FOR .__.

PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET <30) ^101^ ^881^fr8 d --- - - ....... ' — (71) MICAFIL AG, Badenerstrasse 780, 8048 Zuerich, CH.

(72) Opfinder: Georges-Albert Gertsch, Segantinistrasse 15, CH-8049 Zuerich, CH.

(74) Fuldmægtig under sagens behandling:

Ingeniørfirmaet Lehtnann & Ree._ .

(54) Beskyttelseskredsløb til kapacitive spændings omformere.

Den foreliggende opfindelse angår et beskyttelseskredsløb til kapacitive spændingsomformere med en kapacitiv spændingsdeler, en drosselspole, en mellemtransformator, samt en eventuelt i flere delbyrder opdelt ind- og udkoblelig dæmpningsbyrde med en værdi, der er flere gange større end den nominelle byrde for omformeren.

Det er kendt at anvende en byrde til dampning af kipsvingningerne og undersynkrone svingninger som følge af mætninger af omformerens jernkerne. En sådan kredsløbsanordning til kapacitive spændingsomformere , ved hvilken der til beskyttelse mod kipsvingninger midlertidigt indkobles en belastningsmodstand, er kendt fra beskrivelsen til britisk patent nr. 1.15o.865 eller tysk offentliggørelsesskrift nr.

1. 416.59ο. Disse svingninger optræder på grund af spændingsforøgeleer på den kapacitive omformers klemmer, eksempelvis ved indkoblingen eller ved afbrydelsen af en kortslutning på sekundærsiden, men aldrig 2 142256 ved et spændingssammenbrud. En ulempe ved et sådant kredsløb består i, at udligningsforløbene i tilfælde af en kortslutning på den kapaci-tive spændingsomformers klemmer på primærsiden er givet ved karakteristikken for den nævnte kapacitive spændingsomformer og dens tilsluttede byrde.For så vidt muligt at sikre ikke forstyrrende udligningsforløb blev det af denne grund hidtil anbefalet at belaste omformeren så lidt som muligt (se CIGRE-Bericht nr. 318, Session 196o, navnlig afsnit IV samt CIGRE-Bericht nr. 31-14, Session 1968). Overensstemmende hermed blev eksempelvis den ovenfor nævnte dæmpningsbyrde ikke tilsluttet permanent, men kun kortvarigt over koblingsmidler, så snart kipsvingninger eller undersvingningsresonanser som følge af jernmætning i mellemtransformatoren optrådte. Til trods for denne foranstaltning (ringe belastning af omsætteren under normal drift) optræder der efter et spændingssammenbrud på omsætterens primærklemmer udligningsforløb, som kan virke meget forstyrrende på funktionen af netbeskyttelsesrelæerne, navnlig de hurtige elektroniske relæer.

Udligningsforløbene på den kapacitive spændingsomformers sekundærklemmer forstyrrer netbeskyttelsesrelæernes funktion, idet sekundærspændingen ikke mere er en tro gengivelse af primærspændingen. Da primærspændingen selv i tilfælde af en fejl i nettet, som f.eks. jordslutning af en fase, er lille, er udligningsforløb på nogle få procent af primærspændingen (henført til primærspændingen før kortslutningen) tilstrækkelige til at forfalske eller i det mindste forsinke retningsbestemmelsen eller afstandsmålingen ved hjælp af afstandsrelæer. Af disse grunde er man meget interesseret i en formindskelse af disse forstyrrende udligningsforløb og i en så hurtig dæmpning af disse som muligt.

Formålet med opfindelsen er ved en kapacitiv spændingsomformer at formindske de forstyrrende udligningsforløb efter optræden af en kortslutning på dens primærklemmer ved hjælp af et beskyttelseskredsløb og samtidigt også at muliggøre anvendelsen af statiske, elektroniske netbeskyttelsesrelæer.

