DE360974C

DE360974C - Equipment for the protection of the insulation of electrical machines and apparatus against damage by overvoltages

Info

Publication number: DE360974C
Application number: DEA32459D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Publication date: 1922-10-09

Description

Es ist bekannt, in elektrischen Anlagen Hörnerableiter oder andere Überspannungsableiter anzuschließen zu dem Zweck, eine etwa auftretende Überspannung nach Erde abzuleiten und so die Maschinen und Apparate gegen Beschädigung zu schützen. Es ist ferner bekannt, solche Funkenstrecken mit einem automatischen Schalter zu verbinden, welcher beim Ansprechen der Einrichtung denIt is known to use horn arresters or other surge arresters in electrical systems to be connected for the purpose of diverting any overvoltage that may occur to earth and thus to protect the machines and devices against damage. It is also known to use such spark gaps to connect an automatic switch, which when responding to the device

ίο von der Überspannung betroffenen Zweigstromkreis vom Hauptstromkreis abschaltet. Alle bekannten Anordnungen weisen jedoch den Nachteil auf, daß auftretende Überspannungen nicht oder erst nach gewissenίο branch circuit affected by the overvoltage disconnects from the main circuit. However, all known arrangements have the disadvantage that overvoltages occur not or only after certain

ig Zeitintervallen unschädlich gemacht werden. Da dieser Zeitraum aber unter Umständen ausreichen kann, Durchschläge innerhalb der Maschinen oder Apparate herbeizuführen, so sind diese Einrichtungen kein zuverlässiges Schutzmittel.ig time intervals are rendered harmless. Since this period may be can be sufficient to cause breakdowns within the machines or apparatus, so these facilities are not a reliable means of protection.

Die Aufgabe, welche der Erfindung zu Grunde liegt, besteht darin, das Zeitintervall vom Auftreten der Überspannung bis zur Abschaltung der zu schützenden Anlage so zu verkürzen, daß es auf jeden Fall kleiner wird, als die zum Durchschlagen der zu schützenden Isolation erforderliche Zeit. Diese Aufgabe wird durch die Vereinigung zweier an sich bekannter Mittel gelöst, nämlieh durch die Benutzung einer praktisch ohne Zeitverzögerung in Tätigkeit tretenden Funkenstrecke und einer schnell wirkenden Abschaltvorrichtung, welche direkt oder indirekt durch ! den Überschlag an der Funkenstrecke be-The task on which the invention is based is the time interval from the occurrence of the overvoltage to the shutdown of the system to be protected so that it is definitely smaller than the time required to break down the insulation to be protected. This problem is solved by combining two known means, namely by using a spark gap that comes into action with practically no time delay and a fast-acting shut-off device, which is directly or indirectly through! the flashover at the spark gap

tätigt wird. jis made. j

Das schnelle Ansprechen der Funkenstrecke j wird durch an sich bekannte homogene Gestaltung des elektrischen Feldes, durch Ionisierung oder durch sonstige Mittel zur Änderung vonEntladungserscheinungen erreicht.The rapid response of the spark gap j is made possible by a homogeneous design that is known per se of the electric field, by ionization or by other means for Change of discharge phenomena achieved.

Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit kann man beim Durchschlagen der Funkenstrecke außer der schnellen Abschaltung der Maschinen oder Apparate auch schnelle Feldschwächung derselben herbeiführen. Unter Umständen ist auch fine automatische Abstellung der Kraftmittelzufuhr für die Antriebsmaschine vorteilhaft.To further increase security, you can break through the spark gap In addition to the rapid shutdown of machines or devices, there is also rapid field weakening bring about the same. Under certain circumstances, the automatic shutdown is also fine Fuel supply advantageous for the prime mover.

Von besonderer Bedeutung ist die Erfindung für den Schutz elektrischer Maschinen, welche mit Transformatoren verbunden sind. Da hier die Gefahr besteht, daß infolge Beschädigung eines Transformators die Hochspannung von der Oberspannungsseite auf die Unterspannungsseite übertritt und so ein Durchschlagen des Generators herbeiführt, würde ein Überspannungsschutz nicht genügen, wenn man ihn an der Oberspannungsseite vorsieht. Man ordnet daher bei derartigen Anlagen die Funkenstrecke in an sich bekannter Weise auf der Unterspannungsseite des Transformators an, bewirkt aber die schnelle Abschaltung beim Durchschlagen der Funkenstrecke durch automatische Betätigung eines auf der Oberspannungsseite des Transformators liegenden Schalters, ähnlich wie dieses bei Störungen auf der Unterspannungsseite bereits üblich ist.The invention is of particular importance for the protection of electrical machines, which connected to transformers. Since there is a risk that as a result of damage of a transformer, the high voltage is transferred from the high-voltage side to the low-voltage side and so on Causes the generator to breakdown, overvoltage protection would not be sufficient, if it is provided on the high-voltage side. One therefore arranges with such Plants the spark gap in a manner known per se on the low voltage side of the transformer, but it causes the quick shutdown when the Spark gap through automatic actuation of a on the high-voltage side of the transformer lying switch, similar to this in the event of malfunctions on the low voltage side is already common.

An Hand der Zeichnung möge das Wesen der Erfindung bei einem Ausführung-beispiel erläutert werden, und zwar ist hier eine Einrichtung zum Schutz eines Drehstromgenerators dargestellt, der auf einen Transformator arbeitet und dessen Nullpunkt geerdet ist.On the basis of the drawing may the essence of the invention in an embodiment example will be explained, namely here is a device for protecting an alternator shown, which works on a transformer and whose neutral point is grounded.

Der Generator a, dessen Feldwicklung b The generator a, whose field winding b

durch die Erregermaschine c erregt wird, speist einen Transformator d, dessen Unterspannungsseite init & und dessen Oberspannungsseite mit f bezeichnet ist. Parallel zu dem zu schützenden Generator ist auf der Unterspannungsseite des Transformators eine praktisch ohne Zeitverzögerung ansprechende Funkenstrecke g angeordnet. Zur Begrenzung des bei einem Überschlagis excited by the exciter c, feeds a transformer d, whose low-voltage side is denoted by init & and whose high-voltage side is denoted by f. In parallel with the generator to be protected, a spark gap g , which reacts with practically no time delay, is arranged on the low-voltage side of the transformer. To limit the risk of a rollover

to der Spannung fließenden Stromes sind die mit Erde E verbundenen Elektroden in an sich bekannter Weise an Widerstände h angeschlossen. Die Elektroden, zwischen denen die Funkenstrecke gebildet ist, sind beispielsweise als Kugelflächen von großem Radius hergestellt. Man kann aber auch einer solchen Kugelfläche gegenüber eine ebene Fläche anordnen. To the voltage of the flowing current, the electrodes connected to earth E are connected to resistors h in a manner known per se. The electrodes between which the spark gap is formed are made, for example, as spherical surfaces with a large radius. But you can also arrange a flat surface opposite such a spherical surface.

Durch diese Konstruktion der Elektroden wird erzielt, daß das elektrische Feld an der , in Betracht kommenden Stelle homogen ist ^: und die Zeitverzögerung des Überschlages gegenüber anderen bekannten Konstruktionen _; verringert wird. Zur weiteren Verminderung j der Zeitverzögerung kann die Funkenstrecke g durch besondere Einrichtungen, welche auf der Zeichnung nicht dargestellt sind, künst- \ lieh ionisiert werden. Es kann dieses beispielsweise durch Beleuchtung mit ultravioletten Strahlen oder Röntgenstrahlen, durch Anbringung von Radiumpräparaten oder durch andere Mittel zur Beeinflussung von Entladungserscheinungen geschehen.This construction of the electrodes ensures that the electric field is homogeneous at the point in question ^: and the time delay of the flashover compared to other known constructions _; is decreased. To further reduce the time lag j, the spark gap g by special means which are not shown on the drawing, artificial \ lent are ionized. This can be done, for example, by illuminating with ultraviolet rays or X-rays, by attaching radium preparations or by other means of influencing discharge phenomena.

Damit der für die Gefahr des Durch-Schlages der Generatorisolation maßgebende Zeitwert nicht erreicht wird, ist ferner eine auf die Überschlagsspannung oder, wie in der Zeichnung dargestellt, auf den über die Funkenstrecke nach Erde fließenden Strom ; ansprechende Einrichtung i vorgesehen, die etwa nach Art eines empfindlichen Spannungsbzw. Stromrelais ausgeführt sein mag und welche die Aufgabe hat, die schnelle Abschaltung oder außer dieser Maßnahme die Feldschwächung des Generators herbeizuführen. Wenn nun die Hochspannung von der Oberspannungsseite f auf die Unterspannungsseite e übertritt, wird momentan die Funkenstrecke durchschlagen. Der zur Erde fließende Strom terregt die Relaiseinrichtung i, welche ihrerseiss bei k den Kontaktschluß eines Auslösestromkreises herbeiführt, in welchem das Au löseorgan I für den Hauptölschalter m und das Auslöseorgan η für die Abschaltung der Erregung gelegen sind, so daß diese beiden Schalter in Tätigkeit treten. Der Auslösestrom kann, wie in dem Schaltbild dargestellt ist, von der Erregermaschine c oder auch einer beliebigen Hilfsstromquelle entnommen werden. Je schneller die Abschaltung vor sich geht, um so geringer wird die Gefahr sein, daß ein Durchschlagen der Maschinenisolation stattfindet. Aus diesem Grunde wird man nötigenfalls von der Verwendung eines Relais oder eines ähnlichen Zwischengliedes absehen und den über die Funkenstrecke fließenden Strom unmittelbar zur Abschaltung oder Feldschwächung verwenden. In order that the time value that is decisive for the risk of breakdown of the generator insulation is not reached, a current must be applied to the flashover voltage or, as shown in the drawing, to the current flowing to earth via the spark gap; appealing device i provided, which is roughly in the manner of a sensitive voltage or. Current relay may be designed and which has the task of causing the rapid shutdown or, in addition to this measure, the field weakening of the generator. If the high voltage is now transferred from the high voltage side f to the low voltage side e , the spark gap will momentarily break down. The current flowing to earth excites the relay device i, which at k brings about the contact closure of a tripping circuit in which the Au solving element I for the main oil switch m and the tripping element η for switching off the excitation are located, so that these two switches come into operation . As shown in the circuit diagram, the tripping current can be taken from the exciter c or from any auxiliary power source. The faster the shutdown takes place, the lower the risk that the machine insulation will break down. For this reason, if necessary, the use of a relay or a similar intermediate element will not be used and the current flowing through the spark gap will be used directly for disconnection or field weakening.

Die dargestellte Anordnung ist nur ein Beispiel für die Ausführung des Erfindungsgedankens. An Stelle der zu schützenden Isolation des Generators α kann natürlich auch jede andere Isolation fester oder flüssiger Beschaffenheit in Frage kommen, ebenso wie an Stelle des Generators durch die Erfindung auch andere elektrische Maschinen oder Apparate wirksam gegen Überspannungen geschützt werden können. Ferner kann der Betätigungsmechanismus beliebiger bekannter Art sein.The arrangement shown is only one example for the implementation of the inventive concept. Instead of the insulation of the generator α to be protected, any other insulation of solid or liquid nature can of course also be used, just as, instead of the generator, the invention can also effectively protect other electrical machines or apparatuses against overvoltages. Furthermore, the actuation mechanism can be of any known type.

Claims

Patent Claims:

1. Device for the protection of the solid or liquid insulation of electrical machines and apparatus against damage from overvoltages, characterized by the combined application of a through homogeneous design of the electric field, artificial ionization or through other means of changing discharge phenomena with practically no time delay appealing spark gap and suitably arranged actuating means, which when the breakdown occurs Spark gap cause a quick shutdown of the machines or devices.

2. Device according to claim 1, characterized characterized in that when breaking through the spark gap responding practically without time delay and the rapid field weakening of the machines or devices takes place.

3. Device according to claim 1 or 2 for protecting machines with which Transformers are connected, characterized in that the spark gap is on the low voltage side of the transformer is arranged, but the shutdown by actuating a on the high-voltage side of the transformer lying switch takes place.

1 sheet of drawings.