DE2209500A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR UNINTERRUPTED LOAD SWITCHING IN STEPPED TRANSFORMERS - Google Patents
CIRCUIT ARRANGEMENT FOR UNINTERRUPTED LOAD SWITCHING IN STEPPED TRANSFORMERSInfo
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Description
TRANSFORMATOREN UNION AKTIENGESELLSCHAFT 7 Stuttgart-Bad Cannstatt, Deckerstr. 5TRANSFORMATOREN UNION AKTIENGESELLSCHAFT 7 Stuttgart-Bad Cannstatt, Deckerstr. 5
Erf.Nr. TU/PN 71/005Erf.Nr. TU / PN 71/005
Kollrodt/ma. 22. 2. 1972Kollrodt / ma. February 22, 1972
Schaltungsanordnung zum unterbrechung!οsen Lastumschalten bei Stufentransformatoren. Circuit arrangement for interruption! Οsen load switching with step transformers.
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum unterbrechungslosen Lastumschalten bei Stufentransformatoren mit zwei Hauptvakuumschaltelementen, die beide zu je einem in Reihe mit einem Überschalt.widerstand liegenden Hilfsvakuumschalter parallel geschaltet sind, wobei die Ausgänge aller Vakuumschalter über einen Umschalter gemäß einem vorgegebenen Programm abwechselnd mit einer Ableitung verounden sind.The invention relates to a circuit arrangement for uninterrupted load switching in step transformers with two main vacuum switching elements, each one in series with a transition resistor lying auxiliary vacuum switches are connected in parallel, the outputs of all vacuum switches alternating via a changeover switch according to a predetermined program are verounden with a derivative.
Die Übersetzungsverhältnisse von Stufentransformatoren werden im Betrieb ohne Unterbrechung des Laststromes an die jeweiligen Belastungszustände angepaßt. Dazu dienen sogenannte Lastumschalter. Durch die deutscheThe transformation ratios of step transformers are in operation without interrupting the load current adapted to the respective load conditions. In addition so-called diverter switches are used. By the German
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Offenlegungsschrift 1 901 105 Ist für Lastumschalter von Stufenschaltern eine Schaltung mit vier Vakuumschaltelementen bekannt geworden, die ein Stufenschalten auch bei Überströmen zuläßt Beim Stufenschalten dieser Anordnung wird außerdem Jede Verschmutzung oder Zersetzung des den Stufenschalter umgebenden Öles vermieden, so daß ein weitgehend wartungsfreier Betrieb möglich ist, ferner mit gewichtsmäßig kleinen Überschaltwiderständen infolge der realisierbaren zeitlichen Schaltfolge gearbeitet werden kann. Bei der bekannten Schaltanordnung ist zur strom- und spannungsmäßigen Entlastung der Vakuumsehaltelemente in Grundstellung ein Umsteller vorgesehen, der leistungslos schaltet. Nachteilig bei dieser Anordnung ist jedoch, daß Defekte an den Hauptvakuumschaltelementen im Betrieb des Lastumschalters nicht erkannt werden können und zu Fehlschaltungen führen können.Offenlegungsschrift 1 901 105 is for diverter switches of tap changers a circuit with four vacuum switching elements has become known, which have a tap changer also with overcurrents or decomposition of the oil surrounding the tap changer is avoided, so that operation is largely maintenance-free is possible, furthermore with weight-wise small transition resistances due to the realizable timed switching sequence can be worked. In the known switching arrangement is for current and tension relief of the vacuum holding elements A diverter is provided in the basic position, which switches without power. The disadvantage of this arrangement is, however, that defects in the main vacuum switching elements are not detected when the diverter switch is in operation and can lead to incorrect switching.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für Lastumschalter von Stufentransforraatoren eine Schaltungsanordnung mit einer gegenüber den bekannten Schaltungsanordnungen größeren inneren Sicherheit zu schaffen und den dazu erforderlichen Aufwand so niedrig wie möglich zu halten.The invention is therefore based on the object of providing a circuit arrangement for diverter switches of step transformers with a greater internal security than the known circuit arrangements and to keep the effort required for this as low as possible.
Erfindungsge.-näß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jedem HauptVakuumsehaltelement ein im Normalfall im stromlosen Zustand betätigter, jedoch auch zum Schalten des Nennstromes der Schaltungsanordnung ausgelegter Ein-Aus-Schalter vorgeschaltet ist, der gemäß dem vorgegebenen Schaltprogramm kurz vor dem Schließen des ihm zugeordneten HauptvakuuraschaltelementesAccording to the invention, this object is achieved by that each main vacuum holding element is normally one actuated in the de-energized state, but also designed to switch the rated current of the circuit arrangement On-off switch is connected upstream, according to the specified switching program shortly before closing of the main vacuum switching element assigned to it
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schließt und kurz nach dem öffnen dieses Hauptvakuumschaltelementes öffnet.closes and shortly after opening this main vacuum switching element opens.
Die Erfindung ist sehr vorteilhaft, -.veil die Ein-Aus-Schalter so ausgelegt sind, daß sie beim Versagen eines Hauptvakuumschaltelementes im Nennbetrieb den Laststrom, übernehmen, so daß trotz versagendem Hauptvakuumsehaltelement zunächst ohne Betriebsunterbrechung ein Notbetrieb aufrecht erhalten werden kann. Die während dieses Notbetriebs beim Schalten entwickelten Gase und/oder die Leuchterseheinigung des Lichtbogens dienen als Fehleranzeige. Während dieses Notbetriebs können außerdem eventuell erforderliche Netzumsehaltungen vorgenommen werden, so daß keine Unterbrechung in der Versorgung der Verbraucher mit elektrischer Energie auftritt.The invention is very advantageous -.veil the on-off switch are designed so that if a main vacuum switching element fails in rated operation, the load current, take over, so that despite the failure of the main vacuum holding element emergency operation can initially be maintained without interrupting operations. The during this Gases developed in emergency mode during switching and / or the luminous inclination of the arc serve as a fault indicator. Any necessary network shifts can also be carried out during this emergency operation so that there is no interruption in the supply of electrical energy to the consumer.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ausgänge der Vakuumschaltelemente direkt mit der Ableitung an das Netz und dem beweglichen Kontakt eines einfachen Umschalters verbunden sind, der in Grundstellung das jeweils geschlossene Hauptvakuumschaltelement kurzschließt und dessen Kontakte während einer Umschaltung alle geöffnet sind. Dieser Umschalter ist einfacher aufgebaut als der für die bereits bekannte Schaltungsanordnung erforderliche Umschalter. Diese Vereinfachung ist möglich, weil die Hauptvakuumschaltelemente durch die Ein-Aus-Schalter spannungsfrei gemacht sind. Eine spannungsmäßige Entlastung der in Reihe mit einem Widerstand liegenden Hilfsvakuumsckaltelemente ist nicht zwingend erforderlich, denn nach einem möglichen Durchschlag der geöffneten Kontaktstrecke als Folge einer Überspannung im Stufentransformator ist der Strom durch den Widerstand begrenzt undAccording to an advantageous development of the invention it is provided that the outputs of the vacuum switching elements directly with the derivation to the network and the movable Contact of a simple changeover switch are connected, which is the closed main vacuum switching element in the basic position short-circuits and its contacts are all open during a switchover. This switch has a simpler structure than the changeover switch required for the already known circuit arrangement. This simplification is possible because the main vacuum switching elements are de-energized by the on-off switch. Relief of tension in the in A series of auxiliary vacuum closing elements with a resistor is not absolutely necessary, because after a possible breakdown of the opened contact path as a result of an overvoltage in the step transformer, the current is limited by the resistor and
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verlischt erfahrungsgemäß von selbst im nächsten Stromnulldurchgang.Experience has shown that it goes out by itself in the next current zero crossing.
