DE2002777B2

DE2002777B2 - Earth-short detecting circuit for AC generator neutral line - has single- and three-phase transformers coupled via divider to third-harmonic detector

Info

Publication number: DE2002777B2
Application number: DE19702002777
Authority: DE
Inventors: Laszlo Dr.-Ing. Budapest Pazmandi
Original assignee: Villamosenergiaipari Kutato Intezet, Budapest
Priority date: 1970-01-19
Filing date: 1970-01-19
Publication date: 1976-02-26
Also published as: DE2002777A1

Abstract

The earth-short detecting circuit is included in the neutral line of a three phase generator in its star windings, and and has a single-phase transformer (FV') connected by its primary between earth and the generator's neutral, and a three-phase transformer (FV") connected by its primary between earth and the generator's terminals and its secondaries are connected to form an open delta winding. A voltage divider (Z', Z") is connected to the terminals of the series-coupled secondaries of both transformers. The divider's tapping is connected via a voltage detector (1, 2), which detects the system's third harmonic, to the secondary windings common point.

Description

2525th

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schallungsanordnung zum Erfassen eines im Sternpunkt eines Drehstromgenerators oder in der Nähe desselben auftretenden Erdschlusses mit einem Spannungswandler, dessen Primärwicklung zwischen Erde und Generatorstcrnpunkt gelegt ist, und mit einem dreiphasigen Spannungswandler, dessen Primärwicklung zwischen Generatorklemmen und Erde gelegt ist und dessen Sekundärwicklungen zu einer offenen Dreieckswicklung zusammengeschaltct sind.The invention relates to a formwork arrangement for detecting an occurring in the star point of a three-phase generator or in the vicinity of the same Earth fault with a voltage transformer, its primary winding between earth and generator terminal is placed, and with a three-phase voltage converter whose primary winding between Generator terminals and earth is laid and its secondary windings form an open delta winding are interconnected.

Schaltungsanordnuncen dieser Art sind durch die DT-OS 14 38 890 und "durch die DT-PS 6 26 342 bekannt. Es handelt sich dabei um eine Statorcrdschluß-Schutzeinrichlung für Generatoren in Bloekschaltung und um eine Schutzschaltung zum Schutz vor ungeerdeten Mehrphasenwicklungen gegen Erd- und Windungsschlüsse. Beide bekannte Schaltungsanordnungen stellen Verbesserungen der seit langem bekannten Schutzeinrichtungen dar, bei denen drei Wandler zu einem geerdeten Sternpunkt zusammengeschlossen sind und an die offene Dreieckspannung der Sekundärkreise ein Erdschlußrelais angelegt ist. Die Verbesserung besteht darin, daß der Einfluß der entstehenden Oberschwingungen durch Wahl der verketteten Spannung ausgeschaltet ist.Circuit arrangements of this type are known from DT-OS 14 38 890 and "from DT-PS 6 26 342". It is a stator earth fault protection device for generators in bloek circuit and a protective circuit to protect against ungrounded Multi-phase windings against earth and interturn faults. Both known circuit arrangements represent improvements to the long-known protective devices, in which three Converters are connected to a grounded star point and to the open delta voltage an earth fault relay is applied to the secondary circuits. The improvement is that the influence of the The harmonics that arise is switched off by selecting the line-to-line voltage.

Andere aus der Praxis bekannte Schaltungsanordnungen der eingangs genannten Art arbeiten unter Verwendung der in der Phasenspannung des Generators stest vorhandenen dritten Harmonischen, deren zwischen Gcneratorklcmme und Erde bestehende Größe Kriterium für die Auslösung der Schutzvorrichtung ist. Die Größo der dritten Harmonischen ist jedoch stark von den Verhältnissene im Netz abhängig, so daß verhältnismäßig aufwendige Hilfseinrichtungen notwendig sind, um ein sicheres Ansprechen der Schutzvorrichtungen zu gewährleisten.Other circuit arrangements of the type mentioned, known from practice, work under Use of the third harmonics present in the phase voltage of the generator stest, their Size criterion between generator terminal and earth for triggering the protective device is. However, the size of the third harmonic is strongly dependent on the relationships in the network, so that relatively complex auxiliary equipment is necessary to ensure reliable response of the protective devices.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten ArI zu schaffen, die bei geringem schaltungstechnischem Aufwand einen zuverlässigen Schutz gewährleistet.The invention is based on the object of providing a circuit arrangement of the ArI mentioned at the outset create that ensures reliable protection with little circuitry effort.

