DE1052556B - Anordnung zur UEberwachung der Einschaltdauer des UEberschalt-widerstandes bei Lastschaltern von Stufenregeleinrichtungen fuer Transformatoren - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT 1052

ANMELDETAG:

BEKANNTMACHUNG
DEK ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGE S CHRIFT:

AUSGABE DER
PATENTSCHRIFT:

DBP 1052556 kl. 21 d3'2

INTERNAT. K . H 02 d

18. JANUAR 1957

12. MÄRZ 1959
27. AUGUST 1959

stimmt Oberein μι,τ auslegeschrift

1 052 556 (S 51975 VHI b / 21 d ')

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Überwachung der zulässigen Einsdhaltdauer des Überschaltwiderstandes bei Lastunischaltern von Stufenschaltern für Transformatoren, und zwar gleichgültig, ob die Lastumschalter sprunghaft betätigt oder schleichend bewegt werden (Sprunglastschalter oder Lauf lastschalter). Bekanntlich haben die bei Lastumschaltern von Stufenschaltern benutzten Überschaltwiderstände die Aufgabe, während des Überschaltvorganges, d. h. während der Zeit, die nötig ist, um die Last von der einen auf die nächste Schaltstufe zu übernehmen, also für eine nur geringe Zeitspanne, den Laststrom zu führen. Diesen Verhältnissen entsprechend sind die Überschaltwiderstände ausgelegt. Wenn nun der Überschaltvorgang irgendwie gestört ist, kann es vorkommen, däß der Lastschalter in einer Zwischenstellung stehenbleibt und der Laststrom über den Übersohaltwiderstand länger, als normal vorgesehen und zulässig ist, fließt. Die Folge davon ist eine starke Erwärmung des Überschaltwiderstandes, die in verhältnismäßig kurzer Zeit zu seiner Zerstörung führt.

Es wurden zwar schon Anordnungen zur Überwachung der Überschaltwiderstände bekannt. Diese waren aber meist nur als A¥arneinrichtung ausgebildet und befanden sich auf Netzpotential. Nachteilig war, daß man mit solchen Einrichtungen wohl warnen, aber die gefährdete Anlage selbst nicht abschalten konnte. Bei anderen bekannten Einrichtungen war wohl ein Abschalten erreichbar, dabei mußte aber durch die Schutzeinrichtung im Gefahrfall erst ein auf Hochspannungspotential befindliches Fallgewicht freigegeben werden, daß beim Herabfallen eine auf Erdpotential befindliche Schalteinrichtung betätigte, wodurch erst die Abschaltung der Anlage ausgelöst wurde. Derartige Einrichtungen haben, wie die Praxis zeigte, den Nachteil, daß sie leicht versagen, wenn die Einrichtung längere Zeit nicht betätigt wurde. Auch weiterhin bekanntgewordene Schutzeinrichtungen, bei denen ein auf Hochspannungspotential liegendes Abschaltrelais verwendet wurde, konnten in der Praxis nicht befriedigen, denn derartige Relais sind für höhere Spannungen nur mit großem Aufwand zu isolieren und für höchste Spannungen kaum oder überhaupt nicht.

Hier schafft die Erfindung Abhilfe, indem mit ihr eine Anordnung zur Überwachung der Einschaltdauer des Überschaltwiderstands bei sprunghaft oder schleichend bewegten Lastschaltern von Stufenregeleinrichtungen für Transformatoren geschaffen wird, bei der Mittel vorgesehen sind, die es gestatten, die Einschaltdauer des Überschaltwiderstandes zu überwachen und bei Überschreitung der zulässigen Einschaltzeit einen Auslöseschalter, der die Last abschaltet, zu betätigen.

Anordnung zur Überwachung
der Einschaltdauer des überschaltwiderstandes bei Lastschaltern
von Stufenregeleinrichtungen
für Transformatoren

IO Patentiert für:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen

20 Dr.-Ing. Wulfo Schmidt, Nürnberg,

und Max Schwaiger, Nürnberg,
sind als Erfinder genannt worden

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Überwachungsniittel auf Erdpotential liegen und einerseits aus einem in einen Steuerstrotnkreis eingeschalteten Überwachungsrelais mit vorgeschaltetem Heißleiter bestehen, dessen Widerstand sich durch die Heizwirkung des Relaisbetriebsstromes verkleinert, und andererseits aus einem darin einge-

4P schalteten Schalter bestehen, der von einer Antriebs· welle des Stufenschalters, z. B. über eine Schialtwalze in dem Sinne gesteuert wird, daß er für die Zeitdauer des Überschaltens, aber mindestens die Einschaltzeit des Überschaltwiderstandes, das Überwachungsrelais an Spannung legt, wodurch im Störungsfall bei Überschreitung der zulässigen Einschaltdauer des Überschaltwiderstandes infolge dadurch bedingten Absinkens des Widerstandes des Heißleiters das Überwachungsrelais anspricht und dieses einen in einem Auslösestromkreis eingeschalteten Auslöseschalter betätigt, der den gesteuerten Transformator spannungsfrei macht.

An Hand der Zeichnung, die in den Fig. 1 bis 5 verschiedene Ausführungsbeispiele nach der Erfin·

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dung wiedergibt, soll die Erfindung näher erläutert werden:

In Fig. 1 ist eine Überwachungseinrichtung unter Weglassung des Lastschalters wiedergegeben, bei der eine vom Schaltwerksantrieb aus betätigte, mit einem Steuernocken N versehene Steuerwalze W einen in dem Bewegungsweg des Steuernockens N liegenden Schalter 5" beeinflußt, und zwar derart, daß dieser Schalter während der Überschaltzeit des Lastschalters aber mindestens so lange schließt, wie der Lastschalterüberschaltwiderstand vom Laststrom durchflossen wird. Der Schalter S liegt in einem irgendwie, z.B. von einem Netz mit in etwa konstanter Spannung gespeisten Steuerstromkreis, dessen Anschlüsse mit 1 und 2 angegeben sind. Dem Schalter 6" ist ein Heißleiterwiderstand 4, dessen Widerstand bei zunehmender Erwärmung im Falle des Stromdurchflusses abnimmt, vorgeschaltet. 4' ist ein parallel dazu liegender zweiter Heißleiter gleicher Charakteristik, der vermittels eines Schalters 3 an Stelle des Heißleiters 4 einschaltbar ist, was insbesondere bei Beschädigung des Heißleiters 4 der Fall sein wird. Im Steuerstromkreis 1, 2 ist ein Relais R₂ eingeschaltet. Dieses spricht erst an, wenn der Heißleiter 4 bzw. 4' durch den ihn durchfließenden Betriebsstrom entsprechend aufgeheizt ist. Vom Relais R₂, das im nachstehenden »Überwachungsrelais« genannt wird, werden beim Ansprechen durch einen Kontakt 5 die in einem weiteren Stromkreis 6 liegenden festen Kontakte 7 überbrückt und dadurch dieser Stromkreis geschlossen, in dem ein weiter nicht dargestellter Auslöseschalter liegt, durch den beim Schließen der Kontakte 5, 7 der Transformator, an den der Stufenschalter angebaut ist, vom Netz getrennt wird.

Dem Überwachungsrelais R₂ ist ein weiteres, aber demgegenüber sehr empfindliches Relais R₁ parallel geschaltet, das die beweglichen Kontakte 8 und 9 steuert, die die in Signalstromkreisen 10 und 11 befindlichen festen Kontakte 12 und 13 überbrücken können und dadurch die in diesen Stromkreisen liegenden Signaleinrichtungen, insbesondere Signallampen L₁ und L₂, zum Aufleuchten bringen. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß im ungestörten Betrieb die Lampe L₁ aufleuchtet, im gestörten Betrieb dagegen die Lampe L₂. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist es wichtig, daß, wie dies aus Fig2 ersichtlich ist, in der der das Überwachungsrelais i?_ä durchfließende Strom in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen ist, die Einschaltzeit t_a des Überschaltwiderstandes, bei der der Widerstand des Heißleiters so weit abgesunken ist, daß die Anspreehstromistärke des Überwachungsrelais R₂ erreicht wird, größer ist als die Zeitspanne t_e, die für den normalen Ablauf des Schaltvorganges am Lastschalter benötigt wird, d. h., die Zeitspanne t_c soll einen Bruchteil der Zeitspanne t_a betragen. Weiter soll die Zeitspanne t_e zweckmäßig gleich oder sogar kleiner als ein Viertel der Stufenschaltdauer t_ü gewählt sein und die Einschaltdauer t/ des Überwachungsrelais R₀ wieder größer als die normale Überschaltzeit t_e, so daß also auf jeden Fall die Zeit des Laststromflusses durch den Überschaltwiderstand erfaßbar ist.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist leicht erkennbar. Solange der Betrieb am Lastschalter ungestört verläuft, ändert sich in der in Fig. 1 dargestellten Schaltstellung, in der das Aufleuchten der Lampe L₁ die Betriebsbereitschaft, d. h. die Unversehrtheit des Heißleiters 4 anzeigt, nichts, denn beim Durchlaufen der verschiedenen Schaltstufen spricht das Überwachungsrelais R₂ nicht an, da der ihm vorgeschaltete Heißleiter bei dem nur kurzzeitig fließenden Relaisbetriebsstrom infolge Schließ ens des Schalters S durch die Steuerwalze W nicht genügend aufgeheizt wird, außerdem jeweils genügend Zeit hat, sich wieder abzukühlen. Würde nicht die Lampe L₁, sondern die Lampe L₂ infolge Ansprechens des Relais R₁ aufleuchten, so bedeutet dies für das Bedienungspersonal, daß der Heißleiter 4 schadhaft ist. In diesem Falle müßte dann lediglich der Schalter 3 auf

ίο den Heißleiter 4' umgelegt werden, um die Anordnung wieder betriebsbereit zu machen. Wenn aber am Lastschalter irgendwie eine Störung auftritt und, dieser in einer Zwischenstellung zwischen den Grundstellungen stehenbleibt oder wenn der Übersdhaltvorgang langsamer, als normal vorgeschrieben, durchlaufen wird, dann würde demzufolge der Nocken N der Schaltwalze den Schalter S länger schließen. Dadurch kann der im Steuerstromkreis 1, 2 fließende Betriebsstrom des Relais R₂ länger fließen, als normal vor- gesehen, und dabei den Heißleiter 4 bzw. 4'aufheizen, wobei dessen Widerstand mit zunehmender Auifheizung absinken wird. Als Folge hiervon wird der Betriebsstrom des Relais ansteigen, bis. er die Höhe erreicht hat, bei der das Relais R₉ anspricht. Damit würde der vom Relais R₂ aus betätigte Kontakt 5 die im Auslösestromkreis 6 liegenden Kontakte 7 überbrücken, und der angeschaltete Auslöseschalter würde den Transformator abschalten und so den Überschaltwiderstand der Stufenregeleinrichtung vor Beschädigung wirksam schützen. Um genügende Konstanz der Schutzeinrichtung zu sichern, empfiehlt es sich gegebenenfalls, die Heißleiter in einem Raum unterzubringen, der durch einen Thermokontakt temperatnrstabilisiert ist. Die Anordnung ist zunächst gedacht für Laufschalter, sie eignet sich aber auch für sprunghaft betätigte Lastschalter, wenn die Gewähr gegeben ist, daß das Stufenschaltwerk von Grundstellung zu Grundstellung ausgefahren wird. Für das Speisen des Überwachungsrelais R₉ gibt es weitere Möglichkeiten.

Besonders günstig erweist es sich, das Überwachungsrelais mit dem Heißleiter in den Stromkreis eines Wandlers 30, wie in Fig. 3 gezeigt, einzuschalten, der selbst im Stromkreis des Uberschaltwiderstandes U eingeschaltet ist. Hierdurch kann man auf den Schaltnocken N der Fig. 1 verzichten. Als. Beispiel ist in der Fig. 3 mit LS der Lastschalter bezeichnet, dessen beweglicher Kontakt 20 an die Lastleitung angeschlossen ist und dessen feste Kontakte 21 und 22 über die beweglichen Stufenwählerkontakte 24 und 25 an die Anzapfungen einer Stufenwicklung 23 anschließbar sind. Der Uberschaltwiderstand ü ist einerseits mit dem festen Mittelkontakt 26 des Lastschalters verbunden, und andererseits ist er mit dem beweglichen Kontakt 27 eines Umschalters verbunden, dessen feste Kontakte 28 und 29 an die festen Lastschalterkontakte 21 und 22 angeschlossen sind. Der Uberschaltwiderstand wird in bekannter Weise bei dem gewählten Beispiels vermittels des vom Lastschalterantrieb aus betätigten beweglichen Umschalterkontaktes 27 jeweils auf den Stufenwähler umgeschaltet, der beim nachfolgenden Lastschaltvorgang die Last übernimmt. An die Sekundärwicklung des Wandlers 30, der als Sättigungswandler ausgeführt ist, sind das Überwachungsrelais R₂ und der Heißleiter anigeschlossen. Wenn nun die Lastschalteinrichtung gestört ist und somit länger, als normalerweise vorgesehen, ein Strom über den Überscha'twiderstand ü fließt, so wird der Heißleiter, wie schon eingangs beschrieben, stärker aufgeheizt, so daß sein ohmsch&r Widerstand zurückgeht und. damit der Strom durch das Betäti-

gungsrelais schließlich so weit ansteigt, daß dieser Strom zur Betätigung des Überwachungsrelais R₂ ausreicht, wodurch der im angeschlossenen, in der Zeichnung nicht dargestellten Auslösestrotnkreis liegende Auslöseschalter, der den Transformator abschaltet, zum Ansprechen kommt.

Unter Umständen ist es empfehlenswert, das Überwachungsrelais R₂ nicht unmittelbar vom Stromwandler 30 aus zu beeinflussen, sondern über einen Zwischenkreis, in dem ein unempfindliches Thermorelais, wie dies in Fig. 4 angedeutet ist, liegt. Der Wandler 30 speist hierbei eine Heizwicklung 31 eines Thermorelais TH, dessen Kontakteinrichtung 32 bei Erreichen einer bestimmten Temperatur den Stromkreis 33 des Überwachungsrelais R₂ schließt und da,-durch dieses zum Ansprechen bringt, wodurch der im angeschlossenen Auslösestromkreis, der in der Fig. 4 ebenfalls weiter nicht dargestellt ist, liegende Auslöseschalter anspricht. Da der Uberschaltwiderstand ü eine gewisse Wärmekapazität hat und normal der Umschaltvorgang des Lastschalters innerhalb von etwa 0,1 Sekunde abläuft, wird man trotz des relativ trägen Thermorelais noch eine ausreichende Schutzwrrkung erzielen. An Stelle eines Thermorelais kann man im Zwischenkreis auch einen Heißleiter 36 vorsehen. Der im Überwaohungsrelaisstromkreis liegende Heißleiter 36 wird nun durch eine im Wandlerstromkreis liegende Heizwicklung 35 aufgeheizt. Bei entsprechend hoher Aufheizung des Heißleiters im Schadensfalle sinkt dessen, Widerstand, und das Relais R₂ kommt zum Ansprechen.

Die Überwachung der Einschaltdauer des Überschailtwiderstandes ist schließlich auch noch dadurch möglich, daß man die vom Uberschaltwiderstand abstrahlende Wärme, insbesondere dessen Rotstrahlung, ausnutzt, um unmittelbar ein benachbart liegendes Thermorelais oder einen Heißleiter, der, ähnlich wie bei den Anordnungen nach Fig. 4 und 5 beschrieben, im Betriebsstromkreis des Überwaohungsrelais eingeschaltet ist, einwirken läßt. Dabei muß man bei in Luft arbeitenden Lastschaltern allerdings dafür sorgen, daß eine etwaige starke Luftströmung in der Umgebung des Widerstandes und des Heißleiters bzw. Thermorelais den Wärmeübergang nicht stört. Zu diesem Zweck umkleidet man die hierfür in Frage kommenden Bauteile oder bringt sie in einem Kamin an, in dem der erwärmte Luftstrom an die Wärmewächter 31 (Fig. 4) bzw. 36 (Fig. 5) heranführt. An Stelle von Thermorelais und Heißleitern kann man auch auf Wärmestrahlung empfindliche andere EIemente, wie z. B. Photozellen, Photowiderstände, Photoelemente u. dgl., benutzen und diese gleichfalls unmittelbar oder mittelbar beeinflussen lassen.

Claims (9)

Patentansprüche: 55

1. Anordnung zur Überwachung der Einsdhialtdauer des Überschaltwiderstandes bei sprunghaft oder schleichend bewegten Lastschaltern von Stufenregeleinrichtungen für Transformatoren, bei der Mittel vorgesehen sind, die es gestatten, die Einschaltdauer des Überschaltwiderstandes zu überwachen und bei Überschreitung der zulässigen Einschaltzeit einen Auslöseschalter, der die Last abschaltet, zu betätigen, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsmittel auf Erdpotential liegen und aus einem in einen, Steuerstromkreis eingeschalteten Überwachungsrelais (.R₂) mit vorgeschaltetem Heißleiter (4 in Fig. 1), dessen Widerstand sich durch die Heizwirkung des Relaisbetriebsstromes verkleinert, und weiter einem darin eingeschalteten. Schalter (S) bestehen, der von einer Antriebswelle des Stufenschalters, z.B. über eine Schaltwalze (W), in dem Sinne gesteuert wird, daß er für die Zeitdauer des Über Schaltens, aber mindestens die Einschaltzeit des Überschaltwiderstandes das Überwaohungsrelais (R₂) an Spannung legt, wodurch im Störungsfalfe bei Überschreitung, der zulässigen Einschal t-■ dauer (t_u; s. Fig. 2) des Überschaltwiderstandes infolge dadurch bedingten Absinkens des Widerstandes des Heißleiters das Überwachungsrelais (R₂) anspricht und dieses einen in einem .Auelösestromkreis eingeschalteten Auslöseschalter betätigt, der den gesteuerten Transformator spannungsfrei macht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überwachung des Betiriebszustandes des Heißleiters (4 in Fig.l) diesem ein Relais (R₁ in Fig. 1), das aber gegenüber dem Überwachungsrelais (R₂) weit empfindlicher ist und dessen Betriebsstrom den Heißleiter nur unmerklich aufheizt, parallel geschaltet ist, dessen von ihm betätigte Schaltkontakte (8 und 9) zwei vorzugsweise optische Signaleinridhtungen, z. B. Lampen (L₁ bzw. L₂), enthaltende Signalstromkreise beeinflussen und dabei bei ungestörtem Betrieb, bei dem das Relais (,R₁) anspricht, die eine Signaleinrichtung (L₁) und im gestörten Betrieb infolge Abfallens des Relais (R₁) die im anderen Signalstromkreis liegende Signaleinrichtung (L₂) betätigen.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Heißleiter (4) ein zweiter Heißleiter (4') gleicher Charakteristik parallel geschaltet ist, der vermittels eines Schalters (3) an Stelle des ersten Heißleiters (4) in den Stromkreis der Relais (R₁ und R₂) einisohaltbar ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die . Heißleiter (4 bzw. 4') in einem durch einen Thermokontakt temperaturstabilisierten Raum untergebracht sind.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungsrelais und der Heißleiter (R₂ in Fig. 3) von einem im Stromkreis des Überschaltwiderstandes (w) liegenden Sättigungswandler (30) gespeist wird.

6. Anordnung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Stromkreis des Überwachungsrelais (R₂) ein Thermorelais (TH; s. Fig. 4) eingeschaltet ist, das über eine im Stromkreis des Wandlers (30) liegende Heizwicklung (31) beeinflußt wird

7. Anordnung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Stromkreis des Überwachungsrelais ein Heißleiter (36 in Fig. 5) angeordnet ist und daß dieser über eine im Stromkreis des Wandlers (30) liegende Heizwicklung (35) beeinflußt wird.

8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung und d^:e dabei auftretende Rotstrahlung des Überedhialtwiderstandes in der Weise zum Überwachen seiner Einschaltdauer ausgenutzt wird, daß in der vom Uberschaltwiderstand erwärmten Umgebung ein Thermorelais oder ein Heißleiter im Stromkreis des Überwachungsrelais angeordnet ist und durch dieses der Betriebsstrom des Überwachungisrelais beeinflußt wird..

9. Anordnung nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß besonders bei in Luft arbeitenden Lastschaltern als wärmeüberwachende Glieder (Wärmewächter) strahlungsempfindliche Elemente, z. B. Photozellen, Photowiderstände usw., die unmittelbar oder mittelbar von der im Übensohaltwiderstand erzeugten Wärme beein-

flußt werden, gegebenenfalls geschützt gegen störende Luftströmung, angeordnet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 742 321; französische Patentschrift Nr. 1 122 469.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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