DE2505504A1 - PROTECTIVE DEVICE FOR ELECTRIC MACHINE OR TRANSFORMER WITH VERY HIGH PERFORMANCE - Google Patents

Description

^ROWN, BOVERI & CIE . AKTIENGESELLSCHAFT^ ROWN, BOVERI & CIE. SHARED COMPANY

MANNHEIM BROWN BOVERlMANNHEIM BROWN BOVERl

Mp.-Nr. 511/75 Mannheim, den 5. Febr. 1975 Mp.no. 511/75 Mannheim, February 5, 1975

ZFE/P1-H/BtZFE / P1-H / Bt

Schutzeinrichtung für elektrische Maschine oder Transformator sehr großer Leistung. Protective device for an electrical machine or transformer with a very high output.

Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für eine elektrische Maschine oder einen Transformator sehr großer leistung ; mit Stromiaeßelementen an den Ableitungen und an den Zuleitungen; zum Sternpunlct, wobei die Strommeßwerte jeder Phase miteinander* verglichen v/erden und bei Torliegen einer Differenz der Meßwerte ein StÖrungssignal angezeigt wird und/oder Maßnahmen zur Abschaltung und/oder Entregung des Generators eingeleitet werden. Eine solche Anordnung für den Schutz eines Generators ist z.B. aus der Druckschrift der Brown Boveri & Cie Aktiengesellschaft, Impressum C 1009/S, Seite 8 bekannt.The invention relates to a protective device for an electrical Machine or transformer of very high power; with Stromiaeßelemente on the down conductors and on the supply lines; to the star point, whereby the current measured values of each phase are related to each other * compared v / ground and if there is a difference between the measured values, a fault signal is displayed and / or measures are taken to switch off and / or de-energize the generator. Such an arrangement for the protection of a generator is known e.g. from the publication of Brown Boveri & Cie Aktiengesellschaft, imprint C 1009 / S, page 8.

Bei der dort beschriebenen Generatorschutzeinrichtung dienen z.B. sechs Stromwandler, die im Zuge der Generatorableitungen i und der Sternpunlct zuleitung liegen, zur Messung der fließenden ; Ströme. Dabei sind jeweils die Anschlüsse zweier gleichphasiger Stromwandler an die Wicklungen eines Differentialrelais angeschlossen. Dieses spricht an, wenn eine Differenz zwischen den beiden gemessenen Strömen besteht und löst ein Warnungssignal aus oder leitet Maßnahmen zur Abschaltung oder Entregung des Generators ein. Zur Speisung der für die Abschaltung des Generatorschalters bzw. der Betätigung der Entregungseinrichtung dienenden zusätzlichen Relais ist eine eigensichere Stromquelle', wie z.B. eine Akkumulatorenbatterie, vorgesehen.Serve in the generator protection device described there E.g. six current transformers, which are located in the course of the generator leads i and the star point supply line, for measuring the flowing; Currents. The connections of two in-phase current transformers are connected to the windings of a differential relay. This responds when there is a difference between the two measured currents and triggers a warning signal or initiates measures to switch off or de-excite the generator. For supplying the for switching off the generator switch or the additional relay used to actuate the de-excitation device is an intrinsically safe power source ', such as an accumulator battery.

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ORlGiNAL HViSPECTEDORlGiNAL HViSPECTED

Die Genauigkeit der Überwachung mittels solcher Einrichtungen ist weitgehend von der Übereinstimmung der Primär- und Sekuridärstromkennlinien der das Differentialrelais speisenden Strom-' wandler abhängig. Die zur Verwendung gelangenden Eisenkern-Stromwandler haben jedoch den Nachteil der magnetischen Sättigung des Eisens. Dadurch ist die Proportionalität zwischen Primär- ■ strom und Sekundärstrom von einem bestimmten Induktionswert an ! nicht mehr gegeben. Die hierdurch verschlechterte Übersetzungsgenauigkeit ist bei Kurzschlußvorgängen mit sehr großen Strömen : über ca. 20 KA sehr problematisch, wenn Schutzrelais von diesen ' Wandlern gespeist werden. Diesen wird nämlich bei mangelnder : Übereinstimmung der Kennlinien infolge der Sättigung ein Fehler : im Generator oder Transformator vom Stromwandler vorgetäuscht, '■. ]obwohl Generator und Transformator gesund sind. Aus einer stati : stischen Erfassung von Auslösefällen geht hervor, daß von ^: 10 Generatorschutz-Auslösungen im Durchschnitt 8 unnötige Fehlabschaltungen auftreten, die eindeutig durch Falschmessungen der konventionellen Stromwandler verursacht v/erden. Insbesondere bei sehr großen Generatoren entstehen hierdurch sehr hohe Stillstandskosten, die die Wirtschaftlichkeit der Kraftwerke nicht unerheblich belasten und daher von jedem Kraftwerksleiter gefürchtet sind.The accuracy of the monitoring by means of such devices is largely dependent on the correspondence of the primary and secondary current characteristics of the current transformers feeding the differential relay. The iron-core current transformers used, however, have the disadvantage of the magnetic saturation of the iron. This means that the proportionality between the primary ■ current and the secondary current is from a certain induction value! no longer given. The resulting deterioration in the translation accuracy is very problematic in short-circuit processes with very high currents: over approx. 20 KA if protective relays are fed by these converters. In the event of a lack of agreement between the characteristic curves, the saturation causes a fault: in the generator or transformer, the current transformer simulates it, '■. ] although the generator and transformer are healthy. From a stati: stischen detection of triggering cases, it is apparent that ^by: 10 Generator Protection triggering an average of 8 unnecessary false alarms may occur, which clearly due to incorrect measurements of the conventional current transformer caused v / ground. In the case of very large generators in particular, this results in very high downtime costs, which have a not inconsiderable burden on the economic efficiency of the power plants and are therefore feared by every power plant manager.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, die bekannten- Nachteile von Stromwandlern mit Eisenkernen gespeisten Schutzanordnungen zu vermeiden und durch Einsatz von Meßelementen, bei denen die Kennlinie der gemessenen Werte als Funktion der zu messenden s Werte bei mindestens zwei Bauelementen weitgehend ohne großen Auf viand übereinstimmt, zu schaffen.It is the object of the invention, the acquaintances disadvantages of current transformers with iron cores to avoid fed protection arrangements and by the use of measuring elements, in which the characteristic curve as a function of viand match the measured values to be measured S values at least two devices largely without great on, to accomplish.

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht bei der eingangs erwähnten Anordnung erfindungsgemäß darin, daß zur Messung der The solution to the problem posed in the above-mentioned arrangement according to the invention is that for measuring the

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PaMF 1 (172.1 iSOO/KFiPaMF 1 (172.1 iSOO / KFi

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in den Ableitungen sowie in den Zuleitungen zum Sternpunkt fließenden Ströme jeweils mindestens ein Hallgenerator dient, welcher an den die Leiter der Ableitungen bzw, Zuleitungen zum Sternpunkt mit Abstand umgebenden, aus nicht magnetisierbarem Material bestehenden, isolierenden Rohren angeordnet ist.in the down conductors as well as in the feed lines to the star point flowing currents each serves at least one Hall generator, which is connected to the conductors of the down conductors or supply lines to the Star point is arranged at a distance surrounding, made of non-magnetizable material, insulating tubes.

Die Messung großer Gleichströme ist an und für sich aus der ETZ-A 1956, Aufsatz, von Kurth und Maatz "Messung hoher Gleichströme mit Hallgeneratoren", Seite 487 bis 490 bekannt. Dort ist jedoch die Verwendung eines besonderen Eisenjoches erforderlich, das wegen der oben erwähnten Sättigungseigenschaften und der dadurch bedingten Fehlermöglichkeiten bei Differenzmessungen gerade vermieden werden soll. .The measurement of large direct currents is inherent in the ETZ-A 1956, article, from Kurth and Maatz "Measurement of high direct currents with Hall generators", pages 487 to 490 known. there however, the use of a special iron yoke is required because of the above-mentioned saturation properties and the resulting possible errors in differential measurements just to be avoided. .

Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß zur Erregung der Hallgeneratoren eine für die Schutzeinrichtung sowieso vorhandene Gleichstromquelle dient. Bei i einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß zur Erregung der Hallgeneratoren ein an die Maschinenspannung angeschlossener, für andere Zwecke bereits vorhandener > Spannungswandler diente dem ein Gleichrichter nachgeschaltet ■ ist. IIn a particular embodiment of the invention it is provided that for the excitation of the Hall generators a direct current source for the protective device is used anyway. At i Another embodiment of the invention is provided that to excite the Hall generators a connected to the machine voltage, which is already available for other purposes> Voltage converter was used to connect a rectifier ■ is. I.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung sind die Hall generatoren innerhalb der der Kapselung der Zu- bzw. Ableitungen dienenden ■ Rohre angeordnet.■Bei dieser Anordnung werden die Hallgenera- ; toren durch die Rohre durchstreichende Kühlluft gekühlte jIn a further development of the invention, the Hall generators are within the encapsulation of the supply and discharge lines Pipes arranged. ■ With this arrangement, the hall generators; cooling air passing through the pipes j

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel. Es zeigen: ' \ Further details and advantageous developments of the invention emerge from the exemplary embodiment described below and shown in the drawing. It show: ' \

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Die Fig. 1 ein Schaltschema einer Generatorschützeinrichtung1 shows a circuit diagram of a generator contactor device

nach der Erfindung,
die Fig. 2 einen Schnitt durch die Generatorableitungen mit !according to the invention,
Fig. 2 shows a section through the generator leads!

auf diesen aufgebauten Hallgeneratoren,und -i die Fig. 3 eine Kennlinie für die Hallspannung in Abhängigkeit Tom Generat or strom bei konstantem Erreger strom in·. ' jHall generators built on these, and FIG. 3 shows a characteristic curve for the Hall voltage as a function of the Tom generator current with a constant excitation current in ·. 'j

In den Zeichnungen ist mit 1 das zu schützende Objekt, ein Generator oder Transformator mit sechs herausgeführten An- j Schlüssen U, V, ¥ und X, Y, Z und entsprechenden Ableitungen 2 bzw. 3 bezeichnet. Die Leiter der Ableitungen 2 bzw. 3 sind jeweils, wie in Figur 2 dargestellt, von konzentrisch sie umfassenden Rohren 4 umgeben, welche aus einem isolierenden, nicht magnetisierbaren Material bestehen. An der Innenfläche dieser Rohre 4 sind in einem der anliegenden Betriebsspannung entsprechenden Abstand jeweils mehrere parallel geschaltete Hallgeneratoren 5 angeordnet. Im Bereich der Hallgeneratoren sind weiterhin der Abschirmung gegen Fremdmagnetfelder dienende, aus nicht magnetischem Metall bestehende, die isolierenden Rohre 4 konzentrisch umfassenden zusätzlichen Rohre 9 Torgesehen. In the drawings, 1 denotes the object to be protected, a generator or transformer with six lead-out connections U, V, ¥ and X, Y, Z and corresponding leads 2 and 3, respectively. The conductors of the discharge lines 2 and 3 are each surrounded, as shown in FIG. 2, by tubes 4 which surround them concentrically and which consist of an insulating, non-magnetizable material. A plurality of Hall generators 5 connected in parallel are arranged on the inner surface of these tubes 4 at a distance corresponding to the applied operating voltage. In the area of the Hall generators, additional tubes 9, which are made of non-magnetic metal and which concentrically surround the insulating tubes 4, serve to shield against external magnetic fields.

Die Hallgeneratoren sind über Erregerleitungen 6, die z.B. an die für die Schutzeinrichtung sowieso erforderliche sichere Gleichstromquelle, z.B. einer Batterie, und andererseits über leitungen 7 an die elektronischen Relais 8 der Schutzeinrichtung angeschlossen. Diese arbeitet in üblicher Weise, d.h. bei Auftreten einer Stromdifferenz zwischen einem Leiter der Ableitung und dem zugehörigen Leiter zum Sternpunkt oder bei Überschreiten des zulässigen Stromes eines Leiters erfolgt eine Signalgabe zur Einleitung der entsprechenden Maßnahmen, wie z.B. Abschaltung der Maschine oder Entregung des Rotors oder dergl.The Hall generators are connected via excitation lines 6, which are e.g. Direct current source, e.g. a battery, and on the other hand via lines 7 to the electronic relay 8 of the protective device connected. This works in the usual way, i.e. when a current difference occurs between one conductor of the down conductor and the associated conductor to the star point or if the permissible current of a conductor is exceeded, a Signaling to initiate the appropriate measures, such as switching off the machine or de-energizing the rotor or the like

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Claims (4)

511/75511/75 Pat entans prüchePat ent claims Schutzeinrichtung für elektrische Maschine oder Transfor- ; mator sehr großer leistung mit Strommeßelementen an den · Ableitungen und an den Zuleitungen zum Sternpunkt, wobei
die Stromineßwerte jeder Phase miteinander verglichen werden . und bei Vorliegen einer Differenz der Meßwerte ein Störungs-' signal angezeigt wird und/oder Maßnahmen zur Abschaltung
und/oder Entregung des Generators eingeleitet v/erden,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der in den Äblei- _; tungen sowie in den Zuleitungen zum Sternpunkt(.3) fließenden Ströme jeweils mindestens ein Hallgenerator dient, welcher
an den die Leiter der Ableitungen bzw. Zuleitungen zum i Sternpunkt mit Abstand umgebenden, aus nicht magnetisier- : barem Material bestehenden, isolierenden Rohren (5) ange-Protective device for electrical machine or transformer; mator very high power with current measuring elements on the · outgoing lines and on the supply lines to the star point, whereby
the current measurement values of each phase are compared with one another . and if there is a difference between the measured values, a fault signal is displayed and / or measures to switch off
and / or de-excitation of the generator initiated,
characterized in that for measuring the lead in the _; lines as well as in the supply lines to the star point (.3) flowing currents each at least one Hall generator is used, which
to the insulating tubes (5) that surround the conductors of the down conductors or supply lines to the neutral point at a distance and are made of non-magnetizable material. ordnet ist.is arranged. 2. Generatorschutzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erregung der Hallgeneratoren eine für : j die Schutzeinrichtung sowieso vorhandene Gleichstromquelle2. Generator protection arrangement according to claim 1, characterized in that that for the excitation of the Hall generators there is a direct current source for: j the protective device dient. ·. serves. ·. j j 3. Generat or schutzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ^: zeichnet, daß zur Erregung der Hallgeneratoren ein an die
Maschinenspannung angeschlossener, für andere Zwecke bereits vorhandener Spannungswandler dient, dem ein Gleichrichter : nachgeschaltet ist. !3. generat or protection arrangement according to claim 1, characterized ^marked: characterized in that for the excitation of a Hall generators to the
Machine voltage connected, for other purposes already existing voltage converter is used, which is followed by a rectifier. ! 4. Generatorschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hallgeneratoren inner- ; halb der der Kapselung der Zu- bzw. Ableitungen dienenden
Rohre (5) angeordnet sind. !4. generator protection arrangement according to one of claims 1, 2 or 3, characterized in that the Hall generators inner; half of those used to encapsulate the supply and discharge lines
Pipes (5) are arranged. ! 609834/0520609834/0520 LeerseiteBlank page