NO854791L - System for kompensering av kapasitive og aktive jordstroemmer. - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen loser problemet med å utforme et. system som muliggjør senkning av jord-kortslut-ningsstrømmer og sjokkstrømmer for mennesker. ved et enkelt-fase sjokk under selveutløsnings-grensen i vekselstrøms elektriske nett med et. isolert nøytralpunkt.Arbeidsviklingen hos en induksjonsenhet (1) er. koblet mellom et kunstig nett-nøytralpunkt (2). og jord, og hjelpeviklinger er koblet til inngangen og utgangen hos en impedansomformers forsterker (3). Den første utgangen hos en kontrollenhet (4) er koblet til impedansomformerens forsterker (3), og den andre utgangen er koblet. til induksjonsenheten (1), og inngangen hos kontrollenheten (4) er koblet til utgangen hos en. kontroll-måleenhet (5) som er koblet mellom nettet. og jord. Dessuten er en tredje utgang hos kon-. trollenheten (4) koblet til en nettimpedans symmetridanner (6) som er koblet mellom nettet og jord.I tilfellet av en feil i en fase bevirker kontroll-måleenheten (5) en signaltilførsel til kontrollenheten (4) som genererer et signal for regulering av induksjonsenheten (1) og impedansomformers forsterkeren (3). En endring av induktansen i induksjonsenheten (1) bevirker resonans med resultantinduktansen for nettet, hvorved kapasitanskomponenten i strømmen hos feilfasen kompenseres. En endring av den positive tilbake-koblingskoeffesienten for impedansomformerens forsterker (3) som, gjennom hjelpeviklingen i induksjonsenheten (1) virker på dens arbeidsvikling, kompenserer den aktive komponenten av strømmen i feilfasen.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et system for kompansering av kapasitive og aktive jordstrømmer ved en senkning av inpedansen av en fase som skyldes en feil i elektrisk tre-fase vekselstrømsnett som har et isolert nøytralpunkt. Oppfinnelsen finner anvendelse ved kompensering av enkelt-fase kortslutningsstrømmer og enkeltfasestrøm hos en feil som skyldes impedans som har en konstant eller ulineært varierende verdi.

Fagfolk har fra polsk patent nr. 92.151 kjennskap til et system for kompansering av kapasitive jordstrømmer, bestående av en kunstig kortslutningsblokk som er koblet i serie med strømspolen i et direktivt rele, og spenningsspolen hos nevnte rele er forbundet i parallell med en drossel som har et justerbart luftgap. Drosselen er koblet i serie med en jordet sperrekondensator og kontaktene på det direk-tive releet er koblet i en drivenhetkrets som er mekanisk forbundet med drosselen. Den kunstige kortslutningsblokken kobles på og av ved hjelp av det utførende rele i programmer-ings-tidsstyringsenheten med tidsintervaller programmert av systemets bruker. Systemets operasjonsprinsipp er basert på en syklisk endring av drosselens induktans til den verdi hvor den kapasitive jordstrømmer kompanseres.

Den vesentlige ulempe ved det ovennevnte system er nødvendig-heten av jording av en av nettets arbeidsledninger under kompansering av kapasitive jordstrømmer, hvilket skaper muligheten for elektrisk sjokkfare.

Fagfolk kjenner til fra polsk patent nr. 103.180 et system for kompansering av kapasitive jordstrømmer, omfattende en måleblokk hvis utgang er forbundet med inngangen hos en reguleringsblokk. Systemet er forsynt med en magnetisk forsterker hvis arbeidsvikling er koblet parallelt med inngangen hos måleblokken og er koblet mellom jord og nettets nøytralpunkt, og styreviklingen i den magnetiske forsterkeren er koblet til utgangen hos det utøvende element i reguleringsblokken. Anvendelsen av forsterkeren eliminerer nødvendigheten av jording av nettets arbeidsledning under kompansering av de kapasitive jordstrømmer, hvilket reduserer muligheten for den elektriske sjokkrisiko. Kompansering av kapasitive jordstrømmer skjer automatisk på en kontinuer-lig måte, hvorved systemet reagerer overfor kapasitansendrin-ger bevirker at endringer i nettets bruksforhold, hvorved sikres de optimale operasjonsparametere for dette.

