SE442801B - Skyddskrets och sett att skydda varistorer fren stromstotar - Google Patents

Description

“8002835-0 i utrustningen blir otillàtet hög. Dà energiutvecklingen i ut- rustningen sker allför snabbt kommer luftgapet nämligen icke att hinna träda i funktion innan utrustningen skadas.

I den amerikanska patentskriften 4 174 529 beskrives en krets, medelst vilken såväl den i den skyddade varistorn ut- vecklade energimängden som takten för energiutvecklingen be- stämmes. Emellertid har det senare konstaterats att energiut- vecklingstakten för sig kan avgöra när varistorstömmen måste avledas för att varistorn skall skyddas mot skada. Detta gäller särskilt då ett fel uppträder relativt nära den skyddade va- ristorn och den transmissionsledningsinduktans som kan bilda en strömbegränsande impedans för felströmmen är relativt låg.

Takten för energistegringen är en direkt funktion av felström- men, varför felströmmen kan utnyttjas för bestämning av när takten för energiutvecklingen i varistorn blir otillàtet hög.

Föreliggande uppfinning har till ändamål att âsatdkomma en förenklad och förbättrad krets för detektering av energi- stegringstaktengenom provtagning på felströmmen och generering av en högspänningspuls till ett triggat luftgap för avledning av felströmmen från varistorn innan skada på varistorn kan uppträda.

Närmare angivet avser uppfinningen en skyddskrets för zinkoxidvaristorer, innefattande ett triggbart gnistgap och högspänningsorgan för triggning av nämnda gap vid uppträdandet av en stötström samt strömavkänningsorgan för bestämning av förekomsten av stötströmmen och aktivering av nämnda högspän- ningsorgan. Uppfinningens kännetecken framgår at patentkraven.

Uppfinningen beskrives nedan närmare under hänvisning till bifogade ritning, på vilken fig. l visar ett blockschema över en seriekondensator- skyddskrets enligt en såsom exempel vald utföringsform av upp- finningen.

Den på ritningen visade skyddskretsen utnyttjas för att skydda en seriekondensator i en kraftöverföringsledning. En metalloxidvaristor 10 är inkopplad parallellt med kondensatorn ll för att leda ström förbi kondensatorn då spänningen över 8002835-0 denna tenderar att bli alltför hög. Höga spänningar kan upp- byggas över kondensatorn exempelvis om en jordslutning upp- träder på transmissionsledningen. Ett triggat luftgap 12 är inkopplat parallellt med såväl metalloxidvaristorn 10 som kon- densatorn ll för att leda ström förbi varistorn och konden- satorn då storleken av eller takten för energiutvecklingen i varistorn blir alltför hög. Ett induktivt element 13 är seriekopplat med luftgapet i syfte att begränsa strömmen ge- nom såväl luftgapet som kondensatorn då luftgapet blir ledande.

En avkänningsanordning l4 utnyttjas för att övervaka strömmen genom varistorn och åstadkomma en insignal till en pulstrans- formator T, som i sin tur alstrar högspänningspulser till det triggade luftgapet 12. Seriekondensatorskyddskretsen är an- sluten till transmissionsledningen vid anslutningsklämman L och vid den gemensamma anslutningsklämman G. I Avkänningsanordningen innefattar en strömtransformator CT som övervakar strömmen genom varistorn 10 och alstrar in- signaler till pulstransformatorn enbart då ett feltillstånd uppträder i transmissionsledningen. över strömtransformatorn CT är ett belastningsmotstånd Rl inkopplat. Vidare är strömtransformatorn vid sin ena ände förbunden med den ena änden hos ett motstånd R2, vars andra ände är förbunden med ett icke-linjärt resistivt element Z, som vid sin andra ände är kopplat till jord. över motståndet R2 är lågspänningslindningen hos pulstransformatorn T an- sluten. Det icke-linjära motståndet Z består av en zinkoxid- varistor med en förutbestämd tillslagsspänning. I stället för denna varistor kan man dock alternativt utnyttja ett annat såsom ett spänningsberoende omkopplingsorgan verkande element, exempelvis en zenerdiod. I .

Nedan skall närmare förklaras hur den ovan beskrivna kretsen detekterar en hög energistegringstakt i varistorn lO och genererar lågspänningspulser. Eftersom takten för energi- utvecklingen i varistorn 10 är proportionell mot strömmen ge- nom varistorn, kan den takt i vilken energi absoerberas i U PooR QUALITY 8002835-0 varistorn bestämmas med ledning av toppvärdet för varistorström- men. Varistorströmmen representeras av en över motståndet Rl alstrad spänning. Följaktligen kan takten för energiutveck- lingen i varistorn representeras av toppvärdet för spänningen över motståndet Rl. Storleken av denna spänning avkännes med hjälp av motståndet R2 och det icke-linjära motståndet Z. Det icke-linjära motståndet Z verkar såsom ett spänningskänsligt omkopplingsorgan och kan exempelvis bestå av en varistor eller en zenerdiod. Då spänningen över motståndet Rl är lägre än tillslagsspänningen för det icke-linjära motståndet Z, kommer mycket låg ström att flyta genom motståndet R2 och det icke- linjära motståndet Z, varför närmelsevis hela spänningen över motståndet Rl kommer att uppträda över det icke-linjära mot- ståndet Z. Då spänningen över motståndet Rl i stället är större än tillslagsspänníngen för det icke-linjära motståndet Z1 kom- mer ström att flyta genom motståndet R2 och det icke-linjära motståndet Z. Den del av spänningsfallet över motståndet Rl som överstiger tillslagsspänningen för det icke-linjära mot- ståndet Z uppträder härvid över motståndet R2. Spänningen över motståndet R2 göres liten relativt den totala spänningen över motståndet Rl, så att små spänningstillskott utöver den erfbr- derliga tillslagsspänningen för det icke-linjära motståndet Z kommer att vara tillräckliga för att ge upphov till en genere- ring av erforderliga spänningspulser till transformatorn T.

Härigenom erhålles en ökad känslighet hos kretsen för små ök- ningar av felströmmen utöver ett förutbestämt värde. Spänningen över motståndet R2 ökas med hjälp av transformatorn T till ett tillräckligt högt värde för aktivering av det triggade luft- gapet 12. Eftersom spänningen över motståndet Rl varierar inom ett brett område, kan ett parallellt icke-linjärt motstånd_an- slutas över motståndet R2 för att begränsa den maximala spän- ningen över detta och förhindra att otillåtet höga spännings- pulser kan uppträda och skada transformatorn T. De spännings- pulser som uppträder på transformatorns T lågspänningssida är praktiskt taget exakt i fas med spänningen över varistorn 10. 8002835-0 Detta innebär att de av transformatorn T alstrade högspännings- pulserna är i fas med de spänningsmaxima som uppträder över det triggade luftgapet 12. Detta fasförhållande är en betydel- sefull egenskap hos kretsen.

Den ena änden hos transformatorns T högspänningslindning är ansluten till den gemensamma anslutningsklämman G samt till den ena änden hos ett motstånd R3. Detta motstånd R3 är vid sin andra ände anslutet till den ena änden hos en kondensator C, vars andra ände är förbunden med den andra änden hos trans- formatorns T högspänningslindning. Kondensatorn C och mot- _ ståndet R3 bildar ett högpassfilter, som åstadkommer en våg- formning av den över transformatorns T högspänningslindning uppträdande spänningen. Spänningen över motståndet R3 utgör den signal som utnyttjas såsom triggsignal för luftgapet 12.

Den ovan beskrivna zinkoxidvaristorskyddskretsen kan icke endast utnyttjas för att skydda varistorer i seriekon- densatorskyddskretsar utan den kan-användas generellt i olika sammanhang där ett behov av att skydda zinkoxidvaristorer föreligger.

Claims (7)

8002835-0 Patentkrav

1. Skyddskrets för zinkoxidvaristorer, innefattande ett triggbart gnistgap (12) och högspänningsorgan (T) för trigg- ning av nämnda gap vid uppträdandet av en stötström samt strömavkänningsorgan (CT) för bestämning av förekomsten av stötströmmen och aktivering av nämnda högspänningsorgan, k ä n n e t e c k n a d av att ett par linjära motstånd, omfattande ett första (R1) och ett andra (R2) motstånd, och ett spänningsberoende omkopplingsorgan (Z) är anslutna till strömavkänningsorganet (CT) och till den ena sidan hos hög- spänningsorganet (T) för att avge spänning till högspännings- organet då en över ett av nämnda linjära motstånd alstrad spänning överstiger en förutbestämd tillslagsspänning för det spänningsberoende omkopplingsorganet (Z).

2. Skyddskrets enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att strömavkänningsorganet innefattar en strömtransformator (CT) och att det första motståndet (R1) är inkopplat över strömtransformatorns utgång för att alstra en första spänning i beroende av strömmen genom den eller de skyddade varisto- rerna (10).

3. Skyddskrets enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att det andra motståndet (R2) är kopplat till det första motståndet (R1) och till det spänningsberoende omkopplings- organet (Z) samt över en ingång hos högspänningsorganet (T) för att alstra spänning över högspänningsorganet, då det spänningsberoende omkopplingsorganet (Z) blir ledande.

4. Skyddskrets enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att det första motståndet (R1) och det spänningsberoende omkopplingsorganet (Z) är anslutna till en utgång från hög- spänningsorganet (T), medan en andra utgång hos högspännings- organet är ansluten till en triggelektrod för att avge en högspänningspuls till denna vid uppträdandet av en stötström genom den resp. de skyddade varistorerna (10).

5. Skyddskrets_enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att högspänningsorganet innefattar en transformator (T) , 1:) h 8002855-0 och att en kondensator (C) och ett vågformningsmotstånd (R3) är seriekopplade med varandra över transformatorns utgångssida för att bilda ett högpassfilter mellan trans- formatorutgångarna och triggelektroden.

6. Skyddskrets enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att det spänningsberoende omkopplingsorganet (Z) till- hör den grupp som omfattar varistorer och zenerdioder.

7. Sätt att skydda varistorer från strömstötar, k ä n n e t e c k n a t av att man i en krets innehållande den eller de varistorer som skall skyddas anordnar ett strömavkänningsorgan för avkänning av varistorströmmen, att ett första motstånd inkopplas över strömavkänningsorganets utgång för alstrande av en mot varistorströmmen svarande spänning, att en seriekrets, omfattande ett andra motstånd och ett spänningskänsligt omkopplingsorgan, inkopplas över det första motståndet för att orsaka tillslag hos omkopp- lingsorganet, då nämnda spänning överstiger en förutbestämd tillslagsspänning, att en transformator med en ingångssida och en utgângssida anslutes med sin utgångssida till ett triggbart luftgap, som är anordnat såsom en shunt till den resp. de skyddade varistorerna för att bilda en shuntväg för varistorströmmen, då det triggbara luftgapet aktiveras, och att nämnda andra motstånd inkopplas över nämnda trans- ' formators ingångssida för aktivering av transformatorn vid tillslag hos det spänningskänsliga omkopplingsorganet.