DE2434656A1

DE2434656A1 - Einschaltsperre fuer generatorschalter

Info

Publication number: DE2434656A1
Application number: DE19742434656
Authority: DE
Inventors: Adolf Dipl Ing Dr Eidinger; Mathias Dipl Ing Sanders
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1974-07-02
Filing date: 1974-07-18
Publication date: 1976-01-22
Also published as: IT1039599B; CH573674A5; JPS5127437A; FR2277455A1; FR2277455B1

Description

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BBC Aktiengesellschaft brown, Boveri & Cie„, Baden (Schweiz)

Einschaltsperre für Generatorschalter

Die Erfindung betrifft eine Einschaltsperre für Generatorschalter zum Schutz des Schalters bei teilweiser oder vollständiger Phasenopposition zwischen Netzspannung und Generatorspannung sowie bei Kurzschluss auf einer der beiden Schalterseiten.

Durch die steigende Leistung der Kraftwerke und die Einheitsleistung der Generatoren vergrössern sich auch die Probleme der Beherrschung der durch die Hochspannungsapparate (Generator, Schalter, Transformator) fliessenden Kurzschlussströme. Beim Kurzschlussstrom von 400 KA„_W und höher sind durch die auftretenden elektrodynamischen Kräfte insbesondere die Generatorwicklungsköpfe gefährdet.

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Der Generatorschalter hat in den letzten Jahren mit zunehmender Generatorleistung immer mehr an Bedeutung gewonnen. Zwischen Generator und Transformator wird ein Schalter aufgestellt, um damit den Eigenbedarf des Kraftwerks auch dann sicherzustellen, wenn der Generator keine Leistung abgibt. Der Schalter ist dann ausgeschaltet, und die Eigenbedarfsanlage wird aus dem Netz versorgte

Der Schalter hat die Aufgabe, beim Anfahren eines Kraftwerks den mit dem Netz synchronisierten Generator an das Netz zu schalten, Lastabschaltungen durchzuführen und eventuell Kurzschluss.ströme auszuschalten.

Unbeschadet der Ausführung des Schalters in seiner Leistungsfähigkeit (Leistungsschalter oder Lastschalter), ist eine Betrachtung der Fehlerfälle, Einschalten auf Kurzschluss und Phasenoppos.ition, erforderlich. Nun sind diese Fehlerfälle zwar äusserst unwahrscheinlich, trotzdem aber in Betracht zu ziehen, weil die Sicherstellung der elektrischen Energie vor allem den Vorrang hat.

Aufgabe der eingebauten Leistungsschalter ist es, in allen Fehlerfällen sofort abzuschalten. Die zum Schutz für die Feststellung eines Fehlers benötigte Zeit sowie die mechanische Eigenzeit des Schalters bedingen nun, dass ein Fehler frühestens nach etwa 50 ms abgeschaltet werden kann. Die

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grösste elektrodynamische Beanspruchung des Generators tritt aber bereits in der ersten Stromhalbwelle auf und kein Schalter ist in der Lage, den Generator vor dieser Beanspruchung zu schützen. Bei Grössgeneratoren besteht jedoch die Gefahr, dass sie bei vollem Kurzschlussstrom durch diese Kraftwirkungen beschädigt werden. Ein längerer Betriebsausfall wäre die unvermeidliche ^£Folge. Kurzschlüsse und insbesondere die vor allem gefährliche Beanspruchung bei Phasenopposition sind daher, soweit irgend möglich,' überhaupt zu vermeiden. Da nun diese Fehlerfälle an sich zwar sehr selten, aber doch am wahrscheinlichsten gerade im Moment des Zuschaltens des Generators auf das Netz sind, besteht die Aufgabe der Erfindung darin, beim Einschalten des Generatorschalters eine zusätzliche Schutzmassnahme vorzusehen, durch die bei Vorliegen eines Kurzschlusses oder bei Phasenopposition ein Einschalten des Schalters, verhindert wird und damit der Fehler gar nicht auftritt.

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch ein Spannungs-Schwellwertglied, welches beim Empfang des Einschaltbefehls für den Generatorschalter die Spannungsdifferenz auf beiden Seiten des Schalters abtastet und die Durchgabe des Einschaltbefehls nur dann veranlasst, wenn diese Spannungsdifferenz einen bestimmten Wert nicht überschreitet.

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Das Schwellwertglied kann z.B. ein Spannungsrelais mit Ansprechwert sein.

Wie schon bemerkt, wird die Sicherstellung der elektrischen Energie durch die Sperrung des Schalters bei Einschalten auf Kurzschluss sowie bei Phasenopposition zwischen Netzspannung und Generatorspannung in keiner Weise beeinträchtigt. Im Gegenteil, diese Sicherheit wird damit erheblich gesteigert. Das Einlegen des Schalters würde nämlich gerade den Kurzschlusstrom einleiten, den der Schalter ohnehin wieder ausschalten muss.

Es sei noch erwähnt, dass aus der deutschen Offenlegungsschrxft 1 913 954· ein Verfahren zum Kurzschluss-Schutz eines elektrischen Arbeitskreises (z.B. einer elektrisch betriebenen Werkstückbearbeitungsmaschine) bekannt ist, wo beim Einschalten des Arbeitskreises dieser zunächst auf das Vorhandensein eines Kurzschlusses

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geprüft wird, bevor an den Arbeltskreis die Arbeitsspannung angelegt wird, und der Arbeitskreis nur bei Fehlen eines Kurzschlusses eingeschaltet wird. Abgesehen von der unterschiedlichen Aufgabenstellung (es geht hier nicht um eine Einschaltsperre für Generatorschalter) liegt ein prinzipieller Unterschied darin, dass bei der erfindungsgemässen Einrichtung der EinschaltbefehT auf jeden Fall eingegeben, jedoch nur dann durchgeschaltet wird, wenn die Spannungsdifferenz auf beiden Seiten des Schalters einen bestimmten Wert nicht überschreitet, während bei der bekannten Anordnung zum Schutz eines Arbeitskreises vor Kurzschlüssen vor Eingabe des Einschaltbefehls erst geprüft wird, ob eine bestimmte Situation (Kurzschluss) vorliegt, so dass eine Verzögerung des Einschaltens auch bei Fehlen eines Kurzschlusses eintritt.

Aus Gründen der Zuverlässigkeit ist eine einfache Ausführung der erfindungsgemässen Einschaltsperre unerlässlich, was gemäss der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Figur erreicht wird.

In der Figur bedeutet G den Generator, U die Generatorspannung, TR den Netztransformator, U₁-, die Spannung an dessen Sekundärwicklung. Die Spannungen U und U_, zu beiden Seiten des Generatorschalters S, der hier vereinfacht durch steuerbare Kontakte 3,4· dargestellt ist, werden mit Hilfe von Spannungswandlern

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SW auf Werte U und U heruntertransformiert, die zwischen 100 und 4-00 V liegen und für den Betrieb des Spannungsrelais ES geeignet sind. Statt der induktiven Spannungswandler können natürlich auch kapazitive Spannungsteiler verwendet werden.

Die heruntertransformierten bzw.- geteilten Spannungen- oder Spannungszeiger - U, und U₂ werden den beiden Eingängen des Spannungsrelais ES zugeführt. ES ist ein Relais mit Ansprechwert (Schwellwert), es spricht also an, wenn die momentane (vektorielle) Differenz der Spannungszeiger U und U„ einen bestimmten (vorzugebenden) Schwellwert überschreitet. Somit erfasst ES nicht nur Amplituden-,sondern auch Phasenunterschiede von U und U-.

Der Spannungs unterschied zwischen U.. und U- wird natürlich besonders gross bei Phasenopposition zwischen U und U_ (U₁= -^) sowie ^

bei.Kurzschluss auf einer der beiden Seiten des Schalters S, wenn also entweder U (und somit U_n) oder U_ (und somit U₀)

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Null wird. Für diese Schaltfälle wird der Ansprechwert des Spannungsrelais ES überschritten, und'die Relaiskontakte 1,2 werden unterbrochen. Ein Einschaltbefehl ESB gelangt daher nicht zum Steuerblock St, und der Generatorschalter stellt keine Verbindung zwischen Generator G und Netztransformator T her. Liegt dagegen ein Kurzschluss oder eine Phasenopposition nicht vor, so erreicht die Spannungsdifferenz am Relais ES nicht

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den Ansprechwert, so dass die Kontakte 1,2 geschlossen sind; wird jetzt ein Einschaltbefehl ESB abgegeben, so gelangt er auf die Einschaltspule ESp des Steuerblocks St, und der Steuerblock veranlasst die Schliessung der Kontakte 3,^ des hier nur vereinfacht gezeigten Generatorschalters S, womit die Verbindung zwischen Generator G und Transformator Tr hergestellt ist.

Somit verhindert die oben beschriebene Einrichtung das Einschalten des Generatorschalters bei Phasenopposition und Kurzschluss, erlaubt jedoch bei Nichtvorliegen dieser Schaltfälle eine sofortige Weiterleitung des Einschaltbefehls ohne vorherige Prüfung des Schaltzustandes.

Falls zwischen Netz- und Generatorspannung nennenswerte Frequenzunterschiede auftreten können, empfiehlt es sich, den Einschaltbefehl mittels eines Verzögerungsgliedes erst nach einer vorgegebenen Wartezeit abzugeben, und zwar dann, wenn nach Ablauf dieser Zeit die besagte Spannungsdifferenz zu beiden Seiten des Schwellwertgliedes den bestimmten Wert nicht überschreitet.

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Claims

-δ - 7^/74 D Patentansprüche

1. Einschaltsperre für Generatorschalter zum Schutz des Schalters bei Phasenopposition zwischen Netzspannung und Generatorspannung sowie bei Kurzschluss auf einer der beiden Schalterzeiten, gekennzeichnet durch ein Spannungs-Schwellwertglied (ES), welches beim Empfang des Einschaltbefehls (ESB) die Spannungsdifferenz auf beiden Seiten des Schalters (S) abtastet und die Durchgabe des Einschaltbefehls (ESB) nur dann veranlasst, wenn diese Spannungsdifferenz einen bestimmten Wert nicht überschreitet.

2. Einschaltsperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannungs-Schwellwertglied ein Spannungsrelais (ES) mit Ansprechwert ist.

3. Einschaltsperre nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Netzspannung (tu) und die Generatorspannung (U ) vor Zuführung an das Schwellwertglied(ES) in verkleinertem Masstab analog abgebildet werden.

4. Einschaltsperre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

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dass die Verkleinerung aurch Spannungsheruntersetzung mittels induktiver Wandler (SW) erfolgt.

5. Einschaltsperre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkleinerung mit Hilfe kapazitiver Spannungsteiler erzielt wird.

BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.

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