SE514869C2 - Mot störljusbågar säkrat ställverk för fördelning av elektrisk energi - Google Patents

Description

25 30 514 869 2 teknikens ståndpunkt är kända genom ämnet "störljusbågsskydd".

Trots talrika lösningsförslag har olycksutvecklingen sedan sextiotalet varit märkbart negativ.

En uppgift för uppfinningen är därför att fmna en ekonomisk acceptabel lösning för att öka säkerheten hos en kopplingsanläggning på sådant sätt, att störljusbågar, utan risk för felutlösningar och faror för personer eller anläggningsdelar, säkert och snabbt upp- märksarninas och verkningarna av störljusbâgar hindras på ekonomiskt försvarbart sätt, varvid härvid särskilt selektiviteten vid kortslutriingar och överströmmar skall upprätthållas och försörjningssäkerheten vara hög.

Uppgiften för uppfinningen löses genom patentkravets l kännetecknande särdrag, medan i underkraven anges synnerligen fördelaktiga vidareutvecklingar av uppfinningen.

Med ledning av ritningen, på vilken ett utföringsexempel är framställt, skall uppfinningen, vidare utföringsformer och förbättringar av uppfinningen och ytterligare fördelar närmare beskrivas och förklaras, varvid fig. 1 visar en perspektivvy av ett avsnitt av ett lågspänningsställverk; fig. 2 visar det enpoliga kretsschemat för det i fig. l framställda ställverket; fig. 3 visar ett av innerrummen hos de enskilda fälten från sidan; fig. 4 visar en principvy framifrån av arrangemanget av samlingsskenor och apparater; fig. 5 visar en vy av den ledarplatta vid vilken sensorerria är anslutna; fig. 6 visar en vy av sensorernas logikkoppling; fig. 7 visar en ytterligare vy av logikkopplingen; fig. 8 visar en vy av en central bearbetning fig. 9 visar en vy av en decentraliserad bearbetning fig. 10 visar en principvy av kortslutaren; fig. 11 visar en principvy av anordningen vid samlingsskenar- rangemang i en lâgspänningskopplingsanläggning; fig. 12 visar en perspektivvy av anordningen vid ett sarnlingsskenarrangemang i ett lågspänningsställverk; fig. 13 visar en framställning av ett sarnlingsskenarrangemang med utinatningsskenor och hallsensorer framifrån; fig. 14 visar en vy av det i fig. 1 visade sarnlingsskenarrangemanget från sidan; fig. 15 visar en detaljvy Z av det i fig. 4 visade sarnlingsskenarrangemanget; fig. 16 visar en vy av ett sarnlingsskenarrangemang med utmatningsskenor och ytterligare hallsensorer; fig. 17 visar en vy från sidan av det i fig. 6 visade sarnlingsskenarrangemanget; fig. 18 visar ett första exempelarrangemang av ljusvägsledaren vid tre strömsarnlingsskenor fig. 19 visar ett andra exempelarrangemang av ljusvågsledaren vid två strömsamlingsskenor; fig. 20 visar ett tredje exempelarrangemng av ljusvâgsledaren vid tre strömsamlingsskenor; fig. 21 visar ett exempelarrangemang av ljusvågsledaren vidd tre strömsamlingsskenor och därtill vertikalt anslutna strömskenor; och fig. 22 visar ett annat exernpelarrangemang av ljusvågsledaren vid P32956SEOO/SL/ejp 10 15 20 25 30 51-4 869 3 tre strömsamlingsskenor och därtill vertikalt anslutna strömskenor.

Ställverket 1 består av en första inmatning ' A, en andra inmatning B och en reservinmatning R såsom visas i tillhörande lcretsschema.

Bakom reservinmatningen är anordnad en reservtransforrnator, vilken vid bortfall av en av de båda inmatningama A eller B övertar försörjningen genom tillkoppling av en kopplingsströmställare.

Vidare består ställverket 1 av tre strömsarnlingsskenavsnitt SSA, SSR och SSB, vilka vart och ett kan matas från en inmatningsströmställare EA, ER och EB. Strömsarnlingssken- avsnitten SSA och SSR samt SSR och SSB är förbundna med varandra genom kopp- lingsströmställare KA och KB.

Med strömsamlingskenavsnittet SSA är förbunden en första utmatningsströmställare AA, varvid naturligtvis även kan fmnas flera utgångar resp. utgångsströmställare, t.ex. för inmatning av flera uppvårmningsaggregat.

En ytterligare utmatningströmställare AB är ansluten till det andra strömsam- lingskenavsnittet SSB, t.ex. för inmaming av en underfördelare.

I ñg. 2 visas ett avsnitt av fyra skåp 11-14 hos Ställverket 1, varvid fig. 3 och 4 visar ytterligare framställningar av dessa fyra skåp 11-14.

