DE375233C

DE375233C - Einrichtung zum Schutz von Wechselstromgeneratoren mit zwei parallelen Wicklungssystemen beim Auftreten von Fehlerstellen innerhalb des Generators

Info

Publication number: DE375233C
Application number: DEA34347D
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1920-11-07
Filing date: 1920-11-07
Publication date: 1923-05-09

Description

Um Wechselstromgeneratoren beim Auftreten von Fehlerstellen innerhalb des Generators zu schützen, ist es notwendig, die Generatoren selbsttätig vom Netz abzuschalten, wenn Kurz- oder Erdschlüsse in den Wicklungsteilen der Generatoren auftreten.

Zu diesem Zwecke wird eine Wicklung des Generators verwendet, die aus zwei parallel arbeitenden Wicklungssystemen besteht. Deren ίο Neutralpunkte sind erfindungsgemäß durch einen Ausgleichsleiter verbunden, der ein Relais zum Abschalten des Generators vom Netz beeinflußt. Bei dieser Einrichtung ist es erforderlich, daß die beiden Wicklungssysteme induktiv nur lose gekuppelt sind, also möglichst nicht in den gleichen Nuten des Ankers untergebracht sind, sondern wenn sie sich in symmetrischer Lage zum Magnetsystem auf verschiedenen Teilen des Ankers befinden. Tritt z. B. in einem Teil ein Windungskurzschluß ein, dann wird die Spannung der betreffenden Phasenwicklung des einen Systems durch den Ausfall und die Rückwirkung dieser im Kurzschluß befindlichen Winas dung verkleinert. Der Neutralpunkt dieses Systems ist dann nicht mehr Spannungsnullpunkt, und es fließt durch die Verbindungsleitung der Neutralpunkte beider Systeme ein Ausgleichstrom, welcher zur Betätigung der Relais dient. Ähnlich liegt der Fall bei Eintritt eines Kurzschlusses zwischen Windungen verschiedener Phase oder eines Erdschlusses an einem inneren Wicklungsteil der Maschine. Im letzteren Fall wird, falls ein Erdschlußstrom zustande kommt, dieser einen unsymmetrischen Spannungsabfall innerhalb des betreffenden Wicklungssystems hervorrufen, welcher ebenfalls die Spannungsverhältnisse dieses Systems derart verändert, daß ein das Relais durchfließender Ausgleichstrom in der Verl indungsleitung der Neutralpunkte auftritt.

Es kann vorteilhaft sein, einen oder beide Neutralpunkte des Generators über Ohnsehen oder induktiven Widerstand zu erden, aber für den beabsichtigten Erfolg ist eine solche Erdung nicht unbedingt erforderlich. Sind die Neutralpunkte etwa dadurch geerdet, daß die Wicklungsmitte einer in der Verbindungsleitung liegenden Primärwicklung eines Trans-

formators, über welchen das Relais gespeist wird, geerdet ist, dann wird der Erdschlußstrom sich über die Primärwicklung dieses Transformators schließen.

Der Erfindungsgegenstand sei an Hand der Ausführungsbeispiele näher erläutert.

In Abb. ι bedeutet F die von einer Gleichstromquelle B gespeiste Feldwicklung eines Dreiphasen-Synchrongenerators, dessen Anker A aus zwei parallelen Dreiphasenwicklungen a, h, c und a', V, c' besteht, welche die getrennten Nullpunkte ο bzw. o' besitzen. Die parallelen Wicklungen sind über den Schalter S auf das Dreiphasennetz N geschaltet. Zwischen die beiden Nullpunkte 0 und 0' ist das Relais R geschaltet, welches den Schalter S öffnet, sobald ein hinreichend starker Strom das Relais durchfließt. Bei normalem Betrieb fließt in der Verbindungsleitung von 0-0' kein Strom, weder einer von der Grundfrequenz noch ein oberharmonischer. Tritt aber beispielsweise an der mit χ bezeichneten Stelle ein Windungsschluß ein, dann verschiebt sich die Lage des Punktes o' im Spannungsdiagramtn dieses Systems, wie aus Abb. 3 ersichtlich, und zwischen den Punkten 0 und 0' tritt eine Spannung o, 0' auf, welche einen Ausgleichstrom im Relaisstromkreis verursacht. In Abb. 3 stellen die Seiten des Dreiecks I, m, η die Außenleiterspannungen, die Vektoren 0 I₁ 0 m, ο η die Phasenspannungen im normalen Betrieb dar. 0' fällt hiernach bei normalem Betrieb mit 0 zusammen, sobald aber durch eine Fehlerstelle eine Unsymmetrie in den Systemen hervorgerufen wird, tritt eine Spannung zwischen den Punkten 0 und 0' auf.

Die Wicklungsanordnung der beiden Systeme muß aber eine derartige sein, daß, wie bereits erwähnt, nur eine lose induktive Kopplung zwischen ihnen besteht. Sehr zweckmäßig erscheint bei mehrpoligen Generatoren eine Anordnung, wie sie durch Abb. 2 veranschaulicht wird. Abb. 2 betrifft einen vierpoligen Generator, dessen Feldsystem mit F-F bezeichnet ist. Die Magnetwicklung erzeugt die Pole N-S-N-S und liegt an einer gegebenen Gleichstromspannung. Die beiden parallelen Dreiphasenwicklungen a, b, c bzw. a', b', c des Ankers A liegen in einer zum Feldsystem durchaus gleichen Lage, aber an verschiedenen Stellen des Ankers, so daß sie nur eine geringe induktive Kopplung aufweisen. Auch bei dieser Anordnung ist zwischen die NuIlpunkte 0 und 0' der Ankerwicklungen das Auslöserrelais R geschaltet.

In Abb. 4 ist schließlich der Fall dargestellt, daß die Neutralpunkte 0 und 0' der beiden parallelen Wicklungssysteme a, b, c und a', b', c' über die Primärwicklung P eines Transformators T verbunden sind, dessen Sekundärwicklung Q das Auslöserelais R speist. An den Wicklungsmittelpunkt von P ist ferner eine Erdungsdrosselspule D angeschlossen, welche zur ganzen oder teilweisen Kompensation des Erdschlußstromes, also als Schutzeinrichtung für den Erdschlußfall, dienen kann. Der Vorteil des Transformators T liegt darin, daß, wenn es sich um einen Hochspannungsgenerator handelt, der Relais-Stromkreis elektrisch vollständig getrennt ist. Die beschriebene Einrichtung hat den außerordentlichen Vorteil, daß im normalen Betrieb keine höheren harmonischen Ströme das Relais durchfließen, da alle EMKe der beiden Systeme bei Leerlauf und bei Belastung des Generators von der Verbindungsleitung aus betrachtet einander kompensieren. Auch besteht dieser Generatorschutz unabhängig davon, ob andere Generatoren oder Transformatoren in der gleichen Zentrale an das Netz angeschlossen sind oder nicht, so daß jeder Generator für sich geschützt ist.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Einrichtung zum Schutz von Wechselstromgeneratoren mit zwei parallelen Wicklungssystemen beim Auftreten von Fehlerstellen innerhalb des Generators, dadurch gekennzeichnet, daß die Neutralpunkte der beiden induktiv nur lose gekoppelten Wicklungssysteme über ein Relais (R) verbunden sind, welches das Abschalten des Generators vom Netz bewirkt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wicklungssysteme sich in symmetrischer Lage zum Magnetfeld auf verschiedenen Teilen des Ankers befinden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindungsleitung der Neutralpunkte ein Transformator zur Speisung des Relais eingeschaltet ist. 10g

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Neutralpunkte der Wicklungssysteme über Widerstände geerdet sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsmitte der in der Verbindungsleitung liegenden Primärwicklung des Transformators geerdet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.