DE648301C

DE648301C - Gestellschlussschutzanordnung zur Erfassung des Gesellschlusses am Sternpunkt oder in unmittelbarer Naehe des Sternpunktes der Wicklungen dreiphasiger Maschinen und Apparate

Info

Publication number: DE648301C
Application number: DES114282D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr-Ing Karl Hammers
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1934-06-10
Filing date: 1934-06-10
Publication date: 1937-07-28

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AIH 28. JULI 1937

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 c GRUPPE 68so

o- ■ ■ ■

Zusatz zum Patent 631 222 **)

'■ Patentiert im Deutschen Reiche vom 10. Juni 1934 ab

Das Hauptpatent hat angefangen am 2. August 1932.

Im Hauptpatent ist eine Gestellschlußschutzeinrichtung angegeben, welche auf dem ^ Vergleich zweier Teilspannungen einer verketteten Spannung· gegen Erde oder einen anderen Potentialpunkt beruht. Dort ist beispielsweise zwischen zwei Phasenleitern ein Widerstand induktiver oder Ohmscher Natur geschaltet und der Mittelpunkt oder ein anderer Punkt dieses Widerstandes mit Erde oder einem

ίο anderen' Potentialpunkt verbunden, der ein gegenüber Erde bestimmtes Potential besitzt.

Es ergeben sich, dabei zwei Teilspannungen

gegen Erde oder den anderen Potentialpunkt.

Solange kein Gestellschluß vorhanden ist, haben diese beiden Teilspannungen ein bestimmtes Größenverhältnis; sie sind beispielsweise einander gleich und haben eine bestimmte Phasenlage zueinander. Im Augenblick der Entstehung eines Fehlers ändern sich diese Verhältnisse; im wichtigsten Fehlerfall, um dessen Erfassung es vornehmlich geht, d.h. bei Ge§tellschluß am Sternpunkt der zu schützenden Wicklung ändert sich an dem Größenverhältnis der beiden Teilspan-

«5 nungien nichts, die Phasenlage der beiden Spannungen dagegen ist eine andere als bei der gesunden Maschine. Es kann infolgedessen diese Änderung der Phasenlage zur Betätigung des Schalters, über welchen die Maschine mit dem Netz verbunden ist, und wenn es sich um einen Generator handelt, ferner auch zur Einleitung der Entregung der Maschine benutzt werden.

Wenn der Generator, der geschützt werden soll, oder eine sonstige zu schützende Wicklung unmittelbar mit einem Leitungssystem nennenswerter Kapazität verbunden ist, d.h. also wenn beispielsweise der zu schützende Generator nicht etwa unter Zwischenschaltung eines Transformators, sondern unmittelbar auf ein Verteilungsnetz arbeitet oder wenn zwischen dem Generator und einem Transformator eine Verbindungsleitung besteht, die eine- längere Kabelstrecke, vielleicht sogar eine Mehrzahl parallel geschalteter Kabel enthält, dann wird durch die Kapazität der Leiter gegen Erde die Entdeckung eines Gestellschlusses am Sternpunkt der zu schützenden Wicklung erschwert.

Der Erfindung liegt nun die Erkenntnis

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Karl Hammers in Berlin-Siemensstadt. **) Früheres Zusatzpatent 64s 420

