DE1638536A1

DE1638536A1 - Anordnung und Verfahren zur unterbrechungslosen Lastumschaltung bei Stufentransformatoren

Info

Publication number: DE1638536A1
Application number: DE19671638536
Authority: DE
Inventors: Rolf Lauterwald
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1967-01-11
Filing date: 1967-01-11
Publication date: 1970-08-06
Also published as: BE708671A; NL6716386A; ES349090A1; GB1164782A; FR1549903A

Description

Anordnung und Verfahren zur unterbrechungslosen Lastumschaltung "bei Stufentransformatoren

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur unterbrechungslosen Lastumschaltung bei Stufentransformatoren. Während man früher sogenannte Lauflastschalter mit induktiven Schaltmitteln bzw. sprunghaft betätigte Lastumschalter mit ohm'sehen tiberschaltmitteln zur unterbrechungslosen Lastumschaltung benutzte, ist es in neuerer Zeit infolge einer beträchtlichen Ertüchtigung der Vakuumschalter möglich, solche Schalter bei der Lastumschaltung einzusetzen.

Ha sind bereits Schaltungen für einphasige Lastumschalter bekannt geworden, die einen einzigen Vakuumschalter in Verbindung mit induktiven Überschaltmitteln (Drosseln) aufweisen. Solche Schaltungen befriedigen nicht, weil sie einerseits teuer und andererseits umständlich sind. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine einfache Schaltungsanordnung zur Lastumschaltung anzugeben, die auch bei Verwendung von ohm¹sehen Überschaltmitteln mit nur einem Vakuumschalter sicher arbeitet und wenig Aufwand benötigt und die en außerdem ermöglicht, mit ihr eine Schutzeinrichtung gegen Gatten Stufenkurzschluß zu kombinieren, wobei die Uberschaltwiderstände als Strombegrenzungswiderstand mit ausgenutzt werden.

Bei der erfindun^ngemäßen Schaltanordnung int nur ein einziger 7akuumf.!ehn.'l ter in Verbindung mit ohm¹ sehen Überachaltmitteln so angeordnet, daß der Vakuumschalter einerseits an der abgebunden Las tie i turig und andererseits am beweglichen Kontakt eines Umschal tern, dor: rs en festen Kontakte ;]e mit einem der beiden beweglichen Stufenv/iih'lorkontakte verbunden sind, angeschlossen ist, wobei zu der au?5 Vakuumnohalter und Umschalter bestehenden Reihenschaltung

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parallel geschaltete bzw. schalfbare Schaltmittel, mit denen insbesondere das ohm'sche Schaltmittel in Reihe liegt, vorgesehen sind und mit Hilfe eines Antriebsmittels, z.B. eines Noekengetriebes, diese Schaltmittel so betätigbar sind, daß entweder in der Lastumschaltergrundstellung die der jeweils stromführenden Stufenwählerseite zugeordneten Schaltmittel geschlossen sind und im Verlauf des Überschaltvorganges nach Umlegung des Umschalters auf die die Stromführung übernehmende Stufenwählerseite zuerst der Vakuumschalter geschlossen wird und gleichzeitig bzw. kurz danach die zunächst stromführenden Schaltmittel geöffnet und die der anderen Stufenwählerseite zugeordneten Schaltmittel geschlossen werden, worauf der Vakuumschalter vor Erreichen der neuen

ψ Lastumschaltergrundstellung wieder geöffnet wird, oder daß in der Lastumschaltergrundstellung die der jeweils stromführenden Stufenwählerseite zugeordneten Schaltmittel samt dem damit mittels des Umschalters mit der stromführenden Wählerseite verbundenen Vakuumschalter geschlossen, d.h. mit der stromführenden Wählerseite verbunden sind und der Vakuumschalter im Verlauf des Umschaltvorganges nach Öffnen des der stromführenden Wählerseite zugeordneten Schaltmittels und gegebenenfalls darauf folgenden'Schließen eines weiteren der die Stromführung übernehmenden Stufenwählerseite zugeordneten Schaltmittels geöffnet wird und während der Öffnungszeit des Vakuumschalters der Umschalter mit der die Stromführung übernehmenden Stufenwählerseite verbunden wird, worauf der Vakuum-

k Schalter vor Erreichen der neuen Lastumschaltergrundstellung wieder geschlossen wird.

Anhand der Zeichnung, die Schaltbilder von verschiedenen Ausführungsbeispielen nach der Erfindung samt Taktfolgebilder zeigt, wird die Erfindung näher erläutert:

In Fig. 1 ist mit 10 ein Teil der Stufenwicklung eines Transformators angedeutet mit beispielsweise den Wicklmigsanzapfungen M und 12. In bekannter Weise werden an den Wicklungsanzapfungen im Verlauf der Lastumschaltung die beweglichen Wählerkontakte 1 und 2 entlang geschaltet. Mit V ist ein Vakuumschalter bezeichnet. Dieser ist mit seinem einen Ende an der abgehenden Lastleitung L und mit seinem anderen Ende an den beweglichen Kontakt u eines

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Umschalters U angeschlossen, dessen feste Kontakte U₁ und Un je mit einem der "beiden Stufenwählerkontakte 1 "bzw. 2 verbunden sind. Parallel zu der Reihenschaltung Vakuumschalter V und Umschalter U liegen weitere je den beiden Stufenwählerseiten zugeordnete'Schaltraittel parallel. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind der Stufenwählerseite 1 die Schalter a und der mit einem Widerstand W₁ in Re.ihe liegende Schalter b parallelgeschaltet. In gleicher Weise sind mit der anderen Stufenwählerseite 2 der Schalter d und der mit dem Widerstand Wp in Reihe liegende Schalter c parallelgesehaltet. Die Arbeitsweise der Anordnung ist folgende:

In der dargestellten Lastumschaltergrundstellung, in welcher die beweglichen Stufenwäiilerkontakte 1 und 2 auf den Anzapfungen 11 bzw. 12 stehen und die beiden Schalter a und b geschlossen sind, der Vakuumschalter V aber offen ist und weiter der bewegliche Umschalterkontakt u auf dem mit der' Stufenwählerseite 2 verbundenen festen Kontakt u₂ steht, fließt der Laststrom über den Schalter a. Ausgehend von der dargestellten Lastumschaltergrundstellung werden durch einen weiter nicht dargestellten Antrieb, z.B. ein ITockengetriebe, die einzelnen Schalter nacheinander betätigt. Zur Einleitung des UmsehaltVorganges wird zunächst der Umschalter U vom festen Gegenkontakt Up auf den anderen festen Gegenkontakt u.. umgelegt. Hierdurch wird der Vakuumschalter mit der Wählerseite 1 verbunden. Anschließend wird der Vakuumschalter V geschlossen und der Schalter b und kurz darauf der Schalter a stromlos geöffnet". Nunmehr fließt der Laststrom über den Umschalter U und den Vakuumschalter V. Daraufvwird während der Schließzeit des Vakuumschalters der der anderen Wählerseite 2 zugeordnete Schalter c geschlossen. Damit wird der Ausgleichsstrom eingeschaltet und es kann hierauf der Vakuumschalter V geöffnet werden. Der Vakuumschalter zieht dabei einen Lichtbogen und nach Löschen des Lichtbogens, wozu genügend Zeit vorgesehen sein muß, fließt der ganze Laststrom über den Schalter c und über den Widerstand Wp. Erst wenn darauf kurz nach dem Wiederöffnen des Vakuumschalters V der Schalter d schließt und dabei die Reihenschaltung von Widerstand V/p und Schalter c überbrückt, fließt der Lastntrom analog wie in der Ausgangogrundstellung 1 nunmehr

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über den Schalter d. Damit Ist die neue Grundstellung erreicht. Die beschriebene Taktfolge ist in Fig. 1a dargestellt. Der Schaltvorgang von der Grundstellung 2 auf Grundstellung 1 des Lastumschalters läuft in umgekehrter Reihenfolge ab.

Die in Fig. 2 wiedergegebene Schaltung ist gegenüber der Anordnung nach Fig. 1 insofern einfacher, als hier auf jeder Wählerseite nur jeweils eine Reihenschaltung, bestehend aus Widerstand und Schalter, z.B. W., und b bzw. Wp und c, der Reihenschaltung Vakuumschalter Y und Umschalter U parallelgeschaltet ist. ~3nt-• sprechend dieser Vereinfachung läuft der Umschaltvorgang wie folgt abi

