DE317693C

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Um die verheerenden Wirkungen der Kurz- ! Schlüsse zu vermeiden, werden häufig Einrichtungen angewandt, welche bei Kurzschlüssen eine Unterbrechung oder starke Herabminderung der Felderregung der Stromerzeuger vermitteln und dadurch den Kurzschlußstrom aufheben bzw, erheblich herabmindern. Diese bisher bekannten Einrichtungen stützen sich alle auf die Wirkung der Höchststrom- und\ Rückstrom-ίο sicherheitsvorrichtungen derStromerzeuger, und zwar in der Weise, daß der Höchst- oder Rückstromausschalter in seiner Ausschaltstellung die Unterbrechung oder Schwächung der Felderregung bewirkt oder umgekehrt durch Höchst- oder Rückstromrelais zuerst die Erregung in besagtem Sinne beeinflußt wird und sofort im Anschluß daran der Hauptschalter des Stromerzeugers geöffnet wird.

Diese Sicherheitsvorrichtungen sollen hauptsächlich den Zweck haben, den Stromerzeuger zu schützen, wenn infolge eines andauernden Kurzschlusses für den Stromerzeuger die Gefahr erheblicher Beschädigungen besteht. Die allgemein gebräuchlichen Maximalausschalter, Welche zum Schutz der Stromerzeuger von Überlastungen dienen, treten nur dann in Wirkung, wenn der Kurzschlußstrom selbst diese Apparate betätigen kann, d. h.,' wenn die. Kurzschlußstelle hinter den Apparaten für den Maximalschutz liegt. Tritt jedoch ein Fehler vor diesen Apparaten auf, also entweder in den Wicklungen des Stromerzeugers Selbst oder in der Leitung vom Stromerzeuger bis zu dem Maximalausschalter, so kann der Kurzschlußstrom des Stromerzeugers die Maximalschutzapparate nicht zur Wirkung bringen. Bei parallel arbeitenden Stromerzeugern wird in diesem Falle der allgemein gebräuchliche, mit dem Hauptausschalter in Verbindung stehende Rückstromschutz den Stromerzeuger vom Netz abschalten und dadurch wird, wie anfangs erwähnt wurde, die bisher bekannte Einrichtung zur Herabminderung der Felderregung und daraus folgend des Kurzschlußstromes veranlaßt. Bei einzeln arbeitenden' Stromerzeugern dagegen fällt in besagten Fällen jeglicher Schutz fort, weil der Maximal- und Rückstromausschalter nicht in Wirksamkeit treten und abhängig davon auch die Sicherheitsvorrichtungen zur Herabminderung der Erregung nicht die Gefahr für den Stromerzeuger beseitigen. Ferner haben die bisher angewandten Einrichtungen noch folgenden Nachteil: Sehr häufig werden die Zuleitungen zu den Nebenbetrieben der Stromerzeuger, wie beispielsweise zu den Antriebsmotoren der Kondensationspumpen, vor. den Hauptschaltern abgezweigt, um diese Nebenbetriebe auch dann ungestört in Betrieb zu behalten, wenn der Hauptausschalter des Stromerzeugers auslöst. Alle diejenigen Überoder Rückstromwirkungen, welche durch Abschalten der Höchst- oder Rückstromausschalter aufgehoben werden, sollen also den Betrieb des Stromerzeugers selbst und seiner Nebenbetriebe nicht beeinträchtigen. Da nun aber bei den bisher bekannten Schutzeinrichtungen jede Ausschaltung des Hauptschalters zwangläufig auch die Schwächung

oder Unterbrechung der Erregung venr.ittelt, so wird der vorgenannte Vorteil für die Nebenbetriebe durch die Schutzeinrichtungen für den Stromerzeuger wieder aufgehoben.
Diese Mängel der bekannten Sicherheitsvorrichtungen sind darin zu suchen, daß sie von der Wirkung der Maximal- und Rückstromausschalter abhängig sind. Die Erfindung beseitigt diese Abhängigkeit und damit

ίο die Unvollkommenheit der bisherigen Einrichtungen vollkommen. Sie stützt sich auf die Tatsache, daß ein Kurzschluß eine starke Spannungsverminderung in den kurzgeschlossenen Leitungen oder Wicklungen des Stromerzeugers verursacht, und benutzt dies, um mittels eines Minimalspannungsrelais die Erregung des Stromerzeugers oder seiner Erregermaschine zu unterbrechen oder wenigstens stark herabzusetzen.

Es sei bemerkt, daß bereits eine Sicherheitsvorrichtung für durch Schnellregler überwachte elektrische Generatoren bekannt ist, bei welcher ein Relais sowohl bei Überschreitung einer zulässigen Maximalspannung als auch bei Unterschreitung einer Zulässigen Minimalspannung in dem Verteilungssystem den Schnellregler gänzlich abschaltet und zugleich in den Erregerkreis, welcher die Spannung des zu regelnden Generators beeinflußt, einen solchen Teil des vom Schnellregler betätigten Widerstandes dauernd einschaltet, daß die Spannung des Generators einen mittleren Wert annimmt, bei dem der Betrieb sich noch aufrechterhalten läßt.

In der Fig. 1 ist die neue Schutzeinrichtung dargestellt. Ein Minimalspannungsrelais 4, dessen Spule 6 von dem Stromerzeuger ι dauernd gespeist wird, wird beim Sinken der zugeführten Spannung unter eine bestimmte Grenze den Kontakt 5 schließen. Dieser Fall wird ako bei jedem auf dem Stromerzeuger lastenden Kurzschluß auftreten. Die Schließung des Kontaktes 5 bewirkt die Erregung der Spule 13 des Zeitrelais 7. Stromverlauf von + über Spule 13, Kontakt 23, Kontakt 14, Kontakt 5 nach —. Hierdurch wird nach einer bestimmten Zeit der Kontakt 15 des Zeitrelais 7 geschlossen, wodurch die Spule 22 des Fernschalter 12 erregt wird, der Fernschalter 12 sich öffnet und der Wi der stand 11 in die Erregung des Stromerzeugers 1 oder seiner Erregermaschine geschaltet wird, was die Verminderung seiner Spannung zur Folge hat. Stromverlauf von + über Kontakt 15, Spule 22, Kontakt 23, Kontakt 14, Kontakt 5 nach —. Die normalen Maximal- und Rückstromschutzvorrichtungen, welche in bekannter Weise auf den Hauptschalter 2 wirken, wurden einesteils der Übersichtlichkeit wegen, andererseits, weil die neue Einrichtung von dem Wirken derselben unabhängig ist, in der Zeichnung fortgelassen. Die zur Herabsetzung der Erregung vorgesehene Einrichtung roll nur dann in Wirkung treten, wenn die no^rmalen Überstrom- und Rückstromauslösungen nicht mehr wirken können, also wenn der Kurzschluß ζ. B. in Leitungsteilen zwischen diesen" Auslösevorrichtungen und dem Generator auftritt und dadurch der Stromerzeuger selbst in Gefahr ist. Zu diesem Zweck ist das Zeitrelais 7 eingebaut, welches in der Auslöcezeit höher eingestellt ist als die Maximal- und Rückstromschutzvorrichtungen, die den Schalter 2 bedienen.

Der Stromerzeuger wird also geschützt:

1. Bei einem Kurzschluß, der zwischen dem Maximalausschalter 2 und dem Netz oder in dem Netz eintritt, in bekannter Weise durch Ausschalten des Hauptschalters 2, ohne daß der Fernschalter 12 in Tätigkeit tritt.

2. Bei einem inneren Kurzschluß im Stromerzeuger oder innerhalb der Strecke vom Stromerzeuger 1 bis zum Hauptausschalter 2 durch die Wirkung .des Minimalspannungsrelais 4 mit Zeiteinstellung (Relais 7) auf den Fernschalter 12 und dadurch bewirkte Einschaltung des Widerstandes 11 in den Erregerstromkreis. " .'.■'

Das Minimalspannungsrelais 4 wird nun selbstverständlich auch dann die vorstehend unter 2 angegebene Wirkung hervorrufen, wenn sich der Stromerzeuger im Ruhezustand befindet, also spannungslos ist. Für die Inbetriebsetzung des Stromerzeugers ist es erforderlich, den Widerstand 11 durch den Fernschalter 12 kurzzuschließen, damit der Stromerzeuger voll erregt werden kann. Zu diesem Zweck ist der Druckknopfumschalter 8 vorgesehen, dessen Ruhelage die in der Zeichnung dargestellte ist. Während der Inbetriebsetzung des Stromerzeugers wird der Druckknopf 8 niedergedrückt, so daß Kontakt 18 geschlossen und gleichzeitig Kontakt 14 geöffnet wird. Hierdurch wird also der Stromkreis für die Auslösespule 22 geöffnet und der Fernschalter 12 infolge Erregung der Spule 20 eingeschaltet, so daß der Widerstand 11 im Erregerstromkreis kurzgeschlossen wird. Stromverlauf von + über Spule 20, Kontakt 24, Kontakt 18 des Druckknopfschalters 8, Kontakt 5 nach —. In dieser Stellung wird der Druckknopf umschalter so lange festgehalten, bis der Stromerzeuger erregt ist und dadurch das Minimalspannungsrelais 4 den Kontakt 5 wieder öffnet. "5

Würde nämlich der Druckknopf losgelassen werden, ehe der Stromerzeuger auf, volle Spannung gekommen und das Minimalspannungsrelais 4 geöffnet worden ist, so würde das Zeitrelais 7 erregt und nach Schließung iao seines Kontaktes 15 auch die Auslösespule 22 des Fernschalters 12 erregt und dieser wieder

ausgeschaltet werden. Durch die nach öffnung des Minimalspannungsrelais 4 zulässige Freigabe des Druckknopfschalters 8, welcher die gezeichnete Ruhelage wieder einnimmt, wird der Normalzustand der Schaltung wieder j hergestellt.

Das langer dauernde Festhalten des Druckknopfschalters 8 auf geschlossenem Kontakt 18 ist nun für den Betrieb nicht immer angenehm. Es ist vorteilhafter, wenn nur ein kurzzeitig ausgeübter Handgriff genügt, um die Inbetriebsetzung zu ermöglichen, und der Normalzustand der Schaltung selbsttätig wieder hergestellt wird. Ferner ist es von großem Vorteil, 'wenn die Herabsetzung der Erregung des Stromerzeugers dann sofort ohne Wirkung des Zeitrelais stattfindet, wenn nach dem Ausschalten des Hauptschalters der Kurzschlußstrom noch fortbestehen sollte. Die Fig. 2 zeigt eine nach diesen Gesichtspunkten erweiterte Anordnung, welche nachstehend, beschrieben ist.

Ein Minimalspannungsrelais 4, dessen Spule 6 von 'dem Stromerzeuger 1 dauernd gespeist wird, wird bei Sinken der zugeführten Spannung unter eine bestimmte Grenze den Kontakt schließen. Die Schließung des Kontaktes 5 bewirkt die Erregung der Spule 13 des Zeitrelais 7, wodurch nach einer bestimmten Zeit 4er Kontakt 15 geschlossen wird. Stromverlauf von + über 'Kontakt 14, Kontakt 23, Spule 13, Kontakt 5 nach —. Durch Schließen des Kontaktes 15 wird infolge der Erregung der Spule 16 der Hauptschalter 2 ausgeschaltet. Stromverlauf von + über Kontakt 14, Kontakt 15, Spule 16 nach —. Der Hauptschalter 2 schließt in seiner Ausschaltstellung den Kontakt 17, wodurch die Ausschaltspule 22 des Fernschalters 12 erregt wird, der Fernschalter 12 sich öffnet und der Widerstand 11 in die Erregung des Stromerzeugers oder seiner Erregermaschine geschaltet wird, was die Spannungsherabsetzung des Stromerzeugers 1 zur Folge hat. Stromverlauf von + über Kontakt 14, Kontakt 23, Spule 22, Kontakt 17, Kontakt 5 nach —. Die beschriebene Schaltung tritt also in Wirkung, sobald das Minimalspannungsrelais anspricht. Da nun dieses auch im Ruhezustand des Stromerzeugers den Kontakt 5 schließt, würde es nicht möglich sein, den Fernschalter 12 einzuschalten, also den Stromerzeuger zu erregen und ihn durch Einschalten des Hauptschalters 2 wieder in Betrieb auf das Netz 3 zu nehmen. Es muß also dafür gesorgt werden, daß vor der Inbetriebsetzung des Stromerzeugers die elektrische Kupplung zwischen dem Minimalspannungsrelais 4, Zeitrelais 7, Hauptschalter 2 und Fernschalter 12 unterbrochen wird. Hierzu dient der Umschalter 8. Dieser besitzt eine Sperrung 9, welche durch den Elektroj magneten IO gelöst wird. Zur Inbetriebsetzung des Stromerzeugers 1 wird der Umschalter nach unten gedrückt, so daß die Kontakte 18 und 19 geschlossen sind. Durch die Sperrung 9 wird der Umschalter in dieser Lage festgehalten und dadurch wird Kontakt 14, welcher die elektrische Verbindung zwischen dem Minimalspannungsrelais und den übrigen Apparaten vermittelt, unterbrochen. Der Kontakt 18 vermittelt die Erregung der Spule 20 des Fernschalters 12. Letzterer wird also eingeschaltet, so daß infolge Kurzschließens des Widerstandes 11 der Stromerzeuger voll erregt werden kann. Stromverlauf von + über Kontakt 18, Kontakt 24, Spule 20, Kontakt 17, Kontakt 5 nach —. Nun wird der Stromerzeuger durch Schließen des Hauptschalters 2 auf die Sammelschienen 3 geschaltet. Hierdurch wird der Kontakt 21 geschlossen, welcher die Spule des Elektromagneten 10 des Umschalters 8 erregt. Stromverlauf von + über Kontakt 19, Spule 10, Kontakt 21 nach —. Dadurch wird die Sperrung 9 gelöst, der Umschalter 8 federt in die gezeichnete Stellung zurück und stellt durch Schließung des Kontaktes 14 die elektrische Kupplung zwischen dem Minimalspannungsrelais 4 und den übrigen Apparaten in der beschriebenen Schaltung wieder her. Die normalen Maximal- und Rückstromschutzvorrichtungen, welche in bekannter Weise auf den Hauptschalter 2 wirken, wurden auch in dieser Zeichnung der Übersichtlichkeit wegen fortgelassen. Wie bereits erwähnt, soll die zur Herabsetzung der Erregung vorgesehene Einrichtung nur dann in Wirkung treten, wenn die normalen Überstrom- und j Rückstromauslösungen nicht mehr wirken können, : wenn also der Stromerzeuger selbst in Gefahr ist. Zu diesem Zweck ist das Zeitrelais 7 eingebaut, welches in der Auslösezeit höher eingestellt ist als die Maximal- und Rückstromschutzvorrichtungen. Sollten aber letztere, beispielsweise bei einem Kurzschluß im Innern eines Stromerzeugers, welcher parallel mit anderen Stromerzeugern arbeitet, früher die Ausschaltung des Hauptschalters veranlassen, bevor das Zeitrelais 7 angesprochen hat, so wird unabhängig von letzterem sofort der Fernschalter 12 geöffnet werden, weil nach dem Ausschalten des Hauptschalters 2 infolge des Kurzschlusses im Innern des Stromerzeugers ι das Minimalspannungsrelais weiter den Kontakt 5 schließt. Stromverlauf von + über Kontakt 14, Kontakt 23, Spule 22, Kontakt 17, Kontakt 5 nach ·—■. Dies würde aber nicht der Fall sein, wenn nach dem Auslösen des Hauptschalters 2 der Kurzschluß von dem Stromerzeuger 1 abgeschaltet wäre, weil dann infolge Wiederkehr der normalen

Claims

Spannung sofort das Minimalspannungsrelais 4 den Kontakt-5 öffnet.

Paten τ-Ansprüche:

i. Schutzeinrichtung für elektrische Stromerzeuger, dadurch gekennzeichnet, daß beim Auftreten starker Überlastungen oder Kurzschlüsse, welche dem Stromerzeuger und dessen Nebenapparaten gefährlich werden könnten, infolge des dadurch hervorgerufenen Spannungsabfalles ein an den Stromleitungen des Stromerzeugers angegeschlossenes Minimalspannungsrelais anspricht, welches die Erregung des Stromerzeugers oder seiner Erregermaschine unterbricht oder stark herabsetzt.

für elektrische

2.

Schutzeinrichtung

Stromerzeuger nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, daß durch Zwischenschaltung eines Zeitrelais (7), welches in der Auslösezeit höher eingestellt ist als die mit dem Hauptausschalter (2) in Verbindung stehenden bekannten Maximal- und Rückstromschutzvorrichtungen, die Abschaltung oder Herabsetzung der Erregung des Stromerzeugers oder seiner Erregermaschine erst dann stattfindet, wenn die Maximal- und Rückstromschutzvorrichtungen während der Auslösezeit des zwischengeschalteten, durch das . Minimalspannungsrelais (4) in Tätigkeit gesetzten Zeitrelais (7) nicht angegesprochen haben, oder wenn nach Ansprechen dieser Schutzvorrichtungen der Kurzschluß bzw. die Spannungsvermin-. derung noch bestehen bleibt.
■ 3. Schutzeinrichtung für elektrische Stromerzeuger nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Wirkung des Minimalspannungsrelais (4) dann sofort ohne Wirkung des Zeitrelais (7) die Herabsetzung oder Abschaltung der Erregung des Stromerzeugers oder seiner Erregermaschine stattfindet, wenn nach dem Ausschalten des Hauptschalters (2) des Stromerzeugers der Kurzschlußstrom noch fortbestehen sollte.

4. Schutzeinrichtung- nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Inbetriebsetzen des Stromerzeugers zuerst der im Bereich des Minimalspannungsrelais liegende Steuerstromkreis, welcher die Herabsetzung oder Abschaltung der Erregung vermittelt, unterbrochen und erst dann selbsttätig wieder geschlossen wird, wenn sich der Hauptschalter des Stromerzeugers in der Einschaltstellung befindet.

5. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Inbetriebsetzen des Stromerzeugers die Herabsetzung oder Abschaltung der Erregung' durch Umlegen eines federnden Schalters (Druckknopfschalter 8) verhindert wird, welcher von Hand (Fig. ..1) oder durch eine selbsttätig wirkende Sperrung (Fig. 2) bis zur Vollerregung bzw. Einschaltung des Stromerzeugers in der umgelegten Lage gehalten wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.