SK18498A3 - Disconnector for surge arrester - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka oddelovacieho zariadenia na zvodne prepätia, ktoré obsahuje prúd zvodom prepätia určujúce zariadenie a týmto zariadením spúšťané odpojovacie zariadenie, ktoré vykonáva odpojenie zvodi-Cŕ, prepätia od siete .

Doterajší stav techniky

Alo zvodic prepätia v napäťovej napájacej sieti sa používajú rôzne súčiastky. Tými najdôležitejšími sú iskriSka, varistory, supresorové diódy alebo podobné zariadenia. Všetky majú spoločnú napäťovú závislosť svojho elektrického odporu. To znamená, že pokial sa na ich svorkách vyskytuje napätie, ktorého hodnota je menšia než istá prahová hodnota, majú relatívne vysoký elektrický odpor, ale akonáhle napätie prekročí spomínanú prahovú hodnotu, elektrický odpor podstatným spôsobom klesá.

Táto vlastnosť môže byť využitá na zvod sieťových prepäti, ktoré sú najčastejšie vyvolávané bleskj^i. Preto sú spomínané súčiastky zapájané v prívodoch elektrickej sústavy medzi fázové vodiče Ll, L2, L3 a uzemnenie PE, ale tiež medzi neutrálny vodič N a uzemnenie PE. Vyššie uvedená prahová hodnota napätia je pritom zvolená takým spôsobom, že (neustále pripojené) sieťové napätie sa nachádza pod prahovou hodnotou, konštrukčné súčiastky majú preto v priebehu normálnej prevádzky vysoké odpory a preto nimi môžu prúdiť iba zanedbateľné malé stratové prúdy, respektíve nimi neprúdia žiadne prúdy.

V okamžiku vzniku prepätia je prekročená prahová hodnota napätia, konštrukčné súčiastky prejdú do ní zkoohmového stavu a energia prepätia je nimi zvedená do vodiča PE. Týmto spôsobom sa teda môže zabrániť zvýšeniu sieťového napätia na (neprípustné vysokú)hodnotu prepätia.

Podľa energického obsahu prepätia dôjde v priebehu zvodu ku vzniku relatívne veľkých prúdov, ktoré pretekajú súčiastkami zvádzajúcimi prepätie a preto ich ohrievajú.

Každý zvodový prvok je preto vystavený tepelnému namáhaniu, ktorému môže iba do určitej miery odolávať. Táto miera odolnosti je daná maximálnou Kiožnou medzou absorbovania energie, ktorá závisí na konštrukčnom type súčiastky, jej objeme a materiále atď. Pokiaľ je táto medza prekročená, dôjde ku zničeniu súčiastky alebo aspoň k jej poškodeniu.

Okrem relatívne krátkych prepätí, ktoré sú vyvolávané napríklad úderom blesku, existujú tiež dlhodobo trvajúce zvýšenia sieťového napätia (tzv. TOV - Temporary Over Voltages), ktoré samozrejme tiež uvádzajú zvodové prvky do ich nízkoohmového stavu.

Príčina toho javu je nasledujúca:

K napájaniu sústavy použitá sieť nízkeho napätia je pomocou transformátora napájaná zo siete stredného napätia. Obidva nulové body transformátora - nulový bod na strane primárnej a na strane sekundárnej - sú spojené spoločným uzemňovacím odporom.

Pri vzniku uzemňovacieho spoja v sieti stredného napätia dôjde k prietoku prúdu, čo má za následok vytvorenie úbytku napätia na uzemňovacom odpore. Tým sa ale o spomínaný úbytok napätia na uzemňovacom odpore zvýši potenciál nulového bodu na sekundárnej strane a teda i potenciál neutrálneho vodiča siete nízkeho napätia. V dôsledku toho tiež v sieti nízkeho napätia stúpne rozdiel potenciálov medzi fázovým vodičom a zemou.

Amplitúda prechodných prepätí typu TOV je podstatne nižšia než amplitúda bleskom spôsobených prepätí, ale môže dosiahnuť i niekoľko násobku menovitého napätia medzi fázovým vodičom a zemou. Najnepríjemnejšou vlastnosťou prechodných prepätí typu TOV vo vzťahu ku zvodovým prvkom je ich relatívne dlhá doba pôsobenia. Podobné prepätia môžu trvať i počas niekoľkých stoviek milisekúnd, v bežnej sieti s frekvenciou 50Hz sa teda môžu vyskytovať i počas niekoľkých periód.

S tým je ale spojené dlhodobé pôsobenie zvodového prúdu, čo má za následok vysoké tepelné namáhanie zvodových súčastí .

Súhrnne je možné povedať, že zvodová súčiastka môže byť zničená alebo poškodená obidvomi druhmi prepätia úderom blesku spôsobeným prepätím alebo prepätim typu TOV. Dôsledkom tejto skutočnosti je, že poškodená súčiastka nedosiahne po odznení prepätia svojho plného výkonu, preto i v priebehu normálnej prevádzky ňou do zeme PE nepretekajú zanedbateľné prúdy. Takýmto spôsobom poškodená súčiastka preto musí byť nájdená a pomocou oddeľovacieho zariadenia odpojená od siete. Aby potom bolo opäť možné zviesť do zeme PE nové prepätie, musí byť uskutočnená výmena defektnej súčiastky a opätovné uvedenie do prevádzky oddeľovacieho zariadenia na zvod prepätia.

