FI111200B - Menetelmä ja sovitelma sähköverkon rasitusten pienentämiseksi - Google Patents

Description

111200

Menetelmä ja sovitelma sähköverkon rasitusten pienentämiseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä sähköverkon rasitusten pienentämiseksi, jossa menetelmässä minimoidaan jännitteelliseen sähköverk-5 koon kytkettävän verkkokomponentin tai verkon osan aiheuttamaa kytkentä-virtasysäystä, joka verkkokomponentti tai verkon osa erotetaan jännitteelli-sestä sähköverkosta avaamalla katkaisija ja joka verkkokomponentti tai verkon osa kytketään osaksi jännitteellistä sähköverkkoa sulkemalla katkaisija.

Edelleen keksinnön kohteena on sovitelma sähköverkon rasitusten 10 pienentämiseksi, johon sovitelmaan kuuluu katkaisija ja joka sovitelma on sovitettu minimoimaan jännitteelliseen sähköverkkoon kytkettävän verkkokomponentin tai verkon osan aiheuttamaa kytkentävirtasysäystä, joka verkkokomponentti tai verkon osa on sovitettu erotettavaksi jännitteeliisestä sähköverkosta avaamalla katkaisija ja joka verkkokomponentti tai verkon on sovitettu 15 kytkettäväksi osaksi jännitteellistä sähköverkkoa sulkemalla katkaisija.

Sähköverkkoon liitettyjen komponenttien, kuten esimerkiksi teho-muuntajien, kompensointikondensaattorien tai imupiirien, suojaukseen sähköverkoissa esiintyviltä vioilta, kuten esimerkiksi oikosuluilta ja maasuluilta, käytetään verkon tilaa valvovia suojalaitteita eli suojareleitä. Vian havaittuaan 20 suojareleet erottavat suojattavan komponentin tai suojattavan verkon osan muusta verkosta avaamalla katkaisijan, jolloin jännitteen ja virran syöttö suojattavalle komponentille tai suojattavalle verkon osalle keskeytyy. Pikajälleen-kytkennässä syöttö keskeytetään eli katkaisija avataan lyhyeksi ajaksi, esimerkiksi muutamaksi sekunnin kymmenykseksi, minkä ajanjakson jälkeen kat-25 kaisija ohjataan uudestaan kiinni. Mikäli vika ei tänä aikana ole hävinnyt, tehdään aikajälleenkytkentä, eli katkaisija ohjataan uudestaan auki tyypillisesti noin 1 - 3 minuutiksi, minkä jälkeen katkaisija ohjataan uudestaan kiinni. Katkaisija voidaan luonnollisesti aukaista myös muun syyn kuin verkossa olevan vian vuoksi. Kun tehomuuntajia ja kondensaattoreita kytketään takaisin verk-30 koon voi katkaisijan kiinnikytkentä johtaa huomattavaan muuntajan tai kom-pensointikondensaattorin kytkentävirtasysäykseen, mikäli muuntajan, kondensaattorin tai imupiirien sisäinen tila on epäedullinen suhteessa jännitteen vaiheeseen eli jännitteen suuruuteen ja polariteettiin katkaisijan kiinnikytkentä-hetkellä. Muuntajan yhteydessä sisäisellä tilalla tarkoitetaan katkaisijan aukai-35 suhetkellä muuntajan sydämeen eri vaiheisiin jääviä remanenssivoita ja kondensaattorin ja imupiirien yhteydessä eri vaiheisiin jäänyttä varausta. Määrää- 111200 2 vänä tekijänä muuntajaan jäävien remanenssivoiden tai kondensaattoreihin jäävien varausten suhteen on jännitteen arvo virran katkeamishetkellä. Kytkentävirtasysäyksen syntyyn eniten vaikuttavat kaksi tekijää ovat katkaisijan kiinnikytkentähetki ja muuntajan remanenssivuot tai kondensaattorien tai imu-5 piirien varaus kytkentähetkellä. Kytkentävirtasysäys voi aiheuttaa verkon tai siihen kytkettyjen laitteiden vaurioita sekä suojareleiden virheellisiä toimintoja aiheuttaen turhia jännitteen ja virran katkaisuja mikäli kytkentävirtasysäyksiä ei oteta huomioon releasetteluissa katkaisijan kiinniohjauksen aikana. Kytkentävirtasysäys on merkittävä ongelma erityisesti pikajälleenkytkennöissä. Kon-10 densaattoreiden ja imupiirien varaukset purkautuvat ajan kuluessa, mutta koska varauksen purkautumisen aikavakio on tyypillisesti useita minuutteja, myös aikajälleenkytkentöjen yhteydessä voi syntyä merkittäviä kytkentävirtasysäyksiä.

Kytkentävirtasysäyksen syntymistä on pyritty estämään tai sen suu-15 ruutta minimoimaan eri tavoilla. Eräässä tunnetussa ratkaisussa on käytetty katkaisijan tahdistettua kiinnikytkentää eli tahdistettua katkaisijan kiinnioh-jausta, missä kytkentähetki pyritään ajoittamaan siten, että kytkentävirtasysäys minimoituu. Edellytyksenä ratkaisun toimivuudelle on se, että katkaisijan aukaisemisen yhteydessä kondensaattoriparistoihin jääneet varaukset ovat ehti-20 neet purkautua eli että aukikytkennästä on kulunut huomattava aika, tyypillisesti useita minuutteja. Ratkaisu toimii myös silloin, kun katkaisijaa aukiohjat-taessa syöttövirta on katkennut sopivasti siten, että muuntajaan ei ole jäänyt remanenssivoita tai että kondensaattoreihin ei ole jäänyt varausta, mikä on kuitenkin mahdoton tilanne silloin kun käytössä on kolmivaiheinen verkko il-25 man nollajohdinta.

Eräässä toisessa tunnetussa ratkaisussa käytetään tahdistettua katkaisijan aukikytkentää, jolloin muuntajan tai kondensaattorin tai imupiirin ir-tikytkentä pyritään sovittamaan tapahtumaan joka kerta samalla hetkellä siten, että muuntajan sydämeen jäävät remanenssivuot tai kondensaattoreihin jäävät 30 varaukset jäisivät jokaisessa irtikytkennässä aina samoihin arvoihin. Valittaessa tällöin kiinnikytkentähetki sopivasti voidaan kytkentävirtasysäyksen syntyminen minimoida. Ratkaisun ongelmana on kuitenkin se, että optimaalinen kiinnikytkentähetki, jolla kytkentävirtasysäys minimoituu, pitää määrittää kokeellisesti kenttäkokeilla. Lisäksi ratkaisu sopii käytettäväksi ainoastaan yksi-35 napaisesti ohjattavilla katkaisijoilla, jotta eri vaiheiden auki- ja kiinnikytkentä-ajankohdat voidaan määrätä itsenäisesti. Edelleen oletus muuntajan rema- 3 111200 nenssivoiden tai kondensaattorin varauksen jäämisestä vakioarvoihin ei ole realistinen, koska yksittäisen vaiheen virta ei katkea aina välttämättä samalla hetkellä. Ratkaisuun liittyy täten riski, että kokeilemalla määritetty kytkentähetki ei aina olekaan optimaalinen. Koska jännitteen arvo virran todellisella katkea-5 mishetkellä määrää muuntajan remanenssivoiden arvon tai kondensaattorei-hin jäävän varauksen arvon, saattaa virran todellisen katkeamishetken siirtyminen johtaa siihen, että kokeilemalla määritetyllä kiinnikytkentähetkellä rema-nenssivuot vahvistavatkin vaihevoita tai kondensaattorin varaus vahvistuu, minkä seurauksena syntyvän kytkentävirtasysäyksen amplitudi moninkertais-10 tuu.

DE-julkaisussa 19641 116 on esitetty ratkaisu muuntajan kytkentävirtasysäyksen pienentämiseksi määrittämällä muuntajan sydämeen katkaisijan aukaisun yhteydessä jäävä remanenssivuo, joka voidaan ottaa huomioon katkaisijan kiinniohjauksessa siten, että muuntajan kytkentävirtasysäys on 15 mahdollisimman pieni. Muuntajan sydämeen jäävän remanenssivuon määrittämiseksi on esitetty kaksi vaihtoehtoista ratkaisua. Ensimmäisessä vaihtoehdossa käytössä on joko ulkoiset tai muuntajan sisäiset jänniteanturit, jotka mittaavat muuntajan sydämeen vaikuttavaa jännitettä, jonka jännitemittauksen perusteella muuntajan sydämeen jäävä remanenssivuo voidaan määrittää. 20 Ongelmana tässä ratkaisussa on kuitenkin se, että jänniteantureiden sovittaminen muuntajan yhteyteen aiheuttaa lisää sekä laite- että asennuskustannuksia. Toisessa vaihtoehdossa muuntajasta on käytettävissä fysikaalinen muuntajamalli, joka määrittelee yksittäisen muuntajasydämen vuon ajan funktiona. Malli käsittää myös hystereesimallin kuvaamaan muuntajan sydämen 25 magneettivuon tiheyttä magneettikentän voimakkuuden funktiona. Hysteree-simalli tarvitaan sen vuoksi, että muuntajan sydämessä kiertävän vuon simuloinnin täytyy seurata hystereesimallia, jotta vuon käyttäytyminen raudassa saadaan laskettua oikein. Muuntajamalliin perustuvassa remanenssivuon määrityksessä luetaan muistiin tyhjäkäyvän muuntajan jännitteen ja/tai virran 30 arvot kunnes molempien arvot ovat pienentyneet nollaan. Remanenssivuo ilmenee vuon loppuarvona, kun jännite ja virta ovat pienentyneet nollaan. Näitä muistissa olevia arvoja käytetään mallin sisäänmenosuureina. .Muuntajan fysikaaliseen malliin perustuvassa remanenssivuon määrityksessä ongelmana on se, että muuntajan malli on muuntajakohtainen. Lisäksi laskennassa vaaditta-35 va alkutila voidaan määrittää vain stationäärisissä olosuhteissa, minkä vuoksi 111200 4 jännitteen ja/tai virran mittauksesta pitää kerätä muistiin mittausarvoja vähintään yhden verkkojakson ajalta ennen katkaisijan aukaisua.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uudentyyppinen ratkaisu katkaisijan kiinniohjauksen yhteydessä syntyvän kytkentävirtasysäyk-5 sen pienentämiseksi.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että mitataan verkkokomponentin tai verkon osan ainakin yhden vaiheen virtaa, määritetään katkaisijan avauduttua virran katkeamishetki, määritetään katkaisijan optimaalinen kiinnikytkentähetki virran katkeamishetken perusteella ja ohja-10 taan katkaisija kiinni siten, että katkaisija sulkeutuu optimaalisella kiinnikyt-kentähetkellä.

Keksinnön mukaiselle sovitelmalle on tunnusomaista se, että sovi-telmaan kuuluu edelleen välineet verkkokomponentin tai verkon osan ainakin yhden vaiheen virran mittaamiseksi, välineet katkaisijan avauduttua virran kat-15 keamishetken määrittämiseksi, välineet katkaisijan optimaalisen kiinnikytken-tähetken määrittämiseksi virran katkeamishetken perusteella ja välineet katkaisijan kiinniohjaamiseksi siten, että katkaisija sulkeutuu optimaalisella kiinni-kytkentähetkellä.

Keksinnön olennaisen ajatuksen mukaan sähköverkon rasituksia 20 pienennetään minimoimalla jännitteelliseen sähköverkkoon kytkettävän verkkokomponentin tai verkon osan aiheuttamaa kytkentävirtasysäystä tilanteessa, missä verkkokomponentti tai verkon osa ensin erotetaan jännitteellisestä sähköverkosta avaamalla katkaisija ja joka verkkokomponentti tai verkon osa kytketään takaisin osaksi jännitteellistä sähköverkkoa sulkemalla katkaisija. 25 Olennaisen ajatuksen mukaan ratkaisussa mitataan verkkokomponentin tai verkon osan ainakin yhden vaiheen virtaa, määritetään katkaisijan avauduttua virran katkeamishetki, määritetään katkaisijan optimaalinen kiinnikytkentähetki virran katkeamishetken perusteella ja ohjataan katkaisija kiinni siten, että katkaisija sulkeutuu optimaalisella kiinnikytkentähetkellä. Keksinnön erään edulli-30 sen soveilutusmuodon mukaan sähköverkko on kolmivaiheinen verkko, katkaisija on kolminapaisesti ohjattava, virta mitataan kaikista kolmesta vaiheesta ja kaikkien vaiheiden virtojen katkeamishetkien perusteella määritetään kaikkien vaiheiden virtojen yksi yhteinen laskennallinen katkeamishetki, jonka perusteella määritetään katkaisijan optimaalinen kiinnikytkentähetki.

35 Keksinnön etuna on, että hyvin yksinkertaisella tavalla voidaan mi nimoida verkkokomponentin, kuten muuntajan tai kompensointikondensaatto- 5 111200 rin, tai verkon osan kytkentävirtasysäys kytkettäessä se takaisin osaksi jännit-teellistä sähköverkkoa sulkemalla katkaisija. Katkaisija voidaan avata mielivaltaisella ajanhetkellä eikä mitään tahdistettua katkaisijan aukikytkentää tarvita. Katkaisijan kiinnikytkentähetki tahdistetaan virran todelliseen katkeamis-5 hetkeen eikä mihinkään oletettuun ajanhetkeen kuten tahdistetun aukikytken-nän yhteydessä, jolloin epäedullisessa tilanteessa saattaakin syntyä huomattavia kytkentävirtasysäyksiä.

Keksintöä selitetään tarkemmin oheisissa piirustuksissa, joissa kuvio 1 esittää kaavamaisesti erästä keksinnön mukaista sovitel-10 maa erään muuntajan kytkentävirtasysäyksen pienentämiseksi, kuvio 2 esittää kaavamaisesti erään muuntajan kytkentävirtasysäyksen amplitudia kytkettäessä remanenssivuota omaavaa muuntajaa jännit-teelliseen verkkoon eri ajanhetkillä, kuviot 3a - 3e ja 4a - 4e esittävät kaavamaisesti erään muuntajan 15 vaihevoiden, remanenssivoiden ja kytkentävirtasysäyksen käyttäytymistä suljettaessa katkaisija kytkentävirtasysäyksen syntymisen kannalta sekä optimi-hetkellä että pahimmalla mahdollisella hetkellä, kuvio 5 esittää kaavamaisesti erään kondensaattorin kytkentävirtasysäyksen amplitudia kytkettäessä jäännösvarausta omaavaa kondensaattoria 20 jännitteelliseen verkkoon eri ajanhetkillä ja kuviot 6a - 6e ja 7a - 7e esittävät kaavamaisesti erään kondensaattorin vaihejännitteiden, jäännösvarausten eli jäännösjännitteiden sekä kytkentävirtasysäyksen käyttäytymistä suljettaessa katkaisija kytkentävirtasysäyksen syntymisen kannalta sekä optimihetkellä että pahimmalla mahdollisella 25 hetkellä.

Kuviossa 1 on kaavamaisesti esitetty osa kolmivaiheiseen sähkönjakeluverkkoon eli sähköverkkoon kuuluvalta sähköasemalta 1 lähtevästä johtolähdöstä 2. Sähköasema 1 on esitetty kaaviomaisesti katkoviivalla. Yhdeltä sähköasemalta lähtee tyypillisesti useampia johtolähtöjä, mutta selvyy-30 den vuoksi kuviossa 1 on esitetty ainoastaan yksi johtolähtö. Johtolähtö 2 on kolmivaiheinen eli siinä on vaihejohtimet tai vaiheet A, B ja C. Johtolähdössä 2 on katkaisija 3, jonka avulla johtolähtö 2 on kytkettävissä jännitteelliseksi sulkemalla katkaisija 3 tai jännitteettömäksi avaamalla katkaisija 3 alan ammattimiehelle sinänsä tunnetulla tavalla. Katkaisija 3 on kolminapaisesti ohjattava 35 katkaisija eli katkaisijalle tulevalla yhdellä ohjauskäskyllä avataan kaikkien kolmen vaiheen A, B ja C syöttö. Kuviossa 1 katkaisija 3 on esitetty aukiasen- 111200 6 nossa. Kuviossa 1 on edelleen esitetty tehomuuntaja 4 tai muuntaja 4. Muuntaja 4 muuntaa sähköverkon jännitettä jännitetasolta toiselle sinänsä tunnetulla tavalla. Muuntaja 4 on esimerkiksi tyypillinen 20 / 0,4 kV jakelumuuntaja, jonka pienjännitepuolelta lähtee syöttöjohdot esimerkiksi kotitalouksiin. Kuviossa 1 5 on edelleen esitetty katkaisijan 3 syötön puolelle sovitetut jännitteenmittausvä-lineet, edullisesti jänniteanturit 5 tai jännitesensorit 5, jotka on sovitettu mittaamaan kunkin vaiheen jännitettä alan ammattimiehelle sinänsä tunnetulla tavalla. Edelleen kuviossa 1 on esitetty katkaisijan 3 kuorman puolelle sovitetut virranmittausvälineet, edullisesti virta-anturit 6 tai virtasensorit 6, jotka on 10 sovitettu mittaamaan kunkin vaiheen virtaa alan ammattimiehelle sinänsä tunnetulla tavalla. Jännite- ja virtamittaustiedot johdetaan ohjauslaitteelle 7, joka on esimerkiksi mikroprosessoripohjainen numeerinen suojarele. Ohjauslaitteessa 7 on näytteenottovälineet jännitteen ja virran hetkellisarvojen näytteis-tämiseksi jatkuvasta mittaustiedosta sekä yksi tai useampia muistiyksiköitä 15 mitattujen arvojen tallentamiseksi. Ohjauslaitteessa 7 on edelleen prosessointiyksikkö, jossa joko suoraan mitattuja ja/tai välillä muistiin talletettuja mittaus-arvoja käsitellään siten, että niitä voidaan esimerkiksi verrata muistiyksikköön talletettuihin raja-arvoihin mahdollisen vian havaitsemiseksi joko johtolähdöliä 2, johon ohjauslaite 7 on sijoitettu, tai jollakin muulla galvaanisesti samaan 20 sähköverkkoon kytketyllä johtolähdöliä. Vian havaitseminen perustuu tyypillisesti joko pelkästään jännitteen mittaukseen tai sekä jännitteen että virran mittaukseen. Vian havaittuaan ohjauslaite 7 lähettää katkaisijalle 3 ohjauskäskyn katkaisijan 3 avaamiseksi. Katkaisija 3 voidaan myös ohjata auki joko manuaalisesti tai automaattisesti myös jonkin muun syyn kuin verkossa esiintyvän 25 vian vuoksi. Ennalta asetellun ajan kuluttua, joka pikajälleenkytkennän yhteydessä voi esimerkiksi olla muutamia sekunnin kymmenyksiä ja aikajälleenkyt-kennässä tyypillisesti yhdestä kolmeen minuuttia, ohjauslaite 7 lähettää katkaisijalle 3 ohjauskäskyn katkaisijan 3 sulkemiseksi. Tyypillisesti joka kerta kun katkaisija 3 ohjataan kiinni, muuntaja 4 aiheuttaa kytkentävirtasysäyksen, joka 30 aiheuttaa sähköverkkoon sekä termisiä että dynaamisia rasituksia ja joka siten voi johtaa verkon komponenttien tai verkkoon kytkettyjen laitteiden vikaantumiseen.

Keksinnön mukaista ratkaisua muuntajan 4 kytkentävirtasysäyksen minimoimiseksi selitetään seuraavassa kuvioiden 2, 3a - 3e ja 4a - 4e avulla. 35 Kuviossa 2 on kaavamaisesti ja esimerkinomaisesti esitetty muun tajan 4 kytkentävirtasysäyksen amplitudi, kun remanenssivuota omaava 7 111200 muuntaja 4 kytketään verkkoon eri ajanhetkillä. Pystyakselilla on kytkentävirta-sysäyksen amplitudi kiloampeereina kA ja vaaka-akselilla aika sekunteina. Katkaisijan 3 kiinnikytkentähetkeä on varioitu 0,5 millisekunnin välein ajanjaksolla t = 0,3 - 0,32 sekuntia eli yhden verkkojakson aikana verkon käyttötaa-5 juuden ollessa 50 Hz. Kuvion 2 esittämässä tapauksessa suurin kytkentävirta-sysäys saavutetaan katkaisijan 3 kiinnikytkentähetkellä t = 0,3035 sekuntia ja pienin kytkentävirtasysäys kiinnikytkentähetkellä t = 0,313 sekuntia.

Kuvioissa 3a - 3e on esitetty kaavamaisesti muuntajan 4 eri vaiheiden remanenssivoiden ja muuntajan 4 kytkentävirtasysäyksen käyttäytyminen 10 tapauksessa, missä katkaisija 3, joka ajanhetkellä 0,27 sekuntia on alkanut avautua, kytketään kiinni ajanhetkellä t = 0,313 sekuntia eli kiinnikytkentä tapahtuu kuvion 2 pienintä kytkentävirtasysäystä vastaavalla ajanhetkellä. Kuviot 4a - 4e puolestaan kaavamaisesti esittävät vastaavaa tilannetta kytkettäessä katkaisija 3 kiinni ajanhetkellä t = 0,3035 sekuntia eli kuvion 2 suurinta kyt-15 kentävirtasysäystä vastaavalla ajanhetkellä. Kuvioissa 3a ja 4a on esitetty vaiheiden A, B ja C syöttövirrat kiloampeereina kA, kuvioissa 3b ja 4b muuntajan A-vaiheen vuo AF ja AF’, kuvioissa 3c ja 4c muuntajan B-vaiheen vuo BF ja BF’ ja kuvioissa 3d ja 4d muuntajan C-vaiheen vuo CF ja CF’ kiiovvebereinä kWb. Kuviot 3e ja 4e ovat vastaavat kuin kuviot 3a ja 4a, mutta pystyakselin 20 skaalausta on muutettu. Kuvioista 3a ja 4a nähdään, että kolminapaisesti ohjattavaa katkaisijaa 3 käytettäessä vaihevirrat katkeavat aina luonnollisessa nollakohdassaan eli vaiheiden A, B ja C virrat eivät katkea samanaikaisesti. Tässä tapauksessa vaiheen A virta katkeaa ensimmäisenä ja sen jälkeen vaiheiden B ja C virrat samanaikaisesti. Kuvioista 3b - 3d ja 4b - 4d nähdään, että 25 muuntajan 4 sydämeen jäävien vaiheiden A, B ja C remanenssivoiden arvot määräytyvät vaihevirran katkeamishetkellä. Kuvioissa 3b - 3d vaiheen A re-manenssivuo on RAF, vaiheen B remanenssivuo RBF ja vaiheen C rema-nenssivuo RCF. Vastaavat merkinnät kuvioissa 4b - 4d ovat RAF’, RBF’ ja RCF’. Vaihevoiden AF, AF’, BF, BF’, CF ja CF’ kuvaajia on kuvioissa 3b - 3d 30 ja 4b - 4d jatkettu katkoviivalla katkaisijan 3 avautumisen jälkeen esittämään miten vaihevuot normaalissa tilanteessa käyttäytyisivät, mikäli katkaisijaa 3 ei olisi avattu.

Kuvioissa 3a ja 4a vaiheen A virta katkeaa ajanhetkellä TA = 0,27025 sekuntia ja vaiheiden B ja C virta katkeaa ajanhetkellä TB = Tc = 35 0,27565 sekuntia. Katkaisija 3 suljetaan tietyn ennalta määrätyn verkkojakso-jen lukumäärän n (n = 1, 2, 3, ...), kuluttua avautumisestaan. Verkkojakson 111200 8 kestoaika on 0,02 sekuntia verkkotaajuudella 50 Hz. Jos katkaisijan 3 kiinni-kytkentähetken määrittämiseen käytettäisiin vaiheen A virran katkeamishetkeä TA= 0,27025 sekuntia ja katkaisijan 3 kiinnikytkentä sovitettaisiin tapahtumaan kahden verkkojakson kuluttua sen avautumisesta, tulisi kytkentähetkeksi t = 5 0,31025 sekuntia. Jos katkaisijan 3 kiinnikytkentähetken määrittämiseen käytettäisiin B- ja C-vaiheiden virtojen katkeamishetkeä TB = Tc = 0,27565 sekuntia ja katkaisijan 3 kiinnikytkentä sovitettaisiin tapahtumaan kahden verkkojakson kuluttua katkaisijan 3 avautumisesta, tulisi kytkentähetkeksi t = 0,31565 sekuntia. Kuviosta 2 on kuitenkin nähtävissä, että kumpikaan näistä ajanhet-10 kistä ei ole optimaalinen katkaisijan 3 kiinnikytkentähetki siten, että kytkentä-virtasysäys minimoituisi. Optimaalinen katkaisijan 3 kiinnikytkentähetki eli se kytkentähetki, joka minimoi syntyvän kytkentävirtasysäyksen, perustuu kaikkien vaiheiden A, B ja C virtojen yhteiseen katkeamishetkeen TABC, joka voidaan määrittää vaiheiden A, B ja C virtojen katkeamisajanhetkien painotettuna kes-15 kiarvona kaavasta

Tabc = KJA + K2TB + K3TC, (1) missä 20 TA on sen vaiheen virran katkeamishetki, jonka virta katkeaa en simmäisenä TB on sen vaiheen virran katkeamishetki, jonka virta katkeaa toisena ja

Tc on sen vaiheen virran katkeamishetki, jonka virta katkeaa kol-25 mantena ja K2 ja K3 ovat painokertoimia.

tabc on siis se laskennallinen ajanhetki, jolloin kaikkien vaiheiden A, B, ja C virrat katkeavat. Kolminapaisella katkaisijalla 3 eli kolmivaiheisella katkaisijalla 30 3, jonka kaikkia vaiheita ohjataan samanaikaisesti, katkaisijan 3 kiinnikytkentähetken tulee perustua vaiheiden A, B ja C virtojen yhteiseen laskennalliseen katkeamishetkeen TABC. Katkaisijan 3 aukikytkennän jälkeen sen kiinnikytkentä tapahtuu edullisesti verkkojaksojen kokonaislukua vastaavan ajanjakson jälkeen, jolloin eri vaiheiden A, B ja C virtojen ja jännitteiden vaihe tai amplitudi ja 35 polariteetti vastaavat riittävän tarkasti vastaavia arvoja virran ja jännitteen todellisella katkeamishetkellä, kun katkaisija 3 aukaistiin. Painokertoimien K1f K2 β 111200 ja Κ3 arvot voivat vaihdella ja käytännössä niiden arvot valitaan riippuen siitä, missä järjestyksessä ja millaisin aikavälein toistensa suhteen vaiheiden A, B, ja C virrat katkeavat. Koska kuvioiden 3a ja 4a esittämässä tilanteessa vaiheiden B ja C virrat katkeavat yhtäaikaa eli TB = Tc, sijoittamalla kaavaan (1) TA = 5 0,27025 sekuntia ja TB = Tc = 0,27565 sekuntia, saadaan TABC = 0,27295 sekuntia, kun painokertoimien K,, K2 ja K3 arvoiksi on saatu myöhemmin esitettävää kaavaa (2) käyttäen K, = 0,5, K2 = 0,5 ja K3 = 0. Jos katkaisija 3 halutaan ohjata kiinni kahden verkkojakson kuluttua sen avaamisesta, optimaaliseksi katkaisijan 3 kiinnikytkentähetkeksi tulee siten T0Ptimi = 0,313 sekuntia, joka 10 vastaa kuvion 2 mukaan muuntajan 4 minimikytkentävirtasysäystä. Sekä kuvioita 3a ja 4a että kuvioita 3e ja 4e vertailemalla nähdään, että kytkemällä katkaisija 3 kiinni optimiajanhetkellä 0,313 sekuntia, kuviossa 3e syntyvä kytken-tävirtasysäys on erittäin pieni verrattuna kuvion 4e esittämään tilanteeseen, missä katkaisijan 3 kiinnikytkentähetki tapahtuu pahimmalla mahdollisella het-15 kellä.

Koska vaihevirtojen katkeamishetket määräytyvät verkon maadoi-tustavan mukaan, niin myös painokertoimien K1t K2 ja K3 arvot määräytyvät verkon maadoitustavan perusteella. Kuvioiden 3 ja 4 mukainen esimerkki vastaa tilannetta, missä muuntajan 4 käämikytkentä ensiöpuolella eli katkaisi-20 jän 3 puolella on maadoittamaton. Yleisesti ottaen tilanteessa, missä muuntajani ensiöpuolen käämikytkentä on maadoittamaton, eli kytkentä on kolmio-kytkentä tai maadoittamaton tähtikytkentä, vaihevirrat katkeavat kuvioiden 3 ja 4 esittämällä tavalla siten, että ensin katkeaa yhden vaiheen virta ja sen jälkeen kahden jäljelle jääneen vaiheen virrat katkeavat samanaikaisesti. Tämä 25 johtuu siitä, että siinä vaiheessa, missä virta katkeaa ensimmäisenä, virta katkeaa luonnollisessa nollakohdassaan ja sen jälkeen kahden muun vaiheen virtojen täytyy katketa samanaikaisesti, koska virtapiiri sulkeutuu ainoastaan vaiheiden kautta. Tilanteessa, missä verkko on maadoitettu ja muuntajan 4 käämikytkentä ensiöpuolella eli katkaisijan 3 puolella on maadoitettu tähtikyt-30 kentä, kunkin vaiheen virta katkeaa eriaikaisesti. Tämä johtuu siitä, että siinä vaiheessa, missä virta katkeaa ensimmäisenä, virta katkeaa luonnollisessa nollakohdassaan ja sen jälkeen kahden muun vaiheen virta pääsee sulkeutumaan maan kautta. Sekä maadoitetussa että maadoittamattomassa verkossa painokertoimet K„ K2 ja K3 voidaan kuitenkin määrittää samalla tavalla kaa-35 vasta: 10 111200 Κι = A, (TB - TA) / (Tc - TA) K2 = A2 (2) K3 = A3(Tc-Tb)/(Tc-Ta), 5 missä kertoimien A1( A2 ja A3 arvo voi vaihdella välillä 0,4 - 0,6. Edullisesti kertoimien A1f A2 ja A3 arvo on likimain 0,5. Mieluimmin kertoimien A,, A2 ja A3 arvo on täsmälleen 0,5. On kuitenkin selvää, että kertoimien A1f A2 ja A3 arvot valitaan siten, että painokertoimien K2 ja K3 summan arvoksi tulee yksi.

Edellä esitetty laskenta suoritetaan ohjauslaitteen 7 prosessointiyk-10 sikössä, joka on esimerkiksi yleiskäyttöinen mikroprosessori tai erityiskäyttöi-nen signaaliprosessori. Se aika, kuinka kauan katkaisijaa 3 pidetään auki eli virraton aika, on yleensä asetettu etukäteen ohjauslaitteen 7 muistiin. Kun kyseinen ajanjakso on päättymässä, ohjauslaite 7 antaa katkaisijalle 3 ohjaus-käskyn sulkeutua. Koska mekaaniset laitteet, kuten katkaisijat, eivät ole ideaa-15 lisiä vaan niissä esiintyy aina jonkin verran toimintaviivettä, pitää ohjauskäsky katkaisijan 3 sulkeutumiseksi lähettää katkaisijalle 3 sen toimintaviiveen D verran aikaisemmin, jotta katkaisija 3 sulkeutuu optimaalisella kytkentähetkellä "^OPTIMI·

Tiivistetyssä muodossa keksinnön mukainen ratkaisu muuntajan 20 kytkentävirtasysäyksen pienentämiseksi tai minimoimiseksi on seuraavanlainen.

1) Virta-antureilla tai -sensoreilla 6 mitataan jatkuvasti muuntajan 4 . virtaa.

25 2) Katkaisijan 3 aukaisun jälkeen ohjauslaitteen 7 prosessointiyk sikkö etsii katkaisijan 3 aukaisun yhteydessä ohjauslaitteen 7 muistiin talletetuista virta-arvoista vaiheiden A, B ja C virtojen katkeamishetket ja määrittää niiden yhteisen laskennallisen kat-keamishetken TABC.

30 3) Katkaisijan 3 optimaalinen kiinnikytkentähetki T0Ptimi määritetään ohjauslaitteen 7 prosessointiyksikössä kaavasta "^OPTIMI = TAbc + Π * T , (3) missä 35 111200 11 n on esimerkiksi etukäteen asetettu verkkojaksojen lu kumäärä, jonka kuluttua vaihevirtojen yhteisestä laskennallisesta katkeamishetkestä TABC katkaisija 3 5 kytketään kiinni, n = 1,2, 3,... ja T on yhden verkkojakson aika.

4) Ohjauslaitteen 7 prosessointiyksikkö lähettää ohjauskäskyn 10 katkaisijan 3 kiinniohjaamiseksi hetkellä

Tabc + n * T - D, (4) missä 15 D on katkaisijan 3 toimintaviive.

Keksinnön etuna on, että hyvin yksinkertaisella tavalla ja vähäistä laskentakapasiteettia käyttäen voidaan minimoida muuntajan 4 kytkentävirta-20 sysäys kytkettäessä se takaisin jännitteelliseen sähköverkkoon sulkemalla katkaisija 3. Katkaisija 3 voi avautua mielivaltaisella ajanhetkellä, jolloin esimerkiksi verkossa ilmaantuneen vian aiheuttamat vaikutukset voidaan ehkäistä mahdollisimman nopeasti eikä mitään tahdistettua katkaisijan 3 aukikyt-kentää tarvita. Katkaisijan 3 kiinnikytkentähetki tahdistetaan siis virran todelli-25 seen katkeamishetkeen eikä mihinkään oletettuun ajanhetkeen kuten tahdistetussa aukikytkennässä.

Edellä esitetty ratkaisu on täysin vastaava tilanteessa, missä muuntajan 4 paikalla on kompensointikondensaattori, kondensaattori, imupiiri tai muu varausta sisältävä sähköverkon komponentti. Kuviossa 5 on kaava-30 maisesti ja esimerkinomaisesti esitetty kondensaattorin kytkentävirtasysäyk-sen amplitudi, kun jäännösvarausta omaavaa kondensaattoria kytketään jännitteelliseen verkkoon eri ajanhetkillä. Katkaisijan kiinnikytkentähetkeä on varioitu 0,5 millisekunnin välein ajanjaksolla t = 0,5 - 0,52 sekuntia eli yhden verkkojakson aikana verkon käyttötaajuuden ollessa 50 Hz. Kuvion 5 esittämässä 35 tapauksessa suurin kytkentävirtasysäys saavutetaan katkaisijan kiinnikytken- 111200 12 tähetkellä t = 0,5055 sekuntia ja pienin kytkentävirtasysäys kiinnikytkentähet-kellä t = 0,5145 sekuntia.

Kuvioissa 6a - 6e on esitetty kaavamaisesti kondensaattorin eri vaiheiden jäännösvarauksen ja kytkentävirtasysäyksen käyttäytyminen tapauk-5 sessa, missä katkaisija 3, joka on alkanut avautua ajanhetkellä 0,47 sekuntia, kytketään kiinni ajanhetkellä t = 0,5145 sekuntia eli kiinnikytkentä tapahtuu kuvion 5 pienintä kytkentävirtasysäystä vastaavalla ajanhetkellä. Kuviot 7a - 7e puolestaan kaavamaisesti esittävät vastaavaa tilannetta kytkettäessä katkaisija 3 kiinni ajanhetkellä t = 0,5055 sekuntia eli kuvion 5 suurinta kytke ntävirta-10 sysäystä vastaavalla ajanhetkellä. Kuvioissa 6a ja 7a on esitetty vaiheiden A, B ja C virrat kiloampeereina. Kuvioissa 6b ja 7b on esitetty kondensaattorin A-vaiheen jännite VA ja VA’, kuvioissa 6c ja 7c kondensaattorin B-vaiheen jännite VB ja VB’ ja kuvioissa 6d ja 7d kondensaattorin C-vaiheen jännite VC ja VC’ kilovoltteina kV. Kuviot 6e ja 7e ovat vastaavat kuin kuviot 6a ja 7a, mutta 15 pystyakselin skaalaus on muutettu niissä suuremmaksi. Kuvioista 6a ja 7a nähdään jälleen, että kolminapaisesti ohjattavan katkaisijan yhteydessä vaihe-virrat katkeavat eriaikaisesti eli tässä tapauksessa vaiheen A virta katkeaa ensimmäisenä ja sen jälkeen vaiheiden B ja C virrat samanaikaisesti. Kuvioista 6b - 6d ja 7b - 7d nähdään, että kondensaattorin vaiheiden jäännösvarauksien 20 tai jäännösjännitteiden arvot määräytyvät vaihevirtojen katkeamishetkillä. Kuvioissa 6b - 6d kondensaattorin jäännösjännitettä vaiheessa A virran katkaisuhetkellä on merkitty merkinnällä RVA, vaiheessa B RVB ja vaiheessa C RVC. Vastaavat merkinnät kuvioissa 7b - 7d ovat RVA’, RVB’ ja RVC’. Vaihejännit-teiden VA, VA’, VB, VB’, VC ja VC’ kuvaajia on kuvioissa 6b - 6d ja 7b - 7d 25 jatkettu katkoviivalla katkaisijan avautumisen jälkeen esittämään sitä, miten kondensaattorin vaihejännitteet normaalissa tilanteessa käyttäytyisivät, mikäli katkaisijaa ei olisi avattu. Kuviosta 6a tai 6e on puolestaan nähtävissä, miten kondensaattorin kytkentävirtasysäys on hyvin minimaalinen, kun kondensaattori kytketään takaisin verkkoon edellä esitetyllä tavalla lasketulla optimikyt-30 kentähetkellä verrattuna kuvion 7a tai 7e esittämään tilanteeseen, missä kondensaattorin verkkoonkytkentä tapahtuu pahimmalla mahdollisella hetkellä.

Kaikkien vaiheiden yhteiseen laskennalliseen katkeamisajanhet-keen perustuva kiinnikytkentä sopii käytettäväksi edullisesti silloin, kun katkaisija on kolminapainen eli kaikkien vaiheiden kytkentä tapahtuu yhden yhteisen 35 ohjauskäskyn ohjaamana. Mikäli kolmivaiheverkossa on käytössä katkaisija, jossa jokaista vaihetta ohjataan erikseen, kaavan (1) mukaista kaikkien vai- 111200 13 heiden yhteistä katkeamisajanhetkeä ei tarvita, vaan kunkin vaiheen kiinnikyt-kentä ajoitetaan kyseisen vaiheen vaihevirran katkeamishetken Ti( i = A, B tai C, perusteella. Tilanne on vastaava myös yksivaiheverkoissa, missä ainoastaan yhden vaiheen katkaisijaa ohjataan kiinni ja auki.

5 Verkon perustaajuus ei välttämättä pysy jatkuvasti samana vaan se voi vaihdella huomattavastikin erilaisissa verkoissa tai käyttötilanteissa. Koska verkkojakson aika T on verkon perustaajuuden käänteisluku, verkon perus-taajuuden vaihtelu aiheuttaa verkkojakson ajan T vaihtelua, mikä saattaa vaikeuttaa katkaisijan kiinnikytkentää optimaalisella kiinnikytkentähetkellä. Tällai-10 sen tilanteen välttämiseksi voidaan verkon hetkellinen perustaajuus määrittää esimerkiksi joko jännitteen tai virran mittauksen nollakohtien perusteella ohjauslaitteen 7 prosessointiyksikössä. Tällöin tilanteessa, missä verkon perustaajuus poikkeaa nimellistaajuudesta, verkkojaksoon kuluvana aikana T voidaan verkon nimellistaajuuden käänteisluvun sijaan käyttää verkon hetkellisen 15 taajuuden käänteislukua, jolloin katkaisija 3 voidaan ohjata kiinni optimaalisella kiinnikytkentähetkellä verkon taajuuden vaihteluista huolimatta. Riippuen siitä, miten nopeasti verkon perustaajuus voi vaihdella, määritetään verkon hetkellinen perustaajuus tarpeen mukaan joko jatkuvasti tai määrätyin väliajoin.

Kondensaattorin jäännösvarauksen purkautuminen tapahtuu eks-20 ponentiaalisesti. Pikajälleenkytkennän aikana, jossa virraton väliaika on hyvin lyhyt, kondensaattorin jäännösvarauksen purkautumisella ei ole merkitystä. Sama tilanne pätee myös sellaisten aikajälleenkytkentöjen yhteydessä, joissa virraton väliaika on suhteellisen lyhyt. Kondensaattoriparistojen tai imupiirien yhteydessä pitkään kestävän aikajälleenkytkennän aikana jäännösvaraus pur-25 kautuu tyypillisesti jo siinä määrin, että katkaisijan kiinnikytkennän yhteydessä syntyvä kytkentävirtasysäys voi olla merkittävä ellei jäännösvarauksen purkautumista oteta huomioon.

Sovelluksissa, joissa kondensaattoriparistoa tai imupiiriä kytketään lyhyellä intervallilla verkkoon saavutetaan selkeä etu, koska ratkaisussa käy-30 tetään hyväksi kondensaattoriparistoon tai imupiiriin jäänyttä varausta eikä varauksen purkautumista tarvitse odottaa. Itse asiassa kondensaattoriparistoissa tai imupiireissä varauksen purkamiseen käytetty purkausvastus on tässä mielessä turha. Etuna on myös se, että ratkaisua voidaan soveltaa suoraan jo olemassa oleviin yksi- tai kolminapaisesti ohjattaviin katkaisijoihin.

35 Piirustukset ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollis tamaan keksinnön ajatusta. Yksityiskohdiltaan keksintö voi vaihdella patentti- 111200 14 vaatimusten puitteissa. Niinpä muuntaja voi olla esimerkiksi sähköasemalle tai sähköntuotantolaitokselle sijoitettu suurtehomuuntaja, joka on katkaisijan avulla sovitettu irrotettavaksi muusta sähköverkosta sinänsä tunnetulla tavalla. Edelleen samaa ratkaisua voidaan käyttää hyväksi kuristinten tai muiden fer-5 romagneettista materiaalia sisältävien verkon komponenttien yhteydessä. Sähköverkko voi olla yleinen jakeluverkko, teollisuusverkko, laivasähköverkko tai muu sinänsä tunnettu sähkön siirtoon ja jakeluun tarkoitettu verkko ja verkon perustaajuus voi olla muukin kuin 50 Hz. Edelleen ohjauslaite 7 voi olla pelkästään katkaisijan kiinnikytkemisen ohjaamiseksi tarkoitettu laite, jolloin 10 esimerkiksi erillistä suojarelettä käytetään ainoastaan katkaisijan aukiohjaami-seksi. Edullisesti katkaisijan aukiohjaaminen ja kiinniohjaaminen toteutetaan kuitenkin samalla laitteella. Muuntajan ja kondensaattorin tai imupiirin lisäksi ratkaisua voidaan käyttää kytkettäessä jännitteelliseen verkkoon takaisin sellaisia verkon osia, kuten esimerkiksi laajoja kaapeliverkkoja tai -linjoja, joiden 15 kapasitanssi on hyvin huomattava.

Claims (26)

1. Menetelmä sähköverkon rasitusten pienentämiseksi, jossa menetelmässä minimoidaan jännitteelliseen sähköverkkoon kytkettävän verkko-komponentin tai verkon osan aiheuttamaa kytkentävirtasysäystä, joka verkko-5 komponentti tai verkon osa erotetaan jännitteellisestä sähköverkosta avaamalla katkaisija (3) ja joka verkkokomponentti tai verkon osa kytketään osaksi jännitteellistä sähköverkkoa sulkemalla katkaisija (3), tunnettu siitä, että mitataan verkkokomponentin tai verkon osan ainakin yhden vaiheen (A, B, C) virtaa, 10 määritetään katkaisijan (3) avauduttua virran katkeamishetki, määritetään katkaisijan (3) optimaalinen kiinnikytkentähetki (Toptimi) virran katkeamishetken perusteella ja ohjataan katkaisija (3) kiinni siten, että katkaisija (3) sulkeutuu optimaalisella kiinnikytkentähetkellä (T0P71MI).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sähköverkko on kolmivaiheinen, katkaisija (3) on kolminapaisesti ohjattava, mitataan virta kaikista kolmesta vaiheesta (A, B, C) ja että virran katkeamishetki on kaikkien vaiheiden (A, B, C) virtojen yksi yhteinen laskennallinen katkeamishetki (TABC).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että virtojen yhteinen laskennallinen katkeamishetki (TABC) on virtojen katkea-mishetkien (TA, TB> Tc) painotettu keskiarvo, joka lasketaan kaavasta Tabc = KJa + K2TB + K3TC, 25 missä Tabc on virtojen yhteinen laskennallinen katkeamis hetki, TA on virran katkeamishetki siinä vaiheessa, missä virta katkeaa ensimmäisenä,

30 TB on virran katkeamishetki siinä vaiheessa, missä virta katkeaa toisena, Tc on virran katkeamishetki siinä vaiheessa, missä virta katkeaa viimeisenä ja K,, K2, K3 ovat painokertoimia. 111200

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että virtojen katkeamishetkien (TA, TB, Tc) painokertoimet (K,, K2) K3) määritetään kaavasta K, = An (TB - TA) / (Tc - TJ 5 K2 = A2 K3 = A3(Tc-Tb)/(Tc-Ta).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että A! = 0,4 - 0,6, A2 = 0,4 - 0,6 ja A3 = 0,4 - 0,6, edullisesti A., » 0,5, A2» 0,5 ja A3» 0,5.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 2-5 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että optimaalinen katkaisijan (3) kiinnikytkentähetki on ToPTIMI = TABC + n T , missä Toptimi on katkaisijan (3) optimaalinen kiinnikytkentähetki, 15. on kokonaisten verkkojaksojen lukumäärä, minkä ku luttua vaihevirtojen yhteisestä laskennallisesta kat-keamishetkestä (TABC) katkaisija (3) kytketään kiinni, n = 1, 2, 3, ... ja T on yhden verkkojakson aika.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, t u n n e tt u siitä, että annetaan ohjauskäsky katkaisijan (3) kiinniohjaamiseksi hetkellä Tabc + n * T - D missä D on katkaisijan (3) toimintaviive.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sähköverkko on kolmivaiheinen, katkaisija (3) on yksinapaisesti ohjattava, mitataan virta kaikista kolmesta vaiheesta (A, B, C), määritetään kaikkien vaiheiden (A, B, C) virtojen katkeamishetket (TA, TB, Tc) ja ohjataan katkaisija (3) kiinni siten, että kussakin vaiheessa (A, B, C) katkaisija (3) sulkeutuu hetkellä

30 Toptimi = Tj + n T, missä η on yksittäisen vaiheen (A, B, C) virran katkeamis- hetki, i = A, B tai C, 111200 n on kokonaisten verkkojaksojen lukumäärä, minkä ku luttua vaihevirran katkeamishetkestä (TA, TB, Tc) katkaisija (3) kytketään kiinni, n = 1, 2, 3,... ja T on yhden verkkojakson aika.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sähköverkko on yksivaiheinen ja että katkaisija (3) ohjataan kiinni siten, että katkaisija (3) sulkeutuu hetkellä Toptimi " Tj + n * T, missä

10 T0PT)M, on katkaisijan (3) optimaalinen kiinnikytkentähetki, n on kokonaisten verkkojaksojen lukumäärä, minkä ku luttua vaiheiden (A, B, C) virtojen yhteisestä laskennallisesta katkeamishetkestä (TABC) katkaisija (3) kytketään kiinni, n = 1,2, 3,... ja 15. on yhden verkkojakson aika.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisäksi mitataan ainakin yhden vaiheen (A, B, C) jännitettä, määritetään verkon hetkellinen perustaajuus joko jännitteen tai virran mittauksen perusteella ja määritetään verkkojakson aika (T) verkon hetkellisen 20 perustaajuuden käänteislukuna.