Det första skåpet 11 uppvisar den första utrnatningsströmställaren AA. I det andra skåpet 12 är anordnad den första inrnatningsströmställaren EA och en senare närmare beskriven kortslutare. Det tredje skåpet 13 innehåller kopplingsströmställaren KA och det Üärde skåpet innehåller inmatningsströrriställaren ER för reservinmatningen R.

Som visas i fig. 4, sträcker sig inmatningens A strömsarnlingsskenor i det övre området åtminstone via de första tre skåpen ll-13. Ytterligare utmatningsströniställare kan anordnas till vänster därom, när dessa strömsamlingsskenor förlängs åt vänster, såsom antyds av de streckade linjerna.

Reservinmatningens R strömsarnlingsskenor är däremot anordnade i mittområdet och i det tredje och fjärde skåpet 13, 14, samt till höger om dessa skåp.

Ställverket är bestyckat med hallsensorer och ljusvågledarsensorer för avkänning av en störljusbåge. Sensoremas närmare funktionssätt förklaras senare.

Ljusvågledarsensorerna tjänstgör för global (åtminstone i lika funktionsrum ortsoberoende) störljusbågeavkänning, dvs indikerar att en störljusbåge har inträtt, medan hallsensorerna avkänner störljusbâgens noggranna uppkomstort.

Störljusbågsavkänningen kan utföras för varje kopplingsfålt.

P32956SFO0lSL/ein 10 15 20 25 30 514 869 4 Totalt tillförs i detta fall upp till åtta hallsensorer medelst avskärmade signalledningar hos en avkånningselektronik. Anslutningen sker via en 25-polig D-sub-hylsa resp. stickkontakt 16, vilken är direkt anbringad på en ledarplatta 17, varvid ledarplattan 17 år anordnad i ett jordat stålplåtshus under skåphöljet eller fördelningsskenorna.

Upp till tre ljusvågledare (LWL) 17, 18, 19 anordnas instickbart eller fast direkt på ledarplattan, såsom visas i fig. 5.

I ett kopplingsfålt anordnas utöver hallsensorerna en eller flera LWL-slingor i kopplíngsfáltet och sarnmankopplas med varandra i en logisk ELLER-koppling.

Halllsensorerna ELLER-logikkopplas för varje anordningsort i grupper om vardera två till tre hallsensorer, vilket sker i avkänningselektroniken, varvid hallsensorerna exempelvis kan vara anordnade i mellanrummet mellan två ledare eller strömskenor samt mellan strömskenor och jordade anlåggningsdelar.

I olika funktionsrum hos ett kopplingsfålt, såsom fördelningsskenrum, apparatrum eller anslutningsrum, erhålls därvid upp till åtta anordningsorter. Exempelvis kan en eller två grupper av hallsensorer vara anordnade i upp till tre fördelningsskenrum. En eller två grupper hallsensorer kan därvid vara anordnade i upp till två apparatrum. En grupp av hallsensorer kan finnas i ett anslutningsrum.

I avkänningselektroniken eller en annan signalbearbetning OCH-logikkopplas separat LWL-summasignalen med hallsensorernas signaler på sådant sätt, att olika kopplings- och skyddsapparater, såsom kortslutare, effektbrytare, inmatningsströmstållare och kopp- lingsströmställare kan träda i funktion.

I enklaste fall kan en summasignal åstadkommas från en ELLER-logikkrets hos LWL-sensorerna med en summasignal från en ELLER-logikkrets hos hallsensorerna.

I avkårmingselektroniken är integrerade de optiska såndarna, mottagarna och förstårkarna för ljusvågledaren.

Logikfunktionerna för kopplingen av sensorema och utgångssignalerna för skydds- och kopplingsapparaterna år förverkligade exempelvis med GALs, PALs eller EPROMS och kan förändras genom omprograrnmering.

Utgångssignalema för skydds- och kopplingsapparatema ställs till förfogande från galvaniskt skilda halvledarreläer och pålåggs vid en 9-polig SUB-D-kontakt 20.

Avkånníngselektroniken i vilken även den logiska kopplingen av sensorsignalerna år integrerad, styr motsvarande snittställen hos kopplings- och skyddsapparaterna, alltså genom 9-poliga D-sub-kontakten 20.

P32956SEOO/SL/ejp 10 15 20 25 30 514 8169 5 Senare beskrivs närmare en central eller decentral utrustning med ledning av olika lösningar.

Som visas i ñg. 3 och 4, är i de första båda skåpen 11 och 12 anordnade totalt 8 grupper av hallsensorer H1-H8 i de olika funktionsrurnmen, varvid en grupp bildas av två hallsensorer.

De enskilda funktionsrumrnen är på känt sätt skilda från varandra genom skottväggar eller liknande.

I skåpens 11 och 12 fördelningsskenrurn är två grupper av hallsensorer H1 och H2 anordnade mellan de horisontella strömsamlingsskenorna endast för avkänning av en störljusbåge i detta omrâde.

