DE69727093T2

DE69727093T2 - Schutzsystem für einen Dreiphasenverteiltransformator mit einer durch ein dielektrisches Fluidum unterstützten Isolierung

Info

Publication number: DE69727093T2
Application number: DE69727093T
Authority: DE
Inventors: Thomas De Sedouy; Philippe Folliot
Original assignee: Alstom T&D SA
Current assignee: Grid Solutions SAS
Priority date: 1996-04-04
Filing date: 1997-03-13
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2017-03-14
Also published as: CA2201770A1; FR2747245A1; ATE257625T1; ES2213809T3; PT800251E; DK0800251T3; FR2747245B1; EP0800251A1; US5898556A; EP0800251B1; DE69727093D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Schutz eines dreiphasigen Verteilertransformators mit Isolation in einer dielektrischen Flüssigkeit.
Insbesondere findet die Erfindung auf Verteilertransformatoren Anwendung, die sich in Netzen befinden, die mit kompensiertem Neutralleiter betrieben werden, d. h. in denen der Neutralpunkt der in Sternschaltung angeordneten Sekundärseite des Transformators des Quellenanschlusses über einen Blindwiderstand L, der den Kapazitäten des Netzes zugeordnet ist, geerdet ist, so dass bei einem Auftreten einer Störung der Erdung der Strom während der Störung theoretisch null ist.
Bei den Verteilertransformatoren mit dielektrischen Flüssigkeit besteht im Fall einer Störung die Gefahr der Erwärmung des Dielektrikums, wodurch ein Überdruck hervorgerufen wird, der einen solchen Wert erreichen kann, dass eine Explosion erfolgt, was auf Grund des Herausschleuderns des Dielektrikums schwerwiegende Folgen für die Umgebung haben würde.
Das französische Patent Nr. 2 629 955 beschreibt eine Vorrichtung zum Schutz eines dreiphasigen Transformators, der in eine dielektrische Flüssigkeit getaucht ist, vor einer Störung, die aus einem Absinken des Pegels der dielektrischen Flüssigkeit auf einen bestimmten Wert besteht.
Die Vorrichtung ist für jede Phase auf der Hochspannungsseite mit einer Stromstärkebegrenzungs-Schmelzsicherung ausgestattet und so beschaffen, dass ein Schwimmer im Fall eines Absinkens des Pegels des Dielektrikums einen satten Kurzschluss zwischen einem Punkt jeder Phase, der sich zwischen den Schmelzsicherungen und der. Wicklungen des Transformators befindet, und einem vierten Kontakt, der mit der Masse des Transformators verbunden ist, erzeugt.
Jedoch ist eine derartige Vorrichtung in einem Netz, das mit kompensiertem Neutralleiter betrieben wird, wie weiter oben angegeben worden ist, nicht zufriedenstellend. Im Fall des Auftretens der Störung (Absinken des Pegels auf eine solche Höhe, dass der Schwimmer den Kontakt zwischen den vier Punkten herstellt) wird nämlich ein Dreiphasenschluss vorliegen, der über den Massekontakt eine Verbindung zur Erde hätte, und nur zwei Sicherungen werden trennen und der Strom wird unter Berücksichtigung der Betriebsweise mit kompensiertem Nullleiter zwischen der nicht getrennten dritten Phase und der Erde mit einer Stärke fließen, die zu gering ist, um die dritte Schmelzsicherung auszulösen, aber groß genug ist, um entweder eine Erwärmung der dielektrischen Flüssigkeit, die den Druck ansteigen und den Tank explodieren lässt, oder aber ein Auslösen des Quellenanschlusses hervorzurufen.
Das Dokument US 4 002 949 beschreibt ein Schutzsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die vorliegende Erfindung hat folglich zum Ziel, ein System vorzuschlagen, das in einem Netz unabhängig davon, ob es mit kompensiertem Neutralleiter betrieben wird oder nicht, sicher und einwandfrei funktioniert.
Dieses Ziel wird durch ein Schutzsystem gemäß Anspruch 1 erreicht.
Es wird nun die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung gegeben, wobei sich auf die beigefügte Zeichnung bezogen wird, worin die einzige Figur eine schematische Darstellung ist, die einen dreiphasigen Verteilertransformator mit Isolation in einer dielektrischen Flüssigkeit, der mit dem Schutzsystem gemäß der Erfindung ausgerüstet ist, zeigt.
Es handelt sich beispielsweise um einen Transformator 20 kV-410 kV.
Mit 1 ist die dreieckige Hochspannungswicklung und unter 2 ist die sternförmige Niederspannungswicklung bezeichnet. Die Hochspannungswicklung 1 wird von den drei Phasen 3, 4 und 5 gespeist, die mittels isolierender Durchführungen 7, 8 und 9 in den Tank des Transformators eindringen, der schematisch als Rechteck 6 dargestellt ist.
Die Niederspannungswicklung 2 speist die Leitungen der Phasen 10, 11 und 12, die den Tank 6 mittels isolierender Durchführungen 13, 14 und 15 durchqueren, und genauso ist der Neutralpunkt 16 an einen Neutralleiter 17 angeschlossen, der den Tank mittels einer isolierenden Durchführung 18 durchquert.
Auf der Hochspannungsseite sind zwei der drei Phasen, hier die mit 3 und 4 bezeichneten Phasen, über eine Strombegrenzungs-Schmelzsicherung 19 bzw. 20 mit der Hochspannungswicklung 1 verbunden sind, während die mit 5 markierte dritte Phase nicht mit einer Schmelzsicherung ausgerüstet ist. Diese Schmelzsicherungen lösen normalerweise oberhalb eines Stromstärkewertes aus, der als Abschaltstromstärke I_C bezeichnet wird und beispielsweise 60 A beträgt. Unterhalb dieses Wertes, beispielsweise zwischen 36 und 60 Ampere, gibt es eine kritische Stromstärkezone, in der sich die Schmelzsicherung erwärmt, Schaden nimmt und schlecht unterbricht. Um diese Schmelzsicherungen gegen ein schlechtes Betriebsverhalten in dieser kritischen Stromstärkezene zu schützen, ist gemäß der Erfindung jede Strombegrenzungs-Schmelzsicherung 19, 20 in Reihe mit einer Mikro-Schmelzsicherung 21 bzw. 22 geschaltet, die schneller als die Strombegrenzungs-Schmelzsicherung ist und jeweils aus einem kurzen gekerbter: Silberplättchen gebildet ist. Ihre Rolle besteht darin, für schwache Fehlerströme in der kritischen Strormstärkezone der Strombegrenzungs-Schmelzsicherung am Boden der Kerbe mit hoher Genauigkeit einen Schmelzvorgang zu verwirklichen. Jeder Mikroschmelzsicherung ist ein Schlagstift 23 bzw. 24 zugeordnet.
Ein derartiger Schlagstift ist an sich bekannt: Er ist aus einem Kontaktfinger gebildet, der von einer Feder, die durch einer Stahldraht gespannt gehalten wird, vorwärts getrieben wird. Der unter 25, 26 dargestellte Stahldraht ist parallel zur Mikroschmelzsicherung 21, 22 geschaltet. Der Stahldraht des Schlagstifts hat einen elektrischen Widerstand, der viel höher als jener des Silberplättchens der Mikroschmelzsicherung ist, so dass im normalen Betrieb der Strom in das Silberplättchen fließt, wodurch eine Alterung des Stahldrahts vermieden wird. im Fall eines Überstroms in der kalibrierten Zone, die der kritischen Zone entspricht, schmilzt das Silberplättchen, wobei ein Lichtbogen auftritt, der die Spannung an den Anschlussklemmen der Mikroschmelzsicherung erhöht und den Strom in Richtung des Stahldrahts lenkt, der ebenfalls schmilzt und dabei den Kontaktfinger des Schlagstift freigibt. Dies ist die herkömmliche Funktionsweise einer Schmelzsicherung mit Schlagstift.
Die Freigabe des Kontaktfingers eines Schlagstifts betätigt die Schließvorrichtung einer dreiphasigen Kurzschlussvorrichtung 29, 30. Diese Betätigung wird mittels eines beliebigen mechanischen Auslösesystems sichergestellt oral ist durch die Leitungsführung 31 in unterbrochenen Linien dargestellt. Außerdem umfasst das System einen Drucksensor 32, der in dem Fall, in dem der Druck des Dielektrikums die Stellgröße des Sensors überschreitet, ebenfalls die Kurzschlussvorrichtung 29–30 betätigt. Außerdem wird die Schutzvorrichtung durch einen Füllstandssensor 33 vervollständigt.
Falls der Pegel unter einen vorgegebenen Wert absinkt, bewirkt der Sensor 33, der beispielsweise aus einem einfachen Schwimmer gebildet ist, das Schließen eines Kontakts 34, der einen Stromkreis schließt, der einen Schlagstift 35 enthält, dessen Stahldraht 36 zwischen den Neutralpunkt 16 und eine Phase 12 geschaltet ist. Bei Notwendigkeit wird ein Begrenzungswiderstand 37 in den Stromkreis eingefügt. Das Schließen des Kontakts 34 lässt in dieser Schaltung einen Strom fließen, der den Stahldraht 36 des Schlagstifts 35 schmelzen lässt, wodurch sein Kontaktfinger 38 freigegeben wird und das Schließen der dreiphasigen Kurzschlussvorrichtung 29, 30 ausgelöst wird.
Folglich wird in dem Fall, in dem eine Störung auftritt, etwa ein Überstrom, ein Überdruck oder ein Leck des Dielektrikums, was ein Absinken des Pegels unter einen bestimmten Wert nach sich zieht, ein satter Kurzschluss zwischen den drei Hochspannungsphasen 3, 4 und 5 und einem Punkt, der zwischen den Schmelzsicherungen 19, 20 und der Hochspannungswicklung 1 liegt, ausgelöst, wodurch sofort die Unterbrechung durch die Schmelzsicherungen 19 und 20 hervorgerufen wird.
Die Mikroschmelzsicherungen 21 und 22 sind nicht stark genug, um eine Unterbrechung zu bewerkstelligen, und dienen nur der Umsetzung eines Überstroms in eine mechanische Betätigung mittels des Schlagstifts 29, 30, um das Schließen der Kurzschlussvorrichtung 29, 30 sicherzustellen, um die Schmelzsicherungen 19, 20 auszulösen, die ihrerseits zur Unterbrechung fähig sind. Die nicht unterbrochene dritte Phase 5 bleibt unter Spannung, wird jedoch nicht von Strom durchflossen, denn es gibt keinen möglichen Rückweg mehr, weil die Phasen 4 und 6 unterbrochen sind.
Bei diesem Transformator ist der gesamte Hochspannungsteil gegenüber der Niederspannung und gegenüber dem Tank Überisoliert. Darunter ist zu verstehen, dass dann, wenn für die übrigen apparativen Anlagen des Netzes die Isolation so ausgeführt ist, dass sie x kV in Bezug auf Masse standhalten können, hier die Isolation so ausgelegt ist, dass sie einer höheren Spannung standhalten kann.

Claims

System zum Schutz eines dreiphasigen Verteilertransformators, der in eine in einem Tank (6) enthaltene dielektrische Flüssigkeit eingetaucht ist, wobei der Transformator Hochspannungswicklungen (1) besitzt, die über drei Phasen (3, 4, 5) versorgt werden, die von dem Tank isoliert sind und Strombegrenzungs-Schmelzsicherungen (19, 20) aufweisen, die in der Weise angeordnet sind, dass wenigstens zwei (3, 4) der drei Phasen (3, 4, 5) mit den Hochspannungswicklungen (1) über eine Strombegrenzungs-Schmelzsicherung (19, 20) verbunden sind, umfassend eine dreiphasige Kurzschlussvorrichtung (29, 30), die zwischen den Strombegrenzungs-Schmelzsicherungen (19, 20) und den Hochspannungswicklungen (1) auf der Hochspannung liegt, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe mit jeder der zwei mit einer Strombegrenzungs-Schmelzsicherung (19, 20) ausgerüsteten Phasen (3, 4) eine Schutz-Mikroschmelzsicherung (21, 22), die schneller als die Strombegrenzungs-Schmelzsicherung ist, angeordnet ist, wobei der Mikroschmelzsicherung ein Schlagstift (23, 24) zugeordnet ist, wobei das Schutzsystem wenigstens ein Mittel (32, 33) für die Erfassung eines Fehlers in Bezug auf wenigstens einen der beiden folgenden Punkte umfasst: Druck in dem Tank und Pegel des Dielektrikums; wobei die Kurzschlussvorrichtung zwischen den drei Hochspannungsphasen (3, 4, 5) angeordnet ist, wodurch ein Satter Kurzschluss zwischen diesen drei Hochspannungsphasen (3, 4, 5) an einem Punkt, der zwischen den Strombegrenzungs-Schmelzsicherungen (19, 20) und den Hochspannungswicklungen (1) liegt, hervorgerufen wird und wobei die Kurzschlussvorrichtung durch das Fehlererfassungsmittel (32, 33) und bei einer Auslösung der Mikroschmelzsicherung (21, 22) außerdem durch den Schlagstift (23, 24) gesteuert wird.