DE3047521C2

DE3047521C2 - Dreiphasiger Netzkupplungstransformator

Info

Publication number: DE3047521C2
Application number: DE19803047521
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. 4050 Mönchengladbach Weber
Original assignee: Schorch GmbH
Current assignee: Schorch GmbH
Priority date: 1980-12-17
Filing date: 1980-12-17
Publication date: 1985-06-27
Also published as: DE3047521A1

Description

Die Erfindung betrifft einen dreiphasigen Netzkupplungstransformator mit den Merkmalen des Oberbegriffs der Patentansprüche.

In elektrischen Netzen wird die in großen Generatoren erzeugte elektrische Leitung in Maschinentransformatoren zunächst auf eine sehr hohe Spannung herauftransformiert. Dann wird sie transportiert und schließlich in verschiedenen Spannungsstufen auf eine niedrige Verbrauchsspannung herabtransformiert.

Um die Kosten sowohl für den Bau von Schaltanlagen und Transformatoren einzusparen als auch die laufenden Betriebskosten zu senken, sind die Energieversorgungsunternehmen bestrebt, einige dieser Spannungsstufen fortfallen zu lassen. Um vorhandene Anlagen weiter betreiben zu können, treten dann Fälle auf, be: denen die Abspannung einmal über zwei oder mehr Stufen parallel zu einer Abspannung in einer Stufe betrieben wird. Zum Beispiel wird auf dem einen Zweig zuerst von 380 kV auf 220 kV und dann von 220 kV auf UOkV transformiert, auf dem parallelen Zweig aber

ίο von 33OkV gleich auf 110 kV. Die 220-kV-Ebene wird auf diesem Parallelzweig eingespart Wegen der unterschiedlichen Impedanzen in diesen Zweigen teilen sich die Ströme nicht verlustoptimal auf. Vertragsbedingungen über die Lieferung von Wirk- und Blindleistungen können weiter bedingen, daß Maßnahmen ergriffen werden müssen, um eine andere Stromverteilung zu erzwingen. Bekanntermaßen kann durch Einfügung einer Längsspannung im wesentlichen die Blindleistung und durch Einfügen eirer Querspannung im wesentlichen die Wirkleistung verändert werden. Es sind auch andere Lösungen mit Einspeisung von Spannungen von + oder —60° bekannt

Um auch bei veränderlichen Lastverhältnissen angepaßte Möglichkeiten zu haben, werden diese Zusatzspannungen in Transformatoren erzeugt die mit Stufenschaltern ausgerüstet sind, die unter Last auf eine andere Anzapfung umschalten können.

Hierzu ist ein Transformatorensatz bekannt, DE-Z »Schorch-Berichte«, 1974, Seiten 81, 82, bei dem der HauDttransformator eine Oberspannungswicklung hat, die im Sternpunkt mit einem Stufenschalter versehen ist, mit der eine Längsspannung erzeugt werden kann. Er hat weiter eine Unterspannungswicklung mit einem offenen Sternpunkt sowie eine in Dreieck geschaltete dritte Wicklung. Weiter ist ein Zusatztransformator vorgesehen, der eine Stufenwicklung besitzt, die mit einem Stufenschalter versehen ist der den Sternpunkt bildet. Der Wicklungseingang dieser Stufenwicklung ist phasenweise mit den offenen Sternpunktklemmen des Haupttransformators verbunden. Der Zusatztransformator hat weiter eine in Stern geschaltete weitere Wicklung, die mit der Dreieckwicklung des Haupttransformators verbunden ist. Weiter ist eine Ausgleichswicklung vorgesehen. Durch die geeignete Wahl der Verbindungsleitung zwischen dem Haupttransformator und dem Zusatztransformator wird erreicht, daß der Spannungsvektor der Stufenwicklung des Zusatztransformators senkrecht zum Spannungsvektor der Unterspannung des Haupttransformators steht. Somit kann durch Veränderung der Stufenschaltersteilung des Hauptcransformatofs die Blindleistung und durch Veränderung der Stufenschaltersteilung des Zusatztransformators die Wirkleistung verändert werden. Diese bekannte Lösung ist in F i g. 1 dargestellt.