V súčasnej dobe už existujú konštrukčné riešenia oddelovacieho zariadenia na zvod prepätia s vyššie popísanou funkciou.

V EP-A1-261 606, EP-A1-613 226 a v EP-A1-576 395 sú popísané ochranné zapojenia, u ktorých sa na každý prúdový obvod, ktorý je zo sieťového rozvodu vedený cez zvod, predpokladá odpojovacie zariadenie, pričom za odpojovacim zariadením sú tieto prúdové obvody pripojené ku spoločnému uzemňovaciemu vodiču. Do tohto spoločného vodiča je zabudované kontrolné zariadenie, ktoré funguje na ochrannom princípe, využívajúcom bludné prúdy. U každého oddelovacieho zariadenia na zvodic prepät ia sa v sekundárnom obvode súčtového meracieho transformátora prúdu predpokladá oneskorovací obvod, pomocou ktorého sa zabráni tomu, aby oddelovač reagoval i na prepätiami spôsobené prúdy. Týmto spôsobom sa vytvorí elektrická pevnosť oddelovača voči rázovým prúdom.

A AT-PS-394 285 je použitý Fl-ochranný spínač na sledovanie chybného zvodového prvku.

To je možné j ednoduchým

FI-ochranný spôsobom realizovať tak, že sa zvod>'« zapojí za spínač. Každý prúd zvodom prúdi do zeme a pre

FI-ochranný spínač teda predstavuje spúšťací chybový prúd, preto odpojenie

Fl-ochranným spínačom je aktivované neprípustné vysokými zvodovými prúdmi.

Podľa

AT-PS-391 571 zvodový oddeIova c i e predpokladá oddelovacieho zariadenia sa na každý zariadenie. Funkčný je opäť rovnaký ako prvok princíp funkčný princíp FI-ochranného meracieho transformátora spínača.

je

Pomocou prúdu zisťovaný

V sekundárnej transformátora cievke tohto prevlečného prúd zvodom, meracieho prúdu indukovaný prevlečného prúd nabíja kondenzátor a po dosiahnutí určitého napätia na kondenzátore je vyvolané otvorenie kontaktu, ktorý je zapojený v sérii so zvodovou súčiastkou.

U všetkých menovaných konštrukčných riešení sa očakáva poškodenie, respektíve zničenie zvodového prvku a potom, čo ako dôsledok poškodenia, respektíve zničenia zvodového prvku vzniknú neprípustné vysoké zvodové prúdy, je vyvolané oddelenie prvku, ktorý zvedie prepätie, respektíve chybného zvodového prvku.

Preto sa počíta s tým, že zvodové súčiastky môžu byť tepelne zničené i prepätiami, ktorých veľkosť iba o niečo málo väčšia než menovité napätie siete a tým skôr nie sú nebezpečné. Táto skutočnosť má za následok zrejmú nevýhodu relatívne veľkého opotrebovávania zvodových súčiastok.

Podstata vynálezu

Vynález si preto kladie za úlohu vytvoriť oddeľovacie zariadenie na zvodiťprepätia vyššie spomínaného druhu, u ktorého by nebolo potrebné očakávať prietokom prúdu spôsobené tepelné preťaženie zvodového prvku, ale u ktorého by skôr bolo možné zabrániť podobnému preťaženiu.

Táto úloha je podľa vynálezu vyriešená tým, že zariadenie zisťuje zvodom pobratú energiu a pri dosiahnutí dopredu nastaviteľného množstva energie, ktoré je menšie alebo rovné maximálne možného medzi absorbovania energie chráneného zvod ic<\ prepätia, je aktivované odpojovacie zariadenie.

Týmto spôsobom sa pred alebo pri dosiahnutí * x.

maximálneho prípustného oteplenia zvoduto, zastaví prívod energie a tým i prívod tepla, vďaka čomu je možné zabrániť oteplením vyvolaným poškodením, respektíve deštrukciám.

Podľa prvého uskutočnenia vynálezu je možné predpokladať, , že odpoj ovácie zariadenie ktorý j e prerušovací kontakt, prepätia a je možné ho ovládať zapojený v sérii zámkom vypínača.

Výhoda tohto riešenia je založená na tom, obsahuj e so zvod'óm že ponúka veľmi výhodne málo zariadenia.

nákladnú realizáciu odpojovacieho

Podľa druhého uskutočnenia vynálezu je mo žné predpokladať, že odpojovacie zariadenie obsahuje do prepätia zapojené zariadenie na ochranu ku zvodu prepätím, ktorý je série pred prednostne tavné zapojený paralelne ovládať zámkom poistky a strakovaci ku zvodu prepätia a kontakt, je možné vypínača.

Odpoj enie zvod'ute. teda nie je uskutočnené otvorením kontaktu, nadprúdmi, mimoriadne

V porovnaní zariadenia na ochranu pred prednostne roztavením poistiek, ale je vyvolané rýchlo vykonaným skratovaním zvodito. prepätia. s kontaktmi je u poistiek možné realizovať podstatne jednoduchším spôsobom väčší „kontaktný odstup, možné oneskorenie, respektíve znemožnenie ale a ktiváciou preto je odpoj enia.

Zvlášť uprednostňované uskutočnenie vynálezu je založené na tom, že energiu meracie zariadenie je tvorené sériovou kombináciou prvého obvodu na vytvorenie signálu, ktorý je úmerný prúdu zvodom prepätia, druhého obvodu/ ktorý integruje cez čas spomínaný signál a prahovou hodnotou rozpoznávacieho obvodu, ktorý ovláda zámok vypínača.

Toto konštrukčné riešenie je možné použiť u zvodových prvkov, ktoré majú vo svojom nízkoohmovom stave na svojich svorkách približne konštantné napätie, pričom toto napätie je známe. Zariadenie na meranie spomínaného napätia je možné ušetriť, čo podstatným spôsobom zjednodušuje celé energiu meracie zariadenie.

Je možné predpokladať, pre účel rozvoja vynálezu, že obvod na vytvorenie signálu, ktorý je úmerný prúdu zvodom prepätia, je tvorený meracím transformátorom prúdu, prednostne prevlečným meracím transformátorom prúdu.

Týmto spôsobom je možné vytvoriť od zvodového prúdu galvanický oddelený merací prúd s podstatne menšou amplitúdou.

U iného konštrukčného riešenia vynálezu je možné predpokladať, že obvod na vytvorenie signálu, ktorý je úmerný prúdu zvodom prepätia, je tvorený Hallovou sondou.

Týmto spôsobom je možné tiež vytvoriť od zvodového prúdu galvanický oddelený signál, teraz v podobe napätia.

Iné uskutočnenie vynálezu môže byť založené na tom, že obvod na vytvorenie signálu, ktorý je úmerný prúdu zvodom prepätia, je tvorený indukčnou cievkou.

I u takéhoto zariadenia na zisťovanie prúdu je ako u Hallovej sondy získané prúdu úmerné napätie, pričom ohladne výroby a montáže je podstatne jednoduchšie než Hallova sonda.

Inou charakteristikou vynálezu môže byť, že integračný obvod obsahuje usmerňovači obvod a kondenzátor.

Toto uskutočnenie umožňuje zvlášť jednoduchým spôsobom realizovať funkčne spoľahlivú integráciu.

V tejto súvislosti je možné tiež predpokladať, že integračný obvod obsahuje usmerňovač a ako integrátor zapojený operačný zosilňovač.

Zosilnenie podobného zapojenia s integračným obvodom je možné nastaviť vhodnou voľbou hodnôt súčiastok obvodu, preto amplitúdu výstupného signálu je možné velmi jednoduchým spôsobom prispôsobiť na nasledovne zapojené obvody.

Ďalej je možné predpokladať, že prahovú hodnotu rozpoznávajúci obvod je tvorený Zenerovou diódou.

Takáto súčiastka má presne definovanú, časovo stálu spínaciu úroveň, vďaka čomu je možné časovo stále spínacie vlastnosti oddeľovacieho zariadenia na zvod prepätia.

Iný variant vynálezu môže byť založená na tom, že prahovú hodnotu rozpoznávajúci obvod je tvorený operačným zošilňovačom.

Spínacia úroveň podobného jednoducho nastavovaná a tiež napätia .

zapojenia môže byť zvlášť menená voľbou referenčného

Podľa iného uskutočnenia vynálezu je možné predpokladať, že prahovú hodnotu rozpoznávajúci obvod je tvorený tranzistorovou štruktúrou, prevádzkovanou v uzatváracom smere.

Na rozdiel od už spomínaných zapojení s operačnými zosilňovačmi nevyžaduje podobná tranzistorová štruktúra prevádzkové napätie, preto odpadajú obvody, ktoré by ho vytváral i.

Podlá zvlášť uprednostňovaného uskutočnenia je možné predpokladať, že za obvod na vytvorení ktorý je úmerný prúdu zvod'óm prepätia, je vynálezu signálu, zapoj ený filtračný obvod, ktorý obmedzuje zvodovému prúdu úmerný signál, ktorého frekvencia je menšia, respektíve rovná frekvencii siete.

Týmto spôsobom sa spoľahlivo zníži na minimum pravdepodobnosť chybného odpojenia pri krátkych prepätiach, ktorá by mali byť bezproblémovo odvedené.

V tejto súvislosti je možné u iného uskutočnenia vynálezu predpokladať, že filtračný obvod má charakteristiky dolnej priepuste alebo pásmovej priepuste.

Týmto spôsobom sa spoľahlivo potlačí vplyv vysokofrekvenčných zvodových prúdov na aktivovaní zámku vypínača.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález je ďalej bližšie vysvetlený na základe priložených obrázkov.

Obr. la zobrazuje principiálnu blokovú schému zapojenia prvého príkladu uskutočnenia oddeľovacieho zariadenia na z vod't prepätia podľa vynálezu.

Obr .	lb zobrazuje principiálnu blokovú schému
zapojenia	druhého príkladu uskutočnenia oddeľ ovacieho

zariadenia na zvodii prepätia podľa vynálezu.

Obr . 2

zobrazuje principiálnu blokovú schému zapojenia

podľa obr. la na použitie v zapojení s varistormi

s detailným	znázornením energiu meracieho obvodu.
Obr . 3	zobrazuje v podobe diagramu prúcl/čas maximálnu
možnú medzu	absorpcie energie varistora.

Obr. 4a - 4c zobrazujú schémy zapojenia dvoch praktických uskutočnení oddeľovacieho zariadenia na zvod prepätia podľa vynálezu so spúšťaním zámku vypínača, ktoré je nezávislé na sieťovom napätí.

Obr. 5 zobrazuje oddeľovacie zariadenie na zvod prepätia podľa obr. 4a, 4b so spúšťaním zámku vypínača, ktoré je závislé na sieťovom napätí.

Obr. 6a - 6c zobrazujú rôzne príklady uskutočnenia obvodu, ktorý určuje zaťaženie zvodového prvku.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Základnou myšlienkou vynálezu je zabrániť tepelnému preťaženiu zvodového prvku, ktorý ním preteká.

ktoré je vyvolávané prúdom,

K tomuto účelu sa predpokladá sledovať množstvo energie, ktoré bolo privedené do zvodlc«K (varistor, supresorová dióda a pod.) a oddeliť zvodkod siete najneskôr pri dosiahnutí maximálne možnej medze absorpcie energie konštrukčného prvku, prednostne však pri hodnote, ktorá je o niečo menšia než táto maximálne možná medza absorpcie energie .

Na obr. la je znázornená principiálna schéma zapojenia oddeľovacieho zariadenia na zvod prepätia, ktoré umožňuje splniť túto požiadavku. Oddelovacie zariadenie podľa lC” vynálezu obsahuje zariadenie £, určujúce prúd zvodom £ prepätia a odpojovacie zariadenie, ktoré je možné aktivovať zariadením £ a ktoré uskutočňuje odpojenie zvodu» £ od siete. Toto odpojovacie zariadenie je u realizácie podľa obr. la tvorené prerušovacím kontaktom £, ktorý je zapojený

'.e do série s chráneným zvodom £ prepätia a ktorý je možné ovládať zámkom £ vypínača.

Druhý príklad uskutočnenia odpoj ovaci eho zariadenia je znázornený na obr. lb. V tomto prípade sa odpojovacie zariadenie skladá z dvoch častí, a to zo zariadenia 21 na ochranu pred nadprúdmi, zapojeného do série so zvodom £ prepätia, ktoré je prednostne tvorené tavnými poistkami, a zo skratovacieho kontaktu 2 2, ktorý je zapojený paralelne ku zvodit\£ prepätia a je ovládaný zámkom £ vypínača.

tvorené

Vzťahovými značkami a_, ľubovoľnými vodičmi b označené vodiče môžu byť

V bežnej trojfázovej sieti prúdovej napájacej siete, bude vodič a najčastejšie tvorený tvorený jedným z vodičov L1, vodičom PE. V duchu

L2 alebo Ľ3 a vodič b bude myšlienky vynálezu je tiež možné zapojiť spomínanú sériovú kombináciu zvodu £ a prerušovacieho kontaktu 2_ i medzi iné dvojice prepätia vodičov:

napríklad medzi Ll-N, L2-N, L3-N, L1-L2 a pod.

Množstvo energie, privedené do odporového prvku, je možné určiť podľa vzorca:

w u * i * t

Preto sa predpokladá napätie na zvodetC 1^ a tiež zariadenie prúd týmto

3_, ktoré určuj e zvodom 1 a ktoré uvádza vyššie uvedený výpočet.

Akonáhle zrátané množstvo energie dosiahne dopredu nastaviteľnú hodnotu (zodpovedajúcu maximálne možnej medze absorpcie energie, respektíve nachádzajúcej sa tesne pod touto hodnotou maximálne možnej medze absorpcie energie), je aktivovaný zámok 4 vypínača, vďaka čomu sa v ďalšom kroku u príkladu uskutočnenia vynálezu podľa obr. la otvorí prerušovací kontakt 2_ a zvod/ 1_ je odpojený od siete. U príkladu uskutočnenia vynálezu podľa obr. lb sa uzatvorí skratovací kontakt 2 2 a zvod/' 1^ prepätia je premostený spojom s malým elektrickým odporom. Týmto spôsobom uskutočnený skrat vodičov a_, b vyvolá veľký prúd zariadením 21 na ochranu pred nadprúdmi, čo má za následok jeho aktiváciu a teda i oddelenie zvodiwl od siete.

Pokiaľ je chráneným zvodom 1^ varistor, čo je v praxi veľmi časté je možné uskutočniť z j ednodušeni e principiálnej schémy zapojenia z obr. la a obr.

Varistor má totiž vo svojom nízkoohmovom stave tú vlastnosť, že napätí e na jeho vývodoch má konštantnú, na prúde prakticky nezávislú hodnotu, pričom táto hodnota je známa.

Privedená energia je preto skôr úmerná inej neznámej, súčinu i * t, teda integrálu prúdu cez čas. Za účelom uskutočnenia vyššie spomínaného výpočtu je preto potrebné merať uvedený súčin i * t.

Ako je znázornené na obr. 2, musí energiu meracie zariadenie 3 na varistory obsahovať:

prvý obvod 5_, ktorý vytvára prúdu zvodom 1_ prepätia úmerný signál druhý obvod 6, ktorý cez čas integruje tento signál prahovú hodnotu rozpoznávajúci obvod 7_ (symbolizovaný komparátorom) , ktorý môže aktivovať zámok _£ vypínača, čo uskutoční najneskôr vtedy, keď zvodttv. 1^ privedené množstvo energie dosiahne maximálnu možnú medzu absorpcie energie. Namiesto

zobra zeného	prerušovacieho	kontaktu	2 je	opäť možné
použiť ako	na	obr. lb	skratovací	kontakt 22
v spojení	so	zariadením	21 na	ochranu pred
nadprúdmi,	čo	na obr.	2 nie	je	explicitne
znázornené.

Zvlášť jednoduchým spôsobom je možné popísanú podmienku odpojenia znázorniť graficky, ako je tomu na obr.

3. Východiskovým bodom tohto diagramu je rovnica na maximálnu možnú medzu absorpcie energie varistora:

^wmax = u * i * t, kde u = konšt.

Teda

W_max j^e úmerná i * t

Zanesená priamka g_ je množinou všetkých bodov, v ktorých súčin i * t nadobúda konštantnú hodnotu, ktorá po vynásobení konštantným napätím dá maximálnu možnú medzu absorpcie energie varistora.

V duchu vynálezu teraz predpokladajme, že sa vypínacia charakteristika oddelovacieho zariadenia na zvod prepätia podľa vynálezu (nie je dôležité, aký má priebeh) nachádza všetkými svojimi chránenom zvode bodmi pod priamkou g_. nemôže vyskytnúť nikdy

Potom sa na príliš veľké množstvo energie, ktoré by jej poškodilo.

Zvlášť jednoduché praktické uskutočnenie blokovej obr. 2 je znázornené na obr schémy zapojenia podľa a bude vysvetlené v nasledujúcom popise.

4a, 4b

Opäť je použitý zvodu 1_ prepätia, v ktorého obvode je zapojený prerušovací kontakt 2. Ako prúdovom z obr. 4a, je prerušovací kontakt 2_ zapojený za ale nie je nutné vždy vyplýva z vodíf 1 použiť, môže byť zapojený pred zvodom z obr. 4b. Je tiež možné prepätia. Toto usporiadanie pretože prerušovací kontakt prepätia, čo zreteľne vyplýva uskutočniť odpojenie všetkých pólov zvodjcft.jL· Tohto je možné dosiahnuť umiestnením prerušovacích kontaktov 2^, ovládaných zámkom vypínača, do obidvoch prívodov zvodiJbA.1^ prepätia. 4b naznačená čiarkovanou čiarou.

Táto skutočnosť je na obr.

Obr. 4c znázorňuje praktické uskutočnenie blokovej schémy zapojenia podľa zariadenie je uskutočnené v naznačené čiarkovanými čiarami súlade môže pričom odpojovacie s obr. lb. Ako j e byť zariadenie 21 na /

ochranu pred nadprúdmi vybraté z prúdového obvodu zvoditoi.1 a môže byť zapojené cez celú zariadenia potom nie je odpojený od siete iba celá spotrebiteľská sústava. U podobného môže byť zariadenie 21 na ochranu pred byť odpoj ovacieho zvodu 1_, ale usporiadania sústavu. Pri aktivovaní nadprúdmi tvorené domovými prípojkovými poistkami, ktoré sú vždy k dispozícii.

Prúd zvodom 1_ j e u tohto príkladu uskutočnenia určovaný meracím transformátorom 50 prúdu. K tomuto účelu zvlášť výhodný sa ukázal vďaka svojim malým rozmerom prevlečný merací transformátor prúdu.

Miesto meracieho transformátora 5 0 prúdu je možné použiť i akúkoľvek inú techniku merania prúdu. Ako príklad je možné uviesť Hallovu sondu alebo indukčnú cievku, v ktorej prúd zvodom 1_ indukuje napätie, ktoré je bezprostredne použité ako zvodovému prúdu úmerný signál.

Ako bude neskôr ešte vysvetlené, je čiarkované naznačený filtračný obvod 10 použitý iba nezáväzne a predbežne predpokladajme, že nie je použitý, kondenzátor je teda vybratý a rezistor je nahradený skratom.

Prúdovými senzorami dodávaný signál musí byť integrovaný cez čas. Podľa charakteru prúdovým senzorom dodávaného prúdu musia byť použité i zodpovedajúce obvodové súčiastky. U uskutočnenia podľa obr. 4 je zvodovému prúdu úmerný signál opäť prúd, ktorý môže byť po usmernení diódou 61 zvlášť jednoducho zintegrovaný cez čas pomocou kondenzátora 6 0, pretože

U_c = 1/C i dt

Výsledkom integrácie je teda okamžité napätie na kondenzátore 6 0.

Pri použití senzora, ktorý vracia napäťový signál, je potrebné použiť obvod, ktorý dokáže integrovať hodnoty napätia. Najjednoduchší príklad tohto obvodu je ako integrátor zapojený operačný zosilňovač (viď obr. 6c) .

Kondenázátorové napätie je privádzané pomocou

Zenerovej diódy 7 0 na spúšťacie relé 71, pričom spúšťacie relé 71 je spojené so zámkom 4 vypínača. Akonáhle kondenzátorové napätie prekročí hodnotu prieražného napätia Zenerovej diódy 7 0 , nabije sa kondenzátor 60 cez spúšťacie relé 71 a vyvolá tým odpojenie, ktoré je možné uskutočniť znázorneným otvorením prerušovacieho kontaktu 2_, ale v súlade so zapojením podľa obr. lb je možné tiež uskutočniť skratovaním zvodu», £ a nasledovným aktivovaním zariadenia 21 na ochranu pred nadprúdmi, ktoré je zapojené pred zvodom £.

Kapacita kondenzátora 60 a prierazné napätie Zenerovej diódy 7 0 sú pritom zvolené takým spôsobom,, že odpojenie prebehne podľa vynálezu pred dosiahnutím maximálnej možnej medze absorpcie energie zvodu.

Pre opätovné uvedenie do prevádzky oddeľovacieho zariadenia na zvod prepätia sa predpokladá manuálne ovládané spätné zariadenie 8_. Pokiaľ je odpojovacie zariadenie tvorené skratovacím kontaktom 22 a zariadením 2 1 na ochranu pred nadprúdmi, musí sa spoločne s uvedením do pôvodného stavu zámku £ spínača ešte uskutočniť opätovné zapojenie, respektíve výmena zariadenia 21 na ochranu pred nadprúdmi.

Vyššie popísaný druh ovládania zámku £ spínača pracuje nezávisle na sieťovom napätí, ale v rámci vynálezu je možné realizovať aktivovaním zámku £ spínača, ktoré by bolo závislé na sieťovom napätí (znázornené na obr. 5) .

Principiálna konštrukcia zodpovedá principiálnej konštrukcii podľa obr. 4a. V tomto prípade sa ale kondenzátor 6 0 vybije cez relé 7 2 , ktoré hneď nespustí zámok 4 spínača, ale pomocou kontaktu 7 3 spojí spúšťacie relé 71 so sieťou. Spúšťacie relé 71 sa preto zaktivuje a spustí zámok £ spínača, ktorý je s ním spojený.

Miesto prerušovacieho kontaktu 2_ je možné i tu použiť zvodi? 1 prepätia premosťujúci skratovací kontakt 2 2 v spojení so zariadením 21 na ochranu pred nadprúdmi, ktoré je zapojené v sérii so zvodom 1 prepätia.

Ako je zvyčajné u spínačových ochrán každého druhu, je možné u odde1 ovac i eho zariadenia na zvod prepätia podlá vynálezu predpokladať skúšobné zariadenie. Toto skúšobné zariadenie je tvorené druhou primárnou cievkou 51 meracieho transformátora 5Q prúdu, ktorá môže byť pomocou tlačidla 9_ spojená so sieťou. Pri stlačení tlačidla 9 je simulovaný k* neprípustné vysoký prúd zvodom 1_, ktorý pri riadnom chode oddeľovača vyvolá jeho aktivovanie.

Na obr. 4 a 5 je sériová kombinácia zvodiíAl^ prepätia a prerušovacieho kontaktu 2_, respektíve sériová kombinácia s kr a to va t e 1 ného zvodicfrl^ prepätia a zariadenie 2 1 na ochranu pred nadprúdmi zapojená vždy medzi vodiče L_ a PE . Táto skutočnosť ale nepredstavuje žiadne obmedzenie použitia vynálezu iba na tieto dva vodiče, čo už bolo spomínané v súvislosti s výkladom obr. 1 a 2. Spomínané sériové kombinácie môžu byť tiež zapojované medzi ľubovoľné vodičové dvojice prúdovej napájacej siete.

Popísané rozpoznávanie medznej hodnoty Zenerovou diódou 7 0 môže byť v duchu vynálezu uskutočňované i inými prostriedkami, ako je tomu u obvodov podlá obr. 6a - 6c. Z dôvodov lepšej prehľadnosti je na týchto obrázkoch zobrazené iba osadenie spúšťacieho relé 7 1, zostávajúce súčiastky oddelovacieho zariadenia na zvod prepätia sú ale vynechané.

Na obr. 6a je Zenerova dióda nahradená tranzistorovou sústavou 11, prevádzkovanou v uzatváracom smere, ktorá sa v najjednoduchšom prípade skladá z jedného tranzistora.

Prechod báza emitor tohto tranzistora je v u z a tváracom smere zapojený do série so spúšťacím relé 71, pri presne definovanom napätí sa prerazí (obdobne ako je tomu u

Zenerovej diódy) a umožní tým prietok prúdu cez spúšťacie relé 71. Pomocou sériového zapojenia väčšieho počtu tranzistorov (naznačené čiarkovanou čiarou) sa môže j ednoduchým spô sobom zvýšiť prierazné napätie tranzistorovej sústavy 11.

V normálnom prípade môžu prechodom báza emi to r tranzistora pretekať iba malé prúdy, ktoré sú zvyčaj ne príliš malé na to, aby vyvolali aktivovanie spúšťacieho relé 7 1 . Preto je nutné doplniť tranzistorovú štruktúru 11 ďalšími obvodovými prvkami s väčším výkonom. Príklad tohto doplnenia je znázornený na obr. 6b.

Tranzistorová štruktúra 11 sa skladá z tranzistorov 12 a 13 a z odporov 14 a 1 5 . Kondenzátor 16 môže byť výhodný z toho dôvodu, že skratuje rušivé signály. Tranzistory 12 a 13 sú navzájom prepojené kladnou spätnou väzbou. Odpory 1 4 a 15 slúži k vysokoohmovému pripojeniu tranzistorovej sústavy 11 , čím sa dosiahne toho, že sa tranzistorová sústava 11 nebude javiť ako záťaž na kondenzátor 60 v priebehu jeho nabíjania. Tranzistory 1 4 , 15 je vhodné zvoliť s veľkým prúdovým zosilnením. Akonáhle začne byť tranzistorová štruktúra 11 vodivá vo svojom uzatváracom smere, zaistí úbytok napätia na odpore 1 4 , že tranzistor 12 prejde do vodivého stavu. Prúd, ktorý potom potečie odporom 15, na ňom spôsobí úbytok napätia, vďaka ktorému prejde tranzistor 13 do vodivého stavu. Odporom 14 potom potečie ešte väčší prúd, pretože napäťový úbytok na tranzistore 13, ktorý je vo vodivom stave, je podstatne nižší.

Je preto možné povedať, že spúšťacím relé 71 aktivovaný prúd tečie prakticky emitor - kolektor

12, iba ce z vodivý a môže preto prechod mať takú ampli túdu, ktorá nutná na aktivovanie príslušného spúšťacieho relé, pri čom by nedošlo k akémukolve k poškodeniu.

Podlá i ného pri kladu uskutočnenia zobrazeného reáli zované vynálezu,

6c, je rozpoznávanie prahovej operačným zosilňovačom 2 0, na obr.

hodnoty ktorý je zapoj ený ako komparátor. Integrácia signálu, ktorý je úme rn ý zvodovému prúdu, uskutočňovaná i n ým operačným zosilňovačom

17, kondenzátorom ktorý má vďaka zapojeniu s odporom 19 a vlastnosti známeho integrátora.

Na obr. 6a - 6c znázornené obvody rozpoznávania medznej hodnoty, respektíve integračné obvody môžu byť použité v ľubovoľných kombináciách. Napríklad kondenzátor 60 z obr. 6 a, 6b môže byť nahradený operačným zosilňovačom 17 podľa obr. 6c. Naopak, tranzistorovú štruktúru 11 z obr. 6a, 6b je možné nahradiť operačný zosilňovač 2 0 , ktorý funguje ako komparátor.

Pri výskyte neprípustné vysokého prepätia musí zvod plniť svoju funkciu, pričom by nebol akýmkoľvek spôsobom rušený, to znamená, pričom by nebolo aktivované oddeľovacie zariadenie na zvod prepätia. U oddeľovača doposiaľ popisovaného druhu je táto podmienka dodržaná iba vtedy, keď je množstvo energie prepäťového rázu menšie než maximálne možná medza absorpcie energie zvodu.

Zmyslom použitia z vodiča, prepätia je ale odvádzať prepätie nezávisle na ich energetickom obsahu, i keď by pritom mohlo dôjsť k prípadnému zničeniu zvodne. Elektrickú pevnosť voči rázovým prúdom zvodového oddeľovača, ktorá bola doposiaľ uvažovaná iba na „energeticky chudobné prepäťové rázy, je preto vhodné rozšíriť i na „energeticky bohaté prepäťové rázy.

K vyriešeniu tejto úlohy sa podľa vynálezu predpokladá nezohľadňovať pri výpočte množstva do zvodttA privedenej elektrickej, energie prúdy, ktoré pretekajú chráneným zvodom 1_, ktorých frekvencia je väčšia než frekvencia siete, teda prúdy, ktoré boli vyvolané krátkymi prepätiami, spôsobenými napríklad bleskom.

Obvodovo je táto úloha realizovaná tak, že ktorý vytvára prúdu zvodom 1^ prepätia úmerný zapojený filtračný obvod 1 0 , ktorý obmedzuj za obvod _5, signál, je zvodovému prúdu úmerný signál, ktorého frekvencia respektíve rovná frekvencii je siete. Úvodom nižšia, spomínané prechodné prepätia typu TOV majú frekvenciu siete, sú teda v plnom rozsahu započítavané do výpočtu množ s tva absorbovanej energie a oddeľovacie zariadenie na zvod prepätia na ne preto reaguje.

