Erdschlussschutzeinrichtung <B>bei</B> mehreren <B>elektrischen Generatoren</B> <B>und</B> Blindleistungsmaschinen. Bei Erdschlussschutzeinrichtungen bei meh reren elektrischen Maschinen, zum Beispiel Generatoren, die unmittelbar, das heisst ohne Zwischenschaltung von Transformatoren, an eine Sammelschiene angeschlossen sind, hat man den Schutz in der Weise durchgeführt, dass der Summenstrom der vom Generator zur Sammelschiene führenden Leitungen auf das Erdschlussrelais einwirkt.
Man hat auch statt eines einfachen'Stromrelais wattmetrische Relais verwendet, auf dessen Spannungsspule die Nullpunktspannung einwirkte. Alle diese bekannten Einrichtungen haben den Nachteil, dass Fehler, die in der Nähe des Sternpunk tes oder im Sternpunkt. selbst auftreten, nicht. erfasst werden können, Um diesen Übelstand zu beseitigen, hat man bereits vorgeschlagen, eine Gleichstromverspannung des Sternpunk tes vorzunehmen, indem beispielsweise zwi schen einem künstlichen Sternpunkt und Erde eine Gleichspannungsquelle eingeschaltet wird. Die Absehaltung erfolgt dann mit Hilfe von Gleichstromrelais.
Bei diesen Einrichtungen tritt die Schwierigkeit auf, dass die Trennung von Gleich- und Wechselstrom nicht. ein fach ist.
Es ist. auch bekannt, zur Erfassung von im oder in der Nähe des Sternpunktes auf tretenden Erdschlüssen künstlich einen zusätz lichen Sternpunkt vorzusehen und diesen über Kapazität und Induktivität so abzustim- men und zu erden, dass die über ihn fliessen den Ströme der höheren Harmonischen, ins besondere der dritten Harmonischen, einen. geringeren Widerstand finden als die Grund- ; welle. Ein 'von diesem künstlichen Sternpunkt zur Erde fliessender Strom kann auf diese Weise zur Erfassung von Gestellsehlüssen in der Nähe des Maschinensternpunktes oder im Sternpunkt selbst mittels eines Relais ver-, wendet werden.
Ein solches Relais arbeitet aber nicht se lektiv, denn es spricht bei mehreren unmittel bar, das heisst ohne Zwischensehaltung eines Transformators, an eine gemeinsame @Sammel- schiene angeschlossenen Maschinen an, sobald in irgendeiner der verschiedenen Maschinen ein Sternpunktgestellschluss auftritt. Für den Betrieb ist. es aber wichtig, dass nur die kranke Maschine abgeschaltet wird.
Um in derartigen Fällen einen selektiven Erdschlussschutz zu erhalten, wird bei der Erdschlussschutzeinrichtung gemäss der Er findung jeder zu schützenden Maschine ein Erdschlussschutzrelais zugeordnet und. dieses sowohl vom Summenstrom in den Zuleitun gen von der Maschine zur Sammelschiene als auch vom Strom in einem künstlichen, geer deten. Sternpunkt. mit geringerem Widerstand für die dritte Harmonische als für die Grund welle oder durch diesen Strömen proportionale Grössen in solcher Weise -erregt, da.ss es nur auf in der kranken Maschine eintretende Erd schlüsse anspricht.
Zur Erfassung der im oder in der Nähe des Maschinensternpunktes auf tretenden Erdschlüsse kann man beispiels weise den Sternpunkt in an sich bekannter Weise durch drei Kondensatoren bilden und ihn entweder unmittelbar oder - vorteilhaf ter - über eine Drosselspule erden, die mit den Kondensatoren annähernd auf Resonanz für die dritte Oberwelle abgestimmt ist. Man kann auch beispielsweise einen künstlichen Sternpunkt in: Form eines Transformators bil den, dessen in Dreieck geschaltete Sekundär- wicklungen über einen Kondensator und eine Drosselspule geschlossen: sind.
Wesentlich ist nur, dass die dritten Oberwellen bei einem Erdschluss über den Sternpunkt. einen Weg zur Erde finden, dessen Widerstand kleiner als der Widerstand für Ströme der Grund welle ist. Da in jedem Generator eine dritte Oberwelle in der 'Spannung vorhanden ist, so kann man dadurch erreichen, däss bei Feh ler im Sternpunkt oder in dessen Nähe das Relais von einem Strom der dritten Ober welle so stark erregt wird, dass es zum. An sprechen kommt.
Den künstlichen Sternpunkt kann man für alle Maschinen gemeinsam vorsehen und an die .'Sammelschiene legen. In vielen Fällen: kann es auch zweckmässig sein, für jede Ma schine einen besonderen Sternpunkt vorzu sehen. Man führt in beiden Fällen die An ordnung so durch, dass dem Relais ausser dem Summenstrom der zu den Sammelschie nen führenden Leitungen. noch .der Strom über den künstlichen iSternpunkt zugeführt wird, und zwar in der Weise, dass bei einem aussenliegenden Fehler sich diese beiden. Ströme hinsichtlich des Relais gerade auf heben.
In der Zeichnung sind Ausführungsbei spiele der Erfindung dargestellt, und zwar besitzt in den Ausführungsbeispielen jede Maschine einen besonderen künstlichen Stern punkt.
Im Ausführungsbeispiel der Fig.1 sind zwei Generatoren gezeichnet. Da die Schal tung beider übereinstimmt, so braucht. sie nur für einen Generator erläutert zu werden. Mit 1 ist die Wicklung des linken. Generators bezeichnet, der über Leitungen 2 mit der Sam melschiene 3 verbunden ist.. Der rechte Gene rator und die dazugehörigen Schaltungsele mente sind mit den gleichen Bezugszeichen wie die entsprechenden Teile der linken Gene ratorschaltung bezeichnet, und ausserdem mit dem Index ' versehen. Es ist ein künstlicher Sternpunkt 4 vorgesehen, der durch Konden satoren 5 gebildet. wird. Der Sternpunkt. ist über eine Drosselspule 6 mit Erde verbun den.
In der Verbindungsleitung liegt noch ein Stromwandler 7, der zusammen mit, parallel geschalteten Sekundärwicklungen der Strom wandler S auf das Erdsehlussrelais 9 einwirkt. Die Schaltung ist dabei so getroffen, dass bei aussenliegendem Erdsehluss die Ströme in den Wandlern 3 und 7 sieh absaugen, so dass das Erdschlussrelais stromlos bleibt, dass dagegen bei einem Fehler im Generator der gesamte Erdschlussstrom im Relais zur Wirkung kommt. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist angenommen, dass der linke Generator 1 einen Klemmenerdschluss besitzt.
Es ist der Stromverlauf eingezeichnet, der entsteht, und es zeigt sich, dass das Erdschlussrelais des linken Generators erregt wird, während beim rechten fehlerfreien Generator 1' das Relais 9' stromlos bleibt.
In Fig. 2 ist die gleiche Schaltung wie in Fig.1 dargestellt, und es ist der Stromver lauf gezeichnet, der bei einem Erdschluss im Sternpunkt des Generators 1 auftritt. Hierbei fliesst kein Strom der Grundwelle, sondern lediglich ein Strom der dritten Oberwelle. Wie die Figur zeigt, wird hierbei das Erd- schlussrelais des linken Generators ordnungs gemäss erregt, während das Erdschlussrelais des rechten Generators stromlos bleibt.
Sind viele Generatoren parallel geschaltet und sieht man für jeden. einen derartigen künstlichen Nullpunkt vor, so wird der Erd- schlussstrom verhältnismässig gross, da jeder künstliche Sternpunkt so bemessen werden muss, dass, wenn er nur allein vorhanden ist, das Relais mit Sicherheit. anspricht.
Es emp fiehlt sich, um dies zü vermeiden, an- die Sammelschiene eine Erdungsdrosselspule an zuschliessen, die so bemessen ist, dass sie die kapazitiven Ströme der Grundwelle der künst lichen Sternpunkte bis auf den Strom eines Sternpunktes kompensiert. Ausserdem emp fiehlt es sich, die kapazitiven Erdschlussströme des Netzes, das an die Sammelschiene ange schlossen ist, zu kompensieren.
Die Generatorwicklungen besitzen eine ge wisse Kapazität gegen Erde, ebenso auch die Zuleitungen zur Sammelschiene. Bei einem aussenliegenden Fehler fliessen nun über diese Erdkapazitäten Ströme, die durch die darge stellte Schaltung nicht von dem Erdschluss- relais ferngehalten werden können. Da diese Ströme aber meist sehr klein sind, ist kein Fehlansprechen zu befürchten.
Wenn sie je doch in die Grössenordnung des Ansprechwer- tes des Erdschlussrelais kommen, kann man Mittel anwenden, um. ihren Einfluss zu besei tigen. Beispielsweise kann man in Abhängig keit von der Erdschlussspannung den Erd- schlussrelais einen Kompensationsstrom zufüh ren; man kann auch durch Anwendung einer an die Zuleitungen zum Generator angeschlos senen Erdungsdrosselspule die Erdkapazität des Generators und der Zuleitungen kompen sieren.
Den Einfluss des Fehlerstromes, der durch die Generatorkapazität und die Erdkapazität der Zuleitungen hervorgerufen wird, kann man auch mit Hilfe eines Sperrelais beseiti gen, wie dies in Fig.3 dargestellt ist. Das Sperrelais 10 ist als wattmetrisches Relais ausgebildet. Seine beiden Spulen sind mit 11 und 12 bezeichnet. Die beiden Spulen liegen in Reihe mit den Sekundärwicklungen der Stromwandler, während die Spule des. Erd- schlussrelais 9 in Differentialschaltung ange schlossen ist.
Dieses wattmetrische Sperrelais wird so ausgebildet, dass bei gleicher Strom richtung in. den beiden Spulen. der Ruhe kontakt 13, der in Reihe mit dein Arbeits kontakt. 14 des Erdschlussrelais im Strom kreis der Auslösespule 15 liegt, geöffnet wird, bei entgegengesetzter Stromrichtung einer Spule dagegen geschlossen bleibt.
Wie sich aus Fig.3 ergibt, ist bei einem Fehler im Generator 1 die Stromrichtung in den Spulen 11 und 12 entgegengesetzt, so da.ss der Kon takt 13 geschlossen bleibt; beim rechten Gene rator, 1' dagegen fliesst der durch den künst lichen Sternpunkt 4' fliessende Strom in glei cher Richtung durch die beiden Spulen 11' und 12' des Sperrelais 10', wodurch dieses clen Ruhekontakt 13' öffnet.
und damit die Auslösung sperrt.. Der durch die Generator kapazität des Oenerators I.' fliessende Strom, der bei entsprechender Bemessung des künst lichen Sternpunktes kleiner ist als der über diesen fliessende Strom, und welcher das Re lais fälschlicherweise zum Ansprechen brin gen kann, wird dadurch wirkungslos gemacht. Er ist der Übersichtlichkeit halber nicht ein gezeichnet. Wie sieh aus den. Schaltbildern er gibt, muss der Summenstrom der Zuleitung zum Generator dem Relais zugeführt werden. Han kann dazu die für andere Zwecke bereits vorhandenen Wandler in Summenschaltung benutzen.
Vorteilhaft ist es jedoch, statt der Summenschaltung der drei Wandler einen Ringkernwandler zu benutzen, weil hierbei durch Betriebsströme keine nennenswerten Fehlerströme sekundär auftreten können.