DE1257260B

DE1257260B - Circuit arrangement to prevent false triggering of the differential protection of electrical generators

Info

Publication number: DE1257260B
Application number: DE1965L0051713
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl Steuernagel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1965-09-25
Filing date: 1965-09-25
Publication date: 1967-12-28

Description

Schaltungsanordnung zur Verhütung von Fehlauslösungen des Differentialschutzes elektrischer Generatoren Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Verhütung von Fehlauslösungen des Differentialschutzes elektrischer Generatoren, die mit Transformatoren in Blockschaltung arbeiten, bei plötzlicher Lastabschaltung. Bei einem derartigen Betrieb ergeben sich Schwierigkeiten beim plötzlichen Abschalten aus dem Lastbetrieb. Die schlagartige Trennung vom Netz bedingt ein Ansteigen der Generator-Klemmenspannung infolge des Verschwindens des Ankerrückwirkungsfeldes. Die Klemmenspannung nimmt einen Wert an, der dem Erregerfeld des Polrades entspricht. Im gleichen Maße nimmt aber auch der Magnetisierungsstrom des angeschlossenen Blocktransformators zu und kann Werte erreichen, die weit über dem Nennstrom liegen. Da in diesem Augenblick aber auf der Oberspannungsseite des Blocktransformators kein Strom fließt, wirkt der Magnetisierungsstrom im auslösenden Sinne auf den Differentials chutz ein.Circuit arrangement to prevent false tripping of the differential protection electrical generators The invention relates to a circuit arrangement to prevent false tripping of the differential protection of electrical generators, who work with transformers in block connection, in the event of a sudden load disconnection. With such an operation, there are difficulties in the event of a sudden shutdown from load operation. The sudden separation from the network causes an increase in Generator terminal voltage due to the disappearance of the armature reaction field. The terminal voltage assumes a value that corresponds to the excitation field of the pole wheel. However, the magnetizing current of the connected block transformer also increases to the same extent and can reach values that are well above the rated current. There at this moment but no current flows on the high-voltage side of the unit transformer the magnetizing current in the triggering sense on the differential protection.

Es ist bereits bekannt, mit Hilfe der Spannungserhöhung auf ein Differenzierglied eine Diode zu zünden, die ein ständig an einer Gleichspannung liegendes RC-Glied auf das Auslöseglied des Differentialschutzes schaltet. Damit wird die Schaltwirkung des Differentialschutzrelais durch den Entladestrom des Kondensators verstärkt. Man benötigt hierzu em Zwischenrelais mit zusätzlichem Zeitrelais, das die Empfindlichkeit des Schutzrelais während dieser Zeit vermindert.It is already known with the help of the voltage increase on a differentiating element to ignite a diode, which is an RC element that is constantly connected to a DC voltage switches to the tripping element of the differential protection. This is the switching effect of the differential protection relay is amplified by the discharge current of the capacitor. You need an intermediate relay with an additional time relay to control the sensitivity of the protective relay is reduced during this time.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, das Ansprechen des Differentialschutzes bei plötzlichem Lastabwurf unter Vermeidung der genannten Nachteile zu verhindern. Erfindungsgemäß ist an den Spannungswandler des Blocktransformators sekundärseitig ein Hilfstransformator angeschlossen, dessen Sekundärwicklung in Gegenphase zur Primärwicklung liegt und eine dreiphasige Drossel speist, die ihrerseits mit dem Strompfad des Differentialschutzes verbunden ist und die einen Strom solcher Größe und Richtung erzeugt, der den vom Magnetisierungsstrom abhängigen Auslösestrom im Differentialrelais kompensiert.The invention has the task of responding to the differential protection in the event of a sudden load shedding while avoiding the disadvantages mentioned. According to the invention, the voltage converter of the block transformer is on the secondary side connected to an auxiliary transformer whose secondary winding is in phase opposition to Primary winding is and a three-phase choke feeds, which in turn with the The current path of the differential protection is connected and carrying a current of such magnitude and direction generated, which is dependent on the magnetizing current tripping current im Differential relay compensated.

Im Augenblick des Lastabwurfes fließt auf der Oberspannungsseite des Blocktransformators kein Strom. Die Generatorspannung steigt stark an. Infolgedessen steigt der Magnetisierungsstrom des Transformators und nimmt Werte an, die den Differentialschutz zum Auslösen bringen. Der davon abhängige Auslösestrom wird durch die Drossel nach der Erfindung kompensiert und kann keine Fehlauslösungen hervorrufen.At the moment of load shedding, the Block transformer no power. The generator voltage rises sharply. Consequently the magnetizing current of the transformer increases and assumes values that the differential protection to trigger. The tripping current that depends on this is determined by the choke of the invention compensates and cannot cause false tripping.

An Hand von Zeichnungsbeispielen sei die Erfindung näher erläutert: In F i g. 1 ist eine Gesamtanordnung dargestellt. Der Generator G arbeitet zusammen mit dem Transformator T über den LeistungsschalterLs auf das Netz N. Über entsprechende Wandlergruppen S ist der Differentialschutz DS angeschlossen.The invention will be explained in more detail using drawing examples: In FIG. 1 shows an overall arrangement. The generator G works together with the transformer T via the circuit breaker LS on the network N. The differential protection DS is connected via corresponding converter groups S.

Gemäß dei Erfindung ist nun ein Geräz Z vorgesehen, das über einen Wandler W, der ohnehin für den Erdschlußschutz, Leistungsmessung, Rückleistung usw. vorhanden ist, gespeist wird.According to the invention, a device Z is now provided, which has a Converter W, which is used for earth fault protection, power measurement, reverse power, etc. is present, is fed.

Dieses Gerät Z besteht aus einem Anpassungswandler Ü und aus einer dreiphasigen Drossel D, die mit Anzapfungen versehen ist. Für den Fall, daß der Leistungsschalter Ls aufgeht, gehen sowohl der Transformator T als auch die Drossel D in Sättigung, und zwar infolge der ansteigenden Klemmspannung an den Generatorklemmen. Die Drossel D kompensiert den vom Magnetisierungsstrom des Transformators hervorgerufenen Auslösestrom. Die Drossel muß in ihrer Kennlinie so ausgelegt werden, daß sich diese mit den Kennlinien des Transformators deckt. Zu diesem Zweck sind Anzapfungen angebracht, mit denen eine weitgehende Übereinstimmung beider Kennlinien zu erreichen ist. Um die Saugwirkung zu erhöhen, ist die Schaltgruppe des Anpassungstransformators so gewählt, daß die Drosselmagnetisierungsströme in Gegenphase zu den von den Stromwandlern im Generatorsternpunkt fließenden Strömen liegen.This device Z consists of a matching converter Ü and a three-phase choke D, which is provided with taps. In the event that the circuit breaker Ls opens, both the transformer T and the choke D go into saturation, as a result of the increasing clamping voltage at the generator terminals. The choke D compensates for the tripping current caused by the magnetizing current of the transformer. The characteristic curve of the choke must be designed in such a way that it coincides with the characteristic curves of the transformer. For this purpose, taps are installed with which a large degree of correspondence between the two characteristics can be achieved. In order to increase the suction effect, the switching group of the matching transformer is chosen so that the inductor magnetization currents are in phase opposition to the currents flowing from the current transformers in the generator star point.

Im Diagramm F i g. 2 sind für den Lastzustand des Generators die Klemmenspannung E, und die EMK aufgetragen. Außerdem sind die Flüsse Oa proportional J, = Laststrom, OE = Fluß der EMK sowie Erregerfeld und Or, welches vom Polrad aufgebracht wird, dargestellt. Bei fallendem Leistungsschalter verschwinden der Laststrom J, und die Ankerrückwirkung Oa. Entsprechend dem Erregerfluß Or muß nunmehr die EMK im Verhältnis Or: OE ansteigen. Dieses hat zur Folge, daß der Transformator in Sättigung geht und der Generator eincn hohen Magnetisierungsstrom für den Transformator liefert, der bis zum 1,5fachen des Nennstromes betragen kann. Dieser Strom wird über die Hauptstromwandler auf den Differentialschutz übertragen und bringt den Differentialschutz zum Ansprechen, da die oberspannungsseitigen Ströme des Transformators # 0 sind. Um dieses Fehlansprechen zu verhindern, wird durch das Gerät »Z« der Magnetisierungsstrom im Verlauf der Kennlinie nachgebildet.In the diagram F i g. 2, the terminal voltage E, and the electromotive force f applied ÜR the load state of the generator. In addition, the fluxes Oa proportional to J, = load current, OE = flux of the EMF as well as the exciter field and Or, which is applied by the pole wheel, are shown. When the circuit breaker falls, the load current J and the armature reaction Oa disappear. Corresponding to the excitation flow Or, the EMF must now increase in the ratio Or: OE. This has the consequence that the transformer goes into saturation and the generator supplies a high magnetizing current for the transformer, which can be up to 1.5 times the rated current. This current is transferred to the differential protection via the main current transformer and causes the differential protection to respond, since the currents on the high-voltage side of the transformer are # 0 . In order to prevent this incorrect response, the device »Z« simulates the magnetizing current in the course of the characteristic.

Im Diagramni nach F i g. 3 ist mit 11 die Klemmenspannung bezeichnet. Der Magnetisierungsstrom JyT eilt der Klemmenspannung um 90-' nach. Die Drosselspannung 11' ist gegenüber diesem Strom durch die gegenphasige Schaltung des Hilfstransformators 6 um 90' gedreht. Der Strom J1iD der Drossel eilt dieser Spannung wiederum um 90' nach.In the diagram according to FIG . 3 , 11 denotes the terminal voltage. The magnetizing current JyT lags the terminal voltage by 90- '. The choke voltage 11 ' is rotated by 90' with respect to this current due to the phase opposition of the auxiliary transformer 6. The current J1iD of the choke again lags this voltage by 90 ' .

Wird nun J[iT # JyD gemacht, dann kompensieren sich diese Ströme, und die Auslösewirkung des Differentialschutzes bleibt unbeeinflußt.If J [iT # JyD is now made, then these currents compensate each other, and the tripping effect of the differential protection remains unaffected.

Im Diagramm F i g. 4 sind die Magnetisierungskennlinien des Transformators und der Drossel aufgetragen, und zwar U = f (J). Bei Nennspannung sind weder der Transformator noch die Drossel von einem wesentlichen Strom durchflossen. Bei Überschreiten der Klemmenspannung gehen der Transforinator und die Drossel in Sättigung. Die Drossel bringt je nach Wahl ihrer Anzapfungen einen stärkeren oder schwächeren Magnetisierungsstrom. Die Kennlinien von D und T decken sich damit und liefern die beste Kompensation der Ströme. Da die Ströme JItT und J1iD nur von der Spannung abhängig sind, braucht auch nur eine Einstellung der Drossel bei offenem Leistungsschalter und bei Beginn der Sättigung vorgenommen zu werden. Diese einmalige Einstellung bewirkt dann ein Decken der Kurven unabhängig vom jeweiligen Belastungszustand.In the diagram F i g. 4 the magnetization characteristics of the transformer and the choke are plotted, namely U = f (J). At nominal voltage, neither the transformer nor the choke have a significant current flowing through them. If the terminal voltage is exceeded, the transformer and the choke go into saturation. The choke brings a stronger or weaker magnetizing current depending on the choice of its taps. The characteristics of D and T therefore coincide and provide the best compensation for the currents. Since the currents JItT and J1iD only depend on the voltage, only one setting of the choke needs to be made when the circuit breaker is open and when saturation begins. This one-time setting then causes the curves to be covered regardless of the respective load condition.

Claims

Claims: 1. Circuit arrangement to prevent false tripping of the differential protection of electrical generators that are operated with transformers in block circuit in the event of sudden load disconnection, characterized in that an auxiliary transformer (U) is connected to the voltage converter (W) of the block transformer (T) on the secondary side, whose secondary winding is in phase opposition to the primary winding and feeds a three-phase choke (D) , which in turn is connected to the current path of the differential protection (DS) and which generates a current of such magnitude and direction that compensates for the tripping current in the differential relay, which is dependent on the magnetizing current.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the throttle (D) is provided with taps for adaptation to the transformer characteristic. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1187 303.