DE1009708B

DE1009708B - Protective device for switching off a synchronous generator

Info

Publication number: DE1009708B
Application number: DEA18861A
Authority: DE
Inventors: Robert Keller
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1953-09-14
Filing date: 1953-09-28
Publication date: 1957-06-06
Also published as: CH314773A

Description

Wenn in einer Stromerzeugungsani age ein Synchrongenerator über eine lange Leitung auf ein Versorgungsnetz arbeitet, ist der Synchrongenerator mit einem beträchtlichen kapazitiven Blindstrom belastet. Diese kapazitive Belastung bedingt, um Überspannung zu vermeiden, eine Verringerung der Erregung des Generators gegenüber der Leerlauferregung. Die Verringerung der Erregung hängt auch von der Wirkbelastung des Netzes ab. Je geringer diese gegenüber der Blindbelastung ist, um so· schwächer ist die Erregung der Maschine zu halten. Dabei kann es ohne weiteres vorkommen, daß die Erregung ganz weggenommen oder sogar negativ gemacht werden muß. Trotzdem können sich Überspannungen in der Anlage ergeben, die diese gefährden. Die Gefährdung ist dann besonders groß, wenn das Versorgungsnetz am Ende der langen Übertragungsleitung plötzlich abgeschaltet wird, so daß der Generator nur noch durch die kapazitive Blindlast der Übertragungsleitung belastet ist. Dabei kommt noch der weitere ungünstige Umstand hinzu, daß die Drehzahl des Generators durch die plötzliche Entlastung ansteigt und damit auch die Frequenz des Blindstromes, bis die Turbinenregulierung ihrerseits mit einer gewissen Zeitverzögerung die Energiezufuhr abdrosselt. Die plötzliche Entlastung des Generators bei Bestehenbleiben der kapazitiven Blindlast und einer gleichzeitigen Frequenzerhöhung begünstigt zusätzlich die Entstehung einer gefährlichen Überspannung, die durch den sofort einsetzenden Spannungsregler selbst bei Erreichen einer Gegenerregung in vielen Fällen sich nicht mehr vermeiden läßt. Um eine Gefährdung der Anlage zu verhindern, ist es unerläßlich, den Schalter zwischen Generator und der Leitung rechtzeitig zu öffnen, bevor die sich anfachenden Überspannungen ein gefährliches Maß erreicht haben. Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, diese rechtzeitige Auslösung des Generatorschalters zu bewirken. If there is a synchronous generator in a power generation plant works over a long line to a supply network, the synchronous generator is with loaded with a considerable capacitive reactive current. This capacitive load causes overvoltage to avoid a reduction in the excitation of the generator compared to the no-load excitation. the The reduction in excitation also depends on the active load on the network. The lower this compared to the reactive load, the weaker the excitation of the machine is to be maintained. Here can it can easily happen that the excitement is completely taken away or even made negative got to. Nevertheless, overvoltages can occur in the system that endanger it. The hazard is particularly large when the supply network suddenly stops at the end of the long transmission line is switched off, so that the generator is only due to the capacitive reactive load of the transmission line is burdened. There is also the further unfavorable fact that the speed of the Generator increases due to the sudden discharge and with it the frequency of the reactive current until the turbine regulation for its part throttles the energy supply with a certain time delay. the sudden discharge of the generator if the capacitive reactive load persists and a simultaneous one Increasing the frequency also favors the creation of a dangerous overvoltage, the thanks to the voltage regulator that starts immediately, even when counter-excitation is reached in many cases can no longer be avoided. In order to avoid endangering the system, it is essential to use the Open the switch between the generator and the line in good time before the overvoltages build up have reached a dangerous level. The object of the present invention is to timely To cause triggering of the generator switch.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Abschalten eines Synchrongenerators, der über eine Leitung mit beträchtlicher Kapazität auf ein fernes Versorgungsnetz arbeitet und bei der eine Selbsterregung, insbesondere erst infolge eines Frequenzanstieges zufolge der plötzlichen Turbinenentlastung zu erwarten ist. Die Erfindung besteht darin, daß die Auslösung des Generatorschalters mittels einer Schutzeinrichtung erfolgt, die auf den zunehmenden kapazitiven Blindlaststrom bei gleichzeitigem Frequenzanstieg anspricht, so daß bei Abschalten des fernen Netzes das Entstehen gefährlicher Überspannungen am Synchrongenerator verhindert wird.The invention relates to a device for switching off a synchronous generator that has a Line with considerable capacity works on a distant supply network and in which a self-excitation, in particular only as a result of a frequency increase due to the sudden turbine relief is to be expected. The invention consists in that the triggering of the generator switch by means of a Protection device takes place, which is based on the increasing capacitive reactive load current with a simultaneous increase in frequency responds, so that dangerous overvoltages occur when the remote network is switched off is prevented at the synchronous generator.

Die Auslösung des Generatorschalters erfolgt also nur bei Überschreiten eines maximal kapazitiven Schutzeinrichtung zum Abschalten
eines SynchrongeneratorsThe generator switch is only triggered when a maximum capacitive protective device is exceeded for switching off
a synchronous generator

Anmelder:Applicant:

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie._r Baden (Schweiz)Public company Brown, Boveri & Cie. _r Baden (Switzerland)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6Representative: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, patent attorney,
Munich 23, Dunantstr. 6th

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 14. September 1953Claimed priority:
Switzerland from September 14, 1953

Robert Keller, Ennetbaden (Schweiz),
ist als Erfinder genannt wordenRobert Keller, Ennetbaden (Switzerland),
has been named as the inventor

Blindstromes bei gleichzeitiger Frequenzerhöhung. Die alleinige Zunahme des Blindstromes oder die alleinige Erhöhung· der Frequenz bewirkt noch keine Auslösung, da dabei noch keine gefährlichen Überspannungen entstehen.Reactive current with simultaneous frequency increase. The sole increase in reactive current or the Simply increasing the frequency does not yet cause a trip, as there are no dangerous overvoltages develop.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungs beispiels näher erläutert. Mit der Turbine 1 ist der Synchrongenerator 2 gekuppelt. Der Generator 2 arbeitet über die lange Übertragungsleitung 4 auf das entfernte Versorgungsnetz 6. Die Leitung habe dabei eine beträchtliche, immerhin eine so beschränkte Länge, daß der kapazitive Ladestrom in der Größenordnung des Wirkstromes liegt, jedoch bei der Nennfrequenz noch zu keiner Selbsterregung führt. Die Maschine ist durch den Schalter 3 von der Leitung abschaltbar. Ebenso ist das Versorgungsnetz durch den Schalter 5 von der Leitung abschaltbar. Zwischen der Leitung und dem Leistungsschalter 3 sind über den Spannungswandler 8 und den Stromwandler 7 zwei Relais 9 und 10 der Schutzeinrichtung angeschlossen. Diese arbeiten auf dem Ferraris-Prinzip. Das Relais 9 spricht auf einen gewissen einstellbaren kapazitiven Blindstrom an. Das Relais 10 spricht auf einen Frequenzanstieg an, der die normalerweise vorkommenden Frequenzschwankungen überschreitet. Die Ansprechkontakte 9" und 10° der beiden Relais liegen in Serie im Stromkreis des Auslösemagneten 11 des Generatorschalters 3. Der Schalter wird ausgelöst, wenn beide Relais angesprochen haben.The invention is explained in more detail using an execution example. The synchronous generator 2 is coupled to the turbine 1. The generator 2 works via the long transmission line 4 to the remote supply network 6. The line has a considerable length, at least so limited that the capacitive charging current is in the order of magnitude of the active current, but does not lead to self-excitation at the nominal frequency. The machine can be switched off by the switch 3 from the line. The supply network can also be switched off from the line by switch 5. Between the line and the circuit breaker 3, two relays 9 and 10 of the protective device are connected via the voltage converter 8 and the current converter 7. These work on the Ferraris principle. The relay 9 responds to a certain adjustable capacitive reactive current. The relay 10 responds to an increase in frequency that exceeds the frequency fluctuations that normally occur. The response contacts 9 " and 10 ° of the two relays are in series in the circuit of the release magnet 11 of the generator switch 3. The switch is triggered when both relays have responded.

Die Wirkungsweise ist folgende: Angenommen, der Generator arbeite bei normaler Belastung auf das Netz 6. Der Generator liefert den VerbraucherstromThe mode of operation is as follows: Assuming that the generator works on the Network 6. The generator supplies the consumer electricity

709 547/328709 547/328

nach dem Netz 6 sowie den Ladestrom für die Leitung 4. Der Generator ist dabei ständig kapazitiv belastet, so daß immer eine Neigung zur Spannungserhöhung besteht. Es ergibt sich daraus die Gefahr einer unzulässigen Spannungserhöhung besonders dann, wenn der Schalter 5 am Ende der langen Leitung geöffnet wird, weil in diesem Moment der Generator plötzlich, leistungsmäßig entlastet und nur noch mit dem Ladestrom der Leitung belastet ist. Der mit ansteigender Spannung zunehmende kapazitive Blindstrom bringt das Relais 9 zum Ansprechen und schließt den Kontakt 9^a. Der sofort einsetzende Spannungsregler des Generators dämpft zwar diesen Spannungsanstieg. Eine vollständige Zurückregelung der Spannung ist aber selbst bei einsetzender negativer Erregung nicht möglich, wenn die Bedingungen für die Ausbildung der Selbsterregung des Generators vorhanden sind. Mit dem Öffnen des Schalters 5 steigt die Drehzahl der Turbine des Generators an, da der Turbinenregler nur mit einer gewissen Zeitverzögerung schließen kann. Dadurch erhöht sich die Frequenz und damit zusätzlich auch der Ladestrom der Leitung, was wieder eine weitere Tendenz zur Steigerung der Generatorspannung bringt. Bei Erreichen einer gewissen Frequenzerhöhung, welche noch tiefer liegt als diejenige, die bei der Selbsterregung hervorgerufen wird, kommt auch das Relais 10 zum Ansprechen und schließt den Kontakt 10°. Da der Kontakt 9^a bereits geschlossen ist, spricht das Auslöserelais 11 an und öffnet den Generatorschalter 3. Damit verschwindet in der Maschine 2 der kapazitive Blindstrom, bevor eine Selbsterregung auftreten kann.after the network 6 and the charging current for the line 4. The generator is constantly capacitively loaded, so that there is always a tendency to increase the voltage. This results in the risk of an inadmissible increase in voltage, especially if the switch 5 is opened at the end of the long line, because at this moment the generator is suddenly relieved of power and is only loaded with the charging current of the line. The increasing with increasing voltage capacitive reactive current brings the relay 9 to the response and closes the contact 9 ^a. The generator's voltage regulator, which starts immediately, dampens this increase in voltage. A complete reduction of the voltage is not possible, even when negative excitation begins, if the conditions for the development of self-excitation of the generator are present. When the switch 5 is opened, the speed of the turbine of the generator increases, since the turbine controller can only close with a certain time delay. This increases the frequency and thus also the charging current of the line, which again leads to a further tendency to increase the generator voltage. When a certain frequency increase is reached, which is even lower than that which is caused by self-excitation, the relay 10 also responds and closes the contact 10 °. Since the contact is ^a 9 already closed, says the trip relay at 11 and opens the generator switch 3. This disappears into the machine 2 of the capacitive reactive power before a self-excitation may occur.

Die Relais 9 und 10 der Schutzeinrichtung sind Relais nach dem Ferraris-Prinzip. Selbstverständlich können diese Relais auch von anderer Bauart sein, wie sie aus der Schutztechnik her bekannt sind.The relays 9 and 10 of the protective device are relays based on the Ferraris principle. Of course these relays can also be of a different design, as they are known from protection technology.

Claims

PATENT CLAIM:

Device for switching off a synchronous generator, which is over a line with considerable Capacity working on a distant supply network and being a self-excitation, in particular to be expected only as a result of a frequency increase due to a sudden unloading of the turbine is, characterized in that the generator switch is triggered by means of a protective device which is due to the increasing capacitive reactive load current with a simultaneous increase in frequency responds, so that when the remote network is switched off, dangerous overvoltage occurs on the Synchronous generator is prevented.

Considered publications:
Schleicher: The modern selective protection technology and the methods for fault location, Berlin, 1936, p. 335, in particular lines 30 to 33, p. 158, paragraph 3, p. 310, lines 13 to 37;

Lehmann: The electrical engineering and the electromotive Drives, Berlin, 1948, p. 43, p. 44, especially Fig. 95;

German patents No. 409 957, 684 63.8.

1 sheet of drawings