In der viiedergegebenen Lastumschaltergrundstellung, in der der Wählerkontakt 1 auf der Wicklungsanzapfung 11 steht, ist der Vakuumschalter V und der Schalter b geschlossen und v/eiter ist der bewegliche Umschalterkontakt u mit seinem festen Gegenkontakt u-j verbunden und der Schalter c geöffnet. In dieser Lastumschaltergrundstellung fließt somit der Laststrom dauernd über den Vakuumschalter und den Umschalter, !!ach Einleitung des Umschaltvorganges wird zunächst der Schalter b geöffnet und kurz darauf der Schalter c geschlossen. Damit wird der Ausgleiclicstrom eingeschaltet. Hierauf öffnet der Vakuumschalter unter Lichtbogenbildung. Der Laststrom wird abgeschaltet und von der Reihenschaltung von Widerstand Wp und Schalter c übernommen, bis nach Uralegung des Umschalterkontaktes u auf seinen festen Gegenkontakt U₂ und darauffolgendem Wiederschließen des Vakuumsehalters V die Laststromführung vom Vakuumschalter v/ie in der anderen Ausgangsstellung übernommen wird. Die Taktfolge des Umschaltvornanges ist der FIg. 2a entnehmbar.

Bine noch weitergehende Vereinfachung der Schaltanordnung ist erreichbar, wenn man nur einen Überschaltwiderstand verwendet und diesen entsprechend einer bestimmten Schaltfolge abwechselnd mit der einen oder anderen Wählerseite verbindet und ihn somit doppelt für beide Wählerseiten ausnutzt.

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In der fig. 3 ist die entsprechende Schaltung wiedergegeben. Hierist der Vakuumschalter V wieder einerseits mit der abgehenden Lastleitung L verbunden und andererseits mit dem beweglichen Kontakt u eines Umschalters TJ, dessen feste Kontakte u^ bzw. Up mit den beiden Wählerseiten 1 bzw. 2 verbunden sind. Eine Reihenschaltung, bestehend aus einem mib der abgehenden Lastleitung verbundenen Widerstand W und einem Wender Ü ist parallel zu der Reihenschaltung Umschalter U und Vakuumschalter V, je nach Stellung des beweglichen Wenderkontaktes ü, das eine Mal an die Wählerseite 1 und das andere Mal an die Wählerseite 2 anschaltbar. In der dargestellten Lastumschaltergrundstellung ist der Vakuumschalter V geschlossen und der bewegliche Umschalterkontakt u liegt auf dem festen Gegenkontakt u., . Während der bewegliche Wenderkontakt ü auf seinem festen Gegenkontakt iL· steht, fließt der Laststrom über den Umschalter U und den Vakuumschalter 7 zur abgehenden Lastleitung. Nach Einleitung des Umschaltvorganges wird der Wender Ü von seinem festen G-egenkontakt iL auf den festen G-egenkontakt U₂ umgelegt. Damit wird der Ausgleichsstrom eingeschaltet. Danach öffnet der Vakuumschalter V und während oeiner Öffnungszeit fließt der Laststrom über die Reihenschaltung Wender Ü und Widerstand W, bis nach Umlegen des Umschalters U auf den mit der anderen Wählerseite 2 verbundenen festen Kontakt u_? der Vakuumschalter wieder geschlossen wird. Damit ißt die neue Lastumschaltergrundstellung erreicht und der Laststrom fließt wiederum über den Vakuumschalter. Die Taktfolge des beschriebenen Umschaltvorganges ist der Pig. 3a entnehmbar. Selbstverständlich ist es möglich, die verschiedenen Schaltungen miteinander zu kombinieren.

Bei mit Vakuurnschaltern arbeitenden Lastumschaltanordnungen lassen α Loh wesentlich höhere Abschaltleistungen erreichen als dies mit den gebräuchlichen, in Öl arbeitenden, sprunghaft betätigten Laatumschaltern möglich ist. Die Schaltanordnungen nach der Erfindung zeichnen sich durch große Einfachheit im Aufbau und im Antrieb, z.B. mit bekannten Nockengetrieben au3. Vorteilhaft int dabei, daß die Anordnungen in einfachster Weise noch-mit einer Schutzeinrichtung veraehbar ßLnd, die vor einem satten Karzfichluß rs i chert, wenn aua irgendwelchen Störungsgründen der

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Vakuumsehalter nicht arbeiten sollte. TJm dies zu erreichen, " braucht man lediglich zwischen dem Valmumschalter und der abgehenden Lastleitung ein Relais, z.B. bei x, y, Fig. 1, 2 und 3, einzuschalten, das so ausgelegt ist, daß es erst nach "Öffnen des. Vakuumschalters, also erst nach Erlöschen des Vakuums ehalt erlichtbogens, die weiteren Sehaltschritte der Anordnung-freigibt. Das eingebaute Relais hemmt den Antriebsmechanismus "beispielsweise über eine von ihm beeinflußte Sperre solange, bis der Lichtbogen im Vakuumschalter erlischt. Es" lsi; selbstverständlich, daß bei Benutzung dieses Schutzes der oder die tJberschaltwiderstände entsprechend für "Dauerbetrieb auszulegen sind und daß fc auch der Antriebsmechanismus, insbesondere der oder die treiben- · den Motoren, so beschaffen sind, daß sie das Anhalten des Antriebes aushalten können, die Weiterschaltung aber gesichert bleibt. Dies ist in verschiedener Weise möglich, beispielsweise durch Verwenden eines kurzschlußfesten und mit Überlastungsschutz versehenen Motors. Auch kann das Relais selbst mit einem Kontakt ausgerüstet sein, der eine Unterbrechung des Motorstromkreises bewirkt. Schließlich können uhrwerkähnliche Laufwerke, die von aufgezogenen Kraftspeichern angetrieben werden, benutzt werden. Ebenso ist ein Antrieb denkbar, bei dem zwei voneinander getrennte Antriebshälften die Schalter beeinflussen, wobei der eine Antrieb den Vakuumschalter zwar ausschalten, aber nicht wieder einschalten kann, während der zweite Antrieb das Einschalten übernimmt.

5 Patentansprüche
3 Figuren

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Claims

Patentansprüche

Anordnung mid Verfahren" zur unterbreehungslosen Lastumschaltung bei-Stiifentransformatoren mit Hilfe ττοη je zwischen den beiden beweglichen Stufenwählerkontakten und der abgehenden Lastleitrang ei irc schaltbar en Yakuumschaltmitteln und diesen zugeordneten /obm* schien übersehaltmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß nur -ein ¥aloiumsehalter (Y) und ohm'sche iJberschaltmittel (¥) vorgesehen sind, wobei der Vakuumschalter einerseits mit der ausgehenden Lastleitung (Ii) und andererseits mit dem beweglichen Kontakt (u) eines Umschalters (TJ), dessen feste Komtairte ("ti- "und Up) je mit einem der beiden beweglichen Stufenwählerfeontatfce (1 bzw., 2) verbunden sind, angeschlossen ist und daß su der aus Vakuumschalter und Umsehalter bestehen— den Reihenschaltung parallel geschaltete bzw. schaltbare Schaltmittel (a, Tb, c - Fig. 1 bzw. B, c Fig. 2 bzw. U Fig. 3), mit denen inslbesondere das ohm'sche Übersehaltmittel (W^, ¥p) in Reihe liegt, vorgesehen sind und daß Antriebsmittel, z.B. UockengetirieTbe vorhanden sind, mittels denen die Schaltmittel zeitlich, so Tbetätigbar sind j daß entweder in der lastumschal— tergrunästelliimg (Fig. 1) die der jeweils stromführenden Stufenviählerseite (1) zugeordneten Schaltinittel (-a und b) geschlossen sieid mud nach Umlegung des Umschalters (U) auf die die Stroirfinhiraig übernehmende Stufenwählerseite (2) zuerst der Vakuiiiimschalter (T) geschlossen wird und gleichzeitig bzw. kurz danach die¹ zumachst stromführenden Schaltmittel geöffnet und die der ,anderen Stufenwählersei\e (2) zugeordneten Schalt— mittel (c rand d) geschlossen werden, worauf der Vakuumschalter vor Erreichen der neuen Las turns ehaltergrunds te llung wieder geöffnet wird oder daß in der Lastumschal-fcergrundstellung (Fig. 2) die der jeweils stromführenden Stufenwählerseite zugeordneten Sehaltmittel (b Fig. 2' bzw. Ü Fig. 3) samt dem mittels des Umschalters (U) mit der stromführenden Stufenwählerseite (1) verlraiidenen Vakuumschalter (V) geschlossen, d.h, mit der stroiaführeiiden Wählerseite verbunden sind und der Vakuumselsalter inn Verlauf des Umschaltvorganges nach Öffnen des der stramffihrenden Wählerseite (1) zugeordneten Schalt-

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mittels (z.B. b Fig. 2 bzw. Ü FIg. 3) und gegebenenfalls darauffolgendem Schließen eines weiteren der die Stromführung übernehmenden Stufenwählerseite zugeordneten Schaltmittels (c Fig. 2) geöffnet wird und während der Öffnungszeit des .Vakuumschalters der Umschalter (U) mit der die Strornführung übernehmenden Stüfenwählerseite (2) verbunden wird, worauf der Vakuumschalter vor Erreichen der neuen Lastumschaltergrundstellung (Stüfenwählerseite 2) wieder geschlossen wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als parallel zu der Reihenschaltung von Yakuumsehalter (Y) und Umschalter (U) liegende Schaltmittel beiden Wählerseiten je

^ eine Reihenschaltung aus Uberschaltwiderstand (W., bzw. Wp) und ™ Ausschalter (b bzw. c) sowie ein weiterer getrennter Schalter (a bzw. d) zugeordnet ist, die vom Antrieb, z.B. einem ITockentrieb in der Weise betätigt werden, daß in der G-runds te llung der mit dem Widerstand (W₁) in Reihe liegende Schalter (b) sowie der zugehörige getrennte Schalter (a) geschlossen und die übrigen Schalter (c, d) samt Vakuumschalter (V) offen sind und daß bei Beginn des UmschaItVorganges zunächst der Umschalter (U) mit der stromführenden Wählerseite (1) verbunden wird und danach der Vakuumschalter geschlossen, sowie die beiden Schalter (b und a) geöffnet und hiernach der der die Stromführung übernehmenden Stufenwählerseite (2) zugeordnete, mit dem Widerstand (Wp) in Reihe liegende Schalter (c) geschlossen, . der Vakuumschalter wieder geöffnet und schließlich der dieser Stüfenwählerseite zugeordnete Schalter (d) geschlossen wird (Fig. 1).
3. Anordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß als parallel zu der Reihenschaltung von Vakuumschalter (V) und Umschalter (U) liegende Schaltmittel beiden Stufenwählerseiten je eine Reihenschaltung aus Uberschaltwiderstand und Schalter (W₁, b bzw. W₂, c) dient, die vom Antrieb aus in der Weise betätigt werden, daß in der Lastumschaltergrundstellung der der stromführenden Stüfenwählerseite (z.B, 1) zugeordnete und

• mit dem Widerstand (W₁) in Reihe liegende Schalter (b) sowie der Vakuumschalter (V).geschlossen s^nd, während der mit der

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die Stromführung übernehmenden Stufenwählerseite verbundene und mit einem Widerstand (Wg) ⁱⁿ Reihe liegende Schalter (c) offen ist und der Umschalter (U) mit der stromfuhrenden Stufenwählerseite verbunden ist, zu Beginn des UmschaItVorganges der der stromführenden Stufenwählerseite zugeordnete Schalter (b) geöffnet ,und danach der der die Stromführung übernehmenden Stufenwählerseite (2) zugeordnete Schalter (c) geschlossen und anschließend der Vakuumschalter (V) geöffnet und wieder geschlossen wird und während der Öffnungszeit des Vakuumschalters der Umschalter (U) mit der die Stromführung übernehmenden Stufenwählerseite (2) verbunden wird (Pig. 2).
4-. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5? dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Reihenschaltung von Vakuumschalter (V) und Umschalter (U) nur eine Reihenschaltung aus Üherschaltwiderstand (W) und einem einpoligen Wender (U) vorgesehen ist und daß die Schaltmittel vom Antrieb aus in der Weise betätigt werden, daß in der Lastumschaltergrundstellung der über den Umschalter (U) mit der'stromführenden Stufenwählerseite (1) verbundene Vakuumschalter (V) geschlossen ist, mit der auch der mit dem Überschaltwiderstand (W) in Reihe liegende bewegliche Kontakt eines Wenders (Ü) verbunden ist und daß im Verlauf des Umsehaltvorganges zuerst der mit dem Widerstand (W) in Reihe liegende Wender (Ü) mit der die Stromführung übernehmenden Stufenwählerseite (2) verbunden wird, worauf der Vakuumschalter (V) geöffnet und während der Öffnungszeit des Vakuumschalters der Umschalter (U) mit der die Stromführung übernehmenden Stufenwählerseite (2) verbunden wird .(Pig. 5) .
5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem mit der ab&ohenden Lastleitung (L) verbundenen Ende des Vakuumschalters (V) ein stromabhängiges Relais,nachgeschaltet ist, das erst nach Erlöschen des Lichtbogens im Vakuumschalter anspricht und dadurch Bine im Antrieb angebrachte Sperreinrichtung zum Weiterschalten der Anordnung freigibt.

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