Nach einer anderen zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die den HauptVakuumsehaltelementen vorgeschalteten Ein-Aus-Schalter zusammen mit allen Vakuumschaltelementen der Schaltungsanordnung und «fern Umschalter von einer gemeinsamen Welle mechanisch angetrieben werden.According to another advantageous embodiment of the invention it is provided that the main vacuum holding elements upstream on-off switch together with all vacuum switching elements of the circuit arrangement and remote changeover switch are mechanically driven by a common shaft.
Die Erfindung wird anhand von zwei Ausführungsbeispielen in einer Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail with the aid of two exemplary embodiments in a drawing.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit einem bisher üblichen Umschalter.Fig. 1 shows a circuit arrangement according to the invention with a hitherto customary changeover switch.
Fig. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung mit vereinfachtem Umschalter.Fig. 2 shows a circuit arrangement with a simplified Toggle switch.
Wählerarme W. und W2 liegen an Stellungen η und n+1 einer Stufenwicklung U . eines nicht näher dargestellten Transformators. Der Wählerarm W. ist über einen Ein-Aus-Schalter S1 mit einem Hauptvakuumschaltelement V11 und über einen Widerstand r.. mit einem Hilfsvakuumschaltelement V12 verbunden. Die Ausgänge des HauptVakuumsehaltelementes V11 und des Hilfsvakuumschaltelementes V1^ sind über eine gemeinsame Leitung zu einem festen Kontakt 10 eines Umschalters Uq geführt. Parallel hierzu ist ein Festkontakt 1 des.Umschalters UQ über eine Verbindungsleitung L1 mit de.n Wählerarm W1 verbunden. Analog hierzu ist der Wählerarn W2 über einen Ein-Aus-Schalter Sp und ein Hauptvakuumschaltelement V21 sowieSelector arms W. and W 2 are at positions η and n + 1 of a step winding U. a transformer not shown in detail. The Wählerarm W.-OFF switch S is connected via a 1 to a main vacuum switch element 11 and V through a resistor r .. with an auxiliary vacuum switching element V 12th The outputs of the main vacuum holding element V 11 and the auxiliary vacuum switching element V 1 ^ are routed via a common line to a fixed contact 10 of a changeover switch Uq. In parallel with this, a fixed contact 1 des.Umschalters U Q is connected to de.n selector arm W 1 via a connecting line L 1 . Analogous to this, the selector arm W 2 is via an on-off switch Sp and a main vacuum switching element V 21 as well
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über einen Widerstand r2 und ein Hilfsvakuumschaltelement V?2 mi-t einem Festkontakt 20 des Umschalters Uq verbunden. Darüber hinaus ist auch hier eine direkte Verbindungsleitung L2 vom Wählerarm W2 zu einem Festkontakt 2 des Umschalters Uq geführt. Über eine Ableitung IT fließt der Strom vom oewegiichen Kontakt des Umschalters Uq in das Netz.r via a resistor 2 and an auxiliary vacuum switching element V? 2 m it a fixed contact 20 of the changeover switch connected Uq. In addition, a direct connection line L 2 is also led from the selector arm W 2 to a fixed contact 2 of the changeover switch Uq. The current flows from the oewegiichen contact of the changeover switch Uq into the network via a derivative I T.
In Fig. 1 ist die Grundstellung, bei der der Wählerarm W. stromführend ist, dargestellt. Eine Umschaltung der Last auf den Wählerarm Wp wird durch Schwenken einer mit den beweglichen Kontakt des Umschalters UQ verbundenen Brücke Br von den Festkontakten 1-10 zu den Festkontakten 10-20 eingeleitet. Dadurch ist die Verbindungsleitung L. stromlos geworden und der Strom wird über das Element V11 geführt. Jetzt wird das Hauptvakuumschaltelement V11 geöffnet, kurz danach auch der Ein-Aus-Schalter S1 und der Strom von der Reihenschaltung aus dem Widerstand r. und dem Hilfsvakuumsehaltelement V1P übernommen. Nunmehr wird das Hilfsvakuumschalteleraent V22 £escklossen un^· übernimmt vom Wählerarm Wp den halben Laststrom. Außerdem fließt während der nun erreichten Zwischenstellung ein Ausgleichsstrom vom Wählerarra Wp üoer den Widerstand r das HiIfsVakuumsehaltelement V22, den Festkontakt 20, die Brücke Br, den Festkontakt 10, das Hilfsvakuumschaltelement V12 und den Widerstand r.. zum Wählerarm W..In Fig. 1, the basic position, in which the selector arm W. is live, is shown. A switchover of the load to the selector arm Wp is initiated by pivoting a bridge Br connected to the movable contact of the switch U Q from the fixed contacts 1-10 to the fixed contacts 10-20. As a result, the connecting line L. has become de-energized and the current is routed via the element V 11 . Now the main vacuum switching element V 11 is opened, shortly thereafter also the on-off switch S 1 and the current from the series circuit from the resistor r. and the auxiliary vacuum holding element V 1 P taken over. Now the auxiliary vacuum switch element V 22 £ esc is closed and takes over half the load current from the selector arm Wp. In addition, while the intermediate position has now been reached, a compensating current flows from the selector arm Wp over the resistor r, the auxiliary vacuum holding element V 22 , the fixed contact 20, the bridge Br, the fixed contact 10, the auxiliary vacuum switching element V 12 and the resistor r .. to the selector arm W ..
Das Hilfsvakuumschaltelement V12 wird geöffnet und kurz darauf der Ein-Aus-Schalter S2 und anschließend das Hauptvakuumschaltelement Vp1 geschlossen, so daß der Laststrom nunmehr über den Ein-Aus-Schalter S2 undThe auxiliary vacuum switching element V 12 is opened and shortly thereafter the on-off switch S 2 and then the main vacuum switching element Vp 1 is closed, so that the load current is now via the on-off switch S 2 and
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das Hauptvakuumschaltelement Vp1 zum Festkontakt 20 des Umschalters UQ fließt. Abschließend werden durch Weiterschwenken der Brücke Br bis zum Festkontakt 2 die beiden letzt genannten Schalter über die Verbindungsleitung L2 kurzgeschlossen.the main vacuum switching element Vp 1 flows to the fixed contact 20 of the switch U Q. Finally, by pivoting the bridge Br further to the fixed contact 2, the two last-mentioned switches are short-circuited via the connecting line L 2.
Bei einer Umschaltung des Laststromes vom Wählerarm Wp auf den Wählerarm Wv werden die einzelnen Schaltelemente in umgekehrter Reihenfolge betätigt, so daß ein einfaches, formschlüssiges Getriebe Verwendung finden kann.When switching the load current from the selector arm Wp on the voter arm Wv become the individual Switching elements actuated in reverse order, so that a simple, form-fitting transmission is used Can be found.
Falls eines der HauptVakuumsehaltelemente V11 bzw. Vp1 fehlerhaft wird und den Strom nicht mehr unterbricht, erfolgt diese Unterbrechung durch den entsprechenden Ein-Aus-Schalter S1 bzw. Sp, so daß eine Gefährdung des Transformators vermieden wird. Da es sich bei diesen Ein-Aus-Schaltern S1 und Sp um normale Schalter mit frei im Öl liegenden Kontakten handelt, werden diese bei Betätigung unter Last einen Lichtbogen ziehen. Der Lichteffekt dieser Lichtbogen, bzw. die entstehenden Zersetzungsgase werden zur Anzeige des Fehlers an dem betreffenden Hauptvakuumschaltelement V11 bzw. Vp1 ausgenutzt. Da die Ein-Aus-Schalter S1 und Sp so ausgelegt und angeordnet sind, daß sie den Nennstrom schalten können, wird nach Ausfall eines der Hauptvakuumschaltelemente für eine gewisse Zeit ohne Unterbrechung ein Notbetrieb aufrecht erhalten. Ein Fehler an den Hilfsvakuumachaltelementen macht sich durch Gasen der Widerstände r oder durch Gasbildung an den Umstellerkohtakten 10 oder bemerkbar.If one of the main vacuum holding elements V 11 or Vp 1 becomes faulty and no longer interrupts the current, this interruption is carried out by the corresponding on-off switch S 1 or Sp, so that the transformer is avoided. Since these on-off switches S 1 and Sp are normal switches with contacts exposed in the oil, they will draw an arc when actuated under load. The light effect of these arcs or the resulting decomposition gases are used to indicate the fault on the relevant main vacuum switching element V 11 or Vp 1 . Since the on-off switches S 1 and Sp are designed and arranged in such a way that they can switch the rated current, emergency operation is maintained for a certain time without interruption if one of the main vacuum switching elements fails. A fault in the auxiliary vacuum hold-up elements is noticeable through gases in the resistors r or through gas formation on the changeover contact clocks 10 or.
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Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ist der Umschalter Uq durch einen Umschalter U mit Festkontakten 1 und 2 ersetzt. Bei dieser Anordnung sind die Ausgänge der beiden HauptVakuumsehaltelemente V11 und Vp1 sowie der Hilfsvakuumschaltelemente V1 ρ und Vpo miteinander und mit der. Ableitung Ij. verbunden. Dadurch kann der Umschalter U wesentlich einfacher sein, als der Umschalter UQ mit seinen vier Festkontakten.In the circuit arrangement according to FIG. 2, the changeover switch Uq is replaced by a changeover switch U with fixed contacts 1 and 2. In this arrangement, the outputs of the two main vacuum holding elements V 11 and Vp 1 and the auxiliary vacuum switching elements V 1 ρ and Vpo are with each other and with the. Derivative Ij. tied together. As a result, the changeover switch U can be much simpler than the changeover switch U Q with its four fixed contacts.
Zur Einleitung der Umschaltung bei dieser Anordnung wird der ebenfalls mit der Ableitung I, verbundene bewegliche Kontakt des Umschalters U in die gestrichelt dargestellte MittelLage gebracht. Danach verläuft die Umschaltung wie bei der Anordnung nach Fig. 1. Abschließend wird die Reihenschaltung aus dem Ein-Aus-Schalter S2 und dem Hauptvakuumschaltkontakt Vp1 durch Anlegen des beweglichen Kontakts vom Umschalter U an den Festkontakt 2 kurzgeschlossen, wodurch in Grundstellung das Vakuumelement strommäßig entlastet wird. Auch hier zeigen die Ein-Aus-Schalter S1 und S2 durch eventuell an ihnen auftretende Lichtbogen Defekte an den Hauptvakuumschaltelementen V11 und V21 an.To initiate the changeover in this arrangement, the movable contact of the changeover switch U, which is also connected to the lead I, is brought into the central position shown in dashed lines. After that, the switching proceeds as in the arrangement according to Fig. 1. Finally, the series connection of the on-off switch S 2 and the main vacuum switching contact Vp 1 is short-circuited by applying the movable contact from the changeover switch U to the fixed contact 2, whereby the vacuum element is in the basic position is relieved in terms of current. Here, too, the on-off switches S 1 and S 2 indicate defects in the main vacuum switching elements V 11 and V 21 due to arcs that may occur on them.
Möglicherweise durch Überschläge über die geöffneten Kontakte des jeweils geöffneten Hilfsvakuumschaltelementes V2 bzw. Vp2 ausgelöste Stufenströme werden in ihrer Große durch die Widerstände r.. bzw. r? begrenzt und verlöschen beim nächsten Stromnulldurchgang.Step currents possibly triggered by flashovers over the opened contacts of the respectively opened auxiliary vacuum switching element V 2 or Vp 2 are determined in their magnitude by the resistors r .. or r ? limited and extinguish at the next current zero crossing.
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