DE844192C - Device for selective earth fault protection of alternating current generators - Google Patents

Description

Einrichtung zum selektiven Erdschlußschutz von Wechselstrom-Generatoren Selbsttätige Einrichtungen zum Schutz von unmittelbar oder über Sammelschienen auf ein Netz arbeitenden Wechselstrom-Generatoren gegeninnere Erdschlüsse sollen nur dann den zu schützenden Generator vom Netz bzw. von den Sammelschienen abschalten, wenn der Erdschluß im Generator, gegebenenfalls einschließlich eines gewissen Teiles seiner Verbindungsleitung, liegt, während Erdschlüsse im Netz diese Schutzeinrichtungen nicht beeinflussen sollen. Zur Erreichung dieser Selektivität pflegt man einen Hilfsstromkreis vo:-zubereiten, der eine Erdung enthält und normalerweise offen und stromlos ist, bei eintretendem Erdschluß jedoch sich über Erde schließt. Der ihn durchfließende Strom betätigt die Schutzapparate. Dieser über Erde sich schließende Hilfsstrom ist vorzugsweise ein Wattstrom und wird im folgenden künstlicher ErdSChlußstrom genannt. Meist wird er mittels Stromwandlern in Holmgreenschaltung als Summenstrom aus den Betriebsströmen hergeleitet. Da aber Stromwandler immer mit gewissen Fehlerströmen behaftet sind, darf der künstliche Erdschlußstrom eine gewisse Mindestgröße nicht unterschreiten, damit er sich von jenen Fehlerströmen abhebt. Da dieser Hilfsstromkreis meist von der Spannung gespeist wird, die zwischen dem Systemnullpunkt und Erde herrscht und die im folgenden mit Nullpunktspannung bezeichnet wird, wechselt die Stärke des künstlichen Erdschlußstromes mit der Höhe der Nullpunktspannung, die ihrerseits von der Lage def. Erdschlusstes@::i,nexator abhängig i'st und vom` Nullweit 'bis zütn ''Wert' der vollen PhasenF spannung ansteigen kann.Device for selective earth fault protection of alternating current generators Automatic devices for the protection of directly or via busbars AC generators operating in a network are only supposed to have internal earth faults then switch off the generator to be protected from the network or from the busbars, if the earth fault in the generator, possibly including a certain part its connection line, while earth faults in the network these protective devices should not affect. An auxiliary circuit is maintained to achieve this selectivity vo: -to prepare which contains a grounding and is normally open and de-energized, however, when an earth fault occurs, it closes via earth. The one flowing through it Electricity activates the protective devices. This auxiliary current closing over earth is preferably a watt current and is hereinafter referred to as artificial earth leakage current called. Usually it is generated as a sum current by means of current transformers in Holmgreen circuit derived from the operating currents. But since current transformers always have certain residual currents are affected, the artificial earth leakage current must not have a certain minimum size fall below, so that it stands out from those fault currents. Because this auxiliary circuit is mostly fed by the voltage between the system zero and earth prevails and which is referred to in the following as zero point voltage, changes the Strength of the artificial earth fault current with the level of the zero point voltage, the for their part from the situation def. Ground fault @ :: i, nexator dependent i'st and can rise from the `` zero point '' to the `` value '' of the full phase voltage.

Um nun den Meßbereich der Schutzapparate zu verkleinern und ihre Errondlichkeit zu erhöhen, hat man verschiedene Maßnahmen erdacht, die den künstlichen -- Erdschlußstrom begrenzen, so daß . erybeit klernmennahen Erdschlüssen im Verhältniskleiner und bei nullpunktnahen Erdschlüssen im Verhältnis größer ist, als dem Verhältnis der Nullpunktspannungen in diesen beiden Fällen entspricht.. Beispielsweise hat man einen je nach der auftrefeüden Nullpunktspannung abgestuften Stromhegrenzungswiderstand in den Stromkreis des künstlichen Erdschlußstromes eingeschaltet, öder man hat diesen Stromkreis mit spannungsabhängigen Widerständen, wie Eisen-Wasserstoff-Lampen oder Kombinationen von Induktivitäteir und .Kapazitäten; ausgerüstet, die bei höherer Spannung im Verhältnis weniger Strom durchlassen als bei niederer Spannung. Alle diese Vorkehrungen werden für, die gleiche Einschränkung der Variation des künstlichen Erdschlußstromes um so umfangreicher: und` sind um so schwieriger zu verwirklichen, je größer die Bereich des zu erzielenden Schutzes ist. Will man :.beispielsweise goo/n der Generatorwicklung schützen, dann variiert die Nullpunktspannung zwischen Klemmenerdschluß und Erdschluß an der Grenze des Schutzbereichs um den Nullpunkt herum im Verhältnis 1 : to, bei 950,'0' Schutzbereich aber bereits im Verhältnis 1 :2o. Für letzteren Wert ist alxr der Aufwand an Zusatzapparaten schon sehr. erheblich. Für Erdschlüsse in to bzw. 5% Nullpunktnähe bis zum Nullpunkt -selbst versagen diese Einrichtungen völlstähdig, es sei denn, daß eine künstliche Verlagerung des Systemnullpunktes vorgenommen wird. Solche Verlagerungen sind aber meist mit Rücksicht auf 'das angeschlossene Netz nicht zulässig.In order now to reduce the measuring range of the protective devices and their roundness To increase, one has devised various measures to reduce the artificial - earth fault current limit so that. ery work to earth faults close to terminals in the ratio smaller and for earth faults close to zero point is proportionally greater than the proportion of Corresponds to zero point voltages in these two cases. For example, one has a current limiting resistor graduated depending on the zero point voltage switched into the circuit of the artificial earth leakage current, or one has it Circuit with voltage-dependent resistors, such as iron-hydrogen lamps or Combinations of inductance and capacitance; equipped that at higher Voltage let through relatively less current than with lower voltage. All These precautions are for, the same limitation on the variation of the artificial Earth fault current all the more extensive: and are all the more difficult to realize the greater the area of protection to be achieved. If you want:. For example goo / n of the generator winding, then the zero point voltage varies between Terminal ground fault and ground fault at the limit of the protection area around the zero point around in the ratio 1: to, at 950, '0' protection area but already in the ratio 1: 2o. For the latter value, the need for additional equipment is already very high. considerable. For earth faults in to or 5% near the zero point up to the zero point - these fail themselves Facilities completely, unless there is an artificial displacement of the system zero point is made. Such shifts are mostly with regard to the connected Network not allowed.

Gegenstand der Erfindung ist nun eine Einrichtung, bei welcher die -genannten Nachteile ver(-mieden werden und der für- die Selektivität des Schutzes benötigte künstliche Erdschlußstrom unabhängig vom gewünschten Bereich der Schutzwirkung erzeugt wird. Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zur Erzeugung des künstE liehen Erdschlußstromes, wenigstens bei nullpunktnahen Lagen des Erdschlusses, die Spannung zwischen der Erdschlußstelle und einem beliebigen Punkt :des zu schützenden Wicklungssystems verwendet wi%rd,_.der aber nicht der Systemnullpunkt ist.The invention now relates to a device in which the The disadvantages mentioned are avoided and those for the selectivity of the protection required artificial earth leakage current regardless of the desired range of protection is produced. According to the invention, this is achieved by the fact that to generate the artificial borrowed earth fault current, at least for positions of the earth fault close to zero, the Voltage between the earth fault and any point: the one to be protected Winding system is used wi% rd, _. But this is not the system zero point.

In der Zeichnung. ,.sind einige Ausführungsbeispiele für,, die .Erfindung schematisch dargestellt. In allen diesen Beispielen wird das Eintreten eines Erdschlusses durch Messung der Spannung zwischen Nullpunkt,ue-d Erde, ;J.h. der Nullpunktspannung, festgestellt.In the drawing. , .are some embodiments for ,, the .invention shown schematically. In all of these examples, the occurrence of a ground fault by measuring the voltage between zero point, ue-d earth,; J.h. the zero point voltage, established.

. Gemäß, Fig. i. wird zur Erzeugung des künstlichen Er^dschlußstromes eine Hilfserdung vorgenommen, indem; ,an die Sammelschienen R, S, T die Primärwicklung eines Hilfstransformators 12 angeschlossen und dessen Nullpunkt bei 13 geerdet ist. fer sind zwei Bereiche vorgesehen, denen Spannungsrela_is 2" und 2b verschiedener Empfindlichkeit zugeordnet sind. Für Erdschlüsse mit kleiner Nullpunktspannung, also in einem gewissen Bereich um den Nullpunkt des zu schützenden Cencrators.l'herum, wird der künstliche Erdschlußstrom auf die erfindungsgemälie Art gewonnen, während er für Erdschlüsse, die auf.Serhalb dieses Bereichs, nach den Generatorklemmen hin auftreten, auf die bisher bekannte Art rein von der N ullpunktspannung erzeugt wird. Die drei Phasen der Sekundärwicklung des Transformators 1 2 sind in Reihe geschaltet, so daß jede Nullpunktverlagerung des Systems im Sekundärkreis desselben eine Spannung erzeugt. Diese tritt bekanntlich im Erdschlußfall auf, und die erzeugte Spannung bringt je nach ihrer Größe das empfindliche Relais 2b oder das unempfindlichere Relais 2" zum Ansprechen. Im Sekundärstromkreis des Transformators 1 2 liegen zwei Schützschalter 3" und ;,,, von denen der erstere bei Ansprechen der Relais 2", der letztere bei Ansprechen des Relais 2b erregt wird, und ein Widerstand -.oder eine Impedanz 4, von welchem ein Teil 4" bei- geschlossenem Schalter 3b beispielsweise nur in dem von der Phase !Z des Trans= formators 12 gespeisten Stromkreis liegt. Ein Auslöserelais 5 wird einerseits vom Summenstromwandler 6, anderseits von dem am Widerstand 4 abgezweigten Spannungswandler 7 gespeist und dient zur Betätigung der Aiislösespulen des Generatorschalters 1 1 sowie seines Erregerschalters 15. Weitere Generatorgruppen könne», wie angedeutet, auf.,die..Sammelschienen R, S, T arbeiten und werden durch die gleiche Apparatur 2, 3. 4, 7, 12, 23 mit geschützt.. According to Fig. I. an auxiliary earthing is carried out to generate the artificial earth leakage current by; , the primary winding of an auxiliary transformer 12 is connected to the busbars R, S, T and its zero point is grounded at 13. Two areas are also provided, to which voltage relays 2 "and 2b of different sensitivity are assigned. For earth faults with a low zero point voltage, i.e. in a certain area around the zero point of the center to be protected, the artificial earth fault current is obtained in the manner according to the invention, while it is generated purely from the zero point voltage in the previously known manner for earth faults that occur on.Serhalb this area, after the generator terminals The system generates a voltage in its secondary circuit, which, as is well known, occurs in the event of an earth fault, and the voltage generated causes the sensitive relay 2b or the less sensitive relay 2 "to respond, depending on its size. In the secondary circuit of the transformer 1 2 there are two contactor switches 3 "and; ,,, of which the former is energized when relay 2" responds, the latter is energized when relay 2b responds, and a resistor -.or an impedance 4, from which a Part 4 "with the switch 3b closed, for example, is only in the circuit fed by the phase! Z of the transformer 12 Aiislösespulen the generator switch 1 1 and its exciter switch 1 5. Other generator groups can ", as indicated, on., The .. busbars R, S, T work and are through the same apparatus 2, 3, 4, 7, 12, 23 with protected.

Bei Eintreten eines Erdschlusses wird den Spannungsrelais 2" und 21, die im Transformator transformierte Nullpunktspannung zugeführt. Bei größeren Nullpunktspannungen spricht das Relais =" an, . öffnet den Stromkreis des empfindlicheren und zeitverzögerten Relais 2b und schließt das Schütz 3", so .daß nunmehr ein durch den Widerstand 4 begrenzter künstlicher Erdschlubstrom fließt. Die am ,Widerstand 4 abgegriffene Spannung wird vom Wandler 7 der Spannungsspule des Auslöserelais 5 zugeführt und erzeugt dort bei vorhandenem Summenstrom, der bei Erdschluß im Generator 1 in der Stromspule des Relais 5 auftritt, ein Drehmoment, durch das sein Kontakt geschlossen und die Auslösung der Schalter 11 und 15 bewirkt wird. Bei Fehlern außerhalb des Schutzgebietes jedoch bleibt das Auslöserelais 5 uriwirksam, weil im Wandler 6 praktisch kein Summenstrom auftritt und daher die Stromspule des Relais 5 unerregt bleibt. Bei mehreren parallel arbeitenden Generatoren mu15 jedem einzelnen Generator ein eigenes Auslöserelais 5 zugeordnet sein.If an earth fault occurs, the voltage relays 2 "and 21 are supplied with the zero point voltage transformed in the transformer. In the case of higher zero point voltages, the relay =" responds,. opens the circuit of the more sensitive and time-delayed relay 2b and closes the contactor 3 ″, so that an artificial earth leakage current limited by the resistor 4 now flows with existing total current that occurs when earth fault in the generator 1 in the current coil of the relay 5, a torque by which must be closed contact and the triggering of the switches 11 and 1 5 is effected. in the case of faults outside the protected area, however, the tripping relay 5 remains uriwirksam, because there is practically no total current in the converter 6 and therefore the current coil of the relay 5 remains unexcited.

Bei Nullpunktspannungen unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes, -,venn also -der Erdschluß in der Nähe des Generatorsternpunktes liegt, bleibt das Relais?, im geölfncten Zustand, und nur das Relais 2b spricht, mit kleiner Zeitverzögerung, an. Dadurch wird das Schütz 3,, geschlossen, das über den Widerstandsabschnitt 4" den Stromkreis nur einer Sekundärphase des T_ansformators 12 schließt. Für den entstehenden künstlichen Erdschlußstrom ist dann die Spannung zwischen -der Erdschluß ; stelle und der Klemme derjenigen Phase des Generators wirksam, in @#"elcher das Schütz 3r, liegt; im Fall des Beispiels ist dies die Phase R. Diesem Sekundärstrom entspricht auch ein Primärstrom- in der Phase R der Generatorzuleitungen und des Summenwandlers 6 und überträgt sich somit auf die Stromwicklung des Auslöseeelais 5. - Ferner erzeugt er im Widerstand 4" den Spannungsabfall, der zur Speisung der Spannungsspule des Auslöserel,ais 5 dient und zusammen mit dem Summenstrom in seiner Stromspule dieses Relais zum Ansprechen und zur Auslösung der Schalter i t und 15 bringt.In the case of zero point voltages below a predetermined limit value, if the earth fault is close to the generator star point, the relay remains in the opened state and only relay 2b responds with a small time delay. This closes the contactor 3 ,, which closes the circuit of only one secondary phase of the transformer 12 via the resistor section 4 ". The voltage between the earth fault and the terminal of that phase of the generator is then effective for the resulting artificial earth fault current, in @ # "whichever contactor 3r, lies; In the case of the example, this is phase R. This secondary current also corresponds to a primary current in phase R of the generator leads and the summation converter 6 and is thus transferred to the current winding of the trip relay 5. - Furthermore, it generates the voltage drop in resistor 4 "which to feed the voltage coil of the trip unit, ais 5 and, together with the total current in its current coil, causes this relay to respond and trigger the switches it and 15 .