zugrunde, daß diese Schwierigkeit dadurch überwunden werden kann,_ daß lediglich die Erdkapazität des dritten Phasenleiters, welcher an der für die Unterteilung benutztiean Spannung nicht beteiligt ist, kompensiert wirft·; Es genügt sogar, wenn die Kapazität dieses dritten Leiters im Verhältnis zu den Kapazi täten der beiden die Teil spannungen liefernden Phasenleiter klein genug gemacht wird, ίο Es gibt verschiedene Möglichkeiten, um dies zu erreichen. Eine Möglichkeit besteht darin, daß die Kapazität des dritten Phasenleiters durch Herstellung einer induktiven Verbindung zwischen diesen Phasenleitern und Erde ganz oder nahezu ganz kompensiert wird. Bei einer Anordnung, bei der auf das Gestellschlußrelais die Summe oder Differenz der beiden Teilspannungen einwirkt, braucht die Wicklung der Kapazität der dritten Phase nur so weit kompensiert zu werden, daß das Relais gerade noch nicht die zum Ansprechen erforderliche Spannung erhält. Bei einer Anordnung, welche nur die Änderung der Phasenlage der Teilspannungen als Fehlerkriterium benutzt, darf die durch die Kapazität bewirkte Phasenverschiebung zwischen den beiden Teil spannungen bis zu 30⁰ von dem idealen Wert von i8o° abweichen. Solange nämlich der normale Phasenwinkel zwisehen iSo und 150⁰ liegt, wechselt bei Entstehung eines Gestellschlusses an irgendeinem Punkt der zu schützenden Wicklung die Ausschlägsrichtung eines Blindwattmeters oder Blindleistungsrichtungsrelais, dessen beide Felder von den Teilspannungen hervorgebracht werden.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß zu den Widerständen, über welche die beiden Phasenleiter verbunden sind, deren Spannungen gegen Erde oder einen anderen Potentialpunkt verglichen werden sollen, Kapazitäten parallel geschaltet werden, wodurch also in der Wirkung die Kapazität dieser beiden Leiter im Vergleich zur Kapazität des dritten Leiters erhöht wird. Man kann auch zwei Phasenleiter statt über Ohmsche oder induktive Widerstände über kapazitive Widerstände erden, wodurch gleichzeitig eine Erhöhung der Kapazität dieser beiden ausgewählten Phasenleiter gegenüber Erde eintritt.

Bei Anwendung induktiver Erdungswiderstände kann man zwei einphasige oder einen zweiphasigen Spannungswandler ohne magnetische Verkettung benutzen. Die Induktivität für die Kompensation der Erdkapazität des , dritten Phasenleiters kann eine besondere Drosselspule sein. Man kann sich aber auch einer Spule bedienen, welche so auf die Eisenkerne der beiden einphasigen oder des unverketteten zweiphasigen Wandlers verteilt ist, daß der durch diese zusätzliche Spule hervorgerufene Kraftfluß auf die Relaiseinrichtung keine Einwirkung besitzt.

Bei Anwendung Ohmscher Erdungswider-• 'sjtände oder rein kapazitiver Erdungswiderstände kann man an Stelle einer Spannungsmessung auch eine Strommessung in den beiden Erdverbindungen benutzen. Für die Erdung ist es dabei nicht von besonderer Bedeutung, ob die beiden Teilspannungen oder Teilströme in dem Relais in der Weise zur Wirkung kommen, daß eine geometrische Summe oder Differenz das Relais erregt, oder ob ein elektrodynamisches Relais zur Anwendung kommt, dessen beide Fehler von je einer der Teilspannungen oder je einem der Teilströme (Ladeströme) erregt wird, so daß die Phasenverschiebung zwischen den beiden Spannungen oder Strömen von maßgeblichem Einfluß auf das Verhalten des Relais ist. Man kann auch ein Relais verwenden, welches lediglich einen Amplitudenvergleich dieser beiden Spannungen oder Ströme durchführt, und eine solche Anordnung kombinieren mit einer zweiten Anordnung, welche lediglieh die Phasenbeziehung zwischen diesen Meßgrößen kontrolliert. Die Kontakte zweier solcher Relais wären beispielsweise parallel zu schalten.

Die Erfindung ist in zwei Figuren näher erläutert.

In Fig. ι ist der Generator mit 1 bezeichnet, die drei Phasenleitungen sind R, S und T. Die Spannung zwischen R und S ist für die Erregung eines Relais 2 benutzt, und zwar sind zwei einphasige Spannungswandler oder ein unverketteter zweiphasiger Spannungswandler mit den Wicklungspaaren 3 und 4 vorgesehen, und im gemeinsamen Sekundärkreis liegt das normalerweise unerregte Relais 2. Von dem Phasenleiter T ist erfindungsgemäß eine Verbindung zur Erde hergestellt, und zwar über eine Induktivität 5, welche so be* messen ist, daß sie die Kapazität des Phasenleiters T gegen Erde kompensiert.

In Fig. 2 sind an Stelle der Spannungswandlerwicklungen 3 und 4 kapazitive Erdungen 8 und 9 verwendet, die wiederum von den Phasenleitern R und 5 ausgehen. Die Ladeströme dieser beiden Kondensatoren werden durch je einen Stromwandler 11 und 12 erfaßt und einem Relais mit zwei Wicklungen 13 und 14 zugeleitet, welches einen Kontakt 15 steuert. Die Relaiswicklungen 13 und 14 können beispielsweise auf einem gemeinsamen Magnetkern sitzen, so daß sie ein resultierendes Kraftfeld erregen, welches normalerweise Null oder jedenfalls so klein ist, daß der Schalter 15 dann seine Ruhestellung, beispielsweise die Offenstellung, behält. 13, 14 können iac aber auch die Spulen eines wattmetrischen Relais sein, insbesondere die Spulen eines

Blindwattnieters, welches normalerweise drehmiomentlos ist, weil die Ströme in den Stromwandlern 11 und 12 normalerweise fast gleich sind. Im Falle eines Gestellschlusses ver-S schiebt sich diese Phasenlage, so daß dann in dem Blindwattmeter ein Drehmoment wirksam wird. Durch' Parallelschaltung einer Induktivität oder einer Kapazität wird beispielsweise der Strom in der Spule 14 gegenüber dem Primärstrom des Stromwandlers 12 in der Phase entsprechend geschwenkt. Wenn 13 und 14 die Spulen eines Relais sind, das nicht durch Größenunterschiede, sondern ausschließlich durch die Phasenänderungen gegenüber Gestellschluß hervorgerufen wird, zum Ansprechen kommt, dann empfiehlt sich, mit diesem Relais, ein weiteres Relais parallel arbeiten zu lassen, welches unter Veränderung der Größenverhältnisse anspricht.

Claims

Patentansprüche:

r. Gestellschlußschutzanordnung zur Erfassung des Gestellschlusses am Sternpunkt oder in unmittelbarer Nähe des Sternpunktes der Wicklungen dreiphasiger Maschinen und Apparate nach Patent 631 222, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfluß der Kapazität nur der dritten Phase, welche keinen Beitrag zu den beiden Teilspannungen liefert, die auf das Gestellschlußnelais einwirken, kompensiert 'ist.
2. Gestellschlußschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkung der Erdkapazität der dritten Phase auf das Gestellschlußrelais so weit kompensiert wird, daß ein Ansprechen des Relais nicht erfolgt, solange die Wicklung oder die Anlage erdschlußfrei ist.
3. Gestellschlußschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Phase über eine ihrer Erdkapazität entsprechend bemessene Induktivität geerdet ist.
4. Gestellschlußschutzeiririchtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität zur Erdung der dritten Phase aus Spülen gebildet ist, die derart auf die Eisenkörper der zwischen je einer der anderen Phasen und einem Phasenbezugspunkt liegenden Spannungswandler verteilt sind, daß die Teile dieser zusätzlichen Spulen keine Einwirkung auf das* Gestellschlußrelais haben.
5. Gestellschlußschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß die- Erdkapazitäten' derjenigen Phasen, deren gemeinsame verkettete Spannung für die Erregung des Gestellschlußrelais benutzt ist, vergrößert sind.
6. Gestellschlußschutzeinrichtung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden das Gestellschlußrelais erregenden Teilspannungen durch Erdung zweier Phasenleiter über je eine Kapazität erhalten werden.
7. Gestellschlußschutzeinrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Gestellschlußrelais die Ladeströme zweier Kondensatoren einwirken, welche zwischen je einer Phase und Erde oder zwischen je einer Phase und einem anderen Potentialpunkt mit gegen Erde festliegendem Potential liegen.
8. Gestellschlußschutzeinrichtung nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansprechen der Gestellschlußschutzeinrichtung von der Phasenverschiebung, von dem Größenverhältnis oder sowohl von der Phasenverschiebung als auch von dem Größenverhältnis der Teilspannungen oder der Ladeströme gemäß Anspruch 6 abhängig ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen