DE365553C

DE365553C - Automatic protection device for alternators and transformers

Info

Publication number: DE365553C
Application number: DEM68151D
Authority: DE
Original assignee: General Electric Co PLC
Current assignee: General Electric Co PLC
Publication date: 1922-12-18

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen zum Schutz von Wechselstromgeneratoren und Transformatoren in ein- oder mehrphasigen Stromsystemen. Gewisse Schutzsysteme, z. B. das unter dem Namen »Mertz-Price« bekannte, erfordern die Aufrechterhaltung eines Gleichgewichtszustandes zwischen den an den Enden der zu schützenden Leiter oder Apparate liegenden Hilfstransformatoren mit normalerweise entgegengesetzt oder gleichgerichteten elektromotorischen Kräften. Dieser Gleichgewichtszustand wird durch Stromwandler, die an die Enden der zu schützenden Leiter oder Apparate angeschlosse'n werden, in einem Hilfsleitungssystem erhalten, das die Sekundärseiten der Stromwandler elektrisch oder elektromagnetisch miteinander verbindet. In der Praxis ergeben sich nun eine Reihe von Schwierigkeiten, die die Aufrechterhaltung eines Gleichgewichtszustandes unmöglich machen. Diese Schwierigkeiten stellen sich insbesondere in Generatorschutzschaltungen ein. Besonders nachteilige Wirkungen ergeben sich, wenn der Generator plötzlich ungewöhnlich hohe Stromwerte infolge von Fehlern im Verteilungssystem liefern muß. Die Nachteile seien an A!bb. 1 erläutert, σ bezeichnet die Wicklungen eines Dreiphasen-Wechsdstromgenerators, b und c sind die mit ihren Sekundärwicklungen hintereinander geschalteten Stromwandler am Stern- und Sammelschienenende der Generatorwicklungen. Für die vorliegende Darstellung sind die Stromwandler nur an einer Phase des Generators gezeichnet.The invention relates to improvements in the protection of alternators and transformers in single or multi-phase power systems. Certain protection systems, e.g. B. the one known under the name "Mertz-Price", require the maintenance of a state of equilibrium between the auxiliary transformers lying at the ends of the conductor or apparatus to be protected with normally oppositely directed or rectified electromotive forces. This state of equilibrium is maintained by current transformers, which are connected to the ends of the conductors or equipment to be protected, in an auxiliary line system that electrically or electromagnetically connects the secondary sides of the current transformers with one another. In practice there are a number of difficulties which make it impossible to maintain a state of equilibrium. These difficulties arise particularly in generator protection circuits. Particularly disadvantageous effects result if the generator suddenly has to deliver unusually high current values as a result of faults in the distribution system. The disadvantages of A! Bb. 1 explains, σ denotes the windings of a three-phase alternating current generator, b and c are the current transformers connected in series with their secondary windings at the star and busbar ends of the generator windings. For the present illustration, the current transformers are only drawn on one phase of the generator.

Nimmt man nun Punkte gleichen Potentials längs der Hilfsleitungen e und d und schaltet ein Relais f zwischen sie, so wird, wenn die Generatorwicklung in Ordnung ist, also der gleiche Strom in jedem Ende der zu schützenden Wicklung fließt, kein Strom durch das im Brückenzweig liegende Relais / - fließen.If you now take points of the same potential along the auxiliary lines e and d and connect a relay f between them, if the generator winding is OK, i.e. the same current flows in each end of the winding to be protected, no current is passed through the one in the bridge branch Relay / - flow.

Wird dagegen dieses Relais nicht genau zwischen Punkte gleichen Potentials geschaltet, so bleibt der Brückenzweig nicht stromlos, sondern es fließt ein wenn auch schwacher Strom durch das Relais / hindurch. Wird z. B. das Relais f zwischen die Punkte g· und h geschaltet, so ist ersichtlich, daß mit der Annäherung an den Wandler c der Spannungsunterschied sich vergrößert und somit auch der Strom im Brückenzweig. Die Spannungsunterschiede zwischen verschiedenen - Punkten der Hilfsleitungen e und d beruhen auf deren Ohmschen Widerstand. If, on the other hand, this relay is not switched exactly between points of the same potential, the bridge branch does not remain de-energized, but rather a current, albeit a weak one, flows through the relay /. Is z. If, for example, the relay f is switched between the points g · and h , it can be seen that the voltage difference increases as the converter c approaches, and thus the current in the bridge branch increases as well. The voltage differences between different - points of the auxiliary lines e and d are based on their ohmic resistance.

