DE2713252A1 - Verfahren zur erfassung eines erdfehlers am rotorkreis eines generators - Google Patents

Verfahren zur erfassung eines erdfehlers am rotorkreis eines generators

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DE2713252A1 DE19772713252 DE2713252A DE2713252A1 DE 2713252 A1 DE2713252 A1 DE 2713252A1 DE 19772713252 DE19772713252 DE 19772713252 DE 2713252 A DE2713252 A DE 2713252A DE 2713252 A1 DE2713252 A1 DE 2713252A1
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Description

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Me/Ca
BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie . , Baden (Schweiz)
Verfahren zur Erfassung eines Erdfehlers am Rotorkreis eines Generators.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung eines Erdfehlers am Rotorkreis eines Generators, wobei dieser Rotorkreis im Normalbetrieb spannungsmässig um eine bestimmte, Verlagerungsspannung genannte Spannung gegen Erde verschoben ist und als Verlagerungsspannung eine betriebsfrequente Wechselspannung dient.
Derartige Verfahren gehören zum Stand der Technik. In Fig.l wird die Verlagerungsspannung Uv über den Verlagerungswandler 3 zugeführt. Das Fehlerrelais F spricht dann an, wenn von der Spannung Uv im Falle eines Erdfehlers E ein Strom durch die Verbindung 1 fliesst. Der Kondensator K verhindert das Fliessen des Gleichstromes im Falle eines Erdfehlers E. Als Verlagerungsspannung Uv wurde bis heute eine betriebsfrequente oder auch eine nichtbetriebsfrequente Spannung gewählt, deren Phasenlage über die Zeit unverändert
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blieb. Der Nachteil dieser Methode besteht darin, dass unbeschadet der Frequenz der Spannung Uv immer noch die Möglichkeit besteht, dass durch die Verbindung 1 ein sich über die Kapazitäten des Rotorkreises schliessender Strom der gleichen Frequenz wie Uv auftreten kann. Bei modernen Generatoren mit Thyristorerregung ist diese Möglichkeit wegen der Vielfalt der im Rotor auftretenden Oberwellen besonders gross. Ein solcher Störstrom kann zu einem Fehlansprechen der Schutzeinrichtung führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Methoden zu vermeiden. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Phase der Verlagerungsspannung im Sinne einer Phasenschwingung dauernd zwischen zwei Lagen hin- und hergeschaltet wird. In der Regel sind diese Phasen zueinander gegenphasig.
Die Erfindung sei jetzt anhand der Figuren 2 - H näher erläutert. Fig. 2 zeigt das Funktionsprinzip des erfindungsgemäss für die Erzeugung der Verlagerungsspannung vorgeschlagenen Phasenschwingelementes. Das Schutzobjekt (hier ein Netz 1) wird über einen Begrenzungswiderstand 2 mit Hilfe des Wandlers 3 gegen Erde verlagert. Die Verlagerungsspannung Uv wird einer betriebsfrequenten Quelle ^ entnommen. Der Verlagerungswandler 3 besitzt zwei Primärwicklungen 5 und t, die sich entsprechend über die zwei
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Triacs 7 und 8 an die Quelle H anschliessen lassen. Ein Oszillator 9 öffnet abwechselnd die Triacs 7 und 8 mit einer Frequenz l/t , so dass die Verlagerungsspannung Uv ihre Pha-
Frequenz
senlage mit der gleichen ',immer wieder umdreht. Inv ist ein Inverter zur Erzielung der richtigen Steuersignalphasen. In Fig. 3 sind die zwei Phasenlagen von Uv mit Uv und Uv bezeichnet. Bei einem Isolationsfehler im Schutzobjekt 1 fliesst ein von Uv herrührender Strom Iv (Iv , Iv„ in Fig. 3) durch den Begrenzungswiderstand 2 und erzeugt dort einen Spannungsabfall. Dieser Spannungsabfall wird über den Isolierwandler 12 (Fig. 2) dem Multiplikator 11 am Eingang χ zugeführt. Am Multiplikatoreingang y steht als Referenzsignal die Spannung Uv selbst. Um Rückwirkungen von Störströmen über die Impedanzen des Verlagerungswandlers zu vermeiden, kann das Referenzsignal auch separat synchron erzeugt werden. Dies ist in Fig. 2 der Fall, wo der Referenzsignalgenerator mit dem Oszillator in einem einzigen Block 9 dargestellt ist. Der Messtrom durch den Widerstand 2 besteht aus einem Nutzsignal Iv und aus einem undefinierbaren Störsignal Is. Is kann beliebige Frequenz, Phasenlage und in gewissen Grenzen auch Amplituden besitzen. Das Produkt am Ausgang des Multiplikators 11 lautet B = Uv χ (Iv + Is) = Uv ·' Iv + Uv · Is .
Der Anteil UvIs ist bei Integration über eine beliebig lange Zeit tg gleich Null. Damit gibt es am Widerstand 2 eine
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Unterscheidungsmöglichkeit zwischen dem Nutzstrom Iv, der nur bei einem Fehler fliessen kann, und allen möglichen Störströmen Is. Die Integration erfolgt am Filter 13.
Bei einem Versuchsprototyp wurden folgende Werte als günstig befunden:
Uv = 2 % der Netzphasenspannung t, = 60 ms, wobei die Triacs nur ^5 ms lang gezündet werden, die übrigen 15 ms dienen als Sicherheitszeit um gleichzeitiges Zünden beider Triacs durch Störströme zu vermeiden
13 = Filter 12. Ordnung (~50 dB)
Fig. 4 zeigt den Anschluss der Schutzeinrichtung. Der bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnte Kondensator K liegt in Serie mit dem Verlagerungswandler 3 und dem Widerstand 2 in der Verbindung zwischen Schutzobjekt 1 und Erde. Durch den Kondensator wird das Fliessen des Gleichstromes im Falle eines Erdfehlers verhindert. Der Widerstand 2 dient der Messung des Nutzstromes Iv. Das Dimensionieren des Kondensators K sowie des Widerstandes 2 bzw. das Ersetzen des Widerstandes durch einen Stromwandler sind ausführungstechnische Fragen. Der Messwinkel des Multiplikators kann durch Drehen der Referenzspannung so· gewählt werden, dass kapazitive Ruheströme Ivc (Fig. *i) über die
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natürlichen Kapazitäten des Rotorkreises nicht in die Messung eingehen.
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Claims (10)

BBC Baden Patentansprüche
1./ Verfahren zur Erfassung eines Erdfehlers am Rotorkreis eines Generators, wobei dieser Rotorkreis im Normalbetrieb spannungsmässig um eine bestimmte, Verlagerungsspannung genannte Spannung gegen Erde verschoben ist und als Verlagerungsspannung eine betriebsfrequente Wechselspannung dient, dadurch gekennzeichnet, dass die Phase der Verlagerungsspannung (Uv) im Sinne einer Phasenschwingung dauernd zwischen zwei Lagen hin- und hergeschaltet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Lagen der Phasenschwingung zueinander gegenphasig sind.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wandler (3) mit zwei Primärwicklungen (5j 6) vorgesehen ist, dessen Sekundärwicklung zur spannungsmässigen Verlagerung des Schutzobjektes (1) gegen Erde dient, dass die Verlagerungsspannung (Uv) einer betriebsfrequenten Quelle (4) entnommen ist, dass die betriebsfrequente Quelle (H) mit dem einen Pol an den Verbindungspunkt der beiden Primärwicklungen (5> 6) des Wandlers (3) und mit dem
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anderen Pol parallel an die Eingänge zweier elektronischer Schalter (7, 8) angeschlossen ist, deren Ausgang jeweils mit dem freien Ende einer Primärwicklung (5 bzw. 6) verbunden ist, dass die beiden elektronischen Schalter (7j 8) durch das Ausgangssignal eines Oszillators
(9) an ihren Steuerelektroden abwechselnd geöffnet werden, dass ein Begrenzungswiderstand (2) parallel an die Primärwicklung eines Isolierwandlers (12) angeschlossen ist, dessen Sekundärspannung dem einen Eingang (x) eines Multiplikators (11) zugeführt ist, dass am zweiten Eingang (y) des Multiplikators (11) als Referenzsignal eine betriebsfrequente Spannung ansteht und dass das Ausgangssignal des Multiplikators (11) einem Filter (13) mit Integrationswirkung zugeführt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, dass als Referenzsignal die Verlagerungsspannung (Uv) selbst am zweiten Eingang (y) des Multiplikators (11) ansteht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3j dadurch gekennzeichnet, dass als Referenzsignal am zweiten Eingang (y) des Multiplikators (11) ein separates, mit der Verlagerungsspannung synchron erzeugtes Signal ansteht.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3> ^ und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Schalter (7j 8) Triacs sind. „ . AA
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7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlagerungsspannung (Uv) ca. 2 % der Net zphasenspaiinung beträgt.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis J, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltperiode der Verlagerungsspannung (Uv) ca. 60 ms beträgt.
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Triacs (73 8) nur ca. ^5 ms lang gezündet werden, während die restliche Zeit von ca. 15 ms
als Sicherheitszeit dient, um gleichzeitiges Zünden beider Triacs durch Störströme zu vermeiden.
10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis S, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Sekundärwicklung des Verlagerungswandlers (3) und dem Rotorkreis ein Kondensator (K) geschaltet ist und dass in die Verbindung zwischen Sekundärwicklung des Verlagerungswandlers (3) und Erde ein
Fehlerrelais (P) aufgenommen ist.
BBC Aktiengesellschaft
Brown, Boveri & Cie.
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DE2713252A 1977-03-01 1977-03-25 Verfahren zur Erfassung eines Erdfehlers am Rotorkreis eines Generators und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Expired DE2713252C2 (de)

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