AT345925B - Kurzschlussschutzsystem fuer drehstromsynchron- generatoren - Google Patents

Description

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   Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Kurzschlussschutz grosser Synchrongeneratoren mit einem zwischen den Anschlüssen und dem Netz mit Ruhekontakten liegenden dreipoligen, in Abhängigkeit von einer Einrichtung zur Erfassung eines Kurschlusses betätigten Hauptschalters und einem zwischen diesen Anschlüssen und dem Hauptschalter angeordneten, von derselben Einrichtung voreilend betätigten dreiphasigen   Kurzschliesser.   



   Mit der zunehmenden Leistung der elektrischen Versorgungsnetze und der steigenden Maschinenleistung wurde auch die von den Schaltern zu bewältigenden Kurzschlussleistung immer höher, so dass schon sehr früh nach Massnahmen gesucht wurde, durch die man die Schaltbeanspruchung der Leistungsschalter verringern könnte. 



   Solche bekannte Massnahmen sind beispielsweise : - Der Einbau von Kurzschluss-Drosselspulen in die Netze. 



   - Hinaufsetzung der natürlichen Kurzschlussreaktanzen von Maschinen und Transformatoren. Ein
Mittel, die Kurzschlussreaktanz (Subtransientreaktanz von Synchrinmaschinen) durch geeigneten
Entwurf zu erhöhen, besteht   z. B.   in der Wahl relativ kleiner Induktionen und relativ hoher
Strombeläge. 



   - Durch den Einbau einer Dämpferwicklung (auch zu andern Zwecken) wird die Kurzschluss- reaktanz zwar etwas verringert, doch verhindert die Dämpferwicklung trotzdem das Auftreten so hoher Schaltspannungsspitzen, wie sie beim Abschalten ohne Dämpferwicklung auftreten. 



   - Die Abschaltleistung kann weiters verringert werden durch Schutzwiderstände und Schutz- kondensatoren, durch die die Schaltstrecke überbrückt wird. 



   Bekannte Schaltungsanordnungen, denen eine der oben angeführten Massnahmen zugrundeliegt, haben den Nachteil, dass sie abgesehen von den zusätzlichen Schaltelementen weitere, unter Umständen sehr aufwendige Geräte wie Drosseln, Schutzwiderstände oder Kondensatoren benötigen, oder die Maschine selbst durch zusätzliche Entwurfsbedingungen verteuern (kleine magnetische Induktion). Anordnungen mit ähnlicher Aufgabenstellung wie etwa DE-PS Nr. 520645 (AEG), DE-AS 1067505 (EMAG), DE-PS Nr. 918347 (Siemens) und AT-PS Nr. 185868 (BBC) sind hingegen entweder nur zum Schutz passiver Einrichtungen brauchbar (Kontraktstromrichter) und nicht von aktiven, wie   z. B. elektrischer Maschinen,   oder sie beruhen auf der Vollabschaltung von Wicklungen oder Wicklungsteilen mit der vollen Abschaltleistung. 



   Aufgabe der Erfindung ist die Vermeidung aller oben stehend aufgezählten Nachteile und Einschränkungen, was dadurch erzielt wird, dass bei an sich bekannter Aufteilung jedes der drei Stränge der dreiphasigen Ständerwicklung in zwei Wicklungshälften, von denen die eine Wicklungshälfte jeweils mit der zweiten Wicklungshälfte des in zyklischer Folge nächsten Wicklungsstranges elektrisch in Serie geschaltet ist, die miteinander verbundenen beiden Wicklungshälften auch bezüglich des magnetischen Flusses in Serie liegen und die drei Verbindungsleitungen über Ruhekontakte einer weiteren, ebenfalls von der Einrichtung zur Erfassung des Kurzschlusses gemeinsam mit dem dreiphasigen Kurzschliesser betätigten dreiphasigen Kurzschlusseinrichtung in Stern geschaltet sind. 



   Auf diese Weise wird nach Eintreten eines allfällig zweipoligen Kurzschlusses, nach Überführung desselben in einen dreipoligen (mit Hilfe des im Oberbegriff angeführten dreiphasigen   Kurzsehliessers)   durch Öffnung des im kennzeichnenden Teil des Anspruches genannten weiteren Kurzschliessers die Maschinenwicklung so geschaltet, dass sie wegen der nunmehr bestehenden Serienschaltung von je zwei Wicklungsteilen den doppelten Kurzschlusswiderstand aufweist. 



   Vor der Öffnung des erwähnten (Sternpunkt)-Kurzschliessers arbeiten je zwei Wicklungsteile parallel. 



  Der vorteilhafte Effekt der erfindungsgemässen Schaltung ist nach dem Vorstehenden darin zu sehen, dass der Kurzschlussstrom sehr rasch ohne Vollabschaltung und ohne Zuhilfenahme aufwendiger Kurzschlussdrosselspulen   od. ähnl.   auf einen ungefährlichen Wert abgesenkt werden kann. 



     Fig. 1   zeigt ein einfaches Ausführungsbeispiel für den Erfindungsgegenstand, darin bedeuten : - den zu schützenden Generator -   -2-- Blocktransfonnator   -   -3-- Kurzschliesser   -   -4-- Sternpunktschalter (Kurzschliesser)   -   -5-- Hauptschalter  
Fig. 2 zeigt das zu Fig. 3 zugehörige Zeitzeigerbild der Spannungen und Ströme. Aus diesem Zeigerbild ist zu erkennen, dass sich die Spannung eines   Stranges-E'--bei   offenem Kurzschliesser 

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 - geometrisch aus den beiden    Teilwicklungsspannungen-Eu und Eu'-unter   einem Winkel von   1200   zusammensetzt und so nur die Höhe der Spannung einer Wicklungshälfte besitzt. 



   Fig. 3 zeigt das Raumzeigerbild der Durchflutungen, wie es sich bei geöffnetem   Kurzschliesser --4--   (Schutzschaltung) ergibt. 



   Der Kurzschlussvorgang wird eingeleitet durch gleichzeitiges Schliessen des Kurzschliessers--3--und Öffnen des   Kurzschliessers --4--.   Solcherart wird die Maschine zunächst durch eine an sich bekannte (vgl. auch DE-AS 1067505 (EMAG), DE-PS Nr. 918347 (Siemens) und AT-PS Nr. 185868 (BBC) sehr rasche Überführung in einen dreipoligen Kurschluss (ein Kurzschliesser kann schneller schalten, weil kein Lichtbogen gelöscht werden muss) von den Auswirkungen eines länger dauernden gefährlichen zweipoligen Kurzschlusses geschützt. Die Schaltbedingung für das Öffnen des Sternpunktschalters --4-- ist überdies leichter als jene beim Abschalten eines dreipoligen Kurzschlusses, da nicht die volle Leistung abgeschaltet und der Stromkreis nicht völlig unterbrochen wird. 



   Während   im KurzsehlussfaU   bei geschlossenem   Sternpunktschalter--4--der Kurzschlussstrom durch   die Phasenspannung und den Kurzschlusswiderstand zweier paralleler Phasen gegeben ist, wird der Kurzschlussstrom bei geöffnetem   Sternpunktschalter --4--   (Schutzschaltung) durch die einfache Phasenspannung und den doppelten Kurzschlusswiderstand (Serienschaltung der Streureaktanzen) einer Phase bestimmt, da die durch das Hauptfeld induzierte Summenspannung zweier in Reihe geschalteter Stränge bei einer gegenseitigen Phasenlage von   1200   wieder die einfache Phasenspannung ist.

   Der Kurzschlussstrom über dem   Hauptschalter--5--wird beim   offenen   Sternpunktschalter --4-- demnach   nur ein Viertel des Kurzschlussstromes bei geschlossenem   Sternpunktschalter --4-- betragen.   Der Haupt-   schalter --5-- braucht   daher nur für ein Viertel der Kurzschlussleistung vorgesehen werden, während der Sternpunktschalter --4-- nur zwei Schalterpole aufweist, die zudem für eine wesentlich kleinere Schaltleistung zu bemessen sind. 



   Die erfindungsgemässe Anordnung verspricht insbesondere auch deshalb einen grossen Vorteil, weil durch sie die Bewältigung einer höheren Abschaltleistung als bisher möglich sein wird, ohne neue Schaltertypen entwickeln zu müssen. 



   Eine Überdimensionierung der Maschinenwicklung ist hiebei nicht nötig, da in der Betriebsschaltung   (Kurzsehliesser-4-geschlossen)   beide Wicklungshälften einen unabhängigen Sternpunkt besitzen und wegen der Parallelschaltung gleichphasige Ströme führen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Schaltungsanordnung zum Kurzschlussschutz grosser Synchrongeneratoren mit einem zwischen den Anschlüssen und dem Netz mit Ruhekontakten liegenden dreipoligen, in Abhängigkeit von einer Einrichtung zur Erfassung eines Kurzschlusses getätigten Hauptschalters und einem zwischen diesen Anschlüssen und dem Hauptschalter angeordneten, von derselben Einrichtung voreilend betätigten dreiphasigen Kurzschliesser, dadurch gekennzeichnet, dass bei an sich bekannter Aufteilung jedes der drei Stränge der dreiphasigen Ständerwicklung in zwei Wicklungshälften, von denen die eine Wicklungshälfte jeweils mit der zweiten Wicklungshälfte des in zyklischer Folge nächsten Wicklungsstranges elektrisch in Serie geschaltet ist,

   die miteinander verbundenen beiden Wicklungshälften auch bezüglich des magnetischen Flusses in Serie liegen und die drei Verbindungsleitungen über Ruhekontakte einer weiteren, ebenfalls von der Einrichtung zur Erfassung des Kurzschlusses gemeinsam mit dem dreiphasigen Kurzschliesser betätigten dreiphasigen Kurzschliesseinrichtung in Stern geschaltet sind.