Einrichtung zur Erdschlussüberwachung des Erregerstromkreises elektrischer Naschinen. Gegenstand der Erfindung ist eine Ein richtung zur Überwachung des Erregerstrom kreises elektrischer Maschinen. Bei der Ein richtung gemäss der Erfindung ist in die Ver bindungsleitung eines Punktes des zu über wachenden Stromkreises und Erde durch in duktive Ankopplung eine Hilfswechselspan nung eingefügt. Im Erdschlussfall löst diese Hilfswechselspannung einen Fehlerstrom zur Betätigung eines Überwachungsgerätes aus.
Das Erdschlussüberwachungsgerät kann ent weder als Anzeigeinstrument zur Signalisie- rung des entstandenen Erdschlusses oder als Relais zur Abschaltung dieses Erdschlusses ausgebildet sein. Als Hilfsspannungserzeuger kann eine beliebige Wechselstromquelle be nutzt werden, welche die Primärwicklung eines Transformators speist, dessen Sekundär wicklung in der Erdverbindung liegt.
Einrichtungen, bei denen an die Pole eines Gleichstromsystems ein Widerstand gelegt ist, dessen Nullpunkt über ein Anzeigegerät geerdet ist, sind bereits bekannt. Für einen vollkommenen Schutz gegen den Erdschluss des überwachten Stromkreises reichen diese jedoch- nicht aus. Durch sie kann beispiels weise ein Erdschluss nicht mit erfasst werden, der in einem Punkt oder in der Nähe eines Punktes auftritt, welcher betriebsmässig das selbe Potential besitzt wie der über das An zeigegerät geerdete Punkt des Widerstandes.
Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 ist ein Drehstromgenerator mit einer Erregerwicklung 2, die von -einer Erregermaschine 3 gespeist wird. 12 ist die Erregerwicklung der Erregermaschine. An den Polen dieser Erregermaschine liegt ein Wider stand 4, dessen Mittelpunkt 13 über die Se kundärwicklung eines Wandlers 5 und ein Erdschlussüberwachungsgerät 6 geerdet ist. Tritt im Erregerstromkreis der Maschine, z.
B. bei Punkt 7,- ein Erdsöhluss auf, so fliesst der Strom des Wandlers 5 über die parallel liegenden Teile des Widerstandes 4 und der Erregerwicklung 2, die Erdschluss- stelle 7 und durch das Überwachungsinstru ment 6; so dass. der Erdschluss am Instrument 6 angezeigt wird.
Wenn die Erregerstromkreise mehrerer Maschinen, z. B. der Generatoren einer Zen trale, überwacht werden sollen, kann man einen -gemeinsamen Wandler mit mehreren Sekundärwicklungen zur Erzeugung der be nötigten Hilfsspannungen verwenden. Jeder einzelnen zu überwachenden Maschine wird dann eine Sekundärwicklung des gemeinsamen Wandlers zugeordnet.
Als Widerstand 4 kann man zum Beispiel einen öhmschen Widerstand mit hoher Ohm zahl verwenden. Ein solcher Widerstand hat natürlich Dauerverluste während des Betriebes zur Folge. Man kann die an sieh geringen Dauerverluste des Wechselstromes der Hilfs- spannungsquelle noch weiter verkleinern da durch, dass man Kondensatoren zusammen mit dem ohmschen Widerstand verwendet.
Zwar sind die Isolationswiderstände von Konden satoren gleicher Kapazität vielfach nicht gleich gross; das schadet jedoch nichts, da die hier durch bedingten kleinen Abweichungen- des Angriffspunktes der Elilfsspainungsquelle von der Mitte des Widerstandes keinen Einfloss auf die Wirkungsweise der Einrichtung hat.
An Stelle des Widerstandes 4 kann zweck mässig ein aus - zwei Kapazitäten 8 und 11 und zwei Induktivitäten 9 und 10 bestehender Spannungsteiler, wie es in Fig. 1 gestrichelt eingezeichnet ist, verwendet werden. Die In duktivitäten des Spannungsteilers werden vor teilhaft so bemessen, dass der Spannungsteiler für die Frequenz der Hilfsspannungsquelle einen möglichst kleinen Widerstand darstellt. Man kann mit einer solchen Einrichtung die zusätzlichen Dauerverluste, welche im Normal betrieb durch den im Spannungateilerwider- stand fliessenden Strom entstehen, durch die Kapazitäten auf ein Mindestmass beschränken.
Beim Auftreten eines Fehlers jedoch bieten die aus Kapazität und Induktivität bestehen- den Widerstände für die Frequenz des Wech selstromes einen sehr geringen Widerstand, so dass die Empfindlichkeit der Überwachungs einrichtung gesteigert wird.
Im allgemeinen dürfte die Frequenz der in den einzelnen Ankerstäben erzeugten Span nung errechnet aus Polpaarzahl und Drehzahl der Maschine abweichend sein von der Fre quenz der Wechselspannung, die als Hilfs- spannungsquelle -in einer Zentrale zur Ver fügung steht. Bei langsamen oder mittelschnell laufenden Maschinen, -z. B. Wasserkraftma- schinen, könnten diese beiden Frequenzen übereinstimmen.
Um auch -in diesem Falle jeden Erdschluss mit Sicherheit zu erfassen, wird man die Frequenz der Hilfsspannungs- quelle verschieden von der Ankerfrequenz wählen, oder man wird die -Hilfsspannung genügend hoch wählen.
Mit Vorteil kann man ferner an Stelle des Spannungsteilers die Feldwicklung 8 der Er- regermascbine selbst in der Mitte 13 anzap fen und über die Hilfsspannungsquelle und das Anzeigegerät erden. Eine solche Anord nung hat vor allem den Vorteil, dass zusätz liche Verluste durch den Spannungsteiler nicht auftreten, Da der Widerstand der Erreger wicklung verhältnismässig klein ist, braucht man in diesem Falle nur eine kleine Hilfs spannung, um im Fehlerfalle einen grossen Strom hervorzurufen.
Wenn man dagegen bei Verwendung eines Spannungsteilers ebenfalls mit kleinen Hilfsspannungen arbeiten wollte, so dürfte man den Spannungateilerwiderstand nicht zu gross wählen, was aber anderseits grosse Dauerverluste geben würde.
Es empfiehlt sich, Mittel vorzusehen, durch welche der Blindwiderstand des Erregerstrom kreises für die verwendete Wechselspannung verkleinert werden kann. Dadurch lässt sich die Empfindlichkeit der Einrichtung bedeu tend steigern und die Spannung der Hilfs- spannungsquelle klein halten.
Man kann zu diesem Zweck. beispielsweise in der Erdungs leitung der Feldwicklung in Reihe mit der Hilfsspannungsquelle eine Kapazität anordnen, welche im Zusammenhang mit der Induktivi- tat des Erregerstromkreises und des Bela stungskreises den Gesamtwechselstromwider- stand des Kreises für die Frequenz der Hilfs- spannungsquelle herabsetzt. Eine andere Aus führungsmöglichkeit besteht darin, dass man die Feldwicklung der Erregermaschine mit einer Kurzschlusswicklung versieht, die induk tiv mit ihr gekoppelt ist, so dass durch sie ebenfalls der Wechselstromwiderstand der Feldwicklung verkleinert wird.
Um die Einrichtung jederzeit auf ihre Be triebsfähigkeit nachprüfen zu können, kann man eine Prüfeinrichtung einbauen, mit deren Hilfe man von Hand beispielsweise durch einen Druckknopf einen der Pole des Gleichstromkreises über einen Widerstand erdet. Eine solche Prüfeinrichtung ist in der Fig. 1 eingezeichnet. Die Pole der Erreger stromquelle können mit Hilfe eines doppel poligen Umschalters 14 über einen Wider stand 15 verbunden werden. Auf diesen Wider stand 15 kann ein verschiebbarer Kontakt 16 von Hand so verstellt werden, dass jeder Punkt des zu überwachenden Stromkreises hierdurch willkürlich mit Erde verbunden werden kann.
Urn zu vermeiden, dass der im Erdschluss- falle fliessende Strom durch Ausbrennen der Fehlerstelle erhebliche Zerstörungen verur sacht, empfiehlt es sich, den Relaisstromkreis nach Ansprechen des Erdschlussrelais zu un terbrechen. Hierzu kann ein in der Erdleitung angeordneter Schalter 17 dienen, der nach dem Ansprechen des Erdschlussrelais den Re laisstromkreis öffnet oder einen hohen Wider stand einschaltet, durch den der Fehlerstrom auf ein erträgliches Mass herabgesetzt wird.
Eine andere Ausführungsmöglichkeit besteht darin, dass ein mit einer Stromspule ausge bildeter Schalter in der Erdleitung vorgesehen ist, der sich bei einer bestimmten Stromstärke öffnet und dabei einen Signalstromkreis schliesst. In diesem Falle kann das Erdschluss- relais selbst wegfallen.
Schutzvorrichtungen dieser zuletzt be schriebenen Art sind besonders dann am Platze, wenn man nur Wert darauf legt, im Fehlerfalle ein Signal zu betätigen, im übri- gen aber den Betrieb der mit Erdschluss be hafteten Maschine noch weiter aufrechterhal ten will.