I det första skåpets 11 apparatrum är i området för de vertikala anslutningsskenoma anordnad en tredje och en fjärde grupp hallsensorer H3 och H4, varvid den tredje gruppen av hallsensorer H3 är anordnad i omrâdet för de vertikala anslutningsskenorna och den fjärde gruppen H4 är anordnad i området för de vertikala utmatningsskenorna, alltså före och efter utmatningsströmställaren AA.

Det första skåpets arislutriingsrum är i området för de vertikala unnatningsskenorria eller i området för de horisontella utrnatningsskenorna bestyckat med en femte grupp av hallsensorer H5.

I det andra skåpets 12 apparatrum är vidare anordnad en sjätte och en sjunde grupp av hallsensorer H6 och H7, varvid dessa är anordnade före och efter inmamingsströmställaren EA.

En åttonde grupp av hallsensorer H8 är anordnad i det anslutningsrum som tjänstgör för inmatningen.

Dessa grupper av hallsensorer H1-H8 är som redan förklarats förbundna med en gemensam avkänningselektronik, vilken kan vara anordnad i ett av de båda skåpen 11 eller 12.

Dessutom är anordnade tre slingor av LWL-sensorer L1, L2 och L3, vilka sträcker sig över flera skåp, som framgår av flg. 4.

Den första LWL-sensorn L1 är i området för skåpens 11 och 12 fördelningsskenmm anordnad parallellt med strömsamlingsskenorna. Den andra LWL-sensom L3 sträcker sig via skåpens 11 och 12 båda apparatrum tvärs utmatnings-, inmamings- och anslutningsskenorna.

Den tredje LWL-sensorn L3 förlöper via skåpens 11 och 12 anslutningsrum.

Naturligtvis kan ytterligare skåp bestyckas med sensorer, för vilka är anordnade Pazøseseoo/st/ejp 10 15 20 25 30 514 869 ytterligare avkänrringselektronik.

I ställverket är den i ñg. 3 visade utmatningsströmställaren AA en effektbrytare på känt sätt, vilken exempelvis har en bryttid om 15 ms. Den där visade inmatningsströmställa- ren EA är likaså en effektbrytare med en bryttid dock om 30 ms.

Kortslutaren KS åstadkommer på åtminstone mindre än 5 ms en metallisk kortslutning.

Tiderna för avkänrling och behandling av en störljusbåge är ringa jämfört med ställverkens bryttider, åtminstone mindre än 5 ms. Ställverket är anslutet till ett nät. Nätet skall ha en sådan hög kortslutningseffekt, att en störljusbåge mäste brytas på högst 20 ms, för att varken anläggningsdelar skall kunna skadas eller i närheten befintliga personer skall kunna skadas.

Sensorema är, som visas i fig. 6 och 7, logikkopplade på sådan sätt, att i beroende av störljusbågens uppkomstort, alltså skåp, funktionsrum och strömförande delar, såsom vid nätsidan anordnade anslutningsskenor och utmatningsskenor, olika apparater utlöses.

Från de enskilda LWL-sensorernas Ll, L2, L3 utgângssignaler bildas genom en ELLER-krets en summasignal, som visas i fig. 6.

Denna summasignal OCH-logikkopplas separat med hallsensorgrupperrias H1-H8 utgångssignaler, varvid de parvis anordnade hallsensorerna Hla, Hlb, vilka bildar den enda gruppen, ELLER-logikkopplas.

Logikkopplingens summasignaler Xl-X8 från LWL- och hallsensorerna logikkopplas som visas av ñg. 7 som följer med de olika kopplings- och skyddsapparaterna.

Styrsignalen hos den i lågspänningsställverket anordnade kortslutaren KS bildas av en ELLER-koppling av signalerna Xl-X3 och X6.

Styrsignalen hos den i lågspänningsställverket anordnade inmamirigsströmställaren EA bildas likaså genom en ELLER-koppling av signalerna X1-X3 och X6.

Styrsignalen hos den i lågspänningsställverket anordnade utmatníngsströmställaren EA bildas genom eller ELLER-koppling av signalerna X4 och X5.

Styrsignalen hos den i lågspänningsställverket anordnade kopplingströmställaren KS bildas genom en ELLER-koppling av signalerna X7 och X8.

Styrsignalen hos den utanför lågspänníngsställverket anordnade medelspännings- strörnställaren MS-LS bildas likaså genom en ELLER-koppling av signalerna X7 och X8.

Styrsignalen hos den utanför lågspänningsställverket anordnade medelspännings- kortslutaren MS-KS bildas även av en ELLER-koppling av signalerna X7 och X8.

Pszßsssoo/suajp 10 15 20 25 30 s14ise9 7 I det följande skall med ledning av tre felfall arbetssättet närmare beskrivas.

Det första fallet bildar en störljusbåge LBS i samlingsskenområdet, såsom antyds i fig. 1, exempelvis i samlingsskenrummet mellan två strömsamlingsskenor i ett av de båda skåpen 11 eller 12 (tillslagning hos hallsensorerria H1 eller H2 och LWL-sensom LI), i apparatrummet mellan utmatningsströmställarens AA vid nätsidan belägna arislutningsskenor (tillslagning hos hallsensorema H3 och LWL-sensom L2) eller i apparatrummet mellan inmatriingsströmstållarens EA med strömsamlingsskenoma förbundna anslutningsskenor (tillslagning hos hallsensorerna H6 och LWL-sensom L2).

I detta fall alstras en surnmasignal genom en av LWL-sensorema Ll eller L2, vilken OCH-logikkopplas med en hallsensorsignal hos en av hallsensorerna H1, H2, H3, H6, varvid kortslutaren KS därvid manövreras och inmatníngsströmstållaren EA frånkopplas.

Störljusbågen släcks inom mindre än 5 ms, varvid genom inmatriingsströmställare EA kortslutningsströmmen avbryts inom 30 ms.

I det andra fallet bildas en störljusbåge LBA i utmatningsströmställarens AA utmatningsområde, varvid störljusbågen uppträder antingen i utmatningsströmställarens AA apparatrum (tillslagning hos hallsensorn H4 och LWL-sensom L2) eller i anslutningsrummet hos det första skåpet ll (tillslagning av hallsensom H5 och LWL-sensorn L3). I detta fall vidarebefordras en frånkopplingsimpuls till utmatningsströmställaren AA, vilken inom 5 ms släcker störljusbågen, alltså under de tillåtna 20 ms.

I nästfölj ande exempelfall bildas en störljusbåge LBE i imnatningsströmstållarens vid nätsidan belägna område, t.ex. i det andra skåpets 12 anslutningsrum (tillslagning hos hallsensorn H8 och LWL-sensom L3) eller i inmatiiingsströmställarens EA apparatrum (tillslagning hos hallsensorn H7 och LWL-sensorn L2).

Härvid manövreras en framförordnad kopplingsapparat och en ytterligare kortslutare, exempelvis en medelspånningsbrytare MS-LS och en efterkopplad kortslutare MS-KS på medelspånningssidan, vilken är framställd i fig. 4 Kortslutaren MS-KS släcker störljusbågen redan efter 5 ms. Den av denna kortslutare alstrade metalliska kortslutningen bryts därvid av medelspärmingsströmställaren MS-LS.

Vidare inkopplas därvid kopplingsströmställare KA från avkänningselektronjken, så att de till strömsamlingsskenavsnitten SSA anslutna förbrukarna vidare kan försörjas av reservinmatningen R, alltså utan att exempelvis tillverkningsprocesser i den kemiska industrin avbryts.

I det första fallet (LBS) kan alternativt endast en styrsignal uppträda vid kortslutaren P32956SE00/SL/ejp 10 15 20 25 30 514 869 8 KS. De inmatade grenarna bortkopplas selektivt genom det standardmässigt inbyggda kortslutningsskyddet.

I det andra fallet (LBA) kan alternativt en styrsignal vidarebefordras till kortslutaren KS och inmatnirigsströmställaren EA, eventuellt även utmatningsströmställaren AA.

I det tredje fallet (LBE) kan alternativt endast vidarebefordras en styrsignal till medelspänningsströmställaren MS-LS eller även dessutom under uteslutande till kortslutaren KS.

I komplicerade lågspänriingsställverk kan ett flertal sensorer och därför flera avkänningsenheter vara erforderliga. Informationsöverföringen för utlösning av kopplingsför- loppen kan ske centralt eller decentralt, vilket skall närmare förklaras med ledning av fig. 8 och 9.

Fig.8 visar ett avsnitt av ett lågspänningsställverk, vilket består av kopplingsceller, i cellerna anordnade mikroregelatorer C (Microcontrollern) med mikroregelatorerna förbundna LWL- och hallsensorer, kopplings-, eller skyddsapparater, såsom effektbrytare LS och kortslutare KS, vilka är förbundna direkt med mikroregelatorerna eller med en centralenhet genom styrledningar, varvid de separata mikroregelatorerna och centralenheten är förbundna genom en optiska dataledning, vilken är framställd såsom streckad linje.

I varje kopplingscell detekteras de uppträdande felen och överförs utan beslut via de kopplingsmanövrer som skall utföras till den centrala bearbetningsenheten. I centralenheten fattas i beroende av det aktuella kopplingstillståndet hos ställverket ett beslut avseende de kopplingsmanövrer som skall utföras.

Endast frånkopplingen av effektbrytarna i utmatningscellerna kan ske självständigt i varje cell, eftersom detta beslut uteslutande kan härledas från cellinterna kriterier.

Signalöverföringen sker med hänsyn till EMV via en optisk dataledning.

I tig. 9 visas ett avsnitt av ett lågspänningsstâllverk med decentral utlösning av kopplingsapparaterna.

De enskilda kopplingscellema uppvisar vardera en logikenhet med halvledarrelä och vid denna logikenhet anslutna sensorer. De separata logikenheterria och kopplingsapparaterna är förbundna genom en styrledning SL.

I varje kopplingscell alstras från de avkända felen i beroende av felstället direkt en utlösningssignal för motsvarande kopplingsapparat. Denna signal avges från ett halvledarrelä HR till styrledningen och kan följaktligen manövrera en motsvarande utlösare i den kopplingsapparat som skall svara.

P32956sE0o/sL/ejp 10 15 20 25 30 su ass 9 Fig. 10 visar kortslutaren KS, vilken kan utföras på känt sätt. Vid en störljusbåge inkopplas kortvarigt en hög ström Ic från en energilagrare hos en spole N. Till följd av de krafter som uppstår genom induktionsströmrnen i de bägarartade metalldelarna Kl och K2, alstras en metallisk kortslutning mellan de delar XR och YR som skall kortslutas.

I det följande skall närmare beskrivas hallsensorerna Hl-H8, varvid hänvisningsbe- teckningarna är försedda med ett primtecken.

Arrangemang och arbetssätt beskrivs med ledning av efterföljande exempel utan direkt hänvisning till föregående komplexa exempel.

Som antyds i fig. 11, är två hallsensorer 1' anordnade i samlingsskenrummet 2' hos ett lågspänningsställverk mellan strömsamlingsskenorna 3'.

Den av hallsensorerna 1' alstrade signalen tillförs till en här ej nämnare beskriven utvärderingskoppling 4' , vilken bearbetar signalen och vid en störljusbåge eller något annat tvärfel vinkelrätt till strömsarnlingsskenoma 3' styr en selektivt arbetande kopplings- eller skyddsapparat 5', vilken genom snabb kontaktöppning minskar störljusbâgens verkans tid.

Likaså möjligt är i stället för en kopplingsapparat användningen av en anordning som alstrar en för ställverket definierad, oskadlig kortslutning.

Hallsensorerna 1' är omnipolära, digitala hallsensorer 1', vilka ändrar sitt kopplingstillstånd när ett magnetfält parallellt med sensorytan når in i sensoremas verkningsområde. Därvid ändrar hallsensorerna 1' sina kopplingstillstånd oberoende av det därpå verkande magnetfältsriktning (nord-syd- eller syd-nord-riktning). Om hallsensorema inkopplas exempelvis vid ett magnetfält med nord-syd-riktning, återställs hallsensorema 8' åter till deras utgångstillstånd vid underskridande av den magnetiska inkopplingsflödestäthe- ten, t.ex. med hjälp av ett magnetfält hos syd-nord-riktningen, återställs hallsensorerna l' åter till deras utgångstillstånd. Därvid uppstår ett fyrkantförlopp hos hallsignalen.

Hallsensorema 1' är som framgår av fig. 12 med deras ovanyta anordnade parallellt och på ett avstånd d om några centimeter, företrädesvis tre centimeter, till strömsam- lingsskenorna 3'.

Härvid är hallsensorema 1' anordnade på sådant sätt, att de ändrar sitt kopp- lingstillstånd endast när ett magnetfält förlöper parallellt till Y-Z-planet för det i fig. 12 framställda koordinatsystemet.

Mellan de båda övre strömsamlingsskenorna 3' är framställd en störljusbåg. Det av felströmmen förorsakade magnetfaltet B förlöper väsentligen parallellt med X-Z-planet, varigenom hallsensorn 1' alstrar en utgångssignal.

P32956SEO0/ SL/ ejp 10 15 20 25 30 514 869 10 Kortslutningsströmmar i strömsarnlingsskenorna till följd av mättade kortslutningar, skall däremot ej avkännas av ljusbågsdetektorn. Den med Ik betecknade kortslutnings- strömmen i den översta strömsamlingsskenan 3' alstrar ett i hallsensorernas verkningsomrâde och i Y- och X-riktningen förlöpande magnetfält, vilket dock ej orsakar någon utgångssignal.

Fig. 13 visar arrangemanget av hallsensorerna S1, S2 för avkänning av en störljusbåge vid de horisontellt anordnade huvudsamlingsskenoma 6', utan att de vertikalt anordnade utmatningsskenornas 7' driftström genererar en hallsignal, varvid hallsensorerria endast är antydda.

Var och en av de båda hallsensorerna S1, S2 anbringas på sådant sätt inom avståndet hl, alltså mellan strömsamlingsskenorna, att de samtidigt är positionerade med deras längdsida inom avståndet resp. bredden bl hos utmatningsskenorna 7', varvid distansen bl motsvarar strömskenstjockleken hos uunatningsskenorna 7', vilket framgår av detaljframställ- ningen Z i fig. 14 och varvid vidare hallsensorernas S1, S2 längdsida motsvarar arbets- riktningen.

Avståndet l mellan utrnatningsskenan och hallsensorn S1 eller S2 skall vara så litet som möjligt. Med denna positionering säkerställs det av driftströmmen i det vertikala strömskensystemet uppbyggda magnetfält i varje fall sträcker sig vinkelrätt till hallsensorn S1 resp. S2 och därmed ej leder till generering av en hallsignal. Samtidigt sträcker sig magnetfältet, vilket uppbyggs av driftströmmen genom det horisontella strömskensystemet, likaså sensorovanytan väsentligen vinkelrätt.

De tangentiella magnetfaltkomponenter som verkar parallellt med sensorovanytan, förlöper vinkelrätt till sensorns arbetsriktning och kan av detta skäl ej heller initiera någon generering av hallsignaler.

Vid positionering av sensorerna enligt fig. 13 och fig. 15 genereras av ett driftströmflöde i det horisontella och vertikala strömskensystemet ej någon hallsignal av sensorerna. Endast vid en störljusbåge alstras en hallsignal. Tangentialkomponenterna hos det av störljusbågen i det horisontella sarnlingsskensystemet uppbyggda magnetfältet förlöper i detta fall parallellt med sensorns arbetsriktning och överskrider dennas inkopplings- flödestätliet.

Genom arrangemanget i fig. 13 kan endast störljusbåge detekteras i det horisontella skensystemet. Därför är det fördelaktigt att även i det vertikala området insätta sensorik.

Härvid anordnas hallsensorema S3 och S4 analogt med hallsensorerna S1, S2 mellan utmatningsskenorna 7', såsom visas i ñg. 17.

Pszsssssoo/suejp 10 15 20 25 30 514' 869 11 I det följ ande skall närmare beskrivas LWL-sensorerna L1-L8, varvid härvid använda hänvisningsbeteckningar är försedda med två prirntecken.

Arrangemang och verkningssätt beskrivs med ledning av enkla följande exempel utan direkt hänvisning till föregående komplexa exempel.

Den på figurerna 18-22 visade anordningen är likaså anordnad för övervakning av en störljusbåge i det för störljusbågar riskutsatta samlingsskenrumet hos ett lågspännings- ställverk.

Anordningen 1' består av en ljusvàgledare 2", en elektronisk koppling 3" med en ljusdiod med konstant ljusstråle av bestämd våglängd vid början av ljusvågledaren 1" och en mottagare vid änden av ljusvågledaren l". Denna ljusstråle används för övervakning av skyddsanordningen. Härigenom undvikbara stömingar är avdriften hos konstruktionselement och mekaniska skador på ljusvågledaren.

Om en störljusbåge utvecklas i samlingsskennimmet, inkopplas dess ljus till ljusvågledare genom dennas ommantling. Detta ytterligare kopplade ljus leder till en ökning av ljusnivån uppfångad av en utvärderingskoppling. Den elektroniska kopplingen 3" alstrar en till ljusnivån proportionell spänning. Efter överskridande av en vid utvärderingskopplingen inställbar kopplingsnivâ alstras en signal, vilken kan användas av en selektivt arbetande skyddsapparat 4' ' för frânkoppling av den störljusbâgehavererande ställverksdelen eller någon annan lämplig anordning. Utvärderingskopplingen befinner sig på en för störljusbågar ej riskutsatt ort.

Ljusvågledaren 2" består av en gradientfiber med en kärna om ungefär 0,06 mm, en mantel om ungefär 0,12 mm och en andra mantel eller ett primärskydd bestående av en infärgad akrylat med en diameter om ungefär 0,25 mm med en grön eller blå färgning.

Härigenom uppvisar ljusvågledaren 2' ' såväl vad gäller ljusinkopplingen genom störljusbågar som med hänsyn till okänsligheten gentemot främmande ljus gynnsamma egenskaper. Den mekaniska hållfastheten och erforderliga böjradier uppnås likaså. Den optiska dämpningen hos ljusvågledaren uppgår till 3-4 dB/km vid 850 nm resp. 0,5-1,5 dB/krn vid 1300 nm.

Ljusvågledare med en blå ommantling uppvisar vid större strömmar ett säkrare avkänningsförhållande vid mindre sannolikhet för en felutlösning, medan ljusvágledare med grön ommantling även vid mindre strömmar, exempelvis Ik = 4 kA, uppfyller fordringarna på en snabb och säker avkänning. Ljusvågledaren med grön ommantling skall alltså företrädesvis insättas i områden med lägre strömmar, medan ljusvågledaren med en blå ommantling är ändamålsenlig vid högre strömmar.

