DE2753464B2 - Einrichtung zur Einstellung der Spannung sowie der Phasenlage von Strom und Spannung in Längs- und Querrichtung unter Last in Drehstromsystemen mit einem Transformatorsatz - Google Patents

Description

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den von den Stufenschaltern (10) abgewählten Ausleitungen der Einstellwicklungen (7, 8, 9) Hegende* Wicklungsabschnitte der drei Phasen im Dreieck geschaltet sind und daß zur Unterdrückung von über c"ese Dreiecksverbindung fließenden Ausgleichsströmen ein einpoliger oder mehrpoliger Sperrtransformator vorgesehen ist, dessen zwei Wicklungen (17,18) in von derselben Einstellwicklung (7) ausgehenden Verbindungsleitungen (Y20, 11) liegen, wobei eine (11) dieser Verbindungsleitungen zwischen zwei Stufenschaltern (10) und die andere (Y20) zwischen den Verbindungen der Enden der Einstellwicklung (7) und einer Erregerwicklung (14) im Erregertraniformatorliegt(Fig. I).

3. Einrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß für mindestens eine der drei Phasen zwei räumlich parallele, jedoch galvanisch voneinander getrennte Einstellwicklungen (8) vorgesehen sind, so daß die Endpunkte der zwischen den von den Stufenschaltern (10) angewählten Ausleitungen der Einstellwicklungen (7, 8, 9) liegenden Wicklungsabschnitte der drei Phasen die Eckpunkte eines Spannungsdreiecks bilden, in dem eine Seite von zwei sich berührungsfrei überlappenden Vektoren darstellbar ist(Fig. 2).

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Enden der Erregerwicklungen (13,14,15) der einzelnen Phasen im Zusatztransformator unmittelbar mit Lastleitungsanschlüssen der ihnen zugeordneten Stufenschalter (10) verbunden sind, so daß die Erregerwicklungen beim Auftreten von Ausgleichsströmen in den von den Stufenschaltern (10) eingeschlossenen Wicklungsabschnitten gleichzeitig Strombegrenzungswiderständesind(Fig.3).

5. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Einstellwicklungen (7,8, 9) über Wender (A, B) im »Stern« oder über die Erregerwicklungen (13,14,15) des Zusatztransformator* und Stufenschalter (10) im »Dreieck« geschaltet sind, wobei Qber Schalter ist »Sternpunkt« gebildet ist

fs. Einrichtung nach Anspruch, 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Erregerwicklungen (13,14, 15) des Zusatztransformators zwischen je zwei Stufenschaltern (10) an beliebigen Anzapfi ngen der Einstellwicklungen (7,8,9) liegt und daß der andere Teil mit den Enden der Einstellwicklungen (7, 8, 9) verbundenist

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Erregerwicklungen (13, 14, 15) im Zusatztransformator

is anliegende Spannung kleiner ist als die Nennspannung der Anlage.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Einstellwicklung (7, 8, 9) zwei einpolige Wender (A, B) zugeordnet sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittelkontakt in den Wendern (A, B) über einen Anlenkwiderstand (12) mit einer etwa in der Mitte der zugehörigen Einstellwicklung (7, 8,

9) liegenden Anzapfung fest verbunden ist

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu jeder der Reihenwicklungen (4,5,6) des Zusatztransformators ein Überspannungsableiter (16) angeordnet ist.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Einstellung der Spannung sowie der Phasenlage von Strom und Spannung in Längs- und Querrichtung unter Last in Drehstromsystemen mit einem Transformatorsatz mit einem Zusatztransformator, dessen Erregerwicklungen aus Einstellwicklungen gespeist iind und dessen Sekundärwicklungen in Reihe mit den Primärwicklungen eines an Hochspannung liegenden Erregertransformators geschaltet sind. Eine derartige Einrichtung ist bereits bekannt (BBC-Nachrichten 1969, H. 2, S. 79 bis 88).

