DE1901105A1 - Schaltungsanordnung zum unterbrechungslosen Lastumschalten bei Stufentransformatoren - Google Patents

Description

Schaltungsanordnung zum unterbrechungslosen Lastumschalten hei Stufcntransformatorcn.

Es wird die Priorität für die Schweizer Patentanmeldung Gesuchnummer 2 289/68 vom 16.Februar 1968 beansprucht.

Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum unterbrechungslosen Lastumschalten bei Stufentransformatoren, bei der jedem Wählerarm des Stufenschalters mindestens ein Lastschalter zugeordnet ist. Bei den üblichen Lastumschaltern ist in vielen Fällen eine einwandfreie Lastumschaltung bei mit kurzschlußartigen Überströmen belasteten Transformatoren nicht mit ausreichender Sicherheit möglich, da die üblichen Lastschalter, die in Luft oder Öl arbeitende Kontakte haben, nur ein begrenztes Schaltvermögen besitzen, so daß beim Schalten hoher Überströme der Transformator möglicherweise gefährdet wird. Diese Gefahr besteht auch beim Stufenschalten mit größeren Überlastströmen bei der, wie allgemein bekannt, besonders günstigen Schaltungsanordnung mit geteiltem Überschaltwiderstand, wobei jedem Wählerarm zwei Lastschalter zugeordnet sind, von denen der eine mit einer Widerstandshälfte in Reihe geschaltet ist und diese Reihenschaltung dem anderen Lastschalter des gleichen Wählerarmes parallel liegt. Die beiden dem einen Wählerarm zugeordneten Lastschalter sind dabei zuerst geschlossen und die dem anderen Wählerarm zugeordneten beiden Lastschalter geöffnet. Die Betätigung der Lastschalter erfolgt, wie aligemein bekannt, so, daß die Wählerarme stromlos in die neu anzusteuernde Stellung verstellt werden können. Es wird dabei zuerst der ohne Überschaltwiderstand an den einen Wählerarm angeschlossene erste Lastschalter geöffnet, dessen Liehtbo-

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gen beim Nulldurchgang des Stromes erlischt, worauf der Last-' strom über die eine Widerständshälfte und den diesem nachge-" ordneten zweiton Lastschalter weiterfließt. An dem geöffneten· Kontakt des ersten Lastschalters-erscheint die Wiederkehrspannung, die sich aus dem Produkt des Laststromes und dem Widerstandswert der einen Widerstandshäifte ergibt. Sofern die Belastung des geöffneten ersten Lastschalters (Schaltstrom χ Widerkehrspannung) im Bereich des Schaltvermögens liegt, kann der Lichtbogen bereits im ersten Schaltschritt erlöschen. Nach dem Öffnen des ersten Lastschalters wird der über die andere Widerstandshälfte an den anderen Wählerarm angeschlossene dritte Lastschalter geschlossen, so daß jetzt der Laststrom hälftig über die beiden Widerstandshälften una ihre vorgeschalteten geschlossenen Lastschalter fließen kann. Dabei wird dem Laststrom noch em Ausgleichsstrom überlagert, der von der Stufenspannung des Transformators über die in Reihe liegenden beiden Widerstandshälften getrieben wird. Diese Schaltstellung wird als Mittelstellung bezeichnet. An diese Mittelstellung schließt sich der zweite Schaltschritt an, bei dem der dem erstgenannten Wählerarm zugeordnete, mit der anderen Widerstandshälfte in Reihe liegende zweite Lastschalter öffnet und dabei den halben Laststrom und den überlagerten Ausgleichs— strom abschaltet. Nach dem Öffnen dieses zweiten Lastschalters wird der vierte Lastschalter, der mit dem zweiten Wählerarm .-. unmittelbar verbunden ist, geschlossen, womit er nunmehr^deric Laststrom übernimmt. Wenn im ersten Schaltschritt die Löschung des Lichtbogens noch nicht erreicht werden kann, so folgt.in. der Mittelstellung nach dem darauffolgenden Stromnulldurchging eine Aufteilung des Laststromes auf die beiden Widerstandshäl-ften, wodurch die Wiederkehrspannung und somit auch die Belastung des ersten Lastschalters gemindert wird. Das Erlöschen des Lichtbogens wird damit erleichtert. -

Aus dem Vorgenannten wird deutlich, daß mit den üblichen Lastschaltern, deren Kontakte in Luft oder Öl schalten,, eine sichere Umschaltung bei höheren Überströmen, insbes. bei Kurzschlußströmen nicht immer erreicht werden kann. Hierzu bedarf

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es Lastschalter, die ein größeres Schaltvermögen als die besagten aufweisen. Solche Lastschalter sind die an sich bekannten Vakuumschalter. Der einfache Ersatz der üblichen Lastschalter durch solche Vakuumschalter würde jedoch nicht zu brauchbaren Schaltungsanordnungen führen, da diese Lastschalter auf Grund ihrer Konstruktion und zum Erhalt einer ausreichend hohen mechanischen Lebensdauer nur einen verhältnismäßig geringen Kontakthub zulassen, wodurch die dielektrische Festigkeit ihrer Unterbrechungssteile verhältnismäßig gering ist.

Zur Beseitigung dieses Mangels ist für solche Vakuumschalter die Vorschaltung von gesonderten Überschlagsfesteren Trennstrecken beispielsweise in Form von jedem Lastschalter in Reihe geschalteten Trennschaltern erforderlich. Eine solche Lösung ist hinsichtlich der Zahl der notwendigen Trennsteilen unu im Hinblick auf ihre richtige Betätigung mit einem unerwünschten Mehraufwand verbunden.

Aufgabe der Erfindung ist es, auf einfache Weise eine sicher arbeitende Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art zu schaffen. Dies gelingt nach der Erfindung dadurch, daß als Lastschalter vorgesehene Vakuumschalter mit ihrem Eingangspol unmittelbar und/oder mittelbar über Impedanzen mit den zugeordneten Wählerarmen verbunden sind und mit ihrem Ausgangspol in unmittelbare Schaltverbindung mit einem einzigen trennenden Kontaktumschalter bringbar sind, derart, daß beim Stufenschalten der Lastkreis von dem einen Wählerarm· mit seinem bzw. seinen zugeordneten Vakuumschaltern über beide Wählerarme mit ihren zugeordneten Vakuumschaltern auf den anderen Wählerarm und dessen Vakuumschalter umgeschaltet wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Schaltungsanordnung nach der Erfindung läßt sich dadurch erreichen, daß jeder Wählerarm mit einem von dem gleichen Kontaktumschalter betätigbaren Kontakt durch einen Überbrückungsleiter verbunden ist, der zusammen mit den an die Ausgangspole der jedem Wählerarm zugeordneten Vakuumschalter angeschlossenen Kontakten in den Endstellungen des Kontaktumschalters an die abge-

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- 4 hende Lastleitung geschaltet ist.

Um bei besonders hohen Überströmen eine unerwünschte Abschaltung des Transformators durch ein falsches Ansprechen von Überwachungseinrichtungen oder durch Versagen der 'Überschaitwiderstände zu vermeiden, wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die zeitliche Folge der_tBetätigung der Vakuumschalter so festgelegt, daß die Überschaltwiderstände nur kurzfristig vom Strom durchflossen werden. Die Masse der Widerstände wird dabei so groß gemacht, daß die Erwärmung beim Stufenschalten mit kurzschlußartigen Strömen nicht ausreicht, dös' umgebende Öl zum Gasen zu bringen oder eine Zerstörung, der Widerstände zu bewirken. Es ist zu diesem Zweck vorteilhaft, die Überschaltwiderst.ände, insbesondere die beiden Widerstandshälften so kurzzeitig vom Strom durchfließen zu·lassen, daß bei Nennstrom die endgültige Löschung des Lichtbogens stets.-noch im ersten Schaltschritt nach dem ersten Stromnulldureh— gang erfolgen kann, jedoch bei Überstrom die endgültige Löschung erst in der Mittelstellung erfolgt. Bei einem 50 Hz-Transformator würde danach beispielsweise der erste Schaltschritt etwa 10 bis 12 msec betragen, wobei aus Schaltsymmetriegründen auch der zweite Schaltschritt in der gleichen Zeit ablaufen soll. Die Mittelstellung kann etwa doppelt so lang.dauern, wobei Zeiten zwischen 20 und 30 msec ausreichen.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Schaltungsanordnung nach der Erfindung dargestellt und nachfolgend näher erläutert:

In Fig.l ist eine Schaltungsanordnung mit geteiltem Überschaltwiderstand vorgesehen. Die Wählerarme W1 und W2 sind in die' Stellung η bzw. n+1 gebracht. Der Wähierarm W1 ist einmal unmittelbar über den geschlossenen Vakuumschalter V11 mit dem Kontakt K1 verbunden und zum anderen über die Widerstandshälfte R1 und den dazu in Reihe liegenden geschlossenen Vakuumschalter V12 an den Kontakt K1 angeschlossen. Der Wählerarm W2 ist in entsprechender Weise einmal unmittelbar über den geöffneten Vakuumschalter V21 und zum anderen über die Rei-

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henschaltung der anderen Widerstandshälfte R2 mit dem geöffneten Vakuumschalter V22 an einen zweiten Kontakt K2 angeschlossen. Die Kontakte K1 und K2 werden von einem Konuaktsegment eines Kontaktumschaiters U "bei Verstellung desselben betätigt, wobei in der gezeichneten einen Endstellung nur der Kontakt ΚΊ über den Kontaktumschaiter U an die Lastleitung L angeschlossen ist. Die Kontakte K10 una K20 mit den gestrichelt dargestellten Überbrüekungsieitern L1 und L2 können vorerst außeracht gelassen werden.

Die Betätigung der Vakuumschalter erfolgt in der in Fig.3 dargestellten Zeitfolge. In der Ausgangsstellung des Kontaktumschalters U sind, wie gesagt, die beiden Vakuumschalter V11 und V12 geschlossen und die Vakuumschalter V21 und V22 geöffnet. Vor einer Laststromschaltung wird der Umschalter U so verstellt, daß die Kontakte K1 und K2 mit der abgehenden Lastleitung L verbunden sind. Zu Beginn des ersten Schaitschrittes wird der Vakuumschalter V11 geöffnet, so daß der Läststrom nunmehr über die Widerstandshälfte R1 und den Vakuumschalter V12 fließt. Nach Nulldurchgang des Laststromes wird der Lichtbogen am Vakuumschalter V11 erlöschen. Nach Schliessen des Vakuumschalters V22 wird der Laststrom gleichmäßig aufgeteilt über beide Widerstandshälften R-1 und R2 und die ihnen vorgeschalteten geschlossenen Vakuumschalter V12 und V22 fließen. Dem Laststrom überlagert sich ein Ausgleichsstrom, der durch die Transformatorwicklung T und die beiden vorgenannten Stromkreise fliegt. Nach Ablauf von etwa 20 bis 30 msec wird der Vakuumschalter V12 geöffnet, womit der zweite Schaltschritt beginnt, an dessen Ende der Vakuumschalter V21 geschlossen wird. Nach beendigter Umschaltung wird 'der Kontaktumschalter U gemäß Fig.3 in die rechte Endstellung gebracht, bei der der Kontakt K1 von der Lastleitung getrennt ist.

Das Kontaktsegment des Kontaktumschalters· U kann wegen seiner zum gleichzeitigen Kontaktieren der Kontakte K1 und K2 benötigten Länge in den Endstellungen in einfacher Weise auch zum Schließen des Kontaktes K1O bzw. K20 mitverwendet werden, wo-

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"bei über die mit diesen Kontakten einerseits verbundenen Überbrückungsleiter L1 bzw. L2 eine unmittelbare Verbindung zwischen dem Lastkreis und den Wählerannen erfolgt. Dadurch ist es in den Endsteiiungen möglich, durch den Kontaktumschalter die geschlossenen Vakuumsehaltex des in den Lastkreis eingeschalteten Wählerarmes strommäßig und die geöffneten Kontakte der Gegenseite spannungsmäßig zu entlasten. Die strommäßige Entlastung ist insbesondere für die Betriebssicherheit der Vakuumschalter im warmen Transformatoröl von Bedeutung. Sie erlaubt darüber hinaus,im Betrieb die Vakuumsehalter strommäßig höher auszunützen als es ihrem Nennstrom entsprechen würde.

Die Vorteile der Erfindung beschränken sich aber nicht nur auf Schaltungsanordnungen, bei denen nur ein Überschaltwiderstand für einen Wählerarm vorgesehen ist, wie Fig.2 zeigt. Solche an sich bekannten Schaltungen werden bei kleineren Lastumschaltern vorgesehen, um mit einer geringeren Anzahl von Vakuumschaltern und nur einem einzigen Überschaltwiderstand auskommen zu können. Gleiche Teile wie in Fig.l sind in Fig.2 mit den entsprechenden Bezugszeichen versehen, wobei auch hier durch die beschriebene Anordnung eine strom- und spannungsmäßige Entlastung der Vakuumschalter in Grundstellung erreicht werden kann.

5 Patentansprüche
3 Figuren

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Claims (5)

PLA 68/1167 - 7 Patentansprüche

1. Schaltungsanordnung zum unterbrechungslosen Lastumschalten bei Stufentransformatoren, bei der jedem Wählerarm des Stufenschalters mindestens ein Lastschalter zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Lastschalter vorgesehene Vakuumschalter- (V1, V11, V12,V21,V22) mit ihrem Eingangspol unmittelbar und/oder mittelbar über Impedanzen (R,R1,R2) mit den zugeordneten Wählerarmen (W1,W2)verbunden sind und mit ihrem Ausgangspol in unmittelbare SchaItverbindung mit einem einzigen trennenden Kontaktumschalter (U) bringbar sind, derart, daß beim Stufenschalten der Lastkreis von dem einen Wählerarm mit seinem bzw. seinen zugeordneten Vakuumschaltern über beide Wählerarme mit ihren zugeordneten Vakuumschaltern auf den anderen Wählerarm und dessen Vakuumschalter umgeschaltet wird. .

2.Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wählerarm (W1,W2) ,mit einem vom Kontaktumschalter (U) betätigbaren Kontakt (K10, K2O) durch einen Überbrükkungsleiter (L1,L2) verbunden ist, der zusammen mit den an die Ausgangspole der jedem Wählerarm zugeordneten Vakuumschalter angeschlossenen Kontakten (K1,K2) in den Endstellungen des Kontaktumschalters (U) an die abgehende Lastleitung (L) geschaltet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 mit geteiltem Übersehaltwiderstand, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Folge der Betätigung der Vakuumschalter so aufeinander abgestimmt ist, daß bei Strömen in der Größe des Nennstromes des Stufenschalters die Löschung im ersten Schaltschritt, bei Überströmen jedoch die endgültige Löschung erst in Mittelstellung erfolgt.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schaltschritte der Vakuumschalter beim Stufenschalten von gleicher Dauer sind und daß die Mittelstellung etwa doppelt so lang wie die Schaltschritte ist.

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5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überschaltwiderstäncie mit einer so großen Masse ausgeführt sind, daß sie beim Stufenschaiten mit kurzschlußartigen Überströmen unter einer vorgegebenen Temperaturgrenze bleiben.

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