Den vesentlige ulempe ved ovennevnte beskrevne system er

at kun den kapasitive komponent i jordstrømmene kompanseres, og dessuten at systemet kun er konstruert for strømnett med et tilgjengelig nøytralpunkt.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å utforme et system som muliggjør senkning av jord-kortslutningsstrømmer og sjokkstrømmer for mennesker ved enkelt-fase sjokk under selv-utløsningen i vekselstrøms elektriske nett med et isolert nøytralpunkt.

Oppfinnelsen tilfredsstiller siktemålet på en slik måte

at det innføres i en induksjonsenhet en inpedansomformer som er en forsterker, og hjelpeviklinger koblet med arbeidsviklingen i enheten, og det således tilveiebragte sett kobles mellom et kunstig nøytralpunkt i nettet og jord. Dernest utføres regulering av induktans og tilbakekoblingen for forsterkeren i impedansomformeren, idet induktansen i enheten bringes til resonans med nettets kapasitans, hvorved kapasitive og aktive komponenter i strømmen for feilfasen kompanseres. Reguleringen utføres ved hjelp av en spenning-strøm-analyse av feilfasen og sammenlignes med grenseparametrene som innmates til kontrollmåleenheten.

Systemet ifølge oppfinnelsen kjennetegnes ved at arbeidsviklingen i induksjonsenheten kobles mellom et kunstig nøy-tralt punkt i nettet og jord, og hjelpeviklinger koblés på inngangen og utgangen av forsterkeren i impedansomformeren. Den første utgangen fra kontrollenheten kobles til forsterkeren i impedansomformeren, og den andre utgangen kobles med inngangen hos induksjonsenheten som regulerer dens induktans, idet inngangen til kontrollenheten er koblet til utgangen av kontroll-måleenheten som er koblet mellom nettet og jord.

Ifølge en annen løsning, når nettet har usymmetriske impe-danser i forholdet til jord, er det et vesentlig trekk ved oppfinnelsen at også den tredje utgangen på kontrollenheten kobles til en nettimpedanssymmetri-danner som kobles mellom nettet og jord.

Løsningen ifølge oppfinnelsen muliggjør begrensning av sjokk for mennesker i form av enkelt-fase strømmer i nett med et isolert nøytralpunkt ved kompansering av de kapasitive og aktive komponenter under selv-utløsningsgrensen som er definert ved anbefalingene fra den internasjonale elektrotekniske komite (IEC). På grunn av denne nevnte løsning oppnås en komplementær beskyttelse mot elektriske sjokk i nettet med et isolert nøytralpunkt i forhold til det anvendte be-skyttelsesmiddel.

En fordel er også at systemet som er regulert til å begrense de sjokkdannende strømmer, sikrer begrensning av jord-strømmer ved enkeltfasekortslutninger, hvorved utvidelsen av enkelt-fase kortslutninger til to- og tre-fase type begren-ses, hvorved eksplosjons- og brannrisiko reduseres.

Anvendelsen av kontrollmåleenheten tillater regulering av systemet uten nødvendighet av kunstig jording, hvilket ytterligere reduserer sjokkrisikoen. På den annen side muliggjør anvendelsen av nettimpedanssymmetri-danneren operasjon av systemet ifølge oppfinnelsen på usymmetrisk nett med et isolert nøytralpunkt.

Oppfinnelsen vil nå bli forklart ved hjelp av et eksempel,

på basis av det system som er vist på tegningen, og som

viser i blokkskjema form systemet som muliggjør oppnåelse av kompanseringer av kapasitive og aktive jordstrømmer.

I det systemet som er angitt på tegningen er arbeidsviklingen i en induksjonsenhet 1 koblet mellom et kunstig nett-nøytralpunkt 2 og jord, og hjelpeviklinger er koblet på inngangen og utgangen av impedansomformerens forsterker 3. Den første utgangen hos en kontrollenhet 4 er koblet til impedansomformerens forsterker 3, og den andre utgangen fra kontrollenheten 4 er koblet til inngangen på induksjonsenheten 1 for regulering av dens induktans. Kontrollmåleenheten 5 er koblet mellom nettet og jord, og dens utgang er koblet til inngangen på kontrollenheten 4. Dessuten er den tredje utgangen på kontrollenheten 4 koblet til inngangen på nettimpedans-symmetri-danneren 6 som er koblet mellom nettet og jord.

