SE426895B - Skyddsanordning for en seriekondensator i ett hogspenningsnet - Google Patents

Description

. 15 20 25 50 8104184-0 linjeströmsmatningsdon med batteriuppbackning etc (se t ex US-patent- sn-iftema 5 670 175 och 4 174 529). Ändamålet med föreliggande uppfinning är att' åstadkomma en skyddsanordning av ovannänmda slag, vid vilken triggdonet för slqddsgxxistgapet »inte lu-äver någon separat energimatning. Detta uppnås enligt uppfinningenmed en skydds- anordning som har de i patentkrav 1 angivna. lsänneteolmen.

Enligt uppfinningen utnyttjas varistorströmmen direkt till att via en ström- transformator och pulstransformator generera en högspäzzningspuls för trigg- ning av gnistgapet. Under normal drift är strömtransfomatorn och pulstrans- fomatorn kortslutzza av ett kopplingsorgan, som styrs direkt eller indirekt av varistortemperaturen., Nár temperaturen överskrider en förutbestämd nivå., öppnas kopplingsorganet och en triggpuls kan passera till gnistgapet. Genom att varistorströmmen används för alstring av triggpwflsen uppnås att ingen separat energimatning behövs. Vidare uppnås att triggpulsen är automatiskt synlcroniserad med toppvärdet för nätfrekvensspänningen över gnistgapet och har samma polaritet som denna., varigenom en så-'lcrare tändning av gapet er- hålles. En ytterligare fördel med uppfinningen är att två villkor måste vara uppfyllda för att en högspärmingspuls skall kunna avgivas, nämligen (a) att energiabsorptionsdetektorn ger en utlösningssignal, dvs den ter- miska laddningsgränsen för varistorn har uppnåtts, och (b) att ström flyter genom varistorn. ' Detta innebär att gristgapet endast kan triggas under ett verkligt feltill- stånd i högspärmingsrxätet.

Uppfinningen skall förklaras närmare genom beskrivning avvutförixxgsexempel under hänvisning till bifogade ritning, i vilken fig 1 visar principen för en skyddsanordning enligt uppfinningen, fig 2 visar ett utförande- av ett i slqvddsanordningen ingående triggdon med mekanisk kopplingsanordning, fig 3 visar ett alternativt utförande av ett sådant triggdon utfört med elektronisk kopplingsanordning, och' fig 4 visar ett utförande av en i triggdonet enligt fig 5 ingående ström- integrator. ' 10 15 20 25 ÉO 35 8104184-0 Fig 1 visar en skyddskrets för ett i 'en högspänningslednirmg 1 irzkopplat seriekondensatorbatteri 2.1 Ett spänningsberoende motstånd 5 är kopplat parallellt över kondensatorn för att slqrdda denna mot farliga överspän- ningar som kan uppträda exempelvis vid en kortslutning på. högspärmingsled-_ ningen. Motståndet 5 är uppbyggt av ett stort antal serie- och/ eller paral- lellkopplade ZnO-varistorblook. Ett tvångstriggat gnistgap 4 är kopplat parallellt över ZnO-motståxzdet 5 för att shunta detta när motståndet ut- nyttjats till sitt termiska gränsvärde. I serie med gnistgapet 4 ligger en parallellkoppling av en reaktor 5 och ett motstånd 6 för att begränsa kon- densatorströmmens amplitud då. gnistgapet tänder. Parallellt med gnistgapet 4 ligger en förbíkopplingsbrytare 7, vars styr-don 8 påverkas av gnistgaps- strömmen. Därigenom kommer brytaren 7 att slutas och följaktligen gnistgapet 4 att släckas en viss tid efter det att gapet tänts.

För triggning av gnistgapet 4 utnyttjas strömmen genom varistorn 5 direkt till att via en strömtransformator 9 och en pulstransformator 10 avge en högspäxmingspuls till ett tändgap 11. Triggsignalen fördröja dock genom att triggkretsen kortsluts med en switch 12, som styrs direkt eller indirekt av temperaturen hos varistorn 5. I det visade utföringsexemplet styrs även switchen 12 direkt från variator-strömmen via en andra strömtransformator 15 och en energiabsorptionsdetektor 14. När variator-temperaturen överskrider en förutbestämd nivå. öppnas switohen ooh en triggpuls kan passera till gnist- gapet 4.

Figv 2 visar ett utförande av triggdonet där kopplingsanordningen 12 utgöres av ett tidöverströmsrelä med invertkarakteristik. Relät kan vara mekaniskt eller elektroniskt. Dess styr-don 12a (reläspolen) är inkopplat i strömtrans- formatorns 9 sekundärkrets. Ett sådant utförande blir relativt enkelt och kan dessutom enkelt kombineras med en i princip momentan .utlösning av relät vid stora över-strömmar, t ex då. en kortslutning inträffar i kondensator-batte- riets närhet. Vid sådana felfall är det önskvärt att utlösningen sker omedel- bart och inte först sedan variator-ns 5 temiska gränsvärde uppnåtts.

Fig 5 visar ett utförande av triggdonet där switchen 12, som kortsluter strömtransformatoms 9 sekundärlindzxing, är uppbyggd av enbart statiska komponenter. Strömtransformatorn 9 har sin sekundär-lindning ansluten till en helvågslilcriktare 15, vars likströmssida under normal drift kortsluts via en transistor 16. I serie med pulstransfomatorns 10 primärlindning ligger två antiparallellkopplade dioder 17, 18, vilka ger ett spänningsfall 10 15 20' 25 30 8104184-0 p 4_ av samma. storlek som spänningsfallet över lilu-iktaren 15 och transistorn 16, Därigenom kommer ingen spänning att tillföras pulstransformatorn 10 under normal drift. Parallellt över transistorn 16 ligger en varistor 19 för överspänningsswdd samt en krets bestående av en kondensator 20, en diod 21 och ett motstånd 22 för att skydda transistorn mot högfrekventa transienta spänningar som kan uppträda transistorn övergår till icke strömröranae tillstånd. e ' Tr-ansistorn 16 styrs från strömtransformatorn 13 via en strömintegrator 24, en nivådetektor 25 och en ytterligare transistor 26, som under normal drift är icke ledande. Mellan transistorns 26 bas och emitter ligger ett motstånd 27 för avstörning av transienta spänningar.

Fig 4 visar hur strömintegratorn 24 kan vara utförd. Strömtransformatorns 13 selnmdärsida är ansluten till en helvågslibiktareæ, till vars lik- strömssida två. parallellgrenar är anslutna, av vilka den ena innehåller ett mostånd 29 och den andra en kondensator 30 parallellkopplad med ett motstånd 31 och seriekopplad med ett motstånd 32 och en diod 33. Motståndet . 29 är lågohmigt i förhållande till impedansen i den andra parallellgrenen.

Den likriktade strömmen laddar upp kondensatorn 30; och kondensatorspän- ningen blir ett mått på. den i varistorn 3 utvecklade energin. Motståndet 31 är så avpassat att tidskonstanten för urladdning av kondensatorn 30 motsva- rar den tidskonstant med vilken varistorn svalnar efter en överspalnning.

Om kondensatorn 30 har en läclcresistans av lämplig storlek kan motståndet 31 slopas.

Spänningen på kondensatorn 30 tillförs nivådetektom 25, som har ett tröskel- värde så. avpassat, att den avger signal till transistorn 26 (fig 3) när ZnO-varistorn 3 utrwttjats till sitt termiska gränsvärde. Då. transistorn 26 på så sätt får styrström etableras en strömlccets genom transistom 26 och det mellan transistorns 16 bas och kollektor liggande motståndet V23. Där- igenom ändras spälznxingstillståndet för transistorn 16 så att denna övergår till icke ledande tillstånd. Därvid aktiveras pulstransformatorn 10 och ger en triggpuls till gnistgapet 4 vid den tidpunkt då den nästföljande nätfrek- venta. spänningshalvvågen över gnistgapet har sitt maximalvärde.

Strömtransfomatom 9 och pulstransformatorn 10 kan eventuellt kombineras t ex i en trelindningstransformator med gemensam jämkänla.. Den ena lind-

Claims (9)

8104184-0 ningen bildar därvid gemensam primärlindning, medan den andra lindninjgen motsvarar strömtransformatorns sekundärlindning som normalt kortsluts av switohen 12, och den tredje lindningen motsvarar pulstransformatorns 10 sekundärlindning.

1. PATENTICRAV _ 1. Slq-ddsanordning för en seriekondensator (2) i ett högspärmingsnät (1), vilken anordning omfattar ett parallellt med seriekondensatorn (2) anord- nat spänningsberoende motstånd (3), ett parallellt med motståndet anordnat triggat gnistgap (4) för shuntníng av motståndet (3) vid överbelastning av detta, ett strömkärmande organ (9) för avkänning av strömmen genom motstån- det, en energiabsorptionsdetektor (14) för direkt eller indirekt avkänning av motståndets '(3) temperatur, samt en pulstransformator (10) för upptrans- formering av pulser för triggning av gxistgapet (4), k ä. n n e t e e k n a d därav, att pulstransforxuatorn (10) är elektriskt eller magraetiskt kopplad till det strömkännande organet (9), vilket vid normal drift är kortslutet av en kopplingsanordrxing (12), vilken är styrd av energiabsorptionsdetek- torn (14) på sådant sätt, att den öppnas om varistortemperaturen överstiger en förutbestämd nivå, varvid en direkt av varistorströmmen via det strömkän- nande organet (9) och pulstrmsformatorn (10) alstrad triggpuls kan passera tm gnistgapet (4).

2. Slqddsanordning enligt patentlcrav 1, k ä. n n e t e c k n a d därav, att det spänningsberoende motståndet (3) är uppbyggt av zinkoxidvaristorer.

3. 5. Slqvddsanordning enligt patentlcrav 1 eller 2, k ä. n n e t e c k n a d därav, att det strömkäxxnande organet (9) utgöres av en strömtransformator.

4.9 slwaasanoraning enlig-c patenmav 5, k ä n n e t e c k n a a därav, att strömtransformatorn (9) och pulstransformatorn (10) är kombinerade på. en gemensam järnkärzxa.

5. Slgvddsanordning enlig-t något av patentlccaven 1-4, k ä. n n e t e c k - n a d därav, att kopplingsezxordningen (12) utgöres av ett mekaniskt eller statiskt tidöverströmsrelä med inverttidkaralcteristik. 8104184-0 6.

6. Skyddsanordning enligt något av patentkraven 1-4, k ä. n n e t e c k - n a d ' därav, att kopplingsanordningen (12) utgöres av ett 'oimetallrelïi

7. Skyddsanordning enligt något av patentkraven 1-4, _k ä. n n e t e k - n a d därav, att kopplingsanordzxingen utgöres av en elektronisk elkopplare, exempelvis en transistorswitch. *

8. Skyddsanordning enligt patentlmav 7, k ä. n n e t e c k n a. d därav,- att energiabsorptionsdetektorn (14) innehåller en kondensator (30) som är så anordnad, att den vid överspäzmíng över seriekondensatorn (2) upp- laddas av en ström som motsvarar den genom det spänningsberoende motståndet (3) flytande strömmen och att spänningen över nämnda kondensator (30) därvid utgör ett mått på. den i det spänningsberoende motståndet (3) utvecklade energimängden.

9. sk-.yaasanormmg enlig: patentuav a, k ä n n e t e c 1: n a a därav, att kondensatorn (30) är parallellkoppladlmed ett motstånd (31), vars resis- tans är så. avyassad att kondensatorns (30) urladdnzïng genom motståndet (31) (sker med en tidskonstant som motsvarar det spänningsberoende motståndets (3) tel-niska tiaskonstant vid avsvalning. '