Schutzanordnung für durch Gegenlaufturbinen, insbesondere durch Ljungströmturbinen angetriebene Generatoren. Generatoren, welche beiderseitig, das heisst auf der Antriebsseite und auf der Seite der Leistungsabgabe parallelgeschaltet sind, müs sen sich stets in gleichem Betriebszustand befinden. Sonst tritt eine Energieübertragung von dem einen Generator auf den andern Generator ein. .Durch eine geeignete Diffe rentialschaltung kann man den Ausgleich stram, der zwischen .den beiden Maschinen bei ungleichem Betriebszustand auftritt, er fassen.
Wenn beide Maschinen in vollem Betrieb sind, deutet das Auftreten eines Ausgleich stromes darauf hin, dass in einer Maschine ein Fehler entstanden ist. Durch den Aus gleichstrom kann man also unter Verwen dung von Relais, welche auf den Differenz strom zwischen entsprechend gleichen Phasen der Generatoren ansprechen, eine Abschal tung des ganzen Aggregates und bezw. oder eine Signalisierung bewirken.
Eine besondere Art von solchen Genera toren stellen die Ljungström-Generatoren dar, welche zwar beiderseitig parallel geschaltet sind, bei :denen aber die Parallelschaltung auf der Antriebsseite derart gestaltet ist, dass die Maschinen nicht starr miteinander gekuppelt sind, so,dass .sie also nicht zwangläufig .durch die Antriebsmaschine in Synchronismus ge halten werden.
Namentlich beim Anlassen treten Ausgleiöhströme zwischen beiden Generatoren auf, die ihre Ursache darin haben, dass die Maschinen nicht vollkommen synchron anlaufen, sondern erst von einer gewissen Höhe ihrer Geschwindigkeit an ,sich selbst durch die .synchronisierende Kraft ihrer Ankerströme und Felder in Synchronis mus bringen und halten. Die Folge dieser Eigentümlichkeit ist, dass man Vorkehrungen treffen muss, welche ein Ansprechen des Dif ferentialschutzes während der Anlasszeit der Maschinen verhüten.
Es ist zu diesem Zweck vorgeschlagen worden, edie Differentialrelais abzuschalten und beispielsweise erst durch einen Hilfskontakt am Leistungsschalter, welcher das Aggregat mit dem Netz verbin det, zugleich wieder arbeitsfähig zu machen.
Erfindungsgemäss wird ein anderer Weg beschritten, um das fehlerhafte Ansprechen der Schutzanordnung während der Anlasszeit auszuschliessen. Es wird zu diesem Zweck ein wattmetrisches Überwachungsrelais vor gesehen, dessen Empfindlichkeit von einer während der Anlaufzeit des Aggregates noch nicht in voller Stärke auftretenden gemein samen Betriebsgrösse der Generatoren des Aggregates abhängig ist.
In .den beiliegenden Fig. 1 und 2 sind Ausführungsbeispiele der. Erfindung erläu tert. Mit<I>A</I> und<I>B</I> sind die beiden durch Gregenlaufturbinen angetriebenen, parallel ge schalteten Generatoren, zum Beispiel die Generatoren eines Ljungström-Aggregates, bezeichnet. Die Klemmen der Maschinen .f1. und B sind durch Leitungen 1 und 2 unter einander verbunden, von welchen die gemein same Leitung 3 abgeht, über welche die Ma schinen auf das Leitungsnetz arbeiten. In der Leitung 3 liegt ein Leistungsschalter 4, der durch eine Auslösespule 5 im Fehler falle geöffnet werden kann.
In der Stern punktseite der Wicklungen der Generatoren <I>A</I> und<I>B</I> ist jede Phase mit einem Strom wandler ausgerüstet. Die Schaltung dieser Stromwandler ist nur für,das Stromwandler- paar 6 und 7 ausgeführt. Die Stromwandler 6 und 7 sind gegeneinandergeschaltet durch die Leitungen 8 und 9. In der Leitung. 8 liegt die P- märwicklung eines Zwischen- wandlers 10, von dessen Mittelpunkt eine Leitung 11 ausgeht.
Die Leitung 11 ist an die eine Klemme eines Stromwandlers 12 an geschlossen, der in der entsprechenden Phase der Sammelleitung 3 liegt. Das andere Ende der Sekundärwicklung des Stromwandlers 12 ist über eine Leitung 13 mit der Leitung 9 verbunden. An die Klemmen des Strom wandlers 12 ist ein Differentialrelais 14 an geschlossen. Dieses Differentialrelais gehört zu einem Differentialsehutz, durch welchen der Generatorstrom in der gemeinsamen Lei tung 3 mit der Summe der Generatorströme in den beiden entsprechend gleichen Phasen wicklungen der Generatoren<I>A</I> und<I>B</I> ver glichen wird.
Im Zuge der Leitung 11 liegt die Stromspule eines wattmetrischen Diffe rentialrelais 15. Die zweite Spule des Diffe rentialrelais 15 ist an die Sekundärwickluno, des Zwischenwandlers 10 angeschlossen. Wenn infolge eines Fehlers in einem der beiden Generatoren A und B bezw. in den Zuleitungen 1 und 2 die Leistungen der bei den Generatoren ungleich werden, wird die Sekundärwicklung des Zwischenwandlers 10 erregt. Ein dem Gesamtstrom des Aggre gates proportionaler Strom durchfliesst den Leiter 11, und infolgedessen sind beide Wick lungen des wattmetrischen Relais 15 erregt.