Dette bliver ifølge opfindelsen opnået ved, at senest fem millisekunder efter et spændingssammenbrud på omformerens primærklemmer bliver den ind- og udkoblelige dæmpningsbyrde R^ koblet til mellemtransformatoren T ved hjælp af spændingsfaldet UL2 over en i serie med den kapacitive spændingsdeler C2 koblet hjælpeinduktans L2 efter opnåelse af en forudbestemt værdi af spændingsfaldet U^2 eller ved, at senest fem millisekunder efter et spændingssammenbrud på omformerens primærklemmer bliver den ind- og udkoblelige dæmpningsbyrde R^ koblet til mellemtransformatoren T ved hjælp af spændingen over en af en jævnspændingskilde Ug over en modstand R3 opladet kondensator C4 3 U2256 efter opnåelse af en forudbestemt værdi af spændingen over kondensatoren C..

4

Ved hjælp af beskyttelseskredsløbet ifølge opfindelsen bliver højspændingsnettets driftssikkerhed forøget betydeligt/ og fejludløsninger og reaktionsforsinkelser af netbeskyttelsesrelæerne undgået. Tilkoblingen af dæmpningsbyrden til mellemtransformatoren sker fordelagtigt allerede indenfor tre millisekunder, idet der til dæmpningsbyrden fortrinsvis anvendes en ohmsk modstand 1 2 · fi/ V — I det angivne udtryk er uT omsætningsforholdet for transformatoren, L er transformatorens magnetiseringsinduktans på primærsiden og C spændingsdelerens ækvivalentkapacitet. Dæmpningsbyrden kan kobles til mellemtransformatoren ved hjælp af en triac eller antiparallel-koblede tyristorer.

Det er ifølge opfindelsen også fordelagtigt, når opladningen af kondensatoren sker efter en tidskonstant, så længe øjebliksværdien af transformatorens sekundærspænding ligger mellem to grænseværdier. Opladekredsen er sluttet til en spænding, der er stabiliseret på en konstant værdi, f.eks. ved hjælp af en zenerdiode. Ved overskridelse af den nævnte grænseværdi indtræder der ifølge opfindelsen en øjeblikkelig udladning af kondensatoren. Tidskonstanten T* for opladekredsen R3C4 er fortrinsvis givet ved følgende ligning:

V

arc sin (-) fI-b*U0 r>a-_J-.

180 f" lnV^’

Ifølge en foretrukken udførelsesform kan en skiftetransistor være forbundet i parallel med kondensatoren til udladning af denne, når sekundærspændingen opnår øjebliksværdien U2'. Styrespændingen mellem basis og emitter i skiftetransistoren frembringes som pulserende jævnspænding af og proportional med sekundærspændingen over en spændingsdeler og en broensretter eller en transformator med midtpunktsudtag og to ensrettere.

Det er endvidere ifølge opfindelsen hensigtsmæssigt, at der til frembringelse af en stabiliseret forspænding på emitteren i skiftetransistoren er anbragt en zenerdiode i serie med emitteren. Der kræ- 4 142256 ves herved højere styrespændinger, hvorfor kredsløbets følsomhed overfor forstyrrelser reduceres.

Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig, 1 viser en kapacitiv spændingsomformer med en ind- og udkoblelig dæmpningsbyrde R^, . fi'g. 2 et første beskyttelseskredsløb ifølge opfindelsen til den kapacitive spændingsomformer, fig, 3 en skematisk afbildning af ladetiden t for kondensatoren C4, den sinusformede sekundærspænding U2 og grænseværdierne *U2' for den kapacitive spændingsomformer ifølge fig. 4, fig. 4 en anden udførelsesform for beskyttelseskredsløbet ifølge opfindelsen, fig, 5 en variant af beskyttelseskredsløbet i fig. 4 og fig. 6 en udførelsesform med en zenerdiode, der frembringer en stabiliseret forspænding for skiftetransistoren 1 i fig. 4 eller 5.

Opfindelsens virkemåde forklares ved hjælp af fig. 1-6 i fem anvendelseseksempler.

Eksempel 1 (se fig. 1)

Et beskyttelseskredsløb til den kapacitive spændingsomformer bestående af den kapacitive spændingsdeler C^C2, en hoveddrosselspole L^, en mellemtransformator T og en dæmpningsbyrde R^, som tilkobles ved hjælp af et skifteelement S, fortrinsvis en triac. Dæmpningsbyrden R^ i dette til den kendte teknik hørende beskyttelseskredsløb kan også ifølge opfindelsen tilkobles efter et spændingssammenbrud på primærklemmerne .

Eksempel 2 (se fig. 2)

Der er her vist en kapacitiv spændingsomformer med et beskyttelseskredsløb ifølge opfindelsen, hvor tilkoblingen af dæmpningsbyrden R1 efter et.spændingssammenbrud på primærklemmerne sker ved hjælp af et skifteelement S ved udnyttelse af et spændingsfald UL2 over en i serie med den kapacitive spændingsdeler C^C2 liggende hjælpeinduktans L2. I tilfælde af et spændingssammenbrud, eksempelvis efter en kortslutning på primærklemmerne, dvs. over seriekoblingen af C-^,C2 og L2, opstår der nemlig en hurtig og høj spændingsstigning over hjælpeinduktansen L2, som udnyttes til tilkobling af dæmpningsbyrden R^ ved hjælp af skifteelementet S, fortrinsvis en triac.

Eksempel 3 (se fig. 3 og 4)

Der er her vist et beskyttelseskredsløb ifølge opfindelsen 5 142256 bestående af den kapacitive spændingsdeler C^C2, hoveddrosselspolen og mellemtransformatoren T(T^,T2), hvor dæmpningsbyrden tilkobles efter et spændingssammenbrud på den kapacitive spændingsomformers primærklemmer. Udløsekredsen i dette beskyttelseskredsløb består arf en i kondensator C^, som kan oplade sig over en modstand R3 fra en føde-jævnspænding Ug med en tidskonstant T = R3C4 til spændingen U^, men' kun så længe øjebliksværdien af sekundær spænd ingen U~ befinder sig mellem grænseværdierne _U2'. Disse grænseværdier _U2' er valgt større end topværdien af udlignings for løbet, der kan optræde fem millisekun- J-der eller senere efter spændingssammenbruddet på omsættereris primær--klemmer. Fig. 3 viser ladetiden t for kondensatoren C., den sinusfor-· '*’ -f. . ... .

mede sekundærspænding U2 og grænseværdierne _U2f for den kapacitive.....

spændingsformer. Ved overskridelse af grænseværdierne *u2' bliver der af en skiftetransistor 1 foranlediget en øjeblikkelig afladning af kondensatoren . Styringen af denne skiftetransistor 1 sker over en ohmsk spændingsdeler R^R^ og en ensretter 2 i brokobling. I tilfælde af spændingssammenbrud vil ikke blive styret til afladning, men oplades til en hurtigt voksende spænding. Så snart spændingen over kondensatoren når værdien UTnii n, bliver dæmpningsbyrden R-^ tilkoblet ved hjælp af skifteelementet S.

Seriekredsen R^C^ er sluttet til spændingen Ug, der er stabiliseret på en konstant værdi ved hjælp af en zenerdiode. Tidskonstanr ten for seriekredsen R-jC^ er fortrinsvis givet ved ligningen:

V

arc sin (-=-) V2-b-U0 τ > .-g-a— 180 £n ln(o -V . > s Lmin

Eksempel 4 (se fig. 3 og 5)

Her er igen en skiftetransistor 1 parallelkoblet med kondensatoren C^, hvilken skiftetransistor aflader kondensatoren, når spændingen U2 når øjebliksværdien U2'. Styrespændingen mellem basis og emitter i skiftetransistoren frembringes som pulserende jævnspænding fra og proportional med sekundærspændingen U2 over en spændingsdeler R4R5 og en broensretter eller en transformator TH med midtpunktsudtag og to ensrettere 4. Emitteren kan yderligere forspændes med en stabiliseret spænding. Til undertrykkelse af indflydelsen af svingninger højere end netfrekvensen på styrekoblingerne til indkobling af dæmpningsbyrden findes der midler, fortrinsvis filterkredse, spærrekredse og lignende. Derved kan der opnås kortere tider for tilkoblingen af dæmp- 6 142256 ningsbyrden.

Eksempel 5 (se fig, 3 og 6)

Med udgangspunkt i eksempel 4 er der yderligere tilsluttet en zenerdiode D, der frembringer en stabiliseret forspænding på emit-teren i skiftetransistoren 1, Denne forspænding kan eksempelvis frem-' bringes af sekundærspændingen over en hjælpetransformator TH, en ensretterbrokobling 3 og en formodstand for denne zenerdiode D,

Reskyttelséskredsløbet ifølge opfindelsen kan anvendes til alle kapacitive spændingsomformere uafhængigt af arten af den kapaci-tive spændingsdeler 0^2 eller af høj spændingskondensatoren c^. Til spændingsdeleren C^C^ eller højspændingskondensatoren C-^ kan der eksempelvis anvendes Koblingskondensatorer, kabler, gennemføringer, strømtransformatorer, samleskinner osv.

Claims (5)

7 142256 Patentkrav.

1. Beskyttelseskredsløb til kapacitlve spændingsomformere med en kapacitiv spændingsdeler (C^,C2), en drosselspole (L·^), en mellemtrans formå tor (T), samt en eventuelt i flere delbyrder opdelt ind-og udkoblelig dæmpningsbyrde (R^) med en værdi, der er flere gange større end den nominelle byrde for omformeren, kendetegnet ved, at senest fem millisekunder efter et spændingssammenbrud på omformerens primærklemmer bliver den ind- og udkoblelige dampningsbyrde (R^) koblet til mellemtransformatoren (T) ved hjælp af spændingsfaldet (UL2) over en i serie med den kapacitive spændingsdeler (C^Cj) koblet hjælpeinduktans (I^) efter opnåelse af en forudbestemt værdi af spændingsfaldet (ul2)-

2. Beskyttelseskredsløb til kapacitive spændingsomformere med en kapacitiv spændingsdeler (C^,C2), en drosselspole (L.^), en mellemtransformator (T), samt en eventuelt i flere delbyrder opdelt ind-og udkoblelig dæmpningsbyrde (R^) med en værdi, der er flere gange større end den nominelle byrde for omformeren, kendetegnet ved, at senest fem millisekunder efter et spændingssammenbrud på omformerens primærklemmer bliver den ind- og udkoblelige dæmpningsbyrde (R^) koblet til mellemtransformatoren (T) ved hjælp af spændingen over en af en jævnspændingskilde (Ug) over en modstand (R^) opladet kondensator (C^) efter opnåelse af en forudbestemt værdi af spændingen over kondensatoren (C^).

3. Beskyttelseskredsløb ifølge krav 2, kendetegnet ved, at kondensatorens (C^) opladning sker efter en tidskonstant (Γ= R,C4), så længe øjebliksværdien af transformatorens sekundærspæn-ding (U2) ligger mellem to grænseværdier (_U2')·

4. Beskyttelseskredsløb ifølge krav 2 og 3, kendetegnet ved, at det er indrettet således, at der indtræder en øjeblikkelig udladning af kondensatoren (C.) ved transformatorsekundærspændin- ^ + gens overskridelse af grænseværdierne (_U2').

5. Beskyttelseskredsløb ifølge krav 2-4, kendetegnet ved, at tidskonstanten (Γ) for seriekredsen (R^C^) fremgår af følgende ligning: V arc sin (—-) V2-b.U_ r > a-b-2- 180 f"