DE3706932C2

DE3706932C2 -

Info

Publication number: DE3706932C2
Application number: DE19873706932
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl.-Ing. 3167 Burgdorf De Trost
Original assignee: Individual
Current assignee: TROST, JUERGEN, DIPL.-ING., 3167 BURGDORF, DE
Priority date: 1987-03-04
Filing date: 1987-03-04
Publication date: 1990-04-12
Also published as: DE3706932A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum hilfsspannungsfreien Bestimmen des Isolationswiderstandes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for auxiliary voltage-free Determine the insulation resistance according to the preamble of Claim 1.

Verfahren zum hilfsspannungsfreien Bestimmen des Isolationswiderstandes sind vielfältig bekannt, so z. B. aus
der AT-PS 2 75 640,
der DE-OS 15 13 460,
der DD-PS 52 78 und T. Kornas:
der Rotorerdschlußschutz für Synchronmaschinen großer Leistung; Elektrotechnik und Maschinenbau, Jahrg. 101 (1985), Heft 10, S. 468 bis 471.A wide variety of methods for determining the insulation resistance without auxiliary voltage are known. B. from
the AT-PS 2 75 640,
DE-OS 15 13 460,
the DD-PS 52 78 and T. Kornas:
the rotor earth fault protection for synchronous machines of high performance; Electrical engineering and mechanical engineering, year 101 (1985), issue 10, pp. 468 to 471.

In der AT-PS 2 75 640, die dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zugrundeliegt, ist eine Anordnung bestehend aus einer zwischen Läufermasse und positivem Anschluß der Erregerwicklung geschalteten Geberwicklung und einer ständerseitigen Empfängerwicklung angegeben. Beim Auftreten eines Erdschlusses fließt ein Strom durch die Geberwicklung, welcher in der Empfängerwicklung eine Signalspannung erzeugt. Dieser aufgrund ihrer Einfachheit vorteilhaften Einrichtung zur Erkennung von Erschlüssen haften allerdings Nachteile an. Zum einen können Erdschlüsse in unmittelbarer Nachbarschaft der Geberwicklung nicht gemessen werden wie aus dem in der AT-PS 2 75 640 selbst angegebenen Potentialverlauf längs der Erregerwicklung erkennbar ist. Zum anderen erlaubt diese Anordnung, da der Strom durch die Geberwicklung nicht nur vom Betrag des Erdschlußwiderstandes sondern auch vom Erdschlußort abhängt, keine quantitative Erdschlußerfassung.In AT-PS 2 75 640, on which the preamble of claim 1 is based, is an arrangement consisting of a between rotor mass and positive connection of the field winding switched encoder winding and a stator-side receiver winding specified. When an earth fault occurs, Current through the encoder winding, which in the receiver winding generates a signal voltage. This because of its simplicity advantageous device for the detection of connections however disadvantages. For one thing, earth faults in immediate vicinity of the donor winding was not measured are as specified in the AT-PS 2 75 640 itself Potential course along the field winding is recognizable. To the others allow this arrangement because the current flows through the encoder winding not only on the amount of earth fault resistance but also depends on the earth fault location, no quantitative earth fault detection.

Die in der DE-OS 15 13 460 angesprochene Anordnung unterscheidet sich von der oben angesprochenen nur durch den Ort der Ankopplung (Sternpunkt des Erregergenerators) und der Ankopplungsart (kapazitiv). Diese Anordnung weist somit die gleichen Vor- und Nachteile wie die in der AT-PS 2 75 640 beschriebenen auf.The arrangement mentioned in DE-OS 15 13 460 differs differ from the above only by the location of the coupling (Star point of the excitation generator) and the coupling type (capacitive). This arrangement thus has the same advantages and disadvantages such as those described in AT-PS 2 75 640.

Als ein Kriterium für einen Erdschluß wird in dem Verfahren nach dem Beitrag von T. Kornas, E. u. M., 1983, S. 468 bis 471, die Pulslänge eines pulsierenden Erdstromes, der aus dem Sternpunkt einer Kondensatoranordnung gegen Läufermasse fließt, benutzt. Eine Erdschlußerfassung nach diesem Kriterium ist insbesondere aufgrund seiner einfachen Auswertung von Vorteil, läßt aber keine quantitativen Messungen zu, da die erwähnte Pulslänge nicht von der Größe des Erdschlußwiderstandes abhängt und die Amplitude der Pulse nicht nur von dem Erdschlußwiderstand sondern auch vom - unbekannten - Erdschlußort abhängen.As a criterion for an earth fault in the procedure after the contribution by T. Kornas, E. u. M., 1983, pp. 468 to 471, the pulse length a pulsating earth current, which originates from the star point of a Capacitor arrangement against rotor ground flows used. A Earth fault detection according to this criterion is due in particular its simple evaluation is an advantage, but leaves no quantitative measurements because the pulse length mentioned is not depends on the size of the earth fault resistance and the amplitude the pulses not only from the earth fault resistance but also depend on the - unknown - earth fault location.

In der DD-PS 52 78 ist ein Verfahren zur Bestimmung des Erdschlusses im Rotor eines Generators durch wechselseitige Spannungsmessung zwischen den Anschlüssen der Erregerwicklung und der Läufererde angegeben. Dieses Verfahren erlaubt bei Generatoren mit Gleichstromerregermaschine auch die quantitative Bestimmung des Erdschlußwiderstandes; es läßt sich aber nicht ohne weiteres auf gleichrichtererregte Generatoren übertragen, da die Erregereinrichtung zum einen durch einen Schaltungsteil, in dem nur Wechselspannungen auftreten, erweitert ist, zum anderen durch das Verhalten der Gleichrichterbrücke der Erregerspannung Wechselanteile überlagert sind. Diese Wechselspannungen beeinflussen das Meßergebnis, da sie Erdströme nicht nur über den Erdschlußwiderstand sondern auch über die Erdkapazität bewirken, d. h. die Messung wird abhängig von Maschinenparametern und der Temperatur der Erregereinrichtung.DD-PS 52 78 describes a method for determining the earth fault in the rotor of a generator by mutual voltage measurement between the connections of the field winding and the Runner earth specified. This procedure allows for generators with DC excitation machine also the quantitative determination the earth fault resistance; but it cannot be done easily transferred to rectifier-excited generators, because the excitation device on the one hand by a circuit section in which only AC voltages occur, is expanded by the other Behavior of the rectifier bridge of the excitation voltage AC components are superimposed. These AC voltages affect that Measurement result, since it not only earth currents via the earth fault resistance but also through the earth's capacity, d. H. the Measurement becomes dependent on machine parameters and the temperature the excitation device.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein von den Parametern der Maschine (insbesondere der Erdkapazität) unabhängiges Verfahren anzugeben, das eine quantitative Bestimmung des Erdschlußwiderstandes und damit die Beobachtung einer Schadensentwicklung erlaubt.The invention has for its object one of the parameters independent of the machine (especially the earth's capacity) specify a quantitative determination of the earth fault resistance and thus the observation of damage development allowed.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale im Anspruch 1 gelöst.The object is achieved by the characterizing features in claim 1 solved.

Besonders vorteilhaft ist hierbei, daß aufgrund der Auswertung der Gleichanteile der Erdströme das Verfahren unabhängig von Maschinenparametern und daß bestehende Generatoranlagen leicht nachgerüstet werden können. Gleichzeitig können Erdschlußwiderstände ihrer Größe nach bestimmt werden, wodurch eine Schadensbeobachtung und eine Einplanung von Wartungsterminen möglich wird.It is particularly advantageous that based on the evaluation of the direct components of the earth currents the process regardless of machine parameters and that existing Generator systems can be easily retrofitted. At the same time earth fault resistances can be determined according to their size, whereby damage monitoring and scheduling of Maintenance appointments becomes possible.

Eine zweckmäßige Weiterbildung ist in Anspruch 2 gekennzeichnet.A useful training is characterized in claim 2.

Durch den Vergleich der wechselweise gemessenen Erdströme lassen sich zusätzlich Aussagen über den Ort des aufgetretenen Erdschlusses gewinnen; werden unterschiedliche Erdströme gemessen, liegt der Erdschluß in der Erregerwicklung des Generators und läßt sich in Prozent der Erregerwicklungslänge angeben. Für die Planung von Wartungsarbeiten ist die Kenntnis einer Schadensstelle von Bedeutung. Besonders vorteilhaft ist jedoch, daß, wenn ein veränderlicher Fehlerort beobachtet wird, hieraus auf einen mehrfachen Erdschluß geschlossen werden kann.By comparing the alternately measured earth currents there are additional statements about the location of the earth fault win; if different earth currents are measured, there is an earth fault in the excitation winding of the generator and can be in Specify percent of the field winding length. For the planning of Knowledge of a damage site is important for maintenance work. It is particularly advantageous, however, that if a variable Fault location is observed, from this on a multiple Earth fault can be closed.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. The invention is illustrated below in the Figure illustrated embodiment explained in more detail.

Die Erregereinrichtung von Synchronmaschinen ist üblicherweise wie in der Figur dargestellt aufgebaut.The excitation device of synchronous machines is usually as shown in the figure.

Eine Erdschlußschutzeinrichtung, die nach dem Verfahren nach Anspruch 1 und 2 arbeitet, besteht beispielsweise aus zwei Strommeßstellen SM 1 und SM 2, die wechselweise über die Analogschalter S 1 und S 2 zwischen Anschlüsse der Erregerwicklung und Läufererde geschaltet werden. Die so gemessenen Erdströme IE 1 und IE 2 sind abhängig von der Größe und dem Ort eines Isolationsfehlers RF. In jedem Falle läßt sich aus den Gleichanteilen der Erdströme IE 1 und IE 2 durch Anwendung des Kirchhoffschen Maschensatzes und des ohmschen Gesetzes auf den Meßkreis der Betrag des Widerstandes RF (bei mehreren Fehlern der Betrag der Parallelschaltung der Erdschlußwiderstände) berechnen. Bei Gleichheit der Erdströme IE 1 und IE 2 liegt der Fehlerort in der Drehstromwicklung oder in der Mitte der Erregerwicklung (Unterscheidung durch Auswertung der Wechselanteil möglich). Bei ungleichen Erdströmen IE 1 und IE 2 liegt der Fehlerort in der Erregerwicklung und läßt sich in Prozent der Erregerwicklungslänge 1 ERR angeben.An earth fault protection device, which works according to the method of claim 1 and 2, consists for example of two current measuring points SM 1 and SM 2 , which are alternately connected via the analog switches S 1 and S 2 between connections of the field winding and rotor earth. The earth currents IE 1 and IE 2 measured in this way depend on the size and location of an insulation fault RF . In any case, the amount of the resistance RF (in the case of several errors, the amount of the parallel connection of the earth fault resistors) can be calculated from the equal proportions of the earth currents IE 1 and IE 2 by applying Kirchhoff's law and meshes and Ohm's law to the measuring circuit. If the earth currents IE 1 and IE 2 are identical, the fault location is in the three-phase winding or in the middle of the field winding (differentiation possible by evaluating the alternating component). If the earth currents IE 1 and IE 2 are different, the fault location is in the field winding and can be specified as a percentage of the field winding length 1 ERR .

Claims

1. Verfahren zum hilfsspannungsfreien Bestimmen des Isolationswiderstandes zwischen der gleichrichtergespeisten, potentialfrei angeordneten Erregereinrichtung und der umgebenden Läufererde von Synchronmaschinen durch Messen von Erdströmen,
dadurch gekennzeichnet,
daß wechselseitig an zwei Anschlüssen Erdströme gemessen werden und
daß aus den Gleichanteilen der Erdströme der Isolationswiderstand quantitativ bestimmt wird.1. A method for determining the insulation resistance between the rectifier-fed, potential-free excitation device and the surrounding rotor earth of synchronous machines by measuring earth currents,
characterized,
that earth currents are measured alternately at two connections and
that the insulation resistance is determined quantitatively from the equal proportions of the earth currents.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Vergleich der Beträge der Gleichanteile der Ort des Isolationswiderstandes festgestellt wird.2. The method according to claim 1, characterized, that by comparing the amounts of the DC components the location of the Insulation resistance is determined.