10 Tj on vaiheen (A, B, C) virran katkeamishetki, i = A, B tai C, n on kokonaisten verkkojaksojen lukumäärä, minkä ku luttua vaihevirran katkeamishetkestä (TA, TB, Tc) katkaisija (3) kytketään kiinni, n = 1,2, 3,... ja 15 T on yhden verkkojakson aika.

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että verkkokomponentti on muuntaja (4), kuristin tai muu ferromagneettista materiaalia sisältävä sähköverkon komponentti.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen menetelmä, t u n -25 nettu siitä, että verkkokomponentti on kondensaattori, kompensointikon- densaattori, imupiiri tai muu varausta sisältävä sähköverkon komponentti.

13. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että verkon osa on kaapelijohto tai -verkko.

14. Sovitelma sähköverkon rasitusten pienentämiseksi, johon sovi-30 telmaan kuuluu katkaisija (3) ja joka sovitelma on sovitettu minimoimaan jän- nitteelliseen sähköverkkoon kytkettävän verkkokomponentin tai verkon osan aiheuttamaa kytkentävirtasysäystä, joka verkkokomponentti tai verkon osa on sovitettu erotettavaksi jännitteellisestä sähköverkosta avaamalla katkaisija (3) ja joka verkkokomponentti tai verkon on sovitettu kytkettäväksi osaksi jännit- 111200 teellistä sähköverkkoa sulkemalla katkaisija (3), tunnettu siitä, että sovi-telmaan kuuluu edelleen välineet verkkokomponentin tai verkon osan ainakin yhden vaiheen (A, B, C) virran mittaamiseksi, 5 välineet katkaisijan (3) avauduttua virran katkeamishetken määrit tämiseksi, välineet katkaisijan (3) optimaalisen kiinnikytkentähetken (T0PTIMI) määrittämiseksi virran katkeamishetken perusteella ja välineet katkaisijan (3) kiinniohjaamiseksi siten, että katkaisija (3) 10 sulkeutuu optimaalisella kiinnikytkentähetkellä (Top·™)·

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että sähköverkko on kolmivaiheinen, katkaisija (3) on kolminapaisesti ohjattava, virta on sovitettu mitattavaksi kaikista kolmesta vaiheesta (A, B, C) ja että virran katkeamishetki on kaikkien vaiheiden (A, B, C) virtojen yksi yhteinen 15 laskennallinen katkeamishetki (TABC).

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että virtojen yhteinen laskennallinen katkeamishetki (TABC) on virtojen katkea-mishetkien (TA, TB, Tc) painotettu keskiarvo, joka on sovitettu laskettavaksi kaavasta

17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että virtojen katkeamishetkien (TA, TB, Tc) painokertoimet (K„ K2, K3) on sovitettu määritettäväksi kaavasta K^MV^/dc-TA) 19 111200 K2 = a2 K3 = A3(Tc-Tb)/(Tc-Ta).

18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että A1 = 0,4 - 0,6, A2 = 0,4 - 0,6 ja A3 = 0,4 - 0,6, edullisesti A, « 0,5, A2« 0,5 5 ja A3« 0,5.

19. Jonkin patenttivaatimuksen 15-18 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että optimaalinen katkaisijan (3) kiinnikytkentähetki on "^OPTIMI = TABC + n * T , missä

20. Patenttivaatimuksen 19 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että ohjauskäsky katkaisijan (3) kiinniohjaamiseksi on sovitettu annettavaksi hetkellä TABC + n * T - D 20 missä D on katkaisijan (3) toimintaviive.

20 TABC = K1TA + K2TB + K3TC, missä TABc on virtojen yhteinen laskennallinen katkeamishetki, TA on virran katkeamishetki siinä vaiheessa, missä 25 virta katkeaa ensimmäisenä, TB on virran katkeamishetki siinä vaiheessa, missä s virta katkeaa toisena, Tc on virran katkeamishetki siinä vaiheessa, missä virta katkeaa viimeisenä ja 30 Κυ K2, K3 ovat painokertoimia.

21. Patenttivaatimuksen 14 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että sähköverkko on kolmivaiheinen, katkaisija (3) on yksinapaisesti ohjattava, virta on sovitettu mitattavaksi kaikista kolmesta vaiheesta (A, B, C), kaikkien 25 vaiheiden (A, B, C) virtojen katkeamishetket (TA, TBt Tc) on sovitettu määritettäväksi ja katkaisija (3) on sovitettu ohjattavaksi kiinni siten, että kussakin vaiheessa (A, B, C) katkaisija (3) sulkeutuu hetkellä "^"optimi ^ T, + n * T, missä

30 T, on yksittäisen vaiheen (A, B, C) virran katkeamishetki, i = A, B tai C, n on kokonaisten verkkojaksojen lukumäärä, minkä ku luttua vaiheen (A, B, C) virran katkeamishetkestä (TA, 20 11 1200 TB, Tc) katkaisija (3) on sovitettu kytkettäväksi kiinni, n - 1, 2, 3,... ja T on yhden verkkojakson aika.

22. Patenttivaatimuksen 14 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, 5 että sähköverkko on yksivaiheinen ja että katkaisija (3) on sovitettu ohjattavaksi kiinni siten, että katkaisija (3) sulkeutuu hetkellä Toptimi = ^ + n T, missä T, on vaiheen (A, B, C) virran katkeamishetki, 10 i = A, B tai C, n on kokonaisten verkkojaksojen lukumäärä, minkä ku luttua vaihevirran katkeamishetkestä (TA, TB, Tc) katkaisija (3) kytketään kiinni, n = 1,2, 3,... ja T on yhden verkkojakson aika.

23. Jonkin patenttivaatimuksen 14 - 22 mukainen sovitelma, tun nettu siitä, että sovitelmaan kuuluu edelleen välineet ainakin yhden vaiheen (A, B, C) jännitteen mittaamiseksi, välineet verkon hetkellisen perustaajuuden määrittämiseksi joko jännitteen tai virran mittauksen perusteella ja välineet verkkojakson ajan (T) määrittämiseksi verkon hetkellisen perustaajuuden 20 käänteislukuna.

24. Jonkin patenttivaatimuksen 14-23 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että verkkokomponentti on muuntaja (4), kuristin tai muu ferromagneettista materiaalia sisältävä sähköverkon komponentti.

25. Jonkin patenttivaatimuksen 14 - 23 mukainen sovitelma, t u n -25 n e 11 u siitä, että verkkokomponentti on kondensaattori, kompensointikon- densaattori, imupiiri tai muu varausta sisältävä sähköverkon komponentti.

26. Jonkin patenttivaatimuksen 14-25 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että verkon osa on kaapelijohto tai -verkko. 30 111200