DE2002777A1

DE2002777A1 - Short circuit protection based on the comparison of third harmonic voltages for generators in unit circuit

Info

Publication number: DE2002777A1
Application number: DE19702002777
Authority: DE
Inventors: Laszlo Dr-Ing Pazmandi
Original assignee: Villamosenergiaipari Kutato Intezet Rt
Current assignee: Villamosenergiaipari Kutato Intezet Rt
Priority date: 1970-01-19
Filing date: 1970-01-19
Publication date: 1971-08-05
Also published as: DE2002777B2

Description

AUF DEM VERGLEICH VON DRITTEN HARMONISCHEN SPANNUNGEN BERUHENDER KÖRPERSCHLUSSSCHUTZ FÜR GENERATOREN IN EINHEITSSCHALTUNG Fiir Generatoren hoher Leistung ist die Anwendung einer solchen Körperschlussschutzvorrichtung von besonderer Wichtigkeit, die einen woimmer .BODY PROTECTION BASED ON THE COMPARISON OF THIRD PARTY HARMONIC TENSIONS FOR GENERATORS IN UNIT CIRCUIT For high-power generators, the application such a body contact protection device of particular importance, the one wherever .

im Ständer auftretenden Körperschluss mit grosser sicherheit wahrnimmt. Eine besondere Schwierigkeit besteht im Wshrnehmen eines Xrperschlusses, der in der Nähe des Sternpunktes aufttitt, da der Sternpunkt sich im ungestdrten Betrieb näherungsweise auf Erdpotential befindet. Der Körperschlussschutz der von dem Sternpunkt weiter entfernten Wicklungsteile, ißt bei Generatoren in Einheitsschaltung betriebssicher und einfach durch ein, auf die Null.body impact occurring in the stand perceives with great certainty. A particular difficulty arises in perceiving a body closure that occurs in in the vicinity of the star point, since the star point is in undisturbed operation is approximately at earth potential. The short-circuit protection from the star point more distant winding parts, eats reliably in generators in a standard circuit and simply by one, to zero.

komponentenspannung des Grundharmonischen geschalteten Spannungsrelais durchführbar. Die für die Wahrnehmung der in der Nähe des Sternpunktes au£-tretenden Körperschlüsss zur Zeit verwendeton Apparate arbeiten fast ausschliesslich nach zwei Grundla gen@ - sie erhöhen künstlich die Potentialdifferenz zwischen dem Sternpunkt und der Erde; - sie arbeiten durch Verwendung der in der Phasenspannung des Generators stets vorhandenen dritten harmonischen Spannung Die erfindungsgemässe Körperschluss-Schutzvorrichtung arbeitet nach dem letztgenAnnten Prinzip, Von den bekannten Lösungen wird der Wert der dritten harmonischen Spannung zwischen den Genertaorklemmen und der Erde zu Grunde genommen.component voltage of the fundamental harmonic switched voltage relay feasible. For the perception of those occurring in the vicinity of the star point Body locks currently used on devices work almost exclusively afterwards two principles @ - they artificially increase the potential difference between the star point and the earth; - they work by using the in the Phase voltage of the generator always present third harmonic voltage Die The body contact protection device according to the invention works according to the latter Principle, Of the known solutions, the value of the third harmonic voltage becomes between the generator terminals and the earth.

Eine Schwierigkeit besteht jedoch darin, dass die Grösse der dritten harmonischen Spannung stark von den Verhältnissen des Netzes (Grösse der Belastung, Schaltungszustand, usw.) abhängt. Hierdurch wird das Arbeitet des Schutzes unsicher, bzw. mues die Arbeitsunsicherheit durch verwickelte Hilfseinrichtungen ermässigt werden. Disae Unsicherheit, bzw. Verwickeltheit kann durch den erfindungegemässen Schutz beseitigt werden, Das Wesen der Erfindung ist wie folgts Zwischen die Klemmen des Generators und die Erde wird ein Spannungswandler oder eine Spannungswardlergruppe geschaltet, der oder die für die Erzeugung einer sekundären Spannung, die in der Grösse der Nullkomponente der rsrrisohen den Generatorklemmen und der Erde auftretenden Span nung proportional, land mit diesem phasengleich isto Eine der beiden Klemmen zwischen welchen die sekundäre Nullkomponente der Spannung erscheint, wird derart mit einer der Sekundärklemmen des zwischen den Sternpunkt des Generators und der Erde geschalteten Spannungswandlers verbunden, daes zwischen den unmlttelbar nicht verbundenen Sekundärklemm en eine der Nullkomponente der dritten harmonischen Phasenspannungen entsprechende Sekundärspannung auftreten Diese Spannung wird mit Hilfe von Impedanzen so geteilt, dass die zwischen dem Teilungepunkt und -der verbundenen Sekundärklemmen erscheinende dritte harmonische Spannung im körperschlussfreien Betrieb Null, oder mit guter Annäherung Null sei. Das zwischen den Teilungspunkt und der verbundenen Sekundärklemmen geschaltste, die dritte harmonische Spannung erfassende Element bleibt im körperschlussfreien Betrieb in Ruhe. Tritt aber im Sternpunkt oder in seiner Nähe ein Körperschluss auf, so erhöht sich erheblich die dritte hannonisohe Spannung tin den Klemmen des Wahrnehmtngs elementes und bringt dieses zum Ansprechen.One difficulty, however, is that the size of the third harmonic tension strongly depends on the conditions of the network (size of the load, Circuit status, etc.) depends. This makes the work of the protection unsafe, or must reduce the work insecurity through involved auxiliary equipment will. Disae uncertainty or entanglement can through the inventive Protection to be eliminated, the essence of the invention is as follows between the terminals of the generator and the earth becomes a voltage transformer or a voltage guard group switched, the or those responsible for the generation of a secondary voltage in the Size of the zero component of the rsrrisohen Generator terminals and the voltage occurring proportional to the earth, land is in phase with this One of the two terminals between which the secondary zero component of the voltage appears, is so with one of the secondary terminals of the between the star point of the generator and the earth connected voltage transformer, there between the directly not connected secondary terminals one of the zero components of the third Secondary voltage corresponding to harmonic phase voltages occur This voltage is divided with the help of impedances in such a way that the between the division point and -the connected secondary terminals appearing third harmonic voltage in the body contact-free Operation zero, or, to a good approximation, be zero. That between the dividing point and the connected secondary terminals, the third harmonic voltage The sensing element remains at rest when the body is not in contact with the body. But occurs in The star point or a short circuit to the body in its vicinity increases considerably third Hannonian tension in the clamps of the perceptual element and brings this to address.

Die Änderung des Verhältnisses zwischen der Nullkomponente der an den Generatorklemmen auftretenden dritten harmonischen Spannung zu der dritten harmonischen Spannung zwischen dem Sternpunkt und der Erde, kann selbstverständlich auch auf einer anderen, von der obenbeschriebenen Weise abweichenden Art erfasst werden. The change in the ratio between the zero component of the an the generator terminals third harmonic tension to the third harmonic tension between the star point and the earth, can of course also in a different way deviating from the above-described way Kind to be recorded.

Werden die erwähnten zwei Sekundärspannungen mit je einer Impedanz abgeschlossen, eo kann auch durch Vergleich der in den beiden Stromkreisen fliessenden Ströme, oder der magnetischen Wirkungen derselben festgestellt werden, ob ir Sternpunkt oder in der Nähe desselben ein Körperschluss aufgetreten ist. Are the two secondary voltages mentioned, each with an impedance completed, eo can also be done by comparing the flowing in the two circuits Currents, or the magnetic effects thereof, can be determined whether at the star point or a body shock has occurred in the vicinity.

Abb. 1 dient für die Erklärung des Arbeitsprinzips der Schutzeinrichtung. Die Abbildung stellt den Generator G und die angeschalteten Transformatoren (Haupt transformator T, Eigenbedarfs-Hilfstransformator H) einphasig dar, da die in Rede stehenden dritten harmonischen Spannungen in allen drei Phasen dieselbe Phasenlage haben. Fig. 1 serves to explain the working principle of the protective device. The figure shows the generator G and the connected transformers (main transformer T, auxiliary transformer H) is single-phase, as the one in question standing third harmonic tensions in all three phases the same phase position to have.

Nachdem die Spannungen der dritten Hsrmonischen durch die dritte harmonische Komponente des Generatormagnetfeldes erzeugt werden, ist der Generator aus dieaem Standpunkt als Spannungsgenerator der dritten harmonischen Spannung zu betrachten. After the tensions of the third horns through the third harmonic components of the generator magnetic field are generated, is the generator from this point of view as a voltage generator of the third harmonic voltage regard.

Im Falle eines ungeerdeten Sternpunktes wird die Grösse der dritten harmonischen Spannungen hauptsächlich durch die Kapazitäten des Nullsystems bestimmt.In the case of an ungrounded star point, the Size of the third harmonic voltages mainly due to the capacities of the zero system certainly.

In der Abbildung wurden die längs den Wicklungen verteilten Kapazitäten des Nullsystems durch konzentrierte Kapazitäten ersetzt, und zwar BO dass die Nullsystemkapazität des Generators in zwei Teile (CG' und CG") aufgeteilt wurde, unq diese wurden zwischen dem Sternpunkt und der Erdet bzw. zwischen die Ueneratorklemme und der Erde als konzentrierte Kapazitäten eingezeichnet. Bedeutend -kleiner als diese ist die Nullsystemkapazität CT, der generatorseitigen Wicklung des Haupttransformatore T, und noch kleiner ist die Nullsystemkapazität CH,der generatorseitigen Wicklung des Haustransformators H, sowie die Nullsystemkapazität CS der den Haupttransformator, den Haustransformator mit dem Generator verbindenden Schienen oder Kabel. The figure shows the capacitances distributed along the windings of the zero system replaced by concentrated capacities, namely BO that the zero system capacity of the generator was split into two parts (CG 'and CG "), unq these were between the star point and the earth or between the Ueneratorklemme and the earth as concentrated capacities shown. The zero-system capacitance is significantly smaller than this CT, the generator-side winding of the main transformer T, and is even smaller the zero sequence capacitance CH, the generator-side winding of the house transformer H, as well as the zero sequence capacitance CS of the main transformer, the house transformer rails or cables connecting to the generator.

Daraus, dass die Kapazitäten CT, CH und CS wesentlich kleiner sind als die Kapazitäten CG, und CG" folgt, dass im ungestörten Betrieb die dritte harmonische Spannung zwischen dem Sternpunkt und der Erde, und die dritte harmonische Spannung zwischen den Generatorklemmen und der Erde einander nahe gleich sind.From the fact that the capacities CT, CH and CS are much smaller as the capacities CG, and CG "follows that in undisturbed operation the third harmonic Voltage between the star point and earth, and the third harmonic voltage between the generator terminals and the earth are almost equal to each other.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass mittels einer entsprechenden Anordnung (z.B. The essence of the invention is that by means of a corresponding Arrangement (e.g.

Brückenschaltung oder Quotientenrelais), z.B. die dritte harmonische Spannung zwischen dem Sternpunkt und der Erde, mit der zwischen den Generatorklemmen und der Erde auftretenden dritten harmonischen Spannung verglichen wird. Das Verhältnis dieser beiden Spannungen ist im körperschlussfreien Betrieb von erwähnten Netzverhältnissen kaum abhängig. Im Fall eines Körperschlusses, der in der Nähe des Sternpunktes auftritt, ändert sich hingegen das Verhältnis erheblich, da in diesem Fall die fritte harmonische Spannung zwischen dem Sternpunkt und der Erde fast zu Null wird, wobei sich die dritte harmonische Spannung zwischen den Generatorklemmen und der Erde erhöht.Bridge circuit or quotient relay), e.g. the third harmonic Voltage between the star point and earth, with that between the generator terminals and the earth occurring third harmonic voltage is compared. The relationship of these two voltages is in the operation without contact with the body of the network conditions mentioned hardly dependent. In the case of a short to body that occurs near the star point, however, the ratio changes considerably, since in this case the frit is harmonious Voltage between the star point and the earth becomes almost zero, whereby the third harmonic voltage increased between the generator terminals and the earth.

Ist der Generatorsternpunkt iiber einen Widerstand geerdet, dann ist die dritte harmonische Spannung des Sternpunktes gegen die Erde im allgemeinen kleiner als die dritte harmonische Spannung zwischen den Generatorklemmen und der Erde, doch bleiben die Verhältnisse auch in dieser Fall nahezu konstant solange der Generator betriebsstörung5-frei ist. If the generator star point is grounded via a resistor, then is the third harmonic tension between the star point and the earth in general less than the third harmonic voltage between the generator terminals and the Earth, but the conditions remain almost constant in this case too the generator is malfunction5-free.

Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung, bei der die erwähnten dritten harmonischen Spannungen, oder deren irgendwelche Kombinationen mitei@ander verglichen werden, Der Vergleich erfolgt fortlaufend durch ein Erfassunge element (Quotientenmesser, Phasenwinkelmesser, in einen Brückenzweig geschalteter Nullindikator). The invention relates to a circuit arrangement at of the mentioned third harmonic tensions, or any combinations thereof be compared with others, the comparison is carried out continuously by means of a recording element (quotient meter, phase angle meter, connected in a bridge branch Zero indicator).

Erfasst das Fühlorgans die "Anderung des Verhältnisses oder die "Anderung der Phasenlage der betref-, fenden Spannungen, so kann daraus gefolgert werden, dass im Sternpunkt des Generators, oder in dessen Nähe ein Körperschluss aufgetreten ist. Das Erfassungselement zeigt in diesem Fall an, - eventuell mit einer Zeitverzögerung - das Auftreten eines Körperschlusses, oder betätigt, wenn nötig, den Schalter und die Entregungsvorrichtung. Es soll hier bemerkt werden, dass die Anzeige der "Anderung des Verhältnisses oder des Phasenwinkels in welcherimmer Richtung der erwähnten Spannungen, kann eine wertvolle Information über eine, in dem System aufgetretene Störung abgeben.The feeling organ senses the "change in the relationship or the" change the phase position of the relevant voltages, it can be concluded from this, that a short-circuit to the body has occurred in or near the star point of the generator is. In this case, the detection element indicates - possibly with a time delay - the occurrence of a shock to the body or, if necessary, actuates the switches and the de-excitation device. It should be noted here that the display shows the "Change the ratio or the phase angle in whichever direction of the mentioned Tensions, can be valuable information about a system that has occurred Submit a fault.

Ein Beispiel einer solchen Schaltungsanordnung zeigt Abb. 2. In der Abbildung ist T der an die Goneratorklemmen angeschlossene Haupttransformator, ff' der Anschluss des Eigenbedarfs-Haustransformator, FV' der zwischen den Sternpunkt und die Erde geschaltete Spannungswandler, Fv" der für die Erzeugung der Nullkomponente der zwischen den Generatorklemmen und der Erde entsprechenden Spannung dienende Spannungswandler oder Spannungawandlergruppe. Z' und Z" sind die Spannungsteilerimpedanzen, 1 und 2 die Erfassungaelomente für den Vergleich der Spannungen. f ist der Teilungspunkt der Impedanzen, F die Erde. An example of such a circuit arrangement is shown in Fig. 2. In the Figure is T the main transformer connected to the gonerator terminals, ff ' the connection of the domestic transformer, FV ', between the star point and the earth switched voltage transformer, Fv "the one responsible for the generation the zero component of the one corresponding between the generator terminals and earth Voltage-serving voltage transformers or voltage transformer group. Z 'and Z "are the Voltage divider impedances, 1 and 2 the detection moments for the comparison of the Tensions. f is the division point of the impedances, F the earth.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1) Circuit arrangement for the detection of one in the star point of one Three-phase generator, or in the vicinity of the same occurring shock to the body, d a d u r c h g e k e n n n z e i 1 h n e t that between the secondary circuit of the The neutral point of the generator and the voltage transformer bridging the earth, as well as the Secondary circuit of the, the zero component of the between the generator terminals and the Earth occurring voltage sensing device, the third harmonic voltage sensing organ is switched.

2) Circuit arrangement according to claim 1, d a d u r e h e k e n n It is clear that the one terminal of the, the third harmonic voltage is detected Organ, to the common terminal of the secondary circuit, of the between the generator star point and the earth connected voltage transformer, as well as the secondary circuit, which the Zero component of the voltage occurring between the generator terminals and earth detecting device is connected, the second terminal of the detection element on the other hand, at the point of division of the between the other two terminals of the mentioned two secondary circuits are connected, 3) circuit arrangement according to Claim 1, d a d u r o h g e k e n n n z e i c h n e t> that an element of the third harmonic voltage detecting organ, in the locked with an impedance Secondary circuit of the measuring transformer connected between the generator star point and earth the other element, however, in the secondary circuit blocked by an impedance der, the zero component of the occurring between the generator terminals and the earth Voltage detecting device is switched.