DE2221830B2 - Steuerung fuer in reihe zu den beiden waehlerarmen von stufenschalteinrichtungen in transformatoren vorgesehenen thyristor- lastumschaltern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Steuerung ist bereits bekannt (DT-AS 12 71 820).

In Stufentransformatoren mit sehr unterschiedlichen Stufenspannungen und häufig auftretenden Spannungsunterbrechungen ist die Verwendung von derartigen Stufenschalteinrichtungen stark erschwert, weil bei Spannungswiederkehr zunächst in beiden Steuergeräten ein labiler Schaltzustand herrscht, denn während der Spannungsunterbrechung entsteht an keiner der beiden Lastumschalterseiten ein Spannungsabfall.

Die durch die DT-AS 12 71 820 bekannt gewordene Stufenschalteinrichtung wird unmittelbar über die angewählten Transformatoranzapfungen mit Energie versorgt und enthält für jedes der beiden Steuergeräte außer einer Impulszündstufe und einer Dauerzündstufe noch eine Impulsformerstufe. Die Inpulsformerstufe erfaßt den Spannungsabfall der jeweils gegenüberliegenden Lastschalterseite und formt bei Erreichen eines vorher bestimmten Spannungswertes verzögert einen Zündimpuls für einen in die Impulszündstufe eingebau-

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ten Hilfsthyristor. Durch Zünden dieses Hilfsthyrinors werden die Zündimpulse für die Leistungsthyristoren der betreffenden Lastumschalterseite freigegeben.

Der von der Impulsformerstufe erfaßte Spannungsabfall steuert jedoch gleichzeitig die Dauerzündstufe so, daß diese einen entsprechend dem Spannungsabfall anwachsenden Zündstrom an die Leistungsthyristoren abgibt und letztere bei einem schnell wachsenden Spannungsabfall unkontrolHert, schleichend vor dem Aufireffen des eigentlichen Zündimpulses gezündet werden. Dies ist besonders nachteilig bei Stufenschalteinrichtungen mit mehreren parallel und in Reihe liegenden Leistungsthyristoren für große Spannungen und große Ströme, weil durch ungleichmäßiges Zünden einzelne Leistungsthyristoren unkontrolliert überlastet werden.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Stufenschalteinrichtung besteht in der gleichzeitigen Spannungslosigkeit beider Steuergeräte bei einer Unterbrechung der Spannung, weil bei Spannungswiederkehr möglicherweise beide Steuergeräte Zündimpulse abgeben und einen Stufenkurzschluß einleiten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für eine Steuerung der beschriebenen Art eine Anordnung zu schaffen, mit der die in den Thyristorlastumschaltern vorgesehenen Leistungsthyristoren auch nach einer Spannungsunterbrechung optimal gezündet werden und bei der die Übernahme des Laststromes nach einer Unterbrechung desselben zu einem beliebigen Zeitpunkt eindeutig bestimmt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im Gleichstrompfad einer Drehstrombrückenschaltung zur gemeinsamen Versorgung der Impuls- und der Dauerzündstufe mit Steuerleistung eine Parallelschaltung aus dem Zusatzthyristor einerseits und einem in Reihe mit einem Ladewiderstand liegenden Kondensator zur Spannungsversorgung der Impulszündstufe andererseits angeordnet und sind von der Drehstrombrückenschaltung ein Wechselspannungsanschluß mit einem Isoliertransformator einer Stromversorgung und die beiden anderen über einen ohmschen bzw. einen induktiven Vorwiderstand mit den Primärwicklungen von zwei Wandlern in der Dauerzündstufe verbunden.

Die Erfindung ist sehr vorteilhaft, weil die Leistungsthyristoren durch genau an ihre Charakteristik angepaßte Zündimpulse gezündet werden und durch einen unmittelbar danach über ihre Steuerstrecke fließenden Dauerzündstrom auch bei einer kurzzeitigen Unterbrechung des Laststromes offen gehalten werden, und weil die Stufenschalteinrichtung aus einer von der Stufenspannung unabhängigen Spannungsquelle mit Steuerleistung auch bei kurzzeitigen Spannungsunterbrechungen auf der Lastseite versorgbar ist. Dadurch ist für jeden Augenblick für die mit Leistungsthyristoren bestückten Schaltgeräte ein eindeutiger Schaltzustand gewährleistet. Insbesondere sind Stufenkurzschlüsse durch gleichzeitiges Zünden der Leistungsthyristoren in beiden Schaltgeräten ausgeschlossen. Außerdem wird die Verwendung von in Reihe geschalteten Leistungsthyristoren möglich, weil die Anforderungen an die Gleichzeitigkeit der Zündung durch die erfindungsgemäße Anordnung erfüllt werden.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in einer Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt

F i g. i die Anordnung einer netzabhängigen Steuerung in einem Blockschaltbild,

F i g. 2 den Schaltungsaufbau einer Impulsformerstufe und

Fig.3 den Aufbau und das Zusammenwirken einer Impulszündstufe, einer Dauerzünds ;uf e sowie eines zugehörigen Schaltgerätes aus Thyristoren.

An Anzapfkontakten 2 und 3 einer Stufenwicklung 1 liegen Wählerarme 4 und 5 einer Stufenschalteinrichtung. Die Wählerarme 4 und 5 sind fest mit Klemmen A\ bzw. Al der Stufenschalteinrichtung verbunden. Mit den Klemmen Bi und Bl der Schaltgeräte ist die abgehende Lastleitung 6 verbunden. Die Schaltgeräte enthalten antiparallel geschaltete Gruppen von Leistungsthyristoren 7 bzw. 8. Die Leistungsthyristoren 7 bzw. 8 in den Schaltgeräten werden von ihnen zugeordneten Steuergeräten 9 bzw. 10 gesteuert Die Steuergeräte 9 und 10 werden über einen Umschalter 11 abwechselnd mit Steuerleistung von Klemmen U und V versorgt. Dabei wird die Steuerleistung aus einer auf Erdpotential befindlichem Batterie 12 entnommen und über einen Wechselrichter 13 sowie einen Isoliertransformator 14, dessen Sekundärwicklung zwischen den Klemmen U und V liegt, zugeführt. Außerdem sind die Steuergeräte 9 und 10 über Meßleitungen 15 bzw. 16 mit den Klemmen A2, Bl bzw. Al, Sl des jeweils dem anderen Wählerarm 5 bzw. 4 zugeordneten Schaltgerätes verbunden.

Jedes der beiden Steuergeräte 9 und 10 enthält eine Impulsformerstufe, eine Impulszündstufe und eine Dauerzündstufe. Der genaue Aufbau der Steue-geräte 9 bzw. 10 und der zugehörigen Schaltgeräte mit den Leistungsthyristoren 7 bzw. 8 ist in den F i g. 2 und 3 dargestellt.

Die zwischen den Klemmen A2 und Bl anstehende Spannung wird über die Meßleitungen 15 zwei gegeneinander geschalteten Z-Dioden 17 und einer hierzu parallel geschalteten Gleichrichterbrücke 18 im Meßeingang der Impulsformerstufe zugeführt. Im Gleichstromzweig der Gleichrichterbrücke 18 liegt die Basisstrecke eines Eingangstransistors 19, der bei einem Spannungsanstieg zwischen den Klemmen A2 und Bl aufgesteuert wird und dadurch verzögert durch ein ÄC-Glied aus einem Widerstand 20 und einem Kondensator 21 eine monostabile Kippstufe mit Transistoren 22 und 23 kippt. Durch diesen Kippvorgang wird ein Schalttransistor 24 schlagartig aufgesteuert, in dessen Kollektorleitung die Primärwicklung eines Wandlers 25 in Reihe mit einem Vorwiderstand 26 liegt. Die Sekundärwicklung des Wandlers 25 treibt einen durch einen Widerstand 27 begrenzten Strom über die Steuerstrecke eines Hilfsthyristors 28. Die Stromversorgung der Impulsformerstufe erfolgt über einen Wandler 29, eine Gleichrichterbrücke 30 und einen Glättungskondensator 31, wobei die Klemmen 32 der Primärwicklung des Wandlers 29 in nicht dargestellter Weise mit der Klemme V und dem festen Kontakt 111 bzw. 112 in dem Umschalter 11 verbunden sind. Im übrigen sind die aktiven Schaltelemente der Impulsformerstufe in üblicher Weise über weitere nicht näher benannte, in der Zeichnung jedoch dargestellte, Widerstände und Kondensatoren zur Begrenzung von Strömen und zur Festlegung von Spannungspunkten miteinander verkettet.

Durch das Zünden des Hilfsthyristors 28 entlädt sich in der Impulszündstufe ein Kondensator 33 über zwei parallelgeschaltete Primärwicklungen 34 und 35 eines Wandlers 36, der eine Reihe von potentialunabhängigen Sekundärwicklungen 37 bzw. 38 hat Die Sekundärwicklungen 37 liegen an den Steuerstrecken der Leistungsthyristoren 7, so da¹* diese bei Entladung des Kondensators 33 über den Wandler 36 gezündet werden. Eine in den Verbindungsleitungen zwischen der Sekundärwicklungen 37 und den Steuerstrecken der Leistungsthyristoren 7 vorgesehene Diode 39 sperrt die Sekundärwicklungen 37 gegen einen Dauerzündstrom, der nach dem Zünden der Leistungsthyristoren 7 über deren Steuerstrecke fließt

Die zusätzlich in dem Wandler 36 vorgesehene Sekundärwicklung 38 zündet einen Zusatzthyristor 40, der den bis dahin in Reihe mit zwei parallelen Primärwicklungen 4i und 42 e-nes Wandlers 43 in der Dauerzündstufe liegenden Kondensatoren 33 und einen diesem vorgeschalteten hochohmigen Ladewiderstand 44 kurzschließt Die Versorgung sowohl der Impulszündstufe als auch der Dauerzündstufe mit Steuerleistung erfolgt über Klemmen 45 und eine gemeinsame Zuleitung von der Klemme V und einem der festen Kontakte 111 bzw. 112 des Umschalters 11, In diese gemeinsame Zuleitung ist eine Gleichrichterbrücke 46 eingeschaltet, in deren Gleichstrompfad die Parallelschaltung aus dem Zusatzthyristor 40 und dem Kondensator 33 sowie dessen hochohmigem Ladewiderstand 44 angeordnet ist. Solange der Hilfsthyristor 28 und der Zusatzthyristor 40 sperren, liegen der hochohmige Ladewiderstand 44, der Kondensator 33 sowie die Dauerzündstufe in Reihe und der Kondensator 33 wird im Gleichstrompfad der Gleichrichterbrücke 46 aufgeladen. Der Ladestrom für Kondensator 33 ist durch den Widerstand 44 so begrenzt, daß während des Ladevorganges keine Zündung der Leistungsthyristoren 7 über die Dauerzündstufe erfolgen kann. Die Entladung des Kondensators 33 wird, wie oben ausgeführt, durch Zünden des Hilfsthyristors 28 eingeleitet.

Durch eine Entladung des Kondensators 33 wird über die Sekundärwicklung 38 auch der Zusatzthyristor 40 gezündet, so daß die Primärwicklungen 41 und 42 mit den vollen über die Klemmen 45 fließenden Strömen versorgt werden. Diese Ströme durch die Primärwicklung 41 und 42 sind jedoch gegeneinander phasenverschoben, da der Primärwicklung 41 ein Widerstand 47 und der Primärwicklung 42 eine Drossel 48 vorgeschaltet ist. jeder der Primärwicklungen 41 und 42 sind so viele Sekundärwicklungen 49 bzw. 50 zugeordnet wie Leistungsthyristoren 7 in dem zugehörigen Schaltgerät vorgesehen sind. Die jeweils demselben Leistungsthyristor 7 zugeordneten Sekundärwicklungen 49 und 50 sind über eine Diodenanordnung 51 zusammengeschaltet und treiben einen lückenlosen Gleichstrom über die Steuerstrecke des zugehörigen Leistungsthyristors 7. Die Sekundärwicklungen 37 des Wandlers 36 sind dabei durch die Dioden 39 gegen diesen Dauerzündstrom gesperrt.

Beim Stufenschalten von dem Anzapfkontakt 3 zum Anzapfkontakt 2 wird zunächst der Wählerarm 4 mit dem Anzapfkontakt 2 verbunden. Danach wird der bewegliche Kontakt 113 in dem Umschalter 11 von dem Kontakt 112 auf den Kontakt 111 umgeschaltet. Dadurch erhält das Steuergerät 10 keine Steuerleistung mehr und der Dauerzündstrom über die Steuerstrecken der Leistungsthyristoren 8 wird unterbrochen. Der Laststrom fließt jedoch noch bis zu seinem nächsten natürlichen Nulldurchgang über die Leistungsthyristoren 8 und wird danach, da diese ja in ihren sperrenden Zustand fallen, kurzzeitig von parallel zu den Leistungs-

thyristoren 7 und 8 vorgesehenen ÄC-Gliedern aus Widerständen 53 und Kondensatoren 54 übernommen. Dabei steigt die Spannung zwischen den Klemmen Al und 52 an, so daß in der angegebenen Weise der Eingangsthyristor 19 aufgesteuert wird und somit nach Formung und Verzögerung ein Zündimpuls auf den Hilfsthyristor 28 gegeben wird. Infolge der Zündung des Hilfsthyristors 28 entlädt sich der Kondensator 33 über den Wandler 36 und zündet gleichzeitig alle Leistungsthyristoren 7, so daß der Laststrom nunmehr von dem Anzapfkontakt 2 über den Wählerarm 4 und die Klemmen Ai und Bi zur Lastleitung 6 geführt ist. Gleichzeitig mit der Zündung der Leistungsthyristoren 7 wird auch der Zusatzthyristor 40 gezündet und dadurch der Dauerzündstrom für die Leistungsthyristoren 7 eingeschaltet.

Die Zeitdauer vom letzten Nuildurchgang des Laststromes durch die Leistungsthyristoren 8 bis zum Zünden der Leistungsthyristoren 7 und umgekehrt beim Schalten von Anzapfung 2 nach 3 wird durch die Charakteristik, insbesondere durch die Freiwerdezeit, der verwendeten Leistungsthyristoren bestimmt und durch die Bemessung des /?C-Gliedes aus dem Widerstand 20 und dem Kondensator 21 in der Impulsformerstufe eingestellt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche: 22

1. Steuerung für in Reihe zu den beiden Wählerarmen von Stufenschalteinrichtungen in Transformatoren vorgesehenen Thyristor-Lastumschaltern mit auf Hochspannungspotential liegenden Steuergeräten, deren Schaltzustand von dem Spannungsabfall an der jeweils gegenüberliegenden Lastumschalterseite abhängt, wobei in jedem der beiden Steuergeräte außer einer Impuls- und einer Dauerzündstufe eine Impulsformerstufe vorgesehen ist, die den Spannungsanstieg an der gegenüberliegenden Lastumschalterseite verzögert in einen Zündimpuls für einen in die Impulszündstufe eingebauten Hilfsthyristor umformt und wobei durch Zündung des Hilfsthyristors gleichzeitig alle Lnistungsthyristorer. der zugeordneten Lastumschalterseite über einen als Impulsübertrager dienenden Wandler zündbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit der Zündung der Leistungsthyristoren (7, 8) die die bereits gezündeten Leistungsthyristoren (7 bzw. 8) leitend haltende Dauerzündstufe durch Zünden eines Zusatzthyristors (40) einschaltbar ist, indem der Zusatzthyristor (40) durch den Strom aus mindestens einer zusätzlichen Sekundärwicklung (38) im Wandler (36) der Impulszündstufe aufsteuerbar ist.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Gleichstrompfad einer Drehstrombrückenschaltung (46) zur gemeinsamen Versorgung der Impuls- und der Dauerzf ndstufe mit Steuerleistung eine Parallelschaltung a js dem Zusatzthyristor (40) einerseits und einem in Reihe mit einem Ladewiderstand (44) liegenden Kondensator (33) zur Spannungsversorgung der Impulszündstufe andererseits angeordnet ist, und daß von der Drehstrombrückenschaltung (46) ein Wechselspannungsanschluß mit einem Isoliertransformator (14) einer Stromversorgung und die beiden anderen über einen ohmschen (47) bzw. einen induktiven (48) Vorwiderstand mit den Primärwicklungen (41 und 42) von zwei Wandlern in der Dauerzündstufe verbunden sind.