Die Spannungsverhältnisse sind aus den Ersatzschaltbildern Fig. 2 und 4, in denen die Erde nebst den Widerständen 4 durch die Widerstände w,, w5., iv, ersetzt ist, sowie aus den zugehörigen Vektordiägrammen Fig. 3, 5 und 6 ersichtlich. Ist bei klemmennahen Erdschlüssen das Schütz 3" geschlossen, so wird hier gemäß Fig.2 und 3 der' künstliche Erdschlu13strom von der Spannung E3 erzeugt, - die hier mit der Nullpunktspannung l0, d.'h. mit der Spannung zwischen Erdschlußstelle e und dem Nullpunkt o identisch ist. Tritt dagegen bei einem nullpunktnahen Erdschluß das Schütz 3b in Tätigkeit, welches ja nur von der Transformatorp'hase R gespeist wird, ist zu unterscheiden, ob der Erdschluß, entsprechend dem ausgezogenen Pfeil in Fig. 4, ebenfalls in Phase R (bei ie) oder, entsprechend dem gestrichelten Pfeil, in einer anderen Phase, z. B. 7' (bei e'), liegt. Im ersten Fall wirkt als Erzeuger des künstlichen Erdschlußstromes gemäß Fig. 5 die Phasenspannung 6, zwischen Erdschlußstelle e und Klemme der Gerleratorphase R; im zweiten Fall wirkt- gemäß Fig. 6 die verkettete Spannung,Er, zwischen der Erdschlußstelle e' und der gleichen Klemme.The voltage ratios are from the equivalent circuit diagrams in FIG. 2 and 4, in which the earth and the resistors 4 are replaced by the resistors w ,, w5., iv, is replaced, as well as from the associated vector diagrams FIGS. 3, 5 and 6 can be seen. If contactor 3 "is closed in the case of earth faults close to the terminal, then according to 2 and 3 the 'artificial earth fault current generated by the voltage E3 - the one here with zero point voltage l0, i.e. with the voltage between the earth connection point e and the zero point o is identical. On the other hand, it occurs in the event of an earth fault close to the zero point the contactor 3b in action, which is only fed by the transformer phase R. it is necessary to distinguish whether the earth fault, according to the solid arrow in Fig. 4, also in phase R (at ie) or, according to the dashed arrow, in another phase, e.g. B. 7 '(at e'). In the first case acts as a producer of the artificial earth fault current according to FIG. 5, the phase voltage 6, between the earth fault point e and terminal of the gerlerator phase R; in the second case - according to FIG. 6 - the chained one acts Voltage, Er, between the earth connection point e 'and the same terminal.

Die Aufteilung der Generatorwicklung wird am günstigsten, wenn dem SpannLUigsrelais 2" bzw. dem Schütz ;" klemmenseitig 560o, dem Relais 26 bzw. Schütz 3b nullpunktseitig 440;'o der Gesamtwindungen zugeordnet werden; dann variiert der künstliche E rdschlul3strom im Verhältnis i :2,27. Denn bei -Wandern des Erdschlusses vom Punkt, 440'o gegen die Klemme hin wächst die N ullpunktspan,-nung U0 von 44% auf iooo/o, also im Verhältnis 44 : 10o= i : 2,27. Und beim Wandern des Erdschltisses von der Stelle 44% gegen den Nullpunkt hin wächst die wirksame Phasenspannung E, von 56% auf i oo o/o bzw. die verkettete Spannung El, von 56% auf 127,50,10; die Variation ist also maximal 56: i27,5=el>enfalls i :2,27.The division of the generator winding is best if the SpannLUigsrelais 2 "or the contactor;" on the terminal side 560o, the relay 26 or contactor 3b on the zero point side 440; 'o are assigned to the total turns; then it varies artificial final current in the ratio i: 2.27. Because when -wandering the earth fault from the point, 440'o towards the terminal, the zero point span, U0 increases by 44% to iooo / o, i.e. in the ratio 44: 10o = i: 2.27. And when hiking the Erdschltiss from the point 44% towards the zero point the effective phase voltage E increases, from 56% to i oo o / o or the linked voltage El, from 56% to 127, 50, 10; the The maximum variation is therefore 56: i27.5 = el> or i: 2.27.

Arbeiten nun die zu schützenden Maschinen auf ein mehr oder weniger stark kapazitives Netz, mag es eine Löschspule enthalten oder nicht, so überlagert sich dem künstlichen Erdschlußstrom . ein Lade- bnw. Reststrom, der das Arbeiten der Auslöserelais 5 st<ireii kann. Der Einfluß dieser Ströme auf das Auslöserelais 5 ist in zwei Vektordiagranimen Fig. 7 und B dargestellt. Fig. 7 zeigt die Vektoren bei- l:rdsch@@11 in der - der Generatorphase R vorangehenden Phase T, Fig. 8 bei Erdschlul5 in der der Phase R nachfolgenden Phase S, wenn der Vektordrehsinn entgegen dem Drehsinn des Uhrzeigers angenommen wird.The machines to be protected now work on a more or less basis highly capacitive network, whether or not it contains an extinguishing coil, so superimposed the artificial earth leakage current. a loading bnw. Residual current that is working the trip relay 5 st <ireii can. The influence of these currents on the trip relay 5 is shown in two vector diagrams, FIGS. 7 and B. Fig. 7 shows the vectors bei- l: rdsch @@ 11 in the phase T preceding the generator phase R, FIG. 8 at Erdschlul5 in the phase S following phase R, if the direction of vector rotation is opposite clockwise rotation is assumed.

In beiden Diagrammen bedeutet U0 die Richtung der Nullpunktspannung und- Et,. bzw. ES, die den künstlichen Erdschlußstrom l,. erzeugende Spannung. Das Auslöserelais 5 sei so gebaut, daß es sein größtes Drehmoment entwickelt, wenn der Strom in seiner Stromspule die Richtung A- A hat. Im Fall der Fig. 7 liefert der - kapazitive Ladestrom /" der immer der Nullpunktspannung U0 praktisch um 9o° voreilt, in die Richtung ADA eine drehmomenterzeugende Komponente, die diejenige des künstlichen Erdschlußstromes 1e verstärkt; dagegen wirkt im Fall der Fig. 8 diese in die Richtung A-A fallende Komponente des Ladestromes /,. schwächend auf das vom Strom 1" erzeugte Drehmoment.In both diagrams, U0 means the direction of the zero point voltage and -Et ,. or ES, the artificial earth fault current l ,. generating tension. The trip relay 5 is designed so that it develops its greatest torque when the current in its current coil has the direction A-A . In the case of FIG. 7, the capacitive charging current / ", which always leads the zero point voltage U0 practically by 90 °, supplies a torque-generating component in the direction ADA which amplifies that of the artificial earth-fault current 1e; on the other hand, in the case of FIG the direction AA falling component of the charging current /, weakening on the torque generated by the current 1 ".

Wäre statt des Ladestromes I, ein induktiver Reststrom vorhanden, so wäre die Wirkung umgekehrt, eine Drehmomentschwächung im Fall des Erdschlusses in Phase T, eine Drehmomentverstärkung .im Fall des Erdschlusses in Phase S. Jedenfalls bewirkt also Strom 1, eine Unsicherheit im Ansprechen des Ausläserelais 5.If there were an inductive residual current instead of the charging current I, the effect would be the other way round, a torque weakening in the event of an earth fault in phase T, a torque boost. in the event of an earth fault in phase S. Anyway So causes current 1, an uncertainty in the response of the release relay 5.

Diese wird vermieden, wenn man in jedem Fall eines Erdschlusses im Generator die Phase der Spannung zur Erzeugung des künstlichen Erdschlußstromes selbsttätig wechselt, indem man etwa die verschiedenen Schenkel des Hilfstransformators 12 einzeln nacheinander als Stromquelle benützt. Bei solch zyklischem Wechsel über alle drei Phasen fällt für jede Lage des Erdschlusses im Generator und für jeden Netzzustand mindestens einmal jede hemmende Wirkung des Lade- bzw. Reststromes weg. Die Schutzeinrichtung arbeitet somit vollkommen unabhängig vom Netzzustand zuverlässig.This is avoided if there is always a ground fault in the Generator the phase of the voltage for generating the artificial earth fault current changes automatically, for example by moving the various legs of the auxiliary transformer 12 used individually one after the other as a power source. With such a cyclical change over all three phases fall for each location of the earth fault in the generator and for each Mains state at least once every inhibiting effect of the charging or residual current is removed. The protective device works reliably regardless of the network status.

Dies sei am Beispiel der Fig.9erläutert. Bei dieser Einrichtung braucht man für die verschiedenen Erdschlußlagen nicht Relais verschiedener Empfindlichkeit zu verwenden, da man den künstlichen Erdschlußstrom ohnehin nicht nur mit Hilfe der .eigenen Phase (entsprechend Fig. 5), sondern auch durch Verkettung mit den beiden Nachbarphasen (entsprechend Fig.6) bildet. In Fig.9 sind die beiden Relais 2" und 2b dureh andere Relais 8 und 9 und .die einphasigen Schützen 3" und 3b durch zweipolige 3" 3" 3e ersetzt.This is explained using the example of FIG. With this device, one does not need to use relays of different sensitivity for the different earth fault positions, since the artificial earth fault current is not only used with the help of its own phase (according to Fig. 5), but also by linking with the two neighboring phases (according to Fig. 6 ) forms. In FIG. 9, the two relays 2 "and 2b are replaced by other relays 8 and 9 and the single-phase contactors 3" and 3b by two-pole 3 "3" 3e.

Mittels -des an der Nullpunktspannung liegenden Relais 8, das sehr empfindlich sein kann und den ganzen Bereich von der Klemme des Generators fast bis zu seinem Nullpunkt erfaßt, wird der Erdschluß lediglich festgestellt und durch sein Ansprechen das dreistufige gestaffelte Zeitrelais 9 eingeschaltet. Dieses schaltet in der Reih.enfolger, s, t kurzzeitig, z. B. je t oder 2 Sekunden lang, die Erregerspulen der Schütze 3" 35, 31 ein und gleich wieder aus. Beim Einschalten irgendeines 'dieser drei Phasenschützen genügt trotz gegenwirkender Lade- oder Restströme die Erregung des Auslöserelais 5 sicherlich, um- ein Drehmoment zur Betätigung seines Kontaktes -zu erzeugen. Bei dieser Methode kommt als kleinste zur Erzeugung des künstlichen Erdschlußstromes dienende Spannung die Phasenspannung in Betracht, wenn nämlich der Erdschluß im Nullpunkt des Generators liegt, und die größte gleich der verketteten Spannung dann, wenn der Kurzschluß an der Klemme des Generators auftritt. Die Variation des künstlichen Erdschlußstromes bei Wandern des Erdschlusses vom Nullpunkt zur Klemme des Generators beträgt also hier höchstens 1 : 1,73. By means of the relay 8, which is at the zero point voltage, which can be very sensitive and covers the entire area from the terminal of the generator almost to its zero point, the earth fault is only detected and the three-stage staggered timing relay 9 is switched on when it responds. This switches in sequence, s, t briefly, e.g. B. each t or 2 seconds, the excitation coils of the contactors 3 "35, 31 on and off again. When you switch on any 'of these three phase contactors, despite counteracting charging or residual currents, the excitation of the trip relay 5 is certainly sufficient to generate a torque With this method, the lowest voltage used to generate the artificial earth fault current is the phase voltage, namely if the earth fault is at the zero point of the generator, and the highest voltage is equal to the line-to-line voltage if the short circuit is at the terminal The variation of the artificial earth fault current when the earth fault migrates from the zero point to the terminal of the generator is therefore at most 1: 1.73.

Will man auch Erdschlüsse der abgeschalteten, aber erregten Maschine, also bei offenem Schalter i i, erfassen, so genügt es, an den Nullpunkt des Generators i einen anderseits geerdeten Spannungswandler 16 anzuschließen und von ihm aus das Auslöserelais 5 über Hilfskontakte i o am Schalter 1 1 zu . speisen. Da der Stromwandler 6 stromlos ist, wird der Stromspule des Relais 5 ebenfalls eine Spannung zugeführt, deren Phasenlage aber zur Erzeugung eines Drehmomentes verschoben werden muß, z. B. durch Hinzufügen einer Recktanz oder eines Kondensators 14. Das Relais arbeitet dann als zweispuliges Spannungsrelais, dessen beide Spulen im Erdschlußfall von der Nullpunktspannung, die am Transformator 16 herrscht, gespeist werden, die eine direkt, die andere über den Kondensator 14. Durch die Hilfskontakte i o wird bei offenem Hauptschalter i i der Spannungswandler 16 ein- und der Spannungswandler 7 abgeschaltet.If you also want earth faults in the switched off but energized machine, So with the switch i i i, it is sufficient to go to the zero point of the generator i to connect another earthed voltage converter 16 and from it the Trip relay 5 via auxiliary contacts i o on switch 1 1 closed. Food. Because the current transformer 6 is de-energized, the current coil of relay 5 is also supplied with a voltage, but whose phase position must be shifted to generate a torque, z. B. by adding a reactance or a capacitor 14. The relay works then as a two-coil voltage relay, the two coils of which in the event of a ground fault of the zero point voltage that prevails at the transformer 16 are fed, the one directly, the other via the capacitor 14. The auxiliary contacts i o are used for open main switch i i the voltage converter 16 on and the voltage converter 7 switched off.

Selbstverständlich läßt sich die Erfindung auch bei Einzelmaschinen anwenden, wobei dann der besondere Erdungstransformator 12 entfallen kann. Statt dessen wird ein Nullpunkttransformator 17 verwendet, der das AnspreqhreIais 8 bei Vorliegen eines Erdschlusses mit der Nullpunktspannung speist. Durch kurzzeitiges Einschalten der drei Schütze 3" 3" 3e wird die gemeinsame Erdleitung unter Strom gesetzt, die den Widerstand 4 und den Stromwandler 18 enthält. Dieser ist dem Summenstromwandler 6 entgegengeschaltet, so daß ein beide Wandler 6 und 18 durchfließender künstlicher Erdstrom, wie er bei Netzerdsahlüssen auftritt, auf das Relais 5 ohne Wirkung bleibt. Bei Wickklungserdsqhluß im Generator i erhält jedoch nur der Wandler 18 einen Summenstrom. Zugleich speist der Spannungsabfall im Widerstand 4 direkt oder über den Spannungswandler 7 die Spannungsspule des Auslöserelais 5. Bei Erdsehluß an irgendeiner Stelle der Generatorwieklung reicht der Spannungsabfall am Widerstand 4 zusammen lriit dem Erdstrom in einer der drei Phasen trotz siörender Lade- oder Restströme bestimmt aus, das Ansprechen des Relais 5 und damit das Auslösen der Schalter i i und 15 zu bewirken.Of course, the invention can also be used in single machines, in which case the special grounding transformer 12 can be omitted. Instead, a zero-point transformer 17 is used, which feeds the response relay 8 with the zero-point voltage in the event of an earth fault. By briefly switching on the three contactors 3 " 3" 3e, the common earth line, which contains the resistor 4 and the current transformer 18, is energized. This is connected in opposition to the summation current converter 6, so that an artificial earth current flowing through both converters 6 and 18, as occurs in Netzerdsahluß, has no effect on the relay 5. In the event of a winding earth leakage in generator i, however, only converter 18 receives a total current. At the same time, the voltage drop in the resistor 4 feeds the voltage coil of the trip relay 5 either directly or via the voltage converter 7. the response of the relay 5 and thus the triggering of the switches ii and 15 to cause.

Bei den in Fig.9 und io dargestellten Beispielen wird der künstliche Erdschlußstrom von einer Spannung erzeugt, die zwischen der Erdschlußstelle und einer der Klemmen des Generators liegt. Statt der Klemmen kann aber auch ein beliebiger anderer Wicklungspunkt. verwendet werden, der zwischen dem Nullpunkt und den Klemmen liegt; die Meßspannung und der künstliqhe Erdschlußstrom werden dann entsprechend kleiner.In the examples shown in FIGS. 9 and 10, the artificial Earth fault current generated by a voltage between the earth fault point and one of the terminals of the generator is located. Instead of the clamps, however, any one can be used other winding point. used between the zero point and the terminals lies; the measuring voltage and the artificial earth fault current are then corresponding smaller.

Der künstlicihe Erdschlußstrom kann aber auch aus den zwei Spannungen erzeugt werden, von denen mindestens eine in der beschriebenen Art zwischen Erdschlußstelle und einer Klemme bzw. beliebigem Wicklungspunkt liegt.The artificial earth fault current can also be derived from the two voltages are generated, of which at least one in the type described between the earth fault and a terminal or any winding point.

Die Schaltungen nach Fig. i und ,9 können grundsätzlich dadurch vereinfacht werden, daß man als Auslöserelais 5 einspulige reine Stromrelais verwendet, so .daß seine Spannungsspule und der Spannungswandler 7 entfallen könnten. Dann werden aber die Summenstromwandler 6 unverhältnismäßig groß und die Genauigkeit der Auslösung geringer. Ferner ist es auch möglich, für die Auslösung ein Gleichstromrelais zu verwenden, indem man ihm seine Erregerströme über Gleichrinhter zuführt.The circuits according to FIGS. 1 and 9 can be simplified in principle be that one uses 5 single-coil pure current relays as a trip relay, so .that its voltage coil and the voltage converter 7 could be omitted. But then the summation current transformer 6 disproportionately large and the accuracy of the tripping less. It is also possible to use a DC relay for tripping use by supplying it with its excitation currents via synchronizers.

Die Erfassung des Erdschlusses als solcher ist nicht Gegenstand der Erfindung. In den beschriebenen Beispielen wurde dazu die im Erdschlußfall auftretende Nullpunktspannung benutzt, die gemäß Fig. i auf die Relais 2" und 2b, gemäß Fig. 9 und i o auf das Relais 8 einwirkt. Dieses Anspreqhrelais 2b bzw. 8 kann leicht für Ansprechen schon bei sehr kleiner Spannung, beispielsweise bei 2 der Generatorphasenspannung, bemessen werden. In an sieh unsymmetrischen Netzen muß die kleinste Ansprechspannung selbstverständlich oberhalb der durch die Netzunsymmetrie bedingten Nullpunktspannung liegen, damit der Generatorschutz nicht schon ohne Vorliegen eines Erdschlusses betätigt wird. Für die Erfassung der Erdschlüsse. können selbstverständlich auch andere Methoden verwendet werden, auch solche, bei denen der Erdschluß sogar im Nullpunkt selbst erfaßt, z. B. eine Methode, bei der die dritte Harmonische der Phasenspannung des Generators benutzt wird, oder eine solche, bei der sich ein Kondensator über die Fehlerstelle entlädt.The detection of the earth fault as such is not part of the Invention. In the examples described, the one that occurs in the event of a ground fault was used for this purpose Zero point voltage is used, which is applied to the relays 2 ″ and 2b according to FIG. 9 and i o acts on the relay 8. This response relay 2b or 8 can easily for response even at very low voltage, for example at 2 of the generator phase voltage, be measured. In networks that are asymmetrical, the lowest response voltage must be naturally above the zero point voltage caused by the network asymmetry so that the generator protection does not already exist in the absence of an earth fault is operated. For the detection of earth faults. can of course also other methods can be used, including those where the ground fault is even in the Zero point detected, z. B. a method in which the third harmonic of the Phase voltage of the generator is used, or one in which there is a capacitor discharges over the point of failure.

Die hauptsächlichen Vorteile der Schutzeinrichtung nach der Erfindung sind folgende: Da der künstliche Erdschlußstrom nur in dem kleinen Verhältnis von 1 : 2,27 oder gar nur i : 1,73 schwankt, erhalten die ihn führenden Apparate kleine Abmessungen und werden verhältnismäßig billig, und es entfallen die zusätzlichen Einrichtungen, mit denen die Variation des künstlichen Erdschlußstromes verkleinert wird. Der Umfang des geschützten Teils der Generatorwicklung ist theoretisch unbegrenzt und praktisch nur durch die Empfindlichkeit des Ansprechrelais 8 begrenzt. Der Schutz ist unabhängig von der Art des Netzes ausfuhrbar, also unabhängig vom Auftreten kapazitiver Ladeströme oder induktiver Restströme, unabhängig vom Fehlen oder Vorhandensein von Löschspulen; er braucht an das Netz nicht besonders angepaßt zu werden.The main advantages of the protective device according to the invention are as follows: Since the artificial earth fault current is only in the small ratio of 1: 2.27 or even only i: 1.73 fluctuates, the apparatuses leading it receive small ones Dimensions and are relatively cheap, and the additional ones are omitted Devices with which the variation of the artificial earth fault current is reduced will. The scope of the protected part of the generator winding is theoretically unlimited and practically only limited by the sensitivity of the response relay 8. The protection can be executed regardless of the type of network, i.e. regardless of its occurrence capacitive charging currents or inductive residual currents, regardless of the absence or presence of quenching coils; it does not need to be specially adapted to the network.

Claims (16)

PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zum selektiven Erdschlußschutz von Wechselstrom-Generatoren, bei welcher im Erdschlußfall über eine Hilfserdung ein künstlicher Erdschlußstrom erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des künstlichen Erdschlußstromes, wenigstens bei nullpunktnahen Lagen des Erdschlusses, die Spannung zwischen der Erdschlußstelle und wenigstens einem beliebigen Punkt des zu schützenden Wicklungssystems verwendet wird. der aber nicht der Systemnullpunkt ist. PATENT CLAIMS: i. Device for selective earth fault protection of alternating current generators, in which an artificial earth fault current is generated via an auxiliary earth in the event of an earth fault, characterized in that for generating the artificial earth fault current, at least in the case of positions of the earth fault close to zero, the voltage between the earth fault and at least one arbitrary point of the to be protected winding system is used. but which is not the system zero point. 2. Einrichtung nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Hilfe eines an sich bekannten, an die Spannung zwischen Erdschlußstelle und Systemnullpunkt, die sog. Nullpunktspannung, angeschlossenen, kochempfindlichen Relais in Gang gesetzt wird. 2. Device according to claim t, characterized in that it with the help of a known per se, the voltage between the earth fault point and system zero point, the so-called zero point voltage, connected, cooking-sensitive relay is set in motion will. 3.-Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kochempfindliche Ansprechrelais (2h) bei nullpunktnahen Erdschlüssen eine Umschaltung des Hilfsstromkreises vom Systemnullpunkt auf den beliebigen Punkt des zu schützenden Wicklungssystems vornimmt, während es bei klemmennahen Erdschlüssen durch ein weniger empfindliches Relais (2u) überbrückt wird, welches -die Speisung des Hilfsstromkreises finit der Nullpunktspannung bewirkt. 3. Device according to claim 2, characterized in that the boil-sensitive Response relay (2h) in the event of earth faults close to zero point, a changeover of the auxiliary circuit from the system zero point to any point of the winding system to be protected carries out, while it is in the case of earth faults close to the terminal by a less sensitive Relay (2u) is bridged, which -the supply of the auxiliary circuit finit the Causes zero point voltage. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem empfindlichen Relais (26) 44% der Generatorwicklung vom Nullpunkt aus gerechnet, zugeordnet sind. 4. Device according to claim 3, characterized in that that the sensitive relay (26) 44% of the generator winding calculated from the zero point, assigned. 5. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, da(> die Hilfserdung in an sich bekannter Weise am Nullpunkt eines primäY,-seitig in Stern geschalteten Transformators (12) liegt, dessen Sekundärseite in Dreieck geschaltet ist und einen Hilfsstromkreis speist. 5. Device according to claim i, characterized in that (> the Auxiliary earthing in a manner known per se at the zero point of a primary, -side in star switched transformer (12), the secondary side of which is connected in delta and feeds an auxiliary circuit. 6. Einrichtung nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das unempfindlichere -Relais (2a) den Hilfsstromkreis an die gesamte Dreieckwicklung des Transformators (12) anschließt, während der Hilfsstromkreis vom empfindlichen Relais (26) nur an eine Phasenwicklung dieses Transformators angeschlossen wird. 6. Device according to claim 3 and 5, characterized characterized in that the less sensitive relay (2a) connects the auxiliary circuit to the entire delta winding of the transformer (12) connects, while the auxiliary circuit from the sensitive relay (26) only connected to one phase winding of this transformer will. 7. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, da(') vom kochempfindlichen Ansprechrelais (8) eine Kombination von der Phasenzahl entsprechenden, zeitlich gestaffelten Zeitrelais (9) in Gang gesetzt wird, die den Hilfsstromkreis in zyklischer Reihenfolge nacheinander an entsprechende Punkte sämtlicher Wicklungsphasen anlegen. B. 7. Device according to claim 2, characterized in that (') from the cook-sensitive Response relay (8) a combination of the number of phases corresponding to the time staggered timing relay (9) is set in motion, which the auxiliary circuit in cyclical Apply the sequence one after the other to the corresponding points of all winding phases. B. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitrelais eine gemeinsame Erregerspule haben. Device according to claim 7, characterized in that the time relays have a common excitation coil. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Anlegepunkte die Klemmen des zu schützenden Generators benutzt werden. io. Device according to claim 7, characterized in that that the terminals of the generator to be protected are used as attachment points. ok Einrichtung nach Anspruch 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Anlegepunkte die Klemmen je einer sekundären Phasenwickhing des Transformators (12) dienen. i i. Device according to claims 5 and 7, characterized in that the application points the terminals each serve a secondary phase winding of the transformer (12). i i. Einrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch ein zweispuliges Auslöserelais (5), dessen eine Spule vom geometrischen Summenstrom sämtliche Generatorphasen und dessen andere Spule von einer durch den künstlichen Erdschlußstrom erzeugten Spannung erregt wird. Device according to Claim i, characterized by a two-coil trip relay (5), one coil of which is excited by the geometric total current of all generator phases and the other coil of which is excited by a voltage generated by the artificial earth-fault current. 12. Einrichtung nach Anspruch i i, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsstromkreis, in welchem der künstliche Erdschlußstrom fließt, einen Ohmschen oder induktiven Widerstand(4) enthält, in dem der künstliche Erdschlußstrom einen Spannungsabfall erzeugt, welcher zur Erregung der zweiten Spule des Auslöserelais (5) dient. 12. Device according to claim i i, characterized in that that the auxiliary circuit in which the artificial earth fault current flows, one Contains ohmic or inductive resistance (4) in which the artificial earth fault current creates a voltage drop which energizes the second coil of the trip relay (5) serves. 13. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßgrößen in Gleichstrom umgewandelt und einem gleichstrombetätigten Auslöserelais zugeführt werden. 13. Device according to claim i, characterized in that the measured variables converted to direct current and fed to a DC operated trip relay will. 14. Einrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch ein einspuliges Stromrelais als Auslöserelais, welches im Erdschlußfall vom künstlichen Erdschlußstrom gespeist wird. 14. Device according to claim i, characterized by a single-coil current relay as a trip relay, which is fed by the artificial earth fault current in the event of an earth fault will. 15. Einrichtung zum Schutz mehrerer parallel geschalteter Generatoren nach Anspruch 5 und i i, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (12) mit den an ihn angeschlossenen Apparaten allen Generatoren gemeinsam ist, u-ährend jeder Generator mit einem besonderen Auslöserelais (5) versehen ist. 15. Device for the protection of several generators connected in parallel according to Claim 5 and i i, characterized in that the transformer (12) with the on Apparatus connected to it is common to all generators, while each generator is provided with a special trip relay (5). 16. Einrichtung nach Anspruch i zum zusätzlichen Erdschlußschutz des vom Netz abgeschalteten Generators, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslöserelais (5) bei geöffnetem Hauptschalter ( i i) wenigstens einseitig vom Stromkreis des künstlichen Erdschlußstromes abgeschaltet und mit beiden Spulen an die Nullpunktspannung angeschlossen ist, und zwar wenigstens eine Spule über ein pbasenversehiebendes Hilfselement (14).16. Device according to claim i for additional earth fault protection of the generator disconnected from the mains, thereby characterized in that the trip relay (5) when the main switch (i i) is open at least disconnected from the circuit of the artificial earth fault current on one side and with both Coils is connected to the zero point voltage, at least one coil Via a base displacing auxiliary element (14).