DE967743C - Erdschlussschutz fuer Einphasengenerator - Google Patents
Erdschlussschutz fuer EinphasengeneratorInfo
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- DE967743C DE967743C DEL12312A DEL0012312A DE967743C DE 967743 C DE967743 C DE 967743C DE L12312 A DEL12312 A DE L12312A DE L0012312 A DEL0012312 A DE L0012312A DE 967743 C DE967743 C DE 967743C
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/06—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric generators; for synchronous capacitors
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- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Description
Durch die deutsche Patentschrift 882 115 ist ein Erdschhißschutz für einen Emphasengenerator bekanntgeworden,
der über .einen Schalter an ein nicht geerdetes Netz oder eine Sammelschiene
angeschlossen ist. Diese Schutzeinrichtung beruht auf dem Vergleich einer festen Spannung (Generatorspannung-)
mit der arithmetischen Summe der Spannungsabfälle, die an Blind- und Ohmschen-Widerständen
entstehen, wobei zwischen Erde und der einen Klemme des Generators ein Blindwiderstand
und zwischen Erde und der anderen Klemme des Generators ein Ohmscher Widerstand angeordnet
ist. Bei Auftreten eines Erdschlusses werden diese Spannungsabfälle kleiner als vorher, und
diese Änderung wird durch ein Relais ausgewertet, welches mk seinem Arbeitskontakt den Stromkreis
eines den Ausschalter betätigenden Schützes schließt. Das Relais hat dabei zur Durchführung
des Spannungsvergleichs zwei Wicklungen. Ferner werden unter anderem drei Einphasentransformatoren,
drei Gleichrichter und ein regelbarer Spannungsteiler benötigt.
Die Erfindung betrifft eine Verbesserung dieses ErdscMußsch'Utzes insoweit, als die gleiche* Wirkung
mit wesentlich geringerem Aufwand an Schaltelementen erzielt wird. Erfindungsgemäß ist
709 801/23
dabei die Anordnung so getroffen, daß ein Relais mit nur einer Wicklung verwendet wird. Diese
Wicklung wird, vorzugsweise über einen Stromwandler, durch die vektorielle Summe der Ausgleichströme
erregt, welche im Erdschluß falle über zwei einseitig geerdete komplexe Widerstände
fließen, von denen einer mit der einen, der andere mit der anderen spannungsführenden Klemme des
Generators galvanisch verbunden ist. Dabei sind die beiden komplexen Widerstände nach Betrag
und Phase voneinander verschieden.
Die Erfindung möge an Hand der in den Figuren gezeigten Ausfühningsbeispiele und Diagramme
näher erläutert werden.
Fig. ι zeigt ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen
Anordnung mit verschiedenen Erdschlüssen I bis V,
Fig. 2 ein Srihaubild des gesamten Ausgleichstromes
/ durch die komplexen Widerstände in Abhängigkeit von der Lage des Erdschlusses,
Fig. 3 die Lage und Größe der Spannungen in den in Fig. 1, 4 und 5 gezeigten Anordnungen bei
Fehlen eines Erdschlusses,
Fig. 4 das Gesamtschaltbild eines erfindungsgemäßen Erdschhißschutzes für Blockschaltung von
Generator und Transformator,
Fig. 5 eine besondere Ausführungsform der Erfindung für den vereinfachten selektiven Statorerdschlußschutz
mehrerer in Blockschaltung über Leistungsschalter auf eine Sammelschiene arbeitender
Generatoren mit besonders geringem Aufwand, an Schaltelementen,
Fig. 6 einen Teil der in Fig. 5 dargestellten Anordnung.
In Fdg. ι ist mit 1 die zu schützende Wicklung
des Generators dargestellt. An die Klemme U ist ein komplexer Widerstand angeschlossen, bestehend
aus der Serienschaltung des Ohmschen Widerstandes 2 mit dier Kapazität 3. An die
Klemme V ist ebenfalls eine Serienschaltung angeschlossen, bestehend aus dem Ohmschen Widerstand
4 und der Kapazität 5. Beide komplexen Widerstände sind über ein Amperemeter 6 geerdet.
Bei erdschlußfreier Maschine stellt sich an den Klemmen U1 V der Wicklung gegenüber Erde die
in Fig. 3 gezeigte Spannungsverteilung ein. Alle Punkte der Wicklung führen Spannung gegen
Erde. Daher muß stets ein Ausgleichstrom / durch das Amperemeter 6 fließen, wenn irgendein Punkt
der Wicklung 1 geerdet wird. Die Größe des Ausgleichstromes / in Abhängigkeit von der Lage des
Erdschlusses ist in willkürlichem Maßstab in Fig. 2 dargestellt.
Fig. 4 zeigt ein Gesamtschaltbild eines erfindungsgemäßen Erdsdhlußnetzes. Die beiden Klemmen
U und V eines Einphasengenerators 1 sind mit der Unterspannungswicklung 7 eines Isoliertransformators
8 verbunden. Von der Oberspannungswicklung 9 wird über den Schalter 10 die Energie
ins Netz abgegeben. An die Klemme U des Generators ist die Reihenschaltung aus Ohmschem
Widerstand 2 und Kapazität 3 angeschlossen. Eine entsprechende Kombination von Ohmschem Widerstand
4 und Kapazität 5 liegt an der Klemme V. Von den Kapazitäten 3 und 5 geht eine Verbindung
über die Stromwandler 11 nach Erde, an welchen sekundärseitig dasErdschlußrelais 12 angeschlossen
ist. Dieses Relais schaltet bei einem Erdschluß auf der Primärseite den Leistungsschalter 10 über
dessen Auslösespule 13 ab. Die Beträge der Widerstände von 2 und 3 und diejenigen der Widerstände
von 5 und 4 sind nicht gleich und verhalten sich VOrZUg1Sweise wie 2:1. Hierdurch wird einerseits
eine hinreichende Ansprechsicherheit des Erdschlußrelais 12 für Erdschluß an jeder beliebigen
Stelle des Unterspannungsteiles der Anlage sichergestellt, andererseits ist eine übermäßige Beanspruchung
der Isolation von Maschine und Transformator gegen Erde vermieden.
Fig. 5 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausfüh- 8<>
rungsform der Erfindung für den selektiven Erdschlußschutz
von mehreren Einphasengeneratoren 43 und 44, welche über je einen Leistungsschalter
15 und 16 auf eine Sammelschiene 17 arbeiten. Im
Zuge der Stromverbindung von Generator 43 zum Leistungsschalter 15 sind die Stromwandler 18
undi 19 angeschlossen, die sekundärseitig in Unsymtnetriesohaltung
parallel geschaltet sind, so daß sich die Summe der Betriebsströme aufhebt. Die Absolutwerte d"er Widerstände von 2 zu 3 und von
5 zu 4 verhalten sich wiederum wie 1:2.
Tritt ein Erdschluß z. B. im elektrischen Mittelpunkt
des Generators 43 auf, so fließt ein Strom, welcher getrieben wird durch das Potential
zwischen Erde und dem Mittelpunkt der Wicklung. Dieser Strom fließt .in einem Augenblick, wie die
Pfeilrichtung- andeutet, über den zugehörigen Generator-Leistungsschalter
15, die Stromwandler 18 und 19 zum Mittelpunkt des Generators 43, von
dort nach Erde und über die Ohmschen und kapa- 10a zitiven Widerstände 2, 4 und 3, 5 zurück. Hierbei
werden die Stromwandler 17 und 18 primär gleichsinnig
vom Fehlerstrom durchflossen, während sich die Summe der Betriebsströme aufhebt, so daß
sekundärseitig ein Ausgleicbstrom über den Stromwandler 20 zustande kommt. Der Stromwandler 20
ist auf seiner Sekundärseite durch einen Widerstand 21 geshuntet. Über einen Gleichrichter 22
wird der Spannungsabfall an dem Widerstand 21 dem Relais 23 zugeführt, welches als empfindliches
Tauchspul- oder Drehspulrelais ausgebildet sein kann. Der Kontakt des Relais schließt sich und
gibt Gleichspannung auf die Auslösespule 24 des Schalters 15.
Ist ein Generator über ein Kabel mit dem
Sammelschienensystem verbunden, wie dies bei Generator 44 der Fall ist, so wird zweckmäßig ein
Kabelringwandler 25 angewandt, der gleichfalls über einen Zwischenwandler 26, Shunt 27, Gleichrichter
28, Relais 29 und Auslösespule 30 den Leistungsschalter 16 im Erdschlußfalle des Generators
44 abschaltet.
