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Schutzschaltung für Generatoren, die sich infolge ihrer Anordnung
stets in gleichem Betriebszustand befinden und auf die gleichen Sammelschienen arbeiten
Die Erfindung betrifft einen Generatorschutz für Generatoren, die sich infolge ihrer
Anordnung stets im gleichen Betriebszustand befinden und auf die gleichen Sammelschienen
arbeiten, insbesondere für Ljungströmgeneratoren. Erfindungsgemäß sind zum Schutz
für beide Generatoren eines solchen Aggregates gemeinsame Schutzrelais in solcher
Schaltung angeordnet, daß sie in allen Fehlerfällen ansprechen, in denen ein Ausgleichstrom
zwischen den Generatoren über die Verbindungsleitungen der Generatoren mit den Sammelschienen
auftritt. Eine derartige Schutzeinrichtung vermag nicht mir den Windungsschluß,
sondern auch den Wicklungskurzschluß, den Gestellschluß und einen Fehler in der
Erregung beider Generatoren zu erfassen. Dadurch anderseits, daß die Schutzrelais
zum gemeinsamen Schutz beider Generatoren vorgesehen sind, wird gegenüber bekannten
Einrichtungen eine erhebliche Vereinfachung und Verbilligung erzielt, ohne daß darunter
die Wirksamkeit der Schutzeinrichtung leidet. Die Anordnung nach der Erfindung ist,
weil sie nicht nur den Windungsschluß, sondern außerdem auch Wicklungskurzschlüsse,
Erdschlüsse und falsche Erregungen beider Maschinen erfaßt, einer bekannten Anordnung,
die lediglich vom Ausgleichstrom über die Verbindungsleitung der Sternpunkte der
Generatoren erregt wird und infolgedessen nur bei Windungsschluß ansprechen kann,
weit überlegen, weil sie in sämtlichen Fehlerfällen einen Schutz ergibt, in denen
ein Ausgleichstrom über die Verbindungsleitungen der Generatoren mit den.gemeinsamen
Sammelschienen fließt. Die gemäß der Erfindung zum gemeinsamen Schutz beider Generatoren
vorgesehenen Schutzrelais schalten beim Ansprechen in an sich bekannter Weise über
ein kurzfristiges Zeitrelais die Maschine ab, wobei gleichzeitig zweckmäßig eine
Schnellentregung in Tätigkeit gesetzt wird. Die Schnellentregung erfolgt vorteilhaft
nach der an sich bekannten Schwingungsentregung.
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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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2 ist eine Ljungströmturbine, die die Generatoren 3 und 4 antreibt.
Auf der Welle sitzt noch die Erregermaschine 5. Die Generatoren arbeiten über die
Zuleitungen 7 und 8 auf die gemeinsamen Sammelschienen 6. In der Zuleitung 7 ist
die Stromwandlergruppe 9,
in der Zuleitung 8 die Stromwandlergruppe
io eingebaut, deren Sekundärseiten.-in der bekannten Achterschaltung miteinander
verbunden sind. Die Stroinwandlergruppe 9-isf über die als wattmetrische Relais
ausgebildeten Windungsschlußrelais i i und 12 ünd die als Differentialrelais wirkenden
- Wicklungsschlußrelais 13, 14, 15 in sich kurzgeschlossen.
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Vom Ausgleichstrom zwischen den beiden Generatoren unabhängig -ist
ein Spannungssteigerungsrelais 16, das durch einen-Spannungswandler i9 gespeist
wird, der. an .den gemeinsamen Sammelschienen 6 liegt. Der Spannungswandler i9 speist
außerdem noch die Spannungsspulen der wattmetrischen Relais ii und 12. Die -7berstromreläis
17- und 18 werden. vqn"den_-S:trorawandlerri 2o.und.2i in den gemeinsamen
--Sammelschienen 6 erregt. Die Sternpunkte der Generatoren sind über die Leitung
22 miteinander verbunden.
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Eine Ungleichheit, der . -ETregung beider Generatoren führt zu einem
Ausgleichstrom, der durch die Differenzstromrelais 13, 14 und 15 erfaßt wird. Eine
weitere Schutzeinrichtung für die Erregerwicklung, die aber nicht den Gegenstand
des Patentes bildet, wird dadurch gewonnen, daß-die-Erregerwicklungen der Generatoren
3 und 4 über Widerstände 38 und 39 zu einer Brückenschaltung miteinander verbunden
-werden, in deren Diagonalzweig ein Nullspannungsrelais 40 liegt.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Bei Windungsschluß -in
einem Generator sinkt die-Spannung der beschädigten Phase-um etwas mehr, als dem
prozentualen Betrag der - kurzgeschlossenen =Win-' Jungen entspräche. . Die gleiche
Phase des gesunden Generators. besitzt jedoch noch die volle Spannung und .schickt
einen Ausgleichstrom nach dem beschädigten Generator.
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Dieser Strom durchfließt die beiden Primärwicklungen der Wandlergruppen
9 und io in gleicher Richtung und schließt sich über. die Nullpunktsverbindung-
der Generatoren. Im, Normalbetrieb, wenn das Aggregat -Strom andas Netz abgibt,
gleichen sich sekundärseitig: die-Ströme aus. Wenn sich dagegen über. den Normalstrom
einer Phase ein Defe'._ctstrom, hervorgerufen durch den Windungs-" schluß, überlagert,
dann kann -sich dieser Strom, welcher die entsprechenden -Phasen der Wandler 9 und
io sekundärseitig in entgegengesetzter Richtung durchfließt, über die anderen Phasen
nichtmehr ausgleichen, auch nicht über die Nullpunktsverbindung der Wandler g und
io. Diese-Defektströme in den sekundären Wicklungen der entsprechen., den Phase
der Wandler g und io -,werden somit gezwungen, die Windungsschlußrelais T i und
12 und eines der drei Differentialrelais 13, 14, 15 zu durchfließen. Von dem Spannungswandler
i9 erhalten die Windungsschlüßrelais ihre Spannung. Sie sprechen also an, wodurch
in an sich bekannter Weise der Ölschalter 33 kurzzeitig ausgeschaltet und lißtigenfalls
die Entregung der Generatoren .bewirkt wird. Da der Strom in den Wandlergruppen
seine Richtung ändern kann und damit auch in den wattmetrischen Relais, müssen diese
Doppelkontakte, erhalten, um in jedem Falle den Schaltimpuls weiterleiten zu können.
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Bei Unterbrechung einer Phase ist der Summenstrom der entsprechenden
Wandlergruppe nicht mehr gleich Null. Infolgedessen durchfließt der Differenzstrom
die wattmetrischen Windungsschlußrelais i i und 12 und diese sprechen an. Außerdem
schickt der gesunde Generator, da -ja beide Generatoren dampfseitig miteinander
gekuppelt sind, einen Ausgleichstrom nach dem beschädigten Generator,- welcher den.
Differenzstrom noch verstärkt.
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Der Strom, . der im Falle eines Gestenschlusses im -Generator oder
Erdschlusses in den Verbindungskabeln bis zu den Wandlergruppen 9 und io über den
Widerstand zur Erde fließt, rnuß die Primärwicklungen der Wandlergruppen 9 und io
in gleicher Richtung durchfließen. Die wattmetrischen Relais ii und i2 sprechen
an und. der ganze Vorgang, wie er oben bei Windungsschluß beschrieben worden ist,
wiederholt sich. Auch hier wird der Generator kurzzeitig abgeschaltet und entregt.
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Entsteht in einem der Generatoren ein Wicklungsschluß oder in einem
der Verbindungskabel bis zu den Wandlergruppen 9 oder i o ein Kur'zschluß, so arbeiten
alle Generatoren der Anlage auf den Kurzschluß; die beiden Wandlergruppen 9 und
io werden in Hintereinanderschaltung durchflossen, wobei wohl die Differentialrelais
13, 14, 15, nicht aber die wattmetrischen Relais i i und 12 erregt werden. Die Differentialrelais
sprechen also an, wodurch ebenso wie bei Ansprechen der Windungsschlußrelais die
Auslösung des Ölschalters kurzzeitig bewirkt wird. Da die parallel zum Aggregat
laufenden Generatoren ebenfalls auf den Kurzschluß speisen, werden auch die beiden
Stromwandler 2o und 21 vom Kurzschlußstrom durchflossen, erregen die Überstromrelais
i7 und 18, wodurch die Entregung über, ein Hilfsrelais verriegelt wird. Die Überströmrelais
17 und 18 werden nicht von einem Ausgleichstrom zwischen den beiden Generatoren
beeinflußt. Über die Differentialrelais und das kurzfristige Zeitrelais wird der
Ölschalter dann herausgeworfen, gleichzeitig werden die Wandler 20 und 21 stromlos,
die Überstromrelais unterbrechen
ihren Kontakt, und die Entregung
wird wieder entriegelt. Die Differentialrelais bleiben aber erregt und die Entregung
der Generatoren wird daher betätigt.
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Um den Generator gegen unzulässige Spannungssteigerung zu schützen,
die durch plötzliches Abfallen der Last, z. B. beim fälschlichen Öffnen des Generatorschalters
unter Last auftreten kann und die dem Generator leicht gefährlich wird, muß an die
Sekundärwicklung der Spannungswandler i9 ein Überspannungsrelais 16 angeschlossen
werden, das z. B. auf Spannungssteigerung von q.o bis ioo°% eingestellt werden kann
und seinen Kontakt momentan schließt. Dieses Relais schaltet den Generator kurzfristig
ab.
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Wird das Aggregat überlastet oder tritt ein zwei- oder dreipoliger
Kurzschluß im Netz auf, so führen die Überstromrelais 17, ig einen höheren Strom,
wodurch die Entregung verriegelt wird. Das Aggregat wird nach einer einstellbaren
Zeit (etwa io Sek.) abgeschaltet.
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Die vorhin erwähnte Brückenschaltung zur Überwachung der Erregerwicklungen,
welche nicht einen Teil der Erfindung darstellt, spricht an, wenn in einer der Rotorwicklungen
ein Windungsschluß entsteht, wodurch der Widerstand der kranken Rotorwicklung im
Vergleich zum Widerstand der gesunden Rotorwicklung des anderen Generators herabgesetzt
wird. Wenn das Nullspannungsrelais qo anspricht, betätigt es eine Signaleinrichtung,
z. B. eine Hupe 41 -
Zur Überprüfung der gesamten Schutzeinrichtungen können
einzelne Schutzrelais in an sich bekannter Weise durch Prüftasten betätigt werden,
wobei der Steuerstromkreis der Relais von den Abschalt- bzw. Entregungseinrichtungen
getrennt wird und statt dessen nur auf Signaleinrichtungen wirkt.