Dadurch kommt der Kontakt 16 :dieses Re lais zum Ausschlag, wobei die Ausschlags richtung davon abhängt, welche Maschine die grössere Leistung abgibt. Kontakt 16 arbeitet mit zwei Kontaktpaaren zusammen, bewirkt durch diese einerseits die Abschal tung :des Generators vom Netz und betätigt anderseits eine Signalvorrichtung, zum Bei spiel Fallklappen, so dass sofort erkennbar ist, welcher Generator die grössere Leistung führt.
In Fig. 2 ist im wesentlichen die gleiche Anordnung der Generatoren<I>A, B</I> wieder gegeben wie in Fig. 1. Ein Zwischenwandler 17 wird von der Differenz der Ströme in den Generatoren A und B erregt. An seine Sekundärwicklung ist die eine Spule des wattmetrischen Relais 15 angeschlossen. Die zweite Spule .des wattmetrischen Relais 15 wird nicht vom Strom, sondern von der Spannung der Generatoren<I>A</I> und<I>B</I> erregt.
Auf diese Weise lässt sich erzielen, dass beim Anlassen der Generatoren die hin- und her flutenden Ausgleichströme :abwechselnd ent gegengesetzt gerichtete Drehmomente im Re lais 15 auslösen, so dass .dieses bei ausreichen der Dämpfung nicht zu einem Ausschlag und zur Betätigung der Kontakte kommt.
Verwendet man als wattmetrisches Relais ein Ferraris-R@elais, so gewinnt man den Vor- teil, dass der Differentialschutz während der Anlaufzeit besonders unempfindlich ist, weil das Drehmoment eines Ferrarissystems bei niedriger Frequenz ebenfalls klein ist. Es ist möglich, die Anordnung so zu wählen, dass ein nennenswertes Drehmoment im Ferraris- rela.is erst darin erreicht wird, wenn .die Fre quenz der Ströme nahezu die Betriebs frequenz erreicht, das heisst also, wenn Aus gleichströme entstehen, welche nicht Schwe- bungsfrequenz, sondern Betriebsfrequenz be sitzen.
In der gleichen Weise wirkt auch der Zwischenwandler 10 bezw. 17, dessen Übersetzungsverhältnis ebenfalls frequenz- abhängig ist.
Die Schaltung nach Fig. 1 besitzt den Besonderen Vorteil, dass die Empfindlichkeit des Differentialrelais 15 mit .der Belastung der Maschine wächst. Dies ist insofern gün stig, als bei schwacher Belastung des Aggre gateneine gewisse Mehrbelastung der einen .Maschine gegenüber der andern für die stär ker belastete Maschine noch keine Gefahr be deutet. Bei starker Belastung des Aggregates dagegen muss auf die gleichmässige Vertei lung der Gesamtlast grösster Wert gelegt werden.
Die Anordnung gemäss Fig.2 weist im verstärkten Masse .die Eigenschaft auf, dass sie während der Anlasszeit -unempfindlich ist Dies deshalb, weil das Drehmoment im watt metrischen Relais 15 erst mit wachsender Spannung hervortreten kann. Gemeinsam ist leiden Anordnungen,,dass keinerlei Umschal tungen erforderlich sind, um die Empfind lichkeit des Schutzes während der Anlasszeit gering und während der Betriebszeit wesent lieh höher einzustellen. Statt für jede Phase ein besonders wattmetrisches Relais anzu ordnen, kann man auch für alle Phäsen ein gemeinsames Relais vorsehen.
Statt der elektrischen Differenzbildung, zum Beispiel mittelst Zwischenwandler, kann auch eine mechanische Differenzbildung angewendet werden, indem mehrere Messgeräte mecha nisch miteinander gekuppelt werden. Die Ab- s 'haltuncr und Aberregung der Generatoren e L' wird zweckmässig nicht unmittelbar durch die Differentialrelais ausgelöst, sondern durch Zeitrelais, welche von den Differen tialrelais zum Abauf gebracht werden.
Wie vorhin erläutert, ist es sehr günstig, die eine Spule des wattmetrischen Differen tialrelais proportional dem Gesamtbelastungs- strom zu erregen, und dadurch erreicht man, ,dass die Empfindlichkeit des Schutzes mit der Belastung wächst. Bei .dieser Anordnung ist aber nachteilig, dass im Leerlauf das Schutzrelais nicht arbeiten kann. Daher ist als weitere Ausführungsform bereits eine Relaisanordnung beschrieben worden, bei der die Erregung der einen Wattmeterspule des Differentialrelais. von einer Spannung der Maschine ausgeht.
Diese Anordnung macht .den Schutz auch bei vollkommenem Leerlauf des Aggregates arbeitsfähig, ist dagegen der vorhin erwähnten Ausführungsform, bei wel cher die eine Wattmeterspule vom Be lastungsstrom erregt wird, dadurch unter legen, .dass ihre Empfindlichkeit von der Be lastung vollkommen unabhängig ist. Durch Vereinigung der beiden Prinzipien erhält man ein Relais, welches einerseits bereits bei Leerlauf betriebsfähig ist und anderseits eine mit dem Belastungsstrom wachsende Emp findlichkeit besitzt.
Bei einem solchen Re lais wird beispielsweise das eine Feld des wattmetrischen Gerätes von Gesamtstrom und Spannung gemeinsam aufgebaut, beispiels weise durch Phasenströme und Phasenspan nung, während das bewegliche System durch den Ausgleichstrom erregt wird.