Die erfindungsgemäße Einrichtung kann auch. zur Anzeige von Erdschlüssen benutzt werden, die
im Einphasennetz oder in den Generatoren oder sonstigen spannungsführenden Teilen der Anlage
entstehen. Fig. 5 zeigt eine Signalisierungseinrichtung,
bestehend aus Kabelringwandler 31, Stromwandler 32, Gleichrichter 33, Relais 34. Falls, von
der Sammelschiene aus gesehen, hinter dem Schalter 36 ein Erdschluß auftritt, wird durch Vermittlung
der genannten Schaltelemente eine Hupe oder ein anderes anzeigendes Gerät eingeschaltet.
Um die in den Widerständen 2 und 4 umgesetzte Leistung nutzbar zu machen, ist es zweckmäßig,
diese Widerstände beispielsweise durch je ein Elektrowärmegerät zu realisieren, das über einen
einphasigen Transformator zwischen Erde und die Leitung U bzw. V geschaltet ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die kapazitive Komponente 3 bzw. 5 eines der beiden komplexen
Widerstände 2, 3 bzw. 4, 5 ausschließlich durch die bereits vorhandene Kapazität der zugehörigen
Sammelschiene gegen Erde gebildet wird. Es ist
ao hierzu nur erforderlich, die Kapazität des anderen der beiden komplexen Widerstände durch Zuschaltung
eines entsprechend bemessenen Kondensators etwa doppelt so groß zu machen wie die Erdkapazitä.t
einer der Sammelschienen. Fig. 6 zeigt eine solche Anordnung. Es bedeuten 39, 40 die
Sammelschienenkapazitäten, 36, 37 den Zusatzwiderstand für Leitung U, 38 den Zusatzwiderstand
für Leitung V.
Claims (13)
1. Erdschlußschutz für Einphasengenerator, der über einen Schalter an ein erdfreies Netz
oder eine Sammelschiene angeschlossen ist und bei dem die Schutzeinrichtung auf dem Vergleich
einer festen Spannung mit der arithmetischen Summe der Spannungsabfälle, die an Blind- und Ohmschen Widerständen entstehen,
beruht, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Relais (12) mit einer Wicklung,
welche vorzugsweise über einen Stromwandler (11) durch die vektorielle Summe der Ausgleichströme
erregt wird, die im Erdschlußfalle über zwei einseitig geerdete komplexe Widerstände (2, 3 und 4, 5) fließen, von denen
einer (2, 3) mit dar einen (U), der andere (4, 5) mit der anderen spannungsführenden. Klemme
(V) des Generators (1) galvanisch verbunden ist, wobei die beiden komplexen Widerstände
nach Betrag und/oder Phase voneinander verschieden sind.
2. Erdschlußschutz nach Anspruch 1, dauurch
gekennzeichnet, daß jeder der beiden komplexen Widemtände eine Seirienschaltung oder Parallelschaltung
je eines Ohmschen und eines Blindwiderstandes, insbesondere einer Kapazität, ist.
3. Erdschlußschutz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Blindkomponente
zur Wirkkomponente bei dem einen der beiden komplexen Widerstände näherungsweise
wie ι : 2 verhält, während sie sich bei dem anderen der beiden komplexen Widerstände
ungefähr wie 2 : 1 verhält.
4. Erdschluß schutz nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet,
daß der Generator (1) über einen Transformator (8) angeschlossen ist und der Schalter
(10) auf der Oberspannungsseite des Transformators (8) liegt.
5. Erdschlußschutz nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet,
daß die durch den ständigen Stromfluß in dem ". Ohmschen Widerstand (2) 'hervorgerufene Erwärmung,
z. B. durch einen Heißwasserspeicher, ausgenutzt wird.
6. Erdschlußschutz nach Anspruchs, dadurch
gekennzeichnet, daß das Heizelement des Heißwasser speicher s über einen Transformator an
die Spannung der einen Generatorklemme gegen Erde angeschlossen ist.
7. Erdschlußschutz nach Anspruch 1 oder einem der folgenden für den Selektivschutz
von mehreren Einphasengeneraitoren (43, 44), welche über je einen Leistungsschalter (15, 16)
auf eine Sammelschiene (17) arbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß für alle Generatoren zusammen
zwei einpolig geerdete komplexe Widerstände (2, 3 und 4, 5) vorgesehen sind,
wobei einer der beiden verbleibenden freien Anschlüsse jedes dieser Widerstände mit der einen,
der andere mit der anderen Sammelschiene des Einphasensystems verbunden ist.
8. Erdschluß schutz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der zu schützenden
Generatoren (43, 44) ein Relais (23, 29) zugeordnet ist, dessen Wicklung durch den
Summenetrom zweier auf der Sekundärseite gegensinnig parallel geschalteter Stromwandler
(18, 19) erregt wird, wobei pr.imärseitig der
eine der beiden Stromwandler (10) in den einen (U), der andere (10) in den anderen Leiter
zwischen Generator und Leistungsschalter eingeschaltet ist.
9. Erdschluß schutz nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, insbesondere nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein einer Kabelverbindung zwischen einem der
zu schützenden Einphasengeneratoren und seinem Leistungsschalter an Stelle zweier auf
der Sekundiärseite gegensimniig parallel geschalteter
Stromwandler (18, 19) ein Kabelringwandler (25) verwendet ist.
10. Erdschlußschutz nach Anspruch 1 oder
einem der folgenden, !insbesondere nach Anspruch 6, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Sekundärseiten der in den Verbindungsleiteirn zwischen Generator und Laistungsschalter
liegenden Stromwandler bzw. die Sekundärseite1 des Kabelstromwandlers, vorzugsweise
über einen weiteren Stromwandler (20, 26), an einen vorzugsweise einstellbaren Spannungsteiler
(21, Zj) angeschlossen sind bzw. ist
und daß die am Spannungsteiler abgegriffene
Spannung über einen Gleichrichter (22,28), insbesondere
einen Graetzgleichrichter, an die Spule des die Auslösung einleitenden Relais (23, 29) gelegt ist.
11. Erdschlußschutz nach Anspruch 1 oder
einem der folgenden zum Schütze mindestens einer von der Sammelschiene (17) unter
Zwischenschaltung eines Leistungsschalters (36) abgehenden Leitung, dadurch gekennzeichnet,
daß die in den Einzelleitern liegenden Stromwandler bzw. der Kabelringwandler (31) in den,
von der Sammelschiene aus gesehen, hinter dem zugehörigen Leistungssahalter (36) liegenden
Leistungsabschnitt geschaltet sind bzw. ist.
12. Erdsohlußschutz nach Anspruch 1 oder
einem der folgenden, insbesondere nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das
Erdschlußrelais (34) eine Erdschlußsignaldsierung durch Hupe (35), Lampenzeichen, Registriergerät
oder ähnliches auslöst.
13. Erdschluß schutz nach Anspruch 1 oder
einem der folgenden, insbesondere nach Anspruch 2, bei dem die beiden komplexen Wider-,
stände (2, 3 und 4, 5) je aus einer Parallelschaltung eines Ohmschen und eines kapazitiven
Widerstandes bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die kapazitive Komponente (-3 bzw. 5)
eines der beiden komplexen Widerstände (2, 3 bzw. 4, 5) ausschließlich durch die bereits vorhandene
Kapazität der zugehörigen Sammelschiene gegen Erde gebildet wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 844 192;
Schleicher: »Die moderne Selektivschutzteohnik
und die Methoden zur Fehlerortung«, Berlin 1936, S. 311, Abb. 85, S. 312;
M. Walter: »Strom- und Spannungswandler«,
München 1944, S. 34, Abb. 39;
ETZ, 1950, S. 389 bis 393.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEL12312A DE967743C (de) | 1952-05-10 | 1952-05-10 | Erdschlussschutz fuer Einphasengenerator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEL12312A DE967743C (de) | 1952-05-10 | 1952-05-10 | Erdschlussschutz fuer Einphasengenerator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE967743C true DE967743C (de) | 1957-12-12 |
Family
ID=7259136
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEL12312A Expired DE967743C (de) | 1952-05-10 | 1952-05-10 | Erdschlussschutz fuer Einphasengenerator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE967743C (de) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE844192C (de) * | 1942-11-04 | 1952-07-17 | Brown Ag | Einrichtung zum selektiven Erdschlussschutz von Wechselstrom-Generatoren |
-
1952
- 1952-05-10 DE DEL12312A patent/DE967743C/de not_active Expired
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE844192C (de) * | 1942-11-04 | 1952-07-17 | Brown Ag | Einrichtung zum selektiven Erdschlussschutz von Wechselstrom-Generatoren |
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