DE1262440B

DE1262440B - Schutzeinrichtung fuer schleifringlose Synchronmaschinen

Info

Publication number: DE1262440B
Application number: DEA51835A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Willem Merck
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1966-02-08
Filing date: 1966-03-14
Publication date: 1968-03-07
Also published as: FR1510461A; CH431680A

Description

Schutzeinrichtung für schleifringlose Synchronmaschinen Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für schleifringlose Synchronmaschinen, deren Erregerwicklung über mitlaufende Wechselstromerregermaschinen und mitlaufende Umrichter gespeist wird und bei denen im Erregerkreis des Wechselstromerregers ein Stromwandler vorgesehen ist, welcher die bei Störungen entstehenden Oberwellen einem Relaiskreis überträgt.
Bei solchen Synchronmaschinen, mit denen sich die Wechselstromwicklung der Erregermaschine und die ringförmig angeordneten Dioden mitdrehen, ist es erforderlich, bei einer Störung in einer Diode, vor allem bei mangelhafter oder gänzlich verlorener Sperrfähigkeit, sofort die Maschine abzuschalten, und zu entregen. Die Erfassung solcher Fehler ist deshalb besonders schwierig, weil infolge der Drehung der Erregerkreise die Messung nicht unmittelbar möglich ist. Es sind besondere Maßnahmen erforderlich, um solche Fehler erfassen zu können.
Es sind hierfür Anordnungen bekanntgeworden, die zum Erkennen einer Störung einer Diode die Wechselstromkomponenten im Gleichstromerregerkreis heranziehen. Die Oberwellen im Erregerkreis ändern sich bei einem Fehler sprunghaft. Insbesondere wird bei den bekannten Anordnungen bei der meistverwendeten Drehstrombrückenschaltung zur Speisung der Erregerwicklung des Generators auf die Erfassung der sechsten Oberwelle hingewiesen. Man kann diese Oberwelle in einer gegenüber den rotierenden Gleichrichtern feststehenden Wicklung messen. In den Gleichrichtern selbst tritt dabei die fünfte und siebente auf, welche sich in der feststehenden Wicklung als sechste zeigt, da die Umdrehungsfrequenz sich zu diesen Oberwellen addiert oder subtrahiert. Als feststehende Wicklung kann hierbei auch die Dämpferwicklung der Erregermaschine selbst gewählt werden, welche die dann entstehende Wechselspannung mißt (deutsche Auslegeschrift 1169 577).
Ferner ist bekanntgeworden, die Wechselstromkomponenten über einen Wandler im Erregerkreis der Erregermaschine zu gewinnen und damit einen Schalter in diesem Kreis zu öffnen (deutsche Auslegeschrift 1181805).
Allgemein ist bereits bekannt, Wechselstromkomponenten im Erregerfeld als Kennzeichen einer Störung auszunutzen. Hierbei können zusätzliche Wicklungen, beispielsweise an den Polschuhen, angebracht werden (deutsche Patentschrift 236 957).
Die angedeuteten Maßnahmen berücksichtigen nun nicht ausreichend, daß auch im normalen Betrieb schon Oberwellen vorhanden sind und daß Oberwellen auch bei Störungen entstehen können, welche durch andere Schutzsysteme erfaßt werden sollen, wie beispielsweise Kurzschlüsse des Generators oder Störungen am Spannungsregler.
Untersuchungen haben nun ergeben, daß bei einem Diodenkurzschluß eine Wechselstromkomponente im Feldstrom der Wechselstromerregermaschine entsteht, dessen Grundwelle die gleiche Frequenz hat wie die Spannung des Wechselstromerregers selbst. Da diese Frequenz bei anderen Störungen höchstens kurzzeitig entsteht, wird nun erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß an den Stromwandler (im Erregerkreis der Wechselstromerregermaschine) ein Resonanzkreis für die Grundfrequenz des die Umrichter speisenden Wechselstromes angeschlossen und dem Kondensator des Resonanzkreises eine Auslöseeinrichtung parallel geschaltet ist.
Die F i g.1 und 2 erläutern die Erfindung genauer. In der F i g.1 ist mit 1 ein Drehstromgenerator bezeichnet. Seine Erregerwicklung 2 wird durch die Gleichrichterbrückenschaltung 3 gespeist, welche aus den sich mitdrehenden Ringdioden 4 besteht. Die Gleichrichteranordnung 3 wird durch einen Wechselstromerreger S dreiphasig gespeist. Die Erregerwicklung 6 dieses Wechselstromerregers wird in bekannter Weise über einen Spannungsregler 7 mit Strom versorgt. In diesem Erregerkreis des Wechselstromerregers ist ein Stromwandler 8 vorgesehen, der zusammen mit dem Kondensator 9 einen Resonanzkreis bildet, der auf die Grundfrequenz des durch die Erregermaschine erzeugten Wechselstromes abgestimmt ist. An diesen Kondensator ist über eine Gleichrichteranordnung 1® die Entregungseinrichtung angeschlossen. Es wird das Relais lLl erregt, wenn eine Spannung der Resonanzfrequenz am Kondensator 9 auftritt. Hierdurch wird der Stromkreis für die Entregungseinrichtung, beispielsweise für den Schalter 12, geschlossen. Der Schalter 12 wird geöffnet. Es können auch andere bekannte Entregungseinrichtungen vorgesehen werden. Das Relais 11 kann eine geringe Zeitverzögerung besitzen, die gerade so groß ist, gegebenenfalls auftretende transiente Vorgänge, bei denen auch kurzzeitig die Resonanzfrequenz vorhanden ist, sich abgleichen zu lassen. Die Zeitverzögerung ist durch das Symbol 13 angedeutet. Der Stromwandler 8 kann mit einem Luftspalt versehen sein, damit seine Reaktanz möglichst stromunabhängig bleibt. Zur Abgleichung der Resonanzfrequenz kann ferner noch die Drosselspule 14 in den Resonanzkreis zugeschaltet werden, wobei dann als Reaktanz des Resonanzkreises die Summe der Reaktanzen des Wandlers und dieser Drosselspule maßgebend ist.
Eine weitere Vereinfachung zeigt die F i g. 2. Dort ist nur noch der Wechselstromerreger 5 dargestellt. Statt nun einen gesonderten Stromwandler in den Erregerkreis zu legen, kann man die Erregerwicklung selbst mit einer Sekundärwicklung 15 versehen und damit als Stromwandler benutzen. Im übrigen ist die Anordnung die gleiche wie die der F i g.1.
Die Wirkungsweise ist nun so, daß bei einer Störung an einer Diode 4 ein Strom einer Frequenz entsteht, welche der Frequenz der erzeugten Spannung des Wechselstromerregers entspricht. Diese Frequenz wird über den Wandler 8 an den Resonanzkreis übertragen, welcher aus der Sekundärwicklung des Wandlers und der Kapazität 9, sowie als Ergänzung der Drosselspule 14 besteht. Am Kondensator 9 entsteht dann eine höhere Spannung, welche über den Gleichrichter 1® dem Relais 11 zugeführt wird. Dieses löst die Entregungseinrichtung aus. Die Erregung wird dann abgeschaltet, so daß die Anordnung spannungslos wird. Der Vorteil dieser Anordnung ist, daß bei anderen Störungen, welche nicht an der Diode auftreten, und im Normalbetrieb die Oberwellen wirkungslos bleiben, da diese nicht der Grundfrequenz des Wechselstromerregers entsprechen. Damit ist eindeutig ein Fehler in einer Diode zu erkennen.

Claims

Patentansprüche: 1. Schutzeinrichtung für schleifringlose Synchronmaschinen, deren Erregerwicklung über mitlaufende Wechselstromerregermaschinen und mitlaufende Umrichter gespeist wird und bei denen im Erregerkreis des Wechselstromerregers ein Stromwandier vorgesehen ist, welcher die bei Störungen entstehenden Oberwellen einem Relaiskreis überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stromwandler ein Resonanzkreis für die Grundfrequenz des die Umrichter speisenden Wechselstromes angeschlossen und dem Kondensator des Resonanzkreises eine Auslöseeinrichtung parallel geschaltet ist.
2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzkreis aus der Wicklung des Stromwandlers und einer Kapazität besteht und der Stromwandler einen Luftspalt besitzt.
3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzkreis aus der Wicklung des Stromwandlers und einer mit dieser in Reihe liegenden Drosselspule und einem Kondensator besteht.
4. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseeinrichtung eine Zeitverzögerung von einer Zeit gleich der transienten Erregerzeitkonstante besitzt.
5. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromwandler aus der Erregerwicklung selbst und einer mit dieser gekoppelten Hilfswicklung besteht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 236 957; deutsche Auslegeschriften Nr. 1169 577, 1181805.