DE1638480C2

DE1638480C2 - Anordnung zur Lastumschaltung bei einem dreiphasigen Stufentransformator

Info

Publication number: DE1638480C2
Application number: DE1638480A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Ing. 8411 Zeitlarn Matzl
Original assignee: MASCHINENFABRIK REINHAUSEN Gebr SCHEUBECK KG, 8400 REGENSBURG
Current assignee: MASCHINENFABRIK REINHAUSEN Gebr SCHEUBECK KG, 8400 REGENSBURG
Priority date: 1967-12-06
Filing date: 1967-12-06
Publication date: 1974-07-18
Also published as: US3534246A; DE1638480B1; FR1592444A; GB1244358A; CH486161A

Description

1 638 48C

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Lastumschaltung bei einem dreiphasigen Stufentransformator durch Zusammenwirken von Thyristoren und ungesteuerten Dioden, indem während des Umschaltvorganges die umzuschaltenden Stufen des Stufentransformator kurzzeitig über Lastthyristoren mit parallelgeschaltetem Löschstromkreis kurzschließbar sind und im stationären Zustand der Laststrom über Dauerkontakte zu einer gemeinsamen Ableitung geführt ist. Durch die Verwendung von Thyristoren und Dioden wird ein lichtbogenfreies Umschalten der Belastung eines Stufentransformators von einer zur nächsten Regelstufe erreicht.

Derartige Anordnungen zur Lastumschaltung sind bekannt. Hierbei werden jedoch für jede Phase des Stufentransformators mindestens zwei parallelgeschaltete Thyristorpaare verwendet (französische Patentschrift 81 776 — 1 310 923), so daß für eine dreiphasige Lastumschaltung mindestens zwölf Thyristoren erforderlich sind.

Weiterhin ist es bekannt (österreichisches Patent 251 711), die einphasige Umschaltung mit Thyristorzwangslöschung eines mechanisch eingeleiteten Stufenkurzschiusses vorzunehmen, jedoch auch in diesem Falle sind zur dreiphasigen Umschaltung mindestens drei Thyristoren und ein komplizierter Mechanismus notwendig.

Durch die schweizerische Patentschrift 421286 ist schließlich die Verwendung einer Laststromableitung über ein Paar ungesteuerter.Dioden bekanntgeworden, jedoch nur im Zusammenhang mit einer aus Thyristoren gebildeten einphasigen Brückenschaltung.

Die Erfindung strebt eine wesentliche Reduzierung der Thyristoren bei einer dreiphasigen Lastumschaltung der oben bezeichneten Art an und erreicht dies erfindungsgemäß dadurch, daß die abschaltenden und die zuschaltenden Stufen der drei Phasen des Stufentransformators an je eine Gleichrichter-Drehstrombrücke angeschlossen sind, deren Gleichstromausgänge durch je nur einen Lastthyristor in Serie mit einer Sperrdrossel kurzschließbar s.hd, und daß jede Gleichrichter-Drehstrombrücke über ein weiteres Diodenpaar mit der Ableitung verbunden ist. An Stelle des Lastthyristors kann auch eine leistungsmäßig durch Reihen- und/oder Parallelschaltung erweiterte Lastthyristorgruppe gesetzt werden.

Eine vorteilhafte Ausführung der Schaltanordnung besteht darin, daß nur ein Löschstromkreis für beide Lastthyristoren vorgesehen ist, der mittels einem zweipoligen Umschalter an diejenige Drehstrombrücke schaltbar ist, welche den Laststrom von den abschaltenden Dauerkontakten übernimmt. Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Schaltanordnung kann auch darin bestehen, daß nur ein an eine Drehstrombrücke fest angeschlossener Löschstromkreis vorgesehen ist, wobei diese Drehstrombrücke mit dem Löschstromkreis über stromlos schaltende Umschalter dem jeweils laststromführenden Dauerkontakt parallel geschaltet wird. Hierbei ist es zweckmäßig, daß die zweite Drehstrombrücke ohne Löschstromkreis an Stelle des Lastthyristors und der Sperrdrossel einen prellarmen, mechanischen Schalter besitzt. Der Löschstromkreis besteht in vorteilhafter Weise aus der Serienschaltung eines vorgeladenen Löschkondensators, einer Drosselspule und mindestens eines Hilfsthyristors. Durch diese Anordnung zur Lastumschaltung nach der Erfindung wird erreicht, daß für eine dreiphasige Lastumschaltung nur zwei Lastthyristoren bzw. Lastthyristorgruppen und nur höchstens zwei Hilfsthyristoren im Löschstromkreis benötigt werden. Dadurch ist die Anzahl von kost-

spieligen steuerbaren Halbleiterventilen wesentlich reduziert, ohne die Schaltung selbst zu komplizieisn. Es besteht sogar die Möglichkeit, mit nur einem Lastthyristor und einem Hilfsthyristor eine dreiphasige Lastumschaltung durchzuführen. Dies ist gegenüber

ίο den herkömmlichen Anordnungen zurLastumschaltung miitels einer größeren Anzahl von Thyristoren besonders vorteilhaft.

In der Zeichnung sind verschiedene Aasführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Anordnung zur Lastumschaltung bei

einem dreiphasigen Stufentransformator mittels zweier Gleichrichter-Drehstrombrücken mit angeschlossenem Lastthyristor und Löschstromkreis,

F i g. 2 die gleiche Schaltanordnung, jedoch mit nur einem umschaltbaren Löschstromkreis,

Fig. 3 eine Schaltanordnung mit einer Drehstrombrücke mit Lastthyristor und Löschstromkreis und einer Drehstrombrücke mit Lastthyristor ohne Löschstromkreis, wobei die Drehstrombrücken mit Hilfe eines stromlos schaltenden Umschalters umschaltbar sind, und

F i g. 4 eine Teilschaltanordnung zu F i g. 3 mit einem prellarmen Schalter an Stelle des Lastthyristors und der Sperrdrossel für die eine Drehstrombrücke.

Der dreiphasige Stufentransformator besitzt die Stufenwicklungen U, V, W, von denen je zwei Anzapfungen A₁ und B₁, A₂ und B₂ und A₃ und B₃ dargestellt sind. Die Anzapfungen A₁, A₂, A₃ sind über Dauerkontakte 1, 2 und 3 und die Anzapfungen B₁, B₂, B₃ über Dauerkontakte 4, 5, 6 mit der Ableitung Y verbunden. Parallel zu den Dauerkontakten 1, 2, 3 liegt eine Drehstrombrücke DB\ und parallel zu den Djuerkontakten 4, 5, 6 eine Drehstrombrücke DB2. Zwischen der Drehstrombrücke DBl und den Anzapfungen A₁, A₂ und A₃ sind Trennschalter 7, 8 und 9 und zwischen der Drehstrombrücke DBI und den Anzapfungen B₁, B₂, B₃ sind Trennschalter 10, 11 und 12 geschaltet. Die Drehstrombrücke DBl besitzt die Dioden 13, 14, 15, 16, 17, 18 und die Drehstrombrücke DB2 die Dioden 19, 20, 21, 22, 23, 24. Außerdem ist ein weiteres Diodenpaar 25, 26 in der Drehstrombrücke DBl und ein Diodenpaar 27, 28 in der Drehstrombrücke DB2 vorgesehen, die mit der Ableitung Y verbunden sind. An dem jeweiligen Gleich-

Stromausgang der Gleichrichter-Drehstrombrücken DBl und DB2 ist ein Lastthyristor 29 bzw. 30 in Serie mit einer Sperrdrossel 31 bzw. 32 geschaltet. Parallel zur Sperrdrossel 31 bzw. 32 liegt eine Diode 33 bzw. 34. Parallel zu jedem Lastthyristor 29, 30 liegt

nach dem Ausführungsbeispiel F i g. 1 ein Löschstromkreis, der aus der Serienschaltung eines vorgeschalteten Löschondensators 35 bzw. 36 einer Drosselspule 37 bzw. 38 und eines Hilfsthyristors 39 bzw. 40 besteht.

Bei der Schaltung F i g. 2 ist nur ein Löschstromkreis 35, 37, 39 vorgesehen, der über einen zweipoligen Umschalter 41 mit den beweglichen Kontakten 42, 43 den Löschstromkreis einmal an den Lastthyristor 29 der Drehstrombrücke DBl und ein-

mal an den Lastthyristos 30 der Drehstrombrücke DB2 schalten kann.

In F i g. 3 ist nur die: Drehstrombrücke DBl mit einem Löschstromkreis 35, 37, 39 für den Last-

ihyristor 29 vorgesehen, während der Lastthyristor 30 der Drehstrombrücke DBl keinen Löschstromkreis besitzt. Dafür ist durch den Umschalter 51 die Möglichkeit geschaffen worden, mit Hilfe der beweglichen Kontakte 52, 53, 54, 55, 56, 57 die Drehstrombrücke DB\ niit dem fest angeschlossenen Löschstromkreis 35 37. 39 jeweils den laststromführenden Dauerkontakten parallel zu schalten.

J_n F i g. 4 ist an die Drehstrombrücke DBl ein prellarmer mechanischer Schalter SH an Stelle des l__astlhviistors30 und der Sperrdrossel 32 (s. F i g. 3) angeschlossen.

