CH673539A5

CH673539A5 -

Info

Publication number: CH673539A5
Application number: CH340687A
Authority: CH
Inventors: Andreas Dr Maier
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1986-10-13
Filing date: 1987-09-04
Publication date: 1990-03-15
Also published as: DE3634802A1

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur selektiven Erfassung eines Erdschlusses im Rotorkreis einer elektrischen Maschine gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Einrichtung ist beispielsweise bekannt aus der EP-A1-0 131 718. Bei der bekannten Einrichtung sind zur vollständig selektiven Erfassung eines Erdschlusses im Rotorkreis entweder zwei voneinander unabhängige Relais oder ein Relais in Verbindung mit einem Wechselschalter in der Erdleitung erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist, die bekannte Einrichtung zu vereinfachen. Zur Lösimg dieser Aufgabe wird eine Einrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, welche erfindungs-gemäss die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale aufweist.

Die mit der Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass ein zweites Relais und/oder ein Wechselschalter in der Erdleitung nicht erforderlich sind.

Weitere Vorteile sowie bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung, wie sich auch in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet sind, ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Erdleitung auf der Gleichstromseite der Erregerquelle an den Rotorkreis angekoppelt ist und

Fig. 2 eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Erdleitung auf der Wechselstromseite der Erregerquelle an den Rotorkreis angekoppelt ist.

Die Fig. 1 und 2 sind Blockschaltbilder, in denen alle zum unmittelbaren Verständnis der Erfindung nicht notwendigen Schaltungsmerkmale nicht dargestellt sind. In beiden Figuren sind übereinstimmende Teile mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.

In den Figuren ist mit 1 eine Rotorwicklung bezeichnet, welche über Stromschienen 2 und 3 zwischen die Pole einer Erre-5 gerquelle 4 geschaltet ist. Rotorwicklung 1 und Erregerquelle 4 bilden zusammen einen Rotorkreis. Die Erregerquelle 4 ist eine Gleichstromquelle und als Stromrichter 4.1 ausgebildet, welcher über einen Erregertransformator 4.2 an eine nicht dargestellte Wechselspannungsquelle angeschlossen ist. Vom Rotorkreis 1 io führt eine Erdleitung 5 gegen Erde 6. In der Erdleitung 5 sind in Reihe eine Wechselspannungsquelle 7 sowie ein oder mehrere Kondensatoren 8 angeordnet. Die Wechselspannungsquelle 7 wirkt in bekannter Weise als Verlagerungsspannungsquelle. Mit 9 ist ein Stromwandler bezeichnet, welcher als Schienen- bzw. 15 Ringkernwandler ausgeführt ist. Sein ringförmiger Kern um-schliesst sowohl die Erdleitung 5 als auch die Stromschienen 2 und 3 als Primärwicklungen. Alle drei Leitungen sind mit einfacher Windungszahl durch den Ringkern des Stromwandlers 9 geführt. Die Erdleitung 5 ist von der Erde 6 zum Rotorkreis hin 20 in Richtung auf die Rotorwicklung 1 durch den Ringkern des Stromwandlers 9 geführt. In beiden Figuren ist die Erdleitung 5 bezüglich des Stromwandlers 9 auf der Seite der Erregerquelle 4 an den Rotorkreis angeschlossen. In Fig. 1 ist sie parallel an die Pole der Erregerquelle 4 bzw. die Stromschienen 2, 3 ange-25 schlössen; in Fig. 2 dagegen an den Sternpunkt des Erregertransformators 4.2. Im Sekundärkreis 9.1 des Stromwandlers 9 ist ein Relais 10 angeordnet. Das Relais 10 spricht an, wenn im Sekundärkreis 9.1 ein Sekundärstrom auftritt und dieser Sekundärstrom eine erste Schwelle überschreitet. Neben dieser einzi-30 gen Schwelle ist im Relais 10 eine zweite, höhere Schwelle vorgesehen, deren Überschreitung durch das Relais gleichfalls signalisiert wird.

Der Stromwandler 9 erfasst die Summe der in der Erdleitung 5 und in den Stromschienen 2 und 3 fliessenden Ströme. 35 In seinem Sekundärkreis 9.1 fliesst ein zu dieser Summe proportionaler Sekundärstrom. Der Strom in der Erdleitung 5 ist mit Ji, der Strom in der Stromschiene 2 mit J2 und der Strom in der Stromschiene 3 mit J3 bezeichnet. Im folgenden sollen die Ströme Ji, J2 und J3 mit übereinstimmendem Vorzeichen in 40 Richtung zur Rotorwicklung 1 bewertet sein. Entsprechende Zählpfeile sind in den Figuren eingezeichnet.

Im erdschlussfreien Zustand ist der die Wechselspannungsquelle 7 enthaltende Stromkreis praktisch nur über die natürliche Erdkapazität der Rotorwicklung 1 geschlossen. Der über 45 diese Erdkapazität fliessende Strom ist jedoch klein und soll im folgenden vernachlässigt werden. Damit ergibt sich der Strom Ji in der Erdleitung 5 zu Null. Über die Rotorwicklung 1 fliesst ein durch den Stromrichter 4.1 in der Erregerquelle 4 gleichgerichteter Erregerstrom. Dieser tritt in der Stromschiene 2 als 50 Strom J2 und in der Stromschiene 3 mit gleicher Grösse, jedoch umgekehrtem Vorzeichen als Strom J3 auf. Die Summe beider Ströme J2 und J3 ist Null. Die von den Strömen J2 und J3 im Stromwandler 9 verursachten Durchflutungen heben sich gegenseitig gerade auf. Dies gilt auch, wenn die Ströme J2 und J3 kei-55 ne idealen Gleichströme, sondern mit vom Stromrichter 4.1 erzeugten Oberwellen überlagert sind. Im Sekundärkreis 9.1 des Stromwandlers 9 tritt bei beiden in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen gemäss Fig. 1 und Fig. 2 kein Sekundärstrom auf, welcher das Relais 10 zum Ansprechen bringen » könnte. Der Sekundärstrom bleibt unterhalb der niedrigeren der beiden Schwellen im Relais 10.

Bei einem Erdschluss irgendwo im Rotorkreis fliesst in der Erdleitung 5 ein von der Wechselspannungsquelle 7 eingeprägter Erdstrom als Strom Ji. Er durchsetzt bei beiden in der 65 Zeichnung dargestellten Ausführungsformen den Ringkern des Stromwandlers 9 und erzeugt in diesem eine Nettodurchflutung, welche einen Sekundärstrom im Sekundärkreis 9.1 zur Folge hat. Ist der Erdschluss in der Erregerquelle 4 lokalisiert, so

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bleibt es bei dieser einfachen Durchsetzung des Stromwandlers 9.

Ist der Erdschluss dagegen in der Rotorwicklung 1 lokalisiert, so durchsetzt der Erdstrom auf den Stromschienen 2 und 3 den Stromwandler 9 ein zweites Mal. Dies ist dadurch bedingt, dass die Erdleitung 5 nach der Erfindung bezüglich des Stromwandlers 9 auf der Seite der Erregerquelle 4 an den Rotorkreis angekoppelt ist. Das zweifache Durchsetzen des Stromwandlers 9 hat gegenüber einem nur einmaligen Durchsetzen eine Verdoppelung der Durchflutung und entsprechend in etwa einen doppelt so grossen Sekundärstrom im Sekundärkreis 9.1 zur Folge.

Im Relais 10 sind die beiden genannten Schwellen nun so eingestellt, dass ein bei einem Erdschluss in der Erregerquelle 4 auftretender Sekundärstrom im Sekundärkreis 9.1 nur die erste, niedrigere, nicht aber die zweite, höhere Schwelle überschreitet. Letzteres soll aber bei einem Erdschluss in der Rotorwicklung 1 der Fall sein.

Je nachdem, ob keine der Schwellen, nur die niedrigere erste, oder beide Schwellen überschritten werden, wird vom Relais 10 kein Erdschluss oder selektiv ein Erdschluss in der Erregerquelle 4 oder in der Rotorwicklung 1 detektiert.

In beiden Ausführungsformen gemäss Fig. 1 und Fig. 2 5 kann mit dem Relais 10 in Reihe im Sekundärkreis 9.1 ein Tiefpassfilter 11 geschaltet sein. Das Tiefpassfilter 11 sperrt mit Vorteil vor allem vom Stromrichter 4.1 erzeugte Oberwellen, soweit diese vom Stromwandler 9 nicht unterdrückt werden.

io Im Unterschied zum vorstehend Beschriebenen könnte die Erdleitung 5 bezüglich des Stromwandlers 9 auch auf der Seite der Rotorwicklung 1 an den Rotorkreis angekoppelt werden. In diesem Fall müsste sie allerdings von Erde 6 zum Rotorkreis hin in Richtung auf die Erregerquelle 4 durch den Ringkern des ls Stromwandlers 9 geführt sein. Eine Überschreitung nur der niedrigeren Schwelle im Relais 10 durch den Sekundärstrom im Sekundärkreis 9.1 würde dann einen Erdschluss in der Rotorwicklung 1 bedeuten, eine Überschreitung auch noch der höheren Schwelle dagegen einen Erdschluss in der Erregerquelle 4.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Einrichtung zur selektiven Erfassung eines Erdschlusses im Rotorkreis einer elektrischen Maschine, wobei im Rotorkreis eine Rotorwicklung (1) über Stromschienen (2, 3) zwischen die Pole einer Erregerquelle (4) geschaltet ist, bei welcher Einrichtung der Rotorkreis über eine mindestens einen Kondensator (8) und eine Wechselspannungsquelle (7) in Reihe enthaltende Erdleitung (5) gegen Erde (6) geschaltet und bei welcher ein Relais (10) im Sekundärkreis (9.1) eines Ringkernwandlers (9) angeordnet ist, durch dessen Ringkern die Stromschienen (2, 3) und die Erdleitung (5) geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Erdleitung (5) von Erde (6) zum Rotorkreis hin von derjenigen Seite her durch den Ringkern des Ringkernwandlers (9) geführt ist, auf der sie bezüglich des Ringkernwandlers (9) an den Rotorkreis angekoppelt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Relais (10) die Überschreitung zweier verschieden hoher Schwellen durch den Sekundärstrom im Sekundärkreis (9.1) des Ringkernwandlers (9) detektierbar ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erdleitung (5) bei Ausbildung der Erregerquelle (4) als ein von einer weiteren Wellenspannungsquelle über einen Erregertransformator (4.2) gespeister Stromrichter (4.1) am Erreger-transformator (4.2) angeschlossen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erdleitung (5) mit wenigstens einem der Pole der Erregerquelle (4) verbunden ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Relais (10) im Sekundärkreis (9.1) des Ringkernwandlers (9) in Reihe ein Tiefpassfilter (11) vorgesehen ist.