DE1563221C3 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur lastlosen Spannungseinstellung für Transformatoren hoher Spannungen mit Stufenwicklungen, bestehend aus einem Anzapfumsteller mit in η Kontaktebenen kreisförmig angeordneten Kontakten mit je Kontaktebene einem Laufkontakt, bei der die in einer gemeinsamen Kontaktebene liegenden Kontakte den aufeinanderfolgenden Anzapfungen eines der Teile der Stufenwicklung zugeordnet sind. Eine derartige Anordnung ist bekannt (deutsche Patentschrift 631 993).

Zur Spannungsregelung von Transformatoren ohne Last werden grundsätzlich Verbindungsumsteller, wie in F i g. 1 und 2 gezeigt, oder Anzapfumsteller gemäß Fig.3,4 und5 verwendet. Der Anzapfumsteller eigenet sich besonders als Sternpunktumsteller, er hat jedoch den Nachteil, daß der Radius 12 des Kontaktkreises 22 in Fig.5 und die Abstände zwischen den Kontakten 9 und 13 bzw. 1 und 13 für die volle Stoßbeanspruchung, die über der Stufenwicklung 15 auftreten kann, ausgelegt werden müssen. Da der Radius 12 in F i g. 5 begrenzt ist, werden nur geringe Stehspannungen erreicht, was zur Folge hat, daß der Anzapfumsteller gemäß F i g. 3 oder 4 nur für kleine Reihenspannungen und kleine Einstellbereiche Verwendung findet. Ein Verbindungsumsteller nach F i g. 2 findet neben seiner hauptsächlichen Anwendung als Doppelmitten- oder Einfachmittenumsteller im Zuge des Wicklungsstranges auch Anwendung als Umsteller in Sternpunktnähe, wie in F i g. 1 gezeigt. Er kann zwar leichter für höhere

ίο Spannungen ausgelegt und damit für größere Reihenspannungen eingesetzt werden, es bestehen jedoch große Schwierigkeiten, wenn man einen solchen Verbindungsumsteller mit einer Stehstoßspannung von etwa 550 kV und darüber innerhalb einer Kontaktebene herstellen will. Wegen der Eigenschaft des Verbindungsumstellers und des Verhaltens der entsprechenden Stufenwicklung gegenüber Stoßspannungen muß mit Stoßbeanspruchungen zwischen benachbarten Kontakten innerhalb einer Kontaktebene eines

zo Verbindungsumstellers gerechnet werden, die wesentlich größer sind als die Stoßbeanspruchungen, die über einer Stufe abfallen, wie das bei entsprechenden Strecken eines Anzapfumstellers der Fall ist, so daß der Radius des Kontaktkreises 21 in F i g. 2 unzulässig große Ausmäße haben müßte.

Durch die österreichische Patentschrift 232 608 ist bereits ein Anzapfwähler für Stufenschalter bekanntgeworden, bei dem je Phase mindestens vier in verschiedenen Schaltebenen liegende Kontaktgruppen vorgesehen sind und wobei die beweglichen Wählerkontaktstücke von jeweils zwei Kontaktgruppen mechanisch starr zu Wähleraggregaten gekoppelt sind. Die in einer gemeinsamen Schaltebene liegenden festen Kontakte sind dabei den geradzahligen oder den ungeradzahligen Anzapfungen der Regelwicklung zugeordnet. Auf diese Weise liegt zwischen benachbarten festen Kontakten jeweils die doppelte Stufenspannung an, für die der Abstand der Kontakte untereinander bemessen werden muß.

Das gleiche gilt für die Stufenschalteinrichtung, die durch die französische Patentschrift 1 357 433 bekanntgeworden ist. Hier sind die festen Kontakte des Wählers in insgesamt vier Kontaktebenen angeordnet, wobei die Aufteilung so vorgenommen ist, daß jeweils die Hälfte der Festkontakte in einem Wähleraggregat zusammengefaßt sind. In jedem Wähleraggregat sind wiederum die Festkontakte gerader und ungerader Ordnungszahl in getrennten Ebenen angeordnet. Abgesehen davon, daß der Antrieb des gesamten Wählers ein sehr kompliziertes Getriebe erfordert, liegt auch hier zwischen benachbarten festen Kontakten jeweils die doppelte Stufenspannung an, so daß auch hier innerhalb eines Wähleraggregates eine Verkleinerung des Spannungskreises kaum mög-

lieh ist. ·.■■.'.

Die bereits genannte deutsche Patentschrift 631 993 zeigt einen Regelschalter für Stufentransformatoren, bei dem jede Anzapfstelle der regelbaren Wicklung an je einen Kontakt der Kontaktreihen von zwei Stufenwählern angeschlossen ist. Zwar wird auf diese Weise eine Halbierung des Laststromes erreicht, da jedoch in jeder Kontaktebene alle Anzapfungen der Regelwicklung angeschlossen sind, muß jede Kontaktebene für die volle Spannungsbeanspruchung bemessen sein.

