DE537995C - UEberstromschutzeinrichtung fuer Drehstromgeneratoren - Google Patents

Description

Bisher werden die Drehstromgeneratoren in Kraftwerken gegen Überlastungen durch kurzzeitig eingestellte Relais geschützt, die etwa auf den i,2fachen Normalstrom eingestellt werden und nach dem Ansprechen die Abschaltung der Maschine innerhalb einiger Sekunden herbeiführen. Die Einstellzeit der Maximalrelais an den Generatoren muß hierbei so gewählt werden, daß bei einem Kurz-Schluß im Netz zuerst die Netzschalter und zuletzt der Schalter des Generators auslöst. Die Auslösezeit des Relais wird jedoch dadurch nach oben begrenzt, daß das Relais die Maschine in allen Fällen vor einer unzulässigen Erwärmung zu schützen hat. Der gebräuchliche Überstromschutz spricht in allen Fällen an, in denen in einer oder mehreren Leitungen ein größerer Strom fließt, als dem an dem Überstromrelais eingestellten Wert entspricht. Die Überlastungsfähigkeit einer Maschine ist nun sehr verschieden, je nachdem ob es sich um eine symmetrische, dreiphasige Belastung handelt oder ob die Belastung beispielsweise durch einen Kurzschluß nur auf ein oder zwei Phasen auftritt. Bei der unsymmetrischen Belastung entsteht nämlich in der Maschine ein Drehfeld, welches dem normalen Drehfeld entgegengesetzt umläuft. Dieses entgegengesetzte Drehfeld erzeugt in der Dämpferwicklung des Rotors einen Strom, der den Rotor in kurzer Zeit so stark erhitzt, daß die Isolation der Erregerwicklung beschädigt werden kann. Im Gegensatz hierzu kann jeder Drehstromgenerator eine symmetrische Überlastung, welche alle drei Phasen vollkommen gleichmäßig betrifft, viel längere Zeit aushalten. Im allgemeinen besteht die Vorschrift, daß der Generator den 1,5 fachen Wert seines Normalstromes während zwei Minuten ertragen soll, ohne Schaden zu nehmen.

Erfahrungsgemäß tritt bei der Verkupplung großer Netze häufig der Fall ein, daß die Maschinen des einen Netzes während einiger Minuten überlastet werden, wenn z. B. die Maschinen in einem anderen Kraftwerk aus irgendeiner Ursache abgeschaltet werden. In diesem Fall, in dem die Überlastung vollkommen symmetrisch ist, ist es von größter Wichtigkeit, daß die überlasteten Maschinen so lange in Betrieb bleiben, als es ihre Erwärmung zuläßt, um nicht noch weitere Störungen in der Netzversorgung hervorzurufen.

Erfindungsgemäß wird daher der Generatorschutz in der Weise ausgebildet, daß thermische oder andere Überstromrelais mit langer Auslösezeit den Generator bei dreiphasiger Überlastung erst dann abschalten, nachdem er die höchstzulässige Temperatur erreicht hat, während zum Schutz gegen die Gefährdung des Rotors durch die einen gewissen Betrag überschreitende Unsymmetrie der Überlastung ein weiteres Relais mit kürzerer Laufzeit in Tätigkeit gesetzt wird.

Zur Feststellung des Unsymmetriegrades der Überlastung dient erfindungsgemäß ein drittes Relais, welches die Aufgabe hat, bei Ungleichheit der drei Phasenströme das kurzzeitig wirkende Überstromrelais in Tätigkeit zu setzen. Dieses Unsymmetrierelais kann auch durch eine entsprechend wirkende Schutzschaltung ersetzt werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt, bei dem das Relais zur Feststellung des Unsymmetriegrades ersetzt ist durch eine entsprechend wirkende Schutzschaltung, bestehend aus drei Umschaltrelais, welche die drei Phasenströme miteinander vergleichen. R, S, T sind die drei Leiter eines Drehstromnetzes, z. B. die drei Ableitungen des zu schützenden Generators. In diese Leitungen ist je ein Stromwandler eingebaut. Die Sekundärwicklungen der Stromwandler speisen die Spulen der drei Umschaltrelais a, b, c. d ist das Relais mit langer Laufzeit für dreiphasige Überlastung und e das mit kurzer Laufzeit für zweiphasige Überlastung. Die Wirkungsweise der Schutzeinrichtung ist derart, daß der Sekundärstromkreis des Stromwandlers für Phase R dauernd das Relais d mit langer Laufzeit, das zum Schutz gegen symmetrische Kurzschlüsse dient, speist, während das Relais e mit kurzer Laufzeit zum Schutz gegen asymmetrische Überlastung jeweils vom Strom einer Phase gespeist wird, die den Überlastungsstrom führt. Durch die Umschaltrelais a, b, c wird dieser Phasenstrom ausgewählt. Die Relais d und e sind in der Abbildung durch Spulen angedeutet; sie können natürlich durch Überstromzeitrelais an sich bekannter Art ersetzt werden.

Das Relais mit der kurzen Laufzeit kann gleich oder ähnlich beschaffen sein wie die bisher gebräuchlichen Überstromrelais und kann zwei- oder dreiphasig angeschlossen werden. Wichtig ist hierbei auf alle Fälle, daß der Generatorstrom in brauchbaren Grenzen gehalten wird, was in bekannter Weise durch konstruktive Maßnahmen oder durch die Schwächung der Erregung mit Hilfe eines Überstromreglers geschehen kann.

Das Überstromrelais mit der langen Laufzeit kann erfindungsgemäß so ausgebildet sein, daß es nach jeder Überlastung, gleichgültig ob sie zum Abschalten geführt hat oder nicht, nur langsam in seine Ruhestellung zurückkehrt. Diese Rücklaufzeit hat eine Größenordnung von schätzungsweise 10 bis 20 Minuten und ist notwendig, um den Generator auch dann zu schützen, wenn mehrere kurzzeitige Überlastungen rasch aufeinanderfolgen, in der Art, daß zwar die einzelne Überlastung zu kurzzeitig war, um zum Ansprechen des Relais zu führen, daß jedoch die Summe der Überlastungen eine unzulässig hohe Erwärmung des Generators herbeiführen würde.

Die Rückführung des Überstromrelais mit der langen Laufzeit in die Ruhestellung kann derart ausgebildet werden, daß das Relais nach Ablauf der vorgegebenen Rücklaufzeit sprunghaft von dem vorher erreichten Stand auf die Ruhestellung, welche der normal belasteten, betriebswarmen Maschine entspricht, zurückfällt. Zweckmäßig ist es jedoch, die Rückführung derart auszuführen, daß sie stetig vor sich geht. Bei Eintritt einer zweiten Überlastung nach einerZeit, welche kürzer ist als die Rücklaufzeit, wird dann das Relais in einer entsprechend kürzeren Zeit auslösen, als wenn die erste Überlastung nicht vorhanden gewesen wäre.

Die Schutzeinrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht es, die Überlastungsfähigkeit von Drehstromgeneratoren in höherem Maße als bisher auszunutzen und die Betriebssicherheit von Netzen wesentlich zu steigern. Gleichzeitig ermöglicht sie, den Generator vor der gefährlichen asymmetrischen Überlastung zu schützen.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   ι. Überstromschutzeinrichtung für Dreh-Stromgeneratoren mit thermischen oder anderen abhängig oder unabhängig verzögerten Überstromrelais oder einer Vereinigung von Überstromrelais mit' Zeitrelais, dadurch gekennzeichnet, daß außer den Überstromrelais ein weiteres Relais vorgesehen ist, welches-auf eine Unsymmetrie der Belastung des Generators anspricht und die Auslösezeit der Überstromschutzeinrichtung bei symmetrischer Belastung des Generators länger als bei unsymmetrischer Belastung einstellt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Unsymmetrierelais durch eine entsprechend wirkende Schutzschaltung ersetzt ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösezeit der Überstromrelais zum Schütze gegen symmetrische Überlastung derart eingestellt ist, daß sie erst nach Erreichung der höchstzulässigen Temperatur im Generator auslösen, während bei einer einen gewissen Betrag überschreitenden Unsymmetrie der Überlastung zum Schütze ng gegen die Gefährdung des Rotors ein Relais mit kürzerer Auslösung in Tätigkeit gesetzt wird.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Überstromrelais mit langer Auslösezeit nach dem Verschwinden einer Überlastung

   erst nach Verlauf einer Zeit in die Ruhelage zurückkehren, die der Generator zu seiner Abkühlung benötigt.
5. S. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein Zeitwerk oder infolge thermischer Abkühlung eine stetige Rückführung des Überstromrelais in seine Ruhelage bewirkt wird.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überstromregier vorgesehen ist, der durch Schwächung der Erregung den Generatorstrom begrenzt.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Relais zu einem Relais vereinigt sind.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen