DE19620141A1 - Schutzanordnung zum Erfassen von Erdschlüssen im Erregerkreis einer elektrischen Maschine - Google Patents
Schutzanordnung zum Erfassen von Erdschlüssen im Erregerkreis einer elektrischen MaschineInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzanordnung zum Er
fassen von Erdschlüssen im Erregerkreis einer elektrischen
Maschine, bei der
- - ein eine sehr niederfrequente Spannung abgebender Rechteck generator einerseits über hochohmige Widerstände symme trisch an den Erregerkreis angekoppelt ist und andererseits über einen Meßshunt mit Erde verbunden ist und bei der
- - durch Benutzung einer an dem Meßshunt abfallenden Spannung eine Überprüfung eines den Erregerkreis, den Rechteckgene rator und den Meßshunt enthaltenden Meßkreises auf Unter brechung erfolgt.
Bei einer bekannten Schutzanordnung dieser Art (Siemens-Hand
buch "7UM515 V1 Digitaler Maschinenschutz", Best.-Nr. C7300-
G1100-C84-1) wird zur Überwachung des den Erregerkreis der
Maschine, den Rechteckgenerator und den Meßshunt aufweisenden
Meßkreises auf Unterbrechung der Umstand ausgenutzt, daß auch
bei einem einwandfreien Betrieb der elektrischen Maschine bei
jedem Polaritätswechsel der Spannung des Rechteckgenerators
über die Erdkapazitäten des Erregerkreises der Maschine ein
kapazitiver Ladestrom fließt. Überschreitet dieser Ladestrom
einen vorgegebenen Wert nicht, dann wird dies als Anzeichen
dafür gewertet, daß eine Unterbrechung des Meßkreises einge
treten ist. Eine Feststellung einer Unterbrechung des Meß
kreises ist wichtig, weil die Schutzanordnung bei unterbro
chenem Meßkreis Erdschlüsse nicht erfassen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzanord
nung der eingangs angegebenen Art so fortzuentwickeln, daß
eine Unterbrechung des Meßkreises mit vergleichsweise hoher
Sicherheit erfaßt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei der oben beschriebenen
Schutzanordnung erfindungsgemäß an den Meßshunt eine Inte
grieranordnung angeschlossen, die aus der am Meßshunt abfal
lenden Spannung eine der Spannungszeitfläche jeweils während
einer Halbperiode der Spannung des Rechteckgenerators ent
sprechende Meßgröße erzeugt und an ihrem Ausgang eine meß
größenabhängige Ausgangsgröße bereitstellt, und der Inte
grieranordnung ist eine Grenzwertstufe nachgeordnet, die bei
einem unterhalb eines vorgegebenen unteren Grenzwertes lie
genden Wert der Ausgangsgröße ein Alarmsignal abgibt.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Schutzanord
nung wird darin gesehen, daß sie unempfindlich gegenüber
Störgrößen im Meßkreis ist. Durch die Integrierschaltung wer
den nämlich über den Meßshunt auch erfaßte, in der Regel
kurzzeitige Störgrößen und Oberschwingungen seitens des Er
regerkreises in ihrem Einfluß erheblich verringert, so daß
das gemäß der Erfindung erzeugte Alarmsignal mit großer
Sicherheit nur dann gebildet wird, wenn tatsächlich eine
Unterbrechung des Meßkreises aufgetreten ist. Dazu trägt bei,
daß der untere Grenzwert unter Berücksichtigung der je
weiligen Erdkapazitäten des zu überwachenden Erregerkreises
eingestellt werden kann und Einfluß auf die Bildung des
Alarmsignals hat, weil die Größe der Spannungszeitfläche der
Ladung und damit dem Produkt aus Erdkapazitäten und Spannung
des Rechteckgenerators proportional ist. Ein weiterer Vorteil
der erfindungsgemäßen Schutzanordnung wird darin gesehen, daß
bei digitaler Weiterverarbeitung der Spannung am Meßshunt mit
vorangehender üblicher Abtastung der Analogwerte die Ab
tastung der Ausgangsgröße der Integrierschaltung zu erheblich
zuverlässigeren Ergebnissen führt.
Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur ein Ausfüh
rungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schutzanordnung darge
stellt.
Die Schutzanordnung 1 enthält einen Rechteckgenerator 2, der
eine sehr niederfrequente Spannung Ug(t) abgibt; die Frequenz
dieser Spannung Ug(t) liegt in der Größenordnung zwischen 0,5
und 4 Hz. Der Rechteckgenerator 2 ist über eine Ausgangs
klemme 3 und zwei hochohmige Vorwiderstände 4 und 5 symme
trisch an einen Erregerkreis 6 (nur schematisch dargestellt)
einer im übrigen nicht weiter gezeigten elektrischen Maschine
angekoppelt. Der Erregerkreis 6 weist Erdkapazitäten 7 und 8
auf, die jeweils dem halben Wert CE/2 der gesamten Erdkapazi
tät CE des Erregerkreises 6 entsprechen. Hinsichtlich seiner
anderen Ausgangsklemme 9 ist der Rechteckgenerator 2 über
einen Meßshunt 10 mit Erde verbunden. Es wird demzufolge von
dem Erregerkreis 6 unter Einschluß der Vorwiderstände 4 und 5
mit dem Rechteckgenerator 2 und dem Meßshunt 10 ein Meßkreis
gebildet, der sich über die Erdkapazitäten 7 und 8 des
Erregerkreises 6 schließt.
Durch die Spannung Ug(t) wird bei jedem Polaritätswechsel ein
Ladestrom Ig(t) durch die Vorwiderstände 4 und 5 und die Erd
kapazitäten 7 und 8 des Erregerkreises 6 getrieben, der in
dem Meßshunt 10 einen dem Ladestrom Ig(t) proportionalen
Spannungsabfall Umes hervorruft; dieser Ladestrom steigt nach
jedem Polaritätswechsel steil an und fällt danach expo
nentiell ab. Der Spannungsabfall Umes wird über Schaltungs
punkte 11 und 12 erfaßt und zur Erdschlußerfassung in einer
nicht weiter beschriebenen Weise ausgewertet. Einzelheiten
dieser Auswertung sind im Zusammenhang mit der vorliegenden
Erfindung nicht weiter von Interesse, so daß darauf hier
nicht näher eingegangen wird. Für diese Auswertung wird auch
die über einen besonderen Schaltungskreis 13 gewonnene
Steuerspannung Ust herangezogen, die der Summe der Spannung
Ug(t) und der Spannung Umes entspricht. Diese Spannung Ust
steht an weiteren Schaltungspunkten 14 und 15 zur Verfügung
und wird zusammen mit der Spannung Umes an den Schaltungs
punkten 11 und 12 zum Erfassen von Erdschlüssen des Erreger
kreises 6 verwendet.
Das Erfassen von Erdschlüssen im Erregerkreis 6 ist nur dann
zuverlässig mit der Schutzanordnung 1 möglich, solange tat
sächlich ein Strom Ig(t) fließen kann, also der Meßkreis mit
dem Rechteckgenerator 2 nicht unterbrochen ist. Um eine sol
che Unterbrechung feststellen zu können, ist bei dem in der
Figur dargestellten Ausführungsbeispiel an den Meßshunt 10
eine Integrieranordnung 16 angeschlossen, die während jeweils
einer Halbperiode der Spannung Ug(t) des Rechteckgenerators 2
eine Spannungszeitfläche bzw. Meßgröße aus der ihr zu
geführten Spannung Umes bildet. Eine Ausgangsgröße A am Aus
gang 17 der Integrieranordnung 16 entspricht somit dieser
Spannungszeitfläche bzw. Meßgröße bzw. der Ladungsänderung
der Erdkapazitäten 7 und 8 und wird in einer nachgeordneten
Grenzwertstufe 18 betragsmäßig darauf untersucht, ob sie
unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegt. Ist dies der
Fall, dann wird an einem Ausgang 19 der Schutzanordnung 1 ein
Alarmsignal S erzeugt. Dieses Alarmsignal S signalisiert
demzufolge, daß der Meßkreis unterbrochen ist, so daß die
Schutzanordnung 1 Erdschlüsse nicht erfassen kann, weil der
dazu notwendige Ladestrom Ig(t) nicht fließen kann.
In Abweichung von der oben beschriebenen Ausführungsform kann
die Ausgangsgröße A der Integrieranordnung aus der Differenz
jeweils aufeinanderfolgender Spannungszeitflächen (Meßgrößen)
gebildet sein. Vorteil davon ist, daß ein möglicherweise
durch den Erregerkreis 6 verursachtes Offset bzw. Gleichgröße
eliminiert wird.
Die Integrationszeit der Integrieranordnung ist jeweils da
durch bestimmt, daß mittels der Steuerspannung Ust die Null
durchgange dieser Spannung erfaßt werden, die jeweils nach
einer Halbperiode auftreten. Über einen Steuereingang 20 der
Integrieranordnung 16 können den jeweiligen Polaritätswechsel
der Spannung Ug(t) kennzeichnende Signale der Integrier
anordnung 16 zugeführt werden, so daß das Ausgangssignal A
dieser Integrieranordnung tatsächlich jeweils der Spannungs
zeitfläche entspricht, die sich aufgrund einer Integration
während jeweils einer Halbperiode der Spannung Ug(t) ergibt.
Claims (4)
1. Schutzanordnung zum Erfassen von Erdschlüssen im
Erregerkreis einer elektrischen Maschine, bei der
- - ein eine sehr niederfrequente Spannung abgebender Rechteck generator einerseits über hochohmige Widerstände symme trisch an den Erregerkreis angekoppelt ist und andererseits über einen Meßshunt mit Erde verbunden ist und bei der
- - durch Benutzung einer an dem Meßshunt abfallenden Spannung eine Überprüfung eines den Erregerkreis, den Rechteckgene rator und den Meßshunt enthaltenden Meßkreises auf Unter brechung erfolgt,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - an den Meßshunt (10) eine Integrieranordnung (16) ange schlossen ist, die aus der am Meßshunt (10) abfallenden Spannung (Umes) eine der Spannungszeitfläche jeweils wäh rend einer Halbperiode der Spannung (Ug(t)) des Rechteckge nerators (2) entsprechende Meßgröße erzeugt und an ihrem Ausgang (17) eine meßgrößenabhängige Ausgangsgröße (A) bereitstellt, und
- - der Integrieranordnung (16) eine Grenzwertstufe (18) nach geordnet ist, die bei einem unterhalb eines vorgegebenen unteren Grenzwert es liegenden Wert der Ausgangsgröße (A) ein Alarmsignal (S) abgibt.
2. Schutzanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Ausgangsgröße (A) der Integrieranordnung (16) der
Meßgröße entspricht.
3. Schutzanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Ausgangsgröße der Differenz jeweils zweier
aufeinanderfolgender Meßgrößen entspricht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19620141A DE19620141C2 (de) | 1996-05-07 | 1996-05-07 | Meßanordnung zum Erfassen von Erdschlüssen im Erregerkreis einer elektrischen Maschine |
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DE19620141A DE19620141C2 (de) | 1996-05-07 | 1996-05-07 | Meßanordnung zum Erfassen von Erdschlüssen im Erregerkreis einer elektrischen Maschine |
Publications (2)
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DE19620141A1 true DE19620141A1 (de) | 1997-11-13 |
DE19620141C2 DE19620141C2 (de) | 2001-10-31 |
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DE19620141A Expired - Fee Related DE19620141C2 (de) | 1996-05-07 | 1996-05-07 | Meßanordnung zum Erfassen von Erdschlüssen im Erregerkreis einer elektrischen Maschine |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19620141C2 (de) |
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