P32956SEOO/SL/ejp 10 15 20 25 30 514 869 12 I lågspänningsställverk såsom huvudfördelare skall på grund av den till förfogande stående större kortslutningseffekten och de därmed förbundna större felströmmarna företrädesvis användas ljusvågledare med den blåa ommantlingen. En ytterligare aspekt är att i huvudfördelare måste skyddstekniken arbeta mycket mer tillförlitligt, emedan en felutlösning kan ha svåra följder för anslutna apparater. Därför är härvid att föredra den mindre störkänsliga blåa omvandlingen, eftersom då finns en mindre sannolikhet för felutlösning och vid ljusbågsfel i varje fall står till förfogande en tillräcklig strålningseffekt.

Genom användningen av på marknaden förekommande ljusvågsledare med en färgad ommantling, vilken tidigare endast var anordnad för åtskiljande från andra ljusvågsledare i signalöverföringen, erfordras ej ytterligare filter.

För att säkerställa en hög anlâggningssäkerhet, erfordras en tillförlitlig funktion hos avkänningskopplingen. Den måste säkerställa att vid lägsta ljusbågseffekter avkännings~ anordningen säkert svarar och likväl upprätthåller en tillräcklig störnivå-användningsnivå. En felutlösning vid alltför litet avstånd mellan störnivâ-användiijngsnivå kan leda till frånkoppling av viktiga förbrukare och frånvaro av svar vid alltför stora avstånd av störnivå-användriings- nivå leda till förstöring av anläggningen eller ställverket.

För att en tillräcklig säkerhet skall finnas mot störljus, uppgår den maximala störriivån i detta utföringsexempel till åtminstone 30 % och dock högst 50 % av an- vändningsnivån. En ytterligare ökning av störavståndet höjer visserligen säkerheten mot störljus, men samtidigt försvåras avkänningen av störljusbågar. eftersom kopplingströskeln eventuellt ej längre uppnås. Dessutom blir avkänningstiderna större, så att en avkänning i området om några millisekunder ej längre uppnås.

Ljusvågledaren är anordnad avlägsnad från samlingsskenorna på ett avstånd om ungefär 50 mm. Såväl ovanför som under samlingsskensystemet har den ungefär lika avstånd.

Avståndet kan minskas. Ljusvågledarna skall dock ej anordnas direkt på sainlingsskenorria, eftersom där den avskuggande verkan från samlingsskenorna är som störst.

Det är även fördelaktigt att anordna ljusvágledarna på ett avstånd som motsvarar avståndet mellan samlingsskenorna.

Pig. 18 visar ett arrangemang med tre strömsarnlingsskenor 5", 6" och 7" och en ljusvågledare 2", vilken är anordnad vinkelrätt därtill och är lindad omkring alla tre strömsainlingsskenor 5 6" och 7", utan att beröra dessa. Om en störljusbáge uppstår mellan två strömsainlingsskenor, kan denna betraktas såsom linjeformig strålningskälla.

Ljusvågledaren 2' ' ligger därvid parallellt med störljusbågen. Strålningen avges radialsymmet- Pzzsßsseoo/st/cjp 10 15 20 25 30 514 869 13 riskt och träffar ljusvågledaren vid raka eller svagt krökta ställen. Det härvid uppträdande ljuset inkopplas till följa av mikroskopiska krökningar hos ljusvågledarens axel. Den på ljusvågledarens mantelovanyta uppträdande strålningen vid strälningsmaximurn är genom detta arrangemang hög i jämförelse med främmande ljus, så att redan vid fasen för bildande av störljusbågen, alltså i området mindre än 5 ms, sker en avkämiing. Genom ommantlingens filterverkan blir detta förhållande ännu gynnsarnmare.

Radierna för ljusvågledarens böjning är här och i nästa exempel i området för ljusinkopplingen relativt stora, exempelvis större än 40 mm, så att det främmande ljuset svårare inkopplas.

Ljusvâgledaren 2" kan även, som visas i fig. 19, vara flerfaldigt lindad omkring varje strömsarnlingsskena 5, närmare bestämt även anordnas över hela längden eller över väsentliga delar därav. En störljusbåge är därvid alltid mycket nära ljusvågledaren, så att tillräckligt ljus inkopplas tidigt i uppkomstfasen och möjliggör en synnerligen snabb avkänning. Visserligen fmns härvid den ökade risken för att ljusvågledaren förstörs vid en störljusbåge, men detta sker dock efter detekteringen.

Ett annat arrangemang av ljusvågledaren visas i fig. 20. Där är ljusvågledaren mäanderforrnigt anordnad framför strömsamlingsskenorna. Även ett arrangemang bakom strömsarnlingsskenorna är möjligt. Ljusvågledaren 2" förlöper via breda områden parallellt med strömsarnlingsskenorna ungefär på lika avstånd därtill, så att ett stort avkännjngsområde säkrare avkärmes med en relativt ringa ljusvägledarelängd.

