DE722348C

DE722348C - Isolationsueberwachungs- und Erdschlussanzeigeeinrichtung fuer Drehstromanlagen

Info

Publication number: DE722348C
Application number: DEB186236D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Walther Bender
Original assignee: WALTHER BENDER DIPL ING
Current assignee: WALTHER BENDER DIPL ING
Priority date: 1939-02-09
Filing date: 1939-02-09
Publication date: 1942-07-08

Description

Isolationsüberwachungs- und Erdschlußanzeigeeinrichtung für Drehstromanlagen Die in isoliert betriebenen Drehstromnetzen, also in Anlagen ohne starr geerdeten Netzpunkt, auftretenden Erdschlüsse können an einer der Phasen, an einem (meist symmetrischen) Sternpunkt oder zwischen den Phasen auf einer Seite des Spannungsdreiecks oder auf dem Spannungsstern zwischen einer Phase und dem Sternpunkt liegen. Die letztgenannten beiden Fälle können an den Wicklungen der verschiedensten Maschinen, an Apparaten, Öfen usw. auftreten. Am häufigsten sind aber die erstgenannten beiden Arten, nämlich Erdschlüsse an einer der Phasen oder an einem Sternpunkt, diese letzteren besonders dann, wenn der Sternpunkt über eine D urchschlagssicherung geerdet ist, oder aber, wie sich in der Praxis gezeigt hat, auch infolge von Montagefiehlern.
Die zur Erdschlußüberwachung solcher Anlagen bisher am meisten angewendeten Einrichtungen sind eigentlich nur Symmetrieüberwachungseinlichtungen, die jede auftretende Unsymmetrie der Spannung der Phasen gegen Erde anzeigen und somit zur Erfassung unmittelbarer Phasenerd schliisse gute Dienste leisten. Man legt hierbei jede Phase über einen Spaimungsmesser (evtl. über Spannulngswandler) an Erde. Normal zeigen alle drei Instrumente die Phasen spannung an, denn alle liegen an dem praktisch symmetrischen Sternpunkt der Erdkapazitäten der Anlage, und jede Störung dieser Symmetrie wird angezeigt.
An Stelle dieser Einrichtung begnügt man sich auch häufig damit, die Sternpunktspannung der Anlage gegen Erde zu über wachen. Auch hierbei wird jede Unsymmletrie angezeigt. Von dilesen Schaltungen gibt es noch viele Abwarten. die alle den Fehler gemeinsam haben, daß symmetrische Erdschlüsse, wie z. B. Sternpunkterdschlüsse oder gleichmäßige Isolationsverschlechterungenaller drei Phasen, nicht angezeigt werden. Erdschlüsse auf dem Spannungsstern, also zwischen einer Phase und dem Sternpunkt, sind ebenfalls nicht als Erdschlüsse zu erkennen, denn die hierbei auftretende Anzeige kann ebensogut die Folge irgendeiner anderen Unsymmetrie sein.
Zum Schutze der Wicklungen von Maschineu gegen Erdschluß kann man in die Erdleitung des Sternpunktes eine Hilfswechselspannung einschalten, um auch Erdschlüsse am Sternpunkt oder in dessen Nähe zu erfassen. An Stelle dieser durch einen besonderen Umspanner erzeugten Hilfswechselspannung sind auch Schaltungen beschrieben wor den, bei denen eine dreiphasige unsymm etrische Drosselspule an die Generatorklemmen angeschlossen und der Sterapunkt der Drosselspule über ein Erdschlußrelais geerdet ist.
Solche Einrichtungen, die zum Schutze größe--rer Gen-eratoren ausgeführt werden, sind kostspielig, da sie einen besonderen Umspanner für die Hilfsspannung oder eine dreiphasige Drossel benötigen. Eine bedeutende Vereinfachung läßt sich. durch eine bereits vorgeschlagene Einrichtung erzielen, bei der nur eine der Phasen und der Sternpunkt über Widerstände beliebiger Phasenlage an Erde gelegt zu werden brauchen, wobei diese Widerstände jedoch von höchstens der gleichen Größenordnung sein müssen wie die normalen komplexen Ableitwiderstände der Anlage gegen Erde. Durch den an der Phase liegenden Widerstand wird eine künstliche Verschiebung der meist praktisch symmetrischen komplexen Ableitwiderstände bewirkt.
