<Desc/Clms Page number 1>
Ûberspannungsschutz fur die Einstellwicklung eines
Zusatzspartransformators
Zur Kopplung zweier elektrischer Netze, deren Nennspannung nur wenig voneinander abweicht, oder in Nachschaltung zu einem Transformator, der auf ein Netz arbeitet, werden häufig zwischen die beiden
Netze oder den fraglichen Haupttransformator und das Netz Einstelltransformatoren (Regeltransformatoren) eingeschaltet, mit denen betriebsbedingte Spannungsschwankungen ausgeglichen werden können. Häufig werden diese Einstelltransforniatoren als Spartransformatoren ausgebildet, bei denen die Einstellwicklung als Zusatzwicklung dann im Zuge einer Leitung zwischen zwei Netzen oder auch zwischen einer Leitung und einer weiteren Transformatorwicklung liegt.
InFig. 1 ist nun in einem aus einer Verôffentlichung m derETZ, Ausgabe A, 79 Jg. [1958], S. 207-
216, entnommenen Bild (Bild 13) das Prinzipschaltbild eines derartigen Zusatzspartransformators 1 dargestellt, der mit einem Spartransformator für 400/231 kV Nennspannung 2 in Serie geschaltet und im gleichen Kessel 3 zu einerEinphasentransformatorgruppe zusammengebaut ist. Die Einstellwicklung des Zusatzspartransformators dient zur Regelung der 231 kV-Seite um : 18 o in t 13 Stufen, der zweipo- lige Wender 4 der Zu- und Gegenschaltung der Einstellwicklung.
Die jeweils zwischen der Anschlussklemme 5 des 220 kV-Netzes und der gemeinsamen Klemme
6 des Spartransformators ganz oder teilweise eingeschaltete Zusatzwicklung des Spartransformators ist nun, wie allgemein bekannt, aussergewöhnlich hohen Überspannungen ausgesetzt. Die Eigenspannung dieser
Wicklung beträgt im vorliegenden Fall maximal 24 kV je Wicklungsstrang, während sie voll den aus dem
220 kV-Netz auf sie auflaufenden Überspannungen ausgesetzt ist.
Aus dem vorerwähnten Grund werden nun schon seit langem die Einstellwicklungen derartiger Zu- satzspartransformatoren in besonderem Mass gegen die von aussen auflaufenden Überspannungen geschützt.
Dieser Überspannungsschutz besteht bei der Schaltung nach Fig. 1 nach DBP 1 006 512 darin. dass zwischen die beiden Endpunkte 7 und 8 der zu schützenden Einstellwicklung und einet Anzapfung in etwa Wick- lungsmitte 9 und zwischen diese Anzapfung und der mit dem Laufkontakt verbundenen Ausleitung 10 je ein zweckmässig bemessener Überspannungsableiter eingeschaltet wird.
Diese Überspannungsschutzeinrichtunghat sich bei 400/231'kV-Spartransformatoren mitSpannungsre- gelung auf der 231 kV-Seite bestens bewährt ; um die Überspannungsableiter an die verschiedenen Wick- lungspunkte anschliessen zu können, wurden dabei mit Hilfe einer Mehrfach-Durchführung mit 220 kV
EMI1.1
Die in der weiter oben angegebenen Literaturstelle beschriebenen Einphasen-Spartransformatoren mit eingebautem Zusatzspartransformator haben nun eine Durchgangsleistung von 220 MVA. Bei Ausführung solcher Transformatoren für noch wesentlich höhere Leistungen ist es praktisch kaum mehr möglich, den Zusatzspartransformator mit dem Hauptspartransformator noch in einem Kessel unterzubringen.
Man ist dann gezwungen, den Zusatzspartransformator als separate Einheit auszuführen. wie das auch dann notwendig ist, wenn ein solcher Zusatzspartransformator der Kupplung zweier Netze mit etwa gleicher Spannung dient.
Auch in dem eben angegebenen Fall besitzt die Überspannungsschutzeinrichtung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, ihre grossen Vorzüge. Diese bestehen vor allem darin. dass die Überspannungsableiter und
<Desc/Clms Page number 2>
die Hochleistungssicherungen nur für den etwa halben Betrag der an der Einsteliwicklung bei ungünstigen Betriebsbedingungen maximal auftretenden Wechselspannung auszulegen sind. Die höchste Wechselspannung an denAbleitem tritt bei Netzkurzschlüssen auf, bei denen je nach den Netzbedingungen an diesen Einstellwicklungen der mehrfache Betrag der Leerlaufnennspannung auftreten kann.
Während diese Leer- lauf-Nennspannang imBeispiel von Fig. l bzw. der dort angezogenen Literaturstelle etwa 12 kV je Wicklungshälfte beträgt, mussten die Überspannungsableiter für eine Nennspannung von ungefähr 25 kV ausgelegt werden.
Überträgt man nun für einen Einphasen-Zusatzregeltransformator, der für sich in einem besonderen Transformatorkessel eingebaut ist, das Prinzip der Überspannungsschutzeinrichtung nach Fig. l, so erhält man eine Ausführung etwa nach Fig. 2. Mit 16 ist dort die Zusatzregelwicklung bezeichnet, mit 4 der zweipolige Wender, mit 7 das eine Ende der Zusatzwicklung, das bei der eingezeichneten Stellung des doppelpoligen Wenders mit der Ausleitungsklemme 5 des Zusatztransformators verbunden ist, der Laufkontakt 17 istdabeimitder Ausleitungsklemme 10 des Zusatztransformators verbunden.
Die An-
EMI2.1
etwaWicklungsmitte der Zusatzwicklung ist mitvolle Netzspannung der Zusatzwicklung nach Erde ausgelegt sein muss : unter den Betriebsbedingungen der in der eingangs erwähnten Veröffentlichung beschriebenen Transformatoren müsste diese Durchführung 11 also fur eine Netzspannung von 220 kV ausgelegt werden, obwohl die höchste zwischen denPunkten 8 und
9 auftretende Wechselspannung nur etwa 25 kV beträgt.
Es wäre grundsätzlich nun möglich gewesen, die Durchführungen 22 und 23 der Anschlussklemmen 5 und 10 alsMehtfachdurchführungauszuführenundetwadenWicklungSpunkt 8 durch die Durchführung 22 und den Anschlusspunkt 9 durch die Durchführung 23 mit auszufuhren.
Bei sehr hohen Leistun- gen der in Frage stehenden Zusatzregeltransformatoren, d. h. aber bei sehr hohen Durchgangsströmen der
Zusatzwicklung, die heute in die Grössenordnung von etwa 3000 A kommen können, wäre dann dieDurch- führung 22 bei ihrer Ausführung als Mehrfachdurchführung ein ausserordentlich schwieriges Bauelement, da zwischen der Ausleitung 5 und der Ausleitung des Punktes 8 die volle über der Zusatzwicklung mögliche stationäre Wechselspannung von etwa 50 kV (diese Zahl-ist ebenfalls auf die in der angegebenen Veröffentlichung beschriebenen Betriebsbedingungen abgestimmt) auftreten kann.
Ist schon eine 220 kV-Durchführung für etwa 3000 A ein Element, das erhebliche konstruktive und herstellungstechnische An- forderungen stellt, dann wären diese noch ganz erheblich vergrössert, wenn noch der Einbau einer Teil- durchführung für eine Nennspannung von 50 kV, d. h. also für eine Reihenspannung von 60 kV erforderlich wäre. Die Ausstattung einer dieser Hauptdurchführungen mit einer Teildurchführung für die halbe Nenn- spannung von etwa 25 kV, also eine Reihenspannung von 30 kV, ist dagegen ohne besondere Komplikationen möglich, es darf dabei ja nicht ausser acht gelassen werden, dass eine Teildurchführung für Reihe 30 der kleinst üblichen Stromstärke nur einen Bruchteil, etwa 1/6 einer vergleichbaren Durchführung Reihe
60 wiegt.
Der grosse Aufwand einer Schaltung nach Fig. 2, der in dem Einbau einer zusätzlichen Mehrfachdurch- führung für die volle Leitererdspannung der Zusatzwicklung des Regeltransformators liegt, und auch die
Schwierigkeiten, die sich bei Ausführung der beiden Hauptdurchführungendes Regeltransformators als Mehrfachdurchführungen ergeben, wird durch eine Anordnung zum Schutz der Einstellwicklung von Zusatzspartransformatoren gegen Überspannungen, wobei die Einstellwicklung im Zuge einer Leitung oder zwischen einer Leitung und einem weiteren Transformator liegt und wobei von einer Anzapfung etwa in Wicklungs- mitte zu beiden Enden der Wicklung und zum Laufkontakt drei Überspannungsschutzeinrichtungen (insbe- sondere Überspannungsableiter) angeordnetsind, dadurchvermieden,
dass erfindungsgemäss eine der Schutzeinrichtungen zwischen der Mittenanzapfung und einem Wicklungsende als im Kessel liegende spannung- abhängige Widerstände ausgebildet ist.
; In Fig. 3 ist unter der Voraussetzung eines Zusatzspartransformators, wie er auch in Fig. 2 vorgesehen war, ein Beispiel der Erfindung gegeben. Mit 16 ist die Einstellwicklungdes Zusatzspartransformators
<Desc/Clms Page number 3>
bezeichnet. mit 7 das stets mit einer der beiden Ausleitungen 5 bzw. 10 des Spartransformators ver- bundene Wicklungsende der Einstellwicklung. In der in Fig. 3 dargestellten Stellung des doppelpoligen Wen- ders 4 istderWicklungspunkt 7 mit derAusleitung 5 verbunden. Bei der zweiten möglichen Stel- lung dieses doppelpoligen Wenders, die punktiert eingezeichnet ist, wird dann 7 mit 10 verbunden.
