DE361029C - Device for protecting electrical systems against overvoltages - Google Patents

Device for protecting electrical systems against overvoltages

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DE361029C
DE361029C DEA33448D DEA0033448D DE361029C DE 361029 C DE361029 C DE 361029C DE A33448 D DEA33448 D DE A33448D DE A0033448 D DEA0033448 D DE A0033448D DE 361029 C DE361029 C DE 361029C
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02Details
    • H02H3/025Disconnection after limiting, e.g. when limiting is not sufficient or for facilitating disconnection

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  • Protection Of Generators And Motors (AREA)

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM 9. OKTOBER 1922ISSUED OCTOBER 9, 1922

REICH S PATENTAMTREICH S PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

-M 361029-KLASSE 21 c GRUPPE 61 -M 361029-CLASS 21c GROUP 61

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin.General Electricity Society in Berlin.

Einrichtung zum Schutz elektrischer Anlagen gegen Überspannungen.Device for protecting electrical systems against overvoltages. Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. Mai 1920 ab.Patented in the German Empire on May 18, 1920.

Um die Isolation elektrischer Anlagen gegen Beschädigung -durch Überspannungen zu schützen, ordnet man parallel zur IsolationTo isolate electrical systems from damage caused by overvoltages to protect, one arranges parallel to the isolation

bestimmter Höhe in Wirksamkeit treten, dabei einen Spannungsausgleich hervorrufen und gewünschtenfalls eine Abschaltung dercome into effect at a certain level, thereby creating an equalization of tension and, if desired, switching off the

Vorrichtungen, beispielsweise Funkenstrecken, ι gefährdeten Anlage oder Teile derselben, z. B. 5 an, die beim Auftreten einer Überspannung j der Maschinen ader Apparate, verursachen.Devices, such as spark gaps, ι endangered system or parts thereof, z. B. 5, which cause an overvoltage j of the machines ad the apparatus.

Erfahrungsgemäß gewähren jedoch Anordnungen dieser Art keinen zuverlässigen Schutz. Häufig hat es sich sogar herausgestellt, daß sie eine neue Quelle von Überspannungen sind und die Sicherheit der Anlage tatsächlich verringern. Die Ursache dieser Erscheinung ist .darin zu suchen, daß zum Durchschlagen der Funkenstrecke eine gewisse Zeit erforderlich ist, innerhalb deren ίο auch die zu schützende Isolation !beschädigt wird, und daß ferner der beim Durchschlagen entstehende Lichtbogen insbesondere beim Abreißen eine Quelle neuer Überspannungen wird. Um einen wirksamen Schutz zu erreichen, müssen !beide Fehler der Anordnung gemeinsam beseitigt wenden. Dies geschieht erfindungsgemäß, indem man einerseits in an sich bekannter Weise durch homogene Gestaltung des elektrischen Feldes, künstliche Ionisierung oder durch sonstige Mittel zur Änderung der Entladungserseheinungen die Zeitverzögerung des Überschlages praktisch beseitigt und anderseits gleichzeitig den an dieser Funkenstrecke auftretenden Funken bzw. Lichtbogen unmittelbar nach dem erfolgten Überschlage (gutleitend überbrückt und ihn so ohne Abreißen zum sofortigen Verlöschen bringt.Experience has shown, however, that arrangements of this type are not reliable Protection. Frequently it has even been found to be a new source of overvoltages and actually reduce the safety of the system. The cause of this phenomenon is to be sought in that a certain time is required to break through the spark gap, within which ίο the insulation to be protected is also damaged is, and that also the resulting arc when the breakdown in particular Demolition becomes a source of new surges. To achieve effective protection, both errors in the arrangement must be eliminated together. According to the invention, this is done by, on the one hand, in an known way through homogeneous design of the electric field, artificial Ionization or other means of changing the discharge equipment Time delay of the rollover practically eliminated and, on the other hand, at the same time This spark gap occurring sparks or arcs immediately after the Overlap (bridged with good conductivity and so it can be extinguished immediately without tearing off brings.

Mit der Überbrückung der Funkenstrecke wind gleichzeitig der Vorteil verbunden, daß die bei höheren Spannungen auftretende ausgedehnte Flammenibildung in Fortfall kommt, die namentlich dann, wenn der Dätnpfungswiderstand zwecks !möglichst schneller Vernichtung der Überspannungsenergie sehr klein gewählt oder ganz fortgelassen ist, einen unzulässigen Umfang annehmen und zur Beschädigung der Vorrichtungen führen kann. Zu dem nämlichen Zweck hat man bereits aus Spitzen und Hörnern bestehende Überspannungsableiter mit Kurzschlußeinrichtungen ausgeführt. Diese Anordnungen haben aiber nichts mit dem Erfmdungsgegenstand zu tun" da durch sie nicht der von letzterem bezweckte Schutz erreicht wird, der den oben genannten Erscheinungen Rechnung trägt.Bridging the spark gap also has the advantage that the extensive flame formation that occurs at higher voltages ceases to exist, In particular, if the dampening resistance for the purpose of destruction as quickly as possible the overvoltage energy is chosen to be very small or omitted entirely, an impermissible one Assume scope and lead to damage to the devices. Surge arresters consisting of tips and horns are already available for the same purpose executed with short circuit devices. These arrangements have nothing to do with the subject matter of the invention to do "since through them the protection aimed at by the latter is not achieved, that of the above mentioned phenomena takes into account.

In den 'beiden dargestellten Ausführungsbeispielen des Erfindungsgedankens handelt es sich um eine Einrichtung zum Schutz eines Drehstromgenerators und der Niederspan- j nungsseite eines zugehörigen Transformators. ! Der Nullpunkt des Generators ist geerdet. Die j Schutzeinrichtung besteht aus einer zwischen Erde und den Generatorklemmen, also parallel zu der ziu schützenden Isolation, angeordneten Funkenstrecke, die ibeim Auftreten einer Überspannung bestimmter Höhe mit möglichst geringer Zeitverzögerung idurchsohlagen und unmittelbar nach dem Ansprechen selbsttätig überbrückt werden soll. Beim Ansprechen der Funkenstrecke wird der Transformator auf der Hochspannungsseite abgeschaltet und der Generator enterregt oder sein Feld geschwächt.In the 'two illustrated embodiments of the inventive idea acts it is a device for protecting a three-phase generator and the low voltage j voltage side of an associated transformer. ! The generator zero point is grounded. The j Protection device consists of one between earth and the generator terminals, i.e. in parallel to the ziu protective insulation, arranged spark gap, which ibeein the occurrence of a Spanning a certain height with the least possible time delay in the penetrations and should be bridged automatically immediately after responding. When responding The transformer on the high-voltage side is switched off in the spark gap and the generator deenergizes or weakens its field.

Es bezeichnet in beiden Abbildungen α den Generator, dessen Feldwicklung b durch die Erregermaschine c erregt .wind, und? der einen Transformator d mit der Niederspannungsseite e und der Hochspannungsseite / speist. Parallel zu dem zu schützenden Generator ist die in beschriebener Weise besonders ausgeführte Funkenstrecke g angeordnet, deren •mit Erde B verbundene Elektroden zur Begrenzung des beim Überschlagen der Spannung nach Erde fließenden Stromes bei dem Schaltbild nach Abb. 1 in an sich bekannter Weise an Widerstände h angeschlossen sind. Der Ohmwert der letzteren ist klein, im Grenzfall, wie bei der Anordnung nach Abb. 2, gleich -Null. ■In both figures, α denotes the generator, the field winding b of which is excited by the exciter c . Wind, and? which feeds a transformer d with the low-voltage side e and the high-voltage side /. In parallel to the generator to be protected, the spark gap g , specially designed as described, is arranged, the electrodes of which are connected to earth B to limit the current flowing to earth when the voltage crosses over in the circuit diagram according to Fig. 1 in a known manner at resistors h are connected. The ohmic value of the latter is small, in the borderline case, as with the arrangement according to Fig. 2, equal to zero. ■

Verfolgt man zunächst den Arbeitsvorgang bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 1, so erkennt man, -daß beim Durchschlagen der Funkenstrecke g der nach Erde fließende Strom direkt oder unter Zwischenschaltung eines Stromwandlers das in die Erdungsleitung eingeschaltete Relais i zum Ansprechen bringt, welches die Schließung eines beispielsweise von der Batterie k gespeisten Ausläsestromkreises bewirkt. Dadurch wird vermittels des 'automatischen Auslöseorgans I der Haiuptölschalter m abgeschaltet und idurch das Auslöseorgan η die Enterregung oder Feldschiwächung der Erregermaschine c und damit des Generators α vorgenommen.If one first follows the work process in the embodiment according to Fig. 1, one recognizes that when the spark gap g breaks down, the current flowing to earth directly or with the interposition of a current transformer causes the relay i switched on in the earth line to respond, which causes the closure of a for example caused by the battery k powered Ausläsestkreises. As a result, the main oil switch m is switched off by means of the 'automatic release device I and the de-excitation or field switch-off of the excitation machine c and thus of the generator α is carried out by means of the release device η.

Parallel zur Funkenstrecke g ist ein Schalter 0 angeordnet, der automatisch in Wirkung tritt, sobald 'das Überschlagen eingeleitet ist. Der Schalter 0 überbrückt dann in seiner Einschalftstellung die Funkenstrecke, so daß an Stelle des Funkens eine metallische Verbindung zwischen den Kugelelektroden entsteht, welche den Funken zum Erlöschen bringt. Zur automatischen Betätigung des Schalters 0 ist in idem in Abb. 1 dargestellten Schaltbild das Auslöseorgan p in dien Stromkreis geschaltet, der von idem Relais i geschlossen wird. Das Relais i verbleibt in seiner Einschaltstellung, auch wenn die Funkenstrecke bereits metallisch überbrückt ist, da ja dann nach wie vor der Ausgleichsstrom über die Relaisspule nach Ende fließt. Erst wenn die in der Anlage aufgetretene Überspannung vorüber ist, wind das Relais i wirkungslos und unterbricht den von der Stromquelle k gespeisten Auslösestromkreis, wodurch auch der Überbrückungsschalter 0 vermittels der Feder q in die Öffenstelkuig gebracht wind. Gleichzeitig veranlaßt der Schalter η beim Stromlosiwenden seiner Auslösespule die normale Erregung des Generators und die Felder r des Hauptschalters m A switch 0 is arranged parallel to the spark gap g and automatically takes effect as soon as the rollover is initiated. The switch 0 then bridges the spark gap in its on position, so that instead of the spark, a metallic connection is created between the spherical electrodes, which causes the spark to extinguish. For the automatic actuation of switch 0 , in the circuit diagram shown in Fig. 1, the triggering element p is switched into the circuit that is closed by the relay i. The relay i remains in its switched-on position, even if the spark gap has already been bridged by metal, since the equalizing current then continues to flow through the relay coil towards the end. Only when the occurred in the plant overvoltage has passed, the relay wind i ineffective and interrupts the k from the current source powered trip circuit, whereby the bypass switch means 0 q wind of the spring accommodated in the Öffenstelkuig. At the same time, the switch η causes the normal excitation of the generator and the fields r of the main switch m when its trip coil is turned off

die Einschaltung des letzeren. Die Wiederherstellung des Normalzustandes der Anlage erfolgt also nach Beseitigung der Überspannung selbsttätig.the involvement of the latter. The restoration of the normal state of the plant takes place automatically after the overvoltage has been eliminated.

Während bei der Anordnung nach Abb. ι die Überbrückung der Funkenstrecke in der Weise geschieht, daß jede der an die drei Phasen angeschlossenen Elektroden mit einer gegenüberstehenden Endelektrode verbundenWhile in the arrangement according to Fig. Ι bridging the spark gap in the Way happens that each of the electrodes connected to the three phases with one opposite end electrode connected

ίο wind, kann man die Überbrückung· mit dem gleichem Erfolg auch in der Weise vornehmen, daß man die drei an die drei Phasen angeschlossenen Elektroden oder drei mit ihnen in Verbinidung stehende Kontakte einfach ttnter sich überbrückt. Ein derartiges Ausführungsbeispiel zeigt Abb. 2. Die drei mit den Elektroden gt, g„, gs in Verbindung stehenden Kontakte g·/, g2, gs' wenden durch den Schalter 0 kurzgeschlossen, sobald die Funkenstrecke g durchschlagen und das Relais i durch den nach Erde fließenden Strom erregt wird. Es wind dann nämlich das Aulöseorgan p zum Ansprechen gebracht, welches seinerseits die Sperrklinke für den Schalter 0 freigibt, so daß letzterer der Zugkraft der Feder q folgend die rechte Schaltstellung· einnimmt.ίο wind, the bridging can also be carried out with the same success by simply bridging the three electrodes connected to the three phases or three contacts connected to them. Such an embodiment is shown in Fig. 2. The three with the electrodes g t, g ", g s In related contacts g · /, g 2, g s' turn short-circuited by the switch 0 as soon as the radio link g penetrated and the relay i is excited by the current flowing to earth. This is because the release element p is then made to respond, which in turn releases the pawl for the switch 0 so that the latter assumes the right switch position following the tensile force of the spring q.

Die Schaltanordnung nach Abb. 2 unterscheidet sich ferner von der nach Abb. 1 dadurch, idaß hier die die Feldschwächung bzw. Enterregung der Erregermaschine c herbeiführende Schaltvorrichtung mechanisch mit dem Überbrückungsschalter verbunden ist. Befindet sich letzterer -in der linken gesperrten Stellung, dann ist der die Schwächung der Erregung bewirkende Widerstand s kurzgeschlossen, während er in den Feldstromkreis eingeschaltet wind, sobald der Schalter 0 nach" rechts ausschlägt und die Kontakte g±', g2', g3' der Funkenstreckenelektroden g±, g2, gs überbrückt. In ähnlicher Weise könnte auch der Hauptschalter m mechanisch mit der Übenbrückungsvorrichtung 0 gekuppelt sein, oder er könnte elektrisch durch einen an dem Überbrückungsschalter 0 angebrachten Hilfsschalter, der einen Auslösestromkreis schließt, ausgelöst werden. Bei der Anondnung nach Abb. 2 erfolgt die Abschaltung des Schalters m durch Höchst- oder Rückstramrelais t, welche an die in den einzelnen Phasen der Niederspannungsseite eingeschalteten Stromtransformatoren ν angeschlossen und erforderlichenfalls mit Zeitverzögerungseinriohtungen versehen sind. Die Wiederherstellung- des Normalzustandes 'der Anlage geschieht hier durch Zurückführung des Überibrückungsschalters ο in die Ausgangsstellung von Hand aus und nicht selbsttätig, wie bei dem in Abb. ι gewählten Ausführungsbeispiel, ebenso wird auch der Hauptschalter m von Hand wieder eingeschaltet.The switching arrangement according to Fig. 2 also differs from that according to Fig. 1 in that the switching device causing the field weakening or de-excitation of the excitation machine c is mechanically connected to the bypass switch. If the latter is in the locked position on the left, then the resistor s causing the attenuation of the excitation is short-circuited, while it winds turned on in the field circuit as soon as switch 0 deflects to the right and contacts g ± ', g 2 ', g 3 'of the spark gap electrodes g ± , g 2 , g s bridged. In a similar way, the main switch m could also be mechanically coupled to the bridging device 0 , or it could be triggered electrically by an auxiliary switch attached to the bridging switch 0 which closes a tripping circuit With the conduction according to Fig. 2, the switch m is switched off by maximum or reverse current relays t, which are connected to the current transformers ν switched on in the individual phases of the low-voltage side and, if necessary, are provided with time delay devices. The normal state of the system is restored here by repatriation of the Überibrü ckungswitches ο in the starting position by hand and not automatically, as in the embodiment selected in Fig. ι, the main switch m is also switched on again by hand.

Selbstverständlich können an Stelle dieser Ausführungsarten auch andere mechanische oder elektrische Vorkehrungen zur selbsttätigen Auslösung des Übenbrückungsschalters beim Eintreten des Funkenüberschlagens vorgesehen werden, die entweder von dem nach Erde fließenden Strom oder von der zwischen den Elektroden der Funkenstrecke g auftretenden Überspannung unmittelbar ader unter Zwischenschaltung von Hilfsapparaten in Tätigkeit gesetzt werden, und die durch weitere mechanische oder elektrische Organe die Abschaltung des betreffenden Anlageteiles oder die Feldschwächung der betreffenden Maschine bewirken. Bei der Konstruktion der Schalter 0 bzw. der Auslöseorgane und der etwa erforderlichen Hilfsapparate wird man darauf bedacht sein, 'das Zeitintervall vom Auftreten des Funkenüberschlages bis zur metallischen Überbrückung auf ein Minimum, herabzudrücken, um dem Funken keine Zeit zur Flammenbildung oder gar zum Abreißen zti geben.Of course, instead of these types of embodiment, other mechanical or electrical precautions for the automatic triggering of the bridging switch when the arcing occurs can be provided, either directly from the current flowing to earth or from the overvoltage occurring between the electrodes of the spark gap g with the interposition of auxiliary devices in Activity are set, and which cause the shutdown of the relevant part of the system or the field weakening of the relevant machine by further mechanical or electrical organs. When designing the switch 0 or the triggering devices and any auxiliary equipment that may be required, care will be taken to keep the time interval from the occurrence of the sparkover to the metallic bridging to a minimum, so that the spark does not have time to form a flame or even to tear off give.

Claims (2)

Patent-Ansprüche.Patent claims. 1. Einrichtung zum Schutz elektrischer Anlagen gegen Überspannungen, dadurch gekennzeichnet, idiaß eine durch homogene Gestaltung des elektrischen Feldes, künstliche Ionisierung older durch sonstige Mittel 'zur Änderung von Entladungserscheinungen praktisch ohne Zeitverzöge- rung zum Ansprechen gebrachte Funkenstrecke unmittelbar nach 'dem Ansprechen selbsttätig überbrückt wind.1. Device for the protection of electrical Systems against overvoltages, characterized by being homogeneous Design of the electric field, artificial ionization older by other means' to change the discharge phenomena with practically no time delay. The spark gap caused to respond immediately after the response is automatically bridged. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überbrüakungsvorrichtung elektrisch oder mechanisch mit einer Vorrichtung zur Abschaltung des zu schützenden Anlageteils oder zur Feldsohiwächung der zu schützenden Maschine oder zu beiden Zwecken verbunden ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the bridging device electrically or mechanically with a device for switching off the part of the plant to be protected or for field monitoring of the machine to be protected or both Purposes. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.1 sheet of drawings.
DEA33448D 1920-05-18 1920-05-18 Device for protecting electrical systems against overvoltages Expired DE361029C (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE755145C (en) * 1936-09-08 1952-02-14 Siemens Schuckertwerke A G Protection arrangement against inadmissible voltage increase in the excited state for medium and high frequency generators
DE931969C (en) * 1939-12-12 1955-08-22 Siemens Ag Protection arrangement for medium and high frequency generators
US20030032971A1 (en) * 2000-03-07 2003-02-13 Thomas Hausmann Saw blade for medical applications

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