An Hand eines Umschaltvorganges soll der Gegenstand der vorliegenden Erfindung näher erläutert werden. Die Umschaltung erfolgt von den Anzapfwven. A₁, A₂, A₃ auf die Anzapfungen ß.. B₂, S₃ der Stuienwicklungen des Regeltransformator.

In der Schaltung F i g. 1 sind die Dauerkontakte 1. 2 3 \ 01 erst geschlossen und führen Laststrom. Zur Einleiiunc der Umschaltung werden dieTrennschalter7 bis 12 liCbchlossen, und der Lastthyristor 2^s), welcher an die Ciieichspannungsseite der Drehstrombrücke DBi angeschlossen ist, wird gezündet. Hierauf werden die Dauerkontakte 1. 2, 3 geöffnet. Ein Laststrom, welcher von Ai nach A₂ bzw. VOn^l₁ zum Sternpunkt )'fließen will muß jetzt über den Trennschalter 7. die Diode 13, den Lastthyristor 29, die Sperrdrossel 3i, die Diode 16 und den Trennschalter 8 nach der Anzapfung /I₂ bzw. son der Sperrdrossel 29 über die Diode 26 zum Sternpunkt Y fließen. Entsprechende Wege müssen alle Ströme zwischen den Anzapfungen --I₁-Zl₃ und den Sternpunkt Y nehmen.

Nun erfolgt die Zündung des Thyristros 30 in der Drehstrombrücke DBl; dadurch wird ein dreiphasiger Stufenkurzschluß zwischen den Anzapfungen A₁-A₃ und B₁-B₃ ermöglicht. Bereits bei Bruchteilen des möglichen Kurzschlußscheitelwertes wird die Steuerung so beeinflußt, daß der Hilfsthyristor 39 in der Drehstrombrücke DBX zündet. Dadurch kann sich der Löschkondensator 35, welcher vorgeladen ist, über die Begrenzungsdrossel 37, den Lastthyristor 29 und den Hilfsthyristor 39 kurzzeitig entladen.

Sobald der Entladestrorn im Lastthyristor 29. der entgegen dem Laststrom fließt, gleich groß ist wie der Laststrom, d. h., sobald der resultierende Strom null wird, beginnt der Lastthyristor 29 zu sperren, und es Hegt an ihm eine negative Sperrspannung, deren Höhe unter anderem abhängig ist von der Vorspannung des Löschkondensators 35.

Unter dem Einfluß von Stufenspannung und In-. duktivität im Stufenkreis will der Laststrom, vermehrt um den Anteil des Kurzschlußstromes, noch kurze Zeit in derselben Richtung weiterfließen und ladet dabei den Löschkondensator 35 um. Es ist darauf zu achten, daß der Löschkondensator 35 so groß gewählt wird, daß die Zeit, während welcher am Lastthyristor 29 negative Spannung anliegt, größer ist als die sogenannte Freiwerdezeit der verwendeten Thyristoren, Damit sich der Löschkondensator 35 bei Zündung des Hilfsthyristors 39 nicht über die Diodenzweige 13 bis 18 bzw. 25 und 26 entlädt, wird die Sperrdrossel 31 vorgeschaltet. Die zur Sperrdrossel parallelliegende D^;ode 33 dient zur Aufnahme der in der Drossel gespeicherten Energie.

Nachdem die Drehstrombrücke DBl sicher sperrt, werden die Dauerkontakte 4, 5, 6 geschlossen und die Zündimpulse vom Thyristor 30 der Drehstrombrücke DBl weggenommen. Damit ist die Umschaltung im Leistungskreis beendet, und es können die Trennschalter 7 bis 12 geöffnet werden.

Analog geht die Umschaltung von B₁, B₂, B₃ nach A₁, A₂, A₃ vor sich, bloß wird dann die Zwangslöschung in der Drehstrombrücke DBl duichgeführt. Bei dem Ausführungsbeispiel in F i g. 2 ist die gleiche Schaltanordnung mit gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 1 vorgesehen. Abweichend hiervon ist nur ein einziger Löschstromkreis 35, 37, 39 vorgesehen, der ;o mittels eines zweipoligen Umschalters 41 an jene Drehstrombrücke, in vorliegendem Fall DBl, geschaltet wird, welche den Laststrom von den abschaltenden Dauerkontakten 1, 2, 3 übernehmen muß. Dies gilt für eine Lastumschaltung von den Anzapfungen^, A₂, A₃ auf die Anzapfungen S₁, S₂, S₃. Wird eine Umschaltung von den Anzapfungen B₁, S., B₃ auf die Anzapfungen A₁, A₂, A₃ vorgenommen, so muß der Umschalter 41 durch Bewegen der Kontakte 42 und 43 nach oben umgeschaltet werden, so daß der Löschstromkreis 35, 37, 39 nunmehr parallel zu dem Lastthyristor 30 geschaltet ist. Die Umschaltung des Umschalters 41 wird jeweils vor dem Öffnen der Dauerkontakte 1, 2, 3 bzw. 4, 5, 6 vorgenommen.

Eine weitere Ausführung zur Lastumschaltung isi aus dem Beispiel F i g. 3 zu ersehen. Hierbei ist ebenfalls nur ein Löschstromkreis 35, 37, 39 vorgesehen, der parallel zum Lastthyristor 29 liegt und mit diesem fest an die Drehstrombrücke DBl angeschlossen ist. Der Lastthyristor 30 der Drehstrombrücke DB2 besitzt keinen Löschstromkreis. Die Drehstrombrücke OSl mit dem Löschstromkreis35, 37, 39 wird über einen stromfrei schaltenden Umschalter 51 den jeweils Laststrom abgebenden Dauerkontakten 1, 2, 3 parallel geschaltet, wenn eine Umschaltung von den Anzapfungen A₁, A₂, A₃ auf die Anzapfungen S₁, B₂, O₃ vorgenommen wird. Bei einer umgekehrten Lastumschaltung von den Anzapfungen ß„ B₂, B₃ auf die Anzapfungen A₁, A₂, A₃ muß vor Öffnen der Dauerkontakte der Umschalter 51 umgeschaltet werden. Die gleiche Schaltung wie F i g. 3 kann auch verwendet werden, wenn in der Drehstrombrücke DBl ohne Löschstromkreis der Lastthyristor 30 und die Sperrdrossel 32 durch einen prellarmen mechanischen Schalter 58 ersetzt wird (F i g. 4), wobei dieser prellarme Schalter einen kurzen dreiphasigen Stufenkurzschluß zwischen den Anzapfungen A_x, A₂, A₃ und B₁, B₂, B₃ verursacht, der bereits bei Bruchteilen des möglichen Kurzschlußscucitelwertes die Steuerung der Thyristoren beeinflußt.

Die Steuerung der Umschalter 41 bis 51 und des prellarmen mechanischen Schalters 58 kann im Zuge der Betätigung der Dauerkontakte 1 bis 6 und der Trennschalter 7 bis 12 erfolgen. Bei dem Ausführungsbeispiel F i g. 3 sind die Trennschalter entbehrlich 55 und werden durch die beweglichen Umschalterkontakte 52 bis 57 ersetzt.

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Lastumschaltung bei einem dreiphasigen Stufentransformator durch Zusammenwirken von Thyristoren und ungesteuerten Dioden, indem während des Umschaltvorganges die umzuschaltenden Stufen des Stufentransformators kurzzeitig über Lastthyristoren mit parallelgeschaltetem Löschstromkreis kurzschließbar sind und im stationären Zustand der Laststrom über Dauerkontakte zu einer gemeinsamen Ableitung geführt ist, dadurch gekenn-

zeichnet, daß die abschaltenden und die zuschaltenden Stufen der drei Phasen des Stufentransformators an je eine Gleichrichter-Drehstrombrücke (DBl und DBl) angeschlossen sind, deren Gleichstromausgänge durch je nur einen Lastthyristor (29 bzw. 30) in Serie mit einer Sperrdrossel (31 bzw. 32) kurzschließbar sind, und daß jede Gleichrichter-Drehstrombrücke über ein weiteres Diodenpaar (25, 26 bzw. 27, 28) mit der Ableitung (Y) verbunden ist. Jο

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Löschstromkreis (35, 37, 39) für beide Lastthyristoren (29, 30) vorgesehen ist, der mittels einem zweipoligen Umschalter (41) an diejenige Drehstrombrücke (z. B. DBi) schaltbar ist, welche den Laststrom von den abschaltenden Dauerkontakten (z. B. 1,2, 3) übernimmt.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein, an eine Drehstrombrücke (z. B. DBl) fest angeschlossener Löschstromkreis (35, 37, 39) vorgesehen ist, wobei diese Drehstrombrücke mit dem Löschstromkreis über einen stromlos schaltenden Umschalter (51) den jeweils laststromführenden Dauerkontakten (z. B. 1, 2, 3) parallel schaltbar ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Drehstrombrücke (z. B. DBl) ohne Löschstromkreis an Stelle des Lastthyristors (30) und der Sperrdrossel (32) einen prellarmen, mechanischen Schalter (58) besitzt.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Löschstromkreis aus der Serienschaltung eines vorgeladenen Löschkondensators (35 bzw. 36), einer Drosselspule (37 bzw. 38) und mindestens eines Hilfsthyristors (39 bzw. 40) besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen