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Regeleinrichtung zur Schnellentregung von Stromerzeugern mit Spannungsschnellregler
Für den Schutz von Generatoren ist es besonders wichtig, im Schadensfalle bei inneren
Fehlern die Erregung so schnell wie möglich auf Null herabzusetzen. Die bisher bekannten
Regeleinrichtungen können dieses Ziel wohl durch stoßartige Umpolung der Erregung
und ähnliche Mittel erreichen, jedoch ist dabei nach Durchgang durch Null das Wiederkehren
der Generatorspannung schwer zu vermeiden. Durch Zeitrelais kann man zwar nach einer
bestimmungsgemäß eingestellten Zeit das Feld des Generators vollständig unterbrechen.
Da jedoch die En.tregungszeit von der vorher bestehenden Maschinenlast abhängt,
ist die einmal gewählte Einstellung der feit nicht für jeden vorher teestehenden
Betriebszustand richtig. Auch ist eine Regeleinrichtung mit einem Spannungsschnell:regler
bekannt, bei der die Spannungsspule des Schnellreglers beim Auftreten eines Überstromes
von dein ihr zugeordneten Spannungswaiidler abgeschaltet und auf einen im Generatorkreis
liegenden Stromwandler geschaltet wird. Bei Auftreten eines Überstromes, der gegebenenfalls
auch auf einen Fehler zurüdkzufü'hren sein kann, sinkt die Spannung an den Generatorklemmen.
Würde man die Spannungsspule des Schnellreglers unter dem Einfluß der Generatorspannung
lassen, so hat der Regler das Bestreben, die Spannung wieder auf den Normalwert
zu heben, und er wird demzufolge die Erregung des Generators immer mehr verstärken.
Diese Wirkung ist unangebracht,
und die Spannung ist in einem solchen
Fall als Regelgröße nicht m-cihr zu verwenden. Daher wird ein anderes Regelkriterium,
nämlich der Generatorstrom, eingeführt, ofenbar mit dem Ziel, diesen Güneratorstroin
auf einen in thermischer Hinsicht ungefährlichen VGTert zu begrenzen. Eine Entregung
des Generators bis auf den Wert Null ist aber mit dieser Einrichtung nicht zu erreichen.
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Ferner ist eine Anordnung zur Schnellentregung von Synchronmaschinen
durch Einschalten eines Schwingungswiderstandes zwischen dem Anker der Erregermaschinie
und dem Abzweigpunkt der Erregerwicklung der Erregermaschine einerseits und der
Erregerwicklung der Synchronmaschine andererseits und Öffnen des Erregerstromkreises
der Erregermaschine oder der Synchronmaschine bekannt. Dabei ist eine Relaiseinrichtung
vorgesehen, welche die Größe des Ständerfeldes der Synchronmaschine, vorzugsweise
in der Nähe des Nulldurchganges überwacht und.bei Nulldurchgang des Ständerfeldes
die Öffnung des Erregerkreises bewirkt. Es handelt sioh dabei also um eine Schwingentregung,
bei der durch besondere Mittel eine Abschaltung der Erregung im Nulldurchgang erfolgt.
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Blei der Erfindung wird aber im Gegensatz hierzu davon ausgegangen,
daß der Generator üblicherweise mit ,einem Spannungsschnellregler versehen ist,
und es wird eine Lösung angegeben, die diesen Spannungssehnellregl,er zur Entregung
heranzieht. Die Erfindung betrifft demgemäß eine Regeleinrichtung zur Sdhnell,entregttng
von Stromerzeugern, bei der das bei Normalbetrieb- über einen Spannungswandl-er
an der Generatorspannung liegende Meßsystem eines Spannungsschnellreglers im Störungsfalle
bei Ansprechen des Generatorschutzrelais von seinem Spannungswandler abgeschaltet
wird. Die Einrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Ivl-eßsystem
des Spannungsschnellreglers im- Störungsfall an eine Summenspannung geschaltet wird,
die aus der gleichgerichteten Generatorsekundärspannung, den gleichgerichteten Spannungen,
die durch die Sekundärströme der im Generatorsternpunkt liegenden Stromwandler an
festen induktionsfreien Widerständen erzeugt werden, und aus einer auf die Charakteristik
des Spannungsschnellreglers hinsichtliob des Gleichgewichts seines Meßsyshems derart
abgestimmten konstanten Gleichspannung gebildet wird, daß der Sohnellregler dann
nicht mehr den Generator auf Normalspannung, sondern auf die Spannung »Null« regelt.
Wesentlich für die Erfindung ist also, daß im Gegensatz zu bekannten Einrichtungen
keine Umschaltung auf eine Stromregelung erfolgt und daß auch keine Schwingentregung
vorliegt, bei der eine Abschaltung genau im Nulldurdhgang erfolgen muß. Vielmehr
wird dafür gesorgt, daß der ohnehin vorhandene Spannungssohnellregler den Generator
auf die Spannung »Null« regelt.
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Vor dem Ansprechen der Generatorschutzrelais ist, wie üblich, daß
Meßglied des Schnellreglers über einen Spannungswandler an die Generatorspannung
geschaltet. Sobald im Falle einer Störung, z. B. bei Statorerdschluß oder Kurzschluß
innerhalb des Generators, der Generatorschutz das Kommando »Entregung« gibt, wird
nun, gemäß der Erfindung, die Meßspule des Schnellreglers auf eine Summenspannung
umgeschaltet, die zusammengesetzt ist aus einer konstanten Betätigungsgleichspannung,
z. B. 220 V, sowie der gleichgerichteten Sekundärspannung des Generators und den
gleichgerichteten Spannungen, die durch die Sekundärströme der drei im Sternpunkt
des Generators liegenden Stromwandler an festen, induktionsfreien Widerständen erzeugt
werden.
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Durch diese Anordnung wird erreicht, daß der Schnellregler vollständig
bis auf Erregung »Null« lierabregelt. Der Regler wird auf diese Weise veranlaßt,
derart zu regeln, daß nicht nur die Generatorspannung, sondern auch ein eventuell
bestehender Generator-Kurzschlußstrom in kürzester Zeit den Wert »Null« erreicht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. i dargestellt.
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Der Vorwiderstand der Reglermeßspule ist dabei so gewählt, daß nach
dem Kommando »Entregung« das Meßsystem des Schnellreglers, z. B. bei 22o V Gleichspannung;
im Gleichgewicht ist. Der Schnellregler wird also bei dem Entregungsvorgang sofort
derart regeln, daß die Summengleichspannung 220 V beträgt. Dieser Wert entspricht
aber der Generatorspannung Null und dem Generatorstrom Null. Um nun möglichst schnell
die Generatorerregung Null zu erreichen, muß der Entregungsregler kurzzeitig eine
Gegenerregung einleiten. In welcher Weise dies erfolgt, hängt von der Anordnung
der Erregerfelder der Haupt- oder Hilfserregermaschine ab. Wenn eine Gegenfeldwicklung
vorhanden ist,- so genügt es, den Strom im Hauptfeld der Haupt- oder Hilfserregermaschine
so weit herabzuregeln, bis das Gegenfeld überwiegt. Es wäre aber auch möglich, durch
eine Potentiometerkombination oder Gegenschaltung von zwei verschiedenen Gleichspannungen
auch bei Vorhandensein von nur einer Feldwicklung die Regelung durch Null hindurch
zu erreichen.
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Nach einem weiteren Erfindungsgedanken kann auch eine Einrichtung
angewandt werden, deren Schaltung in Fig.2 dargestellt ist und bei der die Summe
von konstanter Gleichhilfsspannung und gleichgerichteter Generatorsekundärspannung
sowie der gleichgerichteten Spannungen, die durch die Sekundärströme der Stromwandler
erzeugt werden, durch Addition auf zwei galvanisch getrennten Wicklungen des Meßsystems
des Schnellreglers gebildet wird.
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Außerdem wird eine Einrichtung vorgeschlagen, bei der ein selbständiger
Entregungsregler verwendet wird, der bei Normalbetrieb nicht als Spannungsregler
dient und nur beim Ansprechen der Generatorschutzrelais in Tätigkeit tritt, während
gleichzeitig ein eventuell vorhandener Spannungsschnellregler des Generators abgeschaltet
wird.
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Weiterhin wird noch vorgeschlagen, eine Einrichtung zu verwenden,
bei der an die Summenspannung aus konstanter Hilfsspannung, gleichgerichteter
sekundärer
Generatorspannung und gleichgerichteter Spannung, erzeugt von den Generatorströmen,
ein Spannungsrelais geschaltet wird, welches beim Einsetzen der Generatorschutzrelais
und Einleitung einer Gegenerregung nach Durchgang der Generatorspannung durch Null
und Auftreten einer wiederkehrenden Spannung am Generator das Öffnen des Haupterregerstromkreises
des Generators einleitet.
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Außerdem wird noch als Entregungsschutz zusätzlich eine Einrichtung
nach Fig.3 vorgeschlagen, die, falls der Schnellregler außer Betrieb ist, heim Ansprechen
der Generatorschutzrelais derart wirkt, daß über ein Relais durch eine geeignete
Widerstandskombination eine Entregung der Hilfs-oder Haupterregertnaschine bis auf
den Wert Null eingeleitet wird.
