NL192415C - Beveiligingssysteem voor lange, relatief licht belaste sterkstroomleidingen of -kabels. - Google Patents

Description

1 192415

Beveiligingssysteem voor lange, relatief licht belaste sterkstroomleidingen of -kabels

De uitvinding heeft betrekking op een beveiligingssysteem voor lange, relatief licht belaste sterkstroomleidingen of -kabels. In de praktijk doet zich daarbij het volgende probleem voor: 5 Bij het beveiligen van een lange, relatief licht belaste sterkstroomleiding of -kabel zijn twee grootheden van belang, te weten het spanningsveriies en het kortsluitvermogen.

Bij toenemende impedantie wordt ingeval van kortsluiting de afschakeltijd langer.

Bij het ontwerpen van elektridteitsleidingen dient men dus rekening te houden met een aantal factoren: - de verwarming van de geleiders ten gevolge van de stroom doorgang, zowel bij normaal bedrijf als bij 10 kortsluiting; - het spanningsveriies tussen het voedingspunt en het aangesloten toestel; - de afschakeltijd van het beveiligingsmiddel bij overbelasting en defecten.

Bij vrijwel de meeste installaties blijken deze eisen op redelijke wijze tot elkaar te komen.

Wanneer het evenwel gaat om lange, licht belaste leidingen zoals deze voorkomen in de voeding van 15 bijv. wegverlichtingsinstallaties blijkt het volgende: aanvaardbare geleiderdoorsnede.

b) De stroombelasting is tijdens normaal bedrijf laag t.o.v. de voor deze geleider maximaal toelaatbare waarde zodat de geleidertemperatuur duidelijk beneden de toegestane hoogste waarde blijft.

20 c) De voor het spanningsveriies berekende leidingdoorsnede voldoet slechts over een beperkte lengte aan de eisen welke aan het kortsluitvermogen wordt gesteld.

Bij toenemende leidinglengte wordt de minimaal vereiste kortsluitstroom niet meer bereikt, zie figuur 1.

Het gevolg hiervan is dat de afschakeltijd van de beveiliging uitstijgt boven de maximale waarde welke daarvoor is vastgesteld in de ’’Veiligheidsbepalingen voor Laagspanningsinstallaties NEN1010 - 4e druk”. 25 Om aan de gestelde afschakelsnelheid te voldoen is men onder gebruikmaking van de conventionele beveiligingsmethoden genoodzaakt overeenkomstig grotere leidingdoorsneden te kiezen.

Dit kan leiden tot economisch minder verantwoorde constructies.

Het thans voorgestelde beveiligingssysteem is er op gericht om, onder handhaving van de uit spanningsverliesberekening voortkomende leidingdoorsnede, over het gehele traject van de kabel bij 30 defecten een voldoend korte afschakeltijd te realiseren.

Volgens de uitvinding wordt dit bereikt met een combinatie van een themnisch/magnetische en een vertraagd werkende magnetische karakteristiek, waarbij het thermisch/magnetische gedeelte per fase bestaat uit een installatieautomaat, welke geheel zelfstandig functioneert bij grotere kortsluitstromen (zoals deze kunnen optreden in het eerste deel van de te beschermen leiding) en het toegevoegde magnetische 35 deel dat per fase bestaat uit een via een stroomtransfoimator gevoed stroommeetrelais, dat bij overschrijding van een ingestelde waarde wordt bekrachtigd, waarbij het aanspreken van dit stroommeetrelais de bekrachtiging van de magneetschakelaar naar de afgaande leiding ondeibreekt.

Volgens een verdere uitwerking van de uitvindingsgedachte wordt de in te stellen vertragingstijd gekozen in overeenstemming met de maximaal toelaatbare aanraaktijd.

40 Daarbij kan de stroominstelling worden gekozen op een waarde, welke boven de nominale waarde van de belastingstroom, doch beneden de laagst optredende kortsluitstroom en beneden de voor de leiding hoogste toelaatbare stroomsterkte blijft.

De werking is zodanig dat op alle punten van het kabeltraject aan de gestelde voorwaarden van de beveiliging wordt voldaan, zowel wat betreft het aanrakingsgevaar als de bescherming van de kabel zetf.

45 Op het eerste deel van het traject waar nog voldoende hoge kortsluitstromen optreden werkt het thermisch deel, verder op de kabel neemt het magnetische gedeelte de beveiligende functie over.

De onderhavige uitvinding verschaft dus een aanvullende voorziening welke de noodzaak van een grotere leidingdoorsnede t.b.v. het resterend kortsluitvermogen wegneemt. Het beveiligingssysteem dient voor elk ontwerp specifiek te worden ingeregeld. De selectiviteit t.o.v. zowel de vooriiggende als achteriig-50 gende veiligheden blijft behouden.

De schakeling is zodanig ingericht dat bij storingen in driefasensystemen alleen de gestoorde geleider wordt afgeschakeld, zie figuur 2.

Een hernieuwde automatische inschakelpuls kan er niet toe leiden dat een door de beveiliging uitgeschakelde geleider opnieuw onder spanning wordt gebracht.

55 Opgemerkt wordt dat uit het Amerikaanse octrooischrift 3.636.410 bekend is een elektrische onderbreker van driefasen-net bij kortsluiting of langdurig aanhoudende hoge stromen in een onderling selectief stelsel, d.w.z. een stelsel wat ook nog andere beveiligingen bevat.

192415 2

Verder is uit het Duitse ’’Auslegeschrift” 11.90.092 bekend een elektrische overbelastingsschakelaar, bijvoorbeeld voor een motor, met name met zware, langzaam afnemende aanloopstroom met alléén thermische onderbreker en een daaraan toegevoegd deel dat de uitschakeltijd beïnvloedt. De uitschakel· karakteristiek, d.w.z. de stroom-tijd-kromme van een dergelijke thermische schakelaar volgt uit de stroom 5 welke de onderbreker beïnvloedt, uit de krachten die de schakelaar moet opbrengen en de thermische tijdconstante van de meestal als bimetaal uitgevoerde onderbreker.

Tenslotte beschrijft het Amerikaanse octrooischrift 4.090.156 meerpolige schakelaars met een thermisch-magnetische afschakeling in het algemeen, en meer in het bijzonder onderbrekers voorzien van automatische trip-eenheden op basis van halfgeleiders, reagerend op bepaalde foutstromen.

10 Ten opzichte van deze specificaties zijn er steeds twee verschillen: - mststroom-principe van de onderhavige uitvinding versus arbeidsstroom-principe van de overige publicaties; - fase-beveiliging tegen aanraking, met instelbare tijdbegrenzing.

15 De uitvinding zal aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld weergegeven in de tekening nader worden -toegelicht........ -—------------

In de tekening toont: figuur 1 het bekende verloop van spanningsveriies en kortsluitstroom als functie van de kabellengte; figuur 2 het verband tussen kortsluitstroom en afschakeltijd van het beveiligingssysteem volgens de 20 uitvinding in relatie tot de kabellengte; figuur 3 een stroom/tijdkarakteristiek van een beveiligingssysteem volgens de uitvinding in relatie tot overige van belang zijnde elektrische grootheden; figuur 4 een bedradingsschema voor een complete 3-fase-groep, uitgevoerd volgens de uitvinding; figuur 5 een stroomkringschema voor een complete 3-fase-groep, volgens de uitvinding; 25 figuur 6 een stuurstroomschema voor deze 3-fase-groep, volgens de uitvinding.

