HU215607B - Arrangement for sensing absolut value of short-circuit/operating currents and earth fault in three phase mv and hv networks, installed fixed - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya mérési elrendezés fáziszárlati és földzárlatiáramők érzékelésére hárőmfázisú, közép- és nagyfeszültségűrendszerekben, mely az áramvezetőkön (L1, L2, L3) átfőlyó áram ált lkeltett mágneses tér zárlatérzékelő tekercsekkel (4, 5, 6) történőérzékelésén alapűl. Jellemzője, hőgy a fáziszárlat-érzékelő tekercsek (4, 5) és aföldzárlat-érzékelő tekercs (6) egyenként a kötötten elhelyezkedőáramvezetőknek (L1, L2, L3) a szabványők által előírt me közelítésitávőlságőn kívüli környezetében őlyan ideális helyen és irányítássalvannak elhelyezve, hőgy a kiválasztőtt áramvezető(k) (L1, L2, L3)áramára és az érzékelni kívánt fáziszárlatra legje lemzőbb mágneseserővőnalakkal (7, 15) és a földzárlatra jellemző mágneseserővőnalakkal (10, 14, 18) jellemezhető mágneses térösszetevőtérzékelik, űgyanakkőr az azőnős helyen fellépő, a kiválasz őttáramvezető(k) (L1, L2, L3) áramára, vagy az érzékelni nem kívántzárlatfajtára jellemző mágneses erővőnalakkal (9, 12, 17) jellemezhetőmágneses térösszetevőt nem érzékelik. A zárlatérzékelő tekercsek (4,5, 6) alapharmőnikűsú sáváteresztő szűrők bemeneteire csatlakőznak,melyek kimenetei kiértékelő egység(ek) bemeneteire csatlakőznak. ŕThe present invention relates to a measuring arrangement for detecting phase fault and earth fault currents in a three-phase, medium and high voltage space system, based on detecting current-impeded magnetic field coils (4, 5, 6) over current conductors (L1, L2, L3). Characteristically, the phase fault detector coils (4, 5) and the earth fault detector coil (6) are individually located in the vicinity of the aperture distance distance specified by the standards for each of the boundary current conductors (L1, L2, L3) and positioned as a control vessel, thermally selected. the magnetic field component (7, 15) and the magnetic field force (10, 14, 18) characteristic of the earth fault are the most important magnetic field components (L1, L2, L3) and the phase fault (10, 14, 18) characteristic of the current conductor, the pick-up driver, the pick-up driver (k) The magnetic field component (L1, L2, L3) or the magnetic force component (9, 12, 17) characteristic of the undesired short-circuit type is not detected. The short-circuit detector coils (4,5, 6) are connected to inputs of base-ring band-pass filters, whose outputs are connected to the inputs of the evaluation unit (s). ŕ

Description

A találmány tárgya mérési elrendezés fáziszárlati/üzemi fázisáramok és földzárlati áramok abszolút értékének érzékelésére háromfázisú, közép- és nagyfeszültségű rendszerekben - fixen telepített kivitelben.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a measuring arrangement for detecting the absolute value of short-circuit / operating phase currents and earth currents in three-phase, medium and high voltage systems, in a fixed installation.

A közép- és nagyfeszültségű rendszerekben keletkező fázis- és földzárlati áramok érzékelésére ismeretes egyik megoldás nagyfeszültségű áramváltókat alkalmaz, amelyek segítségével könnyen előállítható és továbbítható a jel - az előírt távolságon (koordinációs szinten) kívülre, az ott elhelyezkedő személy vagy kiértékelő készülék számára. E módszerrel a fáziszárlat-érzékelés könnyen megoldható az áramváltó szekunder áramának mérésével és egy megfelelő határértékkel való összehasonlítás útján.One known solution for detecting phase and earth faults in medium and high voltage systems is to use high voltage current converters to easily generate and transmit the signal outside the prescribed distance (co-ordination level) to the person or evaluator there. With this method, phase shorting detection can be easily solved by measuring the secondary current of the current converter and comparing it to a suitable threshold.

A földzárlat-érzékelés ugyancsak ezen áramváltók felhasználásával történik, annak az elvnek az alkalmazásával, amely szerint földzárlat esetén megbomlik az áramvezetők áramainak vektoriális szimmetriája, és már csak ennek a szimmetriának a megbomlását kell érzékelni az áramváltók szekunder körében.Earth leakage detection is also done using these current converters, applying the principle that, in the event of a ground fault, the vector symmetry of the conductor currents is broken, and only the distortion of this symmetry in the secondary circuit of the current transformers is detected.

Ezt a módszert alkalmazzák Magyarországon a 20 kV-os elektromos hálózatok alállomási védelmeiben.This method is used in Hungary for substation protection of 20 kV electric networks.

A fenti módszer előnye, hogy pontosan és megbízhatóan érzékelhető vele úgy a fáziszárlati, mint a földzárlati áram.The advantage of the above method is that it can accurately and reliably detect both short-circuit and earth-fault currents.

Hátránya, hogy a nagyfeszültségű áramváltók alkalmazása költségessé teszi ezt a megoldást, ami gátolja nagy számban való elterjedését.The disadvantage is that the use of high-voltage current transformers makes this solution expensive, which prevents its proliferation.

Egy másik megoldás szerint „... az árammal átjárt vezető(kö)n átfolyó áram adott határértékének elérését, illetve annak meghaladását a vezetők környezetében, adott mágneses térerősségérték esetén, elektromos impulzust szolgáltató impulzus-huzalszenzor elhelyezésével és az impulzus-huzalszenzor által keltett impulzus kiértékelésével...” érzékelik. (P 92 01153 számú 1992. 04. 06-án kelt szabadalmi bejelentés).Alternatively, "... reaching or exceeding a given limit of current flowing through the conductor (s) in the conductor environment, at a given magnetic field strength, by positioning an impulse-wire sensor providing an electrical impulse and evaluating the impulse generated by the pulse-wire sensor ... ”senses. (Patent Application No. P 92 01153, issued April 06, 1992).

Ezt a módszert alkalmazza készülékében az ELKOM Elektronikai és Kereskedelmi Kft.This method is used by ELKOM Elektronikai és Kereskedelmi Kft.

A készülék az impulzus-huzalszenzor által keltett elektromos impulzust fényimpulzussá alakítja és fénykábelen keresztül juttatja az előírt távolságon kívüli térbe.The device converts the electrical impulse generated by the pulse wire sensor into a light pulse and transmits it through a light cable to an area outside the prescribed distance.

Hátránya, hogy a földzárlati áram megkülönböztetésére nem alkalmas, tekintve, hogy a földzárlati áram a közép- és nagyfeszültségű rendszerekben általában egy nagyságrenddel kisebb, mint a fáziszárlati, vagy akár az üzemi áram.It has the disadvantage that it is not capable of distinguishing the earth fault current, since the earth fault current in medium and high voltage systems is usually one order of magnitude smaller than the phase short circuit or even the operating current.

Másik hátránya még a fénykábeles jelátvitel költségvonzata.Another disadvantage is the cost of fiber optic signal transmission.

Egy másik megoldás a GB 1 360469 lajstromszámú angol szabadalmi leírásban tárgyalt készülék „mágneses tér érzékelő” néven.Alternatively, the device described in GB-A-1 360469, known as a "magnetic field sensor".

A találmány elektronikusan kivitelezett készüléket ír le, mely a mágneses teret tekercs révén érzékeli például a háromfázisú felsővezetéki hálózaton vagy az egyfázisú leágazáson, oly módon, hogy a készülék a föld felszíne közelében működhessen.The present invention describes an electronically implemented device which senses magnetic field by means of a coil, for example in a three-phase overhead line or a single-phase branch, so that the device can operate near the earth's surface.

A készülék hordozható, áthelyezhető, forgatható. Az elektronikus áramkör a mágneses tér változását érzékeli és potenciométerrel beállítható, hogy mekkora legyen az a változás, amire már jelzést ad.The device is portable, portable, rotatable. The electronic circuit detects a change in the magnetic field and adjusts the potentiometer to the magnitude of the change it is already signaling.

Ugyanezen potenciométerrel beállíthatóan szűrhető ki a mágneses tér változások bizonyos tranziens tartalma.The same potentiometer can be used to filter out certain transient contents of magnetic field changes.

A találmány hiányossága, hogy se nem kifejezetten a földzárlat-érzékelést, se nem kifejezetten a fáziszárlatérzékelést szolgálja, hanem csak a mágneses tér változásait jelzi.A disadvantage of the present invention is that it does not specifically serve for the detection of a short to ground, nor is it specifically intended for the detection of a phase short, but only for changes in the magnetic field.

A fázis- vagy földzárlat felismerésben való alkalmazás ily módon beállítási méréseket tesz szükségessé a mérési hely, illetve az érzékenység beállítására. Ezeket a méréseket célszerű már hibamentes esetben elvégezni. Ha viszont a hibajelenség már fennáll az adott tápvezetéken, illetve feltételezhető, hogy fennáll, és előzőleg nem végezték el a beállító méréseket, a mérés erősen szubjektív lehet. Ilyen esetben nehéz elbírálni, hogy az adott mérési bejelzés a mérési hely megválasztása, a valós hibaáram, vagy a potenciométer nem megfelelő állása miatt következett-e be.Application in phase or earth fault detection thus requires adjustment measurements to adjust the measurement location and sensitivity. It is advisable to carry out these measurements in a fault-free case. If, on the other hand, the malfunction is present on the supply line, or is presumed to exist and no adjustment measurements have been made previously, the measurement may be highly subjective. In such a case, it is difficult to judge whether the given measurement signal was due to the choice of the measuring location, the actual error current, or the potentiometer being incorrectly positioned.

Ugyanakkor, mivel a készülék beállítása nem a valós áramérték ismeretén alapul, a beállító mérésekkel történő beállítás is lehet téves, hiszen a tápvezetéken az üzemi mértékű áram nagysága is gyakran változik.However, since the device is not configured based on its true current value, setting by adjusting measurements may also be incorrect as the amount of operating current on the power supply line will often change.

További hátránya a készüléknek, hogy alkalmazásához képzett szakember szükséges, aki képes elbírálni a többváltozós mérési eredményeket, és akinek a készülékkel együtt ki kell szállnia az összes feltételezhetően megmérendő helyre, amely meglehetősen nagy munkaóraszámot köthet le, kedvezőtlen esetben csak órák alatt sikerülhet a hibahely behatárolása, vagy egyszerre több szakember kell a behatárolás gyorsításához.A further disadvantage of the device is that its application requires a qualified technician who is capable of evaluating the multivariate measurement results and who has to leave the device with all the supposedly measurable locations, which may consume quite a large number of working hours; or more professionals at once to speed up delimitation.

Egy másik megoldás a HU 177949 lajstromszámú magyar szabadalom által ismertetett eljárás, amely erősáramú villamos hálózat, főként sugaras rendszerű, kompenzált, középfeszültségű szabadvezetékes távvezetékhálózat földzárlatos hibahelyének meghatározását célozza, oly módon, hogy a hálózat áramának meghatározott felharmonikusa által keltett gerjesztést vizsgálja és minden esetben az ugrásszerű változás helyén tár fel kiváltó okot.Another solution is the method described in Hungarian Patent No. 177949, which aims to determine the ground fault of a high-voltage electrical network, mainly a compensated, medium-voltage overhead line network, by examining the excitation generated by a given harmonic of the current of the network. reveals the root cause of the change.

A szabadalom hátrányaként említhető, hogy elvárhatóan csak a kompenzált földzárlat esetén alkalmazható, hiszen éppen ekkor nő meg a hálózat felharmonikus tartalma.The disadvantage of the patent is that it is expected to be applicable only in the case of compensated earth faults, as this is when the harmonic content of the network grows.

Másik hiányossága, hogy csak a folyamatosan fenntartott földzárlatos üzem közben lehet alkalmazni, hiszen sok egymásutáni mérést kell alkalmazása során elvégezni.Another disadvantage is that it can only be used during continuous earth fault operation, as many successive measurements have to be made during its application.

További hátránya, hogy a pontos mérési hely eldöntése itt is beállítási méréseket igényel.A further disadvantage is that the determination of the exact measurement location also requires adjustment measurements.

Hátránya még az eljárásnak az időigényessége, mivel egy vagy több szakembernek az összes szóba jöhető hálózati szakaszt be kell járnia, illetve az elágazásoknál eldönteni, hogy merre haladjon tovább.Another disadvantage of the process is the time-consuming process, as one or more professionals will have to go through all the relevant network sections and decide where to proceed at the junctions.

A bemutatott megoldásokkal szemben elmondható, hogy a középfeszültségű hálózatok üzemvitelében egyre uralkodóbb igény a távadatgyűjtés megvalósítása.Contrary to the presented solutions, there is a growing demand for the operation of medium voltage networks for remote data collection.

Ehhez olyan, fázis-, illetve földzárlati áramokat érzékelő készülékekre van szükség, melyek kezelő személyzet nélkül, önálló automatizmussal, helyváltoztatás nélkül képesek felismerni és azonnal elbírálni a fázis-,This requires devices that detect phase or earth faults, which can recognize and immediately evaluate phase, ground, automation and location changes without the need for operator control.

HU 215 607 Β illetve földzárlati áram fellépését, ráadásul megbízhatóan, csak objektív mérési eredményekre támaszkodva.EN 215 607 Β and earth fault current, and reliably, relying only on objective measurement results.

A mérési elrendezésnek a feszültség alatti vezetők megközelíthetősége miatt figyelembe kell vennie a szabványokban előírt távolságokat (koordinációs szinteket).The measuring arrangement must take into account the distances (co-ordination levels) required by the standards due to the accessibility of the live conductors.

Fontos, hogy a megoldás költségtakarékos legyen a nagyszámú alkalmazhatóság érdekében.It is important that the solution is cost-effective for a large number of applications.

A fentiekben felsorolt, a technika állásának megfelelő zárlatérzékelő készülékek közül legjobban az elsőként említett (a nagyfeszültségű áramváltókat alkalmazó) mérési módszer felel meg a távadatgyűjtés helyi egysége műszaki kritériumainak, költségessége miatt azonban gazdaságosabb megoldást kellett keresni a műszaki képességek megfelelő szintű fenntartása mellett, mivel az utóbb említett két mérési módszer telepített, automatikus megoldásokhoz egyáltalán nem alkalmazható.Of the above listed short circuit detection devices of the prior art, the first measurement method (using high-voltage current converters) meets the technical criteria of the local unit for remote data collection, but due to its cost it was necessary to find a more economical solution the two measurement methods mentioned above are not applicable at all to installed automatic solutions.

A találmány fáziszárlati/üzemi fázisáramok abszolút értékének érzékelésére vonatkozó része azon a felismerésen alapul, hogy háromfázisú rendszerekben, kedvező vezetőelrendezés esetén tekerccsel történő mágnesestér-érzékelés módszerével elérhető pusztán a tekercs megfelelő helyének és irányának megválasztásával, hogy az érzékelni kívánt fázis áramának abszolút értékével arányos kimenőjelet kapjunk, ha az érzékelni nem kívánt fázisokból eredő áthallást kellő mértékben kiküszöböljük.The part of the present invention relating to the detection of absolute value of phase current / operating phase currents is based on the recognition that in three-phase systems, in coaxial magnetic field detection by coil magnetic field detection, only the correct position and direction of the coil is obtained by if the crosstalk due to undesirable phases is sufficiently eliminated.

A találmány földzárlati áramok abszolút értékének érzékelésére vonatkozó része azon a felismerésen alapul, hogy háromfázisú rendszerekben, kedvező vezetőelrendezés esetén tekerccsel történő mágnesestér-érzékelés módszerével, ha az érzékelőtekercs olyan helyen és olyan irányítással helyezkedik el, hogy megközelítően azonos mértékben érzékelje egyenként mindhárom áramvezető mágneses terét, akkor pusztán azáltal, hogy a kötötten elhelyezkedő áramvezetőkhöz képest megkötjük az érzékelőtekercs helyét és irányát, és ehhez hozzárendeljük a nullsorrendű áram abszolút értékének és a kimenő jelnek megfelelő dimenzióval ellátott viszonyszámát, bármely időpontban megfelelő információt nyerhetünk a földzárlati áram abszolút értékének nagyságáról, anélkül hogy szükségünk lenne kiegészítő információra más időpontból vagy a háromfázisú rendszert környező más térbeli pontból.The part of the invention relating to the detection of the absolute value of earth leakage currents is based on the recognition that in a three-phase system with a coil magnetic field sensing method with a favorable conductor arrangement, the sensor coil is positioned and controlled to detect approximately the same simply by binding the position and direction of the sensor coil relative to the fixed conductors and assigning to it a ratio of the absolute value of the zero-order current and the output signal, at any given time, we can obtain adequate information without additional information from another time or from other spatial points surrounding the three-phase system.

A találmány tárgya tehát egyrészt mérési elrendezés fáziszárlati/üzemi fázisáramok abszolút értékének érzékelésére közép- és nagyfeszültségű háromfázisú rendszerekben fixen telepített kivitelben, mely elrendezés a vezetőkön átfolyó áram által keltett mágneses tér tekercsekkel történő érzékelésén alapul, mely tekercsek vasmag nélküliek, vagy nyitott vasmagúak és aluláteresztő szűrők bemenetelre csatlakoznak, mely szűrők kimenetei kiértékelő egység(ek) bemenetére csatlakoznak.Accordingly, the present invention relates to a measurement arrangement for detecting the absolute value of phase-to-phase / operating phase currents in a fixed installation in a medium and high voltage three-phase system based on sensing the magnetic field generated by are connected to the input of which filters are connected to the input of the evaluation unit (s).

A találmányt az jellemzi, hogy a fáziszárlat-érzékelő tekercsek egyenként a kötötten elhelyezkedő áramvezetőktől a szabványok által előírt minimális megközelítési távolságban, vagy azon kívüli környezetükben olyan helyen és olyan irányítással vannak kötötten elhelyezve, hogy tengelyeik megközelítően párhuzamosak az áramvezetők közül kiválasztott egynek az áramára legjellemzőbb mágneses erővonalakkal, ugyanakkor tengelyeik megközelítően merőlegesek a fáziszárlat-érzékelő tekercsek helyén fellépő, érzékelni nem kívánt mágneses térösszetevők mágneses erővonalaira.The invention is characterized by the fact that the phase-shorting coils are individually connected at a minimum approach distance from the fixed conductors or outside their boundaries as required by the standards and with a direction such that their axes are approximately parallel to the most current of one of the conductors selected. however, their axes are approximately perpendicular to the magnetic force lines of the undetectable magnetic field components at the location of the phase-shorting coils.

A találmány tárgya másrészt mérési elrendezés földzárlati áramok abszolút értékének érzékelésére közép- és nagyfeszültségű háromfázisú rendszerekben, fixen telepített kivitelben, mely elrendezés a vezetőkön átfolyó áram által keltett mágneses tér tekerccsel történő érzékelésén alapul, ahol mindhárom áramvezetőtől megközelítően egyforma távolságra érzékelőtekercs helyezkedik el a szabványok által előírt megközelítési távolságon kívüli környezetben olyan helyen és olyan irányítással, hogy megközelítően azonos mértékben érzékelje mindhárom áramvezető mágneses terét, a nevezett tekercs vasmag nélküli vagy nyitott vasmagú és aluláteresztő szűrőre csatlakozik, mely szűrő kimenete kiértékelő egység bemenetére csatlakozik.The present invention also relates to a measuring arrangement for detecting the absolute value of earth leakage currents in medium and high voltage three-phase systems in a fixed installation based on detecting the magnetic field generated by the current flowing through the conductors, which is approximated by in an off-range environment, at a location and under control such that it senses the magnetic fields of each of the three conductors to approximately the same extent, said coil is connected to a non-core or open-core and low-pass filter connected to an input of an evaluation unit.

A találmány földzárlati áramokra vonatkozó részét az jellemzi, hogy a földzárlat-érzékelő tekercs a kötötten elhelyezkedő áramvezetők környezetében kötötten helyezkedik el, tengelye az áramvezetők hossztengelyére merőleges síkon fekszik a földfelszínnel párhuzamosan, a földfelszíntől olyan távolságban, hogy a három áramvezető köré rajzolható, a földzárlat-érzékelő tekercsen átmenő mágneses erővonalaknak a földzárlat-érzékelő tekercsen átmenő érintői megközelítőleg egybeesnek a földzárlat-érzékelő tekercs tengelyével.The earth leakage currents portion of the invention is characterized in that the earth leakage sensor coil is fixed around the conductors, its axis is parallel to the earth surface perpendicular to the longitudinal axis of the conductors so that the three conductors can be drawn around the earth. The magnetic force lines passing through the sensor coil through the earth fault sensor coil approximately coincide with the axis of the earth fault sensor coil.

A fázisáramokra vonatkozó mérési elrendezés előnyös megvalósításában két fáziszárlat-érzékelő tekercset alkalmazunk, olyan módon, hogy az egyik szélső áramvezetőhöz rendeljük az egyik fáziszárlat-érzékelő tekercset és a másik szélső áramvezetőhöz rendeljük a másik fáziszárlat-érzékelő tekercset. Két fázis áramának érzékelése elegendő mindenféle fáziszárlat jelzéséhez és kielégíti a felhasználói igényeket.In a preferred embodiment of the measuring arrangement for the phase currents, two phase short-circuit detector coils are used, such that one of the outermost current conductors is assigned one of the phase-short detector coils and the other end current conductor is assigned the other phase short-circuit detector coil. Detecting two phase currents is sufficient to signal any phase short and satisfies user needs.

A kötötten elhelyezkedő fáziszárlat-érzékelő tekercsek a hozzájuk tartozó áramvezetők közelében (amelyek a középső áramvezetővel egy síkban, egymáshoz képest párhuzamosan, egymástól hozzávetőleg azonos távolságra helyezkednek el), a minimális megközelítési távolsággal, mint sugárral kijelölt mágneses erővonalak kerületén helyezkednek el, tengelyük pedig a mágneses erővonalak síkjában a nem hozzájuk tartozó áramvezetők között merőlegesen állított szakaszok felezője irányába mutat és egyben érintője a hozzájuk tartozó mágneses erővonalaknak.Fixed-phase short-circuiting sensor coils are located near their respective conductors (which are approximately parallel to each other in the plane of the center conductor) and at the periphery of the magnetic force lines m in the plane of the power lines, it points in the direction of the half of the sections perpendicularly perpendicular between the non-conducting current conductors and is tangent to their respective magnetic force lines.

A foldzárlati áramokra vonatkozó mérési elrendezés előnyös megvalósításában egy földzárlat-érzékelő tekercset alkalmazunk.In a preferred embodiment of the measuring arrangement for the short-circuit currents, an earth-fault sensor coil is used.

A fázisáramokra vonatkozó mérési elrendezésben a kiértékelő egységek) bemenetelt csúcs-egyenirányító egységek, vagy effektív értékkel arányos egyenfeszültséget előállító egységek képezik, amelyeknek kimenetei összehasonlító egységek egyik bemenetére csatlakoznak, amely összehasonlító egységek másik bemenetére alapjelet előállító egység csatlakozik.In the measuring arrangement for phase currents, the evaluation units) are input peak rectifier units, or units generating a DC voltage proportional to the effective value, the outputs of which are connected to one input of comparator units, which unit is connected to the other input of comparator units.

A földzárlati áramokra vonatkozó mérési elrendezésben a kiértékelő egység bemenetét csúcs-egyenirányító egység vagy effektív értékkel arányos egyenfe3In the measuring arrangement for earth leakage currents, the input of the evaluation unit is a peak rectifier unit or an equation proportional to the effective value.

HU 215 607 Β szültséget előállító egység képezi, amelynek kimenete összehasonlító egység egyik bemenetére csatlakozik, amely összehasonlító egység másik bemenetére alapjelet előállító egység csatlakozik.EN 215 607 Β consists of a unit for generating birth, the output of which is connected to one of the inputs of a comparator and a unit for generating a reference to the other input of the comparator.

A fázisáramokra vonatkozó mérési elrendezés további előnyös megvalósításában a kiértékelő egységek) bemenetelt csúcs-egyenirányító egységek, vagy effektív értékkel arányos egyenfeszültséget előállító egységek képezik, amelyeknek kimenetei analóg/digitális jelátalakító egységek bementeire csatlakoznak.In a further preferred embodiment of the measurement scheme for phase currents, the evaluation units) are input peak rectifier units, or units generating a dc proportional to the effective value, the outputs of which are connected to the inputs of analog / digital signal converters.

A földzárlati áramokra vonatkozó mérési elrendezés másik konkrét megvalósításában a kiértékelő egység bemenetét csúcs-egyenirányító egység, vagy effektív értékkel arányos egyenfeszültséget előállító egység képezi, amelynek kimenete analóg/digitális jelátalakító egység bemenetére csatlakozik.In another particular embodiment of the earthing currents measurement arrangement, the input of the evaluation unit is a peak rectifier unit, or a unit generating a dc proportional to the effective value, the output of which is connected to the input of an analog / digital transducer.

A fázisáramokra és a földzárlati áramokra vonatkozó mérési elrendezések előnyös megvalósításában a háromfázisú hálózat egy adott pontjához rendelt fázis- és földzárlat-érzékelő mérési elrendezések egy készülékbe vannak összeépítve.In a preferred embodiment of the measuring arrangements for the phase currents and the earth leakage currents, the phase and earth leakage detection measuring arrangements assigned to a particular point of the three-phase network are integrated in a device.

A találmány előnyös kivitele a mellékelt rajzok segítségével ismerhető meg:A preferred embodiment of the invention will be apparent from the attached drawings:

Az 1. ábrán a 4, 5 fáziszárlat-érzékelő tekercsek és a 6 földzárlat-érzékelő tekercs térbeli elhelyezése és a 7-18 mágneses erővonalak képe látható.Fig. 1 shows the spatial arrangement of the phase-shorted coils 4, 5 and the earth-fault coils 6 and the magnetic force lines 7-18.

A 2. ábrán a 4 fáziszárlat-érzékelő tekercs térbeli elhelyezése és ideális irányítottsága látható.Figure 2 shows the spatial arrangement and ideal orientation of the phase-shorting coil 4.

A 3. ábrán a fáziszárlat és a földzárlat érzékelés blokkséma rajza látható.Fig. 3 is a block diagram of a phase short and a short to ground short circuit detection.

A 4. ábrán a 4, 5 fáziszárlat-érzékelő tekercsek elhelyezkedése és a tekercsek által érzékelt 7, 15 mágneses erővonalak és a nem érzékelt 11 mágneses erővonal képe látható egy adott fáziszárlat esetén.Fig. 4 shows the location of the phase-shorting coils 4, 5 and the magnetic force lines 7, 15 detected by the coils and the undetected magnetic force line 11 for a given short-circuit.

Az 1. ábra szerint Ll, L2, L3 áramvezetők egy síkban, egymáshoz képest párhuzamosan és körülbelül egyenlő távolságokra helyezkednek el, ami a 20 kV-os hálózatok esetén körülbelül 1,2-2 m, megközelítőleg párhuzamosan a 19 földfelszínnel. A gyakorlati kialakításban az Ll, L2, L3 áramvezetők egymáshoz képesti távolsága körülbelül 10%-a a 19 földfelszíntől mért távolságnak, amely a 20 kV-os hálózatok esetén körülbelül 10-15 m lehet.As shown in Fig. 1, the conductors L1, L2, L3 are in a plane, parallel to each other and approximately equidistant, which is approximately 1.2 to 2 m, approximately parallel to the ground 19 for 20 kV networks. In practice, the distance between the conductors L1, L2, L3 relative to one another is about 10% of the distance from the ground 19, which may be about 10-15 m for 20 kV networks.

Az ábrán látható, hogy a 4 és 5 fáziszárlat-érzékelő tekercsek előnyösen az Ll, L2, L3 áramvezetők alatt, hozzájuk közel helyezkednek el (20 kV esetén célszerűen körülbelül 30-40 cm-re).The figure shows that the phase-shorting coils 4 and 5 are preferably located below, close to, the current conductors L1, L2, L3 (preferably about 30-40 cm at 20 kV).

A 4 fáziszárlat-érzékelő tekercs elhelyezése pontosabban megmutatható a nagyobb méretarányban megrajzolt 2. ábrán, melyen az elhelyezésen túlmenően ideális irányítottsága is látható.The arrangement of the phase-shorting coil 4 is illustrated in greater detail in Figure 2, which, in addition to its placement, shows its ideal orientation.

Az ábra szerint a 4 fáziszárlat-érzékelő tekercs az Ll áramvezető körül R minimális megközelítési távolsággal, mint sugárral kiválasztott 7 mágneses erővonalon helyezkedik el, 20 tengelye az L2 és L3 áramvezetők között, azokra merőlegesen állított SZ 2 szakasz F2 felezőpontja irányába mutat és egyben érintője a hozzá tartozó 7 mágneses erővonalnak.As shown in the figure, the phase shorting sensor coil 4 is positioned around a current conductor L at a minimum approach distance R as a radius 7, its axis 20 is directed between the conductors L2 and L3 perpendicularly to the midpoint F2 of section SZ2. with its 7 magnetic force lines.

A 6 földzárlat-érzékelő tekercs térbeli elhelyezését és irányítottságát ismét az 1. ábrán tekinthetjük meg.The spatial positioning and orientation of the earth leakage detector coil 6 is again illustrated in FIG.

A 6 földzárlat-érzékelő tekercs az Ll, L2, L3 áramvezetők 35 szimmetria tengelyén (a 19 földfelszínre merőlegesen állított egyenesen) található, hozzávetőleg az Ll, L2, L3 áramvezetők és a 19 földfelszín közötti távolság középső harmadában. A 6 földzárlat-érzékelő tekercs 22 tengelye az Ll, L2, L3 áramvezetők hossztengelyére merőleges síkon, a 19 földfelszínnel párhuzamosan helyezkedik el.The earth leakage sensor coil 6 is located on the axis of symmetry 35 of the conductors L1, L2, L3 (perpendicular to the ground 19) at approximately the middle third of the distance between the conductors L1, L2, L3 and ground 19. The axis 22 of the earth leakage sensor coil 6 is in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the current conductors L1, L2, L3 and parallel to the earth surface 19.

A 3. ábrán láthatóan, a 4, 5 fázis-, illetve 6 földzárlat-érzékelő tekercsek a 23, 24, 25 aluláteresztő szűrők bemenetelre csatlakoznak, melyek kimenetei a 26, 27, 28 csúcs-egyenirányító egységek bemenetelre csatlakoznak. A 26, 27, 28 csúcs-egyenirányító egységek kimenetei a 29, 30, 31 összehasonlító egységek egyik bemenetére csatlakoznak, amely 29,30,31 összehasonlító egységek másik bemenetére a 32 és 33 alapjelet előállító egységek csatlakoznak.As shown in Figure 3, the phases 4, 5 and 6 earth leakage detector coils are connected to the inputs of the low-pass filters 23, 24, 25, the outputs of which are connected to the input of the peak rectifier units 26, 27, 28. The outputs of the peak rectifier units 26, 27, 28 are connected to one of the inputs of the comparator units 29, 30, 31 which is connected to the other input of the reference units 29, 30, 31 by the setpoint generating units 32 and 33.

A továbbiakban ismertetjük a fáziszárlat-érzékelés működését.The operation of the phase short circuit detection is described below.

A mérési elrendezések az Ll, L2, L3 áramvezetők árama által keltett mágneses térnek célszerűen kiválasztott azon komponenseit érzékelik, melyek arányosak az őket létrehozó megfelelő zárlati áramok abszolút értékeivel.The measuring arrangements sense the selectively selected components of the magnetic field generated by the current of the conductors L1, L2, L3, which are proportional to the absolute values of the respective short-circuit currents that produce them.

Ennek megfelelően az 1. ábrán látható jellemző kivitelnél a 4 fáziszárlat-érzékelő tekercs az Ll áramvezető árama által keltett mágneses teret érzékeli, melyet az ábrán a 7 mágneses erővonallal jelképesen jelzünk.Accordingly, in the typical embodiment shown in Fig. 1, the short-circuit detector coil 4 detects the magnetic field generated by the current conductor L1, which is symbolically represented by the magnetic power line 7 in the figure.

Ugyanakkor a 4 fáziszárlat-érzékelő tekerccsel nem kívánjuk érzékelni az L2 és L3 áramvezetőkben folyó áramok által keltett mágneses térnek a 4 fáziszárlat-érzékelő tekercs térbeli helyén megjelenő komponenseit, melyet a 12 és 17 mágneses erővonalakkal jelképezünk.However, the phase shorting coil 4 is not intended to detect the magnetic field generated by currents in the current conductors L2 and L3 at the spatial location of the phase shorting coil 4, which is represented by the magnetic lines 12 and 17.

Továbbá a 4 fáziszárlat-érzékelő tekerccsel nem kívánjuk érzékelni a mágneses tér azon komponenseit, melyek 8-11, 13-16, 18 mágneses erővonalakkal jelképezhetők, melyeket csak szemléltetésül tüntettünk fel.Furthermore, the phase short-circuit detector coil 4 is not intended to detect the components of the magnetic field which can be represented by the magnetic force lines 8-11, 13-16, 18, which are shown by way of illustration only.

A 2. ábrán láthatóan a kívánt mágneses térkomponens kiválasztását oly módon oldjuk meg, hogy a 4 fáziszárlat-érzékelő tekercset annyira közel helyezzük el az Ll áramvezető környezetében, amennyire csak lehetséges, azért, hogy minél nagyobb legyen az Ll áramvezető áramának mágneses hatása a 4 fáziszárlat-érzékelő tekercsre. Ez a minimális távolság a szabványok által előírt R minimális megközelítési távolság, amellyel, mint sugárral Ll áramvezető körül kijelölt 7 mágneses erővonalon helyeztük el a 4 fáziszárlat-érzékelő tekercs középpontját. A gyakorlati 20 kV-os kivitel esetén R körülbelül 30 cm-re adódott. Ezen a 7 mágneses erővonalon az elhelyezkedési pontot és a tekercs 20 tengelyének irányítását olyan módon választottuk meg, hogy az L2 és L3 áramvezetőkön folyó áramok által keltett mágneses térnek minél kisebb hatása legyen a 4 fáziszárlat-érzékelőre.As shown in Fig. 2, the desired magnetic field component is solved by placing the phase shorting coil 4 as close as possible to the conductor environment L1 as much as possible to maximize the magnetic effect of the current conductor L1 sensor sensor coil. This minimum distance is the minimum approach distance R required by the standards to place the center of the phase shorting sensor coil 4 as a beam on a magnetic force line 7 around a current conductor L1. In the practical 20 kV version, R was about 30 cm. On this magnetic force line 7, the location point and the direction of the coil axis 20 are selected so that the magnetic field generated by the currents flowing through the current conductors L2 and L3 has a minimal effect on the phase short circuit sensor 4.

Mivel egy adott mágneses térkomponensnek annál kisebb hatása van egy teret érzékelő tekercsre, minél merőlegesebb a tekercs tengelye a mágneses térerőt jelképező erővonalakra, a találmány tárgyát képező mérési elrendezésben úgy helyeztük el a 4 fáziszárlat-érzékelő tekercset, hogy a 20 tengelyét az L2 és L3 áramvezetőkBecause a given magnetic field component has a smaller effect on a field sensing coil, the more perpendicular the axis of the coil to the magnetic field force lines, the measuring circuit of the present invention is arranged so that the phase L3 and

HU 215 607 Β árama által keltett mágneses térerőt jelképező 12 és 17 mágneses erővonalak megközelítően merőlegesen metsszék.The magnetic force lines 12 and 17 representing the magnetic field generated by the current of EN 215 607 ék intersect approximately perpendicularly.

Ez a kívánatos helyzet a 2. ábrán láthatóan akkor áll elő, ha a 4 fáziszárlat-érzékelő tekercs a 7 mágneses erővonalon úgy helyezkedik el, hogy a 20 tekercs tengelye érinti a 7 mágneses erővonalat és hozzávetőleg az L2 és L3 áramvezetőkre merőlegesen állított SZ 2 szakasz F 2 felezőpontja irányába mutat.This desirable position is shown in Fig. 2 when the short-circuit detector coil 4 is located on the magnetic force line 7 with the axis 20 of the coil 20 touching the magnetic force line 7 and a section SZ 2 perpendicular to the current conductors L2 and L3. Pointing towards the midpoint of F 2.

Az 5 fáziszárlat-érzékelő tekercs elhelyezése és 21 tengelyének irányítása a 4 fáziszárlat-érzékelő tekercs elhelyezésének megfelelően történik azzal a kiindulással, hogy az 5 fáziszárlat-érzékelő tekercsnek az L3 áramvezetőn folyó áram által keltett mágneses teret kell érzékelnie és nem kívánjuk érzékelni vele az LI és L2 áramvezetőkön folyó áram által keltett mágneses teret.The positioning of the phase-shorting coil 5 and its axis 21 are aligned with the positioning of the phase-shorting coil 4, starting from the fact that the phase-shorting coil 5 must detect the magnetic field generated by the current flowing in the current conductor L3. Magnetic field generated by current flowing through L2 conductors.

A 4. ábrán a 4, 5 fáziszárlat-érzékelő tekercsek a hozzájuk tartozó Ll, L3 áramvezetők áramával arányos mágneses teret érzékelnek. Jelen esetben csak az Ll és L2 áramvezetőkön folyik zárlati áram, az L3 áramvezetőn csak üzemi áram folyik. Ezt szimbolizálják az ábrán az Ll és L2 áramvezetők körül nagyobb sűrűséggel rajzolt 7 és 11 mágneses erővonalak, illetve az L3 áramvezető körül kisebb sűrűséggel rajzolt 15 mágneses erővonal.In Fig. 4, the phase-shorting coils 4, 5 detect a magnetic field proportional to the current of the respective conductors L1, L3. In the present case, only the current conductors L1 and L2 have a short-circuit current, whereas the current conductor L3 has only an operating current. This is illustrated in the figure by magnetic lines 7 and 11 drawn at a higher density around the current conductors L1 and L2, and by a magnetic force line 15 drawn at a lower density around the current conductor L3.

Ebben az esetben az Ll áramvezetőhöz tartozó 4 fáziszárlat-érzékelő tekercs a fáziszárlati áramnak megfelelő jelszintet érzékel, az L3 áramvezetőhöz tartozó 5 fáziszárlat-érzékelő tekercs pedig üzemi áramot érzékel. Láthatjuk azonban, hogy bármelyik kettő, vagy akár mindhárom Ll, L2, L3 áramvezető között jön is létre a fáziszárlati áram, a két 4, 5 fáziszárlat-érzékelő tekercs közül az egyiken mindenképpen megjelenik a fáziszárlati áramnak megfelelő jelszint.In this case, the phase shorting coil 4 for the current conductor L1 detects a signal level corresponding to the phase shorting current, and the phase shorting coil 5 for the current conductor L3 detects the operating current. However, it can be seen that a phase short circuit current is generated between any two or all three current conductors L1, L2, L3, and one of the two phase short winding coils 4, 5 in each case shows a signal level corresponding to the phase short circuit current.

Tehát a fáziszárlat érzékeléséhez elegendő a két 4,5 fáziszárlat-érzékelő tekercs, ez is javítja a megoldás költségtakarékos kivitelét.So, for the detection of a phase short, the two 4.5 phase short windings are sufficient to improve the cost-effective design of the solution.

A földzárlat-érzékelésnél azt a törvényszerűséget használjuk fel, miszerint a háromfázisú hálózatban földzárlat esetén a földzárlati áram abszolút értéke megegyezik a három fázis áramai vektoriális aszimmetriát okozó komponensével. Ezért, ha a három Ll, L2, L3 áramvezető áramai által keltett, megfelelő mágneses tereket összegezni tudjuk, akkor a vektoriális aszimmetriát okozó áramkomponensre jellemző mágneses teret nyerünk.In the case of earth fault detection, we use the rule that in the case of an earth fault in a three-phase network, the absolute value of the earth fault current is equal to the component of the three phase currents causing vectorial asymmetry. Therefore, if the appropriate magnetic fields generated by the three current conducting currents L1, L2, L3 can be summed, then the magnetic field characteristic of the current component causing the vector asymmetry is obtained.

Ha tehát olyan elhelyezést tudunk találni a 6 földzárlat-érzékelő tekercsnek, amelynél az Ll, L2, L3 áramvezetők által keltett megfelelő mágneses térrészek hozzávetőleg egyenlő arányban összegződnek, akkor a 6 földzárlat-érzékelő tekercs révén hozzávetőleg a földzárlati árammal arányos mágneses teret érzékelhetünk.Thus, if we can find a location for the earth leakage sensor coil 6 in which the corresponding magnetic fields generated by the current conductors L1, L2, L3 are summed approximately equally, the earth fault sensor coil 6 can detect a magnetic field proportional to the earth fault current.

Az 1. ábrán láthatóan a 6 földzárlat-érzékelő tekercs az Ll, L2, L3 áramvezetők síkja alatt, a 35 szimmetriatengelyükön (a földfelszínre merőlegesen állított egyenesen) helyezkedik el olyan magasságban, hogy az Ll, L2, L3 áramvezetők tengelyére merőleges síkban, a 19 földfelszínnel párhuzamosan fekvő 22 tekercs tengelye hozzávetőleg egybeessen az Ll, L2, L3 áramvezetők körül kijelölt, a 6 földzárlat-érzékelő tekercsen átmenő 10, 14, 18 mágneses erővonalaknak a 6 földzárlat-érzékelő tekercs középpontjában húzott érintőivel.As shown in FIG. 1, the earth leakage sensor coil 6 is located below the plane of the conductors L1, L2, L3 on its axis of symmetry 35 (perpendicular to the ground) at a height such that the conductors L1, L2, L3 are perpendicular to the axis 19. The axis of the coil 22 lying parallel to the earth surface is approximately coincident with the tangents of the magnetic force lines 10, 14, 18 around the current conductors L1, L2, L3 drawn in the center of the earth fault detection coil 6.

A 20 kV-os hálózaton történő gyakorlati megvalósításnál a 6 földzárlat-érzékelő tekercs jellemzően az Ll, L2, L3 áramvezetők és a 19 földfelszín közötti távolság (kb. 10-15 m) középső harmadában helyezkedik el.In a practical implementation on a 20 kV network, the earth leakage sensor coil 6 is typically located in the middle third of the distance between the conductors L1, L2, L3 and the ground 19 (about 10-15 m).

Ebben az esetben hozzávetőleg egyforma arányban összegeződnek a 6 földzárlat-érzékelő tekercs térbeli helyén a 10,14, 18 mágneses erővonalakkal jelképezett mágneses térerőkomponensek. így a 6 földzárlat-érzékelő tekercs kapcsain megjelenik az eredő földzárlati áram abszolút értékével arányos jel. A mérés érzékenységet kedvezően befolyásolja, ha a 6 földzárlat-érzékelő tekercs belsejében nyitott vasmagot alkalmazunk, tekintve, hogy a vas mágneses permeabilitása jóval nagyobb a levegőénél, ezáltal mintegy begyűjti azokat a 10,14,18 mágneses térerővonalakat, melyek egyébként a környező közeli térrészben, a 6 földzárlat-érzékelő tekercsen kívül haladtak volna. Vagyis sokkal nagyobb mértékű összegzést lehet megvalósítani földzárlat-érzékelés céljából a három fázis mágneses terének egyidejű érzékelésénél, mintha csak légmagos tekercs lenne az érzékelő.In this case, the magnetic field components represented by the magnetic force lines 10,14, 18 are summed up in approximately equal proportions at the three locations of the earth leakage sensor coil 6. Thus, a signal proportional to the absolute value of the resulting earth fault current is displayed at the terminals of the earth fault sensor coil 6. Measurement sensitivity is favorably influenced by the use of an open iron core inside the earthing coil 6, given that the magnetic permeability of iron is much higher than air, thereby collecting approximately 10,14,18 magnetic field lines that are otherwise in the vicinity of the surrounding space. the 6 earth fault sensors would have traveled outside the coil. In other words, a much greater amount of summing for earth fault detection than the simultaneous sensing of the magnetic field of the three phases can be achieved than if the sensor were an air core coil.

Hasonlóan javítja a mérési eredményt a 6 földzárlatérzékelő tekercs hosszának növelése, hiszen így is nő az érzékelésbe bevont térrész mérete, de célszerűen nem érdemes a mérés távolságával, mint sugárral leírható kör kerületének 1/20 részénél hosszabb tekercset alkalmazni.The measurement result is similarly improved by increasing the length of the earth leakage detection coil 6, since this increases the size of the sensed space, but it is not advisable to use a coil longer than 1/20 of the circumference of the circle described by the measurement distance.

A találmány szerinti megoldás alapvető részét képezik az adott Ll, L2, L3 áramvezető elrendezési geometriához konkrétan kiválasztott 4, 5 fázis-, illetve 6 földzárlat-érzékelő tekercs elhelyezési geometriák.An essential part of the present invention is the selection of the 4, 5, and 6 earth fault coil placement geometries specifically selected for the particular L1, L2, L3 conductor layout geometry.

Ezek a rögzített geometriák teszik lehetővé, hogy a 23, 24, 25 aluláteresztő szűrők kimenetén megjelenő jelek a 34 kiértékelő egység számára feldolgozhatok legyenek, hiszen ekkor már ezeket a jeleket össze lehet mérni valamilyen alkalmasan megválasztott referenciajelekkel.These fixed geometries allow the signals displayed at the output of the low pass filters 23, 24, 25 to be processed by the evaluation unit 34, since these signals can now be compared to some suitably selected reference signals.

Egy előnyös kiviteli változat szerint a 23, 24, 25 aluláteresztő szűrők kimenetén megjelenő jeleket a 34 kiértékelő egység bemenetelt képező 26, 27, 28 csúcs-egyenirányító egységek vagy effektív értékkel arányos egyenfeszültséget előállító egységek bemenetelre vezetjük, melyeknek kimenetei 29, 30, 31 összehasonlító egységek egyik bemenetére csatlakoznak.In a preferred embodiment, the signals displayed at the output of the low pass filters 23, 24, 25 are fed to the input rectifier units 26, 27, 28 forming the input of the evaluation unit 34 or the output units having a comparative unit output 29, 30, 31. connected to one of its inputs.

A csúcs-egyenirányító egységek alkalmazását az teszi indokolttá, hogy a szinuszjelek amplitúdója 1,41szorosa effektív értéküknek, így hát a csúcs-egyenirányítók kimenetén jó közelítéssel az érzékelt árammal arányos jelet kapunk.The use of peak rectifiers is justified by the fact that the amplitude of the sinusoidal signals is 1.41 times their effective value, so that a good approximation of the detected current is obtained at the output of the peak rectifiers.

A fent nevezett 29, 30, 31 összehasonlító egységek másik bemenetel 32, 33 alapjelet előállító egységekre csatlakoznak.The aforementioned comparison units 29, 30, 31 are connected to units generating setpoints 32, 33 at another input.

32, 33 alapjelet előállító egységek a minimálisan érzékelni kívánt zárlati áramküszöbszintre jellemző nagyságú U_b U₂ referenciajeleket szolgáltatnak így a készülék könnyen elbírálhatja, hogy a mérési elrendezés általThe units generating setpoints 32, 33 provide reference signals of size U _b U _{2, which is} typical of the minimum current threshold threshold to be detected, so that the device can easily judge whether the

HU 215 607 Β vizsgált rendszerben fellépett-e a megadott határértéknél nagyobb értékű zárlati áram.EN 215 607 Β A short-circuit current greater than the specified limit has occurred in the tested system.

A fázisáramok vagy zérussorrendű áramok zárlati mértékű megnövekedésének elbírálását lehetővé tevő áramküszöbszintet célszerű az alállomási védelemben beállított küszöbszinttel azonos vagy közel azonos értékre állítani.It is expedient to set the current threshold level that allows for the assessment of the short-circuit increase in phase currents or zero currents to the same or nearly the same threshold level as that set in substation protection.

Ilyen esetekben az érzékelő legkésőbb az alállomási védelem működésbe lépése idején érzékelni fogja a zárlati jelenséget.In such cases, the detector will detect a short-circuit phenomenon at the latest when the substation protection is activated.

A kompenzált hálózatokban előfordulhat az a jelenség, hogy a kompenzált földzárlati áramot nem érzékeli a készülék a kompenzálás idején. Ugyanakkor ezeken a hálózatokon is érzékelheti a földzárlati áram fellépését két esetben.In compensated networks, the compensated earth fault current may not be detected at the time of compensation. However, in these networks, you may also notice an earth fault current in two cases.

Az egyik a földzárlat bekövetkezése utáni 40-70 msec, ugyanis ennyi idő minimálisan kell ahhoz, hogy a mechanikus alkatrészeket is tartalmazó kompenzáló tekercs működésbe lépjen és kiegyenlítse a földzárlati áram hatását. Ilyen gyorsaságú érzékelés egy elektronikus készülék számára nem jelent problémát.One is 40-70 msec after the earth fault has occurred, since this is the minimum time required for the compensation coil, which includes mechanical parts, to operate and compensate for the earth fault current. Such speed detection is not a problem for an electronic device.

Ugyanakkor a nem kompenzált hálózatoknál célszerű beépíteni egy kismérvű (kb. 40 msec) késleltetést a zárlatjelzésbe, hogy a rövid idejű, gyorsan megszűnő zárlati események bejelzését elkerüljük.However, for uncompensated networks, it is advisable to include a small delay (about 40 msec) in the short-circuit signal to avoid the indication of short-term, rapidly extinguishing short-circuit events.

A másik érzékelési lehetőség a földzárlati áramnövelő ellenállásnak a kompenzált hálózatra való rákapcsolódása. Ez olyan mértékben megnöveli a földzárlati áram ohmos összetevőjét, hogy az alállomási védelem működésbe léphessen. Ekkor viszont a jelen szabadalom szerinti készülék is érzékelni fogja a földzárlatot, és ez az ohmos összetevő tényleg csak a zárlatos szakaszon folyik át.The other detection option is the connection of the earth-fault current-increasing resistor to the compensated network. This increases the ohmic component of the earth fault current so that the substation protection can be activated. In this case, however, the device of the present patent will also detect an earth fault, and this ohmic component will only pass through the short circuit.

Az összes többi esetekben, amennyiben a beállított áramküszöb-szintnek megfelelő fáziszárlati vagy földzárlati áram átfolyik a hálózaton, a készülék a megfelelő érzékelőtekercsek által és a szabadalom szerinti, a technika állásának megfelelően kivitelezett elektronikus áramkörökön keresztül érzékelni fogja a fáziszárlati vagy a földzárlati áramérték fellépését a figyelt hálózatszakaszon.In all other cases, if a phase-to-earth or earth-fault current of the set current threshold level is flowing through the network, the device will detect the occurrence of the phase-to-earth or earth-fault current through appropriate sensor coils and patented electronic circuits. network section.

A mérési elrendezés egy másik kivitele esetén a 29, 30, 31 összehasonlító egységeket analóg jelből digitális jelet előállító egységek helyettesítik, melyek az érzékelt áram nagyságára jellemző analóg jelet digitális jelekké alakítják, azután a zárlati áram érzékelésének elbírálása digitális módszerrel történhet.In another embodiment of the measuring arrangement, the comparison units 29, 30, 31 are replaced by units generating a digital signal from an analog signal which converts the analog signal of the magnitude of the detected current into digital signals, and then evaluating the short circuit current detection.

A találmány szerinti mérési elrendezés előnye, hogy viszonylag kis költséggel oldható meg vele a fáziszárlati és földzárlati áramok érzékelése a középés nagyfeszültségű rendszerekben, ezáltal nagyobb mennyiségű telepítés válik lehetővé jelen megoldású készülékekből, ami által könnyebbé válik a hibahelybehatárolás.The advantage of the measuring arrangement according to the invention is that it can solve the detection of the short-circuit and earth-fault currents in the medium high-voltage systems at a relatively low cost, thus allowing a larger amount of installation from the present devices.

Másik előnye, hogy fixen telepített, automatizált, távadatgyűjtő rendszerekben is alkalmazható.Another advantage is that it can be used in fixed, automated, remote acquisition systems.

A mérési elrendezés hátrányos tulajdonsága, hogy az esetleges mechanikai pontatlanságok az érzékelési küszöbszint tűrésének megnövelését teszik szükségessé.A disadvantage of the measuring arrangement is that any mechanical inaccuracies necessitate an increase in the tolerance of the detection threshold.

Ugyanakkor a szabadalom szerint kivitelezett készülékek ezzel együtt is kiválóan megfelelnek az üzemeltetői elvárásoknak.At the same time, the patented devices still meet the expectations of the operator.

A gyakorlatban a körülbelül 10%-os érzékelési pontosság elegendően alkalmas a zárlati események felismerésére, tekintve, hogy az áramszolgáltatói gyakorlatban a zárlati szintű fázisáram minimum 150%-a az üzemi szintű maximális fázisáramnak, a földzárlati áramérzékelési küszöbszint pedig az alállomási védelmekben beállítottnál akár 20%-al kisebbre is állítható a biztonságos bejelzés érdekében.In practice, a detection accuracy of about 10% is sufficient to detect short-circuiting events, given that in power utility practice, the short-circuit phase current is at least 150% of the operational maximum phase current and the earth-fault current detection threshold is up to 20%. can be set smaller for safe signaling.

Ugyanakkor a megvalósított készülék érzékelni képes az üzemi fázisáramot is, ami az adott pontosság mellett nagyon jól láthatóvá teszi az adott hálózatszakasz terhelésének időbeli alakulását (nem elszámolási, de hosszú távú tervezési célra alkalmas módon).At the same time, the implemented device is able to detect the operating phase current, which, with the given accuracy, makes the load of the given network section very visible over time (not for settlement purposes, but for long-term planning purposes).

A találmány új eszközt ad a hálózatok üzemeltetői kezébe a zárlati áramok (és egyben az üzemi áramok) érzékelésére, mérésére, illetve annak elbírálására, hogy az adott szakaszon átfolyt-e zárlati áram vagy sem.The present invention provides a new means for network operators to detect, measure, and evaluate short-circuit currents (and operational currents) as well as determine whether a short-circuit current has passed through a given section.

Claims (9)

1. Mérési elrendezés fáziszárlati/üzemi fázisáramok abszolút értékének érzékelésére közép- és nagyfeszültségű háromfázisú rendszerekben fixen telepített kivitelben, mely elrendezés a vezetőkön átfolyó áram által keltett mágneses tér tekercsekkel történő érzékelésén alapul, mely tekercsek vasmag nélküliek vagy nyitott vasmagúak és aluláteresztő szűrők bemenetelre csatlakoznak, mely szűrők kimenetei kiértékelő egység(ek) bemenetére csatlakoznak, azzal jellemezve, hogy1. Measuring Arrangement for Detecting the Absolute Value of Phase Short-Circuit / Operating Phase Currents in Fixed Installations in Medium and High Voltage Three-Phase Systems Based on the Detection of Magnetic Field by Winding Current of Conductors, Which Coils Are Non-Ferrous or Open-Core The outputs of the filters are connected to the input of the evaluation unit (s), characterized in that: - a fáziszárlat-érzékelő tekercsek (4, 5) egyenként a kötötten elhelyezkedő áramvezetőktől (Ll, L2, L3) a szabványok által előírt minimális megközelítési távolságban (R) vagy azon kívüli környezetükben olyan helyen és olyan irányítással vannak kötötten elhelyezve, hogy tengelyeik (20,21) megközelítően párhuzamosak az áramvezetők (Ll, L2, L3) közül kiválasztott egynek az áramára legjellemzőbb mágneses erővonalával (7,15), ugyanakkor tengelyeik (20, 21) megközelítően merőlegesek a fáziszárlat-érzékelő tekercsek (4, 5) helyén fellépő, érzékelni nem kívánt mágneses térösszetevők mágneses erővonalaira (9, 12,17).- the phase-shorting sensor coils (4, 5) are individually connected at a location and with control such that their axes (20) are individually connected to the conductors (L1, L2, L3) within the minimum approach distance (R) , 21) are approximately parallel to the most characteristic magnetic force line (7,15) of the current of one of the conductors (L1, L2, L3), while their axes (20, 21) are approximately perpendicular to the location of the phase-shorting coils (4, 5), to detect the magnetic force lines of unwanted magnetic field components (9, 12, 17). 2. Mérési elrendezés földzárlati áramok abszolút értékének érzékelésére közép- és nagyfeszültségű háromfázisú rendszerekben fixen telepített kivitelben, mely elrendezés a vezetőkön átfolyó áram által keltett mágneses tér tekerccsel történő érzékelésén alapul, ahol mindhárom áramvezetőtől megközelítően egyforma távolságra érzékelő tekercs helyezkedik el a szabványok által előírt megközelítési távolságon kívüli környezetben, olyan helyen és olyan irányítással, hogy megközelítően azonos mértékben érzékelje mindhárom áramvezető mágneses terét, a nevezett tekercs vasmag nélküli vagy nyitott vasmagú és aluláteresztő szűrőre csatlakozik, mely szűrő kimenete kiértékelő egység bemenetére csatlakozik, azzal jellemezve, hogy2. Measuring arrangement for detecting the absolute value of earth leakage currents in a fixed installation in medium and high voltage three-phase systems, based on the detection of the magnetic field generated by the current flowing through the conductors, where in an external environment, at a location and under control such that it senses approximately the same magnetic field of each of the three conductors, said coil is connected to a non-core or open core and low pass filter, the output of which is connected to an input of an evaluation unit. HU 215 607 ΒHU 215 607 Β - a mérési összeállítás részét képezi a földzárlat-érzékelő tekercs (6), amely a kötötten elhelyezkedő áramvezetők (Ll, L2, L3) környezetében kötötten helyezkedik el, azoktól hozzávetőleg azonos távolságra, az áramvezetők (Ll, L2, L3) szimmetriatengelyén (35), a földfelszínre (19) merőlegesen állított egyenesen, tengelye (22) az áramvezetők (Ll, L2, L3) hossztengelyére merőleges síkon fekszik a földfelszínnel (19) párhuzamosan, a földfelszíntől (19) olyan távolságban, hogy a három áramvezető (Ll, L2, L3) köré rajzolható, a földzárlat-érzékelő tekercsen (6) átmenő mágneses erővonalaknak (10, 14, 18) a földzárlat-érzékelő tekercsen (6) átmenő érintői megközelítőleg egybeesnek a földzárlat-érzékelő tekercs (6) tengelyével (22).- part of the measuring assembly is a ground fault sensor coil (6), which is located in the vicinity of the conductors (L1, L2, L3), which are located in a fixed state, approximately equidistant to the symmetry axis (35) of the conductors (L1, L2, L3). in a straight line perpendicular to the ground (19), its axis (22) lies in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the conductors (L1, L2, L3) at a distance from the ground (19) such that the three conductors (L1, L2) , L3), the tangents of the magnetic force lines (10, 14, 18) passing through the earth leakage detector coil (6) approximately coincide with the axis (22) of the earth leakage detector coil (6). 3. Az 1. igénypont szerinti mérési elrendezés azzal jellemezve, hogyA measuring arrangement according to claim 1, characterized in that - két fáziszárlat-érzékelő tekercset (4, 5) alkalmazunk, olyan módon, hogy az egyik szélső áramvezetőhöz (Ll) rendeljük az egyik fáziszárlat-érzékelő tekercset (4), és a másik szélső áramvezetőhöz (L3) rendeljük a másik fáziszárlat-érzékelő tekercset (5),- applying two phase-shorting coils (4, 5) by assigning one of the phase-shorting coils (4) to one of the peripheral current conductors (L1) and applying the other of the phase-shorting current coils (L3) of the other (5) - a kötötten elhelyezkedő fáziszárlat-érzékelő tekercsek (4, 5) a hozzájuk tartozó áramvezetők (Ll, L3) [amelyek a középső áramvezetővel (L2) egy síkban, egymáshoz képest párhuzamosan, egymástól hozzávetőleg azonos távolságra helyezkednek el], a minimális megközelítési távolsággal (R), mint sugárral kijelölt mágneses erővonalak (7, 15) kerületén helyezkednek el, tengelyük (20,21) pedig a mágneses erővonalak (7,15) síkjában a nem hozzájuk tartozó áramvezetők (L2, L3), illetve (Ll, L2) között merőlegesen állított szakaszok (SZ2, SZÍ) felezője (F2, FI) irányába mutat és egyben érintője a hozzájuk tartozó mágneses erővonalaknak (7, 15).the rigidly located phase-shorting coils (4, 5) with their respective current conductors (L1, L3) [located approximately parallel to each other in a plane parallel to the central conductor (L2)] with a minimum approach distance ( R) are located on the circumference of radially defined magnetic lines (7, 15), and their axis (20,21) are in the plane of the magnetic lines (7,15) and are not associated with current conductors (L2, L3) or (L1, L2) between segments (SZ2, SZ1) perpendicular to the magnetic field (7, 15). 4. A 2. igénypont szerinti mérési elrendezés azzal jellemezve, hogyA measuring arrangement according to claim 2, characterized in that - egy földzárlat-érzékelő tekercset (6) alkalmazunk.- applying an earth fault detection coil (6). 5. Az 1. igénypont szerinti mérési elrendezés azzal jellemezve, hogyA measuring arrangement according to claim 1, characterized in that - a kiértékelő egység(ek) (34) bemenetelt csúcsegyenirányító egységek (26, 27), vagy effektív értékkel arányos egyenfeszültséget előállító egységek képezik, amelyeknek kimenetei összehasonlító egységek (29, 30) egyik bemenetére csatlakoznak, amely összehasonlító egységek (29, 30) másik bemenetére alapjelet előállító egység (32) csatlakozik.- the evaluation unit (s) (34) are input peak rectifier units (26, 27), or units producing direct current proportional to the effective value, the outputs of which are connected to one of the inputs of the comparator units (29, 30), a setpoint generator (32) is connected to its input. 6. A 2. igénypont szerinti mérési elrendezés azzal jellemezve, hogyThe measuring arrangement according to claim 2, characterized in that - a kiértékelő egység (34) bemenetét csúcs-egyenirányító egység (28) vagy effektív értékkel arányos egyenfeszültséget előállító egység képezi, amelynek kimenete összehasonlító egység (31) egyik bemenetére csatlakozik, amely összehasonlító egység (31) másik bemenetére alapjelet előállító egység (33) csatlakozik.the input of the evaluating unit (34) being a peak rectifier unit (28) or a DC unit proportional to the effective value, the output of which is connected to one of the inputs of the comparator unit (31) and the reference unit (33) connected to the other input of the comparator unit (31) . 7. Az 1. igénypont szerinti mérési elrendezés azzal jellemezve, hogyA measuring arrangement according to claim 1, characterized in that - a kiértékelő egység(ek) (34) bemenetelt csúcsegyenirányító egységek (26, 27), vagy effektív értékkel arányos egyenfeszültséget előállító egységek képezik, amelyeknek kimenetei analóg/digitális jelátalakító egységek bemenetelre csatlakoznak.the evaluating unit (s) (34) being input peak rectifier units (26, 27) or units generating a dc proportional to the effective value, the outputs of which are connected to an input of analog / digital converters. 8. A 2. igénypont szerinti mérési elrendezés azzal jellemezve, hogyA measuring arrangement according to claim 2, characterized in that - a kiértékelő egység (34) bemenetét csúcs-egyenirányító egység (28), vagy effektív értékkel arányos egyenfeszültséget előállító egység képezi, amelynek kimenete analóg/digitális jelátalakító egység bemenetére csatlakozik.the input of the evaluating unit (34) being a peak rectifier unit (28) or a DC unit proportional to the effective value, the output of which is connected to the input of an analog / digital transducer. 9. Az 1. és 2. igénypont szerinti mérési elrendezések azzal jellemezve, hogyMeasuring arrangements according to claims 1 and 2, characterized in that - a háromfázisú hálózat egy adott pontjához rendelt fázis- és földzárlat-érzékelő mérési elrendezések egy készülékbe vannak összeépítve.- the phase and earth fault measuring arrangements assigned to a given point in the three-phase network are integrated in a single device.