DE2817207A1

DE2817207A1 - Einstellbarer schwenktransformator

Info

Publication number: DE2817207A1
Application number: DE19782817207
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr Ing Stemmler
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1978-04-10
Filing date: 1978-04-20
Publication date: 1979-10-11
Also published as: CH629622A5; GB2018521A; SE421463B; DE2817207C2; CA1141819A; SE7903062L; US4236108A; FR2423042A1; FR2423042B1; GB2018521B

Description

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Einstellbarer Schwenktransformator

Die Erfindung betrifft einen einstellbaren Schwenktransformator zur stufenweisen Einstellung sowohl des Uebersetzungsverhältnisses als auch der Phasenschwenkung, wobei der Hauptwicklung jeder Phase noch auf dem Kern der gleichen oder der Nachbarphase sitzende Teilwicklungen zugeordnet sind, die jeweils noch Anzapfungen haben, von welchen Teilwicklungen eine Wicklung mit der Hauptwicklung verbunden ist und sämtliche Teilwicklungen zunächst nicht miteinander verbunden sind.

Um in einem vermaschten Netz den Wirkleistungsfluss in gewünschter Weise steuern zu können, benutzt man Transformatoren, bei denen man das Uebersetzungsverhältnis und die Phasenschwenkung einstellen kann. Die Einstellung geschieht heute über Stufenschalter, die jedoch der Abnutzung unterworfen sind und daher nicht befriedigen.

Zum Problem der Energieflussregelung in vermaschten Hochspannungsnetzen mittels Spezialtransformatoren für Längs-, Schräg- und Querregelung sei noch verwiesen auf "Brown Boveri Mitteilungen" No.8 (1972), S.376-383.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile bestehender Einrichtungen zu vermeiden und einen einstellbaren Schwenktransformator zu bauen, bei dem man unter Verzicht

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auf Stufenschalter sowohl das Uebersetzungsverhältnis als auch die Phasenschwenkung stufenweise einstellen kann. Erfindungsgemäss wird dies dadurch erzielt, dass bei dem eingangs erwähnten Schwenktransformator je Phase Thyristor-Stromrichter vorgesehen sind, die jeweils mit ihrem einen Anschluss - bzw. dem Anfang oder dem Ende - einer Teilwicklung und mit ihrem anderen Anschluss mit der Anzapfung - bzw. dem Anfang oder dem Ende - einer anderen Teilwicklung über leistungslos arbeitende Trenner verbindbar sind.

Die Erfindung sei jetzt anhand der Figuren näher erläutert, wobei zunächst an einem simplen Beispiel dargelegt werden soll, wie der Wirkleistungsfluss in einem Netz mittels schwenkbarer Transformatoren gesteuert werden kann.

Für die über einen Leitungsabschnitt mit der Impedanz X übertragene Wirkleistung ρ gilt bekanntlich:

Dabei ist:

U, : Eingangsspannungsamplitude

Up : Ausgangsspannungsamplitude

X : Längsimpedanz der Leitung

Αγ.~ ' Ύ* zwischen Ein- und Ausgangs-Spannungszeiger

Es sei angenommen, dass 2 Netze Nl und N2 (bestehend aus Verbrauchern und Energieerzeugern) über zwei Leitungen L

und Lj₃ mit den Impedanzen X und X. verbunden seien.

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Die Spannungszeiger an den Stellen 1 und 2 mögen dabei die in Fig. 1 dargestellte Grosse und Phasenlage haben. Die auf den Leitungen L und L. von Netz 1 nach Netz 2 übertragene Wirkleistung ist dann:
5

• u « »» ti I Ii i Λ if) f A _ι_ j

P — PeL+P/..^ LiWiJ l/U/n · & Ifyjft -χ T \p

ill ^ ^v ACL Ao-'

Unter der Annahme, dass die Impedanzen X = X. = X seien,

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wird in diesem Fall über jede der beiden Leitungen L und

3.

L, die halbe Leistung übertragen.

Wünscht man nun auf der Leitung L, einen grösseren und auf der Leitung L einen kleineren Anteil der Gesamtleistung,

CL

die konstant bleiben soll, zu übertragen, so kann man dies dadurch erreichen, dass man in jeder der beiden Leitungen einen Transformator ST und ST. mit einstellbarer Phasen-

3. D

Schwenkung anordnet.

Schwenkt man den Sekundärspannungszeiger im Transformator ST umüjiß nach links und im Transformator ST^ umalp nach rechts - so wie in Fig. 2 dargestellt - so ergibt sich für die Ueber tragungsleistung:

λ«. η,

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Das Beispiel zeigt, dass - wie gewünscht - die in der Summe gleichbleibende Leistung in stärkerem Masse über die Leitung L. und in geringerem Masse über die Leitung L übertragen

D cL

wird.

Das Prinzip des erfindungsgemäss vorgeschlagenen stromrichtergesteuerten Schwenktransformators sei nunmehr anhand von Fig. 3 beispielsweise erläutert, wobei viele Untervarianten des Prinzips denkbar sind.

Am Eingang des Transformators liegt die Spannung U, (Zeiger). Es wird die Aufgabe gestellt, die Spannung ü_ auf der Sekundärseite des Transformators in Bezug auf U. in der Amplitude und Phase/stufig zu verstellen.

Die TransformatorprimärwicklungP sei- wie bei Höchstspannungstransformatoren üblich - in Stern mit geerdetem Sternpunktsleiter geschaltet.

Die Transformatorsekundärwicklung S ist im Prinzip" "ebenfalls mit Stern mit geerdetem Sternpunktsleiter geschaltet. Allerdings werden hier der Hauptwicklung jeder Phase noch je 2 auf dem Kern der Nachbarphase sitzende TeilwicklungenTzugeordnet, die jeweils noch Anzapfungen haben. Die eine Teilwicklung ist mit der Hauptwicklung verbunden, die andere mit dem geerdeten Sternpunkt. Beide Teilwicklungen sind zunächst nicht miteinander verbunden.

Außerdem gibt es pro Phase 2 Stromrichter STR mit antiparallel geschalteten Thyristoren, die jeweils mit ihrem einen Anschluss mit einer Anzapfung (bzw. dem Anfang oder dem Ende) der einen Teilwicklung und mit ihrem anderen Anschluss mit der Anzapfung (bzw. dem Anfang oder dem Ende) der anderen Teilwicklung über Trenner TR verbindbar sind."

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Je einer der beiden Stromrichter jeder Phase wird über zwei zugehörige Trenner mit einer vorgegebenen Anzapfung (oder dem Anfang, oder dem Ende) der beiden Transformator-Teilwicklungen verbunden.

Die Stromrichter sind im Betrieb dauernd gezündet. Trafosekundärseitig stellt sich also ein der gewählten Anzapfung entsprechender Spannungszeiger ein.

Soll der Sekundärspannungszeiger U₂ in Amplitude und/oder Phase geändert werden, so verbindet man den zunächst noch ungezündeten Stromrichter über seine zugeordneten Trenner im noch stromlosen Zustand mit den gewünschten Anzapfungen der beiden Teilwicklungen. Danach zündet man diesen zweiten Stromrichter (Dauerimpulse bzw. Quasi-Dauerimpulse) und nimmt vom ersten Stromrichter die Impulse weg.

Die Kommutierung des Stromes von einem zu anderem Stromrichter erfolgt innerhalb einer Halbperiode.

Die Stromrichter sind normalerweise auf der potentialmässig "niedrigen Seite der Transformatorwicklung angeordnet . Wenn die Verhältnisse es erlauben, können die Stromrichter statt der Ausführung mit antiparallelen Thyristoren als einzelne Tiiacs ausgeführt sein.

Der erfindungsgemäss vorgeschlagene stromrichtergesteuerte Schwenktransformator hat ausserdem noch folgende wesentliche Eigenschaften:

Die Stromrichter sind immer entweder voll ein- oder voll ausgeschaltet, erzeugen also keine Oberschwingungen.

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Die Stromrichternennleistung beträgt einen Bruchteil der Transformatorleistung.

Durch die Anordnung der Stromrichter auf der ^Niederpöteritialseite sind die Probleme der Isolationsfestigkeit und der Zündimpulsübertragung und ähnliche Probleme besonders einfach zu lösen.

Eine Erhöhung der Stufenzahl - d.h. der Möglichkeit, die Amplitude und Phasenschwenkung feinstufiger einzustellen erhöht nicht den Stromrichteraufwand, allerdings doch den Aufwand an stromlos schaltenden Trennern.

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Claims

BBC Aktiengesellschaft

Brown, Boveri & Cie. ^¹*/??

Baden (Schweiz) "^"

Patentansprüche

Einstellbarer Schwenktransformator zur stufenweisen Einstellung sowohl des Uebersetzungsverhältnisses als auch der Phasenschwenkung, wobei der Hauptwicklung jeder Phase noch auf dem Kern der gleichen oder der Nachbarphase sitzende Teilwicklungen zugeordnet sind, die jeweils noch Anzapfungen haben, von welchen Teilwicklungen eine Wicklung mit der Hauptwicklung verbunden ist, und sämtliche Teilwicklungen zunächst nicht miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass je Phase Thyristor-Stromrichter (STR) vorgesehen sind, die jeweils mit ihrem einen Anschluss mit einer Anzapfung - bzw. dem Anfang oder dem Ende - einer Teilwicklung (T) und mit ihrem anderen Anschluss mit der Anzapfung - bzw. dem Anfang oder dem Ende - einer anderen Teilwicklung (T) über leistungslos arbeitende Trenner (TR) verbunden sind.
2. Schwenktransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Transformator-Primärwicklung als auch die Transformator-Sekundärwicklung (S) im Stern mit geerdetem Sternpunktleiter geschaltet sind.
3. Schwenktransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, «dass mit der Hauptwicklung nicht verbundene Teilwicklungen (T) mit dem geerdeten Sternpunkt verbunden sind.
4. Schwenktransformator nach Ansprüchen 1 bis 3_S dadurch gekennzeichnet, dass je Phase zwei Stromrichter (STR) vorgesehen sind, dass je einer der beiden Stromrichter jeder Phase über zwei zugehörige Trenner (TR) mit einer vorgegebenen Anzapfung - bzw. dem Anfang oder dem Ende - je einer Transformator-Teilwicklung (T) verbunden wird, dass einer

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der beiden Stromrichter (STR) im Betrieb dauernd gezündet ist, dass zwecks Aenderung des Sekundärspannungszeigers in Amplitude und/oder Phase der zunächst noch ungezündete Stromrichter über seine zugeordneten Trenner (TR)\/?loch stromlosen Zustand mit den gewünschten Anzapfungen der Teilwicklungen (T) verbunden wird und dass anschliessend dieser Stromrichter gezündet wird und vom anderen, anfänglich gezündeten Stromrichter die Zündimpulse weggenommen werden.
5· Schwenktransformator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommutierung des Stromes vom einen zum anderen Stromrichter (STR) innerhalb einer Halbperiode erfolgt.
6. Schwenktransformator nach Ansprüchen 1 bis 5_S dadurch

gekennzeichnet, dass die Stromrichter auf der potentialmässig niedrigen Seite der zugehörigen Transformatorwicklung angeordnet sind.
7. Schwenktransformator nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromrichter durch je 2 antiparallele Thyristoren gebildet sind.
8. Schwenktransformator nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromrichter als Triacs ausgeführt sind.

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