Einrichtung zum selbsttätigen Abschalten von Generatoren bei Phasenerdsehluss. Es sind Einrichtungen zum selbsttätigen Abschalten von Generatoren beim Auftreten eines Phasenerdschlusses bekannt. Zu diesem Zwecke wird beispielsweise der Sternpunkt des Generators über einen Widerstand ge erdet und ein Relais von der Spannung des Sternpunktes des Generators gegen Erde er regt, welches beim Ansprechen den Ge nerator abschaltet. Ausser von den Kon stanten des Relais hängt die Bemessung des Widerstandes auch davon ab, wie weit man einen Fehler innerhalb des Genera torwicklung erfassen will.
Will man auch Fehler in der Nähe des Sternpunktes erfas sen, so zeigt sich der Übelstand, dass im Falle eines Fehlers in der Nähe der Klemmen .der Erdschlussstrom so gross wird, dass das Gene- ratoreisen verbrennt.
Erfindungsgemäss wird einerseits eine Steigerung der Empfindlichkeit der Schutz einrichtung und anderseits ein Schutz vor den Gefahren eines in der Nähe einer Ma- schinenklemme entstehenden Erdschlusses dadurch ermöglicht, dass ein von einer Relais einrichtung gesteuerter veränderlicher Strom begrenzungswiderstand vorhanden ist, durch welchen der Fehlerstrom innerhalb voruese- h.ener Grenzen gehalten wird. Dabei k anii zum Beispiel ein Relais vorgesehen sein.
welches, wenn der Erdschlussstrom einen Grenzwert überschreitet, selbsttätio,, einen zu sätzlichen Widerstand zu dessen Be;@rpnzun" einschaltet. Dieser Widerstand kann bei spielsweise in Reihe mit dem Erdungswidei,- stand des Generators liegen und im normalen Betrieb durch einen Schalter kurzgeschlossen sein.
Besondere Vorteile kann clie Erfindun- bei mehreren parallel arbeitenden Cenerato- toren bieten. In solchen Fällen erdet inan gewöhnlich den Sternpunkt nicht, sondern man schliesst an die gemeinsame Sammel schiene Induktivitäten an, deren Sternpunkt unmittelbar oder über einen Widerstand ge- erdet ist.
Zur Abschaltung der Generatoren dienen zweckmässig Relais, die zwischen Ge nerator und Sammelschiene geschaltet sind und auf den Summenstrom, gegebenenfalls auch auf -die Verlagerungsspannung, anspre- ehen. Zur Verbesserung der Wirkung ist auch schon vorgeschlagen' worden, diesen In- duktivitäten Sekundärwicklungen zu geben, welche in Vieleck geschaltet und über einen Widerstand geschlossen sind, wenn der Sternpunkt unmittelbar geerdet ist oder die in Vieleck geschaltet und in sich geschlossen sind, wenn der Stern punkt über einen Widerstand geerdet ist.
Der zur Begrenzung des Erdschlussstrames dienende, durch die Relaiseinrichtung ge steuerte Widerstand kann sowohl in der Erdverbindung .des Sternpunktes, als auch in den Sekundärkreis der Induktivitäten ein geschaltet sein. Der Widerstand wird zweck mässig so bemessen, dass nur ein so geringer Strom fliesst, dass die Relais zum Abschalten der Generatoren mit Sicherheit betätigt wer den.
In der Zeichnung sind vier Ausführungs beispiele des Erfindungsgegenstandes dar gestellt: In Fig. 1 sind 1, 2, 3 die Sammelschie ren, an welche der Generator 4 über den Schalter 6 und der Generator 5 über den Schalter 7 angeschlossen sind. In der Ver- bindungsleitLing des Generatörs 4 zur Sam melschiene liegen die Primärwicklungen der Stromwandler 8, 9 und 10, deren Sekundär wicklungen in Summenschaltung auf die Stromspule des wattmetrischen Erdsebluss- relais 11 einwirken.
Beim Ansprechen des Relais 11, das heisst bei einem Gestellschluss innerhalb des geschützten Generators, wird über die Batterie 12 ein Stromkreis für den Elektromagneten 13 geschlossen, der die Schaltklinke 14 des Schalters 6 freigibt, so dass der Schalter durch die Feder 15 geöff net wird. Die Schutzeinrichtungen für den Generator 5 sind die gleichen wie für den Generator 4.
Zur Erzeugung des Erdschlussstromes dienen drei Induktivitäten 16, 17 und 18, deren in Stern geschaltete Primärwicklungen an die Sammelschiene angeschlossen und deren Sternpunkt unmittelbar geerdet ist. Die Induktivitäten können aus drei Ein phasentransformatoren bestehen, oder es kann ein Dreiphasentransformator mit einem vier ten Schenkel verwendet werden.
Die im offenen Vieleck geschalteten Se kundärwicklungen der Induktivitäten sind über die beiden Widerstände 20 und 21 ge schlossen. Der \Widerstand 21 ist im nor malen Betrieb durch den Schalter 23 kurz geschlossen. An dem Widerstand 20 liegt die Erregerwicklung des Relais 22, das beim Überschreiten einer bestimmten Spannung die Sperrklinke 24 des Schalters freigibt, so dass dieser auslöst, wodurch der Widerstand 21 in den Sekundärkreis in Reihe mit dem Widerstand 20 eingeschaltet wird. An der Sekundärspannung der Induktivitäten liegt ferner die Spannungsspule :des Relais 11 und die Spannungsspule des zum Generator 5 ge hörigen Relais 31.
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist. folgende: Bei einem Erdschluss in der Nähe der Klemmen eines Generators fliesst ein ziemlich grosser Erdschlussstrom. Da .die Spannung der im Dreieck geschalteten Sekundärwick lung proportional der Erdsehlussspannung ist, so wird das Relais 22 stark erregt und spricht an. Dadurch wird der Schalter 23 geöffnet, der Widerstand 21 in den Sekun därkreis der Induktivitäten eingeschaltet und somit der Erdschlussstrom herabgesetzt.
Durch diese Einrichtung wird verhindert, dass der Erdschlussstrom eine gewisse Grenze dauernd überschreiten kann, er bleibt aber ausreichend für die Erregung .des Relais 1l bezw. 31.
An Stelle der in der Abb. 1 dargestellten Induktivitäten mit direkt geerdetem Null punkt kann man auch drei in Stern geschaltete Induktivitäten verwenden, deren Sternpunkt über einen Widerstand geerdet ist, und deren Sekundärwicklung im offenen Vieleck in sich geschlossen ist, oder man kann auch Induktivitäten verwenden, deren Wicklung in Zickzack geschaltet und deren Nullpunkt über einen Widerstand geerdet ist.
Die Ein richtung wird dann zweckmässig so getrof fen, dass ein Relais von der Spannung an diesem Widerstand erregt wird und beim Überschreiten eines bestimmten Wertes der Spannung einen zusätzlichen Widerstand in die Erdverbindung einschaltet.
Die Einrichtung kann auch so getroffen werden, dass ein Relais nach Behebung des Erdschlusses .den zusätzlichen Widerstand wieder ausschaltet. Dieses Relais wird dann bei der Anordnung nach Fig. 1 von der Ge samtspannung der Sekundärwicklungen er regt, oder bei Verwendung von Induktivitä- ten, deren Nullpunkt über einen Widerstand geerdet ist, von der Spannung des Nullpunk tes gegen Erde. In Fig. 2 ist eine solche Einrichtung dargestellt.
An den Sammelschienen 1, 2 und 3 sind, wie in Fig. 1, die Generatoren 4 und 5 mit ihren Schutzeinrichtungen angeschlossen. Die Bezeichnungen der gleichen Teile in Fig. 2 stimmen mit denen der Fig. 1 überein.
Die an der Sammelschiene liegenden In- duktivitäten 16, 17 und 18 sind in Stern ge schaltet und über Widerstände 30 und 91 geerdet. Die Sekundärwicklungen sind in Dreieck geschaltet und in sich geschlossen. Der Widerstand 91 wird im normalen Be trieb von einem Schalter 33 überbrückt. An der Spannung des Sternpunktes gegen Erde liegt die Erregerwicklung des Relais 32, das bei einer bestimmten Spannung ein Kontakt paar 34 schliesst.
Dadurch wird ein Strom kreis für die Auslösespule 36,des Schalters 33 über die Batterie 35 geschlossen, der Schal ter wird geöffnet und dadurch der Wider stand 91 in ,die Verbindungsleitung .des Stern punktes mit Erde eingeschaltet. Wird der Erdschluss behoben, so bricht die Spannung an den Widerständen zusammen. Das Relais 32 öffnet die Kontakte 34, und die Feder 37 schliesst wieder den Schalter, so dass die ur sprüngliche Schaltung hergestellt ist.
Vorteilhafter als,die Einrichtungen nach. Fig. 1 und 2 ist eine Einrichtung, bei wel cher bereits das Auftreten einer unzulässig hohen Stromstärke von vornherein dadurch unmöglich gemacht wird, und zwar, dass der Strombegrenzungswiderstand im Gegen satz zu der zuvor erläuterten Anordnung nicht von einem anfänglich kleinen Wert auf einen grossen Wert gebracht wird, sondern umgekehrt von einem anfänglich hohen Wert, soweit für das Ansprechen des Erd- schlussrelais erforderlich, auf einen kleineren Wert gebracht wird.
Es kann dann von vornherein der Fehlerstrom höchstens so gross sein, wie es zulässig ist. Durch Relais, wel che durch diesen Strom oder durch die Span nung der mit dem Widerstand belasteten offenen Dreieckwicklung einer Gestelldrossel beeinflusst werden, kann dieser Widerstand in seiner Grösse nachträglich in dem Sinne geändert werden, dass die Stromstärke bis zu dem zulässigen Betrag gesteigert wird, damit das Erdschlussrelais mit Sicherheit anspricht.
Für den Spannungskreis des Gestellschluss- relais bedeutet dies, dass im Relais eine be- stimmte Spannung eingestellt wird, dass es also angängig ist, die Empfindlichkeit des Relais für eine ganz bestimmte Spannung und Stromstärke günstigst zu wählen.
Zur Erläuterung dienen die Fig. 3 und 4. Bei der Einrichtung gemäss Fig. 3 soll bei Gestellschluss der Wicklung eines Gene- rators 41 ein Schalter 42 geöffnet werden, der den Generatur mit der Sammelschiene 43 verbindet. An .die Sammelschienen ist eine Gestelldrossel 44 mit einem Belastungswider- stand 45 im Sekundärkreis angeschlossen.
Das Gestellschlussrelais 46 wird in seinem Strompfad von Stromwandlern 47 in Sum- menstromschaltung, in seinem Spannungs pfad von einem Spannungswandler 48, der an der belasteten Dreieckwicklung (Sekun därwicklung) der Gestelldrossel 44 liegt, ge speist, und schliesst den Auslösestromkreizz, wenn ein Gestellschluss innerhalb der Wick lung des Generators 41 entstanden ist.
Wenn in der Wicklung des Generators 41, beispielsweise an der Stelle 49, ein Ge- stellschluss auftritt, so entsteht eine Span nung in der Sekundärwicklung der Gestell drossel, die einen Strom über den Belastung:,- widerstand 45 zur Folge hat. Diesem Strom entspricht ein Strom auf der Primärseite der Gestelldross.el, der über die Maschine und die Fehlerstelle fliesst. Die Stärke des Stromes hängt von der Grösse des Belastungswider standes 45 und von der Entfernung der Ge- stellsehlussstelle 49 vom Sternpunkt 50 des Ge nerators ab.
Die Sekundärwicklung der Ge- stelldrossel 44 speist über den Spannungs wandler 48 zwei Spannungsrelais 51 und 52, welche auf verschiedene Grenzwerte der Spannung eingestellt sind und bei Über sehreitung dieser Spannungsgrenzwerte ihre Anker anheben. Die Anker tragen Über brückungsschalter 53 bezw. 54. Im unerreg- ten Zustande schliesst der Schalter 53 des Spannungsrelais 51 .einen Teil 91 des Be- lastungswiderstandes 45 kurz, sofern das Relais 55 .seine Kontakte geschlossen hat.
In gleicher Weise wird durch .den Überbrük- kungsschalter 54 im spannungslosen Zustande des Relais 52 ein Teil 92 des Belastungs widerstandes 45 kurzgeschlossen.
Beim Auftreten des Gestellschlusses ent steht ein Strom über dem Belastungswider stand 45 und eine Spannung am Spannungs wandler 48. .Je nach der Höhe der auftre tenden Sekundärspannung .der Gestell.drossel 44 kommen die Relais 51 und 52 nicht zum Ansprechen, oder nur das Relais 51 oder die Relais 51 und 52 zugleich. Keines der Re lais spricht an, wenn die auftretende Span nung sehr klein ist. Es ist dies ein Zeichen dafür, dass der Gestellsehluss in nicht allzu grosser Entfernung vom Sternpunkt .eines Ge- nerators entstanden ist.
Der Belastungs widerstand 45 ist dann durch Kurzschluss :der Teile 91. und 92 aufs äusserste verkleinert. Reieht die auftretende Sekundärspannung der Gestelldrossel 44 aus, um das Relais 51 zum Ansprechen zu bringen, so wird dadurch der Kurzschluss .des Widerstandsteils 91 auf gehoben. Der Gesamtbelastungswiderstand ist .dann grösser als in .dem vorangehend be handelten Fall. Wenn .die Ansprechgrenze des Relais 52 überschritten wird, wird auch der Widerstandsteil 92 eingeschaltet.
Auf diese Weise passt sich die Grösse des Be- lastungswiderstandes 45 selbsttätig der Grösse der auftretenden Sekundärspannung der Ge- stelldrossel, das heisst selbsttätig der Entfer nung der Gestellschlussstelle vom Genera.tor sternpunkt 50 an, jedoch nicht in der Weise, dass der entstehende Fehlerstrom anfänglieh grösser als erwünscht ist, sondern dass er von kleineren Werten aufwärts geregelt wird.
Die Kurzschlussstromkreise für die Wi derstandsteile 91 und 92 sind über die Kon takte eines von der Nullpunktspannung er regten verzögerten Relais 55 geführt, weil die Überbrückungsschalter 53 und 5? ge schlossen sind, solange kein Gestellschluss vorliegt, anderseits aber der Widerstand 4.5 zunächst in voller Grösse eingeschaltet sein soll. Das Relais 55 macht die Überbrük- kungsschalter 53 und 54 erst dann, und zwar mit Verzögerung wirksam, wenn ein Erd- schluss auftritt.
Die Anker der Spannungsrelais 51 und 52 sind noch mit weiteren Hilfskontakten 56 und 57 verbunden. Diese Hilfskontakte über brücken im Spannungspfad des Relais 46 lie gende Vorschaltwiderstände 58 und 59, wenn die Relais 51 und 52 spannungslos sind. Beim Gestellschluss in der Nähe des Stern punktes des Generators 41 wird dadurch die Empfindlichkeit der Schutzeinrichtung ge steigert.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 4 wiedergegeben.
Bei dieser Einrichtung wird ein Strom begrenzungswiderstand 70 im Sekundärkreis einer Gestelldrossel 44 derart von anfangs grossem Wert zu kleinerem Wert geändert, dass eine ganz bestimmte Stromstärke über die Fehlerstelle eingestellt wird. Die Ände rung des Widerstandes 70 folgt aber im Ge gensatz zur Ausführungsform nach Fig. 3 stetig und nicht stufenweise.
Zu dem Zweelz ist ein Regelmotor 71 vorgesehen, der in Gang kommt, sobald an der Sekundärwick lung .der Gestelldrossel 44 eine Spannung von einer gewissen Mindeststärke auftritt. Durch diese Spannung wird ein Relais 74 erregt, das zur Sicherheit gegen Beeinflus sung durch dritte und höhere harmonische Oberwellen mit einer Siebkette ausgestattet sein kann. Das Relais 74 schliesst den Strom- kreis für den Regelmotor 71, der den Be- lastungswiderstand 70 allmählich verkleinert.
Die Stärke des Sekundärstromes der Gestell- dTosSel wird von einem Relais 75 überwacht, welches anspricht, sobald der Strom bis auf die gewünschte Stärke angestiegen ist. Das Relais 75 schaltet -dann zwei Hilfsrelais 76 und 77 ein. Das Relais 77 bringt den Motor 71 durch Unterbrechung seines Stromkreises augenblicklich zum Stillstand. Das Relais 76 schaltet mit geringer Zeitverzögerung einen Flilfsmagneten 78 zur Betätigung der Kon takte eines wattmetrischen Erdschlussrelais 46 ein.
Wenn der Fehler in der Maschine liegt, so wird diese dann durch das Erdschlussrelais 46 abgeschaltet und entregt; wenn der Feh ler ausserhalb, also etwa im Leitungsnetz ent standen ist, bleibt .die Maschine in Betrieb. Der Sekundärkreis der Gestelldrossel 44 wird einige Sekunden nach dem Ansprechen des Relais 74 durch das Relais 73 geöffnet; das Relais 73 wird erregt, sobald das Relais 74 seinen Kontakt schliesst.
Es schliesst dann sofort für sich einen Haltestromkreis über einen Momentankontakt. Nach Ablauf der eingestellten Verzögerungszeit ,schliesst es einen zweiten Kontakt, durch den eine Spule 79 an Spannung gelegt wird. Die Spule 79 öffnet dann einen Schalter 80, wodurch der Sekundärkreis der Gestell.drossel 44 geöffnet wird.
Da das Relais 73 zugleich mit dem Motor 71 eingeschaltet wird, wird der .Schalter 80 auf jeden Fall ausgelöst, gleichgültig, ob der Fehler in der Maschine oder ausserhalb ent standen ist.
Mit dem Schalter 80 sind zwei Hilfskon takte 81 und 82 gekuppelt. Über diese Hilfs kontakte verläuft der Stromkreis für den Motor 71. Solange die Hilfskontakte in der gezeichneten Stellung stehen, und die Relais 74 und 77 ihre Kontakte geschlossen halten, bekommt der Motor über :die Hilfskontakte 81 und 82 Strom von solcher Polarität, dass er den Belastungswiderstand 70 fortschrei- tend verkleinert.
Wenn der Schalter 80 (Ire- öffnet ist, ist die Stromrichtung im Motor stromkreis umgekehrt, .so dass er dann rück wärtslaufend .den Widerstand 70 fortschrei tend vergrössert. Sobald das Verstellorgan des Widerstandes in seiner Ausgangsstellung wieder angekommen ist, öffnet es einen Schalter 83, der den Motorstromkreis unter bricht.
Der Schalter 80 kann von Hand oder auch durch Fernbetätigung geschlossen wer den, damit die Gestellschlusseinrichtung wie der betriebsbereit ist.
Beim Auftreten eines Gestellschlusses spricht zunächst .das Relais 74 an und schal tet den Motor 71 ein, der den Widerstand 70 so lange verkleinert, bis das Relais 75 zum Ansprechen kommt. Relais 75 schaltet gleich zeitig die Relais 76 und 77 ein, Relais 7 7 öffnet seinen Kontakt und bringt dadurch den Motor zum Stehen; Relais 76 betätigt nach Ablauf einer eingestellten Verzöge rungszeit den Hilfsmagneten 78 des watt metrischen Gestellsehlussrelais 46.
Wenn der Fehler in der Maschine entstanden ist, wird die Maschine nach etwa einer halben Se kunde abgeschaltet; bei aussen liegendem Fehler wird der Sekundärkreis der Gesten drossel 44 nach Ablauf der Verzögerungszeit eines Zeitrelais 73 mit Hilfe des Schalters 80 geöffnet.
Die Öffnung des Schalters 80 er folgt auch dann, wenn .der Fehler in der Ma- s c 'hine lieot. C Mit der Öffnung des Sehalters 80 wird durch die Hilfskontakte 82 und 81 zugleich der Stromkreis für den Rücklauf des Motors 71 geschlossen;
es wird also auto matisch nach jedem Ansprechen der Einrich tung nach Ablauf der für die selbsttätige Abschaltung eines kranken Generators vor gesehenen Zeit der Schalter 80 geöffnet und darauf die normale, .das heisst die volle Grösse des Widerstandes 70 wieder eingeschaltet. Die Unterbrechung des Sekundärkreises der Gestell.drossel 44 hat zur Folge, dass das Re lais 75 stromlos wird und ebenfalls das Re lais 74.
Man kann die Einrichtung leicht auch in .der Weise ergänzen, dass nach gänzlichem Verschwinden der Spannung an der wider standsbelasteten I)reieckwicklung der Ge stendrossel 44 der Schalter 80 automatisch wieder geschlossen wird, nachdem .der Wider stand 70 -wieder auf seinen vollen Wert zu rückgestellt ist.