Der Strom im Brückenzweig soll z. B. nur 2 Prozent des durch die Hilfsleiter e und d gehenden Stromes ausmachen. Falls der Generator infolge von Fehlern im Verteilungsnetz ein plötzliches Strommaximum liefert, kann dieser Strom vielleicht auf das Vierzigfache des vollen Belastungsstromes des Generators anwachsen. Es ist klar, daß die 2 Prozent Strom¹ im Brückenzweig ebenfalls um das Vierzigfache vergrößert werden und daher 80 Prozent des für gewöhnlich durch die Hilfsleiter e und d fließenden Stromes ' entsprechen. Das Anwachsen des Stromes auf das Vierzigfache seines gewöhnlichen Wertes steigert die magnetische Induktion in dem Eisen der Stromwandler auf eine außerordentliche Höhe. Transformatoren, die bei einer normalen Induktion von etwa 2 000 Linien oder CGS-Einheiten für das Quadratzentimeter gleichmäßige Strom- und Spannungswerte ergeben, liefern ungleichmäßige Werte, wenn -die magnetische Induktion pro Quadratzentimeter auf sehr hohe Beträge gesteigert wird. DiesThe current in the bridge branch should z. B. make up only 2 percent of the current going through the auxiliary conductors e and d. If the generator delivers a sudden maximum current as a result of faults in the distribution network, this current can increase to perhaps forty times the full load current of the generator. It is clear that the 2 percent current ¹ in the bridge branch is also increased forty times and therefore corresponds to 80 percent of the current ' normally flowing through the auxiliary conductors e and d. The increase of the current to forty times its normal value increases the magnetic induction in the iron of the current transformer to an extraordinary level. Transformers, which give uniform current and voltage values for a square centimeter with a normal induction of about 2,000 lines or CGS units for the square centimeter, deliver uneven values when the magnetic induction per square centimeter is increased to very high values. this

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bedingt wieder ' Phasenumkehr ungen des Stromes im Brückzweig, der das Relais· f enthält, so daß Fehlabschaltungeni stattfinden können.conditionally re 'phase inversion Ungen the current in the bridge branch which contains the relay · f, so that Fehlabschaltungeni can take place.

Die Erfindung will diesen Nachteil beseitigen .und ermöglichen, daß die Schutzeinrichtungen mit kleinen Fehlerströmen weiterbetrieben werden können, wenn ein Fehler in dem Generator auftritt.The invention aims to eliminate this disadvantage. And to enable the protective devices can continue to operate with small fault currents if a fault occurs in the generator occurs.

ίο Tritt z. B. in Abb. ι ein Kurzschluß¹ zwischen zwei Generatorwicklungen an der Stelle i auf, so wird der Kurzschlußistrom hauptsächlich seinen Weg durch den nach dem Sternpunktende j hin geschlossenen Stromkreis der Wicklungen nehmen. Liefert der Generator noch weiterhin Strom an die Sammelschienen k, so wird ein stärkerer Strom durch die Primärspule des Transformators b fließen, als von 'dem Generator durch die Primärspule des Transformators c abgegeben wird. Der in der Sekundärspule des Transformators b fließende Strom! wird daher größer sein als der in c erzeugte, und der Stromunterschied wird durch das Relais f gehen. Bei Fehlern zwischen den Phasen in den GeneratoTwicklungen oder bei Erdungsfehlern fließt also ein stärkerer Strom in das Sternpunktende der Wicklungen als nach den Sammelschienen, und der Strom im Brückenzweig ändert sich nach Phase und Stärke eindeutig. ·ίο occurs e.g. B. in Fig. Ι a short circuit ¹ between two generator windings at point i , the short-circuit current will mainly take its way through the circuit of the windings that is closed after the star point end j. If the generator continues to supply current to the busbars k, a higher current will flow through the primary coil of the transformer b than is delivered by the generator through the primary coil of the transformer c . The current flowing in the secondary coil of transformer b! will therefore be greater than that generated in c and the current difference will go through relay f . In the event of faults between the phases in the generator windings or in the event of earth faults, a stronger current flows into the star point end of the windings than after the busbars, and the current in the bridge arm clearly changes according to phase and strength. ·

. Die Erfindung benutzt diese Tatsache, um die Schutzeinrichtung auch· bei ungewöhnlich höher Stromlieferung z. B. der Generatorwicklung brauchbar zu machen. Zu diesem Zwecke benutzt sie auf Phasenumkehr eines der es speisenden Ströme oder auf Überwiegen eines von zwei sich entgegenwirkenden Strömen ansprechende Relais, auf die normalerweise eine die Schaltbewegung' sperrende Kraft wirkt, so daß das Relais so lange unwirksam bleibt, °als der im Sinne der Schaltbewegung wirkende Fehlerstrom nicht einen bestimmten Teil des Nutzstromes erreicht. Dieses Verhältnis kann durch geeignete Bemessung der Wandlerwicklungen oder der von ihnen, beeinflußten RelaiswicMungen erhalten werden.. The invention makes use of this fact to provide the protective device even in the event of unusual higher electricity delivery z. B. to make the generator winding useful. To this Purposes it uses on phase reversal of one of the feeding currents or on predominance one of two opposing currents responsive relays to which normally a force blocking the switching movement acts so that the relay lasts for so long remains ineffective, ° as that within the meaning of Switching movement effective fault current does not reach a certain part of the useful current. This ratio can be determined by suitable dimensioning of the transformer windings or the relay windings influenced by them can be obtained.

AkSb. 2 zeigt eine Anordnung der Erfin-■50 dung, bei der die Hemmung des Relais durch die Lage der Anschlußpunkte, eines es enthaltenden Brückenzweigs an die Verbinduhgsleitungen der in Reihe liegenden Sekundärwicklungen der Wandler erhalten wird. Abb. 3 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform, bei welcher der Hemmungswiderstand unmittelbar im Relais selbst erhalten wird. Abb. 4 zeigt eine weitere Abänderung der Erfindung, bei der auch ein Schutz bei Feh-So lern zwischen Windungen derselben Phase erreicht wird. AkSb. 2 shows an arrangement of the invention in which the inhibition of the relay is obtained by the position of the connection points of a bridge branch containing it to the connecting lines of the secondary windings of the transducers in series. Fig. 3 shows a modified embodiment in which the inhibition resistance is obtained directly in the relay itself. Fig. 4 shows a further modification of the invention, in which protection is also achieved in the event of faulty soles between turns of the same phase.

! Abb. S ist' eine weitere Ausführungsform j der letzteren Art, die zum Schütze bei starkem Abfallen der Spannung bestimmt ist.! Fig. S is a further embodiment j of the latter type, intended to protect against a sharp drop in voltage.

In Abb. 2 bezeichnet I ein Relais der Dynamometerbauart. Der Stromwandler b liegt ; am Sternpunktende der Wicklung, der Wandler c am Sammelschienenende. Die Hilfsleitungen e und d verbinden die Sekundärwicklungen der Transformatoren b und c in Hintereinanderschaltung, so daß Strom durch die Transformatoren und über die Drähte e und d fließt. Dies ist durch dicke Pfeile dargestellt. Dieser Strom fließt außerdem durch die feste Spule m des Relais I. Die bewegliche Spule η ist an die Punkte 0 und p angeschlossen. In der Praxis besitzt"die Spule m einen Widerstand von etwa 2 Ohm. Zwischen dem Punkte 0 und dem Transformator b liegt also ein -größerer Widerstand als zwischen dem Punkte 0 und dem Transformator c. Die bewegliche Spule η des Relais ist daher nicht an Punkte gleichen Potentials angeschlossen. Infolgedessen wird ein von dem Stromwandler c ausgehender schwacher Strom durch die bewegliche Spule η gehen, wie es der dünne Pfeil andeutet. Dieser Strom kann vergrößert werden, indem man den Transformator c so einrichtet, daß er z. B. S Prozent Strom mehr liefert als der Transformator b. Dieser Sprozentige Difrerenzstrom wird dann ebenfalls durch die !bewegliche Spule η gehen.In Fig. 2, I denotes a dynamometer type relay. The current transformer b is located; at the star point end of the winding, the transformer c at the busbar end. The auxiliary lines e and d connect the secondary windings of the transformers b and c in series so that current flows through the transformers and over the wires e and d . This is shown by thick arrows. This current also flows through the fixed coil m of relay I. The movable coil η is connected to points 0 and p . In practice "the coil m has a resistance of about 2 ohms. Between the point 0 and the transformer b there is a greater resistance than between the point 0 and the transformer c. The movable coil η of the relay is therefore not at points of the same potential connected. as a result a of the current transformer c outgoing weak current through the movable coil η go as it implies the thin arrow. This stream can be increased by c the transformer so set up that he z. B. S percent Current supplies more than the transformer b. This percent difference current will then also go through the movable coil η .

Gibt der Generator g in normaler Weise Strom an die Sammelschienen k ab, so wird die Anordnung derart getroffen, daß infolge des Einflusses der beweglichen Spule η der Kontaktarm r fest gegen den Anschlag J drückt. Tritt ein Fehler in den Generatorwicklungen an dem Punkt t auf, so fließt verstärkter Strom durch die Primärwicklung des Wandlers 6. Da nun betriebsmäßig der vom Transformator c gelieferte Strom um 5 Prozent größer ist als der von dem Transformator b gelieferte, so muß der über die Abflußstelle t fließende Strom um 5 Prozent größer sein als der durch die Primärwicklung des Transformators c nach den Sammelschienen k gehende, bevor die Sekundärwicklung des Transformators b einen Strom - liefern kann, der dem durch den Transformator c gelief er- no ten gleich ist. Sobald dies eingetreten ist, wird kein Strom mehr durch die bewegliche Spule η gehen. Wächst der über die Abflußstelle t fließende Strom noch weiter an, so wird nun der Transformator b einen größeren Sekundärstrom geben als der Transformator c. Dieser Strom fließt aber durch die bewegliche Spule η in der umgekehrten Richtung wie vorher, während der Strom in der Spule m keine Phasenumkehrunig erfährt. Die bewegliche Spule η wirkt daher auf den Kontaktarm r in umgekehrtem Sinne wie vorherIf the generator g delivers current to the busbars k in the normal way, the arrangement is made such that the contact arm r presses firmly against the stop J as a result of the influence of the movable coil η. If a fault occurs in the generator windings at point t , an increased current flows through the primary winding of the converter 6. Since the current supplied by the transformer c is now 5 percent greater than that supplied by the transformer b , the current via the Drain point t must be 5 percent greater than the current flowing through the primary winding of the transformer c to the busbars k before the secondary winding of the transformer b can deliver a current equal to that supplied by the transformer c. As soon as this has occurred, no more current will pass through the movable coil η . If the current flowing through the drainage point t increases even further, the transformer b will now give a larger secondary current than the transformer c. However, this current flows through the movable coil η in the opposite direction as before, while the current in the coil m does not experience any phase reversal. The movable coil η therefore acts on the contact arm r in the opposite sense as before

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ein, so daß dieser den Stromkreis einer Batterie u oder einer anderen Stromquelle über die Unterbrecherspule ν des Hauptschalters schließt, die den Generator ausschaltet. Es ist klar ersichtlich, daß das Relais I so lange zwangsweise festgehalten wird¹, bis der nach der Fehlerstelle fließende Strom einen gewissen vorher bestimmten Prozentsatz des aus dem Generator fließenden Stromes ausmacht. a, so that this closes the circuit of a battery u or another power source via the interrupter coil ν of the main switch, which switches off the generator. It can be clearly seen that the relay I is forcibly held ¹ until the current flowing to the fault point constitutes a certain previously determined percentage of the current flowing from the generator.

Das Relais behält seine Stabilität bei, bleibt also unwirksam wenn der Generator infolge von Fehlern im Verteilungsnetz große Momentanströme liefern muß. Wächst hierbei der Generatorstrom plötzlich z. B. auf das Zwanzigfache seines normalen Wertes an, so wächst auch der Strom im Brückenzweig, der den Relaisarm r in der Ausschaltstellung hält, auf das Zwanzigfache an, so daß das Relais eine sehr starke Hemmung entwickelt, die es in der Ruhestellung¹ hält. Geringere Verschiedenheiten der E. M. Ke. in den Sekundärwicklungen der Transformatoren b und c sind nicht ausreichend, um den kräftigen Gegenzug, der das Relais in der Ruhestellung hält, zu überwinden.The relay maintains its stability, so remains ineffective if the generator has to deliver large instantaneous currents due to faults in the distribution network. If the generator current suddenly grows, e.g. B. to twenty times its normal value, the current in the bridge branch , which holds the relay arm r in the off position, increases to twenty times, so that the relay develops a very strong inhibition that it holds ^{in the rest position 1.} Smaller differences in the EM Ke. in the secondary windings of transformers b and c are not sufficient to overcome the strong counter-pull that keeps the relay in the rest position.

Es würde vorteilhaft sein, für gewöhnlich nur mit einer kleinen Hemmungskraft zu arbeiten, so daß das Relais sofort auf Fehler in der Generatorwicklung ansprechen wunde, dagegen selbsttätig die Hemmungskraft zu vergrößern, wenn der Generator infolge von Fehlern im Verteilungsnetz plötzlich ungewöhnlich hohe Stromwerte liefern muß. Dies kann erreicht werden, indem man den Transformator b so einrichtet, daß sein Eisenkern bei einem kleineren Stromwert sich sättigt als der Eisenkern des Transformators^ c. Beispielsweise kann der Transformator b so eingerichtet werden, daß sein Kern bei ungefähr der zehnfachen vollen Belastung magnetisch gesättigt wird. Dagegen soll der Transformator c so eingerichtet sein, daß er sich erst sättigt, nachdem der zwanzigfache Belastungsstrom erreicht ist. Bei normaler voller-Belastung des Generators geben die Transformatoren die vorbestimmten, zuvor erläuterten Sekundärströme. Beim Eintreten ungewöhnlicher Strombelastungen des Generators infolge von Fehlern im \'^Terteilungsnetz wird sich der Transformator b zunächst sättigen und seinen Sekundärstrom nur noch sehr wenig steigern. Dagegen wird der Sekundärstrom des Transformators c noch weiter stark zunehmen, und dieser im Überschuß zu dem durch den Transformator b gelieferte ,Strom wird durch die bewegliche Spule η des Relais in solcher Richtung hindurchgehen, daß das Relais in verstärktem Maße gehemmt wird. Abb. 3 zeigt eine weitere Anwendung des Prinzips der zwangsweisen Hemmung. In j dieser Ausführung ist I ein Relais der Dy- ; namometerbauart, wobei die Spulen m und w auf den festen Teil des Relais gewunden sind.It would be advantageous to usually only work with a small inhibiting force so that the relay responds immediately to faults in the generator winding, but to automatically increase the inhibiting force if the generator suddenly has to deliver unusually high current values due to faults in the distribution network. This can be achieved by arranging the transformer b so that its iron core saturates at a lower current value than the iron core of the transformer ^ c. For example, the transformer b can be set up so that its core is magnetically saturated at approximately ten times the full load. In contrast, the transformer c should be set up in such a way that it only saturates after twenty times the load current has been reached. With normal full load of the generator, the transformers give the predetermined, previously explained secondary currents. Upon the occurrence of unusual current loads of the generator is granting network due to errors in \ ^'t the transformer b initially saturate and only slightly increase its secondary current still. On the other hand, the secondary current of the transformer c will continue to increase sharply, and this current in excess of the current supplied by the transformer b will pass through the movable coil η of the relay in such a direction that the relay is inhibited to a greater extent. Fig. 3 shows another application of the principle of compulsory inhibition. In this embodiment, I is a relay of the Dy-; namometer design, where the coils m and w are wound on the fixed part of the relay.

Die bewegliche Spule η betätigt den Kontakt-¹ arm. Die beiden Spulen m und w werden ^: durch wenig verschiedene,. sich entgegenwir- \ kende Sekundärströme erregt, wobei die , Spule w jedoch beispielsweise 5 Prozent mehr Windungen besitzen .soll als die Spule ni. So-' lange die Stromverhältnisse in dem Generator normal sind, rührt der Magnetfluß in dem ! festen Teil des Relais aus den 5 Prozent Zusatzwindungen der Spule w her. Die bewegliche Spule η ist mit der Spule m hintereinander geschaltet. Solange alles normal ist und der Generator Strom an die Sammelschienen k abgibt, ist die Beziehung zwischen der Stromrichtung in der beweglichen Spule η '' und dem durch die 5prozentige Zusatzwindungszahl der Spule w erzeugten magnetischen Feld derart, daß die bewegliche Spule η den Kontaktarm, r zum festen Anliegen an den Anschlag.? bringt.The moving coil η actuates the contact ¹ arm. The two coils m and w are ^: by little different,. to counteract \ kende secondary currents excited, said, coil w However, for example, 5 percent more than the turns have .soll coil ni. As long as the current conditions in the generator are normal, the magnetic flux moves in the! fixed part of the relay from the 5 percent additional turns of the coil w . The movable coil η is connected in series with the coil m . As long as everything is normal and the generator delivers current to the busbars k , the relationship between the direction of current in the moving coil η '' and the magnetic field generated by the 5 percent additional number of turns of the coil w is such that the moving coil η the contact arm, r to rest firmly against the stop.? brings.

Tritt nun ein Fehler an der Stelle t in den \ Wicklungen des Generators g auf, und gibt ; der Generator weiter Strom in der normalen j Weise an die Sammelschienen k ab, so wird j der in dem Sternpunktende fließende Strom ! zunehmen. Erreicht die Zunahme 5 Prozent, so erhält die Spule« die gleiche Erregung wie die Spule ist, und die magnetische Wirkung beider Spulen hebt sich gegenseitig auf. Wachst der Fehlerstrom, an der Stelle t über 5 Prozent, so wird der Transformator b die Spule in stärker erregen, als die Spule w erregt ist. Die Polarität des Feldes des Relais wird sich daher umkehren, und die bewegliche Spule η wird den Kontaktarm r von dem Anschlag s wegbewegen und den Hilf sstrom durch die Unterbrecherspule v, die Batterie u oder eine entsprechende Stromquelle, schließen. Der Ausschalfer -wird in Tätigkeit gesetzt und schaltet den Generator von den Sammelschienen k ab.Now, an error occurs at the point t in the \ windings of the generator g, and outputs; the generator continues to supply current to the busbars k in the normal j manner, so j becomes the current flowing in the star point end! gain weight. If the increase reaches 5 percent, the coil receives «the same excitation as the coil is, and the magnetic effect of both coils cancel each other out. If the fault current increases above 5 percent at point t , the transformer b will excite the coil in more strongly than the coil w is excited. The polarity of the field of the relay will therefore reverse and the movable coil η will move the contact arm r away from the stop s and close the auxiliary sstrom through the interrupter coil v, the battery u or a corresponding power source. The disconnector is activated and disconnects the generator from the busbars k .

Statt zur Erreichung des gewünschten Hemmungsgrades der Spule ist 5 Prozent mehr Windungen zu geben als der Spule m, kann man beiden Spulen auch die gleiche Windungszahl geben und dafür den Transformator c so einrichten, daß er einen um S Prozent stärkeren Sekundärstrom liefert als der Transformator b. Das in bezug auf Abb. ι beschriebene Merkmal, wonach ein Transformator bei ungewöhnlichen Stromgrößen zur Herbeiführung der selbsttätigen Vergrößerung der anfänglichen Richtkraft sich früher sättigt als der andere, kann in gleicher Weise auch hier angewendet werden. In diesem Falle wird bezweckt, das Übergewicht der Spule ist über die Spule m erheblich stärker zu machen, so daß die bewegliche Instead of giving the coil 5 percent more turns than the coil m to achieve the desired degree of inhibition, you can also give both coils the same number of turns and set up the transformer c so that it delivers a secondary current that is 5 percent stronger than the transformer b . The feature described with reference to Fig. Ι, according to which one transformer saturates itself earlier than the other in the case of unusual current quantities to bring about the automatic increase in the initial straightening force, can also be used here in the same way. In this case, the purpose, the preponderance of the coil is to be made across the coil m much stronger, so that the movable

Spule η den Kontaktarm r zum festeren Anliegen gegen den Anschlag ί bringt. Dies bezieht sich natürlich nur auf den Fall, daß der Generator infolge von Fehlern im Verteilungsnetz anormale Stromwerte liefern muß.Coil η brings the contact arm r closer to the stop ί. Of course, this only applies to the case that the generator has to supply abnormal current values as a result of faults in the distribution network.

Sollte der Umfang des an der Stelle t aufgetretenen Fehlers ausreichend sein, um einen Rückfluß, von den Sammelschienen k faerbeizuführen, so wird die Stromrichtung im Transformator c umgekehrt. Im Transformator b dagegen findet diese Umkehr nicht statt. Die Wirkung auf das Relais I ist derart, daßi die Spule w ihre Polarität umkehrt und anstatt 'der Spule m entgegenzuwirken diese unterstützt, so daß· das Relais sofort wirksam wird und den Generator abschaltet. Die in AIbIb. 2 und 3 dargestellten Anordnungen treten in Wirksamkeit, wenn, ein Fehler in der Wicklung, sei es eine Erdung oder ein Kurzschluß zwischen den Phasen, auftritt. Ein Unterschied in der Größe oder Richtung muß natürlich zwischen dem an dem einen Ende der Wicklung und dem an dem anderen Ende fließenden Strom bestehen. Tritt ein Fehler zwischen Windungen derselben Phase auf, der nicht in die vorbesprochenen Fehlerzustände fällt, so besteht kein Difrerenzstrom zwischen den beiden Enden der Generatorwicklungen, und die beschriebenen Einrichtungen bieten keinen Schutz gegen diesen Zustand. Bei diesem Fehlerzustand würde ein Rückstrom von den Sammelschienen in den Generator fließen. Da jedoch dieser Strom in jedem Ende der Generatorwicklung denselben Wert besitzt und in derselben Richtung fließt, so tritt kein gegenseitiger Wechsel in der Polarität der festen und beweglichen Spule des Relais ein, und dieses wird daher für diese Fehlerart nicht in Wirksamkeit treten.Should the extent of the error that has occurred at point t be sufficient to cause a return flow from the busbars k , the current direction in the transformer c is reversed. In the transformer b, however, this reversal does not take place. The effect on the relay I is such that the coil w reverses its polarity and instead of counteracting the coil m supports it, so that the relay becomes effective immediately and switches off the generator. The in AIbIb. The arrangements shown in FIGS. 2 and 3 come into effect when a fault occurs in the winding, be it a grounding or a short circuit between the phases. There must of course be a difference in magnitude or direction between the current flowing at one end of the winding and the current flowing at the other end. If a fault occurs between windings of the same phase that does not fall into the fault conditions discussed above, there is no differential current between the two ends of the generator windings, and the devices described do not offer any protection against this condition. In this fault condition, a reverse current would flow from the busbars into the generator. However, since this current has the same value in each end of the generator winding and flows in the same direction, there is no mutual change in the polarity of the fixed and movable coil of the relay, and this will therefore not be effective for this type of fault.

Die Abb. 4 und 5 zeigen die Ausbildung der Erfindung als Schutz gegen diesen (besonderen Fehlerzustand. Abb·. 4 veranschaulicht das dynamometrisohe Relais mit dem bereits mit Bezug auf Abb. 2 beschriebenen Stromsystem, nur ist die Stromspule, welche das Relais erregt, durch eine von der Generatorspannung erregte Spule m ersetzt. Der Transformator b soll einen Sekundänstrom von beispielsweise 9 Amp. haben, wenn der Generator voll belastet ist. Der Transformator c dagegen soll 10 Amp. geben. Der vom Transformator c gelieferte Differenzstrom von ι Amp. fließt durch die bewegliche Spule η 55- des Relais, und die Richtung dieses Stromes gegenüber dem Potential des die Spule m erregenden Stromkreises, ist eine derartige, daß der Kontaktarmr fest gegen den Anschlags gedrückt wird, wenn der Generator in der gewohnlichen Weise Strom nach den Sammelschienen k liefert.Figs. 4 and 5 show the design of the invention as protection against this (special error condition. Fig. 4 illustrates the dynamometrisohe relay with the current system already described with reference to Fig. 2, only the current coil which excites the relay is through replaces a coil m excited by the generator voltage. The transformer b should have a secondary current of, for example, 9 amps when the generator is fully loaded. The transformer c, on the other hand, should give 10 amps. The differential current of ι Amp. supplied by the transformer c flows through the movable coil η 55- of the relay, and the direction of this current with respect to the potential of the circuit exciting the coil m , is such that the contact arm r is firmly pressed against the stop when the generator in the usual way current after the Busbars k supplies.

Angenommen nun, daß ein Bruch zwischen Windungen derselben Phase eintritt oder der Generator seinen Erregerstrom verliert, so wird ein Rückstrom von den Sammelschienen k in den Generator gehen. Dieser Rückstrom wird in beide Transformatoren b und c zurückfließen, ohne den durch diese Transformatoren gegebenen Unterschied der E. M. Ke. zu verändern. Der zwischen den Transformatoren vorhandene Differenzistrom von ι Amp. wird auch jetzt, aber in umgekehrter Richtung auftreten. Die bewegliche Kontaktspule η wird' daher den Kontaktarm r umlegen und den Stromkreis über die ' Batterie u und die Unterbrechungsspule ν des Ausschalters schließen, während die Spannungsspule w von 'diesem Rückstrom nicht beeinflußt wird und dieselbe Phase beibehält.Assuming now that a break occurs between turns of the same phase or that the generator loses its excitation current, a return current from the busbars k will go into the generator. This reverse current will flow back into both transformers b and c without the difference in EM Ke given by these transformers. to change. The differential current of ι Amp. Existing between the transformers will also occur now, but in the opposite direction. The movable contact coil η will therefore 'fold the contact arm r and close the circuit via the' battery u and the interruption coil ν of the circuit breaker, while the voltage coil w is not influenced by this reverse current and maintains the same phase.

Betrachtet man ferner die schön besprochene Fehlerart, die zu einem Unterschied der in den Enden der Generatorwicklungen fließenden Ströme führt, so sieht man, daß ein Fehler zwischen den Phasen an der Stelle t den Anlaß bildet, daß: der Transf'ormator b einen größeren Sekundänstrom liefert als· der Transformator c. Dies tritt natürlich nur in den Fällen ein, wo der Generator weiterhin Strom nach den Sammelschienen k schickt. Wächst nun der Fehlerstrom an der Stelle t auf einen Wert an, der 10 Prozent des aus den Sammelschienen abfließenden Stromes beträgt, so wird der Transforma- ' tor b einen Sekundärstrom von 10 Amp. liefern, der dem von dem Transformator c gelieferten gleich ist. Es kann infolgedessen kein Strom durch die bewegliche Spule η des Relais gehen. Übersteigt der Fehlerstrom an der Stelle t 10 Prozent des nach den Sam-•melschienen fließenden Stromes, so wird der Transformator b mehr Strom liefern als der Transformator c, und es wird infolgedessen der Strom jetzt .durch die bewegliche Spule η in der entgegengesetzten Richtung fließen, das Relais in Tätigkeit setzen und den Ausschalter öffnen. Ist der Fehler an der Stelle t ausreichend groß, um einen Rückstrom von den .Sammelschienen k herbeizuführen, so werden die Transformatoren b und c einander entgegenwirken und die Summe ihrer Sekundär ströme durch die bewegliche Spule n. in der umgekehrten Richtunghindurchsenden, wodurch das Relais ebenfalls betätigt wird.If one also considers the type of fault, which has been discussed nicely, which leads to a difference in the currents flowing in the ends of the generator windings, one sees that a fault between the phases at point t gives rise to: the transformer b a larger secondary current delivers as · the transformer c. Of course, this only occurs in cases where the generator continues to send current to the busbars k. If the fault current at point t increases to a value that is 10 percent of the current flowing from the busbars, transformer b will supply a secondary current of 10 amps, which is the same as that supplied by transformer c. As a result, no current can pass through the movable coil η of the relay. If the fault current at point t exceeds 10 percent of the current flowing to the busbars, transformer b will deliver more current than transformer c, and as a result the current will now flow through the moving coil η in the opposite direction , activate the relay and open the switch. If the error at point t is large enough to bring about a reverse current from the busbars k , the transformers b and c will counteract each other and the sum of their secondary currents will pass through the movable coil n. In the opposite direction, whereby the relay will also is operated.

In Relais dieser Art, bei denen eine Spule von der Spannung des Systems erregt wird, kann ein sehr starker Fehler die Generatorspannung so herabdrücken, daß das Relais gerade dann unwirksam bleibt, wenn es wirksam werden soll. - laoIn relays of this type, where a coil is excited by the voltage of the system, A very severe fault can depress the generator voltage so that the relay remains ineffective precisely when it is supposed to take effect. - lao

Abb. 5 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der eine kleine ZusatzspuleFig. 5 shows an embodiment of the invention in which a small auxiliary coil

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vorgesehen ist, die gegen diesen Fehlerzustand schützen soll. Die Anordnung entspricht der in Abb. 4 dargestellten mit der Hinzufügung der Spule χ, die mit der beweglichen Spule η hintereinander geschaltet ist und im Brückenzweig liegt. Die gegenseitige Schaltung der Spulen«- und χ ist derart, daß der Kontaktarm des Relais das Bestreben hat, sich von dem Anschlag?- wegzubewegen und den Hilfsstromkreis durch die Unterbrecherspule ν des Ausschalters zu schließen. Das von der Spule y erzeugte magnetische Feld dagegen überwindet das von der Spule χ herrührende Feld, so daß die bewegliche Spule η den Kontaktarm r zum festen Anliegen gegen den Anschlag 5 bringt. Wie mit Bezug auf die Abb. 4 ausgeführt wurde, kann jede beliebige Fehlerquelle die Ursache sein, daß der Strom in der Spule 11 eine Phasenumkehr erleidet. Dies wird auch in der Spule .r der Fall sein, so daß diese Spule nunmehr die Spule y unterstützt und das. Relais zur Wirksamkeit bringt. Wird der Fehler so groß, daß er die Spannung desis provided, which is intended to protect against this error condition. The arrangement corresponds to that shown in Fig. 4 with the addition of the coil χ, which is connected in series with the movable coil η and is located in the bridge branch. The mutual connection of the coil "- and χ is such that the contact of the relay has a tendency to break away from the attack - move away and the auxiliary circuit through the breaker coil ν closing of the circuit breaker?. The magnetic field generated by the coil y , on the other hand, overcomes the field originating from the coil χ , so that the movable coil η brings the contact arm r to make firm contact with the stop 5. As explained with reference to FIG. 4, any source of error can cause the current in coil 11 to undergo a phase reversal. This will also be the case in the coil .r, so that this coil now supports the coil y and brings the relay into effect. If the error is so great that it reduces the voltage of the

Generators stark verringert und die Spule y so weit schwächt, daß das Relais nicht mehr richtig wirken würde, so erzeugt die Spule χ immer noch ein schwaches magnetisches Feld, welches das Relais in Wirksamkeit setzt und den Stromkreis durch die Unterbrecherspule ν schließt, iso daß der Hauptschalter den Generator von den Sammelschienen k abschaltet. Generator is greatly reduced and the coil y weakens so much that the relay would no longer work properly, the coil χ still generates a weak magnetic field, which activates the relay and closes the circuit through the interrupter coil ν , iso that the Main switch disconnects the generator from the busbars k.

Zur größeren Klarheit ist in den verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung die Schutzeinrichtung nur in einer Phase dargestellt. Die Anwendungsart auf mehrere Phasen ist leicht verständlich. Ebenso ist es klar, daß die Erfindung bei einem Zweiphasensystem Anwendung finden kann. Die verschiedenen Anordnungen sind nur in Verbindung mit Generatoren gezeigt. Selbstverständlich kann die Erfindung aber in gleicher Weise auch zum Schütze von Transformatoren angewendet werden. Obgleich die Erfindung nur in Verbindung mit dynamometrischen Relais beschrieben wurde, kann auch die Induktionsrelaisbauart angewandt werden.-50 For greater clarity, the protective device is shown in only one phase in the various exemplary embodiments of the invention. The type of application to several phases is easy to understand. It is also clear that the invention can be used in a two-phase system. The various arrangements are only shown in connection with generators. Of course, the invention can also be used in the same way for protecting transformers. Although the invention has been described in connection with dynamometric relay, the relay induction type may werden.- applied 50

Claims

Patent-to sayings:

i. Automatic protection device for alternators and transformers with current transformers arranged at the ends of the windings to be protected, their secondary windings in the event of a fault in an auxiliary line system, relays act with a force that depends on the current difference, characterized in that this force is determined by the dimensioning of the individual Parts of the device, under normal conditions, have a counteracting movement of the relay, it has the blocking direction and deals with the load on the winding to be protected changes in the same direction, but when a predetermined fault current occurs disappears and then, with the reversal of their direction, the switching movement of the relay.

2. Protection device according to claim 1, characterized in that the for Blocking the relay used directional force is obtained by turning the current transformer higher currents in their secondary coils at the busbar end of the generator or transformer windings than those at the star point end of the generator or transformer windings connected current transformer.

3. Protection device according to claim 1 or 2, characterized in that the the relay blocking Ridhtkraft by two current windings on the fixed Parts of the relay is preserved, one of which is usually the other around a certain part of the current flowing from the generator or transformer to the busbars predominates.

4. Protection device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the the relay blocking directional force at exceptionally high currents due to errors outside of the closed protective apparatus by setting the current transformer in the way enlarged is that the transformers at the star point end of the winding are more saturated with iron than those at the busbar end.

5. Protection device according to claim 1,

2 or 4, characterized in that the relay when energized by ■ a voltage coil is also provided with an additional current coil, which it is at Faults in the generator or transformer can also come into effect when the voltage is high falls or stops entirely.

1 sheet of drawings.