AT401442B

AT401442B - Einrichtung zum schutz der ständerwicklung von einer synchronmaschine

Info

Publication number: AT401442B
Application number: AT120293A
Authority: AT
Inventors: Joerg Dipl Ing Strobl
Original assignee: Elin Energieversorgung
Priority date: 1993-06-18
Filing date: 1993-06-18
Publication date: 1996-09-25
Also published as: ATA120293A; WO1995000990A1

Description

ΑΤ 401 442 Β

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schutz der Ständerwicklung von einer Synchronmaschine, insbesondere Drehstrom-Synchronmaschine, gegen Erdschlüsse, wobei die Synchronmaschine eine Erregereinrichtung aufweist, die aus einem mit den Maschinenklemmen,gegebenenfalls über Schalter, verbundenen Erreger-Transformator mit primärseitigen Sternpunkt und einer sekundärseitig angeordneten Gleichrichterschaltung besteht.

Aus der DE-AS 21 08 606 ist eine Erschlußschutzeinrichtung für elektrische Gerate mit in Stern geschalteten Wicklungen bekannt. Bei dieser Erschlußschutzeinrichtung wird zwischen dem Generator-Sternpunkt und Erdpotential eine Verlagerungsspannungsquelle geschaltet.

Auch aus der DE-OS 27 12 975 ist ein Verfahren zur Erzielung eines Statorerdschlußschutzes für Generatoren bekannt. Auch bei diesem Verfahren wird die Verlagerungsspannung zwischen dem Generator-Sternpunkt und dem Erdpotential vorgesehen.

So ist es weiters bekannt bei Synchronmaschinen, deren Erregung über eine Gleichstrommaschine erfolgt, einen eigenen Transformator zur Erzeugung einer künstlichen Spannungsverlagerung vorzusehen.

Eine bekannte weitere Stufe im Ständererdschlußschutz ist auch darin zu sehen, daß die künstliche Spannungsverlagerung durch unregelmäßige Anzapfung des Transformators erzeugt wurde.

Es ist auch bekannt, eine Verlagerung des Potentials des Sternpunktes der Maschine gegen Erde durch Aufdrücken einer Spannung auf den primärseitigen Sternpunkt eines an den Maschinenklemmen angeschlossenen Drehstromtransformators zu erzielen.

Darüberhinaus ist aus der AT-PS 326 206 eine Einrichtung zum Schutz der Ständerwicklung von Synchrongeneratoren in Blockschaltung gegen Erdschlüsse bekannt, welche einen angenähert linearen Widerstand zwischen Ständerwicklung und Erde verwendet. Dieser Widerstand kann unmittelbar galvanisch oder über Transformatoren auf der Sternpunktseite oder der Klemmenseite angekoppelt sein, wobei diese Ankopplung durch beispielsweise einen Niederspannungsleistungsschalter auftrennbar ist. Dieses Schaltorgan befindet sich im Sekundärkreis eines Transformators über dessen Primärkreis eine Verbindung zwischen Ständerwicklung und Erde verläuft.

Die obigen Einrichtungen weisen jedoch alle den Nachteil auf, daß sie trotz hoher Kosten vertreten werden müssen, da bei einem etwaigen Schadensfall ohne diese Einrichtungen der Schaden nicht mehr abgeschätzt werden kann.

Bei Synchronmaschinen mit statischer Erregung sind zwei Transformatoren vorzusehen, nämlich ein Erregertransformator und ein Ständererdschlußschutztransformator.

Der Nachteil dieser Anordnung ist die Tatsache, daß der Ständererdschlußschutztransformator bei Hochspannungsmaschinen als Drehstrom-Hochspannungstransformator ausgeführt werden muß. Ein enormer finanzieller Aufwand ist die logische Folge.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einrichtung zum Schutz der Ständerwicklung von einer Synchronmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die einerseits die obigen Nachteile und anderseits die Anordnung eines eigenen Drehstromtransformators für den Ständererdschlußschutz vermeidet.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Sternpunkt des Erreger-Transformators und dem Erdpotential ein eine Verlagerungsspannung erzeugender Einphasen-Transformator geschaltet ist, der sekundärseitig an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen ist, und daß der Wert des in dem Einphasen-Transformator fließenden Stromes direkt oder indirekt gegenbenenfalls über ein Relais erfaßbar ist.

Im erdschlußfreien Zustand fließt über den Einphasen-Transformator nur ein geringer Strom, der von der Verlagerungsspannung erzeugt wird, und sich über die Kapazitäten der Ständerwicklung gegen Erde schließt.

Im Erschlußfalle dagegen fließt ein hoher Strom über den Einphasen-Transformator, der sich über die Fehlerstelle schließt.

Durch Messung dieses Stromes ist der Eintritt eines Ständererdschlusses festzustellen. Die Messung erfolgt zweckmäßiger Weise durch ein Relais im Niederspannungskreis des Einphasen-Transformators.

Falls die genannte Wechselspannungsquelle zuwenig Innenwiderstand besitzt, um den Strom im Erdschlußfalle zu begrenzen, wird ein zusätzlicher Widerstand im Niederspannungskreis des Einphasen-Transformators angeordnet. Die genannte Strommessung kann auch durch eine Spannungsmessung an diesem Widerstand ersetzt werden.

