NO301397B1 - Beskyttelsesanordning for elektriske fordelingsanlegg og sentraler - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en beskyttelsesanordning for elektriske fordelingsanlegg og sentraler, hvor beskyt-telsesanordningen skal begrense skader på liv og eiendom ved feil i det elektriske anlegget. Nærmere bestemt angår oppfinnelsen en beskyttelsesanordning for elektriske fordelingsanlegg og sentraler, innbefattende en transformator hvis primærside er forbundet med høyspenning via en lastskillebryter, sikring og jordingsbryter, og hvis sekundærside utgjør lavspenningssiden, som er forbundet med et lavspent fordelingsnett. Det lavspente fordelingsnettet er utført slik at ved feil i fordelingsanleggets samleskinner eller i gruppekabel, slukker feilstrømmen av seg selv, henholdsvis bryter en sikring i kabelen innen av forskriftene bestemt tid, for feil-strømmer på transformatorens sekundærside som ligger under en forutbestemt terskelverdi

Elektriske feil kan oppstå i elektriske anlegg, og feilens omfang avgjøres dels av det elektriske anleggets oppbygning, dels av størrelse og varighet av feilstrømmen.

De svenske sterkstrøms-forskriftene foreskriver derfor at ved lysbuefeil i et lavspenningsfordelingsanlegg skal feilen koples bort på kortere tid enn 100 ms.

Med svært kort frakoplingstid reduseres skadene på både liv og eiendom.

Det finnes ulike måter å oppnå rask bortkopling av feil på, metoder som kan være dyre, kompliserte og kreve vedlike-hold.

Den type fordelingsanlegg og sentraler det her er spørs-mål om, er den type utrustning som normalt benyttes i såkalte fordelingsnett.

Et fordelingsnetts normale oppbygning er et høyspent fordelingsnett, vanligvis i spenningsområdet 12 til 24 kV, og transformering av denne spenningen via transformatorer til et lavspent fordelingsnett, vanligvis i spenningsområdet 400/220 V.

Transformatorene beskyttes på høyspenningssiden normalt av høyspenningssikringer i kombinasjon med et koplingsapparat, en såkalt lastskillebryter. Lastskillebryteren kan normalt bryte en viss laststrøm, men ikke en kortslutningsstrøm ved feil på høyspenningssiden av transformatoren. Lastskillebryteren kombineres normalt med en såkalt jordingsbryter, som anlegget kan jordes med, og der jordingsbryteren har den egenskap å kunne kortslutte anleggets fulle kortslutningsstrøm inntil den bakenforliggende beskyttelsen rekker å kople bort feilen.

På lavspenningssiden kan det forekomme koplingsapparater med eller uten den egenskap å kunne bryte en kortslutnings-strøm .

Utgående gruppekabler/ledninger på lavspenningssiden av transformatoren beskyttes vanligvis av lavspenningssikringer.

Elektriske brytere og sikringer for høyspenningssiden av transformatoren innelukkes normalt i såkalte høyspennings-fordelingsanlegg, og elektriske brytere og sikringer for lavspenningssiden av transformatoren innelukkes i såkalte lavspenningsfordelingsanlegg eller sentraler.

Både høy- og lavspenningsfordelingsanlegg forbindes normalt med transformatoren via kabelgrupper, men kan også tilkoples med andre typer forbindelser, som skinner, kanal-skinnesystemer etc.

Den normale måten å begrense skadevirkningen på ved feil i høyspenningsfordelingsanlegg, er å innekapsle den elektriske utrustningen med metallplater eller annet materiale, slik at farlig varme gasser eller gjenstander ikke kan trenge ut på ukontrollerbar måte.

For lavspenningsfordelingsanlegg finnes det ingen tilsvarende normer. En måte på hvilken mulighetene for feil i lavspenningsfordelingsanlegg kan begrenses, har da vært blant annet å begrense tilgjengeligheten til de spenningsførende delene, og videre å konstruere fordelingsanlegget på en slik måte at feilstrømmen, dvs. lysbuen, slukker av seg selv på kort tid.

Tester som er utført med lavspenningsfordelingsanlegg, har vist at store feilstrømmer kan kreve lengere tid enn 100 ms innen selvslukking skjer. Derimot kan svakere kortslut-ningsstrømmer slukke av seg selv på kortere tid enn 100 ms,

både ved en-fase og tre-fase feil.

Verdien på grensene for de høye, henholdsvis de lave kortslutningsstrømmene avhenger av lavspenningsfordelingsanleggets konstruksjon.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en beskyttelsesanordning for elektriske fordelingsanlegg og sentraler, hvor dels lavspenningsfordelingsanleggenes selv-slukkende egenskaper, og dels bryte-evnen hos høyspennings-fordelingsanleggets lastskillebyter utnyttes, i stedet for å benytte en dyr effektbryter, og dels utnyttes også lukke-evnen til jordingsbryteren.

Dette formålet oppnås med en anordning av den innled-ningsvis angitte type, og med de særskilte kjennetegn som angis i den karakteriserende del av patentkrav 1.

Med anordningen ifølge oppfinnelsen begrenses således varigheten av lysbuefeil i fordelingsanlegg og sentraler, og således kan deler av og egenskaper ved normalt forekommende utrustning utnyttes på en ny måte. Ytterligere en fordel med oppfinnelsen er at eksisterende anlegg enkelt kan kompletteres med anordningen ifølge oppfinnelsen.

Utførelsesformer av anordningen ifølge oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere som valgte eksempler, og med henvisning til de vedføyde tegningene, hvor figurene 1-4 viser et enlinje-skjema med anordningen ifølge oppfinnelsen i fire forskjellige utførelser, og hvor fig. 5 viser nærmere en strømkrets som inngår i anordningen ifølge oppfinnelsen. Fig. 1 viser et enlinje-skjema med et høyspennings-fordelingsanlegg 1 med høyspennings-lastskillebryter 2, høy-spenningssikring 3, jordingsbryter 4, utløsningsspole 5 for lastskillebryteren, høyspennings-kabelgruppe 6, transformator 7, lavspennings-kabelgruppe 8, en spesial-strømtransformator 9, manøverledning 10 og relé 11, samt et lavspenningsfordelingsanlegg 12 med lavspennings-brytere 13 inklusive sikring, tenkte feilsteder 14 og 15 og utgående gruppekabel 16 . Fig. 2 viser en lignende utrustning som i fig. 1, men høyspenningssikringen 3 er her flyttet til den andre siden av

lastskillebryteren 2.

Fig. 3 og 4 viser tilsvarende utrustninger som i fig. 1 og 2, men med den endring at jordingsbryteren 4 er komplettert med en tilslagsspole 18, og manøverkretsen fra reléet 11 er koplet til denne spolen 18 i stedet for til fraslagsspolen 5 for lastskillebryteren 2. Fig. 5 viser den strømkrets som er koplet til strømtrans-formatoren 9, hvilken strømkrets normalt er kortsluttet via magnet-reléet 17. Innebygd i strømreléet 11 finnes det en anordning (ikke vist) for valg av forskjellige strømstyrke-trinn for hvilke magnetreléet 17 åpner kretsen.

Funksjonen er som følger:

Innstillingen av strøm-trinnene i reléet 11 velges slik at sikringen 13 ved en tenkt feil 15 på utgående gruppekabel 16 etter sikringen 13, rekker å bryte på kortere tid enn 100 ms, og reléet 11 aktiveres da ikke.

Ved feil 14 på lavspenningsfordelingsanleggets samleskinne, med en feilstrøm-verdi som er lavere enn innstilt verdi i reléet 11, slukker feilstrømmen av seg selv på kortere tid enn 100 ms.

Ved en feil 14 med høyere feilstrøm-verdi enn innstilt verdi i reléet 11, aktiveres reléet, og magnet-reléet 17 åpner strømtransformatorens 9 sekundærkrets.