Om anslutningsskenor är närvarande, såsom visas i tig. 21, eller även fältsam- lingsskenor, kan samma ljusvågledare även vara lindade omkring dessa vinkelräta skenor.

I tig. 22 visas ett arrangemang, hos vilket ljusvågledaren 2 " även kan lindas bland strömavtagare. I detta område är uppkomsten av en störljusbåge mest sannolik.

För att hindra felutlösning kan på känt sätt ytterligare kriterier, såsom strömökning eller spänningsras, utnyttjas.

I ett ställverk, särskilt ett lägspänningsställverk, kan varje funktionsrum, såsom skenrum, apparatrum och anslutningsrum, vara försett med en separat ljusvågledare.

Arrangemanget av ljusvågledaren kan utföras på skottplattor och andra i närheten av strömskenorna närvarande plana anläggningsdelar, varvid fastsättningen av ljusvågledaren kan åstadkommas genom pålimning eller medelst fästelement såsom fastsättningsöglor eller avståndshállare.

I huvudfördelarens skensystem kan för fastsättningen användas strömskenhållare, P32956SEOO/SL/ejp 10 15 5141869 14 exempelvis hållare såsom visade och beskrivna i DE-C-40 13 312. Ljusvågledaren kan ledas genom därför anordnade borrningar. i I huvudfördelarens skensystem är det synnerligen fördelaktigt om ljusvágledaren är anordnad längs strömsarnlingsskenoma centriskt i skenmellanrummet.

Däremot är det i radanslutningsrurnmen synnerligen fördelaktigt om ljusvàgledaren är anordnad tvärs strömskenorria, såsom slingor eller i form av vindlingar, t.ex. på en skottplatta. Vid skenor som är längre än 300 mm, är en längsplacering fördelaktig.

Ljusvågledaren är på fördelaktigt sätt anordnad i omedelbar närhet av eller omkring spänningsförande delar, varvid en direkt beröring av de spänningsförande delarna resp. ett anliggande arrangemang ej är uteslutet och alltså skall förstås ingående i begreppet "i omedelbar närhet".

Hallsensorerna i dessa exempel är sensorer som reagerar på magnetiska fält och är i motsats till magnetkänsliga sensorer, såsom ström- och spänníngsomvandlare, ström- och spänningsoberoende.

Ställverkskåphuset av plåt eller metall bildar en barriär för yttre magnetfält, vilka annars skulle kunna inkopplas med hallsensorerna.

Det är synnerligen fördelaktigt om hallsensorn är skyddad med epoxiharts.

P32956SE00/SL/'ejp

Claims (6)

10 15 20 25 -s 514 869 15 Patentkrav

1. l. Mot störljusbågar säkrat ställverk för fördelning av elektrisk energi, k ä n n e t e c k n a t av att hallsensorer (HI-HS) och dessutom ljusvâgledare (L1-L3) är närvarande som sensorer, varvid hallsensorerna (H1-H8) år OCH-logikkopplade till ljusvågledarna (L1-L3).

2. Ställverk enligt krav 1, manövreras, hos vilken när en störljusbåge bildas, kortvarigt inkopplas en hög ström (Ic) från kännetecknat av attenkortslutare (KS) en energilagrare i en spole (N), vilken ström vidare till följd av de krafter, vilka uppstår genom induktionsströmmen i under ett vakuum stående bägarartade metalldelar (Kl och K2), alstrar en metallisk kortslutning mellan de kortslutande delarna (XR och YR).

3. Ställverk enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att en kortslutare (KS) manövreras, när den från ljusbågens uppkomstort anordnade effektbrytaren uppvisar en större fránkopplingstid ån ljusstrâlens tillåtna existenstid.

4. Ställverk enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att hallsensorerna (HI-HS) är omnipolära, digitala hallsensorer, vilka ändrar sitt kopp- lingstillstånd när ett magnetfält parallellt med sensorovanytan når till sensoremas verkningsomrâde.

5. Ställverk enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att ljusvågledarsensorerna (L1-L3) uppvisar en blå ommantling, varvid störljusbågsljuset inkopplas genom denna omvandling.

6. Ställverk enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att hallsensorema (H1-H8) är en störljusbåge lokalt avkännande sensorer (H1-H8), vilka är anordnade i de enskilda kopplingscellema (11-13), fimktionsrummen, såsom fördelningssken- rum, apparatrum eller anslutningsrum och ftmktionsrumsavsnitt, såsom inmatnings- eller utmatningsskenor från apparater, att dessa hallsensorer (I-Il-H8) är förbundna med en därtill anordnad, för åtminstone en grupp av sensorer gemensam utvärderings- och styrenhet och där kopplas logiskt och att utvärderings, och styrenheten styr kopplingshandlingar från de i apparatrummen befintliga kopplings- och skyddsapparaterna (EA, AA, KS, KA). Pawsesßoo/suejp