DE955522C

DE955522C - Erdschlussschutz fuer Einphasengenerator

Info

Publication number: DE955522C
Application number: DEL12071A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ernst Kudicke
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1952-04-11
Filing date: 1952-04-11
Publication date: 1957-01-03

Description

Das Patent 882 115 betrifft einen Erdschlußschutz für einen Einphasengenerator, der über einen Schalter an ein erdfreies Netz oder eine Sammelschiene angeschlossen ist. 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, welche an dem Ohmschen Widerstand zwischen Erde und der einen Klemme des Generators und an dem Blindwiderstand zwischen Erde und der anderen Generatorklemme entsteht, wobei der Anker . des Relais sich in normalem Betrieb in Ruhestellung befindet und bei Erdschluß im Generator den Stromkreis eines den Ausschalter betätigenden Relais schließt. Bei dieser Anordnung erhält die Wicklungsmitte des Generators eine Verspanhung ao gegenüber Erde von 50% der Generatorspannung. Dieser Wert ist bei Dauerbetrieb ungünstig.

Die Erfindung hilft dem erwähnten Mangel dadurch ab, daß die eine der Wicklungen des Relais durch die gleichgerichtete Spannung eines Teiles der Wicklung des Generators und die andere durch eine Spannung gespeist wird, die durch Addition der gleichgerichteten Spännungsabfälle gebildet

wird, die an einen Ohmschen Widerstand bzw. an einem Blindwiderstand zwischen Erde und dem herausgeführten Nullpunkt der Maschine und an einem Blindwiderstand bzw. einem Ohmschen Widerstand zwischen einer der Generatorklemmen und Erde entsteht, und daß ein dynamometrisches Richtungsrelais vorgesehen ist, welches einerseits von .dem Strom in der Nullpunktsverbindung der Maschine zur Erde, andererseits von der vorzugs-

xo weise gleichgerichteten Spannung eines Teiles der Wicklung des Generators erregt wird und welches.

ebenso wie das Relais beim Ansprechen mit seinem Arbeitskontakt die Abschaltung des Generators vom Netz bzw. von der Sammelschiene bewirkt.

Die Erfindung möge an Hand der in den Figuren dargestellten beispielsweisen Ausführungsformen näher erläutert werden.

In Fig. ι ist die Wicklung eines einphasigen Wechselstromgenerators mit den Enden U V dargestellt. Die Wicklung besteht aus zwei Teilen, die durch eine Brücke zwischen χ und y verbunden sind. Diese Brücke soll zum Anschluß anderer elektrischer Geräte von außen zugänglich sein. Für den rechten Teil der Wechselstromgeneratorwick-S15 lung y V wird der Schutz in der gleichen Anordnung vorgeschlagen wie beim Hauptpatent, lediglich mit dem Unterschied, daß der Erdpunkt E auf dem Kreisbogen, der sich unterhalb der Strecke y-V zeichnen läßt, einen senkrechten Abstand von etwa 15% der Gesamtspannung UV erhält. Dieser günstige Wert wird einmal durch passende Wahl des Verhältnisses vom Blindwiderstand zum Ohmschen Widerstand erreicht, zum anderen dadurch, daß der Erdschluß schutz nur an eine der beiden Klemmen des Generators angeschlossen ist. Zwischen V und E ist eine Kapazität angeschlossen, zwischen E und y ein Ohmscher Widerstand.

Fig. 2 zeigt verschiedene Erdschlüsse I bis VI der Wicklung UV. Zur Demonstration der Einrichtung soll das Verhalten der Ströme und Spannungen bei den verschiedenen Erdschlüssen I bis VI an Hand der Vektordarstellung nachstehend untersucht werden.

Bei Erdschluß in I wird die Spannung y V verglichen mit der Spannung y E. Die Spannungen werden gleichgerichtet und einem Kipprelais zugeführt, welches eine derartige Einstellung der Federkraft besitzt, daß es unter der obigen Voraussetzung anspricht. Die Spannungsvektoren sind in Fig. 3,1a dargestellt. Die Spannung y V wird außerdem vorzugsweise gleichgerichtet oder als Wechselspannung dem Spannunigspfad eines Richtungsgliedes Q zugeführt.

Der im Ohmschen Widerstand fließende Strom wird über einen Stromwandler in die Stromspule des Richtungsgliedes Q gegeben. Bei Erdschluß in I wirken auf .das Richtungsglied Q die obige Spannung y V und der Strom in dem Widerstand in sperrendem Sinne. Dies soll dargestellt sein durch die Vektoren in Fig. 3, Ib.

Bei Erdschluß in II erhält das Kippglied in der einen Wicklung die Spannung y V, in der anderen Wicklung über Gleichrichter die arithmetische Summe der SpannungenyE und EV. Die Ansprechbedingungen für das Kippglied sind die gleichen wie bei Erdschluß in I. Es schließt den Kontakt. Das Richtungsglied Q erhält die Spannung y V in gleicher Größe wie bei Erdschluß in I, lediglich die Größe des Stromes im Widerstand ist von der Projektion des Spannungsvektors yE J₀. .auf y V abhängig, wobei die Richtung des Stromes wiederum im sperrenden Sinne wirkt. Die vektorielle Darstellung ist aus Ha und Hb zu entnehmen.

