DE1638478C - Anordnung zur Lastumschaltung bei Stufentransformatoren mit Dauerkontakten und nur einem Halbleitergerät - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung
zur Lastumschaltung bei Stufentrnnsformatoren mit
Dauerkontakten und nur einem Halbleitergerat,
welches mindestens einen Lastthyrlstor und parallel
zu diesem die Reihenschaltung eines Löschzweiges
mit mindestens einem Hilfsthyristor und einem
Löschkondensator enthalt, wobei das HalbleitergerBt
mit Hilfe eines stromlos schaltenden Umstellers jeweils parallel zu dem stromführenden Dauerkontakt -.. «..«-.,.—». — -- „ , -.. „... , , schaltbar und allein beim öffnen des stromführenden 10 einzuschalten. Der Umsteller und die Hutbehälter Dnuerkontaktes kurzzeitig stromführend und durch werden in vorteilhafter Weise mittels einer gemeineinen die Zündung des Hüfsthyristors im Löschzweig samen Schaltstange gleichzeitig geschaltet. Im HaIbdes Halbleitergerätes bewirkenden Kurzschluß sofort
wieder stromsperrend ist. Durch diese Schaltanord-

kundarceite des Stromwandlers d« aufschaltenden |)Sr!contaktes an ein Steuergerat für die Thyristo.

^Γβϊη° vorteilhafter Weise besitzt dabei der Hilfstronsformator zwei Sekundärwicklungen, die über je einen Gleichrichter einmal an das Steuergerat und einmal an den Löschkondensator eine Gleichspannung legen, Zur Sicherung des Halbleitergerätes ist e» zweckmäßig, in dessen Ableitung eine Sicherung

ieitergerät ist in Reihe zum Lastthyristor eine Sperrdrossel und zweckmäßig parallel zur Sperrdrossel

nung soll ein Üchtbogenfreies Umschalten des Last- 15 eine Diode geschaltet, deren Kathode mit den Kathostromes beim Schalten der Stufen eines Regeltrans- den des Lastthyristors· und des Hüfsthyristors verbunden ist. Die Diode dient zur Aufnahme der in der Sperrdrosse! gespeicherten Energie.

Durch diese Schaltanordnung nach der Erfindung

formators erreicht werden.

Das Halbleitergerät einem mechanischen Lastumschalter parallel zu schalten, ist bereits durch die

schweizerische Patentschrift 413098 bekannt. Da- ao wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß zur Lastdurch wird ein Kurzschlußstrom mechanisch ein- umschaltung mittels steuerbaren Halbleiterventilen geleitet, der parallel zum Halbleitergerät liegt und die Anzahl der verwendeten Thyristoren und auch auf dieses kommutiert werden muß, ehe er dort die Anzahl der Hilfsgeräte weitgehendst eingezwangsgelöscht werden kann. Durch diese mechani- schränkt ist. Von den für derartige Schaltanordnunsche Kontaktgebung vergeht bis zum Löschen der 35 gen notwendigen Dauerkontakten übernimmt jeweils Thyristoren eine geraume Zeit, die zu einem hohen der zuschaltende Dauerkontakt die Einleitung eines Kurzschlußstrom führen kann. Da außerdem die Stufenkurzschlusses, welcher durch eine entsprechend Löschung des Halbleitergerätes durch einen zusatz- ausgeführte Stufenschaltung erfaßt wird und zur liehen mechanischen Hilfskontakt eingeleitet wird, Zündung des Hüfsthyristors des Löschstromkreises müssen beide mechanischen Schalter sehr genau auf- 30 führt. Dadurch wird der entsprechende Kurzschlußeinander abgestellt sein, was zu einem erhöhten Auf- strom bereits bei Bruchteilen des möglichen Scheitelwand der mechanischen Geräte und deren Antrieb wertes auf den Löschkreis kommutiert und nach führt. Um dieser Schaltanordnung gerecht zu werden, längstens einer Millisekunde ganz gelöscht. Für diese sind entweder mindestens vier Thyristoren oder bei Funktion wird jetzt kein besonderer preilarm schal-Verwendung von nur zwei Thyristoren ein entspre- 35 tender Hilfsschalter benötigt und auch ein zweiter

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chend höherer Aufwand an mechanischen Bdiiebs mitteln erforderlich.

Weiterhin wurde bereits vorgeschlagen (P 1638462. 6-32), ein Halbleitergerät in bezug auf die Stufenspannung in Reihe zu einem prellarm schaiicnutn Hilfskontakt zu schalten, u» . · \ · -inen Sn,' < ,·.·".>--. :._;jt und nach kurzzeitigem Loschen des Halbleitergerätes, ausgelöst durch diesen Kurzschlußstrom, den Laststrom der züge-

Trennschalter eingespart. Dies bedeutet eine wesent-];_ch<» Vereinfachung der Schaltanordnung ohne ihre ordentliche Funktion zu beeinflussen.

In der Zeichnung i«t r-ⁿ Λ /'ü'ihrungsbeispiel der L ärtduni» dargestell·, *:« zsw*

Mg. i ein (»esamtschaltbild /.ur Lastumschaltung muL·... eines Halbleitergeralcs und der lyduerkontakte,

g F i g. 2 und 3 die herausgelösten Schalrwege wäh-

schalteten Stufe des Regeltransfor.nators übernimmt 45 rend der Umschaltung,
und an die Ableitung führt. Diese Schaltung beseitigt In der Schaltanordnung nach F i g. 1 ist ein Teil

zwar die Mängel der bekannten obenerwähnten der Stufenwicklung des Transformators Tr mit den Schaltanordnung, benötigt aber zusätzlich einen Stufenanzapfungen A und B dargestellt. An die Hilfskontakt, der prellarm schaltet, und einen doppel- Stufenanzapfungen sind die Wählerschalter 1, 2 und poligen Umsteller sowohl für das Halbleitergerät als 50 die Dauerkontakte 3, 4 angeschlossen und mit der auch für den Hilfsschalter und entsprechende Hilfs- Ableitung Y verbunden. Ein Umsteller 5 mit den geräte hierfür, so daß dadurch diese Schaltanordnung Kontakten α und b ist gleichzeitig mit einem Hilfsnoch nicht die einfachste Losung darstellt. schalter 6 und einem Hilfsschalter 7 durch eine

Die lirfindung strebt eine weitere Verbesserung Schaltstange 8 schaltbar, wobei der Umsteiler und und Vereinfachung einer Schaltanordnung zur Last- 55 auch die Hilfsschaltcr stromlos geschaltet werden.
umschaltung der oben beschriebenen Art an und Wie in der Schaltung nach F i g. 1 dargestellt, liegt

erreicht dies erfindungsgemäü dadurch, daß der zwischen der Stufe A bzw. dem Wählerkontakt 1 und stromsperrende Kurzschluß durch das Schließen des dem Umsteller 5 einerseits und der Ableitung Y anzuschaltenden, bisher nicht stromführenden, prell- dererseits ein Halbleitergerät H, welches aus einer armen Dauerkontaktes erfolgt und nur ein einpoliger 60 Einphasen-Gleichriehterbrücke mit den Dioden 9,10, Umsteller allein für das Halbleitergerät vorgesehen 11 und 12 besteht. In der Gleichspannungsdiagonale

ist, der mit zwei Hilfsschultern gleichzeitig schaltbar ist, die einmal mit einem Hilfstransforniator und einmal mit der .Sekunda'rseite je eines in der Ableitung

liegt der Lastthyristor 13 und eine Sperrdrossel 14 und parallel zum Lastthyristor 13 der Hilfsthyristor 15, der Löschkondensator 16 und eine Begrenzungs-

Dnuerkontakte liegenden Stromwandlers in einem 65 drossel 17 sowie parallel zur Sperrdrossel 14 eine Stromkreis liegen, wobei der eine Hilfsschalter den Diode 28, deren Kathode mit den Kathoden der Thy-Hilfstransforinalor jeweils parallel zinn aul'schalten-(len Dauerkontakt, der andere Hilfsschaltcr die Se-

ristoren 13 und 15 verbunden ist. Die Wechsclstromunschlüssc der Kinphasen-Gleichrichterbrücke sind

einmal über den Umschalter 5 mit dem Wähler-Kontakt 1 bzw. der Stufet der Rtgelwicklung des , Transformators und einmal Über eine flinke Sicherung 18 mit der Ableitung Y verbunden.

Mit dom Knieschalter« ist ejn Hilfstransformator 19 mit einem vorgeschalteten Wider&iand 20 parallel jut dem aufschaltenden Dauerkontakt 4 geschaltet Bei entgegengesetzter Sohaltrichtung und der Stellung b des HllfsschaUers 6 ist der Transformator 19 parallel zum dann offenen Dauerkontakt 3 geschaltet. %o Der Hilfstransformator 19 besitzt zwei Sekundärwicklungen, deren Wechseispannungen in zwei Gleichrichtern 21 und 31 gleichgerichtet werden. Pabei wird die Gleichspannung am Gleichrichter 21 einem Steuergerät 30 für die Thyristoren 13, 15 zu- »5 geführt, · während die Gleichspannung des Gleichrichters 31 zur Vorspannung des Löschkondensators 16 dient. Dabei ist in eine Leitung zwischen Gleichrichter 31 und Löschkondensator 16 ein Widerstand 26 geschaltet. _ao

In die Ableitung der Dauerkontakte 3 und 4 ist je ein Stromwandler 22, 23 geschaltet, die sekundärseitig mit Parallelwiderständen 24, 25 versehen sind. Durch den Hilfsschalter 7 wird jeweils die Sekundärwicklung des einen Stromwandlers 22 oder des anderen Stromwandlers 23 . an den Eingang II des Steuergerätes 30 gelegt.

An Hand eines Umschaltvorganges soll der Gegenstand der vorliegenden Erfindung weiter erläutert werden.

Nach dem Schaltbild F i g. 1 sind die Wählerkontakte 1 und 2 und der Dauerkontakt 3 geschlossen. Der Umsteller 5 und auch die Hilfskontakte 6 und 7 stehen in der Schaltstellung Sa, 6 α und 7 a. Der Laststrom Ls fließt über den Wählerkontakt 1, den D-iiie.koriu',·! "V den Stromwandler 22 zur Ableitung Y. Da der Hiifsschalter 7 in Stellung la steht, ist das Ausgangssignal des Stromwandiers Xl u.-.v.iksaiii. ppr Hilfstransformator 19 liegt uh" den HiUskoniaki Ca and den Widerstand 20 parallel zum offene.'» P-'ierkontakt 4 und damit an der St"fenspa»,!';!!!»;,. x'i'.c ''v'kundHrspannung beeinflußt 1? Steuergerät Jw über den Eingang I so, dab der Lastthyristor 13 Zündimpulse erhält. Außerdem wird über den Gleichrichter 31 und Widerstand 26 der Löschkondensator 16 vorgeladen.

Zu Beginn einer gewünschten Umschaltung von Anzapfung A auf Anzapfung B des Regeltransformators wird der Dauerkontakt 3 geöffnet und der Laststrom i_L auf das Halbleitergerät H kommutiert. F i g. 2 zeigt den dazugehörigen Laststromweg.

Sobald der Dauerkontakt 3 mit Sicherheit geöffnet hat, schließt der Dauerkontakt 4 und leitet damit einen Kurzschluß ein. Der Kurzschlußstrom i_K würde nun steil ansteigen. Um diesen Anstieg zu verhindem, muß der Lastthyristor 13 innerhalb weniger Mikrosekunden gelöscht, d. h. stromfrei gemacht und gesperrt werden. Dazu wird über den verzögerungslos arbeilenden Stromwandler 23, dessen Sekundärseite über den Hilfsschalter 7 an den Eingang II des Steuergerätes "geschaltet ist, der entstehende Kurzschlußstrom i_K erfaßt und an das Steuergerät 30 gemeldet. Da gleichzeitig mit dem Schließen des Dauerkontaktes 4 der Hilfstransformator 19 spannungslos und die Spannung am Eingang / des Steuergerätes 30 Null wird, wird das Steuergerät so beeinflußt, daß Zündinipulse \on Thyristor 13 gewonnen und an Hilfsthvristor 15 ein einzelner Zündimpuls gelegt wird. Der Lüschkondensator 16 kann sich dadurch über die Drossel 17, den Hilfethyristor \9 und den Laststrom führenden Lastthyristor 13 kurzzeitig entladen. Sobald der Entladestrom im Lastthyristor 13, der entgegen dem Laststrom /*, fließt, gleich groß ist wie der Laststrom, d. h. sobald der resultierende Strom Null wird, beginnt der Lastthyristor 13 zu sperren, und es liegt an ihm eine negative Sperrspannung, deren Höhe unter anderem abhängig ist von der Vorspannung des Löschkondensators 16.

Unter dem Einfluß von Stufenspannung und Induktivität im Stufenkreis will der Laststrom k< vermehrt um den Anteil des Kurzschlußstromes i_K, noch kurze Zeit in derselben Richtung weiterfließen und ladet dabei den Löschkondensator 16 um. Es ist darauf zu achten, daß der Löschkondensator 16 so groß gewählt wird, daß die Zeit, während welcher am Lastthyristor 13 negative Spannung anliegt, größer ist als die sogenannte Freiwerdezeit der verwendeten Thyristoren. Damit sich der Löschkondensator 16 bei Zündung des Hilfsthyristors IS nicht über die Diodenzweige 9, 10 bzw. 12 entlädt, wird die Sperrdrossel 14 vorgeschaltet. Die zur Sperrdrossel 14 parallelliegende Diode 28 dient zur Aufnahme der in der Drossel gespeicherten Energie.

Wird der Stufenkurzschluß durch einen Fehler in der Löscheinrichtung nicht rechtzeitig gelöscht, so unterbricht die flinke Schmelzsicherung 18 den Stufenkreis und verriegelt z.B. über einen Sicherungsmelder oder einen Meldetransformator jede weitere Stufenschaltung.

Fig. 3 zeigt den dieser Schaltphase entsprechenden Stromweg.

Nachdem das Halbleitergerät H sicher sperrt, wird der Umsteller 5 samt den Hilfsschaltern 6 und 7 in die Schaltstellung b Rebracht, dadurch liegt das Halbleitergeräi W pä.O.le! ^s.. g..^ Mu-cniv Ds'.ierkontakt 4. Da der Hi" 'im^efornr ^fr>r *** übe; d>.n Hüfskon'aM < ρε *1K surrenden Dauerkon-

taVti üiia dai>e! wie« , ....· Spannung liegt, erhält da. St' -jergc :iii0 wieder L,«ppn«iis an s*k?r Eu.- *;"■·:* i >:-r* Mngt daüüTc': Zünüi?i»\ -s'**· "uj dw< Lasitnynstor 13. Hilfskontakt 7 hat nun den Stromwandler 22 des offenen Dauerkontaktes 3 an das Steuergerät geschaltet. Dadurch ist nunmehr eine neue Umschaltung von Stufenanzapfung B nach Stufenanzapfung A des Regeltransformators vorbereitet.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Lastumschaltung bei Stufentransformatoren mit Dauerkontakten und nur einem Halbleitergerät, welches mindestens einen Lastthyristor und parallel zu diesem die Reihenschaltung eines Löschzweiges mit mindestens einem Hilfsthyristor und einem Löschkondensator enthält, wobei das Halbleitergerät mit Hilfe eines stromlos schaltenden Umstellers jeweils parallel zu dem stromführenden Dauerkontakt schaltbar und allein beim öffnen des stromführenden Dauerkontaktes kurzzeitig stromführend und durch einen die Zündung des Hilfsthyristors im Löschzweig des Halbleitergerätes bewirkenden Kurzschluß sofort wieder stromsperrend ist, dadurch gekennzeichnet, daß der stromsperrende Kurzschluß durch das Schließen des zuschaltenden, bisher nicht stromführenden, prellarmen Dauerkontaktes (?.. B. 4) erfolgt und

nur ein einpoliger Umsteller (S) allein für das Halbleitergerät (W) vorgesehen ist, der mit zwei Hilfsschaltern (6 und 7) gleichzeitig schaltbar ist, die einmal mit einem Hilfstransformator (19) und einmal mit der Sekundärseite je eines in der Ableitung der Dauerkontakte (3 und 4) liegenden Stromwandlers (22 oder 23) in einem Stromkreis liegen, wobei der eine Hilfsschalter (6) den Hilfstransformator (19) jeweils parallel zum aufschaltenden Dauerkontakt (z. B. 4), der andere Hilfsschalter (7) die Sekundärseite des Stromwandlers (z. B. 23) des abschaltenden Dauerkontaktes (z. B. 4) an ein Steuergerät (30) für die Thyristoren (13,15) schaltet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfstransformator (19) zwei Sekundärwicklungen besitzt, die über je einen Gleichrichter (21,31) einmal an das Steuergerät (30) und einmal an den Löschkondensator (16) eine Gleichspannung legen.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ableitung (Y) des Halbleitergerätes (H) eine Sicherung (18) geschaltet ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Umsteller (5) und die Hilfsschalter (6 und 7) mittels einer gemeinsamen Schaltstange (8) gleichzeitig schaltbar sind.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Halbleitergerät (H) in Reihe zum Lastthyristor (13) eine Sperrdrossel (14) und parallel zur Sperrdrossel (14) eine Diode (28) geschaltet ist, deren Kathode mit den Kathoden des Lastthyristors (13) und des Hilfsthyristors (15) verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen