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Stromvergleichsschutzschaltung für Generatoren mit mehr als zwei parallelen Ständerwicklungen
Zum Schutz von Generatoren mit zwei parallelen Ständerstromkreisen je Phase ird i : blicherweise für jede Phase ein Stromvergleichsrelais vorgesehen, das den Summenstrom der beiden StÅanderstromkreise mit dem Strom eines einzelnen Ständerstromkreises vergleicht.
Ein solches Stromvergleichsrelais bleibt abgefallen, solange das Stromstärkenverhältnis der beiden Ströme den für den normalen Betriebsfall zu- treffenden Wert aufweist ; bei einer Veränderung dieses Stromstärkenverhältnisses zufolge eines groben
Windungs-oder Wicklungsschlusses, der eine hinreichend grosse Unsymmetrie der Stromverteilung in den beiden Ständerstromkreisen verursacht, spricht das Stromvergleichsrelais an und löst dadurch die erforderlichen Schutzmassnahmen, z. B. Abschaltung und Entregung des Generators, aus.
Das Stromvergleichsrelais liegt hiebei an der Differenzspannung der Sekundärspannungen zweier Stromwandler ; die Primärwicklung des einen Stromwandlers liegt in einem der Summenstrom der beiden Ständerstromkreise führenden Zweig, während die Primärwicklung des andern Stromwandlers in einen der beiden Ständerstromkreise eingeschaltet ist.
Die Sekundärwicklung des im Summenstromkreis liegenden Stromwandlers weist die halbe Windungszahl der Sekundärwicklung des im Ständerstromkreis liegenden Stromwandlers auf, so dass bei störungsfreiem Betrieb, bei dem der Strom eines Ständerstromkreises gleich dem halben Summenstrom beider Ständerkreise ist, die beiden Sekundärspannungen gleich gross sind und das Stromvergleichsrelais somit unerregt bleibt. Zusätzlich wird zur Erfassung von Schlüssen über nur eine oder wenige Windungen ein Feinwindungsschlussrelais, das über einen Stromwandler in die Verbindung der beidcl1 Sternpunkte eingeschaltet ist, angewendet.
Bei einer andern Ausführung werden die Ströme der parallelen Ständerstromkreise miteinander verglichen, wodurch zwar ebenfalls alle Wicklungs- und Windungsschlüsse erfasst werden, jedoch auch ein wesentlich höherer Aufwand an Stromwandlern erforderlich ist. Diese Schaltung kann für beliebig viele parallele Ständerstromkreise verwendet werden, wobei jedoch der Aufwand an Wandlern und den dazu erforderlichen Generatoranschlussklemmen mit der Anzahl der parallelen Ständerstromkreise zunimmt.
Eine solche Schaltung erweist sich jedoch wegen dieses Aufwandes als unrationell, insbesondere, weil diese Schutzeinrichtung in der Regel mit hohem Ansprechwert ausgebildet wird, um sie gegen Fehlauslösungen bei Netzkurzschlüssen mit geringen Kurzschlussströmen unempfindlich zu machen, denn zur Abschaltung dieser Kurzschlussströme dienen die Schutzeinrichtungen des Nsr ; ; es.
Weiters wurde vorgeschlagen, die einzelnen Teilleiter jeder Phase oder jedes Stromkreises der Phase am Anfang und Ende der Wicklung in zwei Gruppen zusammenzuführen, von denen die eine jeden zweiten Teilleiter und die andere die dazwischenliegenden Teilleiter umfasst.