Kontrollmåleenheten 5 anvendt i systemet løses på en slik måte at den omfatter et sjokkstrøm kontrollsystem og et jord-spennings kontrollsystem. Sjokk-strøm kontrollsystemet er en erstatningsimpedans for det menneskelige legemet med spenning-strøm karakteristikken som anbefales av den internasjonale elektrotekniske komite i publikasjon 479. Jord-spennings kontrollsystemet er en jord-spennings komparator og en utgangsanalysator som består av filtere for komponenter av symmetriske spenninger og en adderende forsterker, hvis signaler gjennom kontrollenheten 4 regulerer verdien av jordstrøm i feil-fasen.

Kontrollenheten 4 løses på en slik måte at den består av

et differensiert element som velger minimumsverdien av feil-fasespenningen, og av elementer som danner signalene som kontrollerer induksjonsenheten 1, impedansomformerens forsterker 3 og nettets impedans-symmetri-danner 6.

I tilfelle det i systemet ifølge oppfinnelsen anvendes induksjonsenheten 1 hvis induktans reguleres ved å endre stør- reisen av luftgapet i kjernen, genereres i kontrollenheten 4 et signal som starter en justeringsanordning som bevirker endringen av nevnte luftgaps størrelse. På den annen side, med anvendelse av induksjonsenheten 1 hvis induktans rggule--; res ved å endre magnetiseringsstrømmen for transduktoren, genereres i kontrollenheten 4 et signal, ved hjelp av hvilket verdien av nevnte strøm endres i justeringsanordningen.

I et symmetrisk nett har resultanten av impedansen for spesielle faser den samme verdien, hvilket muliggjør operasjon av systemet med frakoblet nettimpedans symmetridanner 6. Således er operasjonen av systemet ifølge oppfinnelsen i

et beskyttet symmetrisk nett som følger. Ved en feil i en fase, lager kontrollmåleenheten 5 en signalformidling til kontrollenheten 4 som genererer signaler for regulering av induksjonsenheten 1 og impedansomformerforsterkeren 3. Signalet som sendes til induksjonsenheten bevirker en endring av dens induktans og bringer til resonans med resultanten av nettets kapasitans, hvorved kompanseres den kapasitive komponent i strømmen for feil-fasen. På den annen side bevirker signalet som sendes til impedansomformerens forsterker 3 en endring i den positive tilbakekoblingskoeffesi-ent i forsterkeren som, gjennom hjelpeviklinger i induksjonsenheten 1, virker på dens arbeidsvikling, hvorved den aktive komponent av strømmen i feilfasen kompanseres.

I et usymmetrisk nett har resultanten av impedansen for spesielle faser en forskjellig verdi. Operasjonen av systemet ifølge oppfinnelsen i et beskyttet usymmetrisk nett er som følger. Kontrollmåleenheten 5 lager en signalformidling til kontrollenheten 4 med hensyn til impedanstilstanden for nettfasene i forhold til jord.

Et kontrollsignal generert i kontrollenheten 4, matet til nettets impedanssymmetridanner 6, bevirker kompansering av impedansresultanten for nettets faser i forhold til jord. Ytterligere operasjoner av systemet i tilfellet av en feil i en fase skjer slik som i beskrivelsen av systemet for et beskyttet symmetrisk nett.

Claims (2)

1. System for kompansering av kapasitive og aktive jordstrømmer, omfattende en induksjonsenhet hvis styring er forbundet med en reguleringsblokk, karakterisert ved at arbeidsviklingen i induksjonsenheten (1) er koblet mellom et kunstig nett-nøytralpunkt (2) og jord, og dens hjelpeviklinger er koblet på inngangen og utgangen av en impedansomformers forsterker (3), idet den første utgangen hos en kontrollenhet (4) er koblet til impedansomformerens forsterker (3), den andre inngangen er koblet til inngangen på induksjonsenheten (1), og idet inngangen på kontrollenheten (4) er koblet til utgangen av en kontroll-måleenhet (5) som er koblet mellom nettet og jord.

2. System som angitt i krav 1, karakterisert ved at en tredje utgang på kontrollenheten 4 er koblet til en nettimpedans-symmetridanner (6) som er koblet mellom nettet og jord.