FI61372B

FI61372B - Skyddsanordning foer kondensatorbatteri

Info

Publication number: FI61372B
Application number: FI780755A
Authority: FI
Inventors: Per Danfors; Nils Fahlen; Owe Nerf
Original assignee: Asea Ab
Priority date: 1977-03-11
Filing date: 1978-03-09
Publication date: 1982-03-31
Also published as: SE7702749L; GB1594772A; IN147556B; BR7801473A; FI61372C; AR217282A1; CA1114013A; SE406996B; US4219856A; FI780755A

Description

[B] (tijK^UTUSjULKAISU

jHH A l J ^ 'UTLÄGGNI NGSSKRIFT 6 10/2 ^(5 c (*5) Fatentti myönnetty 12 07 1932

Patent meddelat ' V (51) Kv.ik.3/int.ci.3 H 02 H 7/16 SUOMI-FINLAND (21) PitannlK«k«mus — PatwKaraekntng 700755 (22) HakamltpUvI —Ameknlopdai 09.03-78 * *' (23) Alkupllvl—GIM|h«Mdt| 09.03.78 (41) Tullut JulklMksI — Bllvlt offantllg 12.09-78 (44) Nlhtivtkilpmon |t kuuL)ulk>ltun pvm. — no o0

Patant· och registerstyrajaan ' ' Antokin uchfd och uti.>krtft*o puMkerad 31 ·ϋ1·0ί- (32)(33)(31) Pyydetty KuoJkaui—B«gird priorittt 11.03-77

Ruotsi-Sverige(SE) 77027^9-8 (71) ASEA Aktiebolag, S-721 83 Väster&s, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Per Danforsi, Ludvika, Nils Fabian, Väster&s, Ove Nerf, Farsta, Ruotsi-Sverige(SE) (7M Berggren Oy Ab (5l) Suojalaite kondensaattoriparistoa varten - Skyddsanordning för kondensatorbatteri

Esillä oleva keksintö kohdistuu suojalaitteeseen kondensaattoriparistoa varten, jossa on kaksi kondensaattoriyksiköistä muodostuvaa rinnakkaista haaraa, jossa suojalaitteessa on ainakin yksi molempien haarojen ekvipotentiaalipisteiden välinen poikittaisyhteys. Molemmat haarat voivat olla oleellisesti samanlaisia tai toinen voi sisältää suurimman osan kondensaattoreista toisen voidessa muodostaa kapasitiivisen jännitteenjakajän.

Kondensaattoripariston tilan valvomiseksi se varustetaan tavallisesti suojalla, esimerkiksi laukaisevalla suojalla, joka on ns. balans-sityyppiä. Tällainen balanssisuoja perustuu siihen, että konden-saattoriparisto on jaettu kahteen rinnakkaiseen haaraan, jolloin haarojen virtoja tai jännitteitä verrataan keskenään. Tietyn tason ylittävä jännite- tai virtaero merkitsee sitä, että tietty määrä kondensaattoreita on esimerkiksi oikosulusta johtuen tuhoutunut, mikä aiheuttaa hälytyksen tai suojan laukeamisen. Rinnakkaisilla kondensaattoreilla on tällöin tavallista, että niiden kanssa sarjaan on kytketty sulakkeet, niin että oikosulkuun joutuneen kondensaattorin sulake palaa.

61372 Tällaisen balanssisuojan laukeamisen edellytyksenä on, että vialliset kondensaattorit sijaitsevat pääasiassa toisessa haarassa. Jos kondensaattoreita sitä vastoin tuhoutuu vaihdellen molemmissa haaroissa, jännite- tai virtaerot pysyvät suojan laukeamistason alapuolella ja tällöin voi pariston molemmissa haaroissa tuhoutua niin monta kondensaattoria, että pariston normaali jännite tuhoaa jäljellä olevat kondensaattorit, ilman että suoja koskaan laukeaa.

Esillä oleva keksintö perustuu siihen, että kondensaattorin oikosulku aiheuttaa virtasysäyksen, joka on paljon voimakkaampi kuin jatkuva epäbalanssivirta, joka jää jäljelle oikosulun ja sitä seu-raavan sulakkeen palamisen jälkeen. Havaitsemalla nämä virtasysäyk-set ja kytkemällä ne laskurille, kuten oheenliitetyissä patenttivaatimuksissa on esitetty, voidaan saada tieto siitä kuinka monta kondensaattoria on tuhoutunut, mitä tietoa voidaan mahdollisesti käyttää signaalinantajassa hälytyksen tai koko pariston irtikytke-misen laukaisemiseksi. Mainittujen virtasysäysten luonne riippuu suuressa määrin kyseessä olevien kondensaattoreiden tyypistä, kuten jäljempänä selitetään.

Vertaamalla virtasysäysten vaihetilaa kondensaattorin jännitteeseen voidaan ilmaista kummassa haarassa esiintyvästä viasta virtasysäys aiheutuu. Toisena mahdollisuutena on yhdistää pulssit havaitseva suoja ja tunnettu jatkuvatyyppinen balanssisuoja. Näiden signaaleja vertaamalla voidaan saada tieto sekä tuhoutuneiden kondensaattoreiden kokonaismäärästä, että niiden jakautumisesta haarojen kesken.

Keksintöä selitetään vielä lähemmin seuraavassa oheenliitettyyn piirustukseen liittyen, jossa kuviot 1-4 esittävät keksinnön mukaisen suojan eri suoritusmuotoja eri tyyppisten kondensaattoriparistojen yhteydessä. Kuviot 5 ja 6 esittävät kahta erityyppistä kondensaat-tor iyks ikköä.

Kuvion 1 mukainen kondensaattoriparisto on kytketty vaihtovirtajoh-toon 1, 1 ja se muodostuu kahdesta rinnakkaisesta haarasta 2, 2, jotka kumpikin voivat käsittää joukon oman sulakkeensa kanssa sarjassa olevia rinnakkaisia kohdensaattoreita 3. Kumpikin haara voi mahdollisesti muodostua useista sarjaan kytketyistä kuvion 1 mukaisista rinnakkaisten kondensaattoreiden 3 ryhmistä 2.

3 61372

Haarojen kahden ekvipotentiaalipisteen välille on kytketty poikittainen yhteys 5, jossa on mahdollisesti pulssimuuntajan tyyppinen virtamuuntaja 6. Tämän toisiopuoli on yhdistetty laskuriin 7, joka voi mahdollisesti olla kytketty ohjauselimeen 8, jossa on taso-ilmaisin hälytystä tai esimerkiksi kondensaattoripariston irtikytkevien tai oikosulkevien laitteiden laukaisemista varten.

Oikosulun sattuessa jonkun ryhmän 2 jossain kondensaattorissa 3 syntyy poikittaisyhteyteen 5 oikosulkuvirta, joka aiheuttaa muuntajaan 6 virtasysäyksen, jonka laskuri 7 havaitsee. Tämä oikosulku-virta yhdessä ryhmän kondensaattorien välisten varausvirtojen kanssa laukaisee (polttaa) vastaavan sulakkeen 4.

Kuten mainittiin, voidaan muuntaja 6 kytkeä tunnettuun balanssi-suojaan 9 (esim. US-patentti 3 143 687, KN 10206) ja vertaamalla yksiköiden 7 ja 9 signaaleja voidaan saada tieto tuhoutuneiden kondensaattoreiden lukumäärästä sekä niiden jakautumisesta haarojen kesken.

Kuviossa 1 esitetty kondensaattoriparisto on toteutettu käyttämällä yksityisissä kondensaattoriyksiköissä 3 ulkoisia sulakkeita 4. Jokainen kondensaattoriyksikkö muodostuu yleensä pienehköstä määrästä sarjaankytkettyjä elementtejä, jotka on suljettu samaan koteloon, joten oikosulku syntyy vasta kun kaikki kotelon elementit ovat oikosulussa. Tällöin esiintyvän oikosulkuvirran syöttää pääasiassa se verkko, johon kondensaattoriparisto on kytketty, joten virtasy-^ säys, jonka laitteet 6 ja 7 tällöin havaitsevat on pääasiassa verk-kotaajuinen. Sulakkeen 4 virralla on pieni suurtaajuinen komponentti, joka johtuu yksikön uudelleenvarautUmisesta oikosulusta johtuen.

Suurtaajuinen komponentti on kuitenkin niin lyhytaikainen, että se ei vaikuta elimiin 6 ja 7 ja tuskin myöskään sulakkeeseen 4. Mm. kuviosta 5 ilmenee, että vastaava lyhytaikainen suurtaajuinen virta-sysäys esiintyy jokaisessa kondensaattoriyksikön elementin oikosulussa ja tämän virtasysäyksen ei normaalisti ole tarkoitus vaikuttaa kuvion 1 elimiin 6 ja 7. Elimien 6 ja 7 tarkoitus on havaita oikosulussa esiintyvä verkkotaajuinen virta. Tämä verkkotaajuinen virtasysäys on kestoajaltaan suhteellisen pitkä, koska sen pituuden määrää sulakkeen katkaisuaika, joka voi olla useita puolijaksoja. Kondensaattoriyksikkö 3 voi mahdollisesti muodostua sekä sarja- 4 61372 että rinnankytketyistä elementeistä, kuten kuviossa 5 on esitetty.

Sisäisillä sulakkeilla varustettujen kondensaattoreiden tapauksessa tilanne on jonkin verran erilainen. Tällaisissa kondensaattoreissa kukin yksikkö sisältää suuren joukon rinnankytkettyjen konden-saattorielementtien sarjaan kytkettyjä ryhmiä jokaisen elementin ollessa kytketty sarjaan oman sulakkeensa kanssa, kuten kuviossa 6 on esitetty. Elementtien lukumäärä on tällöin yleensä suurempi kuin kuvion 5 mukaisessa yksikössä. Jokainen elementissä tapahtuva oikosulku aiheuttaa vastaavan sulakkeen 4' palamisen johtuen uudel-leenvarautumisesta rinnakkaisten elementtien ryhmässä, mikä puolestaan aiheuttaa äkillisen vaikkakin rajoitetun jännitteen muutoksen kondensaattoriyksiköiden yli. Tämä jännitteenmuutos aiheuttaa pariston kahden haaran väliseen yhteyteen suurtaajuisen ja lyhytaikaisen virtasysäyksen, joka havaitaan jonkin poikittaisella yhteydellä olevan impedanssielementin yli. Koska mainittu jännite- tai virtasysäys on lyhytaikainen verkkojännitteen jakson aikaan verrattuna, voidaan havaitsemalla sen napaisuus tai vaihetila verkkojännit-teen suhteen ratkaista, missä kondensaattoripariston haarassa vika esiintyy. Kuvioiden 2 ja 3 mukaiset laitteet on rakennettu tähän perustuen.

Kuviossa 2 on kondensaattoripariston kaksi rinnakkaista haaraa 2a ja 2b kytketty sarjaan oman iitipedanssielementtinsä 10 kanssa, joka muodostuu rinnankytketyistä reaktorista ja varistorista. Kondensaattoriparisto voidaan tällä tavoin jakaa useihin kerroksiin kuten kuviosta 3 ilmenee. Poikittaisyhteys 5 sisältää vastuksen 6' ja sen yli vaikuttava jännite on kytketty ilmaisimelle 11, joka havaitsee vastuksen 6' yli esiintyvät jännitesysäykset. Elimen 12 avulla, joka on kytketty haaran 2b osan yli, voidaan saada jännite toisaalta tarvittavan tehon syöttämiseksi ilmaisimeen 11 ja toisaalta jännitesysäyksen vaihetilan havaitsemiseksi kondensaattorin jännitteen suhteen.

Tällä tavoin voidaan saada selville kummassa kondensaattorihaarassa esiintyvästä viasta haarojen välisistä purkausvirroista johtuvat elimen 6' yli esiintyvät jännitesysäykset aiheutuvat. Signaalit voidaan tällöin erotella ilmaisimessa 11 siten, että sen lähdöistä 11a ja b ilmenee kuinka monta kondensaattoria kummassakin haarassa on vikaantunut.

5 61372

Ajatusta on kehitetty edelleen kuviossa 3, jossa on esitetty kon-densaattoripariston neljä osaa 2a-d, kuten kuviossa 1. Sarjaimpe-dansseihin 10 sisältyy tässä vain varistorit poikittaisyhteyksien 5a ja b sisältäessä toisiokäämeillä varustetut reaktorit 6a ja b, jotka vastaavat kuvion 1 virtamuuntajaa 6. Reaktorista 6ä saadaan tällöin ilmaisu haaraparista 2a ja b, ja reaktorista 6b saadaan ilmaisu haaraparista 2c ja d.

Reaktorien 6a ja b välille on kytketty kolmas reaktori 6c ilmaisimeen 11 kytketyn elimen 12 syöttämiseksi toisaalta tehonsyöttöä varten ja toisaalta elimistä 6a ja b saatujen sysäysten vaihetilan havaitsemiseksi. Tällä tavoin voidaan lähdöissä a-d erotella eri kondensaattorihaarojen 2a-d vikoja vastaavat signaalit.

Kuviossa 4 on esitetty kuvion 2 muunnos, jossa impedanssielementti 6' on korvattu diodisillalla 6". Tällöin voidaan molempien kon-densaattorihaarojen välillä tapahtuvassa purkautumisessa esiintyvän suurtaajuisen värähtelyn kaikki puolijaksot käyttää hyväksi ja siten saada signaalin energia suuremmaksi. Ilmaisimena 11" voidaan käyttää esimagnetoitua muuntajaa, jolloin signaali voidaan siirtää alempaan potentiaaliin. Tasasuuntaajasiltaa 6" voidaan käyttää myös kuvion 1 kytkennän yhteydessä.

Kuvioiden 2-4 komponenttien mitoituksessa on otettava huomioon esiintyvä vaimennus, joka on hyvin voimakas kysymyksessä olevilla lyhyillä virtasysäyksillä. Komponentit on tämän vuoksi tehtävä hyvin herkiksi. Ne eivät kuitenkaan toisaalta saa olla niin herkkiä, että ne rekisteröisivät kytkentäylijännitteiden tai ilmastollisten häiriöiden aiheuttamat häiriöt.

Claims

61372 Patentt ivaatimukset

1. Suojalaite kondensaattoriparistoa (2) varten, jossa on kaksi kondensaattoriyksiköistä muodostuvaa rinnakkaista haaraa (a, b), jossa suojalaitteessa on ainakin yksi molempien haarojen ekvipoten-tiaalipisteiden välinen poikittaisyhteys (5), tunnettu siitä, että mainittuun poikittaisyhteyteen on kytketty elin (6) poikittaisyhteydellä jonkin kondensaattoriyksikön joutuessa oikosulkuun esiintyvän virtasysäyksen havaitsemiseksi, joka elin on kytketty mainittuja virtasysäyksiä varten olevaan laskuriin (7).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suojalaite, tu n nettu siitä, että mainittu virtasysäykset havaitseva elin (6) käsittää muuntajan, jonka toisiopuali on kytketty mainittuun sysäykset laskevaan elimeen (7) .

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suojalaite, tunnettu siitä, että molemmissa kondensaattorihaaroissa on sarjaimpedanssit (10), jotka on kytketty mainittuun poikittaisyhteyteen (5), joka sisältää jännitesysäykset ilmaisevat elimet (61, 11).

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen suojalaite, tunnettu siitä, että mainittuun sysäykset havaitsevaan elimeen sisältyy kokoaaltotasasuuntaaja (6").

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen suojalaite, tunnettu siitä, että mainittu virtasysäykset havaitseva elin (6") on kytketty mainittuun laskuriin eristävän yhteyden (11") kautta.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suojalaite, tunnettu siitä, että laitteeseen sisältyy myös sinänsä tunnettu jatkuvatyyp-pinen balanssisuoja (9).

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suojalaite, tunn e ttu siitä,että laite on varustettu napaisuuden tuntevalla elimellä (12) mainittujen rinnakkaisten haarojen (2a, b) aiheuttamien virtasysäys-ten erottamiseksi toisistaan. 7 61372

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen suojalaite, tunnettu siitä, että mainittu napaisuuden tunteva elin (12) on toteutettu ja kytketty kondensaattorin jännitteeseen niin, että siten saadaan teho laitteen syöttöä varten.