■i) Über derartige Linrichtungen lassen sich Netze kuppeln, deren Momentanspannungen hinsichtlich ihrer Größe und ihrer Phasenlage voneinander abweichen. Üblicherweise werden hierzu Netzkuppeltransformatoren als Spar- oder Volltransformatoren eingesetzt. Bei

>o Spannungseinstellung mit besonders hierzu vorgesehenen Spartransformatoren entspricht deren Leistung etwa Sp-J-^7bzw. Sp-j-^j, wenn mit Spdie Durchgangsleistung und mit / bzw. q der prozentuale Längs- bzw. Quereinstellbereich bezeichnet ist.

Die Spannungseinstellung kann jedoch auch in Boosterschaltung von Transformatoren erfolgen, deren

T+7-

gesamte Leistung sich zu etwa 2

.errechnet. -/

Während bei nur Längseinstellung (q = 0) bzw, nur Quereinstellung (I = 0) die Leistungen dieser Transformatoren zu Spartransformatoren im Verhältnis 2 I stehen, ergibt sich für / = q ein Leistungsverhältnis von etwa 1,4 :1 bzv.ein Gewichtsverhältnis von etwa 1,3 :1.

h5 Wird auch der notwendige größere Isolationsaufwand der auf Hochspannungspotential liegenden Schalter und Wählerleitungen bei den Spartransformatoren berücksichtigt, so sind deren Gesamtgewichte denen der

Transformatoren der Booster-Lösung etwa glejch, Insgesamt gesehen sind jedoch diese Lösungen aufgrund des erforderlichen Gesamtaufwandes noch nicht befriedigend.

Durch den bereits oben genannten Aufsatz in den BBC-Nachrichten {969, H, 2, Seiten 79 bis 88, ist zur Netzkupplung eine Anordnung bekannt, die im wesentlichen aus drei in zwei Kesseln zusammengefaßten Transformatoren besteht Im ersten Kessel ist ein Erregertransformator mit im Stern geschalteten und an einem ersten Versorgungsnetz liegenden Erregerwicklungen vorgesehen. Die Sekundärwicklungen dieses Erregertransformators speisen in einem zweiten Kessel angeordnete Erreger- und Querspannungsstufenwicklungen eines Stelltransformators. In einem dritten, in dem Kessel des Erregertransformators untergebrachten Zusatztransformator, wird eine von den Stufenwicklungen abgegriffene Spannung benutzt, um über in Reihe mit den Erregerwicklungen des Erregertransformators liegenden Reihenwicklungen des Zusatztransformator der Spannung des einen Netzes eine nach Phasenlage und Größe einstellbarer Spannung zu überlagern. Da hierzu im Stelltransformator außer den Querspannungsstufenwicklungen auch Längsspannungsstufenwicklungen erforderlich sind, ist diese Lösung aufgrund der Vielzahl von erforderlichen Verbindungsleitungen zwischen den Stellwicklungen und den zugehörigen Stufenschaltern verhältnismäßig aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Einrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art die Zahl der erforderlichen Transformatorwicklungen zu verringern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Einstellwicklungen Sekundärwicklungen des Erregertransformators sind, daß die den Erregerwicklungen der einzelnen Phasen im Zusatztransformator zugeführte Spannung ausschließlich von den jeweils den beiden anderen Phasen zugeordneten Einstellwicklungen über Stufenschalter abgegriffen ist, daß jede Einstellwicklung zwei getrennt schaltbare Stufenschaltsysteme aufweist und daß die jeweils eingeschalteten, meist unterschiedlich großen Teile dieser Einstellwicklungen in Reihe geschaltet sind.

