DE2357209B1 - Stufenschalter für Stufentransformatoren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stufenschalter, wie er im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher beschrieben ist.

Bei Stufentransformatoren kommt es an einzelnen Wicklungsteilen zu außergewöhnlichen Stoßspannungsbeanspruchungen, deren Höhe wesentlich durch den Aufbau des Stufentransformators und der Wicklungsteile zwischen den einzelnen Anzapfstufen bedingt ist. Diese, vorwiegend durch Aufschwingen einzelner Wicklungsteile bedingten Stoßspannungen gefährden nicht nur die Wicklung des Stufentransformators, sondern vor allem natürlich auch den Stufenschalter selbst Von den am Stufenschalter wirksamen Stoßspannungsbeanspruchungen ist diejenige sehr kritisch, die zwischen gewählter und vorgewählter Anzapfung auftritt, weil sie — außer am Wähler, in der Wählersäule, an den Durchführungen zum Lastumschalter — an sehr vielen Stellen im Lastumschalter auftritt. Eine Bemessung des Lastumschalters für die maximal zwischen den Anzapfstufen zu erwartende Stoßspannung würde den Lastumschalter extrem vergrößern und verteuern. Deshalb sind Maßnahmen erforderlich, um die Stoßspannungsbeanspruchungen über etwa 120 kV innerhalb des Lastumschalters zu verhindern. Hierfür werden heute in zunehmendem Maße spannungsabhängige Widerstände verwendet, die zwischen gewählter und vorgewählter Stufe angeschlossen sind und zusammen mit dem Wähler direkt im Traforaum angeordnet sind (ETZ-A Band 83 [1962], S. 125 und 126).

Die so angeordneten spannungsabhängigen Widerstände begrenzen zwar die auftretenden Stoßspannungen, jedoch ergeben sich Schwierigkeiten dadurch, daß die spannungsabhängigen Widerstände bei Überbeanspruchung oder möglicherweise auf Grund von Alterung thermisch instabil werden können. In diesem Fall bildet sich ein bleibender gut leitender Kanal, so daß der spannungsabhängige Widerstand fortan als Kurzschluß betrachtet werden kann. Da der spannungsabhängige Widerstand zur Reduzierung der Stoßspannung zwischen beiden Anzapfstufen liegen muß und somit dauernd an Stufenspannung liegt, führt ein Versagen des spannungsabhängigen Widerstandes sofort zu einem Stufenkurzschluß, und es ist mit schwersten Schäden, sogar mit der Zerstörung des Transformators zu rechnen. Es ist deshalb auch nachteilig, daß die spannungsabhängigen Widerstände zusammen mit dem Wähler im Traforaum liegen und daß somit eine Revisionsmöglichkeit für die spannungsabhängigen Widerstände nicht besteht, da der Wähler nicht gezogen werden kann. Auch eine Kontrolle der spannungsabhängigen Widerstände nach der Spannungsprüfung des Transformators, die im allgemeinen mit der zweifachen Nennspannung durchgeführt wird, ist somit nicht möglich.
Eine weitere bekannte Möglichkeit zur Verhinderung zu hoher Stoßspannungsbeanspruchungen im Lastumschalter liegt darin, daß im Lastumschalter Schutzfunkenstrecken vorgesehen werden. Jedoch besteht auch hier eine Reihe von Schwierigkeiten: Diese liegen in der Einhaltung des Elektrodenabstandes, in der Unterschiedlichkeit der Ölqualität und darin, daß der Strom über die Schutzfunkenstrecke möglicherweise nicht verlöscht, und auch darin, daß eine Schutzfunkenstrecke nicht bei einer bestimmten Spannung, sondern in einem größeren Spannungsbereich anspricht.

Letzteres kann dazu führen, daß bei der Spannungsprüfung des Transformators bereits die Schutzfunkenstrekke anspricht und daß dann dieses Ansprechen nicht ohne weiteres von einem Isolationsfehler zu unterscheiden ist. Insbesondere mit dem Übergang zu höheren Spannungsebenen setzen sich deshalb die zuvor beschriebenen spannungsabhängigen Widerstände immer mehr durch.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Einsatz der spannungsabhängigen Widerstände so vorzunehmen, daß die Gefahr eines Stufenkurzschlusses über den spannungsabhängigen Widerstand mindestens verringert ist und daß im Fall des Schadhaftwerdens des spannungsabhängigen Widerstandes ein längerer Ausfall des gesamten Stufentransformators nicht befürchtet werden muß. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem eingangs genannten Stufenschalter durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Mittel gelöst.
Es ist zwar bekannt, bei den beschriebenen Stufenschaltern in Verbindung mit dem Lastumschalter Widerstände mit entsprechend dem Strom-Spannungs-Verhältnis veränderlichem Widerstandswert einzusetzen, jedoch wurden diese veränderlichen Widerstände bisher lediglich als Überschaltwiderstände verwendet, um den unterschiedlichen Beanspruchungsfällen besser gerecht werden zu können. Es ist in diesem Zusammenhang auch bereits vorgeschlagen worden (DT-PS 1 146 191), die so verwendeten Überschaltwiderstände für den Fall des reinen Schutzes gegen Überspannungen über eine Funkenstrecke einzuschalten, so daß im Fall des Durchzündens der Funkenstrecke eine Verbindung der beiden Anzapfstufen über die veränderlichen Widerstände vorliegt. Diese Lösung kann jedoch aus den eingangs genannten Gründen ebenfalls nicht befriedigen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere in folgendem: Auf Grund der schaltungstechnischen Maßnahme ist bei der Zerstörung des

spannungsabhängigen Widerstandes ein satter Stufenkurzschluß stets vermieden, da der Kurzschlußstrom in einem solchen Fall durch die Überschaltwiderstände begrenzt wird. Außerdem ergeben sich gegenüber der Anordnung der spannungsabhängigen Widerstände am Wähler günstigere Leitungsführungen für die erforderlichen Anschlußleitungen. Infolge der räumlichen Maßnahme, also der Unterbringung der spannungsabhängigen Widerstände im Lastumschalter ist nicht nur die Kontrollmöglichkeit für die spannungsabhängigen Widerstände geschaffen worden und die Möglichkeit des raschen Auswechselns der spannungsabhängigen Widerstände, sondern es ist nun auch möglich, daß im Schadensfall die Gasentwicklung im Lastumschalter zum Ansprechen des zugehörigen Schutzrelais führt, so daß der mögliche Fehler von vornherein als im Lastumschalter liegend erkennbar ist

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung bietet sich an, wenn sie auf die vielfach verwendeten zylindrischen Lastumschalter mit segmentartig angeordneten Haupt- und Hilfskontakten angewendet wird, wobei dann die spannungsabhängigen Widerstände in Höhe der Überschaltwiderstände, unterhalb der Kontaktsegmente als parallel zur Zylinderachse angeordnete Säulen, die durch einen konzentrischen Isolierzylinder von den Überschaltwiderständen getrennt sind, ausgebildet sind. Hierdurch ist vermieden, daß das bei einer möglichen Zerstörung der spannungsabhängigen Widerstände entstehende Gas in den Bereich der Überschaltwiderstände eindringt, dort zu Überschlägen führt und die kurzschlußstrombegrenzende Wirkung der Überschaltwiderstände aufhebt. Der Hartpapierzylinder kann dabei gleichzeitig zur Befestigung der Überschaltwiderstände dienen. Die Anordnung ermöglicht auch die Ausbildung eines thermischen Strömungsfeldes, was die Kühlung begünstigt. Ferner sind sehr kurze Verbindungsleitungen, die frei im öl liegen und nicht isoliert werden müssen, möglich. Hieraus resultiert wiederum eine optimale Raumausnutzung des Lastumschalters. Auf Grund ihrer Lage im Inneren eines großen Hartpapierzylinders sind die spannungsabhängigen Widerstände optimal geschützt und müssen nicht wie bei der bekannten Ausführung jeweils mit einem eigenen Hartpapierzylinder umgeben werden, der die thermischen Verhältnisse wesentlich verschlechtem würde.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 die schaltungstechnische Maßnahme als Schaltbild und

F i g. 2 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen zylindrischen Lastumschalters im Schnitt.

