DE2317805A1

DE2317805A1 - Einrichtung zur erdschlussueberwachung

Info

Publication number: DE2317805A1
Application number: DE19732317805
Authority: DE
Inventors: Armin Dipl Ing Fischer; Martin Richter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-04-09
Filing date: 1973-04-09
Publication date: 1974-10-17
Also published as: JPS5012548A

Description

Einrichtung zur ErdschluBüberwachung Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Erdschlußüberwachung des Läufers elektrischer Maschinen. Zum Schutz von Gleichspannungs-Erregerkreisen gegen Erdschlüsse ist es bekannt, den gesamten Kreis mit einer kleinen netzfrequenten Wechselspannung gegen Erde zu verspannen. Bei erdschlußfreiem Betrieb der Maschine fließt dann nur der durch die Erdkapazität dieses Kreises bestimmte kapazitive Ladestrom. Im Erdschlußfall dagegen erhöht sich dieser Strom, dessen Größe ein Maß für die Isolationsminderung bzw. den Erdschluß darstellt. Dieser Wechselstrom kann mit einem Erdstromrelais gemessen werden, welches entweder eine Erdschlußmeldung und/oder eine Abscltung der Maschine besorgt.
In Erregerkreisen, bei denen die Spannungsquelle eine Drehstromspeisequelle ist, die über ungesteuerte oder gesteuerte Gleichrichter auf die Erregerwicklung arbeitet, kann die bei Erdschlüssen auftretende Verlagerungespannung als Kriterium für einen Erdschluß benutzt und relaistechnisch entsprechend ausgewertet werden. Hierbei ist die Größe der Verlagerungsspannung vom Erdschlußort und von der Höhe der Erreger spannung, sowie die Empfindlichkeit des Erdschutzes von der Frequenz der Speisespannung und von der Größe der Brdkapazität abhängig.
Bei Anordnungen, bei denen der gesamte Erregerkreis rotiert, besteht die Möglichkeit, über Bürsten und Schleifringe diesen Kreis - wie zuvor dargelegt - mit einer kleinen Wechselspannung künstlich zu verspannen. Fließt jedoch über die Bürsten en und Schleifringe nur der geringe kapazitive Ladestrom, so ergeben sich undefinierbare, zum Teil sehr hohe tbergangswiderstände, so daß entweder eine dauernde Erdschlußüberwachung nicht möglich ist oder Spezialbürsten erforderlich werden, welche einem hohen Versehleiß unterliegen.
Überdies ist es unbefriedigend, bei rotierenden Erregersätzen, welche normalerweise keine Schleifringe und Bürsten benötigen, lediglich aus schutztechnischen Gründen solche mechanischen Bauelemente vorsehen zu müssen.
Zur Behebung der aufgezeigten Nachteile besteht die Erfindung darin, daß dem umlauf enden Maschinenteil ein aus einer Hilfsspannungsquelle des Läufers versorgter Oszillator für niederfrequenten Wechselstrom zugeordnet ist, dessen Ausgangs spannung einen den Isolationswiderstand der Maschine enthaltenen Stromkreis speist, wobei die den Isolationswiderstand durchfließende (Wirk- oder Schein-) Stromgröße ein Maß für den Isolationswiderstand ist und über ein elektrisches Koppelglied vom umlaufenden Maschinenteil zu einer ortsfesten Auswertvorrichtung übertragen wird.
Die Erfindung sei nachstehend anhand eines Ausfuhrungsbeispiels naher erläutert.
Die Figur veranschaulicht einen schleifringlosen, mit gesteuerten oder ungesteuerten Gleichrichtern erregten Synchrongenerator mit Außenpolerregermaschine. Der umlaufende Teil ist mit UT, der ortsfeste mit OT bezeichnet. Der feststehende Generatorteil G hat drei Phasenausgänge R, S. T. Die auf der rotierenden Welle mitumlauf enden Gleichrichter bzw. Thyristoren Gl 1 versorgen die Wicklungen W1, W2 und W3 der Außenpolerregermaschine EM. Der Sternpunkt der Wicklungen W1 - W3 ist über einen Meßwiderstand M an den einen Ausgang eines niederfrequente Wechselspannung abgebenden Oszillators Gr angeschlossen, der eine Spannung von etwa 50 V bei einer Frequenz von z.B. 20 Hz verausgabt. Der zweite Ausgang des Oszillators Gr ist an Wellenmasse gelegt. Die Speisung für den Oszillator Gr wird einer Hilfsspannungsquelle Q über Gleichrichter G1 2 und über ein Stabilisierglied Stg der Außenpolerregermaschine EM entnommen. Bei hohem Isolationswiderstand ist der den Meßwiderstand M durchfließende Strom sehr klein, dagegen groß, sobald ein Erdschluß vorliegt.
Um Störspannungen vom Oszillator und dem Meßkreis fernzuhalten, können zusätzliche Filterglieder y vorgesehen sein.
Zur laufenden Ermittlung der Größe (oder einer unterschwelligen Größe) des Isolationswiderstandes dient der Spannungsabfall am Meßwiderstand M, welcher über einen Verstärker V1 einem Spannungs-Freqienz-Umsetzer SFU zugeleitet wird, dessen Ausgangsfrequenz somit ein Maß für den Isolationswiderstand bildet. Der Ausgang des Spannungs-Frequenz-Umsetzers SFU wird (gegebenenfalls über einen Grenzwertmelder GW und) über ein elektrisches Koppelglied K1wie z.B. einen Transformator, dessen eine Wicklung Witumläuft und dessen andere Wicklung ortsfest angeordnet ist, zu der ortsfesten Auswertvorrichtung AW übertragen, welche aus einem Eingangsverstärker V2, einem nachgeschalteten Prequenæ-Spapnungs-Umsetzer FSU, einem Analogwertspeicher Sp und einem diesem nachgeschalteten Signalgeber Sg besteht, an welchem der Isolationswiderstand laufend als Analogwert wahrnehmbar gemacht werden kann.
Anstelle einer analogen Signalübertragung und -auswertung kann auch eine digitale Signalverarblitung vorgesehen sein, wobei neben oder anstelle einer kontinuierlichen laufenden Anzeige des Isolationswiderstandes gegebenenfalls auch eine sprunghafte Ja-Nein-Signalauswertung bei Erreichen eines vorgebbaren Schwellenwertes des Isolationswiderstandes in Betracht kommt.
7 Patentansprüche 1 Figur

Claims

Patentansprüche einrichtung zur Brdschlußüberwachung des Läufers elektrischer Maschinen, insbesondere bei schleifringlosen, mit gesteuerten oder ungesteuerten Gleichrichtern erregten Synchrongeneratoren mit Außenpolerregermaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß dem umlaufenden Maschinenteil (U?) ein aus einer Hilfsspannungsquelle (Q) des Läufers (R) versorgter Oszillator (Gr) für niederfrequenten Wechselstrom (f c 50-Hz) zugeordnet ist, dessen Ausgangsspannung einen den Isolationswiderstand der Maschine enthaltenden Stromkreis speist, wobei die den Isolationswiderstand durchfließende (Wirk- oder Schein-)Stromgröße ein Maß für den Isolationswiderstand ist und über ein elektrisches Koppelglied (K) vom umlaufenden Maschinenteil (R) zu einer ortefesten Auswertvorrichtung (AW) übertragen wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Isolationswiderstand abbildende Strom einen Spannungs-Frequenz-Umsetzer (SFU) beeinflußt, dessen Ausgangsfrequenz über das Koppelglied (K) der Auswertvorrichtung (AW) zugeführt wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Spannungs-Frequenz-Umsetzer (SFU) Grenzwertmelder (Gw) vorgesehen sind, die nur unter- oder überschwellige Signale der Auswertvorrichtung (Aw) zuführen.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertvorrichtung (Aw) einen Frequenz-Spannungs-Umsetzer (FSU), einen Analogspeicher (Sp) und einen Signalgeber (Sg) enthält, an dem der Isolationswiderstand laufend wahrnehmbar gemacht wird.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelglied (E) eine induktive Übertragungsvorrichtung mit einem Transformator ist, dessen eine Wicklung am Läufer (R) und dessen zweite Wicklung ortsfest angeordnet ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein optoelektronisches Koppelglied (K).
7. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzethnet durch ein kapazitives Koppelglied (K) dessen eine Belegung dem Läuferteil (UT) und dessen andere Belegung dem ortsfesten Teil (OT) zugeordnet ist.

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