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Zur Erläuterung des Erfindungsgedankens wird ein Beispiel angenommen,
dessen Schaltung in Fig. i dargestellt ist. Hierbei ist ein Drehstromgenerator i
mit Haupterregermaschine 2 und Amplidyne-Hilfserregermaschine 3 vorgesehen. Die
Amplydine hat je ein Haupt- und ein Gegenfeld .4 und 5. Diese Felder werden von
einer kleinen kompoundierten Grunderregerdynamornaschine 6 mit konstanter Spannung
gespeist. Als eigentliches Regelorgan ist in diesem Falle ein vereinfachter Tirrillregler
7 vorgesehen. Dieser wirkt mit seinen Kontakten 8 auf einen Vorwiderstand 9, der
im Feldstromkreis der Amplidyne-Hilfserregermaschine liegt, ein. Das Meßsystem io
des Schnellreglers liegt bei Normalbetrieb am Spannungswandler i i des Generators.
Dieses Meßsystem wird beim Ansprechen des Generatorschutzes und dem damit verbundenen
Kommando »Schnellentregung« durch ein Zwischenrelais oder Umschaltschütz 12 auf
eine Summenspannung umgeschaltet. Letztere wird gebildet aus der Betätigungsspannung
von z. B. 220'\,", der von dem Gleichrichter 13 gleichgerichteten Generatorsekundärspannung
und den summierten gleichgerichteten Spannungen, die durch die drei Sekundärströme
der im Generatorsternpunkt liegenden Stromwandler 18 erzeugt werden.
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Der Erregerspannungsmagnet 14 des Tirrillreglers liegt an einer Summenspannung,
die von der konstanten Spannung der Grunderregerdynamomaschine 6 und der Spannung
der Amplidyne-Hilfserregermaschine 3 gebildet wird. Mit dieser letzteren Anordnung
ist es möglich, mit dem Tirrillregler 7 nicht nur bei der in der Zeichnung eingetragenen
Polarität der Amplidyne, sondern auch bei Spannung Null oder umgekehrter Polarität
der Amplidyne stationär zu arbeiten.
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Wenn nun im Falle einer Störung die Generatorschutzrelais ansprechen
und das Kommando »Schnellentregung« geben, so ist der Schnellregler bestrebt,- sofort
eine Sollspannung von 22o V Gleichstrom, d. h. Null-Generatorspannung und Null-Generatorstrom,
einzuregeln. Um dieses sofort zu erreichen, stellt der Regler kurzzeitig eine starke
Gegenerregung am Feld der Haupterregermaschine 2 ein und wirkt damit der Trägheit
der Haupterregermaschine und des Polrades des Generators i kräftig entgegen.
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Sobald die Klemmenspannung des Generators den Wert Null erreicht hat,
arbeitet der Schnellregler wieder stationär weiter und hält die Spannungen von Amplidyne,
Haupterreger und Generator weiter konstant auf Null.
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Da die geringe Eigenzeit des modernen Tirrillreglers praktisch zu
vernachlässigen ist und sich mit der Amplidyne sehr hohe Erregungs- und Entregungsgeschwindigkeiten
erreichen lassen, kann die beschriebene Einrichtung eine stoßartige, vollkommene
Entregung von Stromerzeugern, insbesondere Synchronmaschinen, herbeiführen.
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Die Fig.2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei
die Schaltung des Generators i dieselbe ist wie vorher. Die Summe der konstanten
Hilfsgleichspannung und der gleichgerichteten Generatorsekundärspannung sowie der
gleichgerichteten Spannungen, die durch die Sekundärströme der Stromwandler erzeugt
werden, wird in diesem Fall jedoch durch Addition auf zwei galvanisch getrennten
Wicklungen 15. 16 des Meßsystems des Schnellreglers gebildet.
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Bei der Ausführungsform nach Fig.3 ist als Entregungsschutz zusätzlich
eine Einrichtung vorgeschlagen, die, falls der Schnellregler außer Betrieb ist,
beim Ansprechen der Generatorschutzrelais derart wirkt, daß über ein Relais 17 durch
eine geeignete Widerstandskombination eine Entregung der Hilfs- oder Haupterregermaschine
bis auf den Wert Null eingeleitet oder bis auf eine bestimmte Gegenerregung, die
zum Auslöschen der Remanenzspannung der Amplidyn genügt, eingestellt wird.
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Die Anwendung der Erfindung ist nicht nur auf das beschriebene Beispiel
mit der Amplidyne-Hilfserregermaschine und dem Tirrillregler beschränkt; sie kann
auch ohne weiteres für normale Erregermaschinen mit einer oder mehreren Feldwicklunger
und auch mit anderen Schnellreglersvstemen, z. B. Wälzkontaktregler, Öldruckregler
usw., angewandt werden.