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Vorrichtung für Hochspannungsanlagen zum Anzeigen des Windungsschlusses
von Wechselstrom-Maschinen und -Geräten In der Patentschrift .1.32 837 ist eine
Vorrichtung für Hochspannungsanlagen zum Anzeigen eines Windungsschlusses bei Wechselstrom-Apparaten
und -Maschinen beschrieben, bei der in Ruhe mit dem zu schützenden Apparat (Generator,
Motor u. dgl. G) ein. Stromw andlersatz J und parallel zu dem zu schützenden Apparate
G ein Spannungswandlersatz S derart eingebaut sind, daß die elektromotorischen Kräfte
der einzelnen Phasen ihrer Größe nach durch den Wandlersatz W miteinander verglichen
werden und durch die bei einem Unterschiede in ihnen auftretenden elektromotorischen
Kräfte ein hochempfindliches Relais R zum Ansprechen gebracht wird, das mithin anzeigt,
daß eine von lull verschiedene Summe vorhanden ist. Nach der Zusatz_-patentschrift
.a..16 63o kann der bei dieser Anzeigevorrichtung benötigte Hilfstransformator y'
fortbleiben, wenn der Stromwandlersatz J entsprechend ausgebildet ist. Die in Serie
mit dem hochempfindlichen Relais liegenden Kapazitäten C sollen die Empfindlichkeit
des Relais -R steigern.
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Diese bekannte Anordnung läßt sich noch weiterhin vereinfachen und
damit verbilligen und betriebssicherer gestalten. Es kann nämlich auch der Wandlersatz
W in Fortfall kommen, wenn die Sekundärwicklungen des Spannungswandlersatzes S nicht
einander parallel, d. h. bei einer Drehstrorhanlage in Stern, sondern in Reihe,
d. h. bei Drehstrom in Dreieck geschaltet werden. (Bei einer Einphasenanlage wäre
die Sekundärseite gegeneinander, anstatt in Reihe zu schalten.) In gleicher Weise
wie bei dem Spannungswandlersatz S sind auch die Sekundärwicklungen des Stromwandlersatzes
J anstatt einander parallel, in Reihe, d. h. in Dreieck, zu schalten. Die beiden
Reihenschaltungen des Strom- und Spannungswandlers sind dann unter Zwischenschaltung
des Relais R mit dem Kondensator C hintereinander zu schalten. In dieser vereinfachten
Einrichtung (Abb. i) kann ebenfalls ein Strom durch den Kondensator C und das Relais
R erst dann fließen, wenn die Summe der elektromotorischen Kräfte von Null verschieden
ist. Ein unsymmetrischer Belastungsstrom des zu schützenden Apparates G darf das
Relais auch in dieser vereinfachten Schaltung nicht zum Ansprechen bringen. Die
geometrische Summe der elektromotorischen Kräfte
muß dann gleich
1;u11 sein. Abb.3 und sollen die Wirkungsweise näher veranschaulichen.
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Der Spannungswandlersatz S gemäß der Abb. i ist wie vorher an die
drei Phasen i, 2 und 3 und den Nullpunkt angeschlossen. Es entstehen auf der Sekundärseite
des Spannungswandlersatzes S also Spannungen, die den Klemmenspannungen (Phasenspannungen)
der zu.schützendenMaschinehentsprechen. Durch die Dreieckschaltung auf der Sekundärseite
des Spannungswandlersatzes S wird die geometrische Summe dieser drei Klemmenspannungen
gebildet. In dem Stromwandlersatz T werden auf der Sekundärseite Spannungen erzeugt,
die der Streuspannung VS entsprechen. Durch die Serienschaltung auf der Sekundärseite
des Stromwandlersatzes T wird die geometrische Summe der Streuspannungen gebildet,
die bei normälern Betriebe und bei unbelastetem Nullpunkt gleich Null sein muß.
Durch die Reihenschaltung der Sekundärwicklung des Spannungswandlersatzes S und
des Stromwandlersatzes J erhält man die Summe der elektromotorischen Kräfte. Es
sei angenommen, daß der Generator G in Abb. i zwischen Phase 2 und dem Nullpunkt
durch den Strom TZ unsymmetrisch belastet ist. Die Phasen i und 3 sollen leer laufen.
Im Diagramm (Abb: 3) erhält man also: Klemmenspannung derPhase i, Thgleich der elektromotorischen
Kraft E,., ebenso ist in Phase 3 die Klemmenspannung V3 gleich der elektromotorischen
Kraft E3. In Phase :2 ruft der Belastungsstrom 1, die Streuspannung V, hervor.
Die Summe der Klemmenspannung -V., und der Streuspannung V" ergeben die elektromotorische
Kraft E, der Phase 2. In Abb. 4. sind die in Frage kominenden Spannungen addiert,
und zwar ihrer Richtung und Größe nach. Gemäß der Schaltung in Abb. i sind zunächst
die drei Klemmenspannungen zu addieren. Es ist: AB - V, BF#Th Fil
I T - Y g.
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Die Differenz HA entspricht der Summe der Streuspannungen V,
Nach Abb.-i ist zu der Summe der Klemmenspannungen noch die Summe der .Streuspannungen
zu addieren. In dem gewählten Beispiel ist die Summe der Streuspannungen gleich
V". Die Strecke AH
in Abb. .a. hat die gleiche Größe wie die Streuspannung
V" in Abb. 3. In Abb. 4. ist weiter nachgewiesen, daß tatsächlich die Summe der
elektromotorischen Kräfte gebildet wurde. Die Strecke AB ist, da die Phase
i nicht belastet ist, gleich E,. Die Strecke BF ist, wie vorher bemerkt, gleich
V'.. Addiert man jetzt zu BF FK gleich Vs., so erhält man BK gleich E=. KA
ist dann gleich V3 oder, da die Phase 3 nicht belastet ist, gleich E.. Es ist also
tatsächlich die geometrische Summe der elektromotorischen Kräfte gebildet worden,
und da diese gleich Null ist, spricht das Relais bei unsymmetrischer Belastung nicht
an, sondern nur dann, wenn durch einen Fehler in dem Generator die geometrische
Summe der elektromotorischen Kräfte von Null verschieden ist.
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An die Stelle des Stromwandler Satzes T mit Reihenschaltung der Sekundärwicklung
kann ein einziger Wandler D treten, dessen Eisenkern alle drei Phasen gleichzeitig
umschließt (Abb. 5). Die Sekundärwicklung des Wandlers D ersetzt in diesem Falle
die Reihenschaltung der Sekundärwicklungen des Wandlersatzes T in Abb. i. Dieser
Wandler D kann u. U. gleichzeitig als Unsymmetriewandler für andere Schutzeinrichtungen,
z. B. Erdschlußschutz, mitverwendet werden. Es wird mithin eine weitere Vereinfachung
und Verbilligung der Anlage sowie eine Erhöhung der Betriebssicherheit erzielt.
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Wenn man an Stelle der Summe der elektromotorischen Kräfte die Summe
der Klemlnenspannungen bilden will, so kann auch der Stromwandlersatz J bzw. der
Stromwandler D fortbleiben, denn für den nicht belastbaren Nullpunkt ist die Summe
der Klemmenspannung auch für unsymmetrische Belastung gleich Null.
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Bei belastetem Nullpunkt, z. B. durch eine im Nullpunkt des zu schützenden
Apparates angeschlossene Erdschlußspule, kann man folgendermaßen schalten: i. Man
baut den Stromwandlersatz T bzw. den Wandler D und den Spannungswandler- ; satz
S ein. Durch die Schaltung nach Abb. i oder 5 wird die Summe der elektromotorischen
Kräfte gebildet, die nur im Störungsfalle von Null verschieden sein kann.
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2. An Stelle des Stromwandlersatzes T tritt ein einziger Stromwandler
D (Abb. 5). Es wird jetzt die Summe der Klemmenspannungen gebildet und zu ihr die
Streuspannung, die an dem Stromwandler D entsteht, addiert. Solange die Belastung
symmetrisch ist, fließt kein Strom durch den Stromwandler D. Die Klemmenspannungen
sind gleich und schließen einen Winkel von i2o° ein. Bei unsymmetrischer Belastung
ergänzt die am Stromwandler T' entstehende Streuspannung die jetzt von Null verschiedene
Summe der Klemmenspannungen wiederum zu Null.
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3. Man baut sowohl den Stromvvandlersatz J als auch den Stromwandler
T ein (Abb. 2). Jetzt wird die Summe der Klemmenspannungen gebildet und »die
Summe der Streuspannungen. In diesem Falle brauchen
die Stromwandler
J und J' nicht die Streuspannung herzugeben, sondern können eine beliebige andere
Spannung liefern, jedoch müssen alle vier Wandler gleich bemessen sein. In diesem
Falle sind die Summe der Klemmenspannungen und die Summe der Ströme stets gleich
,Null, wenn keine Störung vorliegt.
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4. An die Stelle des Wandlersatzes J und des Wandlers T kann ein einziger
Wandler treten, durch dessen Eisenkern außer den drei Phasen auch der Nulleiter
geführt wird.
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In Abb. 2 ist «-eiter noch angedeutet, daß man die Empfindlichkeit
des Relais dadurch erhöhen kann, daß man einen Gleichstrom überlagert. Zu diesem
Zweck ist die zur kesonanzabstimmung auf die Grundwelle erforderliche Kapazität
C in zwei Kondensatoren C1 und C., aufgelöst. Das Gleichstromnetz, das in
Abb. 2 mit -f- und - bezeichnet ist, wird über Drosselspulen Dl und D= an das Relais
R gelegt. Wenn in den Wechselstromkreis des Relais Eisenwiderstände zur Begrenzung
der Stromstärke eingebaut «-erden, kann eine der Drosselspulen als Relais ausgebildet
werden und den Zustand des Eisenwiderstandes überwachen, wie dies in dem Zusatzpatent
448 566 beschrieben ist.