DE949503C

DE949503C - Windungsschlussschutzeinrichtung

Info

Publication number: DE949503C
Application number: DEA18762D
Authority: DE
Inventors: Albert R Van C Warrington
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1941-01-16
Filing date: 1942-01-16
Publication date: 1956-09-20

Description

Windungsschlußschutzeinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf Windungsschlußschutzeinrichtungen für Wechselstrommaschinen oder -apparate, bei denen der Wicklungssternpunkt der Wicklungen mit dem primärseitigen Wicklungssternpunkt eines an das Netz angeschlossenen Sternpunkttransformators verbunden ist und. die zwischen den beiden Sternpunkten bestehende Spannung .oder der durch diese bedingte Strom einem Überwachungsrelais zugeführt wird.
Bei derartigen Schutzschaltungen besteht be>-kanntlich die Gefahr, daß bereits im fehlerfreien Betrieb infolge Wirksamwerdens von Strömen oder Spannungen der dritten oder höheren Oberwellen das Überwachungsrelais fälschlich zum Ansprechen kommt. Um diesen Mangel zu beheben, hat man bisher diese Oberwellen mittels einer Drosselkette von dem Überwachungsrelais ferngehalten.
Die Erfindung schlägt nun vor, als überwachungsrelais ein an sich bekanntes Induktionsrelais mit zwei getrennten, miteinander parallel geschalteten Triebwerken zu verwenden und in Reihe mit der Erregerwicklung des einen Triebwerkes einen Kondensator zu schalten, dessen. Kapazität auf die Induktivität der Erregerwicklung so, abgestimmt. ist, daß in dem Stromkreis dieser Erregerwicklung für Ströme von Netzfrequenz Resonanz besteht. Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht.
In der Abbildung bedeutet io einen Drehstromgenerator, dessen in Stern geschaltete Wicklungen i i über einen Schalter 13 mit einer Auslösespule 14 und einem bei geschlossenem Schalter ebenfalls geschlossenen Schalterkontakt 15 an ein Sammelschienensystem 12 angeschlossen ist. Zur Bildung eines künstlichen Sternpunktes. ist ein sogenannter Sternpunkttransformator 17 vorgesehen., dessen in Stern. geschaltete Primärwicklungen 18 an die Enden der Generatorwicklungen i i angeschlossen sind und dessen offene Dreieckwicklung ig über die Wicklungen eines nachstehend noch näher beschriebenen Induktionsrelais 21 geschlossen ist. Der Sternpunkt O der Wicklung ii des Generators ist mit dem Sternpunkt O' der Primärwicklung 18 des Sternpunkttransformators 17 durch eine Leitung 2o verbunden. Bei Auftreten eines Windungsschlusses in einer der Wicklungen des Drehstromgenerators io besteht bekanntlich zwischen den beiden Sternpunkten 0 und O' eine EMK, die in der Verbindungsleitung 2o einen entsprechenden, Ausgleichstrom hervorruft und auch an den Klemmen der Dreieckwicklung ig des Sternpunkttransformators 17 auftritt.
Das an die offene Dreieckwicklung ig des Sternpunkttransformators 17 angeschlossene Überwachungsrelais besteht erfindungsgemäß aus einem Induktio,nsmeßwerk, dessen Scheibe 22 von zwei getrennten Triebwerken angetrieben wird und den im Stromkreis der Auslösespule 14 des Schalters 13 liegenden Kontakt 2q. steuert. Von dem gesamten Triebwerksystem 25 wird auf die Scheibe 22 ein Drehmoment ausgeübt, dessen Größe dem Produkt I1 . 12 - sin (p proportional ist. Il und 12 sind die Ströme, die in den Wicklungen 26 und 27 der beiden Triebwerke fließen, während 99 den Phasenverschiebungswinkel zwischen: diesen beiden Strömen bedeutet. Dieses Drehmoment erreicht dann seinen Höchstwert, wenn sin 9p = i ist oder mit anderen Worten, wenn die Ströme Il und 12 gegeneinander um go° e1. phasenverschoben sind.
Die beiden Wicklungen 26 und 27 des Triebwerksystems 25 sind in Parallelschaltung an die Klemmen der Dreieckwicklung ig des Sternpunkttransformators 17 angeschlossen. Es ist leicht einzusehen, daß ohne zusätzliche Mittel praktisch kein Drehmoment auf die Scheibe 22 des Relais 21 ausgeübt werden würde, da sin cp = o ist, wenn die in den Wicklungen 26 und 27 fließenden Ströme keine Phasenverschiebung zueinander aufweisen.
Um nun die gewünschte Phasenverschiebung zu erhalten, ist nach der Erfindung der Wicklung 27 ein Kondensator 28 vorgeschaltet. Die Kapazität dieses Kondensators wird mit Vorteil so gewählt, daß der induktive Widerstand der Wicklung 27 in bezug auf die zwischen den Klemmen der offenen Dreieckwicklung ig auftretende EMK neutralisiert ist. Infolgedessen ist der durch die Wicklung 27 und den Kondensator 28 fließende Strom 12 in Phase mit der an der offenen Dreieckwicklung ig des Sternpunkttrans.formators 17 auftretende EMK , in Phase, wogegen der durch die Wicklung 26 fließende Strom dem durch die Wicklung 27 flie-IJenden Strom um annähernd go° nacheilt, sofern der Widerstand der Wicklung 26 sehr klein ist. Infolgedessen erreicht das auf die Scheibe 22 von dem Triebwerksystem 25 ausgeübte Drehmoment seinen Höchstwert.
Es ist bekannt, daß in der Verbindungsleitung 20 außer einem Strom von Netzfrequenz zumindest auch ein Strom der dritten Oberwelle auftritt, der das Auftreten einer Spannung der dritten Oberwelle an den Klemmen der offenen Dreieckwicklung ig des Sternpunkttransformators 17 zur Folge hat. Diese Spannung der dritten Oberwelle kann jedoch ein Drehmoment in dem Relais 2i nicht zum TJntstehen bringen. Dies ist darauf zurückzuführen, claß die Wicklung 27 und der Kondensator 28 die Mr die Netzfrequenz und damit auch für die Frequenz der Sternpunktverlagerungsspannung auf Resonanz abgestimmt sind, den Strömen der dritten Oberwelle einen wesentlich höheren Widerstand entgegensetzen, so daß das von den Oberwellenströmen erzeugte Drehmoment wesentlich verkleinert wird. Außerdem wird die Phasenverschiebung zwischen den in den Wicklungen 26 und 27 fließenden Strömen der dritten und höheren Oberwelle erheblich verkleinert und damit das auf die Scheibe 22 ausgeübte Drehmoment noch weiter heruntergesetzt. Versuche haben ergeben, daß das ;-on Strömen der doppelten Frequenz hervorgerufene Drehmoment nur q.o/o desjenigen Drehmomentes beträgt, das von Strömen der Betriebsfrequenz erzeugt wird. Für noch höhere Frequenzen ergibt sich infolgedessen ein noch kleinerer Pro,-zeri.tsatZ. Dies ist darauf zurückzuführen, daß mit zunehmender Frequenz nicht nur die Abstimmung in bezug auf eine der Wicklungen des Relais 21 sich verschlechtert, sondern auch die zur Erzeugung eines Drehmomentes erforderliche Phasenverschiebung abnimmt. Es kann infolgedessen ein ausreichendes Drehmoment nicht erzeugt werden.
Die Erfindung ist natürlich nicht auf die Anwendung bei Drehstromgenerato:ren, die auf ungeerdete Leitungsanlagen arbeiten, beschränkt. Im Falle von starr geerdeten Netzen wird, wie aus der Abbildung ersichtlich, der primärseitige Sternpunkt des oder der an das Sam.melschienensystem 12 angeschlossenen Umspanner, z. B. des Umspanners 16, an Erde gelegt.

Claims

PATENTANSPRUCH: Windungsschlußschutzeinrichtung für Wechsel.strommaschinen oder -apparate, bei der der Wicklungssternpunkt eines Sternpunkttransformators mit dem Wicklungssternpunkt des Schützlings verbunden ist und die Spannung zwischen den beiden Sternpunkten oder der durch diese bedingte Ausgleichstrom einem Überwachungsrelais zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Überwachungsrelais ein Induktionsrelais (2I) mit zwei getrennten, untereinander parallel geschalteten Triebwerken dient und daß in Reihe mit der Erregerwicklung (27) des einen Triebwerkes ein Kondensator (28) geschaltet ist, dessen Kapazität auf die Induktivität der Erregerwicklung (27) so abgestimmt ist, daß in dem Stromkreis dieser Erregerwicklung für Ströme von Netzfrequenz Resonanz besteht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 432 837, 736 927, 651 99I; USA.-Patentschrift Nr. 2 1 Io 673.