DE1062328B - Einrichtung zur Fehlererfassung im Erregerkreis von Synchronmaschinen - Google Patents

Description

Es sind Schutzeinrichtungen für Synchronmaschinen bekannt, bei denen aus der Blindstromaufnahme der Synchronmaschine auf eine Untererregung geschlossen und gegebenenfalls ein Alarm ausgelöst wird.

Es ist ferner bekannt, den Rückgang der Klemmenspannung der Synchronmachine als Kriterium für den Eingriff des Spannungsreglers heranzuziehen, insbesondere bei der Stoßregelung. Die Regler arbeiten dabei auf eine Stromkonstanthaltung im Meßkreis hin.

Keine dieser Einrichtung ist aber für sich in der Lage, einen tatsächlichen Fehler von einer betriebsmäßigen Untererregung zu unterscheiden. Unter einem tatsächlichen Fehler wird ein Fehler in der Regeleinrichtung selbst oder im Erregerteil der Maschine verstanden. Eine betriebsmäßige (auch vorgetäuschte) Untererregung kann ihre Ursache in der hohen Ladeleistung einer langen Leitung oder in einem Netznahkurzschluß haben.

Gegenstand der Erfindung ist eine ebenfalls im Sinne einer Stromkonstanthaltung im Meßkreis wirkende Einrichtung, die eindeutig zwischen einer fehlerhaften oder betriebsmäßigen Untererregung zu unterscheiden vermag. Sie ist aber zugleich sowohl für direkte Sammelschieneneinspeisung als auch für einen Betrieb über Vorreaktanzen (Transformatoren) geeignet und erfindungsgemäß gekennzeichnet als eine Meldeeinrichtung, die anspricht, wenn in an sich bekannter Weise eine Unterredung festgestellt und gleichzeitig ein dadurch bedingtes Abweichen der Generatorspannung von der Sollspannung ermittelt wird.

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel. Es zeigt

Fig. 1 das Prinzipschaltbild der neuen Einrichtung, Fig. 2 eine Abwandlung der Schaltung nach Fig. 1.

Bei der Anordnung nach Fig. 1 liegt der Spannungsregler 1 im Meßkreis 2 eingangsseitig über ein Ansprechglied 3j z. B. ein empfindliches Stromrelais, und eine Statisierungseinrichtung 4 mit dem Wandler 5 an der Drehstromleitung 6. Ausgangsseitig regelt er den im Erregerkreis für die Haupterregermaschine 9 liegenden regelbaren Widerstand 8. Die Hilfserregermaschine 7 ist mit der Haupterregermaschine 9 an das Polrad 10 des Synchrongenerators 11 angekuppelt, der seinerseits über den Schalter 12 in die Drehstromleitung 6 einspeist. In dieser liegt ein Stromwandler 13, der aus Gründen der Leistungsmessung mit dem Blindleistungsrelais 14 verbunden ist. Es liegt somit im gemeinsamen Strompfad mit der Statisierungseinrichtung 4 und im Spannungspfad der Meßkreisleitung 2. Das Blindleistungsrelais 14 könnte auch — ebenso wie die Statisierungseinrichtung 4 — mit je einem gesonderten Stromwandler in Verbindung stehen. Ferner steht das Blindleistungsrelais 14 in Schaltabhängigkeit vom Ansprechglied 3 und betätigt, Einrichtung zur Fehlererfassung
im Erregerkreis von Synchronmaschinen

Anmelder:
Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Kurt Bonfert und Dipl.-Ing. Franz Pigler, Erlangen,
sind als Erfinder genannt worden

wenn dieses gleichzeitig anspricht, über ein Zeitrelais 15 eine Melde- bzw. Sofortauslöseeinrichtung 16.

Der Einfachheit halber sind alle Leitungen einpolig dargestellt. Die gestrichelt eingezeichnete Verbindung zwischen dem Schalter 12 und der Einrichtung 16 deutet an, daß diese gegebenenfalls den Schalter 12 auslösen kann.

Große Synchronmaschinen arbeiten meist nicht direkt, sondern über zugeordnete Transformatoren (nicht dargestellt) auf eine Sammelschiene. Bei Ausfall der Erregung sinkt die Klemmenspannung der Maschine um die Differenz der Spannungsabfälle an dieser Vorreaktanz durch die Ströme vor und nach Ausfall der Erregung ab. Der Spannungsregler kann in diesem Falle aber die Differenz nicht mehr ausregeln. Sie wird erfindungsgemäß als Kriterium eines Fehlers in der Erregung von einem Meßglied — hier dem Ansprechglied 3 — erfaßt.

Dementsprechend liegt der oben beschriebenen Einrichtung folgende Wirkungsweise zugrunde:

Die durch einen nicht dargestellten einstellbaren Vorwiderstand oder andere geeignete Einrichtungen auf einen konstanten Sollwert des Stromes im Meßkreis dargestellte Spannungsregeleinrichtung regelt bei Spannungsabweichungen des Generators im normalen Betrieb so lange, bis die geänderte Generatorspannung wieder denjenigen Strom durch den Meßkreis treibt, der zur Ruhe der Regeleinrichtung notwendig ist. Die im Meßkreis 2 befindliche Statisierungseinrichtung 4

909 579/333

Claims (5)

kann beim Betrieb mit Vorreaktanzen abgeschaltet sein, da sie die Wirkung derselben unnötig unterstützt. Ist der .Sollwert des Stromes in der für die Regelung notwendigen Zeit nicht erreicht, liegt ein Fehler vor. Dieser Fehler kann eine Störung in der Erregung oder ein Nahkurzschluß sein, bei dem die Generatorklemmenspannung nicht mehr gehalten werden kann. Zur Unterscheidung dieser beiden Fälle ist das Blindleistungsrelais 14 vorgesehen, das bei induktiver Blindleistungsabgabe die Meldung sperrt, bei kapazitiver aber freigibt. Beim Ausfall der Erregung schließt das vom Meßstrom betätigte Ansprechglied 3 und das vom aufgenommenen kapazitiven Blindstrom betätigte Bindleistungsrelais 14. Nach Ablauf der zur ordnungsgemäßen Ausregelung notwendigen Zeit schließt auch das Zeitrelais 15 und gibt einen Auslöse- bzw. Meldeimpuls auf die Einrichtung 16. Die Einrichtung nach Fig. 1 kann bei allen Regeleinrichtungen verwendet werden, die auf konstantem Strom im Meßkreis regeln. Sie kann insbesondere bei Synchronmaschinen in Selbsterregerschaltung Anwendung finden, da auch bei dieser Schaltung der Strom im spannungsabhängigen Zweig (Leerlauf komponente) auf einen konstanten Wert geregelt wird. Wie schon oben angedeutet, wird beim Generatorbetrieb mit Vorreaktanz die Statisierungseinrichtung4 abgeschaltet. Beim direkten Sammelschienenbetrieb ohne Vorreaktanzen führt aber die entsprechend bemessene Statisierungseinrichtung 4 über das Blindleistungsrelais 14 (oder gegebenenfalls — wie erwähnt — direkt aus einem Stromwandler) eine dem jeweils fließenden Strom proportionale Spannung in den Meßkreis 2 ein. Diese ist so gerichtet, daß bei induktiver Blindleistungsabgabe in das Netz die Zusatzspannung in Phase mit der Meßkreisspannung liegt und diese erhöht. Dem Spannungsregler 1 wird also eine höhere Spannung vorgetäuscht, so daß er die Erregung und damit den Blindstrom zurückregelt. Die Größe der Statisierung ist üblicherweise so gewählt, daß bei einem induktiven Blindstrom in Höhe des Nennstromes der Rückgang der Spannung 3 bis 6 Prozent beträgt. Bei Ausfall der Erregung kommt die beschriebene Statisierungsmaßnahme zur erfindungsgemäßen Wirkung. Jetzt nimmt der Generator seinen Magnetisierungsstrom aus dem Netz auf. Die Statisierungseinrichtung 4 führt daher in den Meßkreis 2 eine gegengerichtete Zusatzspannung ein. Bei konstanter Sammelschienenspannung fällt der Strom im Meßkreis 2 ab, so daß der Spannungsregler 1 seinerseits versucht, die Erregung nachzuregeln, was ihm aber in der durch das Zeitrelais 5 festgelegten Zeit nicht gelingen kann. Das Ansprechglied 3 und das Blindleistungsrelais 14 geben also über das Zeitrelais 15 einen Impuls auf die Auslöseeinrichtung 16. An Stelle eines Ansprechgliedes 3 kann aber auch bei mechanischen Spannungsreglern (Steller mit Öldruck-Servomotoren, Wälzregler usw.) die vorher beschriebene Auslösung durch den Regler selbst erfolgen. Da dieser bei dem beschriebenen Versuch, die Spannung wieder auszuregeln. bis in seine obere Endstellung läuft, ist in diesem Falle ein Kontakt vorgesehen, der bei Erreichen der Endstellung geschlossen wird. Dieser Kontakt steht mit dem Blindleistungsrelais 14 in Verbindung und betätigt mit diesem die Auslöseeinrichtung 16. (Die Anordnung ist nicht dargestellt.) Ferner ist es möglich, das Blindleistungsrelais 14 fortzulassen und statt seiner ein Stromrelais im Er- regerkreis der Synchronmaschine vorzusehen. In Fig. 2 ist eine solche Einrichtung dargestellt. Sie unterscheidet sich von der Einrichtung nach Fig. 1 dadurch, daß das Ansprechglied 3 in Verbindung mit einem in den Erregerkreis der Synchronmaschine eingeschalteten Stromrelais 17 steht. Das Stromrelais 17 ist auf einen minimalen Erregerstromwert eingestellt und betätigt gemeinsam mit dem Ansprechglied 3 über ein Zeitrelais 18 die Melde- bzw. Auslöseeinrichtung 16. Die Statisierungseinrichtung 4 steht direkt mit dem in die Drehstromleitung 6 eingeschalteten Stromwandler 13 in Verbindung. Die Wirkungsweise der neuen Einrichtung ist hinsichtlich der Funktion der Statisierungseinrichtung4 die gleiche wie bei der Ausführung nach Fig. 1. Neu ist, daß hier das Absinken des Erregerstroms im Erregerstromkreis zu den bereits in Fig. 1 dargestellten Einflußgliedern 3, 4 als Kriterium hinzukommt. Zur Erfassung von Kurzschlüssen hinter dem in den Erregerkreis der Synchronmaschine eingeschalteten Stromrelais 17, z. B. an den Schleifringen des Polrades, kann noch ein zweites Relais 19 als Überstromrelais eingeschaltet sein, das ebenfalls in Verbindung mit der Melde- bzw. Sofortauslösung 16 steht. Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie kann gegebenenfalls mit Erdschluß- und Überspannungschutzeinrichtungen zusammenarbeiten, wenn diese als zusätzliche Hilfsmittel in die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung eingreifen. Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Erfassung fehlerbedingter Betriebszustände im Erregerkreis einer Synchronmaschine, die mittels Spannungsregler geregelt wird, dessen Regeleinfluß im Sinne einer Stromkonstanthaltung im Meßkreis wirkt, gekennzeichnet durch eine Meldeeinrichtung (16), die anspricht, wenn in an sich bekannter Weise eine Untererregung festgestellt und gleichzeitig ein dadurch bedingtes Abweichen der Generatorspannung von der Sollspannung ermittelt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Meßkreis ein Ansprechglied (3), z. B. ein Stromrelais, eingeschaltet ist, das auf einen Spannungswert anspricht, der bei Generatorbetrieb mit Vorreaktanz durch die Differenz der Spannungen an der Vorreaktanz vor und nach Ausfallen der Erregung und bei Generatorbetrieb ohne Vorreaktanz durch eine entsprechende, von der für den Spannungsregler (1) in bekannter Weise vorgesehenen Statisierungseinrichtung (4) vorgetäuschten Spannung gegeben ist.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung des Blindleistungseinflusses ein Blindleistungsrelais (14) vorgesehen ist, das in Verbindung mit dem Ansprechglied (3) steht.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Blindleistungsrelais (14) über ein Zeitrelais (15) an eine Melde- bzw. Sofortauslöseeinrichtung (16) angeschlossen ist.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die der Melde- bzw. Abschalteinrichtung (16) zugeführten Impulse unter Nichtbenutzung des Blindleistungsrelais nur abgenommen sind vom Ansprechglied (3) und dem Zeitrelais (15).