NO341135B1 - Krets for levering av kortslutningsstraum - Google Patents

Description

BRUKSOMRÅDE

Oppfinninga angår ein krets som levera kortslutningsstraum til bruk i svake eller isolerte elektriske anlegg, inkludert mikronett, der nettet sjølv ikkje kan levera tilstrekkeleg kortslutningsstraum til å løyse ut installasjonen sine overstraumsvern. Eit aktuelt bruksområde er levering av kortslutningsstraum i kombinasjon med distribuert småskala-produksjon av elektrisitet som solcellepanel, vindturbin eller små vasskraftverk.

BAKGRUNN

For at overstraumsvernet i ein elektrisk installasjon skal løyse ut ved feil som kortslutning, må det elektriske anlegget kunne levera ein tilstrekkeleg stor kortslutningsstraum. I svake eller isolerte nett er ikkje alltid tilstrekkeleg kortslutningsstraum tilgjengeleg. Dette gjeld spesielt i små isolerte nett med lokal energiproduksjon, slik som solcellepanel, mindre vindturbinar eller små vasskraftverk. Tilhøyrande generatorar eller kraftelektroniske omformarar er ikkje nødvendigvis i stand til å sjølv levera tilstrekkeleg kortslutningsstraum, enten på grunn av utstyret sin dimensjonerte straum, eller energireservar. Slike isolerte nett inkludera også ulike former for mikronett i øydrift. Mikronett er definert som små elektriske kraftnett som inkludera eigen generering av elektrisitet og energilager som kan driftast saman med det resten av kraftnettet, eller som eit isolert nett (øydrift). Mikronett kan vera i form av eit avgrensa geografisk område, eller internt i ein bygning.

Ei kjent løysing er å overdimensjonere kraftelektroniske omformar kopla til eit energilager, for eksempel batteri, slik at tilstrekkeleg kortslutningsstraum kan leverast av denne. Det er også foreslått å bruke avanserte vern, med eller utan digital kommunikasjon, for å detektera og kopla ut feil utan å basera seg på kortslutningsstraum.

Å overdimensjonere av kraftelektroniske omformarar fører derimot til eit dyrare anlegg, utan at denne overkapasiteten kan nyttast i normal drift.

Avanserte vern fører til eit dyrare og meir komplisert anlegg, samt ein meir arbeidskrevjande prosjektering og igangkjøring av anlegget. Ved ombygging av eksisterande elektriske anlegg til mikronett, er også ynskjeleg å nytta eksisterande vern i installasjonen i størst mogeleg grad.

Det er tidlegare i patent «US 80587000 Bl» (Dl) nytta ein kondensator som energilager for å oppretthalde vern mot overstraum i ein integrert transistor-pakke. Oppfinninga skil seg ut ved å levere sjølve kortslutningsstraumen, mens Dl beskriv ein krets for å oppretthalde driftspenning i ein eksisterande vern-krets. Oppfinninga basera seg på å lagra energi ved å lada opp ein kondensator ved å likeretta vekselspenning med ein diode og avgrensa ladestraumen med ein motstand, nokon som er allment kjent kunnskap og blant anna nytta i «US 3959695 A» (D2) og «US 4258403 A» (D3). Det er også i D3 kjent at ein likestraum frå ei kondensator kan nyttast til å løyse ut ein relespole, men verken D2 eller D3 nyttar energi lagra i ein kondensator til å levera kortslutningsstraum direkte i ein elektrisk installasjon.

Krets for vern mot kortslutning er tidlegare nytta til andre bruksområde, der «US 2009168275»

(D4) beskriv ein krets som beskyttar ein dynamo mot kortslutning. Sidan dynamo er brukt i isolerte svakstraumsanlegg slik som bilar og mindre båtar, kan kretsen i D4 kan ikkje nyttast direkte mot elektriske installasjonar. Kretsen i D4 gir dessutan berre vern for den enkelte dynamo og bidrar ikkje med kortslutningsstraum til for å sikra funksjonen til eksisterande vern i tilknytt anlegg.

Ved å bruka kretsen i oppfinninga for å levera kortslutningsstraum, unngår ein ulempene med overdimensjonerte kraftelektroniske omformarar eller avanserte vernløysingar.

FIGURAR

Figur 1 viser kretsskjema til oppfinninga.

Figur 2 viser eksempel på plassering i ein elektrisk installasjon.

Figur 3 viser korleis fleire kretsar for levering av kortslutningsstraum kan brukast i eit trefasa elektrisk anlegg ved hjelp av stjernekopling. Figur 4 viser korleis fleire kretsar for levering av kortslutningsstraum kan brukast i eit trefasa elektrisk anlegg ved hjelp av trekantkopling.

DETALJERT BESKRIVELSE

Krets for å levera kortslutningsstraum til ein elektrisk installasjon erkarakterisert vedat eit energilager i form at ein eller fleire kondensatorar (C) blir lada opp til ei spenning lik nettspenninga sin amplitudeverdi ved hjelp av dioden (D), der motstanden (RI) avgrensar ladestraumen. Når ei kontrolleining (KE) detektera kortslutning i det elektriske anlegget, blir det sendt eit aktiveringssignal halvleiarbrytaren (T), som kan vera ein tyristor eller transistor. Eit slikt aktiveringssignal fører til at halvleiarbrytaren (T) lukkar ein forbindelse mellom kondensatoren (C) og den elektriske installasjonen (LI, L2/N). Spenninga over kondensatoren (C) driv dermed ein kortslutingsstraum i form av ein likestraum ut i det elektriske anlegget, gjennom overstraumsvernet(Fl) og kortslutningspunktet (KS) i den elektriske installasjonen, som vil ha lav impedans. Halvleiarbrytaren (T) blir haldt lukka heilt til likestraumen går til null. Den tilførte kortslutningsstraumen fører til at overstraumsvernet til kursen med feil (Fl) blir aktivert og isolera kursen med feil frå resten av det elektriske anlegget.

Ved behov, kan kortslutningsstraumen avgrensast med motstanden (R2) for å beskytta kondensatoren (C) mot overstraum.

Sidan kondensatoren (C) ikkje oppnår større spenning enn amplitudeverdien til nettspenninga ved opplading, kan kretsen ikkje generera skadeleg høg spenning i den elektriske installasjonen ved aktivering.

Levering av kortslutningsstraum i trefasa nett kan gjennomførast ved å kopla tre einingar i stjernekopling som vist i Figur 3, eller trekantkopling som vist i Figur 4.

Claims (1)

1. Krets for å levera kortslutningsstraum i ein svak eller isolert elektrisk installasjon,karakterisert vedat kortslutningsstraumen blir levert som ein likestraum frå eit energilager beståande av minst ein kondensator (C), der kretsen blir aktivert av halvleiarbrytar (T), og kondensator (C) blir lada opp gjennom diode (D) til ein spenning lik amplitudeverdien i elektriske installasjonen, der motstand (RI) avgrensar ladestraumen.