FI117258B - Sähköverkon maasulkusuojaus - Google Patents

Description

117258 Sähköverkon maasulkusuojaus

Keksinnön tausta

Keksintö liittyy sähköverkon maasulkusuojaukseen ja erityisesti katkeilevien maasulkuvikojen tunnistamiseen ja käsittelemiseen.

5 Sähkönjakeluverkossa esiintyy monentyyppisiä maasulkuvikoja.

Osa vioista synnyttää vikavastukseltaan suhteellisen vakaana pysyvän yhteyden vaihejohtimen ja maan välille. Maakaapeliverkoissa tällaiset viat ovat yleensä pysyviä ja vaativat viallisen kaapeliosuuden erottamista verkosta. Avojohdoilla taas esiintyy runsaasti valokaarivikoja, jotka poistuvat kytkemällä 10 johto jännitteettömäksi joksikin aikaa. Riippumatta siitä, ovatko viat pysyviä vai valokaarivikoja, voidaan viat tunnistaa ja erottaa verkosta yleisesti tunnetulla suojareletekniikalla.

Avojohtoverkossa esiintyy runsaasti myös itsestään ohimeneviä maasulkuja, jotka eivät edellytä reletoimintoja. Erityisen suuri tällaisten vikojen 15 osuus on ns. Petersenin kelalla maadoitetuissa verkoissa, mutta niitä esiintyy myös verkoissa, joiden tähtipiste on jätetty maadoittamatta tai on maadoitettu suurella vastuksella.

Kolmas maasulkutyyppi on ns. katkeileva maasulku, jossa maakosketus syntyy ja poistuu vuorotellen aiheuttaen pitkäaikaisen häiriön verkkoon, 20 ellei viallista johto-osuutta eroteta verkosta. Yleensä katkeileva maasulku liittyy ; vaurioituneeseen eristeeseen. Esimerkkinä on maakaapelin eristeeseen syn- ’ tynyt reikä, jossa tapahtuu peräkkäisiä läpilyöntejä. Läpilyöntien välillä maa- * »t kosketus poistuu. Katkeilevia maasulkuja esiintyy erityisesti Petersenin kelalla \ maadoitetuissa verkoissa, joissa maasulkujen itsestään sammumisen toden- * * · / 25 näköisyys on suuri. Niitä, samoin kuin ohimeneviä vikoja, saattaa kuitenkin *·|·: esiintyä myös verkoissa, joiden tähtipiste on jätetty maadoittamatta tai on : maadoitettu suurella vastuksella.

Perinteinen maasulkusuojaus ja perinteiset vian ilmaisimet on suunni *: niteltu tavallisille ensimmäisen tyypin maasuluille, ei katkeileville. Näin ollen :***: 30 konventionaalisen maasulkureleistyksen ja konventionaalisten vianilmaisimien * \ toimiminen katkeilevilla maasuluilla on sattumanvaraista: laitteet eivät joko ha- vahdu ollenkaan tai havahtuvat mutta palautuvat toimimatta koskaan. Releet • · '·;·* saattavat myös toimia epäselektiivisesti siten, että terveen johdon rele laukai- V\: see aiheettomasti. Samoin konventionaalinen vianilmaisin saattaa antaa epä- 35 luotettavaa informaatiota katkeilevilla maasuluilla.

• · 2 117258

Perinteisen maasulkusuojauksen lisäksi on paikoin käytössä maa-sulkureleitä, joiden toiminta perustuu vikavastukseltaan vakion maasulun syntyyn liittyviin jännitteiden ja virtojen alkutransientteihin. Tällaisia releitä ei ole suunniteltu katkeilevia maasulkuja varten, joissa jännite- ja virtatransientit ovat 5 jatkuvasti toistuvia.

Katkeilevia vikoja esiintyy siellä, missä kaapelien ja kaapelipäättei-den tai -jatkosten eristys on vaurioitunut mekaanisten rasitusten, materiaalivi-kojen tai ikääntymisen takia. Katkeilevat maasulut ilmenevät tällöin usein epä-selektiivisinä Teletoimintoina ja epäluotettavana informaationa vianiImaisimilta. 10 Erityisesti Petersenin kelalla maadoitetuissa verkoissa katkeileva maasulku kykenee esimerkiksi usein pitämään nollajännitteen niin korkealla, että johtojen maasulkusuojauksen varasuojana toimiva asema- tai kiskokohtainen konventionaalinen nollajänniterele tai nollavirtarele toimii tehden koko sähköaseman kiskon jännitteettömäksi. Myös muun tyyppistä epäselektiivistä maasul-1 5 kusuojauksen toimintaa saattaa esiintyä.

Epäselektiivisten reletoimintojen ja epäluotettavan vianilmaisinin-formaation syy jää usein selvittämättä, ellei sähköasemalla ole käytössä häiri-Ötallentimia, jotka tallentavat virtojen ja jännitteiden käyrämuodot jälkianalyysiä varten. Katkeileva maasulku saattaa näennäisesti poistua, jos johto tehdään 20 vähäksi aikaa jännitteettömäksi. Syynä tähän on läpilyöntien aiheuttaman ioni-saation poistuminen johdon ollessa jännitteetön. Tämä tekee vieläkin vai-keammaksi päästä selville katkeilevan maasulun aiheuttamien epäselektiivis-; · · „ ten reletoimintojen syystä.

Koska maakaapeliverkon tavalliset maasulut ovat aina pysyviä, ei !·.'· 25 maakaapeliverkon vioissa yleensä tehdä jälleenkytkentöjä. Katkeilevilla maa- • ·· lm.\ suluilla jännitteettömäksi kytkeminen joksikin aikaa kuitenkin saattaa palauttaa kaapelin eristeen viallisen kohdan eristyskyvyn pitkäksikin ajaksi, jolloin jäi- • · · leenkytkentä katkeilevilla maasuluilla olisi potentiaalisesti hyödyllinen toimenpide. Sen onnistuessa sillä saataisiin lisää aikaa yrittää paikantaa vikakohta 30 tarkemmin muilla keinoilla kuten radiohäiriömittauksilla tai hyödyntäen vianil-maisimia ja järjestää viallisen kaapeliosuuden vaihto sellaisella tavalla ja sel-: λ laiseen ajankohtaan, että jakelukeskeytyksen haitat minimoituvat. Perinteinen “*·* maasulkusuojaus ei kuitenkaan pysty erottamaan toisistaan katkeilevaa ja ta- T vallista maasulkua, jolloin jälleenkytkentöjen soveltaminen katkeilevilla maa- : 35 suluilla ei ole mahdollista.

• ψ • · t • ·♦ • > 3 117258

Aikaisemmin tunnetuissa ratkaisuissa käytetään samaa laitetta tai algoritmia tavallisten ja katkeilevien maasulkujen tunnistamiseen. Toteutukset perustuvat esim. suodattimeen, jolla katkeilevaan maasulkuun liittyvät lyhytkestoiset virtapulssit saadaan muutettua likimain perustaajuiseksi signaaliksi, 5 jota käsitellään samalla tavalla kuin tavalliseen maasulkuun liittyvää perustaa-juista virtaa. Katkeilevan maasulun esiintymismahdollisuutta ei aina oteta edes huomioon, vaan suojaus ja vikojen ilmaisu suunnitellaan usein vain tavallisille maasuluille.

Perinteisellä maasulkusuojauksella ja perinteisillä vian ilmaisimilla ei 10 saavuteta luotettavaa ja selektiivistä suojausta ja vianilmaisua katkeilevissa maasuluissa. Alkuperäisistä virtapiikeistä suodattimena muodostettujen pe-rustaajuisten signaalien vaihekulma suhteessa polarisoivan signaalin vaihe-kulmaan määräytyy virtapiikkien ajanhetkien perusteella. Virtapiikit liittyvät eristeen läpilyönteihin ja läpilyönti on ilmiönä satunnainen ja voi sattua millä 15 hetkellä tahansa, kunhan viallisen vaiheen jännitteen hetkellisarvo on riittävän suuri. Seurauksena on, että konventionaalinen suuntarele saattaa päätellä vian suunnan väärin, mistä on seurauksena suojauksen epäselektiivinen toiminta: viallinen johto ei välttämättä tule erotetuksi verkosta, mutta terveen johdon suojarele saattaa antaa aiheettoman laukaisun. Vianilmaisimet saattavat 20 myös antaa epäluotettavaa informaatiota katkeilevilla maasuluilla.

Koska katkeilevaan maasulkuun liittyvien läpilyöntien väliaika voi {:*: vaihdella, saattaa käydä niinkin, että perinteinen maasulku rele kyllä havahtuu ja päättelee vian suunnan oikein, mutta palautuu virtapiikkien välillä antamatta :\\ koskaan laukaisua tai hälytystä. Samoin konventionaalinen vianilmaisin saat- ]·,*: 25 taa havahtua virtapiikkien sattuessa, mutta palautua virtapiikkien välillä.

* · lm.\ Käytettäessä perinteistä maasulkusuojausta, ei kyetä tunnistamaan \\Y johtoa, jolle katkeileva vika on syntynyt. Katkeileva vika saattaa kuitenkin ai heuttaa perinteisen maasulkusuojauksen epäselektiivisiä toimintoja ja siten keskeytyksiä sähkönjakeluun. Keskeytysten välttämiseksi voidaan joutua :.;V 30 vaihtamaan kaikki vanhat kaapeliosuudet, kaapelipäätteet tai -jatkokset heti, ·** kun epäillään katkeilevien maasulkujen olevan syynä epäselektiivisiin reletoi-: !\ miniöihin. Katkeileva maasulku saattaa syntyä myös uuteen maakaapeliin [···[ esim. maankaivun yhteydessä aiheutuvan mekaanisen rasituksen seuraukse- T na. Kaapelien ikään perustuvasta saneerauksesta ei luonnollisesti ole hyötyä : V 35 tällaisessa tilanteessa, vaan tarvitaan suoja- ja ilmaisinlaitteita, jotka tunnista-V\: vat viallisen johto-osuuden ja erottavat sen pois.

4 117258

Keksinnön lyhyt selostus

Keksinnön tavoitteena on siten kehittää menetelmä ja menetelmän toteuttava järjestelmä siten, että yllä mainitut ongelmat saadaan ratkaistua. Keksinnön tavoitteet saavutetaan itsenäisten patenttivaatimusten 1 ja 2 mu-5 kaisilla menetelmillä. Keksinnön kohteena on myös itsenäisten patenttivaatimusten 16 ja 17 mukaiset järjestelmät sekä itsenäisten patenttivaatimusten 31 ja 32 mukaiset ilmaisinlaitteistot. Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten kohteena.

Keksintö perustuu siihen, että hyödynnetään katkeilevaan maasul-10 kuun liittyviä virtapiikkejä vian tunnistamiseen ja vian suunnan päättelyyn. Riippumatta siitä, miten katkeilevaan maasulkuun liittyvien virtapiikkien mittauksia hyödynnetään vian suunnan päättelyssä, keksinnönmukaisen menetelmän mukaisesti maasulkuvika voidaan tunnistaa katkeilevaksi ja sen sijainti määrittää luotettavasti, kun useampi kuin yksi virtapulssiin perustuva maasul-15 kuhavainto osoittaa vian olevan tietyssä verkon osassa esimerkiksi tietyllä johtolähdöllä tai sen osalla.

Keksinnön mukaisen menetelmän ja järjestelmän etuna on se, että selektiivinen maasuikusuojaus katkeilevilla maasuluilla tekee mahdolliseksi ikääntyneiden maakaapeliverkkojen hallitun käytön. Koska eri johdot saattavat 20 vikaantua huomattavan eriaikaisesti, ei olisi taloudellisesti perusteltua uusia . , koko maa kaapeliverkkoa kerralla vain siksi, että verkko on saavuttanut tietyn * · * : eliniän. Keksinnönmukainen ratkaisu mahdollistaa vikaantuneen kaapelin tun- • *“· nistamisen ja vaihtamisen. Tällä tavalla on mahdollista saneerata verkkoa vä- »* * : hitellen ja jakaa investoinnit pidemmälle aikavälille.

* * :.'*i 25 Katkeileva maasulku pahenee aikaa myöten. Ensivaiheessa läpi- :Y: lyöntejä saattaa siksi tapahtua harvemmin, ja vika voi näennäisesti poistua sT: kytkemällä johto jännitteettömäksi. Keksinnönmukainen ratkaisu tekee jälleen- kytkennät hyödyllisiksi myös maakaapeliverkon katkeilevilla maasuluilla. Kun • .·* keksinnönmukainen maasulkurele toteaa vian katkeilevaksi maasuluksi, se voi 30 tehdä jälleen kytkentöjä. Jos taas rele tunnistaa vian tavalliseksi pysyväksi maasuluksi, se ei tee jälleenkytkentöjä. Johdon käyttöä voidaan siis jälleenkyt-i kennän onnistuessa jatkaa niin kauan, kuin läpilyöntejä sattuu verrattain har- voin.

:\\ Keksinnönmukainen ratkaisu tekee mahdolliseksi katkeilevan maa- !·/: 35 sulun tunnistamisen jo sen alkuvaiheessa, ennenkuin viallista johtoa tarvitsee • ·· vaihtaa. Keksinnönmukainen laite voi esim. antaa hälytyksen havaittuaan kat- 5 117258 keilevan vian jollain johdolla. Tämän jälkeen on mahdollista suunnitella viallisen kaapeliosuuden vaihto ja sen ajankohta sellaisiksi, että sähkönjakelun keskeytys jää mahdollisimman lyhyeksi ja häiritsee mahdollisimman pientä osaa sähkönkäyttäjistä. Samanaikaisesti on aikaa muilla keinoilla, esim. radio-5 häiriömittauksilla, yrittää paikallistaa vika tarkemmin.

Kuvioiden lyhyt selostus

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yhteydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista:

Kuvio 1 esittää esimerkin Petersenin kelalla maadoitetussa verkos-10 sa sattuneeseen katkeilevaan maasulkuun liittyvästä viallisen johdon summa-virrasta;

Kuvio 2 esittää esimerkin Petersenin kelalla maadoitetussa verkossa sattuneeseen katkeilevaan maasulkuun liittyvästä nollajännitteestä;

Kuvio 3 esittää esimerkin Petersenin kelalla maadoitetussa verkos-15 sa sattuneeseen katkeilevaan maasulkuun liittyvästä viallisen vaiheen virrasta;

Kuvio 4 esittää esimerkin Petersenin kelalla maadoitetussa verkossa sattuneeseen katkeilevaan maasulkuun liittyvästä viallisen vaiheen jännitteestä;

Kuvio 5 esittää kuvioiden 3 ja 4 käyrämuodot päällekkäin laitettuina 20 ja suurennettuina ensimmäisen virtapiikin ympäristöstä ja : Kuvio 6 esittää kaavion sähkönjakeluverkon rakenteesta erään suo- •\ * ritusmuodon mukaisesti.

9 99 9 99 9 : V Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Seuraavassa selostetaan keksinnön toimintaa keskijännitteisessä 25 sähkönjakeluverkossa. On kuitenkin huomattava, että tämä ei mitenkään ra-ν' 2 joita keksinnön soveltamista muun tyyppisiin sähköverkkoihin. Esimerkiksi ver kon muoto ja jännitetaso voivat vaihdella.

; Kuviossa 6 on esitetty kaavio tyypillisestä sähkönjakeluverkosta.

999

Kuviossa on esitetty vain keksinnön ymmärtämisen kannalta olennaisia kom-, \ 30 ponentteja. Verkon syöttö tapahtuu muuntajan T kautta. Verkko käsittää lisäksi *· kiskoston sekä kaksi johtolähtöä F1 ja F2. On huomattava, että johtolähtöjä voi verkossa olla mielivaltainen määrä. Samoin syöttäviä muuntajia voi olla use-ampia. Verkko on kolmivaiheinen L1, L2 ja L3. Johtolähdön F1 vaiheiden •V: maakapasitanssit ovat C11? C12 ja C13. Vastaavasti johtolähdön F2 vaiheiden 35 maakapasitanssit ovat C21, C22 ja C23. Kuviossa esitetty verkko on varustettu 6 117258 maasulkuvirran kompensointikuristimella eli Petersenin kelalla L. Petersenin kela L on kytketty muuntajan tähtipisteen ja maan välille. Kytkentään voitaisiin käyttää myös erillistä maadoitusmuuntajaa tai vastaavaa järjestelyä. Tämä ei kuitenkaan ole keksinnön kannalta olennaista. Verkko voisi olla myös maasta 5 erotettu, jolloin kela L puuttuisi. Kelan L tilalla voisi edelleen vaihtoehtoisesti olla vastus. Kuviossa on lisäksi esitetty maasulkuvika pisteessä a, jossa joh-tolähdön F2 vaihe L3 on yhteydessä maahan. Kuviossa olevat muuntaja T, kela L ja kiskosto sijaitsevat tyypillisesti sähköasemalla S.

Kuviossa 1 on esitetty esimerkki Petersenin kelalla maadoitetussa 10 verkossa sattuneeseen katkeilevaan maasulkuun liittyvästä viallisen johdon summavirrasta l0. Näkyvät virtapiikit liittyvät läpilyönteihin. Piikkejä seuraava vaimeneva likimain perustaajuinen värähtely edustaa vaimenevaan nollajän-! nitteeseen U0 liittyvää kapasitiivista virtaa. Kuviossa 2 on esitetty esimerkki

Petersenin kelalla maadoitetussa verkossa sattuneeseen katkeilevaan maa-15 sulkuun liittyvästä nollajännitteestä U0. Nolfajännitteen U0 amplitudi nousee hetkellisesti aina läpilyönnin sattuessa ja lähtee sen jälkeen pienenemään. Kuviossa 3 on esitetty esimerkki Petersenin kelalla maadoitetussa verkossa sattuneeseen katkeilevaan maasulkuun liittyvästä viallisen vaiheen virrasta lv. Näkyvät virtapiikit liittyvät läpilyönteihin. Kuviossa 4 on esitetty esimerkki Pe-20 tersenin kelalla maadoitetussa verkossa sattuneeseen katkeilevaan maasulkuun liittyvästä viallisen vaiheen jännitteestä Uv. Vaihejänniiteen Uv amplitudi : pienenee läpilyönnin sattuessa ja lähtee sitten nousemaan. Kuviossa 5 on esitetty kuvioiden 3 ja 4 käyrämuodot päällekkäin laitettuina ja suurennettuina ensimmäisen virtapiikin ympäristöstä. Virtapiikin polariteetti viallisessa vai- *·.*: 25 heessa on sama kuin vaihejännitteen polariteetti kyseisellä hetkellä. Virta lv ja • *· .I,/ jännite Uv on kuvassa skaalattu siten, että ne näkyvät hyvin samassa kuvassa.

\\Y On huomattava, että kuvioissa 1-5 esitetyt käyrät on tarkoitettu vain esimer- * · · kinomaisesti havainnollistamaan maasulkuilmiön ominaisuuksia. Maasulkuil-miön luonteesta johtuen käyrämuodot saattavat vaihdella ja poiketa kuvioissa 30 esitetyistä.

Tässä selityksessä on oletettu, että nollajännite on vaihejännitteiden : summa eli verkon tähtipisteen ja maan välinen jännite tai siitä johdettu suure.

“X Nollajännite on olennaisesti vakio riippumatta siitä, missä kohden verkkoa se T* mitataan. Samoin on oletettu, että virtapulssin polariteetti on positiivinen silloin, ·· φ : 35 kun se kulkee kiskolta johdolle F1 tai F2 päin. Edelleen nollavirralla tai sum- ma virralla tarkoitetaan vaihevirtojen summaa tai siitä johdettua suuretta jossa- 7 117258 kin tietyssä verkon pisteessä. Johtoiähdön tai johdon F1 tai F2 summavirta tarkoittaa johtoiähdön F1 tai F2 ja kiskoston liityntäpisteen läheisyydessä kulkevaa johtoiähdön F1 tai F2 vaiheiden L1, L2 ja L3 summavirtaa tai siitä johdettua suuretta.

5 Keksinnönmukaisessa ratkaisussa ytimenä on hyödyntää katkeile vaan maasulkuun liittyviä virtapiikkejä vian tunnistamiseen ja vian suunnan päättelyyn. Yksi tapa on verrata virtapiikkien (tai virtapulssin) polariteetteja viallisen vaiheen L3 jännitteen hetkellisarvon etumerkkiin tai toisiinsa. Viallisen vaiheen L3 jännitteen hyödyntämisen pohjana on se tosiasia, että läpilyöntiin 10 liittyvän virtapiikin polariteetti viallisella johdolla F2 on sama kuin viallisen vaiheen L3 jännitteen hetkellisarvon polariteetti läpilyöntihetkellä. Terveillä johdoilla F1 kyseinen referenssijännite on sama kuin viallisella johdolla F2, mutta virtapiikin polariteetti on vastakkainen; viallisella johdolla F2 sijaitsevaan vika-kohtaan a kulkeva virtapulssi kulkee terveiden johtojen F1 maakapasitanssien 15 Ct1, C12ja C13 kautta.

Toinen tapa on vertailla virtapulsseja toisiinsa. Vertailu voi tapahtua I saman johdon eri vaiheiden välillä tai eri johtojen välillä. Viallisen johdon F2 vi allisen vaiheen L3 virtapulssi on polariteetiltaan vastakkainen terveiden vai-, heiden L1 ja L2 virtapulssien polariteetille. Viallisen vaiheen L3 virtapulssi on 20 myös suurempi kuin terveiden vaiheiden L1 ja L2 virtapulssit. Lyhyellä johdolla saattavat terveiden vaiheiden L1 ja L2 virtapulssit jäädä niin pieniksi, etteivät j.:‘: ne ole erotettavissa normaalista kuormitusvirrasta. Viallisen johdon F2 vialli- sessa vaiheessa L3 virtapulssi on kuitenkin yleensä normaalia kuormitusvirtaa suurempi. Voidaan siis perustaa suojaus seuraavaan kriteeriin: jos yhdessä * t 25 vaiheessa havaitaan suurempi virtapiikki kuin muissa, niin kyseinen johto on viallinen.

1 4 « l.l Riippumatta siitä, miten katkeilevaan maasulkuun liittyvien virtapiik kien mittauksia hyödynnetään vian suunnan päättelyssä, keksinnönmukaisen ratkaisun mukainen suojarele (ei esitetty) toimii antaen laukaisun tai hälytyk-30 sen, kun vähintään ennalta määrätty määrä ennalta asetettua rajaa suurempia virtapiikkejä ennalta määrätyssä ajassa osoittaa vian olevan edessäpäin. Mit-: tausvirheiden ja mittauspiirien häiriöiden takia on edullista vähentää virtapiikki- en laskuria, mikäli jokin virtapiikki osoittaa takanapäin olevaa vikaa.

Yhtä tärkeää, kuin on varmistaa johtojen F1 ja F2 selektiivinen : \: 35 maasulkusuojaus katkeilevilla maasuluilla, on estää aseman S varasuojana (ei • 9 \‘*J esitetty) toimivan nollajännitereleen tai nollavirtareleen aiheeton laukaisu.

8 117258

Koska katkeileva maasulku on luonteeltaan satunnainen ilmiö ja koska läpi-lyöntimekanismeja on useita erilaisia, vaihtelee läpilyöntitiheys suuresti vikatapauksesta toiseen. Tästä syystä johtojen F1 ja F2 suojareleiden toiminta-aikojen hajonta muodostuu helposti suuremmaksi kuin tavallisilla maasuluilla.

5 Mikäli johtojen F1 ja F2 maasulkureleiden palautumisaika on liian lyhyt suhteessa virtapulssien väliseen aikaan, on vaarana, että viallisen johdon F2 rele ehtii palautua virtapulssien välisenä aikana eikä laukaise koskaan. Toisaalta johtojen F1 ja F2 maasulkureleiden palautumisaika ei saa olla liian pitkäkään, jotta ei synny turhia laukaisuja esim. mittauspiirien häiriöiden ja kytkentäilmiöi-10 den virtasignaaliin aiheuttamista piikeistä.

Johdon F1 tai F2 maasulkureleiden ja vianilmaisimien (ei esitetty) havahtuminen ja palautuminen on siis edullista perustaa nollajännitteeseen: jos riittävän moni virtapulssi on ollut polariteetiltaan johdolla F1 tai F2 olevaa vikaa indikoiva ja nollajännite on riittävän suuri, niin laite havahtuu ja pysyy 15 havahtuneena niin kauan, kuin nollajännite ylittää asetellun rajan. Tällä voidaan estää palautuminen tilanteessa, jossa läpilyöntejä sattuu pitkin väliajoin. Varasuojana olevan nollajännitereleen ja syötön T nollavirtareleen epäselektii-visen toiminnan vaara pienenee, kun viallisen johdon F2 maasulkusuojan havahtuneena pysyminen perustuu samaan kriteeriin kuin varasuojallakin. Tällöin 20 ei siis tapahdu niin, että viallisen johdon F2 rele ehtii palautua virtapiikkien välisenä aikana, mutta aseman S varasuojaus ei, mikä tilanne johtaisi varasuo-je:*: jän epäselektiiviseen toimintaan.

Johtojen F1 ja F2 suojareleiden toiminta-aikojen hajonta katkeile- * : v. villa maasuluilla voi kuitenkin havahtumis- ja palautumiskriteereistä riippumatta .V: 25 muodostua suuremmaksi kuin tavallisilla maasuluilla. Lisääntynyt pääsuojauk- • Il sen toiminta-aikojen hajonta on perinteisellä nollajännitereleeseen tai nollavir-tareleeseen perustuvalla varasuojauksella otettava huomioon pidentämällä va-

III

rasuojauksen toiminta-aikaa. Tällä on kuitenkin henkilöturvallisuutta heikentävä vaikutus. Keksinnön mukainen ratkaisu on se, että varasuoja joko itsenäi- 5.:.: 30 sesti nollajännitteen tai nollavirran piirteiden avulla tai johtojen F1 ja F2 maa- sulkureleiden lähettämien viestien perusteella toteaa tilanteen katkeilevaksi :maasuluksi ja palautuu virtapiikkien välisenä aikana.

’··’ Keksinnönmukainen ratkaisu tekee mahdolliseksi erottaa toisistaan "* katkeileva ja tavallinen maasulku. Rele voi siten toimia eri tavoin eri tilanteissa ** * : V 35 ja muunmuassa tehdä jälleenkytkentöjä katkeilevilla maasuluilla. Toinen mah-·."·· dollisuus on, että rele pelkästään informoi käyttäjää katkeilevasta maasulusta, 9 117258 jolloin käyttöhenkilö voi harkintansa mukaan yrittää kytkeä johdon uudelleen jännitteettömäksi, mikäli viallisen kaapelin vaihtoon ei haluta vielä ryhtyä. Samaa keksinnönmukaista menetelmää hyödyntävä vianilmaisin ilmoittaa vastaavasti, onko kysymyksessä tavallinen vai katkeileva maasulku.

5 Katkeilevan ja tavallisen maasulun erottaminen toisistaan onnistuu esimerkiksi virtapufssien tunnistamisella tai noilajännitteen piirteiden perusteella.

Katkeilevaan maasulkuun liittyvät virtapiikit voivat olla kestoltaan varsin lyhyitä. Jotta keksinnön mukaisia menetelmiä voidaan soveltaa, edelly-10 tetään laitteelta kykyä mitata kuvailtuja ilmiöitä eli riittävän korkeaa näytteenottotaajuutta.

Keksinnönmukainen ratkaisu tekee mahdolliseksi katkeilevan maa-sulun paikallistamisen johdolla F1 ja F2 sijoittamalta vian suunnan päättelyyn I kykeneviä vianilmaisinlaitteita (ei esitetty) myös johdon F1 ja F2 varrelle. Näis- 15 sä laitteissa on jokin keksinnönmukainen menetelmä käytössä, mahdollisesti sama kuin johdon F1 ja F2 alkupään suojareleissä. Kun yksi vianilmaisin osoittaa katkeilevaa maasulkua edessäpäin ja sitä seuraava vianilmaisin ei ilmaise mitään tai näyttää vikaa takanapäin, niin vika on silloin johdolla F1 ja F2 kyseisten vianilmaisimien välillä ja voidaan paikallistaa tarkemmin muilla me-20 netelmillä. Jotta vianilmaisimien mittauksia voitaisiin hyödyntää, tarvitaan luonnollisesti kommunikaatioyhteyksiä ilmaisimilta sähköasemalle S tai valvo-j.·’: moon (ei esitetty).

Keksinnönmukaisessa ratkaisussa yhtenä keskeisenä menetelmä-:*·*: nä on verrata katkeilevaan maasulkuun liittyvän virtapiikin polariteettia viallisen 25 vaiheen L3 jännitteen hetkellisarvon etumerkkiin. Luonnollinen tapa tunnistaa viallinen johto F2 on ensin tunnistaa viallinen vaihe L3 ja sitten verrata vialli- 9 · · sessa vaiheessa L3 kulkevan virtapulssin polariteettia viallisen vaiheen L3 jännitteen hetkellisarvoon hetkellä, jolla läpilyönti tapahtuu. Viallinen vaihe L3 voidaan tunnistaa esim. vertaamalla vaihevirtojen hetkellisarvoja vaihevirtojen *···* 30 tehollisarvoihin tai perustaajuisiin komponentteihin. Kun jossain vaiheessa L1, L2 tai L3 jollain hetkellä virran hetkellisarvo jaettuna ko. virran tehollisarvolla : .·. ylittää asetellun rajan, niin kyseinen virta-arvo tulkitaan virran piikkiarvoksi. Jos *·· · ,··. yhdessä vaiheessa L1, L2 tai L3 virran piikkiarvo on suurempi kuin muissa vaiheissa, niin kyseinen vaihe tulkitaan vialliseksi.

: V 35 Toinen tapa on tunnistaa viallinen vaihe L3 jännitteen suuruudesta.

V·: Viallisen vaiheen L3 jännite nimittäin putoaa läpilyöntihetkellä normaalia huo- 10 117258 mattavasti pienemmäksi, kun taas terveiden vaiheiden L1 ja L2 jännitteet nousevat normaalia suuremmiksi. Tällöinkin on kuitenkin edullista tunnistaa virta-piikki ja sen ajan hetki em. tavalla vertaamalla hetkellisarvoa esim. tehollisar-voon.

5 On myös mahdollista verrata virtapulssin polariteettia viallisen vai heen L3 jännitteen etumerkin asemesta nollajännitteen hetkellisen muutoksen suuntaan.

On selvää, että viallisen vaiheen L3 virtapulssin asemesta voidaan tarkkailla yhtä hyvin nolla virta pulsseja, sillä molemmat sattuvat samalla het-10 kellä ja niiden polariteetti on sama. Nollavirtapulssit voidaan myös muodostaa eri tavoin: esimerkiksi kaikkien vaihejohtimien ympärille asetettavalla kaapeli-virtamuuntajalla, vaihekohtaisten virtamuuntajien summakytkennällä tai vaihe-virtasignaalien digitaalisella summauksella.

Virtapulssien ja jännitteen avulla tapahtuvan vian suunnan päättelyn 15 asemesta voidaan verrata kunkin johdon F1 ja F2 eri vaihevirtojen virtapiikkejä toisiinsa. Tällöin ei tarvita ollenkaan jännitteenmittauksia, mikä on edullista varsinkin, kun toteutetaan vian suunnan päättelyä johdon F1 ja F2 varrella olevissa vianilmaisimissa, jolloin ei välttämättä ole jännitemittauksia käytössä. Haittana on toisaalta tällöin, että jännitemittausten puuttuessa ei voida myös-20 kään hyödyntää edellä kuvattua nollajännitteen suuruuteen perustuvaa pa-lautumiskriteeriä. Edellä on esitetty kriteeri viallisen johdon päättelyyn, joka pe-rustuu pelkästään vaihevirtojen piikkien suuruuksiin. Toinen vaihtoehto on li-säksi verrata eri vaiheiden L1, L2 ja L3 virtapiikkien polariteetteja edellyttäen, että kaikissa vaiheissa on mitattavissa oleva virtapiikki. Jos suurimman virta-25 piikin polariteetti on vastakkainen kahden muun vaiheen virtapiikin polaritee-tille, niin kyseinen johto on viallinen.

^1' Vaihevirtojen piikkiarvojen suuruuteen perustuvan suunnanpäätte- lykriteerin täydennyksenä voidaan käyttää jännitemittauksiin perustuvaa viallisen vaiheen L3 tunnistusta. Vian tulkitaan tällöin olevan edessäpäin vain, jos 30 virtapiikit ovat suurimmat siinä vaiheessa L1, L2 tai L3, joka jännitemittausten perusteella on päätelty vialliseksi.

: .·. Mikäli eri johtojen F1 ja F2 virtoja mittavien laitteiden (esim. suoja- ”··* releiden) välillä tai niiden ja jonkin muun laitteen välillä on käytössä kommuni- kaatioyhteys, on mahdollista suoraan verrata eri johtojen F1 ja F2 virtapulssien : V 35 polariteetteja. Viallisella johdolla F2 katkeilevaan maasulkuun liittyvien virta-pulssien polariteetti on aina vastakkainen terveiden lähtöjen F1 virtapulssien 11 117258 polariteetille. On myös mahdollista suoraan mitata yhdellä laitteella monen eri johdon F1 ja F2 virtoja kytkemällä siihen eri johtojen virtamuuntajat tai -sensorit.

Kaikissa edellä selostetuissa menetelmissä on kysymys vian suun-5 nan tai sijainnin päättelystä. Lisäksi menetelmä käsittää vaiheen, jossa verrataan viallisen johdon F2 tai viallisen vaiheen L3 virtapulssia ennalta määriteltyyn kynnysarvoon ja annetaan laukaisu tai hälytys, jos ennalta määrätyssä ajassa esiintyy vähintään ennalta määrätty määrä mainittua rajaa suurempia virtapiikkejä, jotka osoittavat vian olevan suojausalueella.

10 Varasuojana toimivan nollajännitereleen tai nollavirtareleen toimin nan estämiseksi katkeilevilla maasuluilla voidaan käyttää eri menetelmiä. Toisaalta voidaan varmistaa viallisen johdon F2 maasulkusuojan riittävän nopea toiminta pitämällä se havahtuneena niin kauan, kuin nollajännite ylittää tietyn rajan. Tällä tavalla viallinen johto F2 tulee erotetuksi verkosta, ennenkuin va-15 rasuojana toimiva noliajänniterele ehtii laukaista koko kiskon ja kaikki siihen liitetyt johdot F1 ja F2 epäselektiivisesti jännitteettömiksi. Toisaalta voidaan aktiivisesti estää varasuojan toiminta katkeilevan maasulun sattuessa tai valita sille sellainen palautumiskriteeri, että rele palautuu katkeilevaan maasulkuun liittyvien maakosketusten välillä eikä anna laukaisua.

20 Sopiva kriteeri nollajännitereleen ja nollavirtareleen palautumiselle on esim. nollajännitteen tai nollavirran amplitudin eksponentiaalinen pienene-minen läpilyöntien välillä (nollajännitteen U0 pieneneminen ilmenee kuviosta 2). Rele voi palautua esimerkiksi, jos kahden peräkkäisen huippuarvon osa- • v. määrä pysyy likimain samansuuruisena ykköstä pienempänä lukuna asetellun ;\j 25 ajan eli riittävän monen jakson ajan. Nollajännitteen ja nollavirran eksponenti- .·.·[ aalinen vaimeneminen voidaan todeta monella muullakin tavalla kuten esim.

m « · laskemalla amplitudi jollain tunnetulla digitaalisella suodattimena ja sovittamalla amplitudikäyrä eksponenttifunktioon jollain tunnetulla käyränsovitusme-netelmällä. Voidaan esim. käyttää tunnettua pienimmän neliösumman mene-;···2 30 telmää. Mikäli amplitudikäyrä saadaan sovitettua vaimenevaan eksponentti- \..s funktioon siten, että käyrän ja eksponenttifunktion pisteiden erojen neliösum- : .·. ma tietyltä ajalta laskettuna jää aseteltua rajaa pienemmäksi, niin nollajänni- ··· · ,··\ tettä tai syötön T nollavirtaa mittaava varasuojana toimiva suojarele palautuu • * eikä anna laukaisua ·· · : V 35 Toinen vaihtoehtoinen kriteeri perustuu siihen, että vaimenevan * * V*: nollajännitteen ja nollavirran taajuus on usein eri kuin verkon nimellistaajuus 12 117258 (esimerkiksi 50 tai 60 Hz). Vaimenevan nollajännitteen ja nollavirran taajuus on tasan nimellinen vain, mikäli Petersenin kelan L induktiivinen reaktanssi on tarkkaan viritetty vastaamaan verkon kokonaismaakapasitanssin Ctot = C^+C^+C^+Cj^Ca+Cas muodostamaa kapasitiivista reaktanssia nimellistaa-5 juudella. Yleensä ko. taajuus poikkeaa riittävän paljon nimellisestä (käytännössä usein muutamia hertsejä), jotta taajuustietoa voidaan käyttää palautumiskriteerinä. Taajuus voidaan mitata esimerkiksi jollain tunnetulla taajuudenestimointimenetelmällä.

Mikäli verkon tähtipistettä ei ole ollenkaan maadoitettu, niin läpi-10 lyönnin jälkeen syntyy vaimeneva värähtely, jonka taajuus on vain muutamia hertsejä. Kyseinen taajuus riippuu verkon vaiheiden L1, L2 ja L3 ja maan välille kytkettyjen muuntajien ja kokonaismaakapasitanssin muodostaman värähtelypiirin ominaistaajuudesta. Tällöinkin palautumiskriteeri on perustettavissa siihen, että taajuus poikkeaa verkon nimellistaajuudesta.

15 Mikäli johtojen virtoja mittaavien laitteiden (esim. suojareleiden) ja aseman S varasuojana toimivan suojareleen välillä on käytössä kommunikaatioyhteys (esim. digitaalinen väylä tai tilatiedon välittävä kaapelointi), voi jokin johtokohtainen laite lähettää mainitulle varasuojalle tiedon havaitsemastaan katkeilevasta maasulusta ja estää sen aiheettoman toiminnan.

20 Katkeilevan ja tavallisen maasulun erottaminen toisistaan onnistuu esim. vertaamalla vaihevirtojen hetkellisarvoja vaihevirtojen tehollisarvoihin tai perustaajuisiin komponentteihin. Toinen mahdollisuus on hyödyntää nollajän-niiteen tai nollavirran piirteitä samoilla tavoilla kuin edellä on kuvattu nollajän-nitereleen ja syötön nollavirtareleen palautumiskriteerien yhteydessä.

25 Edullisin toteutustapa katkeilevan maasulun ja vikaantuneen johdon F2 tunnistamiseksi virtapiikkejä ja jännitemittauksia hyödyntäen on ensin tun- \\V nistaa viallinen vaihe L3 ja sitten verrata viallisessa vaiheessa L3 kulkevan • · * virtapulssin polariteettia viallisen vaiheen L3 jännitteen hetkellisarvoon hetkellä, jolla läpilyönti tapahtuu. Tämä menetelmä on luotettavin siksi, että se pe-30 rustuu siihen tosiasiaan, että läpilyöntikohtaan kulkevan virtapulssin polariteetti O riippuu yksikäsitteisesti jännitteen polariteetista läpilyöntihetkellä. Jos siis joh- : don F1 tai F2 alusta mitatulla virtapulssilla ja jännitteellä on sama polariteetti, niin katkeileva maasulku on varmasti kyseisellä johdolla. Jos taas polariteetit T# ovat erilaiset, niin kyseinen johto F1 tai F2 on terve ja pelkästään syöttää joi- φ* * : V 35 lain toisella johdolla F1 tai F2 olevaa katkeilevaa maasulkuvikaa.

• * • · « * M • » 13 117258

Viallisen vaiheen L3 tunnistamisessa on edullista käyttää hyväksi vaihejännitteiden suuruuksia. Kun jännite yhdessä vaiheessa L1, L2 tai L3 äkillisesti pienenee, valitaan virran piikkiarvoksi suurin virran hetkellisarvo juuri vaihejännitteen pienenemishetkellä. Luotettavuuden lisäämiseksi voidaan vielä 5 tarkistaa, että löydetty virran piikkiarvo ylittää virran tehollisarvon tai perustaa-juisen komponentin asetellulla määrällä.

Toiseksi edullisin tapa virtapiikkien ja jännitteiden mittauksia on verrata virtapiikin polariteettia nollajännitteen hetkelliseen muutokseen virtapuls-sin syntyhetkellä. Tällä menetelmällä on yhtä vankka fysikaalinen pohja kuin 10 em. vaihejännitteeseen perustuvalla menetelmällä. Kun läpilyönti tapahtuu, niin nollajännite nousee samalla hetkellä. Jos siis johdon F1 tai F2 alusta mitatulla virtapulssilla ja nollajännitteen hetkellisellä muutoksella on vastakkainen polariteetti, niin katkeileva maasulku on varmasti kyseisellä johdolla. Tämän menetelmän ongelmallisuus on siinä, että toisinaan nollajännitteen äkillinen 15 muutos läpilyönnin sattuessa on pieni verrattuna nollajännitteen absoluuttiarvoon kyseisellä hetkellä. Näin on varsinkin, jos nollajännite vaimenee hitaasti läpilyöntien välisenä aikana. Nollajännitteen muutoksen suunnan luotettava määrittäminen saattaa siksi olla vaikeaa varsinkin, jos ympäristöstä pääsee häiriöitä mittauspiireihin.

20 Mikäli vian suunnan päättelyssä hyödynnetään pelkästään johdon F1 tai F2 eri vaiheiden L1, L2 tai L3 virtapiikkien vertailua, niin edullisin vaihto- : ehto on verrata pelkästään virtapiikkien suuruuksia. Tämä menetelmä on pa- * * * * ras siksi, että se toimii myös vian ollessa lyhyellä johdolla, jolloin terveiden vaiheiden virtapiikit saattavat olla liian pieniä mitattaviksi. Tämän menetelmän • · ]./. 25 haittana on, että mittauspiireihin pääsevät häiriöt saattavat aiheuttaa vikaa *: / muistuttavan virtapiikin yhteen vaiheeseen L1, L2 tai L3 ja johtaa väärään lau- • * * kaisuun. Mikäli johdot F1 ja F2 ovat niin pitkiä, että katkeileva maasulku aihe- *·* ' uttaa myös terveisiin vaiheisiin riittävän suuret virtapiikit, on edullista verrata suurimman vaihevirtapiikin polariteettia muiden vaiheiden samaan aikaan sat- 30 tuvien virtapiikkien polariteetteihin. Tällöin todennäköisyys sille, että mittauspii- reihin pääsevät häiriöpiikit aiheuttavat väärän laukaisun, on hyvin pieni, koska : !*. se edellyttäisi muiden vaiheiden mittauspiireissä samanaikaisten ja polaritee- • * * tiltaan vastakkaisten häiriöpiikkien esiintymistä.

Pelkästään virtapiikkien mittauksiin perustuvien kriteerien etuna on, : 35 että tullaan toimeen ilman jännitteiden mittauksia.

• » I * a • M • 9 14 117258

Mikäli on käytössä sellaiset kommunikaatioyhteydet, jotka tekevät mahdolliseksi verrata saman läpilyönnin aiheuttamien virtapulssien polariteetteja eri johdoilla F1 ja F2, niin viallisen johdon F2 päättely voidaan toteuttaa hyvin yksinkertaisesti ja luotettavasti. Se johto, jonka virtapulssi on polaritee-5 tiltaan erilainen kuin muilla johdoilla, on viallinen. Tämä periaate on edullisin siinäkin mielessä, että yhden releen virranmittauspiiriin mahdollisesti pääsevät häiriöpulssit eivät aiheuta turhaa laukaisua, koska menetelmä edellyttää virta-pulssien kulkemista monella johdolla F1 ja F2 samanaikaisesti.

On myös mahdollista, että sama laite suoraan mittaa monen eri 10 johdon F1 ja F2 virtoja ja siten tunnistaa viallisen johdon eri johtojen virtapulssien polariteettien perusteella. Tämän ratkaisun etuna on, ettei tarvita kommunikaatiota eri johtojen F1 ja F2 virtoja mittaavien laitteiden välillä eikä kyseisten laitteiden ja jonkin muun keskus- tai isäntälaitteen välillä. Toisaalta tarvitaan analogiset mittaustiedot välittäviä kaapelointeja eri johtojen F1 ja F2 virta-15 muuntajien tai -sensorien ja virtoja vertaavan laitteen välillä.

Edelleen on mahdollista tunnistaa viallinen johtolähtö F2 siten, että verrataan saman läpilyönnin aiheuttamien summavirtapulssien suuruuksia eri johtolähdöillä F1 ja F2. Se johtolähtö, jonka summavirtapulssi on suurin, todetaan vialliseksi.

20 Varasuojana toimivan nollajännitereleen tai nollavirtareleen aiheet toman toiminnan estämiseksi on edullisinta yhdistää eri menetelmiä. Toisaalta : johtojen F1 ja F2 maasulkusuojien havahtuneena pysyminen kannattaa tehdä * riippuvaiseksi esiintyvästä nollajännitteestä siten, että viallisen johdon F2 I*,·. suojarele ei kerran havahduttuaan palaudu, ennenkuin notiajännite laskee tie- \\ 25 tyn rajan alle. Tällä tavalla estetään se, että viallisen johdon F2 suojarele ha- *; / vahtuu ja palautuu vuorotellen, mutta ei koskaan laukaise. Toisaalta on edul- * # * lista, että varasuojana toimiva nollajänniterele tai syötön T nollavirtarele pa-: lautuu huomattuaan noffajännitteessä tai nollavirrassa katkeilevaan maasul kuun liittyviä piirteitä eikä laukaise. Mikäli kommunikaatioyhteys on käytössä, 30 on edullista, että jokin johtojen F1 tai F2 maasulkureleistä lukitsee mainitun va-:[[[: rasuojan havaittuaan katkeilevan maasulun.

: \e Suojauksen ja vianilmaisun luotettavuuden lisäämiseksi on edullista *11/ hyödyntää esitettyjen menetelmien erilaisia yhdistelmiä, jolloin menetelmät täydentävät ja varmistavat toisiaan, 35 Seuraavassa on vielä kertauksenomaisesti ja tiivistetysti esitetty keksinnön erilaisia sovellutusmuotoja: 15 117258 1) Selektiivinen suojausperiaate katkeilevilla maasuluilla: verrataan katkeilevaan maasulkuun liittyvien virtapulssien polariteetteja viallisen vaiheen L3 jännitteen hetkellisarvojen polariteetteihin virtapulssien syntyhetkillä. Kun laite havaitsee katkeilevan maasulun jollain johdolla F1 tai F2, niin laite joko 5 antaa asiasta hälytyksen tai kytkee johdon pois.

2) Toinen selektiivinen suojausperiaate katkeilevilla maasuluilla: verrataan katkeilevaan maasulkuun liittyvien virtapulssien polariteetteja nolla-jännitteen hetkellisten muutosten polariteetteihin. Kun laite havaitsee katkeilevan maasulun jollain johdolla F1 tai F2, niin laite joko antaa asiasta hälytyksen 10 tai kytkee johdon pois.

3) Kolmas selektiivinen suojausperiaate katkeilevilla maasuluilla: verrataan eri johtojen F1 ja F2 virtapulssien polariteetteja hyödyntäen johto-kohtaisten laitteiden (esim. suojareleiden) välistä tai johtokohtaisten laitteiden ja jonkin muun laitteen välistä kommunikaatioyhteyttä tai mittaamalla suoraan 15 eri johtojen F1 ja F2 virrat yhdellä monikanavaisella mittalaitteella.

4) Neljäs selektiivinen suojausperiaate katkeilevilla maasuluilla: verrataan eri vaiheiden L1, L2 ja L3 virtapulssien suuruuksia ja polariteetteja. Mikäli vähintään tietty määrä virtapulsseja jossain vaiheessa on ennalta määrättyä rajaa suurempia ja suurempia kuin muissa vaiheissa, niin kyseinen johto 20 F1 tai F2 tulkitaan vialliseksi.

5) Viides selektiivinen suojausperiaate katkeilevilla maasuluilla: ver- : rataan eri vaiheiden L1, L2 ja L3 virtapulssien suuruuksia ja polariteetteja. Mi- ··♦ « käli vähintään tietty määrä virtapiikkejä jossain vaiheessa on ennalta määrät-:w tyä rajaa suurempia ja suurempia kuin muissa vaiheissa ja polariteetiltaan 25 vastakkaisia muiden vaiheiden virtapiikkeihin verrattuna verrattuna, niin kysei- : / nen johto F1 tai F2 tulkitaan vialliseksi.

* * * 6) Kuudes selektiivinen suojausperiaate katkeilevilla maasuluilla: *’ ' verrataan eri vaiheiden L1, L2 ja L3 virtapiikkien suuruuksia ja tarkkaillaan eri vaiheiden jännitteiden suuruuksia. Mikäli vähintään tietty määrä virtapiikkejä 30 jossain vaiheessa on ennalta määrättyä rajaa suurempia ja suurempia kuin muissa vaiheissa ja lisäksi jännite pienenee kyseisessä vaiheessa, niin kysei- : X nen johto F1 tai F2 tulkitaan vialliseksi.

• ♦ · *11/ 7) Nollajännitteeseen perustuva palautumiskriteeri: jos riittävän ’*;·* monta virtapulssia on ollut polariteetittaan johdolla F1 tai F2 olevaa vikaa indi- j V 35 koivia, niin rele havahtuu ja pysyy havahtuneena niin kauan, kuin nollajännite ylittää asetellun rajan. Tällä estetään palautuminen tilanteessa, jossa läpi- 16 117258 lyöntejä sattuu pitkin väliajoin. Varasuojana olevan nollajännitereleen epäse-lektiivisen toiminnan vaara pienenee, kun johtojen F1 ja F2 maasulkusuojan havahtuneena pysyminen perustuu samaan kriteeriin kuin varasuojallakin. Ei siis tapahdu niin, että viallisen johdon F2 rele ehtii palautua virtapiikkien väli-5 senä aikana, mutta nollajänniterele ei.

8) Varasuojana toimiva nollajänniterele, joka tunnistaa nollajännit-teen eksponentiaalisen vaimenemisen ja/tai nol läjän niiteen taajuuden poikkeamisen nimellisestä (esimerkiksi 50 tai 60 Hz) eikä tällöin laukaise, vaikka nollajännitteen suuruus ylittäisikin asetellun toimintarajan. Tällä periaatteella 10 estetään koko sähköaseman S aiheeton eroonkytkentä verkosta, jos viallisen johdon F2 suojarele ei toimi riittävän nopeasti esim. siksi, että läpilyöntien välinen aika on liian pitkä ja rele ehtii palautua virtapulssien välillä.

9) Varasuojana toimiva nollavirtarele, joka tunnistaa nollavirran eksponentiaalisen vaimenemisen ja/tai nollavirran taajuuden poikkeamisen 15 nimellisestä (esimerkiksi 50 tai 60 Hz) eikä tällöin laukaise, vaikka nollavirran suuruus ylittäisikin asetellun toimintarajan. Tällä periaatteella estetään koko sähköaseman S aiheeton eroonkytkentä verkosta, jos viallisen johdon F2 suojarele ei toimi riittävän nopeasti esim. siksi, että läpilyöntien välinen aika on liian pitkä ja rele ehtii palautua virtapulssien välillä.

20 10) Kommunikaatioyhteyttä hyödyntävä tapa estää varasuojana toimivan nollajännitereleen tai nollavirtareleen aiheeton toiminta: johdon F1 tai : F2 maasulkurele lähettää mainitulle varasuojalle tiedon havaitsemastaan kat- keilevasta maasulusta ja estää nollajännitereleen aiheettoman toiminnan.

11) Rele, joka erottaa toisistaan katkeilevan ja pysyvän maasulun ja a\‘: 25 tekee jälleenkytkentöjä katkeilevilla maasuluilla, mutta ei pysyvillä maasuluilla.

• *· ; / 12) Rele tai vianilmaisin, joka erottaa toisistaan katkeilevan ja pysy- vän maasulun ja ilmoittaa käyttöhenkilölle, minkä tyyppisestä viasta on kysy- • · · • · · • mys.

13) Johdon F1 tai F2 varrelle sijoitettu vianilmaisin, joka ilmoittaa 30 mittaustensa perusteella, sijaitseeko katkeileva maasulku kyseisen mittaus- pisteen edessä vai takana. Kyseinen mittalaite hyödyntää samoja menetelmiä : !*. kuin sähköasemalla S toimiva suojarele.

* · · 14) Laite, joka keksinnön mukaisten suojareteiden ja johdolla F1 tai ·: F2 olevien vianilmaisimien lähettämien tietojen perusteella päättelee, millä : V 35 johdon osalla katkeileva vika on ja ilmoittaa sijainnin käyttöhenkilölle tai auto- • · • · » • ·· t · 17 117258 maattisesti ohjaa verkon kauko-ohjattuja erottimia niin, että viallinen johto-osuus tulee jännitteettömäksi.

Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä keksinnön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritus-5 muodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.

« » • · ♦ • « · • ·· 1 »· i i « ·· • ·· m ·· m * · « 1 • ♦ • 1 · • ·· ♦ 1 * · • · 1 111 • · ♦ * 1 » • » · • « · * · · *·« • » • · · • m • mm • · · i«1 1 • · • 1 • ·· 9 • · « • » # • » • # · • » f • Il • »

Claims (39)

18 117258

1. Sähköverkon suojausmenetelmä katkeilevia maasulkuvikoja varten, joka sähköverkko käsittää kaksi tai useampia syöttävästä pisteestä lähteviä johtolähtöjä ja joka verkko on edullisesti kolmivaiheinen, joka menetelmä 5 käsittää vaiheet: tunnistetaan maasulkuvikaan liittyvä maakosketus sähköverkossa, lasketaan tunnistetut maakosketukset ja tunnistetaan katkeileva maasulkuvika, jos tunnistettujen maakosketusten lukumäärä ylittää tietyn ennalta asetellun määrän tietyn ennalta asetel-10 lun aikajakson aikana, tunnettu siitä, että tunnistetaan kunkin tunnistetun maakosketuksen osalta johtolähtö, jolla maakosketus tapahtuu, maakosketukseen liittyvien virtapulssien tai virta-pulssien ja jännitearvojen avulla, kun virta-arvo jollain ajanhetkellä tulkitaan vir-tapulssiksi, jos kyseisellä hetkellä virran hetkellisarvo jaettuna virran tehollisar-15 volla ylittää tietyn ennalta asetellun rajan, jolloin tunnistetut maakosketukset lasketaan jokaista johtolähtöä kohden ja tunnistetaan, että johtolähdöllä on katkeileva maasulkuvika, jos tunnistettujen maakosketusten lukumäärä kyseistä johtolähtöä kohden ylittää tie-20 tyn ennalta asetellun määrän, joka on suurempi kuin yksi, tietyn ennalta ase-: tellun aikajakson aikana.