Schließlich ist bereits eine Anordnung von Stufenschaltern in Transformatoren mit Regelwicklungen vorgeschlagen worden, bei der Schalter vorgesehen

sind, durch die bei allen Stellungen der frei endende, vom Betriebsstrom nicht durchflossen Teil der in Reihe geschalteten Regelwindungen höchstens etwa die halbe Regelwindungszahl einnimmt (deutsche Offenlegungsschrift 1513 992). Diese Schaltung ist jedoch nur bei Regeltransformatoren mit Stufenschalter durchführbar, da hierzu ein Stufenwähler mit Wender erforderlich ist. Dagegen läßt sich gemäß der vorliegenden Erfindung auch bei Transformatoren mit Anzapfumstellern auf einfache Weise eine Begrenzung der frei schwingenden Wicklungsteile erreichen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der durch eine Verringerung der Stoßbeanspruchungen innerhalb einer Kontaktebene und einer damit verbundenen möglichen Verkleinerung des Spannungskreises eine Anwendung auch für Transformatoren hoher Reihenspannungen möglich ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kontakte jeder Kontaktebene jeweils nur mit den Anzapfungen des /i-ten Teiles der Stufenwicklung verbunden sind und daß bei allen Stellungen des Anzapfumstellers höchstens ein rc-tel der Windungszahl der gesamten Stufenwicklung frei endet.

In F i g. 6 ist im Prinzip die Erfindung für η = 2 dargestellt. F i g. 7 und 8 zeigen als Beispiel zwei mögliche Schaltungen des Umstellers, wobei die Kontakte 1 bis 9 mit den Anzapfungen 1 bis 9 der Wicklung (F i g. 6) verbunden zu denken sind. Die eingezeichnete Stellung des Umstellers entspricht dabei der niedrigsten Spannung für eine beispielsweise angenommene 8stufige Wicklung. Einheitlich werden die Stammwicklungen stets mit 14, die Kontakte stets mit 1 bis 9 bezeichnet.

Nach F i g. 7 erfolgt die Spannungsumstellung auf folgende Weise: Ausgehend von der Grenzstellung (hier niedrigste Spannung), bei der die stets mit dem Sternpunkt bzw. mit dem Stammwicklungsende 10 verbundenen Laufkontakte 17 und 18 der Kontaktebenen 19 und 20 durch die Kontakte 5 mit der Anzapfung 5 in Fig.6 verbunden sind, bewegen sich die Laufkontakte 17 und 18, gemeinsam angetrieben, gleichzeitig entgegen dem Uhrzeigersinn auf die Anzapfungen 1 und 9 zu. Die stufenweise Zuschaltung der einzelnen Stufen wird dabei abwechselnd durch beide Laufkontakte 17 und 18 bewirkt.

Nach F i g. 8 ist der Spannungsumstellungsverlauf ähnlich wie nach F i g. 7, während jedoch der Laufkontakt 18 über die Anzapfungen 4, 3,2 und 1 die halbe Stufenwicklung zuschaltet, gleitet dabei der Laufkontakt 17 über einen verlängerten Kontakts oder über mehrere am gleichen Potential angeschlossene Kontaktes. Bei weiterer Bewegung der Laufkontakte gleitet Laufkontakt 18 auf dem gleichen Potential der Anzapfung 1 und Laufkontakt 17 schaltet stufenweise die zweite Hälfte der Stufenwicklung bis zur höchsten Spannung hinzu.

Die Abschaltung (Abwärtsumstellung) der einzelnen Stufen erfolgt auf gleiche Weise wie die beschriebene Zuschaltung, jedoch entgegengesetzt durch Bewegung der Laufkontakte.

In F i g. 11 ist eine weitere Anwendungsmöglichkeit der beschriebenen Spannungsumstellungsanordnung gezeigt, indem z.B. an einem Einphasentransformator in 2schenkliger Ausführung die Stufenwicklung auf beide Schenkel symmetrisch in zwei Teilwicklungen 15' und 15" aufgeteilt ist und jeder dieser Teilwicklungen feine Kontaktebene des Umstellers zugeordnet ist. Mit 14' und 14" sind die entsprechenden Stammwicklungen beider Schenkel bezeichnet.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann beim gleichen Schaltungsprinzip, aber durch Anwendung eines getrennten Antriebs für die beiden xo Lauf kontakte 17 und 18 in Fig. 9 die Kontaktzahl um fast die Hälfte verringert werden, wodurch die Ausmaße des Umstellers auf ein Minimum gesenkt oder die Stehspannung bei Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Raumes wesentlich erhöht werden können.

Die Spannungsumstellung gemäß F i g. 9 kann dabei entweder mittels mechanisch vollständig voneinander getrennter Getriebe zur Bewegung der Laufkontakte erfolgen, oder es kann auch die Bewegung der Laufkontakte mittels eines an sich bekannten Mechanismus stufenweise oder stufenweise abwechselnd, aber mit einem gemeinsamen Antrieb, vorgenommen werden. In beiden ersten Fällen wird zunächst der Laufkontakt 18 über die Kontakte 4, 3,2 bis zum Anschlag, d. h. bis zum Kontakt 1, bewegt. Bei weiterer Umstellung folgt die Bewegung des Laufkontaktes 17 über die Kontakte 6, 7,8 bis zum Anschlag, Kontakt 9. Während dieser Phase bleibt der Laufkontakt 1$ auf dem Kontakt 1 stehen. Die Abwärts-Umstellung verläuft auf ähnliche Weise, wobei die Reihenfolge der betätigten Laufkontakte vertauscht wird.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird erreicht, daß zwischen dem Laufkontakt einer Kontaktebene und den Kontakten dieser Ebene höchstens eine halbe Stufenwicklung eingeschaltet sein kann. Das hat zur Folge, daß der Radius einer Kontaktebene (Kontaktkreises) und die Abstände zwischen den Anzapfungen 9 und 10, 5 und 10 bzw. 1 und Sternpunkt, 5 und Sternpunkt nur noch für die Stößbeanspruchung, die über der halben Stufenwicklung auftreten kann, zu bemessen sind.

Darüberhinaus wird durch diese Schaltung eine Halbierung des frei schwingenden Teiles der Stufenwicklung 15 gegenüber F i g. 4 erreicht, was auch zu einer Senkung der kritischen Beanspruchung längs der ganzen Stufenwicklung führt. Diese Tatsache ist wiederum für die Bemessung des Abstandes zwischen der letzten Lage 23 der Stammwicklung 14 und der Stufenwicklung 15 in Fig. 10 von großer Bedeutung. Die in den speziellen Erfindungsbeispielen für zwei Kontaktebenen geschilderten Vorteile lassen sich entsprechend weiter verbessern, wenn mehr als zwei Kontaktebenen Verwendung finden. So tritt z.B. bei einer Aufteilung auf drei Kontaktebenen gemäß Fig. 12 bei Anwendung der Erfindung über jeder der drei Kontaktebenen höchstens nur die Stoßspannung auf, die maximal über einem Drittel der Stufenwicklung 15', 15" oder 15'" abfäUt. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Maßnahmen, d. h. eine Verringerung der in einer einzigen Kontaktebene liegenden Anzahl von Kontakten, läßt sich zunächst rein geometrisch eine Verkleinerung des Spannungskreises erreichen. Durch die Zuordnung der Kontakte zu den aufeinanderfolgenden Stufen eines gemeinsamen Regelwicklungsteiles wird jedoch auch die Stoßspannungsbeanspruchung innerhalb einer Kontaktebene verringert, was eine weitere

Verkleinerung des Spannüngskreises oder aber eine höhere spannungsmäßige Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Platzes erlaubt. _s

Die erfindungsgemäße Anordnung des Umstellers ergibt nun die Möglichkeit, mit verhältnismäßig kleinem Aufwand die begrenzte Verwendungsmöglichkeit des Anzapfumstellers auf sehr hohe Spannungen und große Einstellbereiche auszudehnen, was eine Voraussetzung zur Fertigung von Transformatoren hoher Spannungen mit Sternpunktumstellung ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur lastlosen Spannungseinstellung für Transformatoren hoher Spannungen mit Stufenwicklungen, bestehend aus einem Anzapfumsteller mit in η Kontaktebenen kreisförmig angeordneten Kontakten mit je Kontaktebene einem Laufkontakt, bei der die in einer gemeinsamen Kontaktebene liegenden Kontakte den aufeinanderfolgenden Anzapfungen eines der Teile der Stufenwicklung zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte jeder Kontaktebene jeweils nur mit den Anzapfungen des rc-ten Teiles der Stufenwicklung (15) verbunden sind und daß bei allen Stellungen des Anzapfumstellers höchstens ein n-tel der Windungszahl der gesamten Stufenwicklung (15) frei endet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufenwicklung (15) im Sternpunkt des Stufentransformators angeordnet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufkontakte (17; 18) aller η Kontaktebenen mechanisch miteinander gekoppelt sind.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungseinstellung bei zwei Kontaktebenen stufenweise abwechselnd durch beide Laufkontakte (17; 18) erfolgt (Fig. 7).

5. Anordnung, nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungseinstellung bis zur Mittelstellung durch einen und anschließend durch den anderen Laufkontakt (17; 18) erfolgt (F i g. 8).

6. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Laufkontakte (17; 18) aller η Kontaktebenen getrennt voneinander erfolgt (F i g. 9).