Gegenstand der Erfindung ist eine Stromvergleichsschutzschaltung mit mehr als zwei parallelen Ständerstromkreisen je Phase, wobei die Ständerstromkreise je einer Phase in zwei Gruppen gleicher oder annähernd gleicher Anzahlen von Ständerstromkreisen parallelgeschaltet sind. Erfindungsgemäss wird ein Stromvergleichsrelais je Phase zum Vergleich des Stromes einer der beiden Gruppen mit dem Gesamtstrom beider Gruppen verwendet.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die einander entsprechenden Ständerstromkreise oder Gruppen von Ständerstromkreisen verschiedener Phasen miteinander an zugeordnete Sternpunkte ge-
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schaltet, wobei ein oder mehrere zur Erfassung von Ausgleichsströmen zwischen den Sternpunkten zur Windungsschlussanzeige dienende Relais in Polygon-oder Sternschaltung, eingeschaltet sind. Hiedurch können auch Schlüsse über eine oder nur wenige Windungen festgestellt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
Fig. l zeigt die Schaltung der Ständerwicklungen WR 1.. WS 1.. und WT 1.. eines Dreiphasengenerators mit mehr als zwei parallelen Ständerstromkreisen je Phase. Im Beispiel ist eine nicht näher angegebene Zahl von insgesamt n + n'Ständerwicklungen je Phase vorgesehen, die in zwei Gruppen zusammengefasst einander parallelgeschaltet sind. Die erste Gruppe der Phase R enthält n Windungen, die mit WR 1 - WR n bezeichnet sind, während die restlichen : 11' Wicklungen der Phase R die Bezeichnungen WR1'-WRn'tragen. Die Wicklungen der beiden andern Phasen S und T sind analog bezeichnet.
Mit SGR, SGS und SGT sind Stromwandler in den Stromkreisen der-Phasen R, S und T bezeichnet, deren Primärwicklungen die Gesamtströme der betreffenden Phasen führen. Weitere Stromwand- ler STR. STS und STT sind den Wicklungen WR 1.. WRn, WS 1.. WSn und WT 1.. WTn der jeweils ersten Gruppen von Ständerstromkreisen vorgeschaltet.
Die Sekundärwicklungen der Strom-Wandler jeder Phase sind in nicht näher dargestellter Weise an je ein Differentialrelais DR, DS bzw. DT geschaltet, derart, dass sich jedes dieser Relais bei Gleichheit der beiden anliegenden Sekundärspannungen im Ruhezustand befindet. Hiezu sind die Windungszahlen der Sekundärwicklungen der zu je einer Phase gehörenden Stromwandler, z. B. der Stromwandler SGR und STR umgekehrt proportional den Stromstärken der die Primärwicklungen im normalen Betriebszustand durchfliessenden Ströme.
Da in allen Ständerwicklungen einer Phase normalerweise Ströme gleicher Stärke fliessen, ist das Verhältnis der Teilstromstärke zur Gesamtstromstärke gleich dem Verhältnis der Anzahlen der von die-
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+ n'.groben Windungsschluss ändert sich dieses Verhältnis der Ströme in der betreffenden Phase, wodurch das zugehörige Differentialrelais anspricht und eine entsprechende Schutzmassnahme auslöst.
Da, wie schon erwähnt, die Schutzeinrichtung zur Vermeidung von Fehlauslösungen bei nicht im Generator liegenden Kurzschlüssen mit kleinen Kurzschlussströmen einen hohen Ansprechwert besitzt, empfiehlt sich die zusätzliche Verwendung eines Feinwindungsschlussrelais F zur Feststellung von Windungsschlüssen geringeren Ausmasses, das auf eine ungleiche Verteilung des Stromes einer Phase auf die verschiedenen Ständerstromkreise oder Gruppen von Ständerstromkreisen anspricht. Hiezu werden die einander entsprechenden Gruppen von Ständerwicklungen verschiedener Phasen, z. B. die Gruppen WR.. WRn, WS 1.. WSn und WT 1.. WTn gemeinsam an zugeordnete Sternpunkte, wie z. B. die o. a. Wicklungen an den Sternpunkt S geschaltet, in analoger Weise werden die Wicklungen WR1'.. an einen weite-
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einen Stromwandler SW eingeschaltet.
Da betriebsmässig zwischen diesen Sternpunkten kein oder nur ein geringer Ausgleichsstrom fliesst, kann das Feinwindungsschlussrelais F sehr empfindlich eingestellt werden. Bei nicht im Generator liegenden Kurzschlüssen nimmt dieser Ausgleichsstrom stark zu und weist oft nicht nur einen erheblichen Oberwellenanteil auf, der zweckmässig durch Tiefpassfilter im Feinwindungsschlussrelais unterdrückt wird, sondern besitzt auch infolge meist unvermeidbarer magnetischer und wicklungsmässig bedingter Unsymmetrien im Ständer auch einen starken Grundwellenanteil.