DerLaufkontakt 17 ist im vorliegenden Fall mit der Anschlussklemme 10 verbunden. Die Anzapfung
9 in etwa der Mitte der Zusatzwicklung ist zusammen mit der Anschlussleitung 5 durch die Doppeldurchführung 24 nach aussen geführt, der Überspannungsableiter und die Hochleistungssicherung 21 dann zwischen der Anschlussleitung 10 bzw. dem Laufkontakt und der Wicklungsmitte 9. die Hoch- leistungssicherung 20 und der Überspannungsableiter 19 zwischen der Anschlussklemme 5. d. h. hier zwischen dem Wicklungsende 7 und der Anzapfung 9 eingeschaltet.
Der Schutz des Wicklungs- teilesderZusatzwicklungzwischenderWicklungsmitte 9 und dem Ende 8 erfolgt zwischen den ein- zelnen Anzapfungen durch jeweils zwischengeschaltete überspannungsbegrenzende Elemente 25. Zweckmässig werden diese spannungsbegrenzenden Elemente aïs spannungsabhangige Widerstande ausgeftihrt und in nächster Nähe des Stufenschalters der Einstellwicklung im Kessel des Transformators eingebaut.
In den weitaus meisten Fällen wird es ausreichend sein, nur einen Teil der Schaltstufen der fraglichen Hälfte der Zusatzwicklung mit spannungsabhängigen Widerständen zu überbrücken, da durch den jeweils zwischen der Anzapfung 9 und dem Wicklungsende 7 fest eingeschalteten Überspannungsableiter schon eine sehr gute Begrenzung der in der Zusatzwicklung überhaupt möglichen Überspannungen sichergestellt ist, da ja die Zusatzwicklung in ihren einzelnen Wicklungsabschnitten auch für höherfrequente Ausgleichsvorgänge noch wirksam transformatorisch in sich gekoppelt ist.
Die bei den Schaltungen nach den Fig. l, 2 und 3 ausser den Überspannungsableitern noch vorgesehenen Hochleistungssicherungen haben die Aufgabe, einen direkten Stufenkurzschluss innerhalb der Regelwicklung für den Fall zu verhindern, dass zufolge einer Überlastung einer der Überspannungsableiter zerstört werden sollte. Der bei demKurzschluss einer Stufe in dieser Stufe auftretende Kurzschlussstrom kann ja, trotzdem er zufolge der transformatorischenReduzierung im Verhältnis einer Stufenzahl zur gesamten Stufenzahl in den äusseren Speisekreisen des Transformators gar nicht auffällt und daher vom Schutz auch nicht erfasst wird, für diese Stufe. selbst verheerende Folgen haben. Die erwähnten Hochleistungssicherungenvermeiden solche Stufenkurzschlüsse und ihre Folgen.
Sinngemäss ist für den Überspannungsableiter 18 in Fig. 2 und den entsprechenden in Fig. 1 eine solche Sicherung nicht erforderlich, da diese Überspannungsableiter jeweils über einer Wicklungshälfte eingeschaltet sind und ein allenfalls auftretender Kurzschlussstrom nicht so hoch werden kann wie der Kurzschlussstrom einer Stufe, ausserdem werden derartige Kurzschlüsse auch von dem äusseren Transformatorschutz ohne Schwierigkeit erfasst.
Die Mehrfachdurchführung 24 ist hinsichtlich ihrer Teildurchführung, wie schon erwähnt, für etwa die Hälfte der an der Einstellwicklung maximal stationär möglichen Wechselspannung auszulegen. Mit maximal möglicher stationärer Wechselspannung ist dabei die bei einem entsprechenden Netzkurzschluss über der Einstellwicklung für die Dauer des Kurzschlusses auftretende Wechselspannung bezeichnet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Anordnung zum Schutz der Einstellwicklung vonZusatzspartransformatoren gegen Überspannungen, wobei die Einsfellwicklung im Zuge einer Leitung oder zwischen einer Leitung und einer weiteren Transformatorwicklung liegtundwobei von einer Anzapfung etwa inWicklungsmitte zu beidenEnden der Wicklung und zum Laufkontaktdrei Überspamungsschutzeinrichtungen (insbesondere Überspannungsableiter) an- geordnetsind, dadurch gekennzeichnet, daBeinederSchutzemrichtungen zwischen derMitten- anzapfung und einem Wicklungsende als im Kessel liegende spannungsabhängige Widerstände ausgebildet ist.