Aby bolo možné zaistiť spomínané potlačovanie nevhodných frekvencii, musí mať filtračný obvod 10 frekvenčnú charakteristiku podobnú frekvenčnej charakteristike dolnej priepuste alebo pásmovej priepuste a musí byť naladený na frekvenciu siete.

Na obr. 2 je tento filtračný obvod 10 naznačený čiarkovanou čiarou. Tento obvod je možné prakticky realizovať jednoduchým pas ivnym RC dvojbranom (naznačené na obr. 4 a 5), ale i každým iným známym zapojením, ktoré má potrebné prenosové vlastnosti.

Claims (14)

1. PATENTOVÉ

   NÁROKY

   Oddelovacie zariadenie na z vodí t ( 1 ) prepätia, obsahujúce prúd z v o do m (D prepätia určujúce zariadenie (3) a t ýmto zariadením ( 3) spúšťané odpoj ovácie zariadenie , ktoré vykonáva odpoj enie z v o d Fc*' (1) prepätia od siete, v y znač u j ú c e sa t Ý m, že zariadenie (3) z i s ťu j e zvodom (1) prepätia pobratú energiu a pri dosiahnutí dopredu nastaviteľného množstva energie, ktoré j e menšie alebo rovné maximálne možnej medzi absorpcie energie

   chráneného zvodu prepätia, je aktivované odpojovacie zariadenie .
2. 2. Oddelovacie zariadenie podľa nároku 1, vyznaču júce sa tým, že odpojovacie zariadenie obsahuje prerušovaci kontakt (2), ktorý je zapojený do série so zvodom (1) prepätia a je ovládaný zámkom (4) vypínača.
3. 3. Oddelovacie zariadenie podľa nároku 1, vyznaču júce obsahuje do série tým, že odpojovacie zariadenie ku z vodiek (1) prepätia zapojené zariadenie (21) na ochranu pred prepätím, prednostne tavné poistky a skratovací kontakt (22), ktorý je zapojený paralelne ku zvodflM. (1) prepätia a je ovládaný zámkom (4) vypínača.
4. 4. Oddelovacie zariadenie podľa nároku 1 2 alebo 3, v y značujúce sa tým, že energiu určujúce zariadenie (3) je tvorené sériovou kombináciou prvého obvodu (5) , ktorý vytvára signál úmerný prúdu zvodom (1) prepätia, druhého obvodu (6), ktorý cez čas integruje tento signál a prahovú hodnotu rozpoznávacieho obvodu (7), zámok (4) vypínača.

   ktorý ovláda
5. 5. Oddelovacie zariadenie podľa nároku 4, júce sa tým, že obvod (5) na vytvorenie signálu, ktorý je úmerný prúdu zvodom (1) prepätia, je tvorený meracím transformátorom prúdu, prednostne prevlečným meracím transformátorom prúdu.
6. 6. Oddelovacie zariadenie podľa nároku 4, tým, že obvod (5) signálu, ktorý je úmerný prúdu zvodom je tvorený Hallovou sondou.

   júce na vytvorenie (1) prepätia,
7. 7, vyznačujúce m, že integračný obvod (6) obsahuje usmerňovači obvod (61) kondenzátor (60) .

   Oddelovacie zariadenie podľa jedného z nárokov 4 až tým, že integračný obvod ( 6) usmerňovači obvod (61) operačný zošilňovač obsahuj e (17), zapojený ako integrátor.

   7. Oddelovacie zariadenie podľa nároku 4, tým, že obvod (5) signálu, ktorý je úmerný prúdu zvodom je tvorený indukčnou cievkou.

   júce na vytvorenie ( 1) prepätia,
8. 8. Oddelovacie zariadenie podľa jedného z nárokov 4 až
9. 9, vyznačujúce sa tým, žeprahovú hodnotu rozpoznávajúci obvod (7) je tranzistorovou štruktúrou (11), prevádzkovanou v uzatváracom smere.

   9, vyznačujúce sa tým, že prahovú hodnotu rozpoznávajúci obvod (7) je tvorený operačným zosilňovačom (20).

   9, vyznačujúce sa tým, že prahovú hodnotu rozpoznávajúci obvod (7) je tvorený Zenerovou diódou (70).
10. 10. Oddelovacie zariadenie podľa jedného z nárokov 4 až
11. 11. Oddelovacie zariadenie podlá jedného z nárokov 4 až
12. 12, vyznačujúce sa t ý m, že za obvod prúdu (5) na vytvorenie signálu, ktorý je úmerný , z· zvodom (1) prepätia, je zapojený filtračný obvod (10), ktorý obmedzuje zvodovému prúdu úmerný signál, ktorého frekvencia je menšia, re spe kt ive rovná frekvencii siete.

    12. Oddelovacie zariadenie podľa jedného z nárokov 4 až
13. 13. Oddelovacie zariadenie podľa jedného z nárokov 4 až
14. 14 . Oddelovacie zariadenie podlá nároku 13, v y z n a č u j ú c e sa t ý m, že filtračný obvod (10) má charakteristiku dolnej priepuste. 15 . Oddelovacie zariadenie podľa nároku 13, v y z n a č u j ú c e sa t ý m, že filtračný obvod (10) má charakteristiku pásmovej priepuste.