Um Fehlauslösungen zu vermeiden, erweist er sich als zweckmässig, das Feinwindungsschlussrelais F in Abhängigkeit vom Generatorstrom zu stabilisieren, d. h. den Auslösestrom durch den Generatorstrom zu kompensieren und dem Messrelais eine Sperrtendenz zu geben. Durch eine nichtlineare Stabilisierung kann bei Schlüssen über eine oder wenige Windungen, wenn also der Ständerstrom nicht wesentlich über den Nennstrom ansteigt, die volle Empfindlichkeit des Schutzrelais ausgewertet werden, während bei Kurzschlüssen ausserhalb des Generators, bei denen der Ständerstrom die Grösse des Stosskurzschlussstromes erreichen kann, der über dem Ansprechwert des Feinwindungsschlussrelais F liegende Ausgleichstrom zwischen den Sternpunkten S und S'zufolge der Stabilisierung kompensiert wird.
Damit die Empfindlichkeit des Feinwindungsschlussschutzes unabhängig von der Fehlerstelle ist,-sollen die parallelen Ständerstromkreise der einzelnen Phasen in zwei möglichst gleich grosse Gruppen geteilt werden. Ist die Gesamtanzahl n + n'der Ständerwicklungen einer Phase geradzahlig, so ist n = n'
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derklemmen benötigt, während für die üblicherweise vorzusehende Schutzeinrichtung eine grössere An- zahl Klemmen erforderlich wäre.
Unabhängig davon, ob für den Differentialschutz der gesamte Ständerstrom einer Phase mit dem
Strom eines einzelnen Ständerstromkreises oder mit dem Strom einer Gruppe von Ständerstromkreisen verglichen wird, kann der Feinwindungsschlussschutz auch wie in den folgenden Beispielen gezeigt, aus- geführt werden :
Bei der Ausführung nach Fig. 2 ist der Stromwandler für den Teilstrom im Kreis je einer Ständer- wicklung WRI, WS1 und WT1 eingeschaltet, während die einander entsprechenden Ständerwicklungen
WR2, WS2... sowie WR3, WS3... usw. je an einem gemeinsamen Sternpunkt Sl, S2, S3 und S4 ge- schaltet sind.
Zwischen diese Sternpunkte sind entsprechend viele, im vorliegenden Beispiel drei Fein- wmdungsschlussrslais Fl, FZ und F3 über deren zugehörige Stromwandler eingeschaltet.
An Stelle der in Fig. 2 dargestellten Polygonschaltung der den Feinwindungsschlussrelais vorgeschalteten Stromwandler können diese auch in Sternschaltung angeordnet werden. Hiebei kann gegebenenfalls ein gemeinsames Windungsschlussrelais über eine Wechselstrom-oder Gleichstrommischschaltung an die
Stromwandler angeschlossen werden, analog der in Fig. 4 angegebenen Schaltung.
In denFig. 3 und 4 sind Schaltungen zur Feststellung von Windungsschlüssen dargestellt. Bei der Aus- führung nach Fig. 3 ist sternpunktseitig in jede Phase zwischen die beiden Gruppen von Ständerstromkreisen je ein Stromwandler SFR, SFS und SFT mit je einer Hälfte seiner Primärwicklung in einem der beiden Gruppenstromkreise eingeschaltet, an dessen Sekundärwicklung je ein zugeordnetes Feinwindungsschluss- schutzrelais FR, FS und FT angeschlossen ist.
Zur Einsparung von Windungsschlussschutzrelais können die Sekundärströme der Stromwandler SFR, SFS und SFT entweder unter Berücksichtigung der Phasenlage der einzelnen Ströme direkt oder, wie in Fig. 4 dargestellt, unter Zwischenschaltung von Gleichrichtermischschaltungen, in denen die Ausgleichsströme jeder einzelnen Phase gleichgerichtet-und die gleichgerichteten Ströme derart summiert werden, dass unabhängig davon, in welcher Phase der Windungsschluss auftritt, dabei ein resultierender Strom fliesst, der das Feinwindungsschlussrelais F zum Ansprechen bringt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Stromvergleichsschutzschaltung für Generatoren mit mehr als zwei parallelen Ständerstromkreisen je Phase, wobei die Ständerstromkreise je einer Phase in zwei Gruppen gleicher oder annähernd gleicher Anzahlen von Ständerstromkreisen parallelgeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass je ein Stromvergleichsrelais je Phase zum Vergleich des Stromes einer der beiden Gruppen mit dem Gesamtstrom beider Gruppen vorgesehen ist.