Ein Nachteil der bekannten Lösung liegt darin, daß in der Anlage zwei Transformatoren auf getrennten Fundamenten aufgestellt werden müssen. Dadurch wird auch sehr viel Raum in der Schaltanlage benötigt. Ein weiterer Nachteil ist der, daß bei Kurzschlüssen zwisehen den Verbindungsleitungen zwischen Haupttransformator und Zusatztransformator die Transformatoren sehr gefährdet sind und daher Kurzschlüsse durch aufwendige konstruktive Maßnahmen verhindert werden müssen.

Ziel ist es daher, eine andere Lösung zu suchen, die die Nachteile der bekannten vermeidet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Netzkupplungstransformator als Einzelaggregat in kompak-

ter weniger kurzschlußgefährdeter Bauweise auszubilden.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei dem gattungsgemäßen dreiphasigen Netzkupplungs-.ransformator erfindungsgemäß die in den Ansprüchen gekennzeichneten Merkmale vorgeschlagen.

Ein den Stufenwicklungen zugeordneter Wender bewirkt die Zu- und Gegenschaltung der Stufenwicklung und vergrößert ihren Einstellbereich.

Die Anzapfungen der Stufenwicklung können mit bekannten Mitteln verbunden sein, die sicherstellen, daß das elektrische Potential bei Betätigung des Wenders festgelegt ist.

Weiterhin können die Wicklungen, insbesondere die Stufenwicklungen, in bekannter Weise mit Einrichtungen zur Begrenzung von Überspannungen verbunden sein.

Ferner kann wahlweise eine im Dreieck geschaltete weitere Wicklung bei dem erfindungsgemCBen Netzkupplungstransformator vorgesehen sein.

Der erfindungsgemäße Netzkupplungstransformator zur Verteilung von Wirk- und Blindleistung in Ringnetzen löst die gestellte Aufgabe nach kompakter Bauweise, weil er als Eiüzeiaggregat ausgeführt ist, das nicht wie bei der bekannten zweiteiligen aus I Uupt- und Zusatztransformator besiehenden Lösung so kurzschlußgefährdet ist

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 das Schaltbild der eingangs geschilderten aus Haupt- und Zusatztransformator bestehenden bekannten Anordnung,

F i g. 2 den Schaltplan des erfindungsgemäßen Transformators,

F i g. 3—7 verschiedene Spannungsvektoren der Phase V.

In F i g. 2 sind dargestellt die Stammwicklungen 1 der Oberspannungswicklung und die Stammwicklungen 2 der Unterspannungswicklung sowie die zugeordneten Stufenwicklungen 3, 4 und ihre Verbindungen 5, die Wender und die zusätzliche im Dreieck geschaltete Wicklung 6.

F i g. 3 bis 7 zeigen, daß mit einem einzigen Transformator gemäß der Erfindung die Aufgabe gelöst werden kann, Längs- und Querspannungen zu erzeugen, um den Wirk- und Blindleistungsfluß zu beeinflussen.

Bei den Spannungsvektoren in F i g. 3 bis 7 ist ein Übersetzungsverhältnis der Oberspannung zur Unterspannung von 1 :1 für die verschiedenen Stellungen der Stufenschalter an den Stufenwicklungen gewählt. Dabei sind die Vektoren der Oberspannungswicklung durchgezogen und der Unterspannungswicklung gestrichelt dargestellt. Die Sternpunkte liegen aufeinander, um die Veränderung in den Spannungen optisch sichtbar zu machen. Die Erfindung bezieht sich natürlich nicht nur auf ein Übersetzungsverhältnis von 1:1, sondern es ist der Anlagenkonfiguration entsprechend wählbar. Dabei ist es vom Prinzip her gleichgültig, an welcher Stelle in den parallelen Zweigen der erfindungsgemäße Transformator eingesetzt wird.

Bei den Bildern sind die senkrecht dargestellten Vektoren diejenigen der jeweiligen Stammwicklung 1,2 und die unter 60° bw. 120° liegenden Vektoren die der Stufenwicklungen 3, 4. Beide addieren sich zu den jeweils resultierenden Spannungsvektoren. Die Differenz zwischen den resultierenden Spannungsvektoren stellt die eingefügten Spannungen dar. Durch entsprechende Zwischenstellun;;en bei den Stufenschaltungen können auch entsprechende Zwischenwerte erreicht werden.

