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Erdschlussschutzeinrichtung für einphasige Wechselstromgeneratoren
Es ist bekannt, dass diejenigen Teile der drei Wicklungsstränge eines Drehstromgenerators, die in der Nähe des Wicklungsstempunktes liegen, durch Erdschlussschutzeinrichtungen nicht ohne weiteres überwacht werden können. Um auch diese Teile der Wicklungsstränge gegen Erd- schlüsse zu sichern, kann man nach einem bekannten Vorschlag dem Stempunkt des zu überwachenden Drehstromgenerators eine Spannung von geeigneter Höhe gegen Erde aufdrücken.
Bei Drehstromgeneratoren kann z. B. durch entsprechende Wicklungsanordnung leicht eine solche Vektorlage der Zusatzspannung erreicht werden, dass der verlagerte Nullpunkt mit keinem Punkt der Phasenspannungen bzw. der Spannungen an den Generatorwicklungen zusammenfällt, d. h. dass bei jeder Lage des Erdschlusspunktes in der Wicklung eine ausreichende Zusatzspannung vorhanden ist.
Um nun auch bei einphasigen Wechselstromgeneratoren eine Überwachung der gesamten Wechselstromwicklung auf Erdschlüsse zu ermöglichen, schlägt die vorliegende Erfindung vor, dem Wicklungsnullpunkt des Schützlings eine solche Zusatzspannung gegen Erde aufzudrücken, die gegenüber der in der überwachten Wicklung des Schützlings induzierten Spannung um 90 elektrisch phasenverschoben ist. Weitere Ausbildungen der Erfindung werden an Hand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele erläutert.
Fig. l-3 lassen mehrere vorteilhafte Möglichkeiten erkennen, die für die Verlagerung des Nullpunktes erforderliche Zusatzspannungen zu erzeugen. In allen Figuren bedeuten 1 und 2 Wechselstromwicklungen des zu überwachenden Einphasengenerators, deren gemeinsamer Verbindungspunkt (Wicklungsnullpunkt) mit Erde verbunden ist. In diese Verbindungsleitung sind bei den gewählten Ausführungsbeispielen ein Stromwandler 5 für den Anschluss des Strompfades des Erdschlussrelais und für die Begrenzung des Erdschlussstromes ein Wandler 3 geschaltet, dessen Sekundärwicklung über eine geeignete spannungsabhängige Widerstandsanordnung, z. B. über Eisenwasserstoffwiderstände 4, geschlossen ist. Die Zusatzspannung für die Verlagerung des
Systemnullpunktes wird bei allen Ausführungs- beispielen in die Nullpunktserdleitung eingeführt.
Die Erzeugung dieser Verlagerungsspannung kann in verschiedener Weise erfolgen.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird die Verlagerungsspannung in dem zu überwachenden Generator selbst erzeugt. Zu diesem
Zweck ist eine Zusatzwicklung 6 vorgesehen, die gegenüber der Hauptwicklung 90'elektrisch phasenverschoben ist. Besonders vorteilhaft ist es, die Zusatzwicklung in entsprechende freie Nuten des Generators einzubauen. Die Zusatzwicklung wird zweckmässig so ausgelegt, dass die in ihr induzierte Wechselspannung etwa 10-15% der Generatorklemmspannung ist.
Nach einem zweiten Vorschlag, der in Fig. 2 veranschaulicht ist, wird die Zusatzspannung mittels eines kleinen Einphasen-SynchronGenerators 7 gewonnen, der mit dem Generator starr gekuppelt ist. Die Kupplung der beiden Maschinen kann unmittelbar oder mittelbar, z. B. über ein Zahnradvorgelege, erfolgen.
Fig. 3 zeigt eine weitere Möglichkeit, die Zusatzspannung zu erzeugen. In diesem Falle ist ein elektrisch gekuppelter Synchron-EinankerUmformer 8 mit zwei gegeneinander um 90 elektrisch versetzten Wicklungen 9 und 10 vorhanden, von denen die Wicklung 9 an die Generatorspannung angeschlossen ist und im Umformer die Erzeugung eines motorischen Drehmomentes bewirkt. Die Wicklung 10 liefert die gegenüber der Generatorspannung um 90 elektrisch phasenverschobene Verlagerungsspannung.
Es empfiehlt sich, die Wicklung 9 des Umformers über einen Einphasentransformator 11 an die Generatorspannung anzuschliessen. Bei Wahl eines geeigneten Übersetzungsverhältnisses ist es dann möglich, die beiden Wicklungen des Umformers gleich auszulegen.
Bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel ist noch ein Umschalter 12 vorgesehen, durch den die Wicklung 10 des Umformers entweder über einen Kondensator an die Sekundärklemmen des Einphasentransformators 11 angeschlossen
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oder in die Verbindungsleitung zwischen dem WicklungsnullpunktundErde eingeschaltetwerden kann. Während des Anlaufens des Umspanners befindet sich der Schalter 12 in der erstgenannten
Stellung ; die Wicklung 10 des Umformers wirkt dann als Hilfsphase.
Während bei den Ausführungsbeispielen nach
Fig. 2 und 3 der Zusatzgenerator bzw. der Umformer eine eigene konstante Gleichstromerregung erhält, wodurch auch die Zusatz- spannung ohne weiteres konstantgehalten werden kann, schwankt bei der Anordnung nach Fig. 1 die Zusatzspannung mit der Erregung des Hauptgenerators zwischen Leerlauf und Vollast. Ausserdem sind durch die vorhandenen freien Nuten nur bestimmte Spannungsstufen durch die Zusatzwicklung erreichbar. Es empfiehlt sich daher, die Erdschlussschutzeinrichtung so auszulegen, dass auch bei der kleinsten auftretenden Zusatzspannung die Verlagerung des Wicklungnullpunktes ausreicht, um den Generator im Leerlauf betriebssicher gegen alle Wicklungserdschlüsse zu schützen.
Ist jedoch eine gleichbleibende Verlagerungspannung erwünscht, so empfiehlt es sich, die im Generator selbst erzeugte Zusatzspannung durch Anwendung zusätzlicher Mittel auf einen bestimmten konstant bleibenden Wert zu regeln.
Z. B. wird die Zusatzspannung über einen regelbaren Einphasentransformator in die Verbindungsleitung zwischen dem Generatornullpunkt und Erde eingeführt. Als Transformator kann ein Stufenregeltransformator benutzt werden, dessen Stufenschalter selbsttätig durch ein Spannungsregelrelais gesteuertwird, das seinerseits von der Sekundärspannung des Regeltransformators beeinflusst wird. Natürlich kann auch eine stufenlose Regelung, z. B. mittels eines Transformators mit Taucheisenkem, Anwendung finden.
Es ist selbstverständlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorbestimmten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Auch ist es für die Erfindung an sich gleichgültig, in welcher Weise die Relaiseinrichtung des Erdschlussnetzes ausgebildet ist, ob z. B. ein wattmetrisches Erdschlussrelais oder ein lediglich vom Erdschlussstrom beaufschlagtes Erdschlussrelais benutzt wird.
PATENTANSPRÜCHE : l. Erdschlussschutzeinrichtung für EinphasenWechselstromgeneratoren, dadurch gekennzeichnet, dass dem Wicklungsnullpunkt des Schützlings eine Zusatzspannung gegen Erde aufgedrückt wird, die gegenüber der in der Wechselstromwicklung des Schützlings induzierten Spannung um 90'elektrisch phasenverschoben ist.