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Sicherheitsanordnung für' elektrische Generatoren. Bei elektrischen
Generatoren großer Leistung ist es erforderlich, besondere Sicherheitsmaßnahmen
zu treffen, um die Maschinen gegen unzulässige Geschwindigkeitssteigerung zu sichern.
Derartige Geschwindigkeitssteigerurgen können dann eintreten, wenn bei übergroßen
Belastungen im Netz der maximale Ausschalter wirkt und die elektrische Leistung
abschaltet. Da die Kraftmittelzufuhr der Antriebsmaschine jedoch zunächst nur langsam
verringert wird, wirkt sie auf eine Geschwinc=gkeitssteigerung des Generators hin.
Um eine unzulässige Geschwindigkeitssteigerung zu vermeiden, hat man in der Kraftmittelzufuhr
ein Schnellschlußventil angeordnet, das von dem Zentrifugalregler der Antriebsmaschine
betätigt wird.
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Bei diesem Schnellschlußventil haben sich jedoch Übelstände insofern
ergeben, als sie infolge der hohen Dampftemperaturen ihren Zustand ändern, sie verziehen
sich, sie bleiben daher, wenn sie wirken sollen, hängen oder aber schließen unvollkommen,
so daß die Kraftmittelzufuhr nicht völlig abgesperrt ist. Die Kraftmaschine nebst
Generator sind daher in hohem Maße gefährdet.
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Anderseits sind auch Einrichtungen bekannt geworden, bei denen vom
Zentrifugalregler aus Kraftmittelzufuhr und Hauptschalter des Generators betätigt
werden. Bei einer anderen Einrichtung treten an Stelle des Zentrifugalreglers andere
Geschwindigkeitsmeßvorrichtungen, die auf die Sicherheitsvorrichtungen einwirken.
Alle diese Anordnungen haben den grundsätzlichen Nachteil, daß sie erst dann zur
Wirkung kommen können, wenn die Gsechwindigkeit der Maschinen bereits eine unzulässige
Höhe
angenommen hat. Sie wirken c'aher:nfolge :hrur Trägheit nicht
zuverlä_:sig, häufig erst dann, wenn es zu spät ist.
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Diese Nachteile werden der Erfindung gemäß dadurch verm=eden, daß
be'm E-ntreten jener Netzverhältnisse, die das Hochlaufen der Maschine zur Folge
haben könnten, sofort die Ursachen für das Hochlaufen der Maschine beseitigt werden.
Die Maschine ist dann immer geschützt, unabhängig davon, in welchem Zustand sich
das Schnellschlußventil oder die übrigen von der Geschwindigkeit abhäng'gen Einrichtungen
befinden. Der Erfindung gemäß wird die Geschwindigke@tsste@gerung verm,cden, indem
die Sicherheitseinrichtungen gegen das Hochlaufen der Maschine von der elektrischen
Seite her in Gang gesetzt werden. Die Einrichtungen treten unmittelbar in Wirkung,
sobald die Ursache für eine Geschwindigkeitssteigerung auftritt, ohne daß die Wirkung
einer solchen Geschwindigkeitssteigerung auf die Sicherheitseinrichtungen abgewartet
werden muß. Sie wirken also schnell, ohne d.aß kostbare Zeit verlorengeht.
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Der Erfindung gemäß wird die Sicherheitsanordnung für elektrische
Generatoren, die von Kraftmaschinen betrieben werden, auf die Weise getroffen, daß
vor dem Öffnen des Generatorhauptschalters die Energiezufuhr zum Generator abgesperrt
wird. Insbesondere wird unmittelbar vor dem Öffnen des Hauptschalters die Kraftmittelzufuhr
gesperrt, so daß beim Öffnen des Generatorhauptschalters die Energie bereits vermindert
wird und ein Anlaß zum Hochlaufen des Maschinensatzes nicht vorliegt. Die Anordnung
kann weiter verbessert werden, indem man zugleich die Erregerenergie des Generators
vermindert.
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Die Durchführung des Erfindungsgedankens kann auf verschiedene Weise
erfolgen. Immer aber ergibt ;ich der beträchtliche Vorteil, daß sowohl Antriebsmaschine
als auch Generator vor den mechanischen Gefahren des Hochlaufens völl;g geschützt
sind. Dies ist um so wesentlicher, als man bei modernen Maschinen mit den Beanspruchungen
bereits so hoch geht, daß die maximal zulässige Geschwindigkeitssteigerung von etwa
15 Prozent auch zugleich die maximal zulä,sige Beanspruchung der Maschinenteile
bedeutet.
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Ein weiterer sehr wesentlicher Vorteil besteht darin, daß nunmehr
die elektrischen Generatoren vollkommen energielos geschaltet werden können, daß
also alle die Schwierigkeiten wegfallen, die sonst bei den Schaltern für sehr große
Leistungen zu beherrschen sind. Die Turbine kann keine Energie mehr in den Schalterlichtbogen
liefern; anderseits ist das Durchgehen der Turbine nach erfolgtem Öffnen des Hauptschalters
von vornherein unmöglich gemacht. Sowohl Schalter als auch Wicklungen der -Mach-'ne
_.ind in mechanischer und elektrischer Hinsicht vollkommen geschützt.
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Was nun die Anordnungen selbst betrifft, die dazu dienen, vor dem
Öffnen des Generatorhauptschalters die Energiezufuhr abzusperren, so wird man hierzu
die Auslösevorrichtung des Generatorhauptschalters selbst benutzen, die vom Maximalstrom
oder Rückstrom oder Spannungsrückgang oder sonstigen Sicherheitsvorrichtungen für
Überspannungsschutz usw. betätigt wird und mit dieser Auslösevorrichtung das Ventil
für die Kraftmittelzufuhr mechanisch oder elektrisch kuppeln, und zwar so, daß die
Ventilbewegung der eigentlichen Schalterbewegung voreilt. Die Anordnung wird also
so getroffen, daß beim Schließen des Hauptschalters, gleichgültig aus welcher Ursache,
die Kraftmittelzufuhr freigegeben wird; während vor dem Öffnen des Hauptschalters
die Kraftmittelzufuhr abgesperrt wird, indem neben der Auslösung des Hauptschalters
durch das gleiche oder ein zweites Relais die Kraftmittelzufuhr mit geringerer Auslösezeit
abgesperrt wird.
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Der Hauptschalter und der als Sicherung gegen unzulässige Drehzahlsteigerung
erforderliche Schnellschluß können mit ihren Auslösevorrichtungen auf das gleiche
Absperrventil für das gleiche Kraftmittel wirken, jedoch kann man auch neben dem
Schnellschlußventil ein besonderes Ventil für die Regelung der Kraftmittelzufuhr
anordnen.
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Ein Ausführungsbeispiel zur Durchführung des Erfindungsgedankens ist
in der Zeichnung veranschaulicht. a ist eine Dampfturbine, die den elektrischen
Generator b antreibt. c ist die Feldwicklung des Generators, die aus dem Gleichstromnetze
d über einen Regler e gespeist wird. f ist das Schnellschlußventil,
das mittels der Klinkenvorrichtung g vom Zentrifugalregler hbetätigt wird.
i ist das Ventil zur Regelung der Kraftmittelzufuhr aus dem Dampfkessel k
nach der Turbine a hin.
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Soll nun das Aggregat angelassen werden, so wird zunächst ein neben
dem Ventil i angeordnetes Umlaufventil L geöffnet, ebenso das Schnellschlußventil.
Es tritt Dampf in die Turbine, und zwar in ausreichender Menge, um einmal die Turbine
vorzuwärmen und anderseits, um sie auf volle Geschwindigkeit zu bringen. Ist diese
Geschwindigkeit erreicht, so wird die Maschine synchronisiert und der Hauptschalter
m geschlossen. Mit dem Hauptschalter m ist ein Schalter n gekuppelt,
der einen Stromkreis für die Kraftmittelzufuhr schließt. Das Ventil i kann beispielsweise
durch einen Repulsionsmotor o angetrieben werden. Es wird dann die Erregerwicklung
P für das zur Bewegung im Öffnungssinne eingeschaltet und aus dem Stromkreise r
über den Schalter n und Zuleitung s gespeist.
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Das Ventil i wird nunmehr geöffnet und der
Turbine
das Kraftmittel zugeführt. Ist das Ventil völlig geöffnet, so tritt der F-nda-i.-schalter
u in Wirkung. Das Umlaufventil l kann nunmehr von Hand oder selbsttätig geschlossen
werden.
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Tritt nun ein unzulässig hoher Strom auf, so durchfließt er sowohl
die Maximalauslösung x des Hauptschalters als auch ein zweites Relais y mit geringerer
Auslösezeit. Dieses Relais hebt nun die Kontaktplatte z an und schließt den Schließstromkreis
für das Ventil i mittels der Erregerwicklung q des Repulsionsmotors. Die Schließbewegung
wird so lange fortgesetzt, bis der Endausschalter v geöffnet wird. Gleichzeitig
erhält aber auch der Stromkreis i, 2 aus dem Netze r Strom und betätigt einen Motor
3. Dieser Motor ist mittels einer Rutschkupplung mit dem Regler e des Generatorfeldes
c derart gekuppelt, daß der Motor nur auf den Reglerwiderstand wirkt, wenn es sich
darum handelt, die Erregerenergie zum Abschalten des Generators zu vermindern. Durch
den Motor wird somit der Regelwiderstand vorgeschaltet und so das Generatorfeld
geschwächt oder unwirksam gemacht. Gleichzeitig wird nun durch die maximale Auslösung
die Nase t entriegelt, der Hauptschalter wird geöffnet und ebenso auch der Öffnungsstromkreis
für das Kraftmittelventil.
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Die beiden Magnete x und y können auch zu einem Magnet vereinigt werden,
wenn man nur den Kern dieses Magneten durch geeignete mechanische Übersetzungen
mit den Schaltern t und z so verbindet, daß die Auslösezeit des Schalters z geringer
ist als die Auslösezeit des Schalters t bzw. n.
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Man ist naturgemäß nicht darauf angewiesen, die Vorrichtung lediglich
auf elektrischem Wege zu betätigen. Soll der Generator in normaler Weise abgeschaltet
werden, so kann man ebenfalls den Stromkreis für die Schließbewegung des Kraftmittelventils
schließen und damit Kraftmittelzufuhr und Erregerenergie des Generators verringern,
bevor der Hauptschalter in Wirkung tritt.
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Bei dem oben beschriebenen Beispiel wurde die Erregerenergie mittels
des Reglermotors 3 auf die Weise vermindert, daß der Erregerwick hing allmählich
Widerstand vorgeschaltet wurde. Man kann die Anordnung auch so treffen, daß man
von der Auslösespule des Maximalschalters einen großen Widerstand in den Erregerkreis
einschalten läßt, beispielsweise indem durch ein Relais ein Kurzschluß geöffnet
wird, der diesen Widerstand während des normalen Betriebes des Generators kurzschließt.