Nach vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung sind die zwischen den von ckn Stufenschaltern angewählten Ausleitungen der Einstellwicklungen liegenden Wicklungsabschnitte der drei Phasen im Dreieck geschaltet und ist zur Unterdrückung von über diese Dreiecksverbindung fließenden Ausgleichsströmen ein einpoliger oder mehrpoliger Sperrtransformator vorgesehen, dessen zwei Wicklungen in von derselben Einstellwicklung ausgehenden Verbindungsleitungen liegen, wobei eine dieser Verbindungsleitungen zwischen zwei Stufenschaltern und die andere zwischen den Verbindungen der Ende, der Einsteilwicklung und einer Erregerwicklung im Zusatztransformator liegt

Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung sind für mindestens eine der drei Phasen zwei räumlich parallele, jedoch galvanisch voneinander getrennte Einstellwicklungen vorgesehen, so daß die Endpunkte der zwischen den von den Stufenschaltern angewählten Ausleitungen der Einstellwicklungen liegenden Wicklungsabschnitte der drei Phasen die Eckpunkte eines Spannungsdreiecks bilden, in dem eine Seite von zwei sich berührungsfrei übe-lappenden Vektoren darstellbar ist.

Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung sind die beiden Enden der Erregerwicklungen der einzelnen Phasen im Zusatztransformator unmittelbar mit Lastleitungsanschlössen der ihnen zugeordneten Stufenschalter verbunden, so daß die Erregerwicklungen beim Auftreten von Ausgleichsströmen in den von den Stufenschaltem eingeschlossenen Wicklungsabschnitten gleichzeitig Strombegrenzungswiderstände sind.

Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Lösung sind die Enden der Einstellwicklungen über Wender im

ίο »Stern« oder über die Erregerwicklungen des Zusatztransformators und Stufenschalter im »Dreieck« geschaltet, wobei über Schalter der »Sternpunkt« gebüdet ist Dabei liegt ein Teil der Erregerwicklungen des Zusatztransformators zwischen je zwei Stufenschaltem in beliebigen Anzapfungen der Einstellwicklungen des Erregertransformators und der andere Teil ist mit den Enden der Einstellwicklungen verbunden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bestehen darin, daß die an den Erregerwick'ungen im Zusatztransformator anliegende Spannung kleiner ist als die Nennspannung der Anlage und/oder dau jeuer Einstellwicklung zwei einpolige Wender zugeordnet sind, wobei ein Mittelkontakt in den Wendern über einen Anlenkwiderstand mit einer etwa in der Mitte der zugehörigen Einstellwicklung liegenden Anzapfung fest verbunden ist Vorteilhafterweise ist parallel zu jeder der Reihenwicklungen des Zusatztransformators ein Überspannungsableiter angeordnet weil diese Wicklungen aufgrund ihrer relativ niedrigen Windungszahl gegenüber Stoßspannungen verhältnismäßig empfindlich sind.

Die Erfindung ist sehr vorteilhaft, weil sie eine Anordnung mit im Prinzip nur einer Einstellwicklung je Phase ermöglicht, so daß für je zwei Stufenschalter gemeinsame Verbindungsleitungen an die zugehörigen Anzapfungen der Einstellwicklung erforderlich sind. Dadurch ist der in Hochspannungstransformatoren nicht unbeträchtliche Aufwand für die Verbindungsleitungen sowie der zugehörigen Isolation und insbesondere auch der hierfür erforderliche Raumbedarf im wesentlichen halbiert

An Hand einer Zeichnung werden drei Lösungsbeispiele der Erfindung in F i g. 1 bis 3 näher erläutert.
Einander entsprechende Bauteile sind i.i allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die zur Funktion der in den Schaltbildern dargestellten Anordnung erforderlichen Eisenkerne und Kessel sind der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt
Die drei Phasen eines ersten Hochspannungsnetzes

so sind über Hochspannungsdurchführungen U\, V_x, W\ an im Stern geschaltete Primärwicklungen 1, 2 und 3 angeschlossen. Der Sternpunkt ist über eine Klemme Mp gterdet. Über Verbindungsleitungen U\ Xi, V\ Yi und VVi Zi sind Reihenwicklungen 4, 5 i<nd 6 eines Zusatztransformators mit den in einem Erregurtransformatorgehäuse untergebrachten Primärwicklungen 1, 2 und 3 in Reihe geschaltet. Über Hochspannungsdurchführungen U₂, V₂, V'isind die Reihenwicklungen 4,5 und 6 mit einem zweiten Hochspannungsnetz verbunden.

