AT235933B - Erdschlußschutz - Google Patents

Description

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  Erdschlussschutz 
Für den Läufererdschlussschutz von Synchronmaschinen ist es bekannt, den Gleichstromkreis mittels einer Wechselspannung gegen Erde vorzuspannen, wobei im Wechselstromkreis wenigstens ein Stromrelais angeordnet ist. Gleichstrom- und Wechselstromkreis sind dabei durch einen Kondensator voneinander ge- trennt. Derartige Schutzeinrichtungen haben den Nachteil, bei Generatoren mit grossen Kapazitäten der Läuferwicklung gegen Erde oder mit sehr temperaturabhängigen Kapazitäten, beispielsweise bei Kunst- stoff-oder Mischisolation, zu unempfindlich bzw. zu ungenau zu sein. 



   Die Erfindung betrifft einen Erdschlussschutz für Gleichstromkreise, insbesondere den Läuferkreis von Synchronmaschinen,   untervorspannung desgleichstromkreises gegenerde   mittels einer Wechselspannung, wobei im mittels wenigstens einer Kapazität abgetrennten Wechselstromkreis wenigstens ein Messsystem, insbesondere Relais, angeordnet ist. Die oben erwähnten Nachteile sind erfindungsgemäss dadurch vermieden, dass als Messsystem ein wattmetrisches Erdschlussrelais dient. Die Vorteile der erfindungsgemässen Schutzeinrichtung bestehen in der wesentlich höheren Empfindlichkeit sowie in der Erfassung der Wirkkomponente des Erdschlussstromes, wodurch der Einfluss der Erdkapazität wesentlich vermindert wird. 



   Bei der praktischen Ausführung ist es günstig, die Stromspule des wattmetrischen Relais direkt oder über einen Zwischenwandler mit   dem Ankerstrom   zu beaufschlagen, während die Spannungsspule vorzugsweise an eine Zusatzwicklung des Transformators angeschlossen ist, der zur Einspeisung der die Vorspannung des Gleichstromkreises bewirkenden Wechselspannung dient. Bei Generatoren mit grosser Läuferkapazität wird vorteilhaft eine zusätzliche Kompensationsschaltung vorgesehen, die aus einer Zusatzwicklung des Zwischenwandlers mit nachgeschaltetem Kondensator in Parallelschaltung zum Spannungswandler besteht. Weiters ist es günstig, die vom Erdschlussstrom durchflossenen Transformator- und Wandlerbzw.

   Relaiswicklungen über den Mittelpunkt eines kapazitiven Spannungsteilers an den Gleichstromkreis und über einen niederohmigen einstellbaren Widerstand an Erde anzuschliessen, wobei die Kondensatoren des Spannungsteilers mit dem Widerstand vorteilhaft derart abgestimmt sind, dass ein optimaler Bereich des Übergangswiderstandes, bei dem das Relais anspricht, erzielt wird. Vorzugsweise ist überdies die Empfindlichkeit am Relais selbst stufenlos einstellbar. Insbesondere bei Synchronmaschinen ist als Messsystem vorteilhaft ein Ferrarisrelais vorgesehen, dessen Zeitverzögerung die Unempfindlichkeit gegen Störimpulse bei unsymmetrischen Ständerkurzschlüssen verstärkt. 



   Bei Erdschluss einer Gleichstrommaschine, insbesondere Erregermaschine einer Synchronmaschine, kann im Gleichstromkreis eine Wechselspannung mit der Ankerfrequenz der Gleichstrommaschine induziert werden, die bei raschlaufenden Maschinen, insbesondere Turbogeneratoren, in der Nähe von 50 Hz liegen kann. Diese vom Fehler selbst herrührende Spannung kann sich der zur Überwachung dienenden Wechselspannung überlagern. In diesem Fall ist es günstig, zur Überwachung des Gleichstromkreises eine Wechselspannung höherer Frequenz, die mit keiner der im Gleichstromkreis bei Störungsfällen auftretenden Frequenzen übereinstimmt, zu verwenden, vorzugsweise eine Wechselspannung mit einer Frequenz von etwa 200 Hz.

   Zur Messung dienen für dieseFrequenz geeignete wattmetrische Relais, vorteilhaft Drehspulrelais in Gleichrichterbrückenschaltung unter Vergleich der Summe und der Differenz von spannungsbzw.   stromproportionalenGrössen.   Als einfache Lösung für dieErzeugung von   SpannungenhöhererFrequen-   zen ist eine mehrmalige Gleichrichtung und Transformation der normalen Wechselspannung günstig. 



   Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren der Zeichnung dargestellt. Fig. l zeigt   einen Läufererdschlussschutz für Synchronmaschinen,   bei dem parallel zur Läuferwicklung einer Synchron- 

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 maschine 1 ein kapazitiver Spannungsteiler 2 angeschlossen ist, dessen Mittelpunkt 3 über einen einstellbaren Widerstand 4 mit einer geringen Wechselspannung, beispielsweise 42 V, gegen Erde verspannt ist, wobei die Wechselspannung mittels eines Transformators 5 eingespeist ist. Ein wattmetrisches Relais 6 ist mit seiner Spannungsspule an eine Zusatzwicklung 7 des Transformators 5 angeschlossen, während die Stromspule über einen Zwischenwandler 8 vom Erdschlussstrom beaufschlagt ist.

   Die Kondensatoren des kapazitiven Spannungsteilers 2 sind mit dem einstellbaren Widerstand 4 derart abgestimmt, dass ein optimaler Bereich des Übergangswiderstandes, bei dem das Relais 6 anspricht, erzielt wird. Die Empfindlichkeit ist am Relais 6 selbst stufenlos einstellbar. Die erfindungsgemässe Schutzeinrichtung ist weder bei Überspannung zu empfindlich noch bei Unterspannung zu unempfindlich, so dass eine sichere Auslösung im Fehlerfall gewährleistet ist und Fehlauslösungen nicht auftreten können. 



   Fig. 2 zeigt eine zusätzliche Kompensationsschaltung für Synchronmaschinen mit grosser Läuferkapazität. Der Zwischenwandler 8, der zur Beaufschlagung der Stromspule des Relais 6 mit dem Läufererdschlussstrom dient, ist mit einer Zusatzwicklung 9 versehen, zu der ein Kondensator 10 in Serie geschaltet ist. Diese Serienschaltung ist der Zusatzwicklung 7 des Transformators 5, an die die Spannungsspule des Relais 6 angeschlossen ist, parallelgeschaltet. Der Vorteil dieser Schaltung besteht darin, dass der Einfluss der Läuferkapazität auf die Messung weitgehendst ausgeschaltet ist. 



    PATENTANSPRÜCHE :      1.   Erdschlussschutz für Läuferkreise von Synchronmaschinen, unter Vorspannung des Läuferstromkreises gegenErde mittels einer Wechselspannung, wobei im mittels einer Kapazität abgetrennten Wechselstromkreis wenigstens ein Messsystem, insbesondere Relais, angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausschaltung des durch   dieLäuferkapazität gegenErde   hervorgerufenen Störstromes als Messsystem ein wattmetrisches Relais dient. 
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 Relais über einen Zwischenwandler vom Erdschlussstrom beaufschlagt ist.

Claims (1)

1. 3. Erdschlussschutz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsspule des wattmetrischen Relais an eine Zusatzwicklung eines Transformators angeschlossen ist, der in an sich bekannter Weise zur Einspeisung der die Vorspannung des Gleichstromkreises bewirkenden Wechselspannung dient.

   4. Erdschlussschutz nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzwicklung des Transformators eine mit einem Kondensator in Serie geschaltete Zusatzwicklung des Zwischenwandlers parallelgeschaltet ist.

   5. Erdschlussschutz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als wattmetrisches Relais ein Ferrarisrelais dient.

   6. Erdschlussschutz nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vomErdschlussstrom durchflossenen Transformator- und Relais- bzw. Wandlerwicklungen über den Mittelpunkt eines kapazitiven Spannungsteilers an denGleichstromkreis und über einen einstellbaren Widerstand an Erde angeschlossen sind.

   7. Erdschlussschutz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatoren des Spannungsteilers mit dem einstellbaren Widerstand derart abgestimmt sind, dass ein optimaler Bereich des Übergangswiderstandes, bei dem das Relais anspricht, erzielt ist.

   8. Erdschlussschutz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfindlichkeit am wattmetrischen Relais selbst stufenlos einstellbar ist.

   9. Erdschlussschutz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Überwachungsspannung eine Wechselspannung höherer Frequenz, insbesondere 200 Hz, dient.

   10. Erdschlussschutz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als wattmetrisches Relaisein Drehspulrelais in Gleichrichterbrückenschaltung dient.

   11. Erdschlussschutz nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der Wechselspannung höherer Frequenz eine mehrmalige Gleichrichtung und Transformation der Wechselspannung mit Netzfrequenz vorgesehen ist.