In figuur 1 is onder de schematisch aangegeven kabel het spanningsveriies AU en het verloop van de kortsluitstroom lk ais functie van de kabellengte aangegeven. Bij toenemende lengte wordt de minimaal vereiste kortsluitstroom lk<min) niet meer bereikt en zou het verderop gelegen gebied in wezen, qua 30 afschakeltijd, niet meer afdoende beveiligd zijn. De afschakeltijd van de beveiliging zal, zoals in de inleiding is aangeduid, uitstijgen boven de officieel vastgestelde maximale waarde.

In figuur 2 is in het bovenste deel de kortsluitstroom als functie van de kabellengte, en in het onderste deel de afschakeltijd aangegeven. Het verderop gelegen gebied waar de minimaal vereiste kortsluitstroom niet meer wordt bereikt, is magnetisch beveiligd, het ervoor gelegen gebied is thermisch beveiligd.

35 In figuur 3 is de beveiligingskarakteristiek van het onderhavige beveiligingssysteem weergegeven.

Verticaal is de uitschakeltijd uitgezet, en horizontaal de kortsluitstroom. Tevens zijn de totale bedrijfsstroom en de totale inschakelstroom weergegeven. Ook is de beveiligingskarakteristiek van een op de kabel aangesloten eindverbruiker aangegeven. Essentieel is dat er selectiviteit blijft bestaan tussen de uitschakel-karakteristiek van de beveiligde toestellen en de uitschakelkarakteristiek volgens de uitvinding (groeps-40 beveiliging).

De schakeling kan zowel voor 1 fase als voor 3 fasen worden ingericht, zie figuren 4,5 en 6.

Het thermische gedeelte bestaat per fase uit een installatieautomaat welke geheel zelfstandig functioneert bij grotere kortsluitstromen (zoals deze kunnen optreden in het eerste deel van de leiding).

Het magnetische deel bestaat per fase uit een via een stroomtransfoimator (TR1, 2, 3) gevoed 45 stroommeetrelais (M1, 2,3) dat bij overschrijding van een ingestelde waarde wordt bekrachtigd.

Het aanspreken van dit stroommeetrelais onderbreekt de bekrachtiging van de magneetschakelaar (A1, 2, 3) naar de afgaande leiding.

De vertragingstijd van het tijdrelais (T1, 2, 3) wordt gekozen in overeenstemming met de maximaal toelaatbare aanraaktijd.

50 De stroominstelling wordt gekozen op een waarde welke boven de nominale waarde van de installatieautomaat, doch beneden de laagst optredende kortsluitstroom en beneden de voor de leiding hoogste toelaatbare stroomsterkte blijft.

De selectiviteit t.o.v. de achterliggende beveiligingsmiddelen blijft gewaarborgd, zie figuur 3.

Claims (3)

3 192415

1. Beveiligingssysteem voor lange, relatief licht belaste sterkstroomleidingen of -kabels, gekenmerkt door een combinatie van een thermisch/magnetische en een vertraagd werkende magnetische karakteristiek, 5 waarbij het thermisch/magnetische gedeelte per fase bestaat uit een installatieautomaat, welke geheel zelfstandig functioneert bij grotere kortsluitstromen (zoals deze kunnen optreden in het eerste deel van de te beschermen leiding) en het toegevoegde magnetische deel dat per fase bestaat uit een via een stroom-transformator gevoed stroommeetrelais, dat bij overschrijding van een ingestelde waarde wordt bekrachtigd, waarbij het aanspreken van dit stroommeetrelais de bekrachtiging van de magneetschakelaar naar de 10 afgaande leiding onderbreekt.

2. Beveiligingssysteem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de in te stellen vertragingstijd wordt gekozen in overeenstemming met de maximaal toelaatbare aanraaktijd.

3. Beveiligingssysteem volgens conclusie 1 en/of 2, met het kenmerk, dat de stroominstelling wordt gekozen op een waarde, welke boven de nominale waarde van de belastingstroom, doch beneden de laagst 15 optredende kortsluitstroom en beneden de voor de leiding hoogste toelaatbare stroomsterkte blijft. Hierbij 6 bladen tekening