Mit der Erfindung ist es erstmals möglich eine wirtschaftliche Lösung anzubieten.

Viele Synchronmaschinen verfügen über Erregereinrichtungen, die ihre Energie von einem mit den Maschinenklemmen verbundenen Transformator beziehen. Dieser Erregertransformator hat zumeist keinen herausgeführten Sternpunkt, da dieser für die Erregereinrichtung nicht benötigt wird. Dennoch nimmt dieser Sternpunkt bei einer künstlichen Verlagerung des Sternpunktes gegen Erde sowie bei Erdschluß der 2

Claims

AT 401 442 B Maschine ein Potential gegen Erde an und muß daher für die volle Phasenspannung isoliert sein. Die erfindungsgemäße Lösung des vorstehend beschriebenen Problems der Einsparung des Drehstromtransformators besteht darin, daß der Sternpunkt des Erregertransformators herausgeführt wird, wenn er dies nicht schon ist, und daß diesem Sternpunkt die beabsichtigte Verlagerungsspannung aufgedrückt wird. Die Potentialverhältnisse im Erregertransformator und in der daran angeschlossenen Erregereinrichtung ändern sich dadurch nicht gegenüber den Verhältnissen, die bei getrennt angeordnetem Ständererdschlußschutztransformator herrschen. Es ergeben sich somit keine nachteiligen Auswirkungen auf die Erregereinrichtung. Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Einphasen-Transformator unter Einschleifung eines Widerstandes sekundärseitig mit der als Niederspannungstransformator ausgebildeten Wechselspannungsquelle gekoppelt und dieser Niederspannungstransformator sekundarseitig an der Sekundärseite des Erreger-Transformators angeschlossen. Diese Weiterbildung der Erfindung weist den Vorteil auf, daß keine eigene Wechselspannungsqueile vorzusehen ist. Darüberhinaus ist die Betriebssicherheit erhöht und ein störungsfreier Betrieb gewährleistet. Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Die Fig. zeigt den prinzipiellen Aufbau der Einrichtung. An den Klemmen der Synchronmaschine 1 mit ihrer Erregerwicklung 7 ist der Erreger-Transformator 2 angeschlossen, der die Erregereinrichtung 3 anspeist, die zumeist als Thyristor-Brückenschaltung ausgeführt ist. Diese Thyristor-Brückenschaltung 3 speist ihrerseits die Erregerwicklung 7. Die Verlagerungsspannung wird über einen einphasigen Niederspannungstransformator 4 von der Sekundärseite des Erreger-Transformators 2 gewonnen. Dieser ist leistungsmäßig viel stärker als ein eventueller Ständererdschlußschutztransformator, sodaß er wegen dieses Anschlusses zumeist nicht größer ausgelegt werden muß. Ein Widerstand 5 begrenzt den Strom im Falle des Ständererdschlusses. Dieser Widerstand 5 kann gegebenenfalls komplex, spannungsabhängig oder abschaltbar ausgeführt sein. Die Verlagerungsspannung wird nun über einen Einphasen-Transformator 6 dem Sternpunkt des Erreger-Transformators 2 aufgedrückt. Der Einphasen-Transformator 6 ist zwar ebenfalls ein Hochspannungstransformator, aber nur einphasig und daher wesentlich billiger als der herkömmliche Ständererdschlußschutztransformator. Er muß zudem nur auf die Phasenspannung ohne Übererregbarkeit auf das 3-fache ausgelegt sein. Der Erreger-Transformator 2 muß eine Schaltgruppe aufweisen, die das Durchlässen des Nullsystems ermöglicht. Derartige Schaltungen sind beispielsweise Yd oder Zy. Dies ist jedoch bei Erreger-Transformatoren 2 nahezu immer der Fall. Die Erfassung des Erdschlusses erfolgt durch die Messung des im Einphasen-Transformator 6 fließenden Stromes. Zur Messung kann auch ein Relais 8 herangezogen werden, das dann ein Abschaltsignal 9 veranlaßt. Es kann jedoch auch die Spannung am Widerstand 5 erfaßt werden. Patentansprüche 1. Einrichtung zum Schütz der Ständerwicklung von einer Synchronmaschine, insbesondere Drehstrom-Synchronmaschine, gegen Erdschlüsse, wobei die Synchronmaschine eine Erregereinrichtung aufweist, die aus einem mit den Maschinenklemmen, gegebenenfalls über Schalter verbundenen Erreger-Transformator mit primärseitigen Sternpunkt und einer sekundärseitig angeordneten Gleichrichterschaltung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Sternpunkt des Erreger-Transformators (2) und dem Erdpotential ein eine Verlagerungsspannung erzeugender Einphasen-Transformator (6) geschaltet ist, der sekundärseitig an eine Wechselspannungsquelle (4) angeschlossen ist, und daß der Wert, des in dem Einphasen-Transformator (6) fließenden Stromes direkt oder indirekt gegebenenfalls über ein Relais (8) erfaßbar ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einphasen-Transformator (6) unter Einschleifung eines Widerstandes (5) sekundärseitig mit der als Niederspannungstransformator ausgebildeten Wechselspannungsquelle (4) gekoppelt ist und dieser Niederspannungstransformator (4) sekundärseitig an der Sekundärseite des Erreger-Transformators (2) angeschlossen ist. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 3