In dem Widerstand des Sternpunktes kommt hierdurch ein Strom zum Fließen, der der er- -reichten Unsymmetrie des Systems d!er komplexen Ableitwiderstände und der künstlichen Widerstände entspricht. Dieser Strom kann einmal als ungefähres Maß für die komplexen Ableitwiderstände der Anlage gegen Erde benutzt werden und dient außerdem zur Anzeige von Erdschlüssen. Bei Erdschluß einer der Phasen erreicht er seinen Höchstwert, bei Sternpunkterdschluß verschwindet er dagegen.
Bei Benutzung eines Anzeigeinstrumentes (z. B. Strommesserj vor dem Widerstand des Sternpunktes hat diese Einrichtung den Nachteil, daß sich der Skalenpunkt für unendlich großen komplexen Ableitwiderstand (also für ein ideales Netz) neben dem Skalenpunkt für Phasenerdschluß befindet, während der Skalenpunkt für Sternpunkterdschluß am anderen Ende der Skala liegt. Bei Verwendung von Relais zur Erfassung dieser verschiedenen Erdschlüsse ist außerdem ein Überstrom- und ein Unterstromrelais notwendig. Erdschlüsse, die zwischen Sternpunkt und einer Phase -liegen, werden durch diese Einrichtung nur zum Teil erfaßt.
Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß bei gleicher Anordnung der Widerstände nicht der Strom im Sternpunktwiderstand, sondern der Strom in der gemeinsamen Erdleitung der Widerstände zur Anzeige benutzt wird.
Die Abb. 1 bis 3 zeigen Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes.
In Abb. I ist der Stempunkt des Umspanners / über eine Durchschlagssicherung d geerdet. Am Sternpunkt liegt der kapazitive Widerstand g, an der Phasen der Ohmsche Widerstand k. Beide sind in einem Punkt verbunden und über einen Strommesser 4 an Erde £ gelegt. Bei Erdschluß des Stempunktes (Ansprechen der Durchschlagssicherung d) fließt ein Strom über den Strommesser A und den Widerstand k. Bei Erdschluß der Phase n fließt ein Strom über den Widerstand g und den Strommesser. Bei Erdschluß einer der Phasen v oder w fließen Ströme über beide Widerstände g und k, über den Strommesser A deren geometrische Summe. Durch geeignete Wahl der Größe und Phasenlage der Widerstände kann erreicht werden, daß sich für den Erdschluß jeder Phase und den Erdschlul;; des Sternpunktes jeweils ein anderer Ausschlag des Strommessers ergibt. Die gezeichnete Zusammenstellung der Widerstände g und k ergibt das in Abb. 3 angedeutete Skalenbild, wenn g absolut kleiner als k gemacht wird.
Bei idealem Netz ohne Erdkapazitäten und Isolationsfehler gegen Erde zeigt der Strommesser gar keinen Ausschlag. Bei normalem Netz dagegen ergibt sich eine Anzeige, die zwischen dem stromlosen Zustand und der Anzeige bei Sternpunkterdschluß liegt und die um so gröber ist, je kleiner die jeweiligen komplexen Ableitwiderstände der Anlage sind.
Eine grobe Eichung dieses Skalenbereiches in kQ Wechselstromwiderstand, in ,u F Erdkapazität oder bei gleichen angeschlossenen Leitungen in km Leitungslänge ist daher möglich.
Abb. 2 stellt eine Einrichtung dar, bei der der Umspanner Beinen Sternpunkt besitzt und daher der Anschluß an einen künstlichen Sternpunkt erfolgt.
