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Einrichtung an einer regelbaren elektrischen Leitung, die insbesondere
von einem Generator gespeist ist Es sind Einrichtungen an regelbaren elektrischen
Maschinen, z. B. Generatoren. bekannt, die zum Schutz der Generatoren bei auftretenden
Gefahrfällen (z. B. Kurzschluß ) die Spannung der Regeleinrichtung (z. B. die Erregerspannung
des Feldes) durch Verstellen eines im Regelkreis liegenden Widerstandes herabsetzen
und dadurch den Generatorstrom auf einen zulässigen Wert begrenzen. Auch ist es
schon bekannt, diesen Widerstand durch den Tippwiderstand eines im Regelkreis vorhandenen
Schnellreglers zu ersetzen. Es wird also, unabhängig davon, zwischen welche=n Phasenleitungen
(also zwischen Erde und der Phasenleitung R, oder zwischen' zwei Phasenleitungen
R, S oder :Ilen drei Phasenleitungen R, S. T) ein (`berstrom oder ein Kurzschluß
auftritt, immer der gleiche Widerstand in den Regelkreis eingeschaltet und infolgedessen
der Generatorstrom je nachdem, zwischen wieviel Phasen Unregelmäßigkeiten auftreten,
auf verschieden große Werte herabgesetzt. Sind in dem Netz aber z. B. Schutzanordnungen
getroffen, durch die der kranke Netzteil abgeschaltet werden soll, so wird bei Kurzschlüssen
unter Umständen überhaupt keine Abschaltung erfolgen oder bei Kurzschlüssen zwischen
einer Phasenleitung eine andere Abschaltreihenfolge eintreten; als bei Kurzschlüssen
zwischen drei Phasenleitungen, weil ja nicht mehr der für die Abschaltung festgesetzte
Auslösestrom durch sie fließt.
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Erfindungsgemäß wird diesem Übelstand dadurch abgeholfen, daß mit
Rücksicht auf solche Selektivschutzanordnungen im Netz, der zwischen irgendwelchen
Phasenleitungen auftretende Überstrom od°r die Oberspannungen mit Hilfe von Überwachungsorganen
derartig gestaffelte Widerstandswerte in den steuernden Regelkreis einschaltet,
daß, unabhängig davon, zwischen wieviel Phasen Unregelmäßigkeiten auftreten, der
Netzstrom oder die Netzspannung immer auf denselben Wert heruntergesetzt wird. Dadurch
wird erreicht, daß die eingestellten Werte der Selektivschutzanordnungen im Netz
in keiner Weise, z. B. durch den Generatorkurzschlulj.-strom, beein$ut'.)t werden
und immer in der gewünschten Weise oder Reihenfolge ausschalten.
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Ausführungsbeispiele für derartige - Einriehtungen
nach
der Erfindung sind in den Abb. i bis 5 dargestellt.
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,Nach der in den Abb. 1, 2 und 3 dargestellten Schaltung werden die
gestaffelten Widerstände in den Regelkreis selbst, nach Abb. 4 und 5 in einen Hilfsrelaiskreis
durch Überwachungsorgane, z. B. Stromrelais, Spannungsrelais, Zentrifugalkontakte
usw., eingeschaltet. In Abb.3 ist eine Kombination dargestellt, bei der sowohl im
Regelkreis als auch im Hilfsrelaiskreis gestaffelte Widerstände liegen. Abb. 4 unterscheidet
sich von Abb. 5 dadurch, daß in dem Hilfsrelaiskreis nach Abb.4 nur ein Relais vorhanden
ist, das als Tipprelais nach dem Tirrillprinzip Widerstände in den Regelkris einschaltet,
während nach Abb. 5 mehrere Relais angeordnet sind, die dies in normaler Weise besorgen.
Bei den Schaltungen nach Abb. i und 4 ist keine Hilfsspannung erforderlich.
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Bei der Einrichtung nach Abb. i wird der Generator i i durch die Maschine
12 erregt. Die Ströme in den Phasenleitungen R, S, T werden durch die Überstromrelais
13, 14, 15 und die Überspannungen durch Spannungsrelais 16 (in der Zeichnung nur
in einer Phasenleitung dargestellt) überwacht. Die von den überwachungsorganen gesteuerten
Kontakte 17, 18, ig der Überstromrelais 13, 14, 15 überbrücken bei normalem Netzzustand
den im Erreg rkreis liegenden Widerstandswert 2o, die Kontakte 2i des Spannungsrelais
16 aber den Widerstand 22. Sprechen ein oder mehrere überstromrelais an, so wird
die Überbrückung des Widerstandswertes 2o aufgehoben und beim Ansprechen nur eines
Überstromrelais der ganze, beim Ansprechen mehrerer Überstromrelais aber nur Teile
des Widerstandes 2o über dessen Schleifkontakte 23, 24 eingeschaltet. Dadurch werden
die Widerstandswerte je nach Zahl der ansprechenden Relais gestaffelt und die Spannung
der Erregermaschine 12 -entsprechend heruntergesetzt. Die Wirkungsweise ist folgende:
Tritt zwischen der Phasenleitung R und Erde ein Kurzschluß ein, so spricht das Überstromreiais
15 an und öffnet die Kontakte i9, so daB der Erregerstrom durch den ganzen (°0 Widerstand
2o fließen muß. Hierdurch wird die Erregerspannung des Generators i i herabgesetzt
und der Kurzschlußstrom auf einen bestimmten Überstrom, z. B. den i,25fachen des
Normalstromes, -begrenzt.
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Bei Kurzschluß zwischen den Phasenleitungen S, T sprechen die Relais
13, 14 an, öffnen ihre Kontakte 17, 18 und überbrücken I einen Teil 25 des Widerstandes
2o, so daß j 2J3 des Widerstandswertes eingeschaltet sind. Der Erregerstrom verläuft
dabei von der Er- E regermaschine 12 über die geschlossenen Kontakte 2i des Spannungsrelais
16, den Anschlußpunkt 26, die geschlossenen Kontakte 27, 28, den Schleifkontakt
23 und über die zwei Teile 29 und 3o des Widerstandes 2o. Die Erregerspannung wird
wieder herabgesetzt, ist aber etwas höher als bei einphasigem Kurzschluß. Der Generatorstrom
geht daher wieder auf denselben überstromwert, z. B. den i,25fachen, zurück wie
bei einphasigem Kurzschluß.
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Sind schließlich alle drei Phasenleitungen R, S, T kurzgeschlossen,
so sprechen alle drei Überstromrelais 13, 14, 15 an und überbrücken zwei Teile 25
und 29 des Widerstandes zo, so daß nur noch l/3 des Widerstandswertes von diesem
eingeschaltet ist. Der Erregerstrom fließt hierbei vom Anschlußpunkt 26 aus über
die geschlossenen Kontakte V, 32, 33, den Schleifkontakt 24 und über den Teil 3o
des Widerstandes 2o, wodurch die Erregerspannung wieder heruntergeht und gegenüber
den beiden vorherigen Fällen den höchsten Wert besitzt. Der Kurzschlußstrom wird
daher wieder auf denselben Wert wie vorher, z. B. den i,25fachen Überstrom, herabgedrückt.
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Beim Auftreten von Kurzschlüssen zwischen anderen Phasenleitungen
als den eben beschriebenen- werden dieselben Widerstandswerte eingeshaltet und genau
die gleiche Wirkung erzielt.
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Sollte nach Begrenzung des Kurzschlußstromes, z. B. auf den ,,25fachen
Überstrom, eine Überspannung auftreten, so öffnet das Relais 16 die Kontakte 21,
so daß der Widerstand 22 in den Erregerkreis eingeschaltet wird. Dasselbe kann natürlich
auch erfolgen, wenn die überstromrelais 13, 14, 15 überhaupt nicht angesprochen
haben oder überhaupt nicht vorhanden sind. Durch Einschalten des Widerstandes 22
geht die Erregerspannung ebenfalls zurück und damit auch die Generatorspannung,
so daß es möglich ist, die Erregerspannung ebenfalls durch eine gleiche Ausbildung
der Schaltung, z. B. von drei Spannungsrelais, immer auf denselben Wert zu begrenzen,
gleichgültig, in welcher Höhe und Phasenleitung die Überspannung' auftritt.
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Die in Abb.2 dargestellte Schaltung arbeitet in der gleichen beschriebenen
Weise wie die Schaltung nach Abb. i. Sie unterscheidet sich von der nach Abb. i
nur dadurch, daß die Überstromrelais 13, 14, 15 an einer Hilfsspannung liegende
Zwischenrelais 40, 41, 42 einschalten, die doppelte Kontakte schließen. Zuerst werden
beim Ansprechen der Überstromrelais 13, 14,15 die Kontakte 43, 44, 45 geschlossen,
die anderen Kontakte 47, 48, 49 aber durch die verzögernde Wirkung der Federn
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an den Zwischenrelais erst nach einer gewissen. gegebenenfalls einstellbaren Zeit.
Durch die zuletzt geschlossenen Kontakte .4;, 4.8, 49 wird das ebenfalls an der
Hilfsspannung liegende Relais 5o eingeschaltet. Dies öffnet seine unteren Kontakte
51, so daß der Erregerstromkreis über die Widerstandswerte 52. 53, 54. 55, die Kontakte
43, 44, 4.5 und über die Leitung 56 verläuft. Bei Schließen der oberen Kontakte
57 des angezogenen Relais 5o wird der im Erregerkreis liegende Regler 58 kurzgeschlossen,
so daß die Spannungsregelung während des Netzkurzschlusses völlig unwirksam gemacht
wird. Besonders vorteilhaft ist bei dieser Schaltung der Umstand, daß den im Erregerkreis
liegenden Kontakten immer ein Widerstand parallelgeschaltet ist, so daß das Feuern
an den Kontakten wesentlich vermindert wird.
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Genau so, wie bei der Schaltung nach Abb. i, wird bei einphasigem
Kurzschluß der # olle Wert zweier hintereinandergeschalteter Widerstandswerte, bei
zweiphasigem und bei dreiphasigem Kur zschluß nur 11, des Widerstandswertes der
Widerstände 53# 54, 55 in Reihe finit dem Widerstand 52 in den Erregerkreis eingeschaltet
und dadurch der Kurzschlußstrom im Netz immer auf denselben Wert begrenzt.
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Nach Abb.3 ist die Schaltung derartig ausgebildet, daß die in Abb.
r dargestellte zweite und dritte Kontaktreihe an den Überstromrelais durch nur eine
Kontaktreihe und gestaffelte Widerstände 5g und ein an einer Hilfsspannung liegendes
Zwischenrelais 6o ersetzt sind. Das Relais 6o spricht nur bei zweiphasigem und droipllasigem
Kurzschluß an und schließt einen Teil des Widerstandswertes des Widerstandes 2o
im Regelkreis kurz. Dieses Ansprechen des Relais wird daflurch erreicht, daß die
Widerstände 59 so bemessen sind, daß die durch zwei von dem Überstromrelais
eingeschalteten Widerstände bedingte Stromstärke erst das Relais 6o zum Ansprechen
bringt. Die vierte, in Abb. 3 gestrichelt gezeichnete Kontaktreihe kann man daher
zum Kurzschließen des Reglers 58 im Erregerkreis verwenden, so daß die Anzahl der
Kontakte nicht größer wird als die nach Abb. T. Die Wirkungsweise der Schaltung
ist sonst genau die gleiche wie die an Hand der Abb. r schon beschriebene.
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Abb. 4 und 5 zeigen Schaltungen, bei denen Uie gestaffelten Widerstandswerte
nicht im Erregerkreis selbst zu liegen brauchen. So werden z. B. nach Abb. 4 die
gestaffelten Widerstandswerte 61, 62, 63 bei Kurzschluß im Netz durch die Oberstromrelais
13, 14, 15 in den Stromkreis des Relais 64 eingeschaltet, (.las an der Spannung
der Erregermaschine 12 liegt. Durch das Öffnen seiner Kontakte 65 wird die Erregerspannung
durch Einschalten des Widerstandes 66 in den Erregerkreis herabgesetzt und das Relais
64 fällt bei Erreichen einer niedrigeren Erregerspannung als der normalen wieder
ab und schließt den Widerstand 66 wieder kurz. Dadurch erhöht sich wieder die Erregerspannung
und dasselbe Spiel beginnt von neuem, wenn-der Kurzschluß im Netz noch nicht beseitigt
ist. Das Hilfsrelais 64 arbeitet also nach dem an sich bekannten Tirrillprinzip
und tippt ständig den Widerstand 66.
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Spricht z. B. bei einphasigem Kurzschluß in der Phasenleitung T das
1Tberstromrelais 13 an und öffnet seine Kontakte 67, so wird nur der Widerstand
61 eingeschaltet, während die Widerstände 62, 63 überbrückt bleiben. Durch die oberen,
nunmehr geschlossenen Kontakte 68 des überstromrelais 13 wird das Relais 64 an die
Erregerspannung gelegt, öffnet seine Kontakte 65 und bleibt so lange angezogen,
bis durch die Zeitdauer des eingeschalteten Widerstandes 66 die Erregerspannung
auf den Wert gesunken ist, der dem gewünschten Kurzschlußstrom, z. B. dem r,z5fachen
Überstrom, entspricht. Bei dieser Erregerspannung fällt es wieder ab, weil der Relaisstrom
mit sinkender Eriegerspannung bei konstantem Widerstand 61 fällt.
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Tritt ein Kurzschluß in den beiden Phasenleitungen R, T auf,
so sprechen. die @Yberstromrelais 13 und 15 an und schalten die beiden Widerstände
61 und 63 ein, während der Widerstand 62 überbrückt bleibt. Durch das Relais 64
fließt in diesem Falle ein schwächerer Strom als vorher, so daß nach Rückgang der
Erregerspannung das Relais 64 bereits nach kürzerer Zeit abfällt und den Widerstand
66 wieder kurzschließt. Die Erregerspannung besitzt also hierbei einen höheren Wert
als bei dem einphasigen Kurzschluß.
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Schließlich werden bei dreiphasigem Kurzschluß alle Widerstände 61,
62, 63 eingeschaltet, so daß durch das Relais 64 der schwächste Strom fließt und
der in den Erregerkreis eingeschaltete Widerstand 66 die Erregerspannung noch viel
weniger zurückgehen läßt, als bei ein- oder zweiphasigem Kurzschluß. Bei Erreichen
der gleichen- Abfallstromstärke, wie in den vorhergehenden Fällen, fällt infolge
der sinkenden Erregerspannung das Relais 64 ab und schließt den Widerstand 66 kurz.
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Durch Wiederholen des Spiels in jedem Fall wird also der Widerstand
66 dauernd getippt, so daß der Kurzschlußstrom im Netz ständig den gleichen Wert
behält, unabhängig davon, ob in einer oder mehreren Phasen Unregelmäßigkeiten vorhanden
sind.
Bei Überspannungen schaltet das Spannungsrelais 16 durch öffnen
seiner Kontakte 69 zuerst den Widerstand 70 in den Erregerkreis und durch
Schließen seiner oberen Kontakte 71, bei angesprochenen Überstromrelais 13, 14,
15, außerdem sämtliche Widerstände 61, 62, 63 in den Relaiskreis 64 ein, so daß
die Erregerspannung noch weiter heruntergehen muß, als in den vorher beschriebenen
Fällen, um ein Abfallen des Relais 64 zu bewirken.
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Tritt eine Überspannung allein auf, so erfolgt zuerst durch öffnen
der Kontakte 69 das Einschalten des Widerstandes 70 und dann durch Schließen
der oberen Kontakte 71, gegebenenfalls über einen Vorschaltwiderstand 72, ein Ansprechen
des Relais 64, das nunmehr auch den Widerstand 66 noch in den Erregerkreis einschaltet.
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Nach Abb. 5 wird der in Abb. 4 beschriebene Hilfsrelaiskreis nicht
durch ein (6¢), sondern durch mehrere Relais 73, 74, 75 dargestellt, die an einer
Hilfsspannung liegen. Jedes von diesen spricht auf verschieden starke Ströme an,
je ngchdem wie viele von den Widerständen 61, 62, 63 durch die ansprechenden Überstromrelais
13, 14, 15 eingeschaltet sind. So sprechen z. B. bei einphasigem Kurzschluß das
Relais 73, bei zweiphasigem Kurzschluß die Relais 73, 74, bei dreiphasigem Kurzschluß
und ebenso bei Überspannungen die Relais 73, 74, 75 an. Das Relais 73 kann auch
noch bei seinem Ansprechen durch obere Kontakte 76 den Regler 58 im Erregerkreise
kurzschließen.
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Spricht das Spannungsrelais r6 an, so kann die Anordnung durch Einschalten
eines Widerstandes 77 durch die Kontakte 78 derartig getroffen werden, daß, wie
bei der Schaltung nach Abb. 4, beide Widerstände 70 und 66 in den Erregerkreis
eingeschaltet sind. Bei dem durch das Ansprechen der Überwachungsorgane erreichten
konstanten Zustand im Netz fallen sodann alle Relais 73, 74, 75 wieder ab, und das
Spiel wiederholt sich bei noch nicht beseitigtem Kurzschluß im Netz.
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Durch derartig ausgebildete Schaltungen wird der Vorteil erreicht,
daß die ganze Regeleinrichtung für eine Leitung nach der Erfindung nicht mit dem
Handregler oder Schnellregler im Erregerkreis vereinigt zu werden braucht, sondern
als vollständig selbständiger Apparat für sich in schon vorhandenen Anlagen eingebaut
werden kann.
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.Statt die Regelung in der Netzleitung durch die Erregermaschine des
die Leitung speisenden Generators vorzunehmen, kann man dieses auch durch Einschalten
von Drosselspulen in die Netzleitung bewirken, die von den Überwachungsorganen in
ihrer Anzahl und Größe gesteuert werden.