DE2221830C3 - Steuerung für in Reihe zu den beiden Wählerarmen von Stufenschalteinrichtungen in Transformatoren vorgesehenen Thyristor-Lastumschaltern - Google Patents

Description

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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 Dauerzündsiufe 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 eingebauten I iillsthyiisior. Durch Zünden dieses Hilfsthyristors werden die Zündimpulse für die Lcistungsthyrisioren der betreffenden Laslumschallerseite freigegeben.

Der von der Impulsformerslufe erfaßte Spannungsabfall steuert jedoch gleichzeitig die Dauerzündstufe so, dal! diese einen einsprechend dem Spannungsabfall anwachsenden Zündstrom an die Leistungsthyristoren abgibt und letztere bei einem schnell wachsenden Spannungsabfall unkontrolliert, schleichend vor dem Auftreffen 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 gleichzeitigem Spannungslosigkeit beider Steuergeräte bei einer Unterbrechung der Spannung, weil bei Spannungswiederkehr möglicherweise beide Steuergeräte Zündimpulse abgeben und einen Stufenkurzschluß einleiten.

Der Erfindung liest daher die Aufgabe zugrunde, für eine Steuerung der beschriebenen Art eine Anordnung zu schaffen, mit der die in den Thyristoriastumschaltcrn 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 Drehsirombrückenschaltung 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 Dauerzündistufe 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

Fig. 1 die Anordnung einer net/abhängigen Sleuerung in einem Blockschaltbild,

F i g. 2 den Schaltungsaufbau einer Iinpiilsfonnerstufe und

Fig. 3 den Aufbau und das Zusammenwirken einer s Impulszündstufe, einer Dauerzündsiiife sowie eines zugehörigen Schaltgerätes aus Thyristoren.

An Anzapfkontakten 2 und 3 einer Stufenwicklung 1 liegen Wählerarme 4 und 5 einer Stufenschalteinrichtung. Die Wühlerarme 4 und 5 sind fest mit Klemmen A\ bzw. Aider Stufenschalteinrichtung verbunden. Mit den Klemmen ßl und Bl der Schaltgeräte ist die abgehende Lastleitung 6 verbunden. Die .Schallgeräte enthalten antiparallel geschaltete Gruppen von Leistungsthyristoren 7 bzw. 8. Die Lcistungsthyristoren 7 bzw. 8 in den Schaltgeräten werden von ihnen zugeordneten Steuergeräten 9 bzw. 10 gesteuert. Die Steuergeräte 9 und 10 werden über einen Umschalter Il abwechselnd mit Steuerleistung von Klemmen LJ 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 Al, Bl bzw. Ai, Bi des jeweils dem anderen Wählerarm 5 bzw. 4 zugeordneten Schaltgerätes verbunden.

ledes der beiden Steuergeräte 9 und (0 enthält eine Impulsformerslufe, eine Impulszündstufe und eine Dauerzündstufe. Der genaue Aufbau der Steuergeräte 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 Al 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 Al und Bl aufgesteuert wird und dadurch verzögert durch ein RC-G\\ed aus einem Widerstand 20 und einem Kondensator 21 eine monostabile Kippstufe mit Transistoren 22 und 23 kippt. Durch diesen Kippvorgang wird ein Schalttransistor 24 schlagarrg 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 2/ begrenzten Strom über die Steuerstrecke eines Hilfsthyristors 28. Die Stromversorgung der Irnpulsformerstufe 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 Kund dem festen Kontakt 111 bzw. 1112 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 fts 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 Sekundäi wicklungen 37 liegen an den Steuerstrecken der Lcistungsthyristoren 7, so daß diese bei teilladung des Kondensators 33 über den Wandler 36 gezündet werden. Eine in den Verbindungsieitungen zwischen den Sekundärwicklungen 37 und den Steuerstrecken der Leis'ungsthyristoren 7 vorgesehene Diode 39 sperrt die Sekundärwicklungen 37 gegen einen Dauerzündsirom. 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 41 und 42 eines Wandlers 43 in der Dauerzündstufe liegenden Kondensatoren 13 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 II. In diese gemeinsame Zuleitung ist eine Gleichrichterbrücke 46 eingeschaltet, in deren Gleichstrompfad die Parallelschaltung aus dem Zusatzthyristor 40 und dom 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 4! 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 SchaltgenU vorgesehen sind. Die jeweils demselben Leistungsthvristor 7 zugeordneten Sekundärwicklungen 49 und 50 sind über eine Diodenanordnung 51 zusammengeschart 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 !S2 auf den Kontakt 111 umgeschaltet. Dadurch erhält das Steuergerat 10 keine Steucrleisumg mehr und der Dauerzündstrom über die Steuerstrecken der LeisUingsthyristoren 8 wird unterbrochen. Der Laststrom fließt jedoch noch bis zu seinem nächsten natürlichen Nulldurchgang über die Leistung.ithyristoren 8 und wird danach, da diese ja in ihren sperrenden Zustand fallen, kurzzeitig von parallel zu den Leistung

thyristoren 7 und 8 vorgesehenen RC-Gliedern aus Widerständen 53 und Kondensatoren 54 übernommen. Dabei steigt die Spannung zwischen den Klemmen Al und Ö2 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 AX und BX 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 Nulldurchgang 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 line durch die Bemessung des KC-Gliedes aus den Widerstand 20 und dem Kondensator 21 in de Impulsformerstufe eingestellt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. 22 21 83U

   Pateni:insprüche:

   I. Steuerung für in Reihe zu den beiden Wähltrarmen von Siufenschalleinrichtungen in Transformatoren vorgesehenen Thyristor-Lastumschaltern mit auf Hochspannungspolential 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 Lastumschalterscite verzögert in einen Zündinipuls für einen in die Impulszündstufe eingebauten Hilfsthyristor umformt und wobei durch Zündung des Hilfsthyristors gleichzeitig alle Leistungsthyristoren der zugeordneten Lastumschalterseitc 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 Dauerzündslufe 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. 2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Gleichstrompfad einer Drehstrombrückenschaltung (46) zur gemeinsamen Versorgung der Impuls- und der Dauerzündstufe mit Steuerleistung eine Parallelschaltung aus dem Zusatzthynstor (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 Isoliertrans^cormator (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.