DE409198C - Sicherung von Teilen elektrischer Anlagen gegen Erdschluss - Google Patents

Description

Die Erdschlußsicherheitsschaltung nach Holmgren, bei der die Stromspule eines wattmetrischen Relais von einer Stromsumme, aus den parallel geschalteten Sekundärwicklungen in die Leitungen eingebauter Stromwandler gespeist wird, wähnend die Spannungsspule von der zwischen Nullpunkt ynd Erde herrschenden Spannung beeinflußt wird, wird hauptsächlich für den Schutz von Leitungen verwendet. Für die Anwendung dieses Schutzes auf Teile elektrischer Anlagen, beispielsweise auf Generatoren, ergeben sich gewisse Schwierigkeiten. Die Stromwandler der Schaltung müssen zwischen Maschine und Leitung liegen, damit bei einem Erdschluß ¹S in der Generator wicklung, wenn die Fehler energie aus der Leitung in die Maschine fließt, das Relais ansprechen kann, dagegen bei umgekehrter Richtung· der Fehlerenergie aus der Maschine in einen äußeren Erdschluß nicht anspricht. Eine Anordnung der HoImgren-Schaltung am Stromwandler an dem vom Netz abgewandten Ende der Wicklung würde Maschine und Netz gemeinsam schützen, so daß nicht die Maschine bei einem Maschinendefekt allein und eine fehlerhafte Netzstrecke

für sich allein abgeschaltet werden könnte, wie es erforderlich ist. Die Anordnung der Stromwandler zwischen Maschinenwicklung und Leitungsnetz genügt aber nicht" zum Schutz der Maschine gegen innere Erdschlüsse; denn für den Fall, daß die Maschine auf eine kleine Netzkapazität arbeitet oder überhaupt vom Netz abgeschaltet ist, würden die Stromwandler einen geringen Summento strom oder den Summenstrom Null ergeben, auch bei einem Erdschluß im Innern der Maschine, so daß das Relais nicht ansprechen könnte und die Schutzvorrichtung versagte.

Um dieser Schwierigkeit zu begegnen, wird gemäß der Erfindung eine zweite Schaltung gleicher Art an die von dem Netz abgewandten Wicklungsenden der Maschine gelegt. Voraussetzung ist dabei, daß diese Wicklungsenden zugänglich sind. Diese zweite Holmgren-Schaltung würde für sich , allein auf jeden Erdschluß ansprechen, der in der Maschine oder im Netz stattfindet. Die beiden Schaltungen sind zweckmäßig derart vereinigt, daß sie auf ein gemeinsames wattmetrisches Relais arbeiten, indem die Sekundärspulen sämtlicher Stromwandler vor und hinter der Maschine parallel an die Stromquelle des Relais gelegt sind. Das Relais kann nur erregt werden, wenn ein Erdschlußstrom den Nullpunktswiderstand durchfließt. Es kann auch bei geeigneter Wahl der Ausschlagsrichtung nur ansprechen auf Erdschlüsse im Innern der Maschine; denn jeder Fehlerstrom, der vom Nullpunktswiderstand nach einem außerhalb der Schutzschaltung liegenden Erdschluß verläuft, würde zwei Wandler vor und hinter der Maschine, die auf derselben Leitung sitzen, in der gleichen Weise erregen, so daß bei richtiger Polung der von seinen Wandlern in der Stromspule des Wattmeters erzeugte Strom = ο sein würde. Dagegen werden bei einem Erdschluß im Innern die von beiden Seiten der Maschine zufließenden, also in der Leitung in entgegengesetztem Sinne laufenden Ströme sich in ihrer Wirkung auf die Stromspule des Relais addieren.

Abb. ι zeigt ein Ausführungsbeispiel der Schaltung gemäß der Erfindung an einem Drehstromgenerator. Vor die Wicklungen 1, 2 und 3 des Generators sind an beiden Enden bei 4, 5 und 6 zwischen den Wicklungen und den Leitungen 7, 8 und 9, sowie bei io, 11 und 12 zwischen den Wicklungen und ihrem Nullpunkt 13 Stromwandler eingebaut, deren Sekundärwicklungen parallel auf die Stromspule 14 eines wattmetrischen Relais 15 arbeiten, dessen Spannungsspule 16 über einen Spannungswandler 17 an die Spannung des Nullpunktswiderstandes 18 gelegt ist. Es sind bei den Stromwandlern 4 bis 6 und 10 ! bis 1.2 von den Sekundärwicklungen nach der schematischen Darstellung alle der Maschine, zugewandten Wicklungsenden unter sich verbunden und an den einen Pol der Stromspule ; 14 gelegt, alle der Maschine abgewandten in gleicher Weise an den anderen Pol der Stromspule. Die Kontakte des Relais und der vom Relais gesteuerte Auslösestromkreis des Generators sind in der Abbildung, da sie nichts Neues enthalten, nicht mitgezeichnet.

Wird die Maschine zum Schutz gegen Kurzschluß zwischen verschiedenen Phasen mit Merz-Price-Schutz versehen, SO' kann man dieselben Stromwandler für beide Schutzschaltungen gemeinsam benutzen.

Abb. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel dieser Art entsprechend Abb. 1. Die inneren Wicklungsenden der Sekundärwicklungen der sechs Stromwandler 4 bis 6, 10 bis 12 sind unter sich geschlossen und an ein und denselben Pol der Stromspule 14 des wattmetrischen Relais 15 gelegt. Für die Verwendung der Stromwandler in der Merz-Price-Schaltung ist dieser Kurzschluß der inneren Leitungen zwischen je zwei zusammengehörigen W⁷andlern ohne Einfluß. Die äußeren Pole der Wandler sind durch getrennte Leitungen 19, 20 und 21 für jedes Wandlerpaar verbunden. Zwischen diesen Leitungen und der Kurzschlußleitung der inneren Wicklungsenden liegen die drei zu den einzelnen Wandlerpaaren gehörigen Relais 23, 24 und 25 der Merz-Price-Schaltung. Die von je einem Wandlerpaar erzeugten Differenzströme fließen aber über die zugehörigen Relais 23, 24 oder 25 der inneren Kurzschlußleitung 22 nicht unmittelbar zu, sondern sie vereinigen sich zunächst an dem zweiten Pol der Stromspule 14, und es fließt über diese der Summenstrom wie bei Abb. 1 nach der inneren Kurzschlußleitung 22. In,-dieser Schaltung ist also aus der Merz-Price-Schaltung durch Hinzufügen eines wattmetrischen Relais mit zugehöriger Schaltung am Nullpunktswiderstand eine gleichzeitige Sicherheitsschaltung gegen Erdschluß erhalten. Diese vervollständigt die Merz-Price-Schaltung auch insofern, als in den meisten Fällen eine Erdschlußschaltung zugleich eine Sicherung gegen Schluß zwischen Windungen derselben Phase, da Erdschluß gleichzeitig auftritt, bildet, wogegen die Merz-Price-Schaltung nicht schützt.

Mit Rücksicht auf den Umstand, daß die Stromwandler, die für die beschriebenen Schaltungen verwendet werden, gegebenenfalls nur' für geringe Energieabgabe eingerichtet sind, kann die Schaltung weiterer Erfindung gemäß in folgender Weise abgeändert werden. Es sind zwei Holmgren-Schaltungen vor und hinter den zu schützenden Wicklungen angeordnet, die aber nicht auf ein gemeinsames

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Relais, sondern auf zwei getrennte Relais arbeiten, wobei die Erregung- der Spannungsspule von demselben Nullpunktswiderstand aus erfolgen kann. Bei gleichzeitiger Kontaktgabe der beiden Relais wird dann in dieser Ausführung der Schaltung ein Zwischenrelais erregt, das seinerseits den Stromkreis der Auslösespule schließt. Der Ausschlag der beiden , Relais ist so gewählt, daß beide Kontakt ^!

ίο geben, wenn die Fehlereaergie in die Maschine hineinfließt. Das Relais zwischen Ma- i schine und Netz gibt also Kontakt, wenn die ; Fehlerenergie vom Netz in die Maschine ; hineinfließt, das Relais an der Nullpunktsseite, wenn die Fehlerenergie von der Erdung in die Maschine hineinfließt. Bei einem Schluß in der Leitung kann also nur das nullpunktsseitige Relais ansprechen, das Zwischenrelais ; bleibt unerregt, und der Auslösestromkreis j

bleibt offen. Bei Erdschluß im Innern der Maschine dagegen sprechen beide Relais an, , und der Auslösekreis wird erregt.

Abb. 3 zeigt wiederum an einem Drehstrom- ' generator ein Ausführungsbeispiel dieser Schal- \ tung. Das Relais an der Leitungsseite ist mit ■ 26, das an der Nullpunktsseite mit 27 bezeich- i net. Beide Relais müssen nach rechts ausschlagen, wenn, wie in der Abbildung, die Fehlerenergie von oben nach unten strömt, i nach links bei entgegengesetzter Energie- ; richtung. Die Kontakte 28 und 29 beider Relais liegen in Reihe mit der Spule 30 eines Hilfsrelais. Die Anschlüsse für diesen Stromkreis sind bei 31 angedeutet. Geben beide Relais Kontakt, so zieht die Spule 30 ihren Anker 3 2 an und schließt dadurch den Stromkreis der Auslösespule 33, der an derselben Stromquelle wie der Kreis des Hilfsrelais 30 | liegen kann. Die Anordnung für die Erregung ■ der Auslösespule kann im einzelnen auch¹ anders getroffen werden. Maßgebend ist nur, daß bei Ausschlag beider Relais für ver- _; schiedene Energierichtung, und zwar bei ; beiden in die Maschine hinein, die Auslösung j erfolgt. Doch kann die Schaltung auch so i eingerichtet werden, daß zwar das Nullpunkts- ; relais bei fehlerfreier Maschine und fehler- , freiem Netz seinen Kontakt öffnet und ihn ' schließt, wenn Fehlerenergie vom Nullpunkt :

in die Maschine hineinfließt, daß das Relais 26 hingegen bei fehlerfreiem Zustande Kon- ' takt gibt und diesen Kontakt nur öffnet, wenn Fehlerenergie aus der Maschine in die Leitung fließt, wenn also der Erdschluß außen liegt. Die letztere Anordnung hat den Vorteil, daß die Schaltung richtig arbeitet, auch wenn der Fehlerenergiefluß aus der Leitung in die Maschine sehr gering oder Null ist, z. B. bei kleiner Netzkapazität oder direktem Anschluß von Transformatoren oder bei abgeschalteter Maschine.

Abb. 4 zeigt -die gleichzeitige Ausbildung der Schaltung nach Abb. 3 zu einem Differentialschutz nach dem Merz-Price-System. Die Anordnung der wattmetrischen Relais 26 und 27 ist im wesentlichen die gleiche wie in Abb. 3. Der von ihnen beeinflußte Auslösestromkreis ist der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Für jede Phase 7, 8, 9 ist ein Differentialstromrelais 34, 35, 36 vorgesehen. Jedes dieser Relais besitzt zwei voneinander unabhängige Wicklungen, die von den Strömen der Stromwandler 4, 5, 6 bzw. 10, ri, 12 gespeist werden. Die 'Spulen der Relais 34, 3Sj 36 wirken in dieser Schaltung gegeneinander.

In gleicher WeISe₃ wie im letzten Beispiel eine Maschine, kann auch irgendein anderer Apparat oder ein Leitungsstück für sich allein geschützt werden. Beispielsweise kann man von zwei parallel arbeitenden Transforma,-toren, die von einem Schienensatz auf einen anderen arbeiten, jeden einzelnen mit dieser Schutzvorrichtung versehen, so daß er allein abgeschaltet wird, wenn ein Erdschluß in ihm auftritt.

Claims (4)

Patent-Ansprüche:

1. Sicherung von Teilen elektrischer Anlagen gegen Erdschluß, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schutzschaltungen nach dem System von Holmgren angeordnet sind, von denen die eine zwischen der zu schützenden Maschine und der Leitung und die andere zwischen der Maschine und dem Nullpunkt angelegt ist.

2. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Holmgren-Schaltungen auf ein gemeinsames Relais arbeiten.

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Holmgren-Schaltungen auf zwei getrennte Relais arbeiten, deren Kontakte in Reihenschaltung in einem die Auslösung bewirkenden Stromkreis angeordnet sind.

4. Sicherung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromwandler der Holmgren-Schaltungen gleichzeitig zu einem DiSerentialschutz nach dem System Merz-Price verwendet werden, wobei zweckmäßig an dem Differentialstromrelais jeder Phase zwei unabhängige, gegeneinanderwirkende Wicklungen vorgesehen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.