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Erd'schlußschutzeinrichtung Zum Schutze von Wechselstromerzeugern
gegen Erdschluß in der Hauptwicklung sind mehrere Schaltungen bekanntgeworden, bei
denen der Nullpunkt des Generators oder Transformators über einen Widerstand geerdet
ist und der über den Widerstand und die Wicklung fließende Erdschlußstrom zum Ansprechen
eines wattmetrischen Erdschlußrelais benutzt wird.
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Hierbei können sich Falschströme im Sekundärkreis, hervorgerufen bei
Belastung durch geringe magnetische Ungleichheiten der Wandler, Streuflüsse benachbarter
_ Wandler und ungleiche Impedanzen der Instrumente undLeitungen unangenehm bemerkbar
machen. Diese Falschströme, deren Einfluß mit dem Betriebsstrom anwächst, können
je nach ihrer Richtung bei Erdschluß außerhalb des Schutzbereiches das Erdschlußrelais
zum Auslösen bringen, da seine Spannungsspule bei jedem Erdschluß unter Spannung
steht.
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Nach einem älteren Vorschlag wird ein außerhalb liegender Widerstand
vermieden, indem der Nullpunktwiderstand eines jeden Stromerzeugers lediglich mit
Rücksicht auf die Betätigung seines eigenen Erdschlußrelais, dagegen unabhängig
von der Betätigung der Erdschlußrelais anderer Stromerzeuger bemessen und zwischen
Generatornullpunkt und Widerstand ein Stromwandler eingeschaltet wird, dessen Übersetzung
größer als die der Hauptwandler ist und der ebenfalls auf die Stromspule des Erdschlußrelais
einwirkt. Bei Erdschluß außerhalb fließt über den Widerstand, Nullpunktwandler und
die Hauptwandler einer Phase der Erdschlußstrom. Der Hauptstromwandler zwischen
Stromerzeuger und Netz und der Nullpunktstromwandler wirken entgegengesetzt auf
das Erdschlußrelais, der Hauptstro-mwandler gegen die Auslösung, der Nullpunktstromwandler
im Sinne der Auslösung; da die Übersetzung des Nullpunktstromwändlers größer ist,
überwiegt der Strom des Hauptstromwandlers entsprechend der Differenz der Übersetzungen
und das Relais wird gegen die Wirkung von Falschströmen gesperrt. Bei Erdschluß
innerhalb wirkt nur der Nullpunktstromwandler im Auslösesinne auf das Relais.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Erdschlußschutzeinrichtung für
über Widerstände geerdete Drehstrommaschinen unter Verwendung eines wattmetrischen
Erdschlußrelais, bei welcher der einen Spule des Relais die Unsymmetrieströme vor
und hinter der zu schützenden Maschine in Differentialschaltung so zugeführt werden,
daß im Erdschlußfall der C?iisyminetriestrom hinter dein Generator, d. h. der Strom
der Verbindung zwischen Nullpunkt und Erde im Sinne der Auslösung,
dagegen
der Unsymmetriestrom vor dem Generator bei Erdschluß außerhalb des Schutz-Bereiches
gegen die Auslösung wirkt.
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Erfindungsgemäß wird eine verschiedene Bemessung und Abstimmung der
in der Differentialschaltung liegenden Stromwandlergruppen dadurch überflüssig gemacht,
daß in Reihe mit den Sekundärwicklungen der Wandler vor und hinter der zu schützenden
Maschine ein zusätzlicher Stromwandler liegt, der in der einen Spule des Erdschlußrelais
bei außerhalb des Schutzbereiches auftretenden Erdschlüssen einen Strom gegen die
Auslösung hervorruft. Dadurch wird die günstigste Bemessung "der Erdungswiderstände
ermöglicht und gleichzeitig die größte Sicherheit erzielt, wie an Hand der Ausführungsbeispiele
erläutert wird.
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Bei der Schaltung nach Abb. i arbeitet der Drehstromgenerator 2, zu
dessen Schutz die Schaltung dient, direkt auf die Sammelschienen i; die zwischen
Generator und Netz liegenden Hauptstromwandler 3 und die Nullpunktstromwandler q.
im Nullpunkt wirken in Differentialschaltung auf das Differentialrelais 5 und in
Serie damit auf die Stromspule des Erdschlüßrelais 6 ein, die beiden Sternpunkte
der Wandler sind zusammengeführt. Diese Verbindungsleitung sowie das nicht an das
Differentialrelais angeschlossene Ende der Stromspule des Erdschlußrelais sind im
Punkt 7 an Erde gelegt.
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Über einen Trennschalter 8 ist zwischen Generatornullpunkt und Erde
der Erdungswiderstand 9 und parallel dazu der die Spannungsspule des Erdschllwßnelais
6 speisende Nüllpunktspannungswandler io angeschlossen.
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Zwischen dem Sternpunkt der Hauptstrom-Wandler 3 und dem Anschlußpünkt
7 liegt erfindungsgemäß der Hilfsstromwandler if, der über Kreuz geschaltet ist
und in der Stromspüle des Erdschlußrelais einen zusätzlichen Strom erzeugt.
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Bei einem Netzerdschluß, beispielsweise an der Sammelschiene T im
Punkt 12, nimmt der Widerstand 9 unter Einwirkung der Nullpunktspannung einen entsprechenden
Erdschlußwattstrom auf, der über die Wandler q. und 3 in der Phase T der Erdschlußstelle
12 zufließt und sich über Erde schließt.
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Von den Wandlern q. und 3 wird daher ein gleicher zusätzlicher Sekundärstrom
erzeugt, dessen Stromkreis über den Sternpunkt der Wandler 3, den Zwischenwandler
i i; Anschluß-Punkt 7 und den Sternpunkt der Wandler geschlossen ist; da die Ströme
der beiden in Serie liegenden Wandler gleich sind, geht kein im Sinn der Auslösung
wirkender Strom über das Differentialrelais 5 und die Stromspule des Erdschlußrelais
6, dagegen treibt der Hilfsstromwandler i i jetzt einen Ström durch die Stromspule
des Erdschlußrelais 6 gegen die Auslösung; während die Spannungsspule des Erdschlußreläis
6 vom Spannungswandler i o die Nullpunktspannung erhält: Das Relais wird mit dem
vollen sekundären Erdschlüßstrom gesperrt, wenn die Übersetzung des Hilfswandlers
i i gleich i : i gewählt wird; hiermit ist eine große Sicherheit erreicht gegen
Auslösen des Relais durch Falschströme.
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Ist dagegen der Erdschluß im Generator beispielsweise nahe der Spannungsklemme
der Phase T, so tritt derselbe Ström über die Erdschlußstelle 13; da jedoch der
Wandler 3 der Phase T jetzt keinen Strom erhält, ist dein Sekundärstrom der Weg
über den Wandler 3 und den Hilfswandler z i versperrt, der Strom durchfließt jetzt
das Differentialrelais 5 und die Stromspule des Erdschlußrelais 6 im Sinne der Auslösung.
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Da auch hier die Spannungsspule des Erdschlttßreläis 6 vom Spannungswandler
io Spannung erhält, löst das Relais aus. Die Auslösung erfolgt hier mit dem vollen
sekundären Erdschlußstrom, der durch den Widerstand 9 gegeben ist. Da demnach der
gesamte Erdschlußstrom für die Auslösung zur Verfügung steht, braucht dieser nur
eine dem Ansprechen des Relais entsprechende Höhe aufzuweisen. Der Widerstand 9
erhält infolgedessen nur die gerade erforderliche Beanspruchung und kann also seine
günstigste Beinessung erhalten.
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Da der Nullpunktspannungswandler io durch den Trennschalter 8 zwangsläufig
zusammen mit dem Widerstand 9 abgeschaltet werden kann, so können auch bei abgeschaltetem
Erdungswiderstand Falschströme keine Fehlschaltung verursachen. Man kann naturgemäß
auch die Unsymmetrieströme hinter dem Generator vermittels eines Nullpunktstromwandlers
dem Erdschlußrelais zuführen. Eine derartige Anordnung, bei der zugleich das Differentialrelais,
fortgelassen ist, ist in Abb. 2 dargestellt. Der Nullpunktstromwandler ist mit iq.
bezeichnet. Er gestattet es, dem Erdschlußrelais den Erdschlußstrom in der günstigsten
Größe zuzuführen.
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Im übrigen ist die Anordnung und Wirkung der Einrichtung genau die
gleiche wie bei Abb. i.
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Wesentlich für die Schaltung nach der Erfindung ist es, eine kräftige
Sperrung des Erdschlußrelais gegen Falschströme unter Vermeidung aller außerhalb
liegenden Widerstände und durch Ausnützung des vollen Erdschlußstroms bei knappester
Bemessung (geringster Drahtstärke) des Nullpunktwiderstandes zu erreichen. Infolgedessen
wird auch ; bei Vergrößerung der Falschströme im Laufe der Zeit das Relais noch
mit Sicherheit
gesperrt, ohne daß durch die Sperrung die Empfindlichkeit
des Relais beeinflußt wird.
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Die Schaltung ist naturgemäß auch anwendbar, wenn induktive oder kapazitive
Erdungswiderstände verwendet werden und wenn als Erdschlußrelais ein Sinusrelais
statt eines Wattrelais verwendet wird.