DE69808469T2

DE69808469T2 - Kombibierte anordnung eines verteilungstransformators und schalters

Info

Publication number: DE69808469T2
Application number: DE69808469T
Authority: DE
Inventors: Shulin Li; Xujun Zhang
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-05-22
Filing date: 1998-05-22
Publication date: 2004-05-06
Anticipated expiration: 2018-05-23
Also published as: CN1200585A; ATE225563T1; EP0993008A1; AU739165B2; CN1256786A; CN1141721C; EP0993008B1; AU7423998A; JP2001525994A; WO1998053466A1; RU2216062C2; EP0993008A4; US6181125B1; DE69808469D1

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Leistungsverteilungsanlage, insbesondere eine kombinierte Vorrichtung aus einem Verteilungstransformator und Schaltern.
Hintergrund der Erfindung
Derzeit sind in China die meisten Leistungsverteilerschränke mit einem dreischenkeligen Drehstrom-Verteilungstransformator mit Δ/Y₀-Schaltung ausgestattet, während Hochspannungslastschalter, Regelschalter, Hochspannungs-Schnellsicherungen (oder Trennschalter) etc. außerhalb des abgedichteten Gehäuses des Verteilungstransformators angeordnet sind. Als Folge davon besitzt ein in China eingesetzter Leistungsverteilungsschrank ein größeres Volumen, belegt mehr Platz und erfordert mehr Wartungsarbeiten. Die US-A-2 198 489, die eine kombinierte Vorrichtung aus einem Verteilungstransformator und Schaltern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 beschreibt, offenbart eine Leistungstransformator-Nebenstation für den Einsatz in mehrphasigen Spannungsversorgungssystemen, wobei die Hochspannungs-Lastschalter, Regelschalter, Hochspannungs-Schmelzsicherungen etc. sich im Inneren einer abgedichteten Umschließung befinden, so dass die Installationen der Nebenstation ein relativ kleines Volumen haben und weniger Platz beanspruchen. Die US-A-2 229 531 beschreibt einen Satz aus Einzelphasen-Transformatoren, die mit Hilfe von Leitungen in Serie geschaltet sind, wobei mindestens ein Satz von Hochspannungs-Schmelzsicherungen sowie andere Schalter in Form individueller Bauteile in Serie angeschlossen sind, um ein Leistungsverteilungssystem zu bilden. In den Vereinigten Staaten wird üblicherweise ein integrierter Leistungsverteilungsschrank verwendet, in welchem ein fünfschenkeliger Drehstromverteilungstransformator in Y₀/Y₀-Schaltung angeordnet ist, wobei die Hauptkörper von Hochspannungs-Lastschaltern, Regelschaltern und Hochspannungs-Schmelzsicherungen im Inneren des abgedichteten Gehäuses des Verteilungstransformators untergebracht sind. Damit besitzt ein Leistungsverteilungsschrank, wie er in den Vereinigten Staaten eingesetzt wird, ein geringeres Volumen, belegt weniger Platz und erfordert weniger Wartungsarbeiten. Allerdings hat der integrierte Leistungsverteilungsschrank den Nachteil, dass er nicht in einem neutralen, nicht-geerdeten Spannungsversorgungssystem eingesetzt werden kann, und zwar deshalb nicht, weil in einem neutralen, nicht-geerdeten Spannungsverteilungssystem unabhängig davon, ob sich der als Y/Y₀-Schaltung verschaltete Transformator oder der Transformator im Δ/Y₀-Anschlussmodus befindet, die Unterbrechung einer Phase einer Hochspannungs-Schmelzsicherung bewirkt, dass die beiden anderen Phasen Versorgungsspannungen aufweisen, die wesentlich Oberoder unterhalb der betreffenden Nennspannungen liegen. Dies beeinträchtigt nicht nur die Qualität der Spannungsversorgung, sondern führt wahrscheinlich auch zu Beschädigungen der elektrischen Geräte der Abnehmer, wenn die Geräte bei einer solch hohen oder niedrigen Spannung arbeiten. Derzeit besteht in China eine Lösung dieses Problems darin, gleichzeitig sämtliche drei Phasen zwangsweise abzuschalten, wenn ein Fehler in einer Phase auftritt. Offensichtlich ist dies aber nicht sehr vernünftig.
Offenbarung der Erfindung
Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer kombinierten Vorrichtung aus einem Verteilungstransformator und Schaltern, die sowohl in einem neutralen, geerdeten Spannungsversorgungssystem als auch in einem neutralen, nichtgeerdeten Spannungsversorgungssystem eingesetzt werden kann. Wenn Hochspannungs-Schmelzsicherungen am Auftreten eines Phase-Erde-Fehlers oder bei einem Fehler zwischen zwei Phasen unterbrochen werden, können die fehlerfreien Phasen in einem normalen Spannungsversorgungszustand arbeiten, lediglich die fehlerhaften Phasen befinden sich in einem vollständig offenen Zustand, demzufolge die kombiniert Vorrichtung aus Verteilungstransformator und Schaltern gemäß der Erfindung drei Phasen aufweist, die sich nicht gegenseitig stören.
Zu diesem Zweck enthält die kombinierte Vorrichtung aus einem Verteilungstransformator und Schaltern gemäß der Erfindung ein Gehäuse, das mit Niederspannungsbuchsen und Hochspannungsbuchsen ausgestattet sind, und in welchem ein fünfschenkeliger, dreiphasiger Verteilungstransformator untergebracht ist. Die Niederspannungswicklungen des dreiphasigen und fünfschenkeligen Verteilungstransformators sind in Y₀-Art verschaltet, ihre Ausgangsanschlüsse führen durch die Niederspannungsbuchsen aus dem Gehäuse heraus, wobei die Niederspannungsbuchsen als Niederspannungs-Ausgangsanschlüsse der kombinierten Vorrichtung fungieren. Die Hochspannungswicklungen des dreiphasigen fünfschenkeligen Verteilungstransformators sind in Reihe geschaltet mit mindestens einem Satz von Hochspannungs-Schmelzsicherungen, um drei Phasen von Hochspannungs-Phasenarmen zu bilden, und die drei Phasen der Hochspannungs-Phasenarme sind nach Δ-Art verschaltet. Die Hochspannungs-Ausgangsanschlüsse der kombinierten Vorrichtung werden aus dem Gehäuse durch die Hochspannungsbuchsen an Anschlusspunkten der drei Phasen der Hochspannungs-Phasenarme herausgeführt.
Um die Unterbrechungsfähigkeit und die Zeit-Strom-Kennlinie der Hochspannungs-Schmelzsicherungen zu verbessern, können zwei Hochspannungs-Schmelzsicherungen gleicher Leistung oder unterschiedlicher Leistung in Serie in jeden Hochspannungs-Phasenarm geschaltet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt schematisch den Aufbau der kombinierten Vorrichtung aus Verteilungstransformator und Schaltern gemäß der Erfindung;
2a und 2b zeigen schematisch die Verschaltungen von zwei Sätzen von Hochspannungs-Phasenarmen der kombinierten Vorrichtung aus Verteilungstransformator und Schaltern gemäß der Erfindung, wobei zwei Sätze von Hochspannungs-Schmelzsicherungen auf unterschiedliche Weise verschaltet sind.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
1 zeigt schematisch den Aufbau der kombinierten Vorrichtung aus einem Verteilungstransformator und Schaltern gemäß der Erfindung. Wie in 1 gezeigt wird, enthält die kombinierte Vorrichtung aus einem Verteilungstransformator und Schaltern gemäß der Erfindung ein Gehäuse 2 mit Niederspannungsbuchsen 10 und Hochspannungsbuchsen 20 sowie einen innerhalb des Gehäuses 2 angeordneten dreiphasigen und fünfschenkeligen Verteilungstransformator 3. Die Anschlüsse der Niederspannungswicklungen W_A2, W_B2, W_C2 sind mit den Bezugszeichen x, a; y, b; z, c bezeichnet, wobei die Anschlüsse x, y, z direkt miteinander verbunden sind, um einen Anschluss n als Erdanschluss zu bilden. Auf diese Weise sind die Niederspannungswicklungen W_A2, W_B2, W_C2 als Y₀-Schaltung verschaltet. Durch die Niederspannungsbuchsen 10 werden die Niederspannungs-Ausgangsanschlüsse der kombinierten Vorrichtung von den Anschlüssen a, b, c und n