F i g. 3 zeigt die volle Einschaltung der Stufenwicklungen beider Wicklungen. Das Ergebnis ist eine große Querspannung 1 V nach 2 V.

F i g. 4 zeigt die Vektoren bei Mittelstellung des Stufenschalters. Die Stufenwicklungen 3,4 sind dabei nicht eingeschaltet Es ergibt sich ein Übersetzungsverhältnis von 1 :1, wobei die Vektoren parallel liegen.

Fig.5 zeigt die volle Gegenschaltung der Stufenwicklungen 3, 4. Das Ergebnis ist eine große negative Querspannung.

F i g. 6 zeigt die volle Einschaltung der Stufenwicklung 3 der Oberspannungsseite und die volle Gegenschaltung der Stufenwicklung 4 auf der Unterspannungsseite. Das Ergebnis ist ein großer Längsspannungsunterschied bei einer kleinen Winkelverschiebung.

Fig.7 zeigt die volle Gegenschaltung der Stufenwicklung 3 der Oberspannungswicklung 1 und die volle Zuschaltung der Stufenwicklung 4 der Unterspannungswicklung 2. Das Ergebnis ist eine negative Längsspannung bei einem kleinen Verdrehwinkel.

Hierzu 2 Biatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Dreiphasiger Netzkupplungstransformator mit Ober- und Unterspannungswicklung, bei dem das leitungsabgewandte Ende der Oberspannungsstammwicklung mit einer auf demselben Kern befindlichen Stufenwicklung mit Sternpunkt-Stufenschalter in Wenderschaltung verbunden ist, welche Stufenwicklung einen Spannungsvektor besitzt, der um +60° bzw. —120° gegenüber dem Spannungsvektor der Oberspannungsstammwickiung verdreht ist, dadurch gekennzeichnet, daß das leitungsabgewandte Ende der Unterspannungsstammwicklung mit einer weiteren Stufenwicklung mit Sternpunkt-Stufenschalter in Wenderschaltung verbunden ist, welche Stufenwicklung einen Spannungsvektor besitzt, der um —60° bzw. +120° gegtnüber dem Spannungsvektor der Unterspannungsstammwicklung verdreht ist

2. Dreiphasiger Netzkupplungstransformator mit Ober- und Unterspannungswicklung, bei dem das leitungsabgewandte Ende der Oberspannungsstammwickiung mit einer auf demselben Kern befindlichen Stufenwicklung mit Sternpunkt-Stufenschalter in Wenderschaltung verbunden ist welche Stufenwicklung einen Spannungsvektor besitzt, der um —60° bzw. +120° gegenüber dem Spannungsvektor der Oberspannungsstammwickiung verdreht ist, dadurch gekennzeichnet, daß das leitungsabgewandte Ende der Unterspannungsstammwicklung mit einer weiteren Stufenwicklung, mit Sternpunktstufenschalter in Wenderschaltung verbunden ist, welche Stufenwicklung einen Spannungsvektor besitzt, der um +60° bzw. —120° gegenüber dem Spannungsvektor der Unterspannungsstammwicklung verdreht ist.

3. Dreiphasiger Netzkupplungstransformator mit Ober- und Unterspannungswicklung, bei dem entweder nur die Oberspannungsstammwickiung oder nur die auf demselben Kern liegende Unterspannungsstammwicklung mit jeweils ihrem leitungsabgewandten Ende mit einer Stufenwicklung mit Sternpunkt-Stufenschalter in Wenderschaltung verbunden ist, welche Stufenwicklung einen Spannungsvektor besitzt, der um 60° bzw. 120° gegenüber dem Spannungsvektor der damit verbundenen Wicklung verdreht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils andere Stammwicklung mit einer Stufenwicklung mit Sternpunkt-Stufenschalter in Wenderoder Grobstufenschaltung verbunden ist, welche Stufenwicklung einen Spannungsvektor hat, der in Phase mit der jeweiligen Stammwicklung liegt.