Wie zunächst aus der F i g. 1 hervorgeht, besteht der an den beiden Anzapfstufen Al und Al einer Stufenwicklung SW angeschlossene Lastumschalter aus den üblichen Schaltelementen wie den beiden Dauerkontakten Di bzw. Dl, den beiden Hilfskontakten Hi bzw. Hl und den beiden Überschaltwiderständen Ri bzw. Rl, sowie der gemeinsamen Lastableitung Y. Die Funktion der Lastumschaltung von z. B. der gewählten Anzapfstufe /42 auf die vorgewählte Anzapfstufe Ai ist hinreichend bekannt und braucht hier nicht näher erläutert zu werden. Das Wesentliche an dem hier dargestellten Stufenschalter ist der spannungsabhängige Widerstand SA W, der eine ständige Verbindung der jeweils gewählten Anzapfstufe A2 und der vorgewählten Anzapfstufe Ai herstellt. Dieser spannungsabhängige Widerstand ist erfindungsgemäß von den Anzapfstufen Ai, Al her gesehen hinter den Überschaltwiderständen Ri, R2 angeschlossen, so daß, sollte es im Störungsfall zu einer Kurzschlußverbindung über den spannungsabhängigen Widerstand SA W kommen, der Stufenkurzschlußstrom durch die Überschaltwiderstände Ri, R2 begrenzt wird.

Wie aus der F i g. 2 ersichtlich, ergibt sich eine besonders vorteilhafte Anordnung der spannungsabhängigen Widerstände, wenn diese in einem zylindrischen Lastumschalter mit segmentartig angeordneten Haupt- und Hilfskontakten Verwendung finden sollen. Die spannungsabhängigen Widerstände werden hierbei als parallel zur Zylinderachse 1 angeordnete Säulen 2 ausgebildet. Hierdurch ergibt sich eine besonders günstige Raumaufteilung innerhalb des zylindrischen ölgefäßes 3, wenn die spannungsabhängigen Widerstände unterhalb der in Segmenten angeordneten Kontaktsysteme 4 zusammen mit den Überschaltwiderständen Al, R2, im unteren Teil des zylindrischen Gefäßes, etwa auf Höhe der Überschaltwiderstände sitzen. Die spannungsabhängigen Widerstände sind dabei von einem eigenen Isolierzylinder 6 umgeben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Stufenschalter für Stufentransformatoren zum Umschalten der Last von einer Anzapfstufe auf eine benachbarte, die mittels eines spannungsabhängigen Widerstandes überbrückt sind, wobei jeder Anzapfstufe in einem Lastumschalter mit eigenem ölgefäß mindestens ein Überschaltwiderstand zugeordnet ist und wobei beim Umschaltvorgang die beiden Anzapfstufen kurzzeitig unter Einschaltung der Überschaltwiderstände miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der spannungsabhängige Widerstand (SA W) im ölgefäß (3) des Lastumschalters angeordnet ist und von den Anzapfstufen (Ai, A2) her gesehen, hinter den den beiden Anzapfstufen zugeordneten Überschaltwiderständen (Al, R2) angeschlossen ist.

2. Stufenschalter nach Anspruch 1 mit einem zylindrischen Lastumschalter mit segmentartig angeordneten Haupt- und Hilfskontakten, dadurch gekennzeichnet, daß die spannungsabhängigen Widerstände in Höhe der Überschaltwiderstände, unterhalb der Kontaktsegmente als parallel zur Zylinderachse (1) angeordnete Säulen (2), die durch einen konzentrischen Isolierzylinder (6) von den Überschaltwiderständen (Ri, R2) getrennt sind, ausgebildet sind.