DE934295C - Erdschlussschutz fuer Zweiphasengenerator - Google Patents

Description

• Erdschlußschutz für Zweiphasengenerator Zusatz zum Patent 882115 Im Patent 882 115 ist ein Erdschlußschutz für einen Zweiphasengenerator, der über einen Schalter an ein erdfreies Netz oder an eine Sammelschiene angeschlossen ist, beschrieben. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß ein Relais. verwendet wird, welches mindestens zwei voneinander unabhängige Wicklungen aufweist, von denen die eine durch die gleichgerichtete Gesamtspannung des Generators und die andere durch eine Spannung gespeist wird, die durch Addition der gleichgerichteten Spannungsabfälle gebildet wird, die an einem Wirkwiderstand zwischen Erde und der einen Klemme des Generators und an einem Blindwiderstand zwischen Erde und der anderen Generatorklemme. entsteht, wobei der Anker des Relais sich im normalen Betrieb in Ruhestellung befindet und bei Erdschluß im Generator den Stromkreis eines den Ausschalter betätigenden Relais schließt. Durch diese Anordnung erhält die Wicklungsmitte des Generators eine Verspannung von 5o% der Generatorspannung gegen Erde. Dieser Wert ist mit Rücksicht auf die dauernde Beanspruchung der Isolation des Generators im normalen Betrieb ungünstig.
• Die Erfindung ist darauf gerichtet, diesem Mangel abzuhelfen und erreicht dies dadurch, daß das Relais nur eine Wicklung besitzt und in der Nulldiagonale einer Differentialbrücke liegt, deren einer Zweig durch die gleichgerichtete Gesamtspannung des Generators und deren anderer Zweig durch eine Spannung gespeist wird, welche aus der Addition der gleichgerichteten Spannungsfälle entsteht, die an der Reihenschaltung von Blindwiderstand und Wirkwiderstand zwischen Erde und der einen Klemme V des Generators sowie an der Reihenschaltung von Blindwiderstand und Wirkwiderstand zwischen Erde und der anderen Klemme des Generators i entsteht, wobei das Relais im Erdschlußfalle mit seinem Arbeitskontakt den Stromkreis eines den Ausschalter betätigenden Schützes schließt.
• Die Erfindung möge an Hand der in Fig. i bis 5 gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
• Fig. i zeigt ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung, Fig. 2 das zugehörige Vektordiagramm, Fig. 3 einige Erdschlußfälle, Fig. 4 eine vollständige Schutzschaltung gemäß der Erfindung, Fig.5 ein anderes Ausführungsbeispiel der in Fig. i dargestellten Anordnung.
• In Fig. i ist die Wicklung UV angedeutet, ferner zwischen U und Erde eine Kapazität 5 a in Reihe mit einem Wirkwiderstand 5 b. Ferner zwischen dem Punkt V und Erde eine Kapazität 6 a in Reihe mit einem Wirkwiderstand 6 b. Die Dimensionierung des kapazitiven Widerstandes 5 ca zum Ohmschen Widerstand 5 b ist im Verhältnis i zu 2 gewählt, während die Auslegung des kapazitiven Widerstandes 6 a zum Ohmschen Widerstand 6 b im Verhältnis 2 zu i erfolgt. Die Spannungsabfälle zwischen U und h, U und E, ferner V und E verhalten sich entsprechend dem Dreieck der Fig. 2. Wählt man eine Parallelschaltung von Ohmschen Widerständen und Kapazitäten, wie in Fig. 3 angedeutet, so erhält man die gleichen Spannungsabfälle zwischen U und E bzw. V und E wie bei Fig. i, wobei die Dimensionierung der Ohmschen und kapazitiven Widerstände in gleichem Sinne erfolgt. Zum Entwurf der Vektordiagramme muß man bei Fig. i von den Spannungsabfällen an den Widerständen ausgehen, während bei Fig.3 die reziproken Widerstandswerte infolge Parallelschaltung maßgebend sind.
• Aus dem in Fig. 2 dargestellten Vektordiagramm ist zu ersehen, daß unter Zugrundelegung einer Generatorspannung UV der Erdpunkt E in einer Entfernung von etwa 16% UV vom Wicklungsmittelpunkt xy gelegen ist.
• In Fig. i und 3 sind die Erdschlüsse I, II und III eingetragen. Bei Betrachtung jeweils eines Erdschlusses ergibt sich, daß der Punkt E mit der Spannung UV an irgendeiner Stelle zusammenfällt. Im Erdschlußfall I in der Mitte der Wicklung fällt der Punkt E mit dem Mittelpunkt xy der Wicklung UV zusammen. Dadurch ändert sich die Spannungsgröße UE und EV. UE und Eh arithmetisch addiert kann in einem derartigen Falle nicht größer sein als die Spannung UV. Bei Erdschluß in II verlängert sich die Spannung VE, jedoch verkürzt sich die Spannung UE. VE und UE .sind dann gleich Uh.
• Bei einem Klemmenerdschluß, im vorliegenden Falle durch III dargestellt, wird die Spannung UE zu Null und die Spannung EV zu UV. Die Verkürzung der arithmetischen Summe der Spannungen UE und ETl, im Erdschlußfall auf den Wert Uh, wird nun gemäß dem in Fig. ¢ dargestellten Ausführungsbeispiel zur Betätigung eines Relais io herangezogen. Zu diesem Zweck wird die Spannung UV über einen Spannungswandler q. abgenommen und über Gleichrichter 7 einer Brückenschaltung zugeführt. Die arithmetische Summation von UE -I- ETl erfolgt mit Hilfe zweier Einphasentränsformatoren 2 und 3. An die Sekundärseite des Einphasentransformators 2 ist die Widerstandskombination, bestehend aus dem kapazitiven Widerstand 6 c, und dem Ohmschen Widerstand 6 b, angeschaltet, während die Kapazität 5 ca und der Widerstand 5 b an die Sekundärseite des Einphasentransformatars 3 angeschlossen sind. Die Spannungen der Sekundärwicklungen der Trans-- förmatoren 2 und 3 werden gleichgerichtet und arithmetisch durch Hintereinanderschaltung der Gleichrichter 8 und 9 addiert. Die summierte Gleichspannung der Gleichrichter 8 und 9 arbeitet auf die- Brückenschaltung. In der Nullverbindung der Brücke, die mit Hilfe des Widerstandes 12 eingestellt werden kann, liegt die Wicklung des Drehspul- bzw. Tauchspulrelais io. Im Normalbetrieb ist die Brückenschaltung so abgestimmt, daß das Relais io keinen Strom führt. Bricht nun die Summe der Gleichspannungen von Gleichrichter 8 und 9 bei einem der oben angegebenen Erdschlüsse zusammen, so fließt infolge der Spannungsänderung des einen Brückenzweiges ein Ausgleichstrom über die. Spule des Relais io. Dadurch wird der Kontakt i i des Relais betätigt, welcher mit Hilfe der Gleichspannung 1q. die Auslösespule 13 unter Strom setzt. Dadurch wird der Generator gemeinsam mit dem Transformator vom Netz getrennt.
• Die Anordnung der Ohmschen und kapazitiven Widerstände kann auch in Parallelschaltung vorgenommen werden, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Der sekundärseitige Anschluß der kapazitiven und Ohmschen Widerstände gestattet eine bequeme Dimensionierung und Abstimmung.

Claims (12)

1. PATENTANSPRÜCHE: G' i. Erdschlußschutz für 2vphasengenerator, der über einen Schalter an ein nicht geerdetes Netz oder eine Sammelschiene angeschlossen ist, nach Patent 882 115, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais (io) nur eine Wicklung besitzt und in der Nulldiagonale einerDifferential-Brücke liegt, deren einer Zweig (7) durch die gleichgerichtete Gesamtspannung (UV) des Generators (i) und deren anderer Zweig (8, 9) durch- :eine Spannung gespeist wird, welche durch arithmetische Addition der gleichgerichteten Spannungsabfälle gebildet wird, die an der Reihenschaltung eines Blindwiderstandes (5 a) und" eines Wirkwiderstandes (5 b) zwischen Erde und der einen Klemme (Tl) des Generators (i) sowie an. der Reihenschaltung eines Blindwiderstandes (6a) und eines Wirkwiderstandes (6 b) zwischen Erde und der anderen Klemme (U) des Generators (i) entstehen, wobei das Relais (io) im Erdschlußfalle mit seinem Arbeitskontakt (i i) den Stromkreis eines den Ausschalter betätigenden Schützes (13) schließt.
2. 2. Erdschlußschutz nach Anspruch i, gekennzeichnet durch kapazitive Blindwiderstände (5 a und 6a,).
3. 3. Erdschlußschutz nach Anspruch i oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Blindwiderstand zu Wirkwiderstand (5 a zu 5 b) auf der einen Seite (U) des Generators (i) i zu 2 beträgt, während auf der anderen Seite (V) des Generators (i) der Blindwiderstand (6a) zum Wirkwiderstand (6 b) im Verhältnis 2 zu i steht.
4. 4. Erdschlußschutz nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die Stelle der Reihenschaltung aus Blindwiderstand (5 a bzw. 6 a) und Wirkwiderstand (5 b bzw. 6 b) eine Parallelschaltung der gleichen Schaltelemente tritt.
5. 5. Erdschlußschutz nach Anspruch i oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtspannung (UV) und die Teilspannungen (UE, EV) über Einphasentransformatoren (2, 3, 4) den zugehörigen Gleichrichtern (7, 8, g) zugeführt werden.
6. 6. Erdschlußschutz nach Anspruch i und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Erdbelastung der beiden Klemmen (U, V) des Generators (i) durch je einen Wirk- und einen Blindwiderstand (5 a und 5 b bzw. 6 a und 6 b) auf der Sekundärseite des zugehörigen Einphasentransformators (2 bzw. 3) erfolgt.
7. Erdschlußschutz nach Anspruch i oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß alle Einphasentransformatoren (2, 3, 4) gleiches Übersetzungsverhältnis aufweisen. B.
8. Erdschlußschutz nach Anspruch i und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichter (8, 9) für die Teilspannungen (UB, EV) gleichstromseitig in Reihe liegen. g.
9. Erdschlußschutz nach Anspruch i und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule des Relais (io) über den Abgriff eines Potentiometers (12), welches zwischen den beiden Zweigen der Differentialbrücke liegt, an diese Brücke angeschlossen ist. io.
10. Erdschlußschutz nach Anspruch i und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskontakt (ii) des Relais (io) den Stromkreis einer fremden Spannungsquelle schließt. n.
11. Erdschlußschutz nach Anspruch i und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (i) über einen Transformator (15) angeschlossen ist und der Schalter (13) auf der Oberspannungsseite des Transformators liegt.
12. 12. Erdschlußschutz nach Anspruch i und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den ständigen Stromfluß in den Ohmschen Widerständen (5b bzw. 6b) hervorgerufene Erwärmung, z. B. durch Heißwasserspeicher, ausgenutzt wird.