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Anordnung bestehend aus einer wahlweise in Sternschaltung und anderer
Verkettung verkettbaren Drehstromtransformatorwicklung mit einer zugehörigen Um
s chalt v orrichtung Die Erfindung betrifft eine Anordnung bestehend aus den wahlweise
in Sternschaltung wid einer anderen Verkettung verkettbaren Ober- oder Unterspannungswicklungen
eines Hochspannungs-Drehstromtransformatoren
mit mehreren wahlweise
in Reihen- oder Parallelschaltung anordnungsfähigen Teilwicklungen in jeder Phase
und aus einer zugehörigen Umschaltvorrichtung zur Änderung der Wicklungsverkettung
unter gleichzeitiger änderung der Schaltungsanordnung der Teilwicklungen, bei der
die Umschaltvorrichtung aus einem ein- oder mehrteiligen Klemmenbrett und zugehörigen,
über Zuleitungen mit Anschlüssen der Teilwicklungen verbundenen klemmen besteht,
die oberhalb des Klemmenbretts über wahlweise befestigbare Klemmstücke der Schaltung
entsprechend miteinander und/oder über elel.-tische Leitungen mit zugehörigen Anschlußklemmen
des Transformators verbindbar sind und bei der die Anordnung ferner derart getroffen
ist, daß jede Klemme des Klemmenbretts maximal vom Strangstrom einer Teilwicklung
belastet ist.
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Derartige Anordnungen sind an 220 kV-Transformatoren, die wahlweise
als Netzkupplungstransformator und als Maschinentransformator einsetzbar sind, bekannt.
Sie gestatten cs, bei Reihenschaltung der Teilwicklungen jeder Phase des Transformators
und Verkettung der drei Phasen in Sternschaltung den Transformator als Netzkupplungstransformator
z.B. zwischen einem ttO kV und einem 220 IcV-Netz einzusetzen. Werden dagegen die
Teilwicklungen der drei Phasen parallel geschaltet und wird dabei gleichzeitig die
Verkettung in eine Dreieckschaltung geändert, so kann der Transformator bei geändertem
Übersetfzungsverhültnis z.B. als Maschinentransformator eingesetzt werden, sodaß
universellere Einsatzmöglichkeiten des Transformators bestehen.
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Da derartige Transformatoren als Öltransformatoren größerer Leistung
im allgemeinen bahntransportfähig sein müssen, und cs deshalb erforderlich wird,
das Volumen der Öltransformatoren unter Anpassung an das zulässige Bahnprofil kompakt
zu gestalten, steht in solchen Maschinen zur Unterbringung der Umschaltvorrichtung
für die Transformatorwicklung nur knapp bemessener I2aum zur Verfügung, der bei
den bekannten Geräten am Kopf des Transformators unterhalb eines Deckels seines
Kessels gelegen ist. Der Deckel trägt gleichzeitig die zur Wicklung gehörigen Durchführungen
des Transformators.
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Der zur Verfügung stehende Raum ist wegen der Ausdehnung des Kerns
und der Wicklungen recht eng und verlangt eine entsprechend gewühlte Konstruktions
der Umschaltvorrichtung.
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Die bekannten Hochspannungstransformatoren weisen deshalb als Umschaltvorrichtung
eine Umklemmvorrichtung auf, deren Klemmen in einer Schaltungsanordnung derart angeordnet
sind, daß sie maximal einheitlich thermisch belastet und demzufolge bei geringstem
Durchmesser auch uniform ausbildbar und auf engem Raum unter Gewährung der Überschlagssicherheit
zwischen den Klemmen unterbringbar sind.
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Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung; derartiger Anordnungen durch
weitere Reduktion der zur Aufnahme der Umklemmvoirichtung erforderlichen Fläche.
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Erfindungsgemäß wird dieses an Anordnungen der eingangs näher bezeichneten
Art dadurch erreicht, daß die Klemmen
in Reihen und im Abstand voneinander
auf dem Klemmenbrett derartangeordnet und mit zugehörigen Anschlüssen der Teilwicklungen
verbunden sind, daß die Potentialdifferenz zwischen zwei beliebigen und unmittelbar
benachbarten Klemmen in der Reihenschaltung er Teilwicklungen kleiner ist als die
maximale Potentialdifferenz zwischen den Phasen des Transformators.
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Diese Anordnung wird z.B. dadurch möglich, daß lediglich solche Klemmen
einander örtlich unmittelbar benachbart angeordnet werden, die in der Reihenschaltung
der Teilwicl;-lungen entweder mit Anschlüssen der gleichen Reihenschaltung oder
aber mit Anschlüssen einer anderen Reihenschaltung, die dem Sternpunkt benachbart
gelegen sind, verbunden sind.
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Durch derartige zweckentsprechende Anordnungen kann die Spannungsbeanspruchung
auf mindestens 80 % der maximalen Beanspruchung gesenlct-werden, wobei bei gleicher
Flächenausdehnung der Umklemmvorrichtung eine erhöhte elektrische Überschlagssicherheit
zwischen den IClemmen erzielt bzw. bei reduzierten Abständen zwischen den Klemmen
eine Verringerung des Volumens der Umschaltvorrichtung erreicht wird.
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Die anliegende Zeichnungen erläutern ein Aus£üiirungsbei spiel der
Erfindung.
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Fig. 1 zeigt die symbolische Anordnung der Teilwicklungen einer Unterspannungswicklung
eines Drehstromtransformators in einer Sternschaltung.
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Fig.2 erläutert die schaltungsgemäße Verknüpfung dieser Teilwicklungen
mit der zugehörigen Umschaltvorrichtung.
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Fig.3 erläutert in einer Seitenansicht und geschnittener Darstellung
die Anordnung der vorgesehenen Umschaltvorrichtung im Gehause des Transformators.
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Fig.4 erläutert das Aussehen der Umschaltvorrichtung in einer Außenansicht.
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Fig.5 zeigt die Verbindungen der Klemmstücke der vorgeschenen Umschaltvorrichtung
in der Sternzchaltung der Transformatorwicklungen.
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Fig.6 zeigt eine der Fig.5 entsprechende Darstellung in einer Dreieckschaltung
der Transformatorwicklungen.
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In Fig.1 bezeichnen 1,2 und 3 drei voneinander unabhängige Teilwicklungen
einer Phase u eines Drehstromtransformators.
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Die zugehörigen Anschlüsse der Teilwicklungen sind in üblicher Weise
mit ua, xa,ub,xb,und xc bezeichnet.
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Die entsprechenden Teilwicklungen 4,5 und 6 der Phase v und die Teilwicklungen
7,8 und 9 der Phase w sind mit ent sprechenden Anschlüssen ausgestattet, die entsprechende,
aus dor Zeichnung ersichtliche Bezeichnungen tragen.
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Die einander zugeordneten Teilwicklungen einer Jeden Phase bilden
die Unterspannungswicklungen des Transformators und
sind auf je
einem Schenkel des Kerns 10 (vergl.Fig2 ) des Drehstromtransformators aufgebracht,
und es sind die Anschlüsse der Teilwicklungen über entsprechende Zuleitungen mit
den entsprechend den Anschlüssen bezeichneten Klemmen eines dreiteiligen Klemmenbretts
11,12, und 13 elektrisch leitend verbunden.
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Die drei Teile des Klemmenbretts sind jeweils am opf des Transformatorkessels
14 (vergl.Fig.3), der den Kern 10 und die zugehörigen Wicklungen aufnimmt, angeordnet.
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Fig.3 zeigt in einer Seitenansicht die Anordnung des Klemmenbretts
11 der dreiteiligen Umklemmvorrichtung 11,12,15 mit den zugehörigen Klemmen, z.ß.
15, im Ölkessel 14 des Drehstromtransformators.
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Das Slemmenbrett 11 ist Teil eines aus Isolierstoff gefertigten Kastens
16, der unterhalb einer Uffnung 17 am Kopf des Transformatorkessels befestigt ist.
Er dichtet die offnung 17 nach außen hin tropfdicht gegen den Ölraum des Sessels
ab. Das Klemmenbrett 11 bildet den Boden des Kastens 16 und wird von Kupferklemmen
15, die gegen den Kasten tropfdicht abgedichtet sind, durchsetzt.
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Für jedes der d@@@ Klemmenbretter 11, 12 und 13 ist ein eigener Kasten
vorgesehen. Die drei Kästen sind unmittelbar nebeneinander angeordnet. Der Kasten
16 wird ebenso wie die übrigen Kästen durch einen Deckel 18 dicht abgeschlossen.
Der Deckel 18
dient gleichzeitig zur Lagerung einer Transformatordurchführung
19. Die Anschlußklerame 20 der Durchführung 19 ist über flexible Leitungen 21 in
der Schaltungsan@rdnung entsprechender Weise mit einer oder mehreren der Klemmen
15 des zugehörigen Klemmenbretts 11 verbunden.
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Das Innere der den einzelnen Klemmenbrettern 11,12 und lS zugeordneten
ICunststoffkästen, z.B. 16, ist über geeignete Armaturen mit Öl auffüllbar, sodaß
die gesamte Umklemmvorrichtung in Transformatoröl eingebettet ist Die Fig.4 erläutert
in Draufsicht die Ansicht der Umklemm-Vorrichtung von außen. Es bezeichnen 19,22
und 23 die Unterspannungsdurchführungen des Transformators, 17,17A und 17AA die
drei Öffnungen im Gehäuse des Transformatorkessels, die gegen den Innenraum des
Kessels von unten durch die die Klemmenbretter aufnehmenden Isolierstoffkästen abgedichtet
sind.
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tut 18,18A und 18AA sind schließlich die die Öffnungen abdeckenden
Deckel bezeichnet, die die Durchführungen des Transformators tragen. Die Anordnung
ist üblicherweise derart getroffen, daß die Deckel 18, 18A und 18AA zusammen mit
den zugehörigen Durchführungen des Transformators beim Wechsel des Übersetzungsverhältnisses
des Transformators gegen andere Deckel mit zugehörigen Durchführungen anderer Dimensionierung
zur Anpassung der Durchführungen an die veränderte elektrische Belastung austauschbar
sind.
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Zur Einstellung eines der beiden möglichen Übersetzungsverhältnisse
des Transformators wird zunächst das im Inneren der Kunststoffkästen 16 befindliche
Öl von außen abgepumpt, sodaß die Klemmen 15 und diese untereinander verbindende
Klemmstücke 15A (vergl.Fig.3) nach Demontage der Durchführungen 19 und dem Lösen
der flexiblen Leitungen 21 von der zugehörigen Durchführungsklemme 20 über den abgehobenen
Deckel 18 frei zugänglich sind. Die Schaltbrücken 15A werden dann der gewählten
Schaltung entsprechend zwischen den einzelnen Klemmen 15 verschaltet und der zugehörige
Kunststoffkasten kann nach der Montage des Deckels 18 und der zugehörigen Durchführung
19 wieder mit Öl gefüllt werden.
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Zur Minderung der elektrischen Beanspruchung der Öl strecken zwischen
den einzelnen Klemmen 15 der Klemmenbretter 11, 12 und 13 ist die Schaltungsanordnung
- vergl.Fig.2- derart getroffen, daß örtlich auf den einzelnen Klemmenbrettern unmittelbar
benachbarte Klemmen in der Reihenschaltung der Teilwicklungen 1,2,3,4,5,6;7,8 und
9 mit solchen Wicklung anschlüssen dieser Teiwicklungen verbunden sind, die entweder
der gleichen Reihenschaltung, d.h. der gleichen Phase, angehören oder aber in einer
anderen Phase dem Sternpunkt unmittelbar oder nahe benachbart gelegen sind.
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So ist die Anordnung auf dem Klemmenbrett 11 beispielsweise derart
getroffen, daß die Klemme uc den Klemmen ua und Ub einersoits und den Klemmen wa
und den Klemmen wb unmittelbar benachbart ist. Dio Klemmen u, ub und Uc gehören
der
gleichen Phase an, während die Klemmen wa und wb einer anderen
Phase angehören und dort in der Reihen schaltung der Teilwicklungen eine Lage aufweisen,
die wegen der dem Sternpunkt nahen Lage des Teilwicklungsanschlusses uc eine relativ
geringe Potentialdifferenz zu dieser klemme aufweisen.
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Auch die Potentialdifferenz zwischen den Klemmen ub und wa ist entsprechend
klein und geringer als die Potentialdifferenz zwischen zwei Phasen des Transformators.
Entsprechendes gilt für die übrigen Klemmenbretter 11,12 und 13.
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Im übrigen ist die Schaltungsanordnung derart getroffen, daß durch
Mehrfachverwendung von einem Teilwicklungsanschluß zugeordneten Klemmen auf den
Klemmenbrettern jede Klemme von einem Strom belastet wird, der maximal gleich dem
Strangstrom einer einzigen der nelul Teilwicklungen ist. Die Klemmen lcolunen deshalb
im wesentlichen gleichartig ausgebildet werden.
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Fig.5 erläutert das Schaltschema der Umklemmvorrichtung 11,12 und
13 in einer Sternschaltung der Transformatorwicklungen. Wie der Darstellung entnehmbar
ist, sind in dieser Schaltungsanordnung auf dem Klemmenbrett 11 die Klemmen wb und
za bzw. xc und zc durch Schaltbrücken 30 und 31 elektrisch leitend miteinander verbunden
und es ist die Klemme w über eine flexible Zuleitung 32 mit der Transformatorklemme
20 elektrisch leitend verbunden. Entsprechende Verbindungen existieren auf den Klemmenbrettern
12 und 13.
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Fig.6 erläutert die Schaltung sanordnung der Umklemmvorrichtung in
einer Dreieckschaltung der drei Phasen des Transformators, in der die Teilwicklungen
1,2 und 3 bzw. 4,5 und 6 bzw. 7,8 und 9 untereinander jeweils parallel geschaltet
sind, In dieser Schaltungsanordnung sind die passenden Klemmen, wie dargestellt,
auf dem Klemmenbrett 11 mittels geeigneter Klemmstücke 41, 42 und 43 untereinander
elektrisch leiten« verbunden und es ist wiederum eine flexible Zuleitung 44 zur
zugehörigen Ausgangsklemme 20 des Transformators vorgesehen.
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Entsprechende Klemmstücke sind auf den Klemmenbrettern 12 und i3 zwischen
den einander zugeordneten Klemmen des Kleninenbretts in dieser Schaltungsanordnung
vorgesehen.
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Die beschriebene Anordnung bietet den Vorzug, daß auf den Klemmenbrettern
der Umklemmvorrichtungen die einzelnen Klemmen entweder in einem geringeren Abstand
voneinander angeordnet oder aber bei gleichem Abstand mit höheren Potentialdifferenzen
gegen die Klemmen ihrer unmittelbaren Umgebung beaufschlagt werden können.
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Die Erfindung ist nicht an das beschriebene Ausfiihrungsbeispiel gebunden.
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So liegt es z.B. im Rahmen der Erfindung, die dreiteilige Umklemmvorrichtung
durch eine einteilige zu ersetzen. Auch kann die Umklemmvorrichtung an einer anderen
Stete des Transformatorkessels angeordnet sein.
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3 Ansprüche 3 Zeichnungen