Gelöst wir diese Aufgabe durch die im Anspruch angegebenen Merkmale.We solved this problem by the features specified in the claim.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltunesanordnung besteht darin, daß mittels der die Spannung der dritten Harmonischen erfassenden Anordnung die dritte Harmonische zwischen dem Sterrspunkt und der Erde mit der der zwischen den Generatorklemmen und der Erde auftretenden dritten Harmonischen verglichen wird. Das Verhältnis dieser beiden Spannungen ist im crdsthlußfreien Betrieb von erwähnten Netzverhällnissen kaum abhängig. Im Fall eines Erdschlusses, der in der Nähe des Sttrnpunktes auftritt, ändert sich hingegen das Verhältnis erheblich, da in diesem Fall die Spannung der dritten Harmonischen zwischen dem Sternpunkt und der Erde fas* i-u Null wird, wobei sich die Spannung der dritten Harmonischen zwischen den Generatorkiemmen und der Erde erhöht.The mode of operation of the circuit arrangement according to the invention consists in that by means of the third harmonic voltage sensing Arrangement of the third harmonic between the star point and the earth with that between the Generator terminals and the earth occurring third harmonic is compared. The ratio of these both voltages is in the failure-free operation of hardly dependent on the network ratios mentioned. In the event of an earth fault that occurs in the vicinity of the disconnection point occurs, on the other hand, the ratio changes considerably, because in this case the voltage of the third harmonic between the star point and the earth fas * i-u becomes zero, the voltage being the third Increased harmonics between the generator terminals and the earth.

1st der Generatorsternpunkt über einen Widerstand geerdet, dann ist die Spannung der dritten Harmonischen des Sternpunktes gegen die Erde im allgemeinen kleiner als die Spannung der dritten Harmonischen zwischen den Generatorklemmen und der Erde, doch bleiben die Verhältnisse auch in diesem Fall nahezu konstant, solange der Generator betriebsstörungsfrei ist.If the generator star point is grounded via a resistor, then the voltage is the third harmonic of the star point to earth is generally smaller than the voltage of the third harmonic between the generator terminals and the earth, but the conditions remain in this case as well almost constant as long as the generator does not malfunction is.

Die V i g. 1 dient der Erklärung des Arbeitsprinzips der anspruchsgeniäßen Anordnung und stellt den Drehstromgenerator G und die angeschalteten Transformatoren (Haupttransformator T.. EigenbedarfstransfoimatorW) einphasig dar, weil die Spannung der dritten Harmonischen in allen drei Phasen dieselbe Phasenlage haben.The V i g. 1 serves to explain the working principle of the claiming arrangement and shows the three-phase generator G and the connected transformers (main transformer T ...

Da die Spannungen der dritten Harmonischen durch die dritte harmonische Komponente des Generatormagnctfcldes erzeugt werden, ist der Generator als Spannungsgenerator der dritten Harmonischen zu betrachten. Im Falle eines ungeerdeten Sternpunktes wird die Größe der Spannungen der dritten Harmonischen hauptsächlich durch die Kapazitäten des Nullsyslems bestimmt.Because the voltages of the third harmonic through the third harmonic component of the generator magnctfcldes The generator is designed as a third harmonic voltage generator too regard. In the case of an ungrounded star point, the magnitude of the voltages becomes the third harmonic mainly determined by the capacities of the null system.

In der F i g. 1 sind die längs der Wicklungen verteilten Kapazitäten des Nullsystems durch konzentrierte Kapazitäten ersetzt, rnd zwar so, daß die Nullsystcmkapazitäl des Generators in zwei Teile, C₁, und C₀,, aufgeteilt ist, und diese sind zwischen dem Surnpuiikt und der Erde bzw. zwischen die Genetatotkleminc und der Erde als konzentrierte Kapazitäten eingezeichnet. Bedeinend kleiner als diese ist die Nullsystcmkapazit^:it C₇ der generatorseitigcn Wicklung des Haupttransformators 7", und noch kleiner ist die Nullsystemkapazität C₁₁ der geneiatorseitigen Wicklung des Eigenbedarfstransformators H sowie die Nullsystemkapazität C_s der den Hauptiranslormator und den Eigenbedarfstransformator mit dem Generator verbindenden Schienen oder Kabel. Der Vergleich der Spannungen der dritten Harmonischen erfolgt fortlaufend durch einen in einen Brückenzweig geschalteten Nullindikator. Erfaßt diese Anordnung eine Änderung der Phasenlage der betreffenden Spannungen, so kann daraus gefolgert werden, daß ein Körperschluß aufgetreten ist. Die erfassende Anordnung zeigt in diesem Fall — eventuell mit einer Zeitverzögerung — das Auftreten eines Körperschlusses an oder betätigt, wenn nötig, den Schalter und die Entregungsvorrichtung des Generators. Die Anzeige der Änderung des Verhältnisses oder des Phasenwinkels der erwähnten Spannungen kann im übrigen eine wertvolle Information über eine in dem System aufgetretene Störung abgeben. In FIG. 1, the capacitances of the zero system distributed along the windings are replaced by concentrated capacitances in such a way that the zero system capacitance of the generator is divided into two parts, C ₁ and C ₀ , and these are between the power supply and the earth or drawn between the Genetatotkleminc and the earth as concentrated capacities. The zero system capacitance is significantly smaller than this ^: it C _{7 of} the generator-side winding of the main transformer 7 ", and even smaller is the zero-system capacitance C _{11 of} the generator-side winding of the auxiliary transformer H and the zero-system capacitance C _s of the rails connecting the main transformer and the auxiliary transformer to the generator or The comparison of the voltages of the third harmonic is carried out continuously by means of a zero indicator connected to a bridge branch. If this arrangement detects a change in the phase position of the voltages concerned, it can be concluded from this that a body connection has occurred. In this case, the detection arrangement shows - possibly with a time delay - the occurrence of a shock to the body or, if necessary, actuates the switch and the de-excitation device of the generator Provide all information about a fault that has occurred in the system.

Die Schaltungsanordnung zeigt F i g. 2. Dort ist Γ der an die Generatorklemmen angeschlossene Haupttransformator, H' der Anschluß eines Eigenbedarfstransformators, FV der zwischen den Sternpunkt und die Erde geschaltete Spannungswandler, FV" der für die Erzeugung der Nullspannung des Netzes dienende Spannungswandler, der aus einem dreiphasigen Wandler oder drei einj hasigen Wandlern bestehen kann. Z' und Z" sind Impedanzen, die als Spannungsteiler dienen, 1 und 2 stellen die die Spannung der dritten Harmonischen erfasseni's Anordnung dar, / ist der Teilungspunkt der Impedanzen Z', Z", und F ist der geerdete gemeinsame Punkt der zwei Sekundärkreise von FV und FV". The circuit arrangement shows FIG. 2. There is Γ the main transformer connected to the generator terminals, H 'is the connection of an auxiliary transformer, FV is the voltage converter connected between the star point and earth, FV "is the voltage converter used to generate the zero voltage of the network, which consists of a three-phase converter or three Z 'and Z "are impedances that serve as voltage dividers, 1 and 2 represent the voltage of the third harmonic common point of the two secondary circles of FV and FV ".

Durch den Spannungsteiler wird die resultierende Spannung der dritten Harmonischen so gett.lt, o.i die zwischen dem Teilungspunkt, und den verbünde nen Sekundärklemmen erscheinende Spannung d« dritten Harmonischen im erdschluß ^en Betneb Null oder mit guter Annäherung Null ist. D.e zwi ,r-hen den Teilunespunkt und die verbundenen ^ekundärklemmen geschaltete, die Spannung aer umten Harmonischen erfassende Anordnung bleibt im , erdschlußfreien Betrieb spannungsfrei. 1 ritt aber m Sternpunkt oder in einer Nähe ein Körperschluß au , so erhöht sich die Spannung der dritten Harmonischen an den Klemmen der erfassenden Anordnung erheblich und bringt diese zum Ansprechen.Through the voltage divider the resulting Third harmonic voltage so gett.lt, o.i those between the dividing point, and the allies voltage appearing from secondary terminals d « third harmonic in the ground fault Is zero or, to a good approximation, zero. D.e between , r-hen the partial point and the connected secondary clamps switched to switch the voltage Arrangement that detects harmonics remains voltage-free in earth fault-free operation. 1 rode but m If a star point or a body short-circuit is nearby, the voltage of the third harmonic increases at the terminals of the detecting arrangement and makes them respond.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Circuit arrangement for detecting a ground fault occurring in the star point of a three-phase generator or in the vicinity of the same with a voltage transformer whose primary winding is placed between ground and generator star point, and with a three-phase voltage transformer whose primary winding is placed between generator terminals and ground and whose secondary windings are interconnected to form an open delta winding are, characterized in that a voltage divider (Z '. Z ") is connected to the terminals of the series-connected secondary windings of both voltage converters (FV, FV") i <= t, whose division point (/) is connected to the common point of the secondary windings an arrangement (1, ao 2) detecting the voltage of the third harmonic is connected.