Bei Erdschluß in III der Verbindungen xy werden dem Kippglied Spannungen y V und E V zugeführt. Letztere ist die Spannung, welche an dem Kondensator liegt. An dem Richtungsglied liegt die Spannung y V = E V, jedoch ist der Strom in der Stromspule Null, da der Ohmsche Widerstand 8» bei Erdschluß III überbrückt ist. Das Relais selbst befindet sich in der Nullage und löst nicht aus. Lediglich das Kipprelais betätigt seinen Kontakt. Bei Erdschluß in IV, welcher in unmittelbarer Nähe des Punktes χ gedacht ist, erhält die eine 85, Wicklung des Kippgliedes wie oben die Spannung y V, während der anderen Wicklung die Spannung E V und Ey in arithmetischer Summe zugeführt wird. Diese Spannung ist höher als die Spannung yV. Es ist jedodh die Einstellung des Kippgliedes so gedacht, daß unter dem Einfluß der Feder dasselbe gerade noch anspricht. Das Richtungsglied erhält am Spannungspfad die gleiche Spannung wie bei den obigen Erdschlüssen, jedoch im Strompfad einen Strom, welcher in auslösendem Sinne auf das empfindliche Gerät wirkt. In vorliegendem Falle löst also sowohl das Kippglied als auch das Richtungsglied aus.

Bei Erdschluß V bleibt das Kippglied in Ruhe. Das Richtungsglied erhält jedoch Strom und Spannung in auslösendem Sinne und arbeitet. Die Vektoren sind in Fig. 3, V angegeben.

Das gleiche Verhältnis, liegt bei Erdschluß VI vor. Ein Ausführungsbeispiel für eine vollständige Erdschlußschutzschaltung gemäß der Erfindung ist in Fig. 4 gezeigt. Die Wicklung 11 des Relais 10 wird durch die gleichgerichtete Spannung Vy eines Teiles der Wicklung des Generators 1 gespeist. Die andere Relaiswicklung 12 wird durch eine Spannung gespeist, die. durch Addition der·gleichgerichteten Spannungsabfälle gebildet wird, die an einem Ohmschen Widerstand 2 zwischen Erde und dem herausgeführten Nullpunkt der Maschine und an einer Kapazität 3 zwischen einer der Generatorklemmen (V) und Erde entsteht. Zur Gleichrichtung sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Graetz-Gleichrichter 7, 8, 9 verwendet. Die Spannungen werden den Gleichrichtern durch Einphasentransformatoren 4, 5 und 6 zugeführt. Das dynamometrische Richtungs- iao glied 19 erhält seine Meßwerte ebenfalls über Einphasentransformatoren 18 und 20. Die Auslösung der auf der Sekundärseite des Isoliertransformators 17 liegenden Netzschalters 16 erfolgt durch ein über die Gleichspannungsquelle 14 gespeistes Schütz über einen Arbeitskontakt 13 des Relais 10. Par-

allel zu diesem Arbeitskontakt liegt ein Arbeitskontakt 22 des dynamometrischen Richtungsrelais. Die in dem Ohmschen Widerstand der erfindungsgemäßen Erdschlußschutzeinrichtung durch den ständigen Stromfiuß hervorgerufene Erwärmung kann vorteilhaft z. B. durch' einen Heißwasserspeicher ausgenutzt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Erdschlußschutz für Einphasengenerator, der über einen Schalter an ein nicht geerdetes Netz oder eine Sammelschiene angeschlossen ist, nach Patent 882 115, dadurch gekennzeichnet, daß die eine (11) der beiden Wicklungen des Relais (10) durch die vorzugsweise gleichgerichtete Spannung (Vy) eines Teiles der Wicklung des Generators (1) und die andere (12) durch eine Spannung gespeist wird, die durch Addition der vorzugsweise gleichgerichteten Spannungsabfälle gebildet wird, die an dem Ohmschen Widerstand (2) bzw. an einem Blindwiderstand zwischen Erde und dem herausgeführten Nullpunkt der Maschine und an dem Blindwiderstand" (3) bzw. einem Ohmschen Widerstand zwischen einer der Generatorklemmen und Erde entsteht, und daß ein dynamometrisches Richtungsrelais (Q) vorgesehen, ist, welches einerseits von dem Strom in der Nullpunktsverbindung der Maschine zur Erde, andererseits von der vorzugsweise gleichgerichteten Spannung (Vy) eines Teiles der Wicklung des Generators erregt wird, und welches, ebenso wie das Relais (10), beim Ansprechen mit seinem Arbeitskontakt (22) dieAbschaltung des Generators (1). vom Netz bzw. von der Sammelschiene bewirkt.

2. Erdschlußschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen einer Generatorklemme und Erde liegende Blindwiderstand (3) kapazitiver Natur ist.

3. Erdschlußschutz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Beträge von Wirk- (2) und Blindwiderstand (3) so gewählt ist, daß die Nullpunktverspannung der Maschine gegen Erde etwa i5°/o beträgt.

4. Erdschluß schutz nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung (Vy) eines Teiles der Wicklung, die Spannung (Ey) zwischen Erde und Nullpunkt der Maschine und die Spannung (V E) zwischen Erde und einer der beiden Generatorklemmen (V) über Spannungswandler (4, 5, 6) den Gleichrichtern (7, 8, 9) zugeführt werden.

5. Erdschlußschutz nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch das gleiche Übersetzungsverhältnis der Spannungswandler (4, 5,6).

6. Erdschluß schutz nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichter (9, 8) für die Teilspannungen (yE, EV) gleichstromseitig in Reihe liegen.

7. Erdschlußschutz nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Relais (10) betätigte Kontakt (13) den Stromkreis einer fremden Spannungsquelle (14) schließt.

8. Erdschlußschutz nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (1) über einen Transformator (17) angeschlossen ist und der Schalter (16) auf der Oberspannungsseite des Transformators (17) liegt.

9. Verwendung der durch den ständigen Stromfluß in dem Ohmschen Widerstand (2) hervorgerufenen Erwärmung bei einem Erdschlußschutz nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, z. B. in einem Heißwasserspeicher.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen