DE448435C

DE448435C - Protection device for alternators and motors connected to them in front of the main switch

Info

Publication number: DE448435C
Application number: DEA46881D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Robert Pohl
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1926-01-24
Filing date: 1926-01-24
Publication date: 1927-08-19

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM
19. AUGUST 1927ISSUED ON
AUGUST 19, 1927

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 21c GRUPPECLASS 21c GROUP

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

angeschlossene Motoren.connected motors.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. Januar 1926 ab.Patented in the German Empire on January 24, 1926.

Bei elektrischen Generatoren, insbesondere solchen mit Dampfturbinenantrieb, ist es erwünscht, den elektrischen Antrieb einzelner Hilfsmaschinen, z. B. der Pumpen für die Kondensationsanlage, der Erregermaschinen u. dgl., auch dann aufrechtzuerhalten, wenn der Hauptgeneratorschalter, verursacht durch Überlastung oder Netzkurzschlüsse, ausgelöst hat. Um in solchen Fällen den Betrieb jener ίο Hilfsmaschinen durch Elektromotoren ungestört fortzuführen, hat man letztere zwischen Generator und Hauptschalter abgezweigt oder sie zur Verminderung ihrer Betriebsspannung an Anzapfpunkte der Generatorwicklung angeschlossen. Sie können auch über Transformatoren angeschlossen sein.In the case of electrical generators, especially those with a steam turbine drive, it is desirable the electric drive of individual auxiliary machines, e.g. B. the pumps for the condensation system, the excitation machines and the like, to be maintained even when the main generator switch caused by Overload or network short-circuits. In order to operate in such cases ίο to continue auxiliary machines undisturbed by electric motors, one has the latter between Generator and main switch branched off or they are used to reduce their operating voltage connected to the generator winding taps. You can also use transformers be connected.

Man hat bei solchen Anordnungen zum Schutz des Generators gegen innere Störungen das bekannte Differentialschutzsystem angewendet, indem man in die Nullpunktsver- ao bindungen der Generatorwicklung, vor dem Hauptschalter und auch vor den Primärwicklungen der Motoren Stromwandler eingebaut und deren Sekundärwicklungen zu einem Schutzrelais derart verbunden hat, daß das Schutzsystem für den Generator mit wechseln-With such arrangements one has to protect the generator against internal disturbances the well-known differential protection system is applied by entering the zero point ver- ao connections of the generator winding, in front of the main switch and also in front of the primary windings of the motors built-in current transformers and their secondary windings to one Has connected the protection relay in such a way that the protection system for the generator

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Dr.-Ing. Robert Pohl in Berlin-Charlottenburg.Dr.-Ing. Robert Pohl in Berlin-Charlottenburg.

der Belastung der Motoren ausgeglichen bleibt.the load on the engines remains balanced.

Dieses System bietet jedoch keinen Schutz gegen Fehler in den Primärwicklungen der Motoren, da durch solche Fehler der Ausgleich im Sekundärkreis der Stromwandler nicht gestört wird, während etwa in den Motorzuführungen vorgesehene Maximalautomaten nur gegen Überlastungen sichern. ίο Nach der Erfindung werden die Stromwandler in den Motorabzweigungen nicht mehr vor die Motoren, sondern in ihre Nullpunktsverbindungen geschaltet. Man verbindet die Sekundärwicklungen dieser Wandler mit denen der übrigen Wandler zu einem bei ungestörtem Betrieb ausgeglichenen Schutzsystem und erreicht auf diese Weise, daß auch die Primärwicklungen der Motoren in den Schutz einbegriffen sind. Die Sekundärwicklungen der Stromwandler können nach den gleichen Regeln miteinander verbunden sein, wie sie bei Merz-Price-Systemen und ähnlichen Schutzanordnungen hinlänglich bekannt sind.However, this system does not offer any protection against faults in the primary windings of the Motors, because such errors compensate for the compensation in the secondary circuit of the current transformer is not disturbed, while maximum automatic machines are provided in the motor feeds, for example only secure against overloads. ίο According to the invention, the current transformers in the motor branches no longer in front of the motors, but in their zero point connections switched. The secondary windings of these converters are combined with those of the other converters to form one undisturbed operation balanced protection system and achieved in this way that the primary windings of the motors are also included in the protection. The secondary windings of the current transformers can be connected to each other according to the same rules as they are with Merz-Price systems and similar protection arrangements are well known.

Spricht aus irgendwelchen Störungsursachen das Schutzrelais des Systems an, so werden entweder, gleichgültig ob die Motoren oder die Generatoren die Störungsquelle bilden, mit möglichster Beschleunigung Hauptschalter und Motorschalter ausgelöst, oder man verwendet an sich bekannte S-elektivmethoden, welche die Generatorabschaltung gemeinsam mit der Abschaltung der Motoren nur dann zum Ziele haben, wenn die Störungsursachen im Generator Hegen, bei Störungen in den Motoren allein jedoch nur die Trennung der Motoren vom Generator erstreben. If the protective relay of the system responds for any cause of malfunction, thus either the motors or the generators become the source of the disturbance form, with the greatest possible acceleration, the main switch and motor switch triggered, or S elective methods known per se are used, which switch off the generator together with the shutdown of the motors are only aimed at if the cause of the fault in the generator, in the event of malfunctions in the motors, only try to separate the motors from the generator.

Beide Fälle sind in der Zeichnung veranschaulicht. Abb. 1 zeigt die erste Art. Generator- und Motorschalter sollen hier sowohl bei Fehlern in der Generator- als auch der Motorwicklung in Wirkung treten. Gegebenenfalls kann dabei auch die Generatorerregung geschwächt und die Kraftmittelzufuhr abgesperrt werden.Both cases are illustrated in the drawing. Fig. 1 shows the first type. and motor switches should come into effect in the event of faults in the generator as well as the motor winding. Possibly the generator excitation can also be weakened and the fuel supply shut off.

Zwischen den Klemmen des Generators G mit seinen Phasen 1, 2,3 und dem Hauptschalter Su ist der Motor M angeschlossen. Die Nullpunktsverbindungen des Generators enthalten Stromwandler t_g, von deren Sekundärwicklungen der Übersichtlichkeit halber nur die Sekundärwicklung O₁ des Wandlers einer Phase dargestellt ist. Vor dem Hauptschalter Su befinden sich ebenfalls solche Stromwandler, nämlich t_s. Auch hier zeigt das Schaltbild nur die Sekundärwicklung C₁ der ersten Phase.The motor M is connected between the terminals of the generator G with its phases 1, 2, 3 and the main switch Su. The zero point connections of the generator contain current transformers t _g , of the secondary windings of which, for the sake of clarity, only the secondary winding O _{1 of} the transformer of one phase is shown. In front of the main switch Su there are also such current transformers, namely t _s . Here, too, the circuit diagram only shows the secondary winding C _{1 of} the first phase.

Erfindungsgemäß sind nun auch in den Nullpunktsverbindungen des Motors M Stromwandler t_m angeordnet und ihre Sekundärwicklungen mit denen der Wandler 4· und t_s zu einem bei ungestörtem Betrieb ausgegliche-. nen Schutzsystem verbunden. So ist beispielsweise angenommen, daß das Übersetzungsverhältnis der drei Wandler t_s, t_g und t_m gleich ist und die drei Sekundärwicklungen a_lf b_x und C₁ so geschaltet sind, daß in dem Schutzkreis äquipotentiale PunkteP₁ und P₂ entstehen, an die ein Schutzrelais/? angeschlossen wird. Es gibt jedoch verschiedene Schaltungsmöglichkeiten der drei Wandler, die zum gleichen Ziele führen und stets einen Ausgleich des Systems bei störungsfreiem , Betrieb bewirken.According to the invention, current converters t _m are now also arranged in the zero point connections of the motor M and their secondary windings are balanced with those of the converters 4 · and t _s to a level with undisturbed operation. connected to a protective system. For example, it is assumed that the transmission ratio of the three converters t _s , t _g and t _{m is the} same and the three secondary windings a _lf b _x and C ₁ are connected in such a way that equipotential points P ₁ and P ₂ arise in the protective circuit which a protection relay /? is connected. There are, however, different switching options for the three converters, which lead to the same goal and always bring about a balance of the system with trouble-free operation.

Man erkennt aus Abb, 1, daß mit dem Ansprechen des Schutzrelais R der Auslösestromkreis für den Generatorschalter Sn und den Motorschalter S_m zugleich geschlossen wird und daß man auf diese Weise erreichen kann, daß stets beide Schalter betätigt werden.It can be seen from Fig. 1 that when the protective relay R responds, the tripping circuit for the generator switch Sn and the motor switch S _{m is} closed at the same time and that in this way it can be achieved that both switches are always operated.

Die andere Art, nach welcher durch bekannte Selektivmethoden der Generator nur dann abgeschaltet werden soll, wenn in ihm selbst die Störungsursache liegt, sonst nur der Motor, veranschaulicht Abb. 2. Die Selektivität des Schutzsystems ist hier beispielsweise dadurch bewirkt, daß die ' Bewegung des Hauptschalters derjenigen des Motorschalters nacheilt, so daß ersterex erst auslösen kann, wenn letzterer bereits geöffnet hat. War nämlich der Motor oder einer der Motoren die Fehlerquelle und die Ursache für das Ansprechen des Schutzrelais, so wird sich unmittelbar nach der Motorabschaltung der Schutzkreis wieder ausgleichen und das Schutzrelais R in die Ausgangsstellung zurückkehren, so daß damit der Auslösestromkreis für den Hauptschalter stromlos oder überhaupt gar nicht geschlossen wird. 100The other way in which the generator is only to be switched off using known selective methods if the cause of the fault is in itself, otherwise only the motor, is illustrated in Fig Main switch lags behind that of the motor switch, so that the former can only trigger when the latter has already opened. If the motor or one of the motors was the source of the error and the cause of the response of the protective relay, the protective circuit will equalize itself again immediately after the motor is switched off and the protective relay R will return to its starting position, so that the tripping circuit for the main switch is de-energized or at all is not closed at all. 100

Die hier als bekanntes Selektivmittel angewendete Zeitdifferenz kann in vielen Fällen außerordentlich klein und in ungefährlichen Grenzen gehalten werden, da die Motoren häufig von geringer Leistung sind und. Schalter von kleiner Masse erfordern, die sehr rasch auslösen und nach bekanntem Schnellschalterprinzip gebaut sein können.The time difference used here as a known selective agent can be used in many cases extremely small and kept within safe limits, as the motors are often of poor performance and. Small mass switches require that very much can be triggered quickly and can be built according to the known quick switch principle.

Bei dem in Abb. 2 wiedergegebenen Ausführungsschalter ist angenommen, daß die Voreilung des Motorschalters S_m gegenüber dem Hauptschalter 5a durch einen mit ersterem unmittelbar gekuppelten Hilfskontakt H erzwungen wird, der im Auslösestromkreis des Hauptschalters Sä liegt und sich erst schließt, wenn der Motorschalter S_m geöffnet hat. Ist also nach dem Abschalten des Motors die Störung nicht beseitigt und bleibt das Schuterelais R nach wie vor in Einschaltstellung, so löst, der Generatorschalter Sa aus.In the execution switch shown in Fig. 2 it is assumed that the advance of the motor switch S _m with respect to the main switch 5a is forced by an auxiliary contact H directly coupled to the former, which is in the tripping circuit of the main switch Sä and does not close until the motor switch S _m has opened. If the malfunction is not eliminated after the engine has been switched off and the trip relay R remains in the switched-on position, the generator switch Sa trips.

Als Alternative zur¹ Ausführung nach Abb. 1 ist bei Abb. 2 angenommen, daß der Mo-As an alternative to the ¹ embodiment according to Fig. 1, it is assumed in Fig. 2 that the mo-

tor M an Anzapfungspunkte d der Generatorphasen angeschlossen ist.tor M is connected to tapping points d of the generator phases.

An Stelle des mit dem Motorschalter S_1n mechanisch gekuppelten Kontaktes// könnte auch ein Zeitrelais im Auslösekreis des Hauptschalter;, vorgesehen werden, welches sofort in seine Anfangsstellung zurückkehrt, wenn der Fehler nach der Trennung des Motors vom Generator behoben ist und so eine Ab- !o schaltung des Hauptschalters- verhindert.Instead of the contact mechanically coupled to the motor switch S _1n , a time relay could also be provided in the tripping circuit of the main switch; ! o Switching of the main switch- prevented.

Lösen die Motoren vor dem Generator aus, so daß also unter Umständen der Generator im Betrieb verbleibt, dann ist es ratsam, mit dem Ausschalten der Motoren ein Signal zu betätigen, damit der ausgefallene Motorantrieb durch einen anderen ersetzt wird oder anderweitige Vorkehrungen gegen die vorübergehende Störung getroffen werden können. Es wäre auch die selbsttätige UmschaltiEig auf eine Reserveantriebskraft durchführbar. Trigger the motors in front of the generator, so that the generator may remains in operation, it is advisable to give a signal when the motors are switched off actuate so that the failed motor drive is replaced by another or other precautions can be taken against the temporary disruption. The automatic UmschaltiEig to a reserve drive force would also be feasible.

Di-j gegenüber der Motorabschaltung zeitverzögerte Abschaltung des Generators ist auch angängig, wenn die Störungsursache zwar im Generator liegt, aber nicht so schwerwiegender Art ist, daß sie unbedingt die schnellste Auslösung des Hauptschalters erfordert. Dieser Fall wäre z. B. bei leichterem Erdschluß gegeben.Di-j delayed the engine shutdown Switching off the generator is also acceptable if the cause of the fault is in the generator, but not so more serious is that it is necessarily the quickest trigger of the main switch requires. This case would be e.g. B. given with a slight earth fault.

Um für solche Verhältnisse einen empfindlichen und selektiven Schutz zu erhalten, empfiehlt es sich, mit dem dargestellten Differentialsystem ein Erdschlußrichtungsrelais nach bekannten Schaltmethoden zu verbinden, welches bei auftretendem Erdschluß im Generator oder in den Motoren anspricht und dann zuerst die Trennung der Motoren herbeiführt. Ist damit der Erdschluß beseitigt, so kehrt das Erdschlußrichtungsrelais sofort in seine Ausgangsstellung zurück, so daß die zeitverzögerte Abschaltung des Generators unterbleibt, während beim Weiterbestehen des Erdschlusses die Auslösung des Generators derjenigen der Motoren folgt. Spricht dagegen das Differentialschutzrelais entweder alkin oder zugleich mit dem Erdschlußrichtungsrelab an, d. h. liegt ein schwererer Fehler vor, so werden unabhängig voneinander der Generatorhauptschalter und die Motorschalter mit möglichster Beschleunigung betätigt. In order to obtain sensitive and selective protection for such conditions, it is recommended to use a directional earth-fault relay with the differential system shown to connect according to known switching methods, which in the event of a ground fault Generator or in the motors responds and then first brings about the separation of the motors. If the earth fault is eliminated, the earth fault direction relay immediately returns to its starting position, so that the Delayed shutdown of the generator does not occur, while if the Ground fault, the triggering of the generator follows that of the motors. Speaks against the differential protection relay either alkaline or at the same time as the earth fault direction relay on, d. H. If there is a more serious fault, the generator main switch and the engine switch are switched off independently of one another operated with maximum possible acceleration.

Bei den gewählten Ausführungsbeispielen ist der Einfachheit halber nur ein Motor vor dem Hauptschalter abgezweigt. Unter Umständen können auch mehrere derartige Anzapfungen für eine Anzahl Motoren erwünscht sein Dann werden Stromwandler in Nullpunktsverbindungen aller dieser Motoren vorgesehen und mit denen des Generators und den Stromwandlern vor dem Hauptschalter zu einem bei ungestörtem Betrieb ausgeglichenen Schutzsystem verbunden, so daß damit die Primärwicklungen sämtlicher Motoren geschützt sind. Tritt die Störung in einem der Motoren oder im Generator auf, so werden alle Motoren z.B. durch einen gemeinsamen Schalter vom Generator abgeschaltet. An den Verhältnissen wird auch nichts Grundsätzliches geändert, wenn die Motoren unter Vermittlung von Transformatoren an den Generator angeschlossen sind.In the selected exemplary embodiments, for the sake of simplicity, only one motor is present branched off from the main switch. Under certain circumstances, several such taps can also be used be desirable for a number of motors Then current transformers are in neutral point connections all of these motors are provided and with those of the generator and the current transformers in front of the main switch connected to a balanced protection system with undisturbed operation, so that the Primary windings of all motors are protected. If the fault occurs in one of the motors or in the generator, then all motors are switched off e.g. by a common switch from the generator. Nothing fundamental is changed in the conditions when the engines are under Placement of transformers connected to the generator.

Claims

Patent claims:

1. Protection device for alternators and to them in front of the main switch connected motors, with the current transformer in the zero point connections of the generator phases with before the Main switch arranged current transformers cooperate in a protection system, characterized in that in the zero point connections of the motors are arranged current transformers, their secondary windings inserted into the generator protection circuit and with those. the rest Converter to a balanced with undisturbed operation, including the primary windings of the motors comprehensive protection system.

2. Protection device according to claim 1, characterized in that the secondary windings of all current transformers in the protection system are arranged in such a way that when the protection relay responds, the generator main switch and the engine switch is triggered with the greatest possible acceleration, possibly also the generator excitation weakened and the fuel supply is shut off, regardless of whether the fault in the generator or one Motor winding lies.

3. Protection device according to claim 1, characterized in that the secondary windings all current transformers in the protection system using means known per se to achieve selective Triggering deir switches are arranged so that the operation of the main switch is only permitted by the protective relay after the motor switch has been opened, so that the main switch only trips if the cause of the fault lies in the generator.

1 sheet of drawings.