Zum Anschluß der Verbindungsleitungen U_t A₂, K, K₂ und tV| Zi an die Reihenwickkingen 4, 5 und 6 dienen Hochspannungsdurchführungen Xi, V₂ und Z₂.

Jeder der Primärwicklungen 1, 2 und 3 ist eine Einstellwicklung 7, 8 bzw. 9 mit je fünfzehn Anzapfungen zugeordnet. Jede dieser Anzapfungen ist über eine nicht dargestellte Leitung an die Wähler von je zwei Stufenschaltem 10 geführt, wobei diese Leitung erst unmittelbar vor den Wählern in zwei Anschlüsse

aufgeteilt ist. Die Stufenschalter 10 sind in zyklischer Reihenfolge so miteinander verbunden, daß von jeder Einstellwicklung 7, 8 und 9 zu beiden benachbarten Einstellwicklungen eine Verbindung besteht. Die Enden der Einstellwicklungen 7, 8 und 9 sind mit je zwei einpoligen Wendern A bzw. B verbunden. Die Ausgänge der Wender A sind über Zuleitungen Xm, Ym. Z*, an die Eingänge und die Wender θ sind über Zuleitungen ίΛο. V₂₀ und W_x, an die Ausgänge von Erregerwicklungen 13, 14 und 15 im Zusatztransformator angeschlossen. Dabei erfolgt dieser Anschluß in der Weise, daß die Wender A jeweils mit der Erregerwicklung der folgenden und die Wender ömit den Ausgängen der Erregerwicklung der jeweils vorhergehenden Phase in Verbindung stehen. An den Wendern A und B sind außerdem Mittenkontakte vorgesehen, die über Anlenkwiderstände 12 mit der mittleren Anzapfung der zugehörigen Einstellwicklung 7,8 bzw. 9 verbunden sind.

WIIIblini^lMUllgl· ~

Absicherung gegen auftretende Stoßspannungen ein Überspannungsableiter 16 parallelgeschaltet. Im Erregertransformator ist außerdem für jede Phase eine Tertiärwicklung X, Y bzw. Z vorgesehen, die untereinander im Dreieck geschaltet sind und zur Unterdrükkung von unzulässig großen Ausgleichsströmen beim Auftreten von einphasigen Erdschlüssen und anderen sehr unsymmetrischen Belastungen des Netzes dienen. Über Hilfsspannungsanschlußklemmen X,. Y, und Z, liefern diese Tertiärwicklungen außerdem eine Hilfsspannung. Für die Netzkupplung als solche liefern diese Tertiärwicklungen X, Kund Zjedoch keinen Beitrag.

In nicht dargestellter Weise sind die Primärwicklungen 1,2 und 3 die Einstellwicklungen 7,8 und 9 sowie die Wender A und /7und die zugehörigen Stufenschalter 10 zusammen mit den Tertiärwicklungen X, Y und Z in einem Transformatorkessel untergebracht. Dabei sind auf je einem Eisenkern von innen nach außen je eine der Tertiärwicklungen X, Y, Zder Primärwicklungen 1, 2, 3 und der Einsteilwickiungen 7,8 und 9 angeordnet.

In einem zweiten Transformatorkessel sind um entsprechende Eisenkerne die Reihenwicklungen 4, 5 und 6 sowie die Erregerwicklungen 13, 14 und 15 vorgesehen. Die Reihenschaltung der Reihenwicklungen 4, 5 und 6 mit den entsprechenden Primärwicklungen I, 2 und 3 im Erregertransformator erfolgt über die Verbindungsleitungen U\ A₂, Vi Yi und W₁ Z₂, die die entsprechenden Hochspannungsdurchführungen U\. Vi. M-' und X}. Y₂, Z₂ miteinander verbinden. Dagegen ist für den Anschluß der Erregerwicklungen 13, 14 und 15 an die Einstellwicklungen 7,8 und 9 ein mit Isoliermittel gefüllter Tunnel zwischen den beiden Transformatorkesseln angeordnet. In diesem Tunnel sind die eine mittlere Spannung führenden Zuleitungen U₂O, V20, W₂₀, A₂O. Yxh Z_x sowie im Falle der Anordnung gemäß Fig.! zwei zusätzliche zur Wicklung 18 geführte Leitungen in den erforderlichen gegenseitigen Abständen geführt und gegeneinander isoliert

Im Betriebszustand ist ein erstes Hochspannungsnetz über die Hochspannungsdurchführungen Ui, V₁ und W, an die Primärwicklungen 1, 2 und 3 und ein zweites Hochspannungsnetz über die Hochspannungsdurchführungen U₂, V₂ und W₂ an die Reihenwicklungen 4,5 und 6 angeschlossen. Führen beide Hochspannungsnetze sowohl hinsichtlich der absoluten Größe als auch nach der Phasenlage die gleiche Spannung, so werden die Erregerwicklungen i3, i4 und 15 über die ihnen zugeordneten jeweils in Stellung Null gefahrenen Stufenschalter 10 kurzgeschlossen, so daß in den

Reihenwicklungen 4, 5 und 6 praktisch keine Spannungsänderung hervorgerufen ist.

Liegt jedoch zwischen den beiden zu kuppelnden Netzen keine Spannungsgleichheit vor, so wird die Differenz sowohl hinsichtlich der absoluten Höhe der Spannung als auch hinsichtlich ihrer Phasenlage durch eine in die Reihenwicklung 4, 5 und 6 induzierte Zusatzspannung ausgeglichen. Hierzu sind die Erregerwicklungen 13,14 und 15 jeweils mit den beiden anderen Phasen zugeordneten Einstellwicklungen 7, 8 und 9 verbunden, aus denen ihnen über von den Stufenschaltern 10 entsprechend angewählten Anzapfungen, die nach Größe und Phasenlage hierzu erforderliche Spannung zugeführt ist.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung überlagern sich dabei in den Einstellwicklungen die untereinander und auch gegenüber der zu speisenden Erregerwicklung 13,14 bzw. 15 um je 120° phasenverschobenen Spannungen derari, tiau gleichzeitig entsprechend den von den Stufenschaltern 10 eingenommenen Stellungen eine Quer- und eine Längsspannungsregelung erfolgt. Dabei wird durch Zusammenfassen von Spannungsteilen mit gleichen Vorzeichen eine Längsregelung und durch Zusammenfassen von Spannungsteilen mit entgegengesetzten Vorzeichen eine Querspannungseinstellung erreicht.

Zur Erzielung symmetrischer Übertragungsverhältnissc ist es erforderlich, daß jeweils die drei den Eingängen der Erregerwicklungen 13, 14 und 15 und auch die drei den Ausgängen dieser Erregerwicklungen zugeordneten Stufenschalter 19 an einander entsprechenden Anzapfungen der ihnen zugeordneten Einstellwicklungen 7, 8 bzw. 9 liegen. Aus dem gleichen Grund dürfen die Wender A ebenso wie die Wender B nud gemeinsam betätigt werden.

Beim Auftreten sehr ungleichmäßiger Belastung der einzelnen Phasen oder bei einem ungleichmäßigen Schalten von zusammengehörigen Stufenschaltern 10 würde getrieben von den zwischen den jeweils eingeschalteten Anzapfungen der Stufenschalter 10 liegenden Wicklungsabschnitten der Einstellwicklungen 7, 8 und 9 ein Ausgleichsstrom über die im Dreieck geschalteten Mittenabschnitte der Einstellwicklungen fließen.

Zur Unterdrückung eines derartigen Ausgleichsstromes ist bei der Anordnung gemäß Fig. 1 ein Zusatztransformator mit Wicklungen 17 und 18 vorgesehen. Die Wicklung 17 liegt in der Verbindungsleitung Y₂T, zwischen dem Eingang der Erregerwicklung 14 und der Einstellwicklung 7. Durch die Anordnung der Wicklung 18 in der Verbindung 11 zwischen u;n den Einstellwicklungen 7 und 9 zugeordneten Stufenschaltern 10 begrenzt sich ein derartiger Ausgleichsstrom selbst auf einen praktisch vernachlässigbar kleinen Wert.

Bei der Lösung gemäß Fig.2 wird das Auftreten eines Ausgleichsstromes bei ungleichem Schalten von einander zugeordneten Stufenschaltern 10 oder bei stark unsymmetrischer Belastung der Schaltungsanordnung dadurch verhindert, daß in einer der drei Phasen die Einstellwicklung 8 aus zwei galvanisch voneinander getrennten räumlich parallelen Wicklungen besteht

F i g. 3 zeigt schließlich eine Anordnung, in der im Gegensatz zu den vorhergehenden Anordnungen die Erregerwicklungen 13,14 und 15 nicht mit den Wendern A und B, sondern mit den ihnen jeweils zugeordneten Stufenschaltern 10 verbunden sind und dafür die Verbindungen 11 zwischen einander benachbarten

Wendern A und B liegen. Bei dieser Anordnung dienen die Erregerwicklungen 13, 14 und 15 praktisch als Lastwiderstände beim Auftreten eines Ausgleichstromes infolge von ungleichem Schalten der Stufenschalter 10, da sie praktisch die Eckpunkte der im Dreieck geschalteten mittleren Abschnitte der Einstellwicklungen dirstellen. Der über die Wicklungen 4, 5 und 6 auftretende Ausgleichsstrom wird wie bei den Anordnungen gemäß den Fig. 1, 2 und 3 in der Ausbildung über die Wender A bzw. B des Erregertransformators gehindert.

Eine weitere, zeichnerisch nicht dargestellte Möglich-

keit besteht in einer Schaltungsanordnung, die von einem Spannungsstern mit verbundenen »Pfeilspitzen« über die Stellung »Doppelstern« mit verbundenen Pfeilmitten zu dem Spannungsstern mit verbundenen

■> »Pfeilenden« übergeht. Die den Sternpunkt bildenden Schaltelemente Wender A. B oder Stufenschalter 10 müssen dabei jedoch den /3fach größeren Strom führen.

Bei einer Schaltung entsprechend der in F i g. I

dargestellten Schaltung ohne Zusatztransformator 17,

in 18 wechseln dabei die Wicklungsanschlüsse für die Erregerwicklungen 13, 14, 15 von den Enden der Einstellwicklungen 7,8,9 zu den Stufenschaltern 10.

llicr/ii 3 Blatt Zcichiuinucn

Claims (1)

Patentansprüche;

1. Einrichtung zur Einstellung der Spannung sowie der Phasenlage von Strom und Spannung in Längsund Querrichtung unter Last in Drehsiromsystemen mit einem Transformatorsatz mit einem Zusatztransformator, dessen Erregerwicklungen aus Einstellwicklungen gespeist sind und dessen Sekundärwicklungen in Reihe mit den Primärwicklungen eines an Hochspannung liegenden Erregertransformators geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet,

— daß die Einstellwicklungen (7, 8, 9) Sekundärwicklungen des Erregertransformators sind,

— daß die den Erregerwicklungen (13, 14, 15) der einzelnen Phasen im Zusatztransformator zugeführte Spannung ausschließlich von den jeweils den , fceiden anderen Phasen zugeordneten Einsteiftyicklimgen (7, 8, 9) über Stufenschalter (10) abgegriffen ist,

— daß jede Einsteliwicklung (7,8,9) zwei getrennt schaltbare Stufenschaltsysteme (10, A, B) aufweist und

— daß die jeweils eingeschalteten, meist unterschiedlich großen Teile der Einstellwicklungen (7,8,9) in Reihe geschaltet sind