Die gezeichneten und beschriebenen Einrichtungen stellen nur einige Ausführungsbeispiele dar. Es sind noch mancherlei andere Anordnungen möglich. Insbesondere können statt einer Phase auch zwei oder alle drei Phasen angeschlossen werden. Weiter besteht ein großer Spielraum hinsichtlich des Größenverhältnisses der Widerstände zueinander. Meistens wird man den am Stempunkt liegenden Widerstand kleiner als den an der Phase liegenden wählen. Bei Netzen mit stark unsymmetrischen Erdkapazitäten kann man zur Stabilisierung zusätzlich Kapazitäten oder Ohmsche Widerstände zwischen jede Phase und Erde oder zwischen Sternpunkt und Erde legen und diese mit in die Instrument,eneichung einbeziehen. Durch die genannten Maßnahmen wird gleichzeitig das Erdpotential des Sternpunktes bei abgeschaltetem Netz auf ein gewünschtes Maß herabgesetzt. Durch geeignete Wahl des Größenverhältnisses und der Phasenlage der Widerstände, z. B. dadurch, daß der eine Widerstand kapazitiv und der andere ohmisch gewählt wird, ergeben sich Anordnungen, mit denen alle Erdschlüsse auf dem Spannungsstern oder auf dem Spannungsdreieck erfaßt werden können oder die für den Erdschluß jeder der drei Phasen verschiedene Instrumentenansschläge ergeben. Macht man den Sternpunktwiderstand ohmisch, so erreicht man zugleich eine Herabsetzung der sonst bei induktiven Erdschlüssen häufig auftretenden erhöhten Phasenerdspannungen. Natürlich können an Stelle von Meßinstrumenten Relais angeordnet werden, die zur Betätigung von Signaleinrichtungen oder zur Auslösung von Schaltvorgängen dienen.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E : 1. Isolationsüberwachungs- und Erdschlußanzeigeeinrichtung für Drehstromanlagen, bei welcher mindestens eine der Phasen und ein Sternpunkt über Widerstände beliebiger Phasenlage, jedoch von etwa der gleichen Größenordnung wie die Absolutwerte der normalen komplexen Ableitwiderstände der zu überwaclienden Anlage gegen Erde, in einem gemeinsamen Punkt verbunden und an Erde gelegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der in der gemeinsamen Erdleitung fließende Strom zur Erfassung von Erdschlüssen oder, bei gesundem Netz, als ungefähres Maß für die komplexen Ableitwiderstän;de der Anlage gegen Erde benutzt wird.
2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der in der gemeinsamen Erdleitung fließende Strom durch Meßgeräte oder Relais zur Anzeige gebracht oder zur Signalgebung oder zur Auslösung eines Schaltvorgan,ges benutzt wird.
3. Einrichtung nach Anspruch I und dadurch gekennzeichnet, daß der Wider. stand am Sternpu;nkt absolut kleiner als der an einer Phase liegende Widerstand gewählt wird, um zu erreichen, daß sich für den Erdschluß eines Sternpunktes ein kleinerer Strom in der gemeinsamen Erdleitung ergibt als bei Erdschluß der angeschlossenen Phase.
4. Einrichtung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Widerstand kapazitiv und der andere ohmisch gewählt wird, um zu erreichen, daß sich für den Erdschluß jeder Phase verschiedene Ströme in der gemeinsamen Erdleitung ergeben.
5. Einrichtung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Skalen der Meßgeräte mit besonderen Markierungen für die verschiedenen Erdschlußarten versehen sind.
6. Einrichtung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Skalen der Meßgeräte in kQ Wechselstromwiderstand, in µF Erdkapazität oder, bei gleichen angeschlossenen Leitungen, in km Leitungslänge grob geeicht sind.