CH653190A5

CH653190A5 - Excitation installation of a synchronous machine

Info

Publication number: CH653190A5
Application number: CH191480A
Authority: CH
Inventors: Rodion Grigorievich Goldin; Vladimir Yakovlevich Tukhman; Valentin Agerasimoci Yakimenko
Original assignee: Proizv Ob Uralelektrotyazhmash
Priority date: 1979-03-11
Filing date: 1980-03-11
Publication date: 1985-12-13
Also published as: DE3009102C2; DE3009102A1; SU873370A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Erregeranlage einer Synchronmaschine, welche Anlage eine an einer Erregerwicklung der Synchronmaschine angeschlossene Erregereinrichtung und ein auf Überspannungen beider Polarität ansprechendes Anlass- und Schutzgerät enthält, das über ein Stromrelais parallel an die Erregerwicklung angeschaltet ist und das mehrere Parallelstränge aufweist, die jeweils aus einer Reihenschaltung aus einem Widerstand und antiparallel geschalteten Thyristorschaltern bestehen, zwischen deren Anode und Steuerelektrode jeweils ein erstes Schwellwertglied mit einem Ansprechspannungswert geschaltet ist. Eine Erregeranlage dieser grundsätzlichen Bauart ist aus dem Katalog «Thyristorvorrichtungssatz der Serie KTU» der Talliner elektrotechnischen Fabrik M.I. Kalinin, Tallin 1978, bekannt. The invention relates to an excitation system of a synchronous machine, which system contains an excitation device connected to an excitation winding of the synchronous machine and a starting and protection device which responds to overvoltages of both polarities, which is connected in parallel to the excitation winding via a current relay and which has a plurality of parallel strands which each consist of a series connection of a resistor and anti-parallel connected thyristor switches, between the anode and control electrode of which a first threshold value element with a response voltage value is connected. An excitation system of this basic design is from the catalog «Thyristor device set of the KTU series» of the Talliner electrotechnical factory M.I. Kalinin, Tallin 1978.

Diese Erregeranlage ist deswegen von erhöhter Zuverlässigkeit, weil eine Unterbrechung in einem der Parallelstränge bei Normalbetrieb der übrigen die Schutzfunktionen des Erregersystems nicht verlorengehen und es zu keiner Notabschaltung des Erregers und der Synchronmaschine vom Netz kommt. This excitation system is of increased reliability because an interruption in one of the parallel lines during normal operation of the others does not lose the protective functions of the excitation system and there is no emergency shutdown of the exciter and the synchronous machine from the network.

Andererseits kann es wegen der Parallelstränge beim Anlassen der Synchronmaschine und in manchen anderen vom Durchfluss grösserer Ströme über das Anlass- und Schutzgerät begleiteten Betriebszuständen zu Störungen kommen, weil die die Thyristoren der Thyristorschalter steuernden Schwellwertglieder bezüglich ihrer Ansprechspannungs-werte und Zündzeitpunkte der Thyristoren streuen. Bereits mit der Einschaltung des ersten Parallelstranges des Anlassund Schutzgeräts (beispielsweise beim Anlassen des Synchronmotors) sinkt die Spannung an der Erregerwicklung der Synchronmaschine ab, was die Einschaltung der übrigen Parallelstränge des Anlass- und Schutzgeräts erschwert und unter Umständen auch ausschliesst. Infolgedessen fliesst der gesamte Anlassstrom über einen Parallelstrang, was zu dessen Überhitzung führt und die Betriebssicherheit des Erregersystems im ganzen herabsetzt. - - On the other hand, due to the parallel lines when starting the synchronous machine and in some other operating states accompanied by the flow of larger currents via the starter and protection device, malfunctions may occur because the threshold elements controlling the thyristors of the thyristor switches scatter with regard to their response voltage values and ignition times of the thyristors. As soon as the first parallel line of the starter and protection device is switched on (for example when starting the synchronous motor), the voltage on the excitation winding of the synchronous machine drops, which makes it difficult to switch on the other parallel lines of the starter and protection device and may even exclude it. As a result, the entire starting current flows through a parallel line, which leads to its overheating and reduces the operational safety of the excitation system as a whole. - -

Aus der DE-OS 28 26 325 ist.ein Erregersystem eines Synchrongenerators bekannt, bei dem parallel zur Erregerwicklung der Maschine zwei Reihenschaltungen aus je einem Thyristorschalter und einem Widerstand liegen, wobei bei der Ansteuerung der Thyristoren der Thyristorschalter ein Relaisschalter sowie unabhängig hiervon ein Überspannungsglied mitwirkt. From DE-OS 28 26 325 an excitation system of a synchronous generator is known in which there are two series connections, each consisting of a thyristor switch and a resistor, parallel to the excitation winding of the machine, with a relay switch and independently of this an overvoltage element when driving the thyristors of the thyristor switch .

Bei dieser bekannten Ausbildung gibt der Relaisschalter bei seiner Betätigung unmittelbar für jeden der Thyristorschalter ein über Dioden und Widerstände anstehendes Steuersignal frei, so dass die Thyristorschalter unmittelbar und gleichzeitig leitend gesteuert werden. Dabei sind aus Gründen der Sicherheit die Kontakte des Relaisschalters Ruhekontakte, die im Normalbetrieb des Synchrongenerators dadurch offengehalten werden, dass der Relaismagnet über einen Speisekontakt von einer Hilfsstromquelle gespeist wird. Beim Auftreten von Überspannungen wird der Erregerschalter von Auslöseorganen betätigt und trennt mittels seiner Kontakte die Erregerwicklung vom Stromrichter der Erregereinrichtung sowie öffnet gleichzeitig den Speisekontakt, so dass der Relaisschalter seine Kontakte schliesst, die Thyristoren leitend gesteuert werden und eine sofortige Entregung der Erregerwicklung stattfindet. In this known embodiment, the relay switch, when actuated, releases a control signal that is present via diodes and resistors for each of the thyristor switches, so that the thyristor switches are controlled directly and simultaneously in a conductive manner. For safety reasons, the contacts of the relay switch are normally closed contacts, which are kept open during normal operation of the synchronous generator by the fact that the relay magnet is supplied by an auxiliary power source via a supply contact. If overvoltages occur, the excitation switch is actuated by tripping devices and uses its contacts to separate the excitation winding from the converter of the excitation device and at the same time opens the supply contact, so that the relay switch closes its contacts, the thyristors are switched on and the excitation winding is immediately de-energized.

Zusätzlich hat die betrachtete Ausbildung zur Erhöhung der Sicherheit bei einem etwaigen Ausfall der beschriebenen Zündvorrichtung für den Normalbetrieb einen Reservezündkreis mit einem Überspannungsglied, nämlich einer Zenerdiode, welche über einen Hilfsthyristor ebenfalls gleichzeitig auf beide Thyristorschalter wirkt. Eine Störung im Bereich des mit dieser Zenerdiode aufgebauten Reservezündkreises würde also sofort, auch wenn keine Überspannung vorliegt, die Leitendsteuerung aller Thyristoren bewirken. Damit ist die Gefahr des Fehlansprechens gross und eine Eingrenzung der Störung auf einen der beiden parallelen Stränge nicht möglich. In addition, the design under consideration to increase safety in the event of a failure of the described ignition device for normal operation has a reserve ignition circuit with an overvoltage element, namely a zener diode, which also acts on both thyristor switches simultaneously via an auxiliary thyristor. A fault in the area of the reserve ignition circuit built up with this Zener diode would thus immediately, even if there is no overvoltage, cause the final control of all thyristors. The risk of a false response is therefore high and it is not possible to limit the fault to one of the two parallel lines.

Ähnliches gilt für ein aus der DE-OS 26 19 385 bekanntes Erregersystem einer Synchronmaschine, bei welcher ebenfalls parallel zur Erregerwicklung einer Synchronmaschine zwei Thyristorschalterstränge liegen, deren Thyristoren über einen steuerimpulsformenden Thyristor angesteuert werden, indessen Steuerkreis wiederum Shockley-Dioden als Schwellenwertelemente liegen. Wegen der Zwischenschaltung des steu-erimpulsformenden Thyristors können die leistungsschwachen Shockley-Dioden Anwendung finden. The same applies to an excitation system of a synchronous machine known from DE-OS 26 19 385, in which there are also two thyristor switch strings parallel to the excitation winding of a synchronous machine, the thyristors of which are controlled via a control pulse-shaping thyristor, the control circuit in turn of which are Shockley diodes as threshold value elements. The low-power Shockley diodes can be used because of the interposition of the control pulse-shaping thyristor.

Auch hier würden jedoch bei einem Durchschlagen der Shockley-Dioden oder des steuerimpulsformenden Thyristors alle Leistungsthyristoren des Anlass- und Schutzgeräts auch ohne Vorliegen einer Überspannung gezündet, was zu einer Überhitzung des in Reihe mit den Leistungsthyristoren geschalteten Widerstandes und zu einer Überlastung der Erregereinrichtung führen würde. Ebenso würde eine Unterbrechung im Kreis der Shockley-Dioden oder des steuerimpulsformenden Thyristors das gesamte Anlass- und Schutzgerät unwirksam machen. Here too, however, if the Shockley diodes or the control pulse-shaping thyristor were to break down, all the power thyristors of the starter and protection device would be ignited even without the presence of an overvoltage, which would lead to overheating of the resistor connected in series with the power thyristors and to overloading the excitation device. Likewise, an interruption in the circuit of the Shockley diodes or the control pulse shaping thyristor would render the entire starting and protection device ineffective.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Erregeranlage einer Synchronmaschine mit erhöhter Ansprech- und Betriebssicherheit; insbesondere soll es zur Einschaltung aller Parallelstränge des Anlass- und Schutzgeräts tatsächlich nur bei Überspannungen an der Erregerwicklung in den Übergangsbetrieben der Synchronmaschine kommen. The object of the invention is to provide an excitation system for a synchronous machine with increased response and operational reliability; in particular, all parallel strands of the starter and protective device should actually only be switched on in the event of overvoltages on the excitation winding in the transitional operations of the synchronous machine.

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

653 190 653 190

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst. Bei dieser erfindungsgemässen Ausbildung ist jedem der Stränge ein Schwellwertglied als Überspannungsglied zugeordnet und bei einem Ansprechen eines derselben wird zunächst auch nur deren Thyristor leitend gesteuert. Der jetzt über einen der parallelen Stränge fliessende Strom bewirkt ein Schliessen (Leitendwerden) der Kontakte des Stromrelais, so dass über dieses ein Steuerimpuls zum Leitendsteuern der anderen Thyristorschalter zu diesen gelangt, wenn ein solcher von der Speichereinheit her aufgrund einer vorangegangenen Überspannung ansteht. According to the invention, this object is achieved by the features mentioned in the characterizing part of patent claim 1. In this embodiment according to the invention, a threshold value element is assigned as an overvoltage element to each of the strings, and when one of them responds, only its thyristor is initially controlled in a conductive manner. The current now flowing through one of the parallel strands causes the contacts of the current relay to close (to become conductive), so that a control pulse for controlling the other thyristor switches is sent to the relay when it comes from the storage unit due to a previous overvoltage.

Mithin wird durch die erfindungsgemässe Ausbildung erreicht, dass die Zündung eines Thyristorschalters in einem der Stränge sich auf die übrigen Stränge sofort ausbreitet, wenn eine in der Speichereinheit registrierte Überspannung vorausging, diese Ausbreitung bei NichtVorliegen dieser Voraussetzung aber verhindert wird. It is thus achieved through the design according to the invention that the ignition of a thyristor switch in one of the strands spreads to the other strands immediately if an overvoltage registered in the memory unit precedes this spreading, but is prevented if this requirement is not met.

Die Erfindung wird nachstehend durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung, weiter erläutert; diese zeigt die Prinzipschaltung der Erregeranlage einer Synchronmaschine. The invention is explained below by the description of an embodiment with reference to the drawing; this shows the basic circuit of the excitation system of a synchronous machine.

Zur Erregeranlage der Synchronmaschine 4 gehört eine Erregereinrichtung 1 aus einem an die Ständerwicklung 3 der Synchronmaschine 4 angeschlossenen Transformator 2, The excitation system of the synchronous machine 4 includes an excitation device 1 from a transformer 2 connected to the stator winding 3 of the synchronous machine 4,

einem an diesen angeschlossenen steuerbaren Stromrichter 5, an dessen Ausgang die Erregerwicklung 6 der Synchronmaschine 4 angeschlossen ist, sowie aus einer Steuerrichtung 7, deren Ausgang an die Steuerelektroden der Thyristoren 8 des steuerbaren Stromrichters 5 angeschlossen ist. a controllable converter 5 connected to the latter, to the output of which the excitation winding 6 of the synchronous machine 4 is connected, and from a control direction 7, the output of which is connected to the control electrodes of the thyristors 8 of the controllable converter 5.

Parallel zum Ausgang des Stromrichters 5 liegt ein Anlassund Schutzgerät 9. Ein Stromrelais 10 überwacht den im Anlass- und Schutzgerät 9 fliessenden Strom, und zwar schliessen die Kontakte 33,34 und 35 des Stromrelais 10, A starting and protection device 9 is located parallel to the output of the converter 5. A current relay 10 monitors the current flowing in the starting and protection device 9, namely the contacts 33, 34 and 35 of the current relay 10 close,

wenn ein Strom durch das Anlass- und Schutzgerät 9 zu flies-sen beginnt. when a current begins to flow through the starting and protection device 9.

Das Anlass- und Schutzgerät 9 besteht aus Parallelsträngen 11,12 und 13. Deren Anzahl hängt von der Leistung der Synchronmaschine 4 und den Forderungen nach einer Reservehaltung ab, beispielsweise wenn ein Anlassen der Synchronmaschine 4 auch bei Abschaltung eines Parallelstranges des Anlass- und Schutzgeräts 9 möglich sein soll. The starter and protection device 9 consists of parallel lines 11, 12 and 13. The number of which depends on the performance of the synchronous machine 4 and the demands for reserve maintenance, for example when starting the synchronous machine 4 even when a parallel line of the starter and protective device 9 is switched off should be possible.

Den Parallelsträngen 11,12 und 13 ist ein Auslöseschal-kreis 14 zugeordnet, der bei der Einschaltung aller Parallelstränge 11, 12,13 mitwirkt. A trigger circuit 14 is assigned to the parallel strands 11, 12 and 13 and participates in the activation of all the parallel strands 11, 12, 13.

In jedem der Parallelstränge 11, 12, 13 sind hintereinander ein Widerstand 15, ein aus gegenparallelgeschalteten Thyristoren 17,18 bestehender Thyristorschalter 16 und eine Einrichtung 19 zur Notschaltung des Parallelstranges, z.B. eine Sicherung. Zwischen der Anode und der Steuerelektrode der Thyristoren 17,18 jedes Parallelstranges liegt ein erstes Schwellwertglied 20, das aus einer Gegenreihenschaltung einer Zenerdiode 21 und einer Diode 22 besteht. An die Steuerelektrode der Thyristoren 17, 18 ist die Kathode einer Diode 22' angeschlossen, die ebenso wie auch die Diode 22 zur Entkopplung des Stromkreises des Schwellwertgliedes 20 und des Stromkreises des Auslöseschaltkreises 14 für die Parallelstränge dient. In each of the parallel strands 11, 12, 13 there are one behind the other a resistor 15, a thyristor switch 16 consisting of thyristors 17, 18 connected in parallel and a device 19 for emergency switching of the parallel strand, e.g. a fuse. Between the anode and the control electrode of the thyristors 17, 18 of each parallel line there is a first threshold value element 20, which consists of a counter-series connection of a Zener diode 21 and a diode 22. The cathode of a diode 22 'is connected to the control electrode of the thyristors 17, 18 and, like the diode 22, serves to decouple the circuit of the threshold element 20 and the circuit of the trigger circuit 14 for the parallel strands.

Der Auslöseschaltkreis 14 für die Parallelstränge 11,12, 13 besteht aus einem Schwellwertglied 23 mit Zenerdioden 24 und Dioden 25, einer Speichereinheit 26 und einem Impulsformerglied 27. Diese letzteren Baugruppen sind aufgebaut aus einer Gegenparallelschaltung von Thyristoren 28,29 mit der ein Widerstand 30 und Zenerdioden 31,32 in Reihe liegen. Zwischen den Anoden und den Steuerelektroden der Thyristoren 28,29 liegen die Zenerdioden 24 und die Dioden 25. Der Ansprechspannungswert der Zenerdioden 24 ist höher als die Spannung am Ausgang des Stromrichters 5 bei störungsfreiem Betrieb des Synchrongenerators, liegt aber unterhalb des Ansprechspannungswertes der Zenerdioden 21. The trigger circuit 14 for the parallel lines 11, 12, 13 consists of a threshold element 23 with Zener diodes 24 and diodes 25, a memory unit 26 and a pulse shaper element 27. These latter modules are constructed from a parallel connection of thyristors 28, 29 with a resistor 30 and Zener diodes 31.32 are in series. The Zener diodes 24 and the diodes 25 are located between the anodes and the control electrodes of the thyristors 28, 29. The response voltage value of the Zener diodes 24 is higher than the voltage at the output of the converter 5 when the synchronous generator is in trouble-free operation, but is below the response voltage value of the Zener diodes 21.

Die Kathoden der Zenerdioden 31, 32 sind über die Kontakte 33,34 des Stromrelais 10 an die Steuerelektroden der Thyristoren 18, 17 der jeweiligen Parallelstränge 11, 12,13 angeschlossen. The cathodes of the Zener diodes 31, 32 are connected via the contacts 33, 34 of the current relay 10 to the control electrodes of the thyristors 18, 17 of the respective parallel strands 11, 12, 13.

Parallel zum Widerstand 30 liegt ein Kontrollrelais 36 für den Strom der Thyristoren 28 und 29, dessen Kontakt 37 parallel zum Kontakt 35 des Stromrelais 10 und an den Eingang der Steuereinrichtung 7 des Stromrichters 5 angeschlossen ist. Parallel to the resistor 30 is a control relay 36 for the current of the thyristors 28 and 29, the contact 37 of which is connected in parallel to the contact 35 of the current relay 10 and to the input of the control device 7 of the converter 5.

Der Betrieb der Erregeranlage verläuft wie folgt: The excitation system operates as follows:

Im Normalbetrieb liegt die Spannung am Ausgang der Erregereinrichtung 1 unterhalb des Ansprechspannungswertes der Zenerdioden 24 und 21, so dass das Anlass- und Schutzgerät 9 und die Auslöseschaltung 14 nicht ansprechen. Die Erregereinrichtung 1 speist in bekannter Weise die Erregerwicklung 6 der Synchronmaschine. In normal operation, the voltage at the output of the excitation device 1 is below the response voltage value of the Zener diodes 24 and 21, so that the starter and protection device 9 and the trigger circuit 14 do not respond. The excitation device 1 feeds the excitation winding 6 of the synchronous machine in a known manner.

In mit Überspannungen an der Erregerwicklung 6 der Synchronmaschine 4 verbundenen Übergangszuständen der Synchronmaschine 4 (Asynchronlauf-Anlauf eines Synchronmotors und ähnlich) können Spannungen an der Erregerwicklung oberhalb des Ansprechspannungswertes der Zenerdioden 24 auftreten. Dann schalten diese durch und es fliesst ein Strom von ihrer Anode zur Steuerelektrode des zugehörigen Thyristors 28 (falls die in der Erregerwicklung zu diesem Zeitpunkt induzierte Spannung positiv ist) oder 29 (falls die in der Erregerwicklung induzierte Spannung negativ ist). Wenn z.B. die Spannung positiv ist, zündet der Thyristor 28. In overvoltage on the excitation winding 6 of the synchronous machine 4 connected to transition states of the synchronous machine 4 (asynchronous start of a synchronous motor and the like), voltages can occur on the excitation winding above the response voltage value of the Zener diodes 24. Then these switch through and a current flows from their anode to the control electrode of the associated thyristor 28 (if the voltage induced in the field winding at this time is positive) or 29 (if the voltage induced in the field winding is negative). If e.g. the voltage is positive, the thyristor 28 fires.

Über die Zenderdiode 31, den Thyristor 28, den Widerstand 30 und die Zenerdiode 32 fliesst jetzt ein Strom. Aufgrund des am Widerstand 30 auftretenden Spannungsabfalls spricht das Relais 36 an. An der Zenerdiode 32 tritt eine Spannung auf, die betragsmässig zum Zünden der Thyristoren 17,18 der Parallelstränge 11, 12, 13 ausreichen würde, jedoch ist der Steuerkreis dieser Thyristoren durch den offenen Kontakt 34 unterbrochen, so dass die Thyristoren 17, 18 nicht zünden. A current now flows through the zender diode 31, the thyristor 28, the resistor 30 and the zener diode 32. Because of the voltage drop across resistor 30, relay 36 responds. A voltage occurs at the zener diode 32, which would be sufficient to ignite the thyristors 17, 18 of the parallel strands 11, 12, 13, but the control circuit of these thyristors is interrupted by the open contact 34, so that the thyristors 17, 18 do not ignite .

Bei einem weiteren Spannungsanstieg schaltet die im Steuerkreis des Thyristors 17 eines Parallelstranges, beispielsweise im Parallelstrang 11, liegende Zenerdiode 21 durch. Jetzt fliesst ein Steuerstrom über die Anode des Thyristors 17, die Zenerdiode 21, die Diode 22, die Steuerelektrode des Thyristors 17 und die Kathode des Thyristors 17. Dieser zündet den Thyristor 17, so dass der zugehörige Widerstand 15 dieses Parallelstranges 11 zur Erregerwicklung 6 der Synchronmaschine 4 hinzu an die Erregereinrichtung 1 angeschlossen wird. Über den Parallelstrang 11 fliesst ein Strom, die Spannung an der Erregerwicklung 6 fällt unter den Ansprechspannungswert der Zenerdioden 21 der Parallelstränge 12, 13 ab und diese bleiben stromlos. In the event of a further rise in voltage, the zener diode 21 in the control circuit of the thyristor 17 of a parallel line, for example in the parallel line 11, switches through. Now a control current flows through the anode of the thyristor 17, the zener diode 21, the diode 22, the control electrode of the thyristor 17 and the cathode of the thyristor 17. This ignites the thyristor 17, so that the associated resistor 15 of this parallel strand 11 to the excitation winding 6 Synchronous machine 4 is connected to the excitation device 1. A current flows through the parallel strand 11, the voltage at the excitation winding 6 falls below the response voltage value of the Zener diodes 21 of the parallel strands 12, 13 and these remain de-energized.

Über den Thyristor 28 fliesst aber der Strom weiter, und über der Stabilisatordiode 32 fällt nach wie vor eine Spannung ab, die zum Zünden der Thyristoren 17 ausreicht, weshalb in dem Augenblick, wo ein über den Parallelstrang 11 fliessender Strom zum Anziehen des Relais 10 führt, der Kontakt 34 schliesst und das Impulsformerglied 27 an die Steuerelektroden der Thyristoren 17 der Parallelstränge 12, 13 angeschaltet wird. Dann werden auch die Thyristoren 17 dieser Parallelstränge leitend, so dass alle Parallelstränge an die Erregerwicklung 6 angeschlossen sind. Infolgedessen verteilt sich der Anlassstrom auf alle Parallelstränge 11, 12, 13 und die Spannung an der Erregerwicklung 6 sinkt in einer noch höheren Masse ab. However, the current continues to flow via the thyristor 28, and a voltage continues to drop across the stabilizer diode 32, which is sufficient to ignite the thyristors 17, which is why at the moment when a current flowing via the parallel line 11 leads to the relay 10 being pulled , the contact 34 closes and the pulse shaping element 27 is connected to the control electrodes of the thyristors 17 of the parallel strands 12, 13. Then the thyristors 17 of these parallel strands also become conductive, so that all parallel strands are connected to the excitation winding 6. As a result, the starting current is distributed over all parallel strands 11, 12, 13 and the voltage across the excitation winding 6 drops to an even greater extent.

Ist die Spannung an der Erregerwicklung 6 negativ, so verlaufen die Vorgänge analog, wobei jeweils der Thyristor 29 der Auslöseschaltung 14 für die Parallelstänge und die Thyristoren 18 der Parallelstränge II, 12, 13 gezündet werden. If the voltage at the excitation winding 6 is negative, the processes proceed analogously, the thyristor 29 of the trigger circuit 14 for the parallel rods and the thyristors 18 of the parallel strands II, 12, 13 being fired.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

653 190 653 190

4 4th

Nach Abschluss des Übergangsvorganges, wenn die in der Erregerwicklung 6 der Synchronmaschine 4 induzierte Spannung unter die Spannung am Eingang des Stromrichters 5 abfällt, werden das Anlass- und Schutzgerät 9 und der Auslöseschaltkreis 14 für die Parallelstränge mit Hilfe des Kontaktes 35 des Stromrelais 10 und des Kontaktes 37 des Kontrollrelais 36 abgeschaltet. Deren Schliessen bewirkt, dass die Steuereinrichtung 7 die Spannung am Ausgang des Stromrichters 5 kurzzeitig auf Null herabsetzt, wodurch es zu einem Nulldurchgang an den Thyristoren 28 bzw. 29 und 17 bzw. 18 und damit zur Abschaltung des Anlass- und Schutzgerätes 9 und des Auslöseschaltkreis 14 kommt. After completion of the transition process, when the voltage induced in the excitation winding 6 of the synchronous machine 4 drops below the voltage at the input of the converter 5, the starting and protection device 9 and the trigger circuit 14 for the parallel strands are made using the contact 35 of the current relay 10 and the Contact 37 of the control relay 36 switched off. Closing them causes the control device 7 to briefly reduce the voltage at the output of the converter 5 to zero, causing the thyristors 28 or 29 and 17 or 18 to pass through zero and thus to switch off the starter and protection device 9 and the trigger circuit 14 is coming.

Tritt im Übergangsvorgang der Synchronmaschine 4 nur eine geringfügige Spannungserhöhung auf einen Pegel oberhalb des Ansprechspannungswertes der Zenerdiode 24, aber unterhalb des Ansprechungsspannungswertes der Zenerdiode 21 auf, so spricht nur der Auslöseschaltkreis 14 für die Parallelstränge an, wodurch das Vorhandensein der Überspannung im Stromkreis der Thyristoren 28,29 gespeichert wird. Da die Thyristoren 17, 18 mit keiner Steuerspannung beaufschlagt werden, werden die Stränge 11, 12,13 nicht stromdurchflos-sen. Der Auslöseschaltkreis 14 für die Parallelstränge wird bei einem Spannungsabfall an der Erregerwicklung 6 auf einen Pegel gleich oder unterhalb der Spannung am Eingang des Stromrichters 5 mit Hilfe des Kontaktes 37 des Kontrollrelais 36 wieder abgeschaltet, indem, wie beschrieben, die Steuereinrichtung 7 die Spannung am Ausgang des Stromrichters 5 kurzzeitig zu Null macht. If only a slight increase in voltage to a level above the response voltage value of the Zener diode 24, but below the response voltage value of the Zener diode 21 occurs in the transition process of the synchronous machine 4, only the trigger circuit 14 responds for the parallel strands, as a result of which the presence of the overvoltage in the circuit of the thyristors 28 , 29 is saved. Since no control voltage is applied to the thyristors 17, 18, the strands 11, 12, 13 are not subjected to current flow. The trigger circuit 14 for the parallel strands is switched off again in the event of a voltage drop at the excitation winding 6 to a level equal to or below the voltage at the input of the converter 5 with the aid of the contact 37 of the control relay 36 by, as described, the control device 7 the voltage at the output of the converter 5 briefly makes zero.

Beim Ausfall eines der Parallelstränge, beispielsweise des Parallelstranges 11, infolge eines Durchschlages des Thyristors 17 fliesst im Normalbetrieb der Synchronmaschine 4 über den Parallelstrang 11 ein Havarierstrom. Das Stromrelais 10 zieht an. Da aber keine Überspannungen aufgetreten waren, liegt die Spannung an der Erregerwicklung 6 unterhalb des Ansprechspannungswertes der Zenerdiode 24, und der Auslöseschaltkreis 14 steht nicht bereit zur Zündung der Parallelstränge. Es kommt also nicht zu einer Ansteuerung der Thyristoren 17,18 der Parallelstränge 12, 13, so dass diese stromlos bleiben und die Störung eingegrenzt bleibt. Der ausgefallene Parallelstrang 11 wird in bekannter Weise von der Einrichtung 19 zur Notschaltung, hier einer Sicherung, abgeschaltet. If one of the parallel lines, for example the parallel line 11, fails as a result of a breakdown of the thyristor 17, a normal current flows through the parallel line 11 during normal operation of the synchronous machine 4. The current relay 10 picks up. However, since no overvoltages had occurred, the voltage at the excitation winding 6 is below the response voltage value of the zener diode 24, and the trigger circuit 14 is not ready to ignite the parallel strands. There is therefore no activation of the thyristors 17, 18 of the parallel strands 12, 13, so that they remain de-energized and the fault remains limited. The failed parallel line 11 is switched off in a known manner by the device 19 for emergency switching, here a fuse.

5 Bei einer Störung im Auslöseschaltkreis 14 für die Paral-lestränge, beispielsweise bei einem Durchschlag des Thyristors 28, tritt an der Zenerdiode 32 eine Spannung auf, die zur Einschaltung der Parallelstränge 11, 12, 23 ausreichend wäre. Da aber in den Strängen 11,12,13 kein Strom fliesst, ist das io Stromrelais 10 offen, und die Steuerspannung gelangt nicht zu den Steuerelektroden der Thyristoren 17,18. Die Parallelstränge 11,12, 13 werden nicht leitend geschaltet und die Störung im Auslöseschaltkreis 14 für die Parallelstränge hat keine weiteren Auswirkungen. Wegen der geringen Leistung 15 des Auslöseschaltkreises 14 ist ein dauernder Stromdurch-fluss über diese bis zur planmässigen Stillsetzung der Synchronmaschine 4 zulässig. Ist das nicht erwünscht, kann im Stromkreis des Auslöseschaltkreises 14 noch ein besonderer Ausschalter vorgesehen werden, mit dem sie im beschriebe-20 nen Fall dann abgeschaltet werden könnte. 5 In the event of a fault in the trigger circuit 14 for the parallel reading strands, for example if the thyristor 28 breaks down, a voltage occurs at the zener diode 32 which would be sufficient to switch on the parallel strands 11, 12, 23. However, since no current flows in the strands 11, 12, 13, the current relay 10 is open, and the control voltage does not reach the control electrodes of the thyristors 17, 18. The parallel lines 11, 12, 13 are not turned on and the fault in the trigger circuit 14 for the parallel lines has no further effects. Because of the low power 15 of the trigger circuit 14, a constant current flow through it is permissible until the synchronous machine 4 is brought to a scheduled stop. If this is not desired, a special switch can be provided in the circuit of the trigger circuit 14, with which it could then be switched off in the described case.

Es ist zu sehen, dass es in der beschriebenen Erregeranlage nur dann zu einer Einschaltung aller Parallelstränge 11, 12, 13 des Anlass- und Schutzgerätes 9 kommt, wenn in den Übergangszuständen der Synchronmaschine 4 tatsächlich 25 Überspannungen an der Erregerwicklung 6 auftreten. Dagegen ist beim Ausfall nur eines Parallelstranges oder bei einer Störung im Auslöseschaltkreis 14 die Einschaltung aller Parallelstränge 11, 12,13 des Anlass- und Schutzgerätes 9 verhindert. It can be seen that in the excitation system described, all the parallel lines 11, 12, 13 of the starter and protection device 9 are only switched on when 25 overvoltages actually occur on the excitation winding 6 in the transition states of the synchronous machine 4. On the other hand, if only one parallel line fails or in the event of a fault in the trigger circuit 14, all parallel lines 11, 12, 13 of the starter and protection device 9 are prevented from being switched on.

30 Die erforderlichenfalls sichere Einschaltung aller Parallelstränge 11,12,13 des Anlass- und Schutzgerätes 9 gestattet es, deren Strombelastung zu erhöhen und somit die Abmessungen und die Masse sowohl des Gerätes 9 als auch der Erregeranlage im ganzen ohne Verringerung seiner Betriebs-35 Zuverlässigkeit zu reduzieren. Auch sind zum Betrieb der Speichereinheit 26 und des Impulsformers 27 keine zusätzlichen Speisequellen notwendig. 30 If necessary, the safe switching on of all parallel lines 11, 12, 13 of the starting and protective device 9 allows their current load to be increased and thus the dimensions and the mass of both the device 9 and the excitation system as a whole without reducing its operational reliability to reduce. In addition, no additional supply sources are necessary to operate the storage unit 26 and the pulse shaper 27.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

653 190 PATENT CLAIMS

1. Excitation system of a synchronous machine, which system contains an excitation device connected to an excitation winding of the synchronous machine and a starter and protection device which responds to overvoltages of both polarities, which is connected in parallel to the excitation winding via a current relay and which has a plurality of parallel strands, each of which is connected in series consist of a resistor and anti-parallel connected thyristor switches, between the anode and control electrode of which a first threshold element with a response voltage value is connected, characterized by a trigger circuit (14) with a second threshold element (23) connected in parallel to the output of the excitation device (1) Response voltage value below the response voltage value of the first threshold value element (20), with a memory unit (26) storing the overvoltage state, which can be set into the memory state by the threshold value element (23), and with a pulse shaping element (27) which can be triggered by the memory unit (26) and forms a voltage pulse corresponding to the polarity of the overvoltage, the output of the pulse shaping element via contacts (34, 35) of the current relay (10) in this way to the control electrodes of the thyristor switches (16 ) is connected so that when an overvoltage occurs after the current relay (10) responds as a result of the current flowing through a parallel line (11, 12 or 13), the voltage pulse switches through the thyristors of the other parallel lines.

2. Excitation system according to claim 1, characterized in that the memory unit (26) from antiparallel connected thyristors (28, 29) and the pulse shaper (27) from Zener diodes (31,32) each to an output terminal of the excitation device (1), and The cathode of a zener diode (31) is connected directly to one pole of the storage unit (26) and the cathode of the other zener diode (32) is connected to the other pole of the storage unit via a resistor (30).