herausgeführt. Die Eingangsanschlüsse der Hochspannungswicklungen W_A1, W_B1, W_C1, des dreiphasigen, fünfschenkeligen Verteilungstransformators 3 sind mit den ersten Anschlüssen eines Satzes von Regelschaltern K_2A, K_2B, K_2C verbunden, während die zweiten Anschlüsse des Satzes von Regelschaltern K_2A, K_2B, K_2C an die ersten Anschlüsse eines Satzes von Hochspannungs-Schmelzsicherungen R_A, R_B, R_C angeschlossen sind. Die zweiten Anschlüsse A', B', C' des Satzes von Hochspannungs-Schmelzsicherungen R_A, R_B, R_C sind an die herausgeführten Anschlüsse Z, X und Y der Hochspannungswicklungen W_C1, W_A1, W_B1, eingeschlossen. Außerdem sind die Anschlüsse A', B', C' an die ersten Anschlüsse der Hochspannungs-Lastschalter K_1A, K_1B, K_1C angeschlossen, während die zweiten Anschlüsse A, B, C der Hochspannungs-Lastschalter K_1A, K_1B, K_1C aus dem Gehäuse 2 über die Hochspannungsbuchsen 20 herausgeführt sind, die als die Hochspannungs-Eingangsanschlüsse der kombinierten Vorrichtung fungieren. Die oben erläuterte Verschaltungsart ist eine sog. Δ/Y₀-Verschaltungsart, wobei die Δ/Y₀-11-Verschaltungsart bevorzugt wird. Die Hochspannungswicklungen W_A1, W_B1, W_C1, die Regelschalter K_2A, K_2B, K_2C und die Hochspannungs-Schmelzsicherungen R_A, R_B, R_C, die in Serie geschaltet sind, bilden drei Phasen der Hochspannungsphasenarme A'X, B'Y, C'Z. Tatsächlich wird in dem dreiphasigen, fünfschenkeligen Verteilungstransformator 3 die Δ-Schaltart gebildet, indem die Hochspannungs-Phasenarme A'X, B'Y, C'Z hintereinander geschaltet sind. Außerdem ist das Gehäuse 2 mit einem Isoliermedium 4 gefüllt, damit eine ausreichende Isolierfestigkeit garantiert ist.
Die Hochspannungs-Schmelzsicherung R_A, R_B, R_C der kombinierten Vorrichtung aus einem Verteilungstransformator und Schaltern gemäß der Erfindung sind vorzugsweise Überlastsicherungen.
Außerdem befinden sich die manuellen Betätigungsmechanismen der Regelschalter K_2R, K_2B, K_2C und die Hochspannungs-Lastschalter K_1A, K_1B, K_1C sowie die Schmelzsicherungselemente 5 der Hochspannungs-Schmelzsicherungen R_A, R_B, R_C außerhalb des Gehäuses 2 der kombinierten Vorrichtung aus Verteilungstransformator und Schaltern, um in bequemer Weise bedient und gewartet werden zu können.
Die folgende Diskussion konzentriert sich auf die Arbeitsweise der kombinierten Vorrichtung aus Verteilungstransformator und Schaltern gemäß der Erfindung für den Fall, dass es zu einer Störung kommt. Kommt es zu einem Phasen-R-Fehler an der Hochspannungswicklung W_A1, des dreiphasigen, fünfschenkeligen Verteilungstransformators 3, so wird die Phase A der Hochspannungs-Schmelzsicherung R_A unterbrochen, und damit verliert die Hochspannungswicklung W_A1 ihren Erregerstrom, während die Hochspannungswicklungen W_B1, W_C1, der intakten Phasen B und C immer noch mit den normalen Nennspannungen von der Drehstrom-Spannungsversorgung gespeist werden, während die entsprechenden Flüsse ϕb und ϕc eine Schleife durch die zwei seitlichen Schenkel bilden. Da die Niederspannungswicklung W_A2 der Phase A mit einer Lastimpedanz verbunden ist, kann der zusammengesetzte Fluss aus den Flüssen ϕb und ϕc kaum durch den Schenkel der Phase A zurückfließen, und somit ist die Induktionsspannung an der Niederspannungswicklung W_A2 sehr gering. Damit ist unter der Bedingung, dass die Schmelzsicherung R_A unterbrochen ist, die Spannung zwischen der Phase A und Erde, nämlich Ua0, die an der Niederspannungsseite des dreiphasigen Vier-Leiter-Spannungsversorgungssystsems abgegeben wird, nahezu null, während die intakten Phasen B und C immer noch die Nennspannungen liefern können.
Im Folgenden wird eine Zwei-Phasen-Störung diskutiert. Kommt es an den Hochspannungswicklungen W_A1 und W_B1 des dreiphasigen, fünfschenkeligen Verteilungstransformators zu einer Störung, so werden die Hochspannungs-Schmelzsicherungen R_A und R_B der Phasen A und B unterbrochen, und damit verlieren die Hochspannungswicklungen W_A1 und W_B1 ihren Erregerstrom, während die Hochspannungswicklung W_C1, der intakten Phase C immer noch mit den normalen Nennspannungen aus der Drehstrom-Spannungsversorgung gespeist wird und der entsprechende Fluss ϕc eine Schleife durch die beiden seitlichen Schenkel bildet. Da die Niederspannungswicklungen W_A2 und W_B2 der Phasen A und B mit der Lastimpedanz verbunden sind, kann der Fluss ϕc kaum durch die Schenkel der Phasen A und B zurückfließen, und dementsprechend ist die Induktionsspannung der Niederspannungswicklungen W_A2 und W_B2 der fehlerhaften Phasen sehr gering. Daher sind unter der Bedingung, dass die Schmelzsicherungen R_A und R_B der Phasen A und B unterbrochen sind, die Spannung Ua0 der Phase A gegen R und die Spannung Ub0 der Phase B gegen Erde am Ausgang der Niederspannungsseite des dreiphasigen Vier-Leiter-Spannungsversorgungssystems nahezu null, während die intakte Phase C immer noch eine Nennspannung liefern kann.
Falls notwendig, können natürlich zwei oder mehr Sätze von Hochspannungs-Schmelzsicherungen in Serie in den Hochspannungs-Phasenarmen der Kombinierten Vorrichtung aus Verteilungstransformator und Schaltern gemäß der Erfindung vorgesehen werden. 2a und 2b zeigen schematisch zwei unterschiedliche Verbindungen zwischen drei Phasen von Hochspannungs-Phasenarmen einer kombinierten Vorrichtung aus Verteilungstransformator und Schaltern gemäß der Erfindung, wobei zwei Sätze von Hochspannungs-Schmelzsicherungen in Reihe geschaltet sind. In 2a sind in dem Hochspannungs-Phasenarm der Phase A zwei Hochspannungs-Schmelzsicherungen R_A1 und R_A2 in Reihe geschaltet an dem Eingangsanschluss der Hoch spannungswicklung W_A1. In ähnlicher Weise sind in den Hochspannungs-Phasenarmen der Phasen B und C zwei Hochspannungs-Schmelzsicherungen in Reihe geschaltet, d. h. R_B1 R_B2 und R_C1, R_C2 sind an den Eingangsanschlüssen der Hochspannungswicklungen W_B, und W_C1 angeschlossen. Die in Reihe in jedem Hochspannungs-Phasenarm angeordneten beiden Hochspannungs-Schmelzsicherungen können identisch oder verschieden voneinander sein. Vorzugsweise handelt es sich bei den Hochspannungssicherungen R_A1, R_B1, und R_C1, um Strombegrenzungssicherungen, und die Hochspannungssicherungen R_A2, R_B2, R_C2 sind Überlastsicherungen mit besserer Zeit-Strom-Umkehrkennlinie.
Die Verschaltungsbeziehungen der drei Phasen der Hochspannungs-Phasenarme der kombinierten Vorrichtung aus Verteilungstransformator und Schaltern gemäß 2b sind ähnlich wie in 2a. Der Unterschied liegt nur darin, dass die Gruppe von Hochspannungs-Schmelzsicherungen R_A1, R_B1, R_C1, an den Eingangsanschlüssen der Hochspannungswicklungen W_A1, W_B1, W_C1, in Reihe geschaltet sind, während die andere Gruppe von Hochspannungs-Schmelzsicherungen R_A2, R_B2, R_C2 in Reihe an die Eingangsanschlüsse der Hochspannungswicklungen W_A1, W_B1, W_C