2. Sähköverkon suojausmenetelmä katkeilevia maasulkuvikoja var- :v. ten, joka sähköverkko käsittää kaksi tai useampia syöttävästä pisteestä lähte- viä johtolähtöjä ja joka verkko on edullisesti kolmivaiheinen, joka menetelmä .Vi 25 käsittää vaiheet: < « « tunnistetaan maasulkuvikaan liittyvä maakosketus sähköverkossa, lasketaan tunnistetut maakosketukset ja , tunnistetaan katkeileva maasulkuvika, jos tunnistettujen maakoske- *·|·* tusten lukumäärä ylittää tietyn ennalta asetellun määrän tietyn aikajakson ai- 30 kana, tunnettu siitä, että • :*: tunnistetaan kunkin tunnistetun maakosketuksen osalta johtolähtö, Ml * .***. jolla maakosketus tapahtuu, maakosketukseen liittyvien virtapulssien tai virta- pulssien ja jännitearvojen avulla, kun virta-arvo jollain ajanhetkellä tulkitaan vir- * * · :t ·* tapulssiksi, jos kyseisellä hetkellä virran hetkellisarvo jaettuna virran tehollisar- \*·: 35 volla ylittää tietyn ennalta asetellun rajan, jolloin 19 117258 tunnistetut maakosketukset lasketaan jokaista johtolähtöä kohden ja tunnistetaan, että johtolähdöllä on katkeileva maasulkuvika, jos tunnistettujen maakosketusten lukumäärä kyseistä johtolähtöä kohden ylittää tie-5 tyn ennalta asetellun määrän, joka on suurempi kuin yksi, sellaisen aikajakson aikana, joka aikajakso alkaa, kun sähköverkon tähtipisteen ja maan välinen jännite eli nollajännite saavuttaa tietyn ennalta asetellun raja-arvon tai sitä suuremman arvon, ja päättyy, kun nollajännite laskee ennalta asetellun raja-arvon alapuolelle.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että johtolähdön tunnistettujen maakosketusten lukumäärästä vähennetään yksi, jos lukumäärä on suurempi kuin nolla ja jos jollain muulla johtolähdöllä tunnistetaan maakosketus.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnet-15 t u siitä, että vaihe sen johtolähdön tunnistamiseksi, jolla maakosketus tapahtuu käsittää vaiheet: tunnistetaan viallinen vaihe, verrataan johtolähdöittäin viallisen vaiheen virran tai vaiheiden summavirran tai näiden kanssa tunnetussa vaihesiirrossa olevan suureen 20 maakosketuksesta aiheutuvan pulssin polariteettia viallisen vaiheen jännitteen hetkellisarvon tai tämän kanssa tunnetussa vaihesiirrossa olevan suureen po- • * i lariteettiin maasulkuhetkellä ja j '·· tunnistetaan johtolähtö vialliseksi, jos viallisen vaiheen virran tai I vaiheiden summavirran polariteetti on sama kuin viallisen vaiheen jännitteen :\i 25 hetkellisarvon polariteetti. * * ;y.

5. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnet- t u siitä, että vaihe sen johtolähdön tunnistamiseksi, jolla maakosketus tapahtuu käsittää vaiheet: • tunnistetaan viallinen vaihe, • j * ;;; 30 verrataan johtolähdöittäin viallisen vaiheen virran tai sen kanssa » · tunnetussa vaihesiirrossa olevan suureen maakosketuksesta aiheutuvan pulses : sin polariteettia verkon nollajännitteen tai sen kanssa tunnetussa vaihesiirros- sa olevan suureen hetkellisen muutoksen polariteettiin maasulkuhetkellä ja ..\e tunnistetaan johtolähtö vialliseksi, jos viallisen vaiheen virran polari- \ \ 35 teetti on vastakkainen verkon nollajännitteen hetkellisen muutoksen polariteet- « * · ’· tiin nähden. 117258 20

6. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että vaihe sen johtolähdön tunnistamiseksi, jolla maakosketus tapahtuu käsittää vaiheet: verrataan johtolähdöittäin vaiheiden summavirran tai sen kanssa 5 tunnetussa vaihesiirrossa olevan suureen maakosketuksesta aiheutuvan pulssin polariteettia verkon noilajännitteen tai sen kanssa tunnetussa vaihesiirrossa olevan suureen hetkellisen muutoksen polariteettiin maasulkuhetkellä ja tunnistetaan johtolähtö vialliseksi, jos vaiheiden summavirran polariteetti on vastakkainen verkon noilajännitteen hetkellisen muutoksen polariteet-10 tiin nähden.

7. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että vaihe sen johtolähdön tunnistamiseksi, jolla maakosketus tapahtuu käsittää vaiheet: tarkkaillaan johtolähdöittäin vaiheiden virtojen tai niihin tunnetussa 15 suhteessa olevien suureiden maakosketuksesta aiheutuvien pulssien suuruuksia, verrataan johtolähdöittäin vaiheiden virtojen tai niihin tunnetussa suhteessa olevien suureiden maakosketuksesta aiheutuvien pulssien suuruuksia keskenään ja 20 tunnistetaan johtolähtö vialliseksi, jos johtolähdön jonkin vaiheen virtapulssi on ennalta määrättyä rajaa suurempi ja suurempi kuin johtolähdön : muissa vaiheissa.

: *·· 8. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnet- V\: t u siitä, että vaihe sen johtolähdön tunnistamiseksi, jolla maakosketus tapah- 25 tuu käsittää vaiheet: • * tarkkaillaan johtolähdöittäin vaiheiden virtojen tai niihin tunnetussa suhteessa olevien suureiden maakosketuksesta aiheutuvien pulssien suuruuksia, e ^ verrataan johtolähdöittäin vaiheiden virtojen tai niihin tunnetussa 30 suhteessa olevien suureiden maakosketuksesta aiheutuvien pulssien suu- * * *···* ruuksia ja polariteetteja keskenään ja \X\ tunnistetaan johtolähtö vialliseksi, jos johtolähdön jonkin vaiheen virtapulssi on ennalta määrättyä rajaa suurempi ja suurempi kuin johtolähdön ;Λ# muissa vaiheissa ja polariteetiltaan vastakkainen johtolähdön muiden vaihei- \ 35 den virtapulssien polariteetteihin nähden. • · « i «· • · 21 117258

9. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että vaihe sen johtolähdön tunnistamiseksi, jolla maakosketus tapahtuu käsittää vaiheet: tarkkaillaan johtolähdöittäin vaiheiden virtojen tai niihin tunnetussa 5 suhteessa olevien suureiden maakosketuksesta aiheutuvien pulssien suuruuksia, verrataan johtolähdöittäin vaiheiden virtojen tai niihin tunnetussa suhteessa olevien suureiden maakosketuksesta aiheutuvien pulssien suuruuksia keskenään sekä vaiheiden jännitteiden tai niihin tunnetussa suhteessa 10 olevien suureiden suuruuksia keskenään ja tunnistetaan johtolähtö vialliseksi, jos johtolähdön jonkin vaiheen virtapulssi on ennalta määrättyä rajaa suurempi ja suurempi kuin johtolähdön muissa vaiheissa ja jos samanaikaisesti kyseisen vaiheen jännite on pienempi kuin muiden vaiheiden jännite.

10. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että vaihe sen johtolähdön tunnistamiseksi, jolla maakosketus tapahtuu käsittää vaiheet: verrataan johtolähtöjen vaiheiden summavirtojen tai näiden kanssa tunnetussa vaihesiirrossa olevien suureiden maakosketuksesta aiheutuvien 20 pulssien polariteettia keskenään ja tunnistetaan johtolähtö vialliseksi, jos johtolähdön summavirran po-s lariteetti on vastakkainen muiden johtolähtöjen summavirtojen polariteetteihin ·♦ : "·· nähden. lv 11. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tun- 25. e 11 u siitä, että vaihe sen johtolähdön tunnistamiseksi, jolla maakosketus V: tapahtuu käsittää vaiheet: • * verrataan johtolähtöjen vaiheiden summavirtojen tai niihin tunnetussa suhteessa olevien suureiden maakosketuksesta aiheutuvien pulssien suuruuksia keskenään ja • · · 30 tunnistetaan johtolähtö vialliseksi, jos johtolähdön summavirtapulssi *·;·* on suurempi kuin muissa johtolähdöissä. : 12. Jonkin patenttivaatimuksista 1-11 mukainen menetelmä, s”]: tunnettu siitä, että jos sähköverkossa käytetään varamaasulkusuojaa ku- ;.*.e ten nollajänniterelettä tai nollavirtarelettä, estetään varamaasulkusuojan toi- \\ 35 minta, jos sähköverkossa havaitaan vähintään tietty ennalta määrätty määrä maakosketuksia tietyn ennalta määrätyn ajan kuluessa. 22 117258

13. Jonkin patenttivaatimuksista 1-11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jos sähköverkossa käytetään varamaasulkusuojaa kuten nollajänniterelettä tai nollavirtareiettä, estetään varamaasulkusuojan toiminta, jos sähköverkon notlajännitteen tai syöttävän pisteen nollavirran ampli- 5 tudi vaimenee olennaisesti eksponentiaalisesti.

14. Jonkin patenttivaatimuksista 1-11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jos sähköverkossa käytetään varamaasulkusuojaa kuten nollajänniterelettä tai nollavirtareiettä, estetään varamaasulkusuojan toiminta, jos sähköverkon nollajännitteen tai syöttävän pisteen nollavirran taajuus 10 eroaa olennaisesti sähköverkon nimellistaajuudesta.

15. Jonkin patenttivaatimuksista 1-14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sallitaan jälleenkytkentöjen suorittaminen tietyn maa-sulkuvian poistamiseksi vain, jos kyseinen maasulkuvika tunnistetaan katkeilevaksi maasulkuviaksi. 15 16. Järjestelmä sähköverkon suojaamiseksi katkeilevien maasulku- vikojen varalta, joka sähköverkko käsittää kaksi tai useampia syöttävästä pisteestä (S) lähteviä johtolähtöjä (F1 ja F2) ja joka verkko on edullisesti kolmivaiheinen (L1, L2 ja L3), järjestelmän ollessa sovitettu: tunnistamaan maasulkuvikaan liittyvä maakosketus sähköverkossa, 20 laskemaan tunnistetut maakosketukset ja tunnistamaan katkeileva maasulkuvika, jos tunnistettujen maakos- : ketusten lukumäärä ylittää tietyn ennalta asetellun määrän tietyn ennalta ase- i '*· tellun aikajakson aikana, tunnettu siitä, että järjestelmä on lisäksi sovitettu tunnistamaan kunkin tunnistetun maakosketuksen osalta johtolähtö :\\ 25 (F2), jolla maakosketus tapahtuu, maakosketukseen liittyvien virtapulssien tai ;V: virtapulssien ja jännitearvojen avulla, kun virta-arvo jollain ajanhetkellä tuiki- • · taan virtapulssiksi, jos kyseisellä hetkellä virran hetkellisarvo jaettuna virran tehollisarvolla ylittää tietyn ennalta asetellun rajan, sekä β e.e laskemaan tunnistetut maakosketukset jokaista johtolähtöä (F1 ja lllM 30 F2) kohden ja tunnistamaan, että johtolähdöllä (F1 tai F2) on katkeileva maasul-\X: kuvika, jos tunnistettujen maakosketusten lukumäärä kyseistä johtolähtöä (F1 tai F2) kohden ylittää tietyn ennalta asetellun määrän, joka on suurempi kuin •Λ. yksi, tietyn ennalta asetellun aikajakson aikana. \\ 35 17. Järjestelmä sähköverkon suojaamiseksi katkeilevien maasulku- *· #ί vikojen varalta, joka sähköverkko käsittää kaksi tai useampia syöttävästä pis- 23 117258 teestä (S) lähteviä johtolähtöjä (F1 ja F2) ja joka verkko on edullisesti kolmivaiheinen (L1, L2 ja L3), järjestelmän ollessa sovitettu: tunnistamaan maasulkuvikaan liittyvä maakosketus sähköverkossa, laskemaan tunnistetut maakosketukset ja 5 tunnistamaan katkeileva maasulkuvika, jos tunnistettujen maakos ketusten lukumäärä ylittää tietyn ennalta asetellun määrän tietyn aikajakson aikana, tunnettu siitä, että järjestelmä on lisäksi sovitettu tunnistamaan kunkin tunnistetun maakosketuksen osalta johtolähtö (F2), jolla maakosketus tapahtuu, maakosketukseen liittyvien virtapulssien tai 10 virtapulssien ja jännitearvojen avulla, kun virta-arvo jollain ajanhetkellä tulkitaan virtapulssiksi, jos kyseisellä hetkellä virran hetkellisarvo jaettuna virran tehollisarvolla ylittää tietyn ennalta asetellun rajan, sekä laskemaan tunnistetut maakosketukset jokaista johtolähtöä (F1 ja F2) kohden ja 15 tunnistamaan, että johtolähdöllä (F1 tai F2) on katkeileva maasul- kuvika, jos tunnistettujen maakosketusten lukumäärä kyseistä johtolähtöä (F1 tai F2) kohden ylittää tietyn ennalta asetellun määrän, joka on suurempi kuin yksi, sellaisen aikajakson aikana, joka aikajakso alkaa, kun sähköverkon tähti-pisteen ja maan välinen jännite eli nollajännite saavuttaa tietyn ennalta asetel-20 lun raja-arvon tai sitä suuremman arvon, ja päättyy, kun nollajännite laskee ennalta asetellun raja-arvon alapuolelle. : 18. Patenttivaatimuksen 16 tai 17 mukainen järjestelmä, tun- : *·· nettu siitä, että järjestelmä on sovitettu vähentämään johtolähdön (F1 tai F2) tunnistettujen maakosketusten lukumäärästä yksi, jos lukumäärä on suu-:\j 25 rempi kuin nolla ja jos jollain muulla johtolähdöllä (F1 tai F2) tunnistetaan :Y; maakosketus. .*·*· 19- Patenttivaatimuksen 16, 17 tai 18 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että järjestelmä on sovitettu tunnistaessaan johtolähtöä (F2), jol la maakosketus tapahtuu: :!f 30 tunnistamaan viallinen vaihe (L3), vertaamaan johtolähdöittäin (F1 ja F2) viallisen vaiheen (L3) virran \Xl tai vaiheiden (L1, L2 ja L3) summavirran tai näiden kanssa tunnetussa vaihe- siirrossa olevan suureen maakosketuksesta aiheutuvan pulssin polariteettia :.\e viallisen vaiheen (L3) jännitteen hetkellisarvon tai tämän kanssa tunnetussa \ \ 35 vaihesitrrossa olevan suureen polariteettiin maa sulku hetkellä ja ί *·! • · 24 117258 tunnistamaan johtolähtö (F1 tai F2) vialliseksi, jos viallisen vaiheen (L3) virran tai vaiheiden (L1, L2 ja L3) summavirran polariteetti on sama kuin viallisen vaiheen jännitteen hetkellisarvon polariteetti.

20. Patenttivaatimuksen 16, 17 tai 18 mukainen järjestelmä, t u n -5 n e 11 u siitä, että järjestelmä on sovitettu tunnistaessaan johtolähtöä (F2), jolla maakosketus tapahtuu: tunnistamaan viallinen vaihe (L3), vertaamaan johtolähdöittäin (F1 ja F2) viallisen vaiheen (L3) virran tai sen kanssa tunnetussa vaihesiirrossa olevan suureen maakosketuksesta 10 aiheutuvan pulssin polariteettia verkon nollajännitteen tai sen kanssa tunnetussa vaihesiirrossa olevan suureen hetkellisen muutoksen polariteettiin maa-sulkuhetkellä ja tunnistamaan johtolähtö (F1 tai F2) vialliseksi, jos viallisen vaiheen (L3) virran polariteetti on vastakkainen verkon nollajännitteen hetkellisen muu-15 toksen polariteettiin nähden.

21. Patenttivaatimuksen 16, 17 tai 18 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että järjestelmä on sovitettu tunnistaessaan johtolähtöä (F2), jolla maakosketus tapahtuu: vertaamaan johtolähdöittäin (F1 ja F2) vaiheiden (L1, L2 ja L3) 20 summavirran tai sen kanssa tunnetussa vaihesiirrossa olevan suureen maa-kosketuksesta aiheutuvan pulssin polariteettia verkon nollajännitteen tai sen : kanssa tunnetussa vaihesiirrossa olevan suureen hetkellisen muutoksen pola- : *** riteettiin maasulkuhetkellä ja tunnistamaan johtolähtö (F1 tai F2) vialliseksi, jos vaiheiden (L1, L2 :\i 25 ja L3) summavirran polariteetti on vastakkainen verkon nollajännitteen hetkelli- :Y: sen muutoksen polariteettiin nähden. * ·

22. Patenttivaatimuksen 16, 17 tai 18 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että järjestelmä on sovitettu tunnistaessaan johtolähtöä (F2), jol- , la maakosketus tapahtuu: 30 tarkkailemaan johtolähdöittäin <F1 ja F2) vaiheiden (L1, L2 ja L3) T virtojen tai niihin tunnetussa suhteessa olevien suureiden maakosketuksesta \m\: aiheutuvien pulssien suuruuksia :***: vertaamaan johtolähdöittäin (F1 ja F2) vaiheiden (L1, L2 ja L3) virto- jen tai niihin tunnetussa suhteessa olevien suureiden maakosketuksesta ai- • » \ \ 35 hautuvien pulssien suuruuksia keskenään ja • • · 1172S8 25 tunnistamaan johtolähtö (F1 tai F2) vialliseksi, jos johtolähdön jonkin vaiheen (L1, L2 tai L3) virta pulssi on ennalta määrättyä rajaa suurempi ja suurempi kuin johtolähdön muissa vaiheissa (L1, L2 tai L3).

23. Patenttivaatimuksen 16, 17 tai 18 mukainen järjestelmä, tun-5 n e 11 u siitä, että järjestelmä on sovitettu tunnistaessaan johtolähtöä (F2), jolla maakosketus tapahtuu: tarkkailemaan johtolähdöittäin (F1 ja F2) vaiheiden (L1, L2 ja L3) virtojen tai niihin tunnetussa suhteessa olevien suureiden maakosketuksesta aiheutuvien pulssien suuruuksia, 10 vertaamaan johtolähdöittäin (F1 ja F2) vaiheiden (L1, L2 ja L3) virto jen tai niihin tunnetussa suhteessa olevien suureiden maakosketuksesta aiheutuvien pulssien suuruuksia ja polariteettejä keskenään ja tunnistamaan johtolähtö (F1 tai F2) vialliseksi, jos johtolähdön jonkin vaiheen (L1, L2 tai L3) virtapulssi on ennalta määrättyä rajaa suurempi ja 15 suurempi kuin johtolähdön muissa vaiheissa (L1, L2 tai L3) ja polariteetiltään vastakkainen johtolähdön muiden vaiheiden virtapulssien polariteetteihin nähden.

24. Patenttivaatimuksen 16, 17 tai 18 mukainen jäijestelmä, tunnettu siitä, että järjestelmä on sovitettu tunnistaessaan johtolähtöä (F2), jol- 20 la maakosketus tapahtuu: tarkkailemaan johtolähdöittäin (F1 ja F2) vaiheiden (L1, L2 ja L3) :·:: virtojen tai niihin tunnetussa suhteessa olevien suureiden maakosketuksesta : *·· aiheutuvien pulssien suuruuksia, j*·*: vertaamaan johtolähdöittäin (F1 ja F2) vaiheiden (L1, L2 ja L3) virto- 25 jen tai niihin tunnetussa suhteessa olevien suureiden maakosketuksesta ai- * f :Y: heutuvien pulssien suuruuksia keskenään sekä vaiheiden jännitteiden tai niihin • « tunnetussa suhteessa olevien suureiden suuruuksia keskenään ja tunnistamaan johtolähtö (F1 tai F2) vialliseksi, jos johtolähdön jonkin vaiheen (L1, L2 tai L3) virtapulssi on ennalta määrättyä rajaa suurempi ja ::: 30 suurempi kuin johtolähdön muissa vaiheissa ja jos samanaikaisesti kyseisen vaiheen jännite on pienempi kuin muiden vaiheiden jännite. iXl 25. Patenttivaatimuksen 16, 17 tai 18 mukainen järjestelmä, t u n - n e 11 u siitä, että järjestelmä on sovitettu tunnistaessaan johtolähtöä (F2), jol-la maakosketus tapahtuu: • ♦ « · « φ • · · • ·· • · 26 117258 vertaamaan johtolähtöjen (F1 tai F2) vaiheiden (L1, L2 ja L3) sum-mavirtojen tai näiden kanssa tunnetussa vaihesiirrossa olevien suureiden maakosketuksesta aiheutuvien pulssien polariteettia keskenään ja tunnistamaan johtolähtö (F1 tai F2) vialliseksi, jos johtolähdön 5 summavirran polariteetti on vastakkainen muiden johtolähtöjen summavirtojen polariteetteihin nähden.

26. Patenttivaatimuksen 16, 17 tai 18 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että järjestelmä on sovitettu tunnistaessaan johtolähtöä (F2), jolla maakosketus tapahtuu: to vertaamaan johtolähtöjen (F1 tai F2) vaiheiden (L1, L2 ja L3) sum mavirtojen tai niihin tunnetussa suhteessa olevien suureiden maakosketuksesta aiheutuvien pulssien suuruuksia keskenään ja tunnistamaan johtolähtö (F1 tai F2) vialliseksi, jos johtolähdön summavirtapulssi on suurempi kuin muissa johtolähdöissä.

27. Jonkin patenttivaatimuksista 16-26 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että jos sähköverkko käsittää varamaasulkusuojan kuten nollajännitereleen tai nollavirtareleen, järjestelmä on sovitettu estämään varamaasulkusuojan toiminnan, jos sähköverkossa havaitaan vähintään tietty ennalta määrätty määrä maakosketuksia tietyn ennalta määrätyn ajan kuluessa.

28. Jonkin patenttivaatimuksista 16-26 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että jos sähköverkko käsittää varamaasulkusuojan kuten • * * nollajännitereleen tai nollavirtareleen, järjestelmä on sovitettu estämään vara- f\. maasulkusuojan toiminnan, jos sähköverkon nollajännitteen tai syöttävän pis- V\: teen (S) nollavirran amplitudi vaimenee olennaisesti eksponentiaalisesti.

29. Jonkin patenttivaatimuksista 16-26 mukainen järjestelmä, ;y. tunnettu siitä, että jos sähköverkko käsittää varamaasulkusuojan kuten nollajännitereleen tai nollavirtareleen, järjestelmä on sovitettu estämään vara- • ♦ · maasulkusuojan toiminnan, jos sähköverkon nollajännitteen tai syöttävän pisteen (S) nollavirran taajuus eroaa olennaisesti sähköverkon nimellistaajuudes- 30 ta. « m

30. Jonkin patenttivaatimuksista 16-29 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että järjestelmä on sovitettu sallimaan jälleen kytkentöjen suorittamisen tietyn maasulkuvian poistamiseksi vain, jos se tunnistaa kysei- ··· sen maasulkuvian katkeilevaksi maasulkuviaksi. « · · \ \ 35 31. Ilmaisinlaitteisto katkeilevan maasulkuvian sijainnin suunnan il- • ♦ t ’· maisemtseksi sähköverkossa, joka sähköverkko käsittää yhden tai useampia 27 117258 syöttävästä pisteestä (S) lähteviä johtolähtöjä (F1 ja F2) ja joka verkko on edullisesti kolmivaiheinen (L1, L2 ja L3), jolloin ilmaisinlaitteisto on sijoitettu johonkin sähköverkon pisteeseen laitteiston ollessa sovitettu: tunnistamaan maasulkuvikaan liittyvä maakosketus sähköverkossa, 5 laskemaan tunnistetut maakosketukset ja ilmaisemaan katkeileva maasulkuvika, jos tunnistettujen maakosketusten lukumäärä ylittää tietyn ennalta asetellun määrän tietyn ennalta asetellun aikajakson aikana, tunnettu siitä, että laitteisto on lisäksi sovitettu tunnistamaan kunkin tunnistetun maakosketuksen osalta, tapahtuu-10 ko maakosketus laitteistosta käsin tarkasteltuna sähköverkon syöttöpisteen (S) suunnassa eli yläpuolen suunnassa vai toisessa suunnassa eli alapuolen suunnassa, maakosketukseen liittyvien virtapulssien tai virtapulssien ja jänni-tearvojen avulla, kun virta-arvo jollain aja n hetkellä tulkitaan virta pulssiksi, jos kyseisellä hetkellä virran hetkellisarvo jaettuna virran tehollisarvolla ylittää tie-15 tyn ennalta asetellun rajan, laskemaan tunnistetut maakosketukset kumpaakin mainittua suuntaa kohden sekä ilmaisemaan, että tietyssä suunnassa on katkeileva maasulkuvika, jos tunnistettujen maakosketusten lukumäärä kyseistä suuntaa kohden ylittää 20 tietyn ennalta asetellun määrän, joka on suurempi kuin yksi, tietyn ennalta asetellun aikajakson aikana.

32. Ilmaisinlaitteisto katkeilevan maasulkuvian sijainnin suunnan il-maisemiseksi sähköverkossa, joka sähköverkko käsittää yhden tai useampia syöttävästä pisteestä (S) lähteviä johtolähtöjä (F1 ja F2) ja joka verkko on • « 25 edullisesti kolmivaiheinen (L1, L2 ja L3), jolloin ilmaisinlaitteisto on sijoitettu jo-honkin sähköverkon pisteeseen laitteiston ollessa sovitettu: • * * .···. tunnistamaan maasulkuvikaan liittyvä maakosketus sähköverkossa, ' laskemaan tunnistetut maakosketukset ja . ilmaisemaan katkeileva maasulkuvika, jos tunnistettujen maakoske- • · * 30 tusten lukumäärä ylittää tietyn ennalta asetellun määrän tietyn aikajakson ai-kana, tunnettu siitä, että laitteisto on lisäksi sovitettu * : tunnistamaan kunkin tunnistetun maakosketuksen osalta, tapahtuu- *** * .···* ko maakosketus laitteistosta käsin tarkasteltuna sähköverkon syöttöpisteen (S) suunnassa eli yläpuolen suunnassa vai toisessa suunnassa eli alapuolen • · * \ ] 35 suunnassa, maakosketukseen liittyvien virtapulssien tai virtapulssien ja jänni- *. *: tearvojen avulla, kun virta-arvo jollain ajanhetkellä tulkitaan virtapulssiksi, jos 28 117258 kyseisellä hetkellä virran hetkellisarvo jaettuna virran tehollisarvolla ylittää tietyn ennalta asetellun rajan laskemaan tunnistetut maakosketukset kumpaakin mainittua suuntaa kohden sekä 5 ilmaisemaan, että tietyssä suunnassa on katkeileva maasulkuvika, jos tunnistettujen maakosketusten lukumäärä kyseistä suuntaa kohden ylittää tietyn ennalta asetellun määrän, joka on suurempi kuin yksi, sellaisen aikajakson aikana, joka aikajakso alkaa, kun sähköverkon tähtipisteen ja maan välinen jännite eli nollajännite saavuttaa tietyn ennalta asetellun raja-arvon tai sitä 10 suuremman arvon, ja päättyy, kun nollajännite laskee ennalta asetellun raja-arvon alapuolelle.

33. Patenttivaatimuksen 31 tai 32 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteisto on sovitettu vähentämään tietyn suunnan tunnistettujen maakosketusten lukumäärästä yksi, jos lukumäärä on suurempi kuin nolla ja 15 jos toisessa suunnassa tunnistetaan maakosketus.

34. Patenttivaatimuksen 31, 32 tai 33 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteisto on sovitettu tunnistaessaan suuntaa, jossa maa-kosketus tapahtuu: tunnistamaan viallinen vaihe (L3), 20 vertaamaan viallisen vaiheen (L3) virran tai vaiheiden (L1, L2 ja L3) summavirran tai näiden kanssa tunnetussa vaihesiirrossa olevan suureen * · : maakosketuksesta aiheutuvan pulssin polariteettia viallisen vaiheen (L3) jän- t * : *»· niiteen hetkellisarvon tai tämän kanssa tunnetussa vaihesiirrossa olevan suu- reen polariteettiin maasulkuhetkellä ja 25 tunnistamaan, että vika on laitteiston alapuolella, jos viallisen vai- :Y: heen (L3) virran tai vaiheiden summavirran polariteetti on sama kuin viallisen vaiheen jännitteen hetkellisarvon polariteetti, ja että vika muutoin on laitteiston yläpuolella. . 35. Patenttivaatimuksen 31, 32 tai 33 mukainen laitteisto, tun- • t · 1 * • · ♦ lii 30 nettu siitä, että laitteisto on sovitettu tunnistaessaan suuntaa, jossa maa-'*:·* kosketus tapahtuu: \Xl tunnistamaan viallinen vaihe (L3), vertaamaan viallisen vaiheen (L3) virran tai sen kanssa tunnetussa .Λ, vaihesiirrossa olevan suureen maakosketuksesta aiheutuvan pulssin polari- \ 35 teettia verkon nollajännitteen tai sen kanssa tunnetussa vaihesiirrossa olevan • · ♦ ** " suureen hetkellisen muutoksen polariteettiin maasulkuhetkellä ja 29 117258 tunnistamaan, että vika on laitteiston alapuolella, jos viallisen vaiheen (L3) virran polariteetti on vastakkainen verkon nollajännitteen hetkellisen muutoksen polariteettiin nähden, ja että vika muutoin on laitteiston yläpuolella.

36. Patenttivaatimuksen 31, 32 tai 33 mukainen laitteisto, t u n -5 n e 11 u siitä, että laitteisto on sovitettu tunnistaessaan suuntaa, jossa maa-kosketus tapahtuu: vertaamaan vaiheiden (L1, L2 ja L3) summavirran tai sen kanssa tunnetussa vaihesiirrossa olevan suureen maakosketuksesta aiheutuvan pulssin polariteettia verkon nollajännitteen tai sen kanssa tunnetussa vaihesiirros-10 sa olevan suureen hetkellisen muutoksen polariteettiin maasulkuhetkellä ja tunnistamaan, että vika on laitteiston alapuolella, jos vaiheiden (L1, L2 ja L3) summavirran polariteetti on vastakkainen verkon nollajännitteen hetkellisen muutoksen polariteettiin nähden, ja että vika muutoin on laitteiston yläpuolella.

37. Patenttivaatimuksen 31, 32 tai 33 mukainen laitteisto, tun nettu siitä, että laitteisto on sovitettu tunnistaessaan suuntaa, jossa maa-kosketus tapahtuu: tarkkailemaan vaiheiden (L1, L2 ja L3) virtojen tai niihin tunnetussa suhteessa olevien suureiden maakosketuksesta aiheutuvien pulssien suu-20 ruuksia, vertaamaan vaiheiden (L1, L2 ja L3) virtojen tai niihin tunnetussa • · : suhteessa olevien suureiden maakosketuksesta aiheutuvien pulssien suu- : '·· ruuksia keskenään ja tunnistamaan, että vika on laitteiston alapuolella, jos jonkin vaiheen 25 (L1, L2 tai L3) virtapulssi on ennalta määrättyä rajaa suurempi ja suurempi * Y: kuin muissa vaiheissa, ja että vika muutoin on laitteiston yläpuolella.

38. Patenttivaatimuksen 31, 32 tai 33 mukainen laitteisto, tun-nettu siitä, että laitteisto on sovitettu tunnistaessaan suuntaa, jossa maa-kosketus tapahtuu: lii" 30 tarkkailemaan vaiheiden (L1, L2 ja L3) virtojen tai niihin tunnetussa *·;* suhteessa olevien suureiden maakosketuksesta aiheutuvien pulssien suu- ruuksia, vertaamaan vaiheiden (L1, L2 ja L3) virtojen tai niihin tunnetussa :.\e suhteessa olevien suureiden maakosketuksesta aiheutuvien pulssien suu- \ \ 35 ruuksia ja polariteettejä keskenään ja • · 30 1 1 7258 tunnistamaan, että vika on laitteiston alapuolella, jos jonkin vaiheen (L1, L2 tai L3) virtapulssi on ennalta määrättyä rajaa suurempi ja suurempi kuin muissa vaiheissa ja polariteetiltään vastakkainen muiden vaiheiden virta-pulssien polariteetteihin nähden, ja että vika muutoin on laitteiston yläpuolella.

39. Patenttivaatimuksen 31, 32 tai 33 mukainen laitteisto, tun nettu siitä, että laitteisto on sovitettu tunnistaessaan suuntaa, jossa maa-kosketus tapahtuu: tarkkailemaan vaiheiden (L1, L2 ja L3) virtojen tai niihin tunnetussa suhteessa olevien suureiden maakosketuksesta aiheutuvien pulssien suu-10 ruuksia, vertaamaan vaiheiden (L1, L2 ja L3) virtojen tai niihin tunnetussa suhteessa olevien suureiden maakosketuksesta aiheutuvien pulssien suuruuksia keskenään sekä vaiheiden jännitteiden tai niihin tunnetussa suhteessa olevien suureiden suuruuksia keskenään ja 15 tunnistamaan, että vika on laitteiston alapuolella, jos jonkin vaiheen (L1, L2 tai L3) virtapulssi on ennalta määrättyä rajaa suurempi ja suurempi kuin muissa vaiheissa ja jos samanaikaisesti kyseisen vaiheen jännite on pienempi kuin muiden vaiheiden jännite, ja että vika muutoin on laitteiston yläpuolella. 20 • · * t · • · ' ·« f ·· • · • »» » ·· · • # · * · • · • · ♦ · · • 1· » 1 * · « · · * · · • » ··· • # · * · · * · · « 1 9 ··· • · • 1 ·«1 • 9 9 • · 9 • · · 99· « M • « • · 999 9 99 9 9 9 9

9 I » · • 9 I I 9 • ·· • 9 3, 117258