Den relativt høye feilstrøm som da går gjennom strøm-transf ormatorens 9 primærkrets, dvs. kabelgruppen 8, danner i strømtransformatorens 9 sekundærkrets den nødvendige energi for å påvirke lastskillebryterens 2 utløsningsspole 5 gjennom manøverledningen 10, slik at lastskillebryteren 2 kan bryte feilstrømmen, som via transformatoren 7 er transformert ned til en lavere verdi enn ved feilstedet 14.

Dersom lastskillebryteren 2 ikke har den nødvendige bryteevne, koples manøverkretsen fra reléet 11 til jordings-bryterens 4 tilslagsspole 18 ifølge figurene 3 eller 4, og ved feilstrømmer over innstilt strømverdi lukker jordingsbryteren 4, og høyspenningssikringene 3 bryter feilstrømmen, som nå øker til det matende nettets maksimale verdi i dette punkt på grunn av at feilstedet, dvs. kortslutningspunktet, ved hjelp av jordingsbryteren 4 er flyttet til primaersiden av transformatoren 7.

På grunn av den høye strøm som nå oppstår i det nye feilpunktet, bryter høyspenningssikringene 3 svært raskt bort feilen, dvs. på meget kortere tid enn 100 ms.

Strømreléet 11 er utført for innstilling av valgfri terskelverdi for utløsning av lastskillebryteren 2 eller jordingsbryteren 4.

Anordningen ifølge oppfinnelsen er anvendbar ved både en-fase og tre-fase feilstrømmer.

Claims (5)

1. Beskyttelsesanordning for elektriske fordelingsanlegg og sentraler, innbefattende en transformator (7) hvis primærside er forbundet med høyspenning via lastskillebryter (2), sikring (3) og jordingsbryter (4), og hvis sekundærside utgjør lavspenningssiden, forbundet med et lavspent fordelingsnett (12), hvor det lavspente fordelingsnettet (12) er utført slik at ved feil (14, 15) i fordelingsanleggets samleskinne eller i gruppekabel (16), slukker feilstrømmen av seg selv, henholdsvis bryter en sikring i kabelen innen av forskriftene bestemt tid, for feilstrømmer på transformatorens sekundærside som ligger under en forutbestemt terskelverdi,karakterisert vedat en strømtransformator (9) er anordnet for å avføle kortslutningsstrømmer på nevnte transformators (7) sekundærside, og når denne overstiger nevnte terskelverdi, å aktivere på høyspenningssiden lastskillebryteren (2) til å åpne, eller jordingsbryteren (4) til å lukke.

2. Beskyttelsesanordning ifølge krav 1,karakterisert vedat strømtransformatorens (9) sekundærside er forbundet med et magnet-relé (17) som kort-slutter strømtransformatorens sekundærkrets når kortslutnings-strømmen på strømtransformatorens primærside ligger under nevnte terskelverdi, og åpner sekundærkretsen når denne strøm overstiger terskelverdien, hvorved en utløsningsspole (5) tilordnet lastskillebryteren (2) eller jordingsbryteren (4) på høyspenningssiden aktiveres fra strømtransformatorens sekundærkrets for å åpne lastskillebryteren eller å lukke jordingsbryteren .

3. Beskyttelsesanordning ifølge krav 2,karakterisert vedat et strømrelé (11) som er anordnet i strømtransformatorens (9) sekundærkrets, er forbundet med magnet-reléet (17) for å åpne dette når kortslutnings-strømmen på strømtransformatorens primærside overstiger terskelverdien

4. Beskyttelsesanordning ifølge krav 3, karakterisert vedat nevnte terskelverdi er varierbar ved innstilling av en tilsvarende strømverdi i strømreléet, over hvilken strømverdi strømreléet åpner magnet-reléet (17) .

5. Beskyttelsesanordning ifølge krav 1,karakterisert vedat det er innrettet midler for å aktivere lastskillebryteren (2) til å åpne når kortslut-ningsstrømmen på strømtransformatorens (9) primærside overstiger en første terskelverdi, og å aktivere jordingsbryteren (4) til å lukke når strømmen overstiger en andre og høyere terskelverdi.