"Schutzanordnung für über Erregermaschinen oder Stromrichter .erregte
Synchronmaschinen und für Transformatoren" Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzanordnung
für über Erregermaachinen oder Stromrichter erregte Synchronmaschinen und für Transformatoren
zur selektiven Erfassung von Abweichungen der Betriebsgrößen, wie Strom, Spannung,
Frequenz und Temperatur. -Beim Auftreten eines Fehlere im Innern oder in der äußeren
Installation einer Synchronmaschine oder-eines Transformators muß die Euergiezufuhr
zur Fehlerstelle schnellstens unterbundell worden, wenn der Umfang des entsprechenden
Schadens auf ein Mindestmaß beschränkt bleiben soll. Dieser Grundsatz gilt vor allem
bei Großmaschineng bei denen infolge der =laufenden luassen das Ausmaß der Schäden
sehr erheblich sein kann. In de r bekannten Schutztechnik werden bei den
verschieUenen Störungearten die kennzeiohnendän Größen, wie überhöhte Spannung,
überhöhter Strom; veränderte Prequenz und überhöhte Eisen-oder Lagertemperaturen
je einem über Wandler erregten Ansprech-Organ, d.Ii. einem Relais zugeführt (Z
18 515 VII1b/Ild 1.34t ETZ Ausgabe A Heft 18 v. 5.9.1965
Seiten 577 bis 582g Diemons-. Zeitschrift Mai 1959 Heft
3 Seiten 314 u. 315). Sobald die zulässigen Wohstwerte oder.Abweichungen
von den NentwOrten über..# schritten werden, spricht das entsprechende Relais an,.gleichgUltig,
ob es sich um ein elektromechanieches oder!'um ein elektroniechen 1,1aGwerk
handelt.
Der Arbeitskontakt des Schutzrelals schließt oder unterbricht'
den Steuerstromkreis für den Antriebsmechanismus der Schalter für die Maßnahmen,
die zur Begrenzung des Schadens notwendig sind. Es werden z.B. der Leistungsschalter
und die Schnellentregung betätigt, 3..,er;.n es sich bei dem zu schützenden Objekt
äm eine elektrische Maschine handelt, oder es wird das zu s#hützende Objekt allseitig
spannungslos gemacht, wie en bei Transformatoren, die durch eine Störung'in Gefahr
geraten, der Fall Zur Erfassung der verschiedenartigsten Störungen wird die Abweichung
der Betriebsgrößen Strom, Spannung, Frequenz und Temperatur angewendet, deren 1vIeßgrößen
ii.,1 allgbmeinen sofort an den Relais anstehen. ihre Weiterverarbeitung bis zu
einer Impulagabe an ein Schaltelement zur Einleitung der Gegenmaßnahmen beansprucht
jedoch eine gewiesse Zeit. In diesem Zeitraum ist die Zerr,-1U--örungsarbeit-an
der Fehlerstelle bereits wirksam, so daß sich ein Schaden in einem Umfang entwickelh
kann, der mitunter nicht mehr zu reparieren iste '
In der bisher bekannten
Schutztechnik ist für jede Störungsart ein spezielles Schutzrelais in einer besonders
auf die Fehlerart zugeschnittenen Schaltung vorgesehen. Um den Störungen im gefährdeten
Objekt wirkungsvoll entgegentreten zu könneng sind, wie erforderlich. die Auslöseimpulse
tragenden Wandler und Relais entsprechend verteilt. Aufgabe der Erfindung ist ea,nuamehr
eine-vorteilhafte Schutz-> anordnung zu schaffen, die im Augenblick des Entstehens
der Störung einen Befehl an die Schaltelemente zur Einleitung der ,Gegenmaßnahmen
erteilt. Hierzu ist eine Pehlerauslösekombination fähigg die zeitlos und
kontaktlos schalten, bzw.«die Gegenmaßnahmen.zurKompensation der entstandenen Fehler
einleiten kann.
Nach der Erfindung ist die Schutzarlordnung dadurch-gekenn-Ze'iohnetg
daß die Fehlerauslösekombinätion kontaktlos und zeitlos schaltend aus einem über
Wandler er-regten Xagnetverstärker bestellty dessen Ausgang einen Signalverstärker
beaufschlagt, und daß die Impulse des Signalverstärkers sowohl im leistungskreie
als auch im Erregerkreis liegende Auslöse#-glieder steuern. Mit Vorteil sind als
Auslösegliede:ir im Erregerkreis Schalttrioden bzw. steuerbare Leistungstransistoren
und im Leistungskreie z.B. einer Synchronmas#hine die haltespule des Leistungeschalters
verwendet. Die Leistungstransistoren sind jeweile, in die Zu- und In die
Ableitung des Erregbrkreiaes derart.eingeschaltet, daß im Normalbetriebszustand
die Ventile durchlässig sind. Die Transistoren werden gesperrt durch einen an dei!
Signalverstärker bei einem aufgetrenem Fel,-ler anstellenden Impuls, der dem Emitter
der Schalttriöde bzw. des Ventile über leolierwandler zugeführt wird, Bei der Sperrung
der Ventile geht die Spannung im Erregerkreis augenblicklich nahezu auf Null zurück.
Dabei kann der Vorgang so weit gedämpft werden, daß die höchatzulässige Spannungsspitze
nicht überschritten wird, oder die bekannten Schnellentregungseinrichtungen werden
durch Antiparallelschhltung einiger Halbleiterdioden die magnetische Energie des
Polrades in verhältnismäßig kurzer Zeit vernichten. Um den Abbau des Polradflaseen
noch zu beschleunigen, kann auch ein Widerstand parallel zu den Polradochleifringen
geschaltet werden. Gleichzeitig spricht das Auslöseglied den leiatungssehalters
an. Der leistungeschalter wird durch den gleichen im Signalverstärker anstellendem
Impuls zur Auelösung gebracht. Dabei kann durch einen Erdunge. trenner der Ständer
der Synohronmaschine allpolig kurzgeschlosaen werden, tun deig. Abbau des Querf
eldes des Ständere zu besohleunize.ei. -,Die wie Üblich mi-IV Strom und Spannungswandlern
ausgestaltete Schutzanord.nung der elektrischen Lilage besitzt im-wesentlichen
einen
Viagnetverstärker mit einer Arbeitswicklungg dessen Steuerwicklungen über dig Sekundärseiten-der
Wandler erregt werden. Die einzelnen Steuerwicklungen sind der für die Fehlerart-typischen
elektrischen Größen,angepaßt. Sobald irgend ein Pehler im Stator einer Synchronmaschine
oder-in ihrer äußeren Installation bzw. in einem Transformator auftritt, wird die
betreffende Steuerwicklung erregt und steuert den Magnetverstärker in der Weise,
daß er einen Ausgangsixpuls erteilt. Die'ser Ausgangeimpuls wird in dem angeschlossenen
Signalverstärker weiterverarbeitet. Nach der Erfindung ist das Neuartige darin zu
erblicken, daß -die von dem Magnetverstärker ausgehenden Schaltimpulse bei Störungseintritt-sofortg
z.B; bei Maschinent den Ausschaltstromkreis für den leistungeschälter leitend machen
und gleichzeitig den Erregerstromkreie sperren, oder z.B. bei Transformatoreng die
Leiet=goeohalter unterbrechen und so den Transformator allseitig vom Netz
trennen* In der Zeichnung ist ein bevorzugtes-Ausführungsbeiapiel der Erfindung
dargestellt. Ein Generator* 1 und ein Leistungeschalter 2 sind üblicherweiße
unter Eineohaltung von Strom- und Spannungewandler miteinander verbunden. Dabei
bilden Stromwandler 3 den Überistromschutz, ßtromwandler 41 u. 4,11 den Differentialschutz
und Sipannungswandler 5 den Überspannungeschutz. Die Sekundärseiten der_
Wandler bzw. die Sekundärseiteg der Zwischenwandler 6 führen ",n
je eine Arbeitswicklung 7,88 im Magnetverstärker lo. Der Ausgang
11 den * Magnetverstärkers lo beaufschlagt einen Signalverfitärker
12, in dem die ankommenden Impulse verstärkt werden und geapeichert werden können.
Der Signalverstärker 12 steuert
mit den vom Magnetverstärker empfangenen
Impulsen die Auslöseglieder im leistungskreis 13 und im-Erregerkreis 14 der
Synchronmaschine, in dem die Haltespule 15 des Leistungsschalters-2 unterbrochen
und die Erregung gesperrt wird. Die Einwirkung der Schutzanordnung auf den Erregerkreis
14-erfolgt durch die in dem Kreis liegenden.Schalttrioden 16.
im fehlerfreien Betriebezustand der Maschine sind die Ver.tile für
die normale Stromrichtung durchlässig, d.h. sie sind auf Durchgang geschaltet, Bei
einem durch einen Fehler auftretenden Impuls werden die Ventile über ihre Emitter
gesp'err#-. Zur galvanischen Trennung der Kreise des Signalverstärkers 12 und des
Erregerkreises 14 dienen Isolierwandler 17.- Sobald 6in Impuls von dem Magnetverstärker
abgegeben wird, werden die Ventile im Erregerkreis sofort in den Sperrzustand gesteuert,
so daß die Energiezufuhr an die Polradwicklung momentan unterbunden ist. Dieser
Vorgang wird soweit gedämpft, daß die höchstzulässige Grenze der Spannungsspitze
nicht üb-zrschritten wird. Durch die beiden Eingriffe in den Betriebszustand der'Synchronmaschine,
nämlich die Unterbrechung des-Netzbe,toriebes durch Aussch'alten des lieistungeschalters
und durch die Sperrung der Energiezufuhr im Erregerkreia" ist die Abschaltung der
Maschine vom Netz und seine Fintregung vollzogen*' In dem Magnetverstärker lo sind,
wie schon vorerwähnt, drei Steuerwicklungen 7,8,9 enthalten, Selbstverständlich.kann
der Magnetverstärker auch mit einer weit größeren Anzahlverschiedener Steuerwicklungen
ausgerüstet werden. Die Steuerwicklungen müssen nur für die Erfassung der einzelnen
Störungse arten ausgelegt und-damit geeignet seinp* diese Störungen voll zu kompensieren.
Im Normalbetrieb arbeitet der Magnet-.-verstärkir auf dem Teil seiner Kennlinie,
bei der kein Aus-
jangestrom entsteht. Tritt nun eine Störung
ein2 z.B. der Betriebestrom überschreitet den vorher festgelegten Überstrornwert,
wird der Arbeitspunkt des Magnetverstärkers in«den Teil seiner Kennlinie'verlegt,
bei dem ein Impuls am Ausgang des Magiletverstärkers entsteht. Der Magnetverstärker
arbeitet also ebenfalls wie ein Ventil, das im Normalbetriebezustand_ der Maschine
geschlossen ist,-und das öffnet, sobald eine Betriebegröße einen gefährlichen Wert
übersteigt.-Der Anspi-ceb*-. wert des Magnetverstärkers kann mit Hilfe des Steuerstromes
in weiten Grenzen eingestellt werden. Der Ausgangsimpuls des Nagnetverstärkers wird
über den Signalverstärker in der oben beschriebenen Betätigung des Leistungsschalters
und der Entreg=& weitervera:#beitet. Die erfindungsgemäße, zeit- und kontaktlos
arbeitende Sel,-Lutzanordnung hat noch den weiteren--großen Vorteil., daß für
sämt-
liche iehlerarten nur ein einziges Organ benötigt wird, Diese Gesichtspunkte
erhöhen die Betriebssicherheit und die Sicherheit des Ansprechens ganz beträchtlich
und sind in der lage.. die Auswirkung der aufgetretenen Schäden auf ein erdenklich
kleines Maß zu reduzieren, Die Anordnung wirkt vom Störungseintritt bis zum Ausschaltbefehl
und die Entregungse4nr-;chtung momentan, ao daß die Störung bereits im Entwicklungestadium
ebgewürgt wird und eine Auswirkung der Zerstörung des betref-.fenden AnIagenteiles
nicht eintreten kann. Die Eigenschaften der Schutzanordnung sind besonders.bei großen
Anlageobjekten vorteilhaftg% bei denen oftmals gewaltige'Ener-Siemengen bei einem
Isolationadefekt freiwerden können. Dort Ist grundsätzlich die Anweisung gegeben,
daß der Fehler bereits In Millisekunden erkannt und entgegen getreten wird. Die
Schutzanordnung gemäß der Erfindung schützt durch die minimale Pehleraus,#jirkung
vor allem große elektrische Anlagen, wie Großmaschinen und droßtransforma-toren,
vor Zerstörung du--oh laolationadefekte.