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Erdschlußschutzeinrichtung für Generatoren 1?s sind l?rdschlul@scltutzeinrichtungen
für Generatoren bekannt, die finit einem wattmetrise'iien Relais arbeiten, das über
ein Zeitrelais die Entre-um, und =\bsc'haltung des erdschlußbehafteten Generators
lierbeifiilirt. 11 ierbei wird die Spannungsspuk# des @i#attnietriscliert
Relais über einen in der Frd@@erbinduttg des Generators liegenden Null= l#unkttransformators
gesl7eist, der mit spannungs abhängigen Widerständen belastet ist. Diese f \% irken,
daß einerseits bei ria'he am Sternpunkt gelegenen I@.rdschlüssen bereits ein zur
Relaisbetätigung ausreichender l_rdsclilußstrom fließt und (aß dieser Strom andererseits
frei Klemmenerd@schlüssen so> wirksam begrenzt wird, daß nennenswerte Besc'Iiä(ligutigeti
an der Fehlerstelle des Generators nicht auftreten können. 1)er Erdschlußstrom wird
dein Stromsvstetn des wattmetrischen Relais über j einen ebenfalls in der Erdverbindung
des Generatorsterripunktes liegenden Auslösestromwandlers zugeführt. Die Anschlüsse
erfolgen in solcher Polarität, daß das wattmetrische Relais unter dem Einfluß der
vorerwähnten Erregung des festen und beweglichen Systems in auslösender Richtung
ausschlägt und die Entregung und Abschaltung des Generators bewirkt. Um eine Auslösung
bei Erdsclilüssen außerhalb des Generators zu vermeiden, ist auf der Netzanschlußseite
des Generators noch eine Stromwandlergruppe mit parallel geschalteten Sekundärwicklungen
für jede Phasenleitung vorgesehen, die ebenfalls das Stromsystem des wattmetrischen
Erdschlußrel@ais speist, und zwar in umgekehrter Polarität wie der Auslösewandler.
Die hbersetzung der Sperrwandlergruppe wird um etwa ein Drittel kleiner ausgeführt
als diejenige des
Auslö sewandlers, so daß bei jenseits der Sperrwandlergruppe
gelegenen Erdschlüssen ein im ,sperrenden Sinne wirksamer Gesamtstrom im Erd= schltrßrelai,s
resultiert.
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Aus dieser Zusammenschaltung der Auslöse- und Sperrwandler ergeben
sich nun verschiedene Schwierigkeiten. Der Auslösewandler im Nullpunkt des Generators
ist bezüglich seines Nenns - tr( -mies nur für den geringen Erdsclilußstrom
zu bemessen, während die Sperrwandler dem meist sehr viel größeren Nennstrom der
Maschine angepaßt sein müssen. Da die Übersetzungsverhältnisse dieser Wandler aber,
wie oben ausgeführt, aufeinander abgestimmt sein müssen, derart, daß die Übersetzung
der Sperrwandler um etwa ein Drittel kleiner ist als diejenige des Auslösewandlers,
ergeben sich sehr große Unterschiede der sekundären Nennströme. Die Stromwicklung
des 1?rdschlußrelai,s muß natürlich in erster Linie dem sehr kleinen Nennstrom des
Auslösewandlers angepaßt sein und besitzt daher eine relativ hohe Impedanz. Für
Sperrwandler stellt diese Impedanz wegen deren wesentlich größeren Nennstromes eine
im quadratischen Verhältnis ''höhere Bürde dar, die unter Umständen sehr weit über
denn allgemein ztilässigeri Wert liegen kann. Bei größeren Maschinen kann auf diese
Weise dlie Bürde für die Sperrwandler um rund zwei Größenordnungen Tiber den sonst
üblichen Werten liegen, so daß ihre Hisensättigung entsprechende Höchstwerte annimmt.
Fließen nun über die Wandler z. B. die Einschaltströme großer Umspatrner, die auch
sehr erhebliche, aber in jeder Phase unterschiedliche Gleichstromglieder führen,
so wirken diese infolge der hohen Bürde in erster Linie magnetisierend auf die Sperrwandler,
deren Kerne damit eine erlieb-1 iche, aber ebenfalls in jeder Phase andere Remanenz
erhalten, die sich unter dem Einfluß des Betriebsstrornes nur allmählich, meist
erst nach vielen Minuten, wieder annähernd verliert. Während <fieser Zeit ist
die normale Übersetzung der einzelnen Sperrwandler gestört, so daß auch im erdschlußfreien
Betrieb in der Relaiswicklung ein erlieblicher Strom fließt, trotzdem die Summe
der drei Phasenströme auf der Primärseite Null ist. Dieser sog. Falschstrom kann
am Erdschlußrelais ein auslösendes Drehmoment erzeugen, da auch die bewegliche Spule
des Relais infolge der unvermeidbaren Ursymmetrien im Netz stets eine gewisse 1?rregtrng
führt, wenn nicht überhaupt, wie manchmal üblich, zur Vergrößerung des geschützten
`N`'ickell)ereiches eine künstliche V erlaanerung des Generatorsterupunktes vorgesehen
ist. Es ergibt sich damit eine fehlerhafte Abschaltung des Generator:. Diese Gefahr
ist besonders groß, wenn zufällig außerhalb) des Generators, also im ang@,:schlossenen
Netz, irgendwo ein Erdschluß auftritt, da dann die bewegliche Relaisspule voll erregt
ist. Andererseits könnte unter Umständen auch eine notwendige Abschaltung des Generators
bei 1:rdscliluß in seinem Stator verhindert werden, wenn der Falschstrom größer
als der dem Relais ',leic'hzeitig zugeführte echte Fehlerstrom und von etwa entgegengesetzter
Phasenlage ist. Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnung ist der, das die sekundäre
Ixerlaufimpedanz der Sperrwandler infolge ihres wesentlich höheren Nennstromes nur
relativ gering ist. Infolgedessen fließt ein micht unbeträchtlicher Teil des vom
Awslösewandler gelieferten Fehlerstromes nicht durch das Relais sondern durch die
parallelliegentde Sperrwandlergruppe, was eine entsprechende Einbuße bezüglich der
Empfindlichkeit des Schutzes zur Folge hat.
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Die Erfindung 1)ezieht sich ebenfalls auf Erdsc'hlußschutzei-nrichtungen
für Generatoren mit einem wattmetrischen Auslöserelais,dessen Spannungs- und Stromsystem
über einen in der Erdleitung des Nullpunktes des Generators angeordneten Transformator
bzw. Auslösestromwandler erregt ist und dessen Ansprechen bei Erdschlüssen außerhalb
des Generators durch eine das Stromsystem des wattmetrischen Relais speisende, auf
der Netzseite des Generators angeordnete Sperrwandlergruppe verhindert wird. Sie
bezweckt, bei .derartigen Erdschlußeinrichtungen für Generatoren die oben dargelegten
Schwierigkeiten zu beheben, was erfindungsgemäß dadurch erreicht wird, daß die Auslösestromwandler-
und Sperrw.andlerkreise getrennt die Stromsysteme je eines wattmetrischen Relais
speisen, die gemeinsam auf die Auslösung des Generators wirken und von denen das
erstere bei seinemAnsprechen unmittelbar oder überHilfsrelais einen für gewöhnlich
bestehenden Kurzschluß der Sperrwandler aufhebt.
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In der Zeichnung ist ein Awsfü'hrungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Darin bedeutet i die zu schützende Statorwicklung des Generators, deren Sternpunkt
über einen Nullpunkttransformator 3 und einen Auslösewandler ,4 geerdet ist. Der
Nullpunkttransformator ist mit den vorzugsweise spannungsabhängigen Widerständen,
z. B. Eisenwasserstofflampen 5, belastet. Die auf der Netzanschlußseite des Generators
angeordnete Sperrwandlergruppe ist mit 8 bezeichnet. Erfindungsgemäß sind die Stromwandlerkreise
,4 und 8 getrennt, wobei jeder dieser Kreise ein eigenes Relais 2 bzw. 9 erhält,
deren Kontaktkreise unmittelbar verbunden sind und gemeinsam auf die Auslösung wirken.
Der Tiber einen Teil 6 der spannungsabhängigen Widerstände fließende Strom wird'
über einen Zwischenwandler 7 dem beweglichen System der beiden Relais 2 und 9 zugeführt.
Der ErdschluB-strom wird über den Auslösewandler 4 dem Stromsystem des Relais 9
zugeführt. Ebenfalls erfindungsgemäß sind ferner die drei Sperrwandler 8 durch einen
Ruhekontakt io normalerweise kurzgesc'lilossen, so -daß die Wandler auch bei imsymmetrischen
Strömen, z. B. Einschaltströmen von großen Umspannern, ihre Sekundärströme vollständig
unabhängig voneinander ausbilden können und damit nur unwesentliche Magnetisierungen
,der Eisenkerne erfahren, die keine erheblichen und langanhaltenden Falschströme
im Relais mehr zur Folge haben können.
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Die Schutzeinrichtung nach dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel
der Erfin-
(lung arbeitet folgendermaßen:Beim Auftreten eines I?rdschlusses
im Generator oder auch in den angesch.lossenen Anlageteilers spricht zunächst das
Relais 9 an, (las für sich allein nicht selektiv wirken kariii und nur die Funktion
eines Anregerelais zu erfüllen braucht. Es liebt, zweckmäßig über ein zwi,saliengesc'haltetes
Hilfsrelais, dien Kurz-.;chluß io der Stromwandlergruphe 8 auf, so daß nunmehr auch
das wattmetrische Relais 2 erregt wird. Liegt der Erdschluß außerhalb des geschützten
Generators, so spricht das Relais 2 in Sperrrichtung an und unterbricht damit den
Ablauf des vom :\nregerelais 9 gestarteten, in der Zeichnung nicht mit dargestellten
Zeitrelais für die Auslösung. Liegt der Erdschluß jedoch innerhalb des Schutzbereiches,
so erfolgt diese Sperrung nicht, und (las Zeitrelais bewirkt naeli Ablauf der eingestellten
Verzögerungszeit die .\uslösung. Das Relais 9 1>rauclit nicht notwendigerweise wattmetrisch
zu sein, es kann auch ein einfaches Stromrelais benutzt werden. wenn seine Leistungsaufnahme
bei (Uni erforderlichen geringen Ansprechstrom noch vom Stromwandler 4 aufgebracht
wird.
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I)tircli die erfindungsmäßige Anordnung werden folgeirde Vorteile
erreicht: Die Stromwandler können iiifolgc des normalerweise geschlossenen houtaktes
io durch Überströme, insbesondere solche mit großen Gleichstromkomponenten, wie
z. 1i. Hinsclialtströme großer Umspanner, nicht mehr in erheblichem Maße vormagnetisiert
werden. I)er den Erdsclilußschutz störende Falschstrom wird damit auf ein Minimum
reduziert. Ferner wird die :\tisliiseeinpfindlich keit des Schutzes erhöht, da der
gesamte vom Auslösewandler 4 aufgebrachte Sekundärstrom auch tatsächlich durch das
Relais 9 fließt und nicht zum Teil in der bisher parallel geschalteten Leerlaufimpediänz
der Sperrwandler 8 verlorengeht. Schließlich wird die Sperrempfindlichkeit des Schutzes
bei außerhalb gelegenen Erdschlüssen er'heblic'h vergrößert, weil in der Anordnung
nach der Erfindung der gesamte Summenstrom der Sperrwandlergruppe im Relais 2 wirksam
wird und nicht wie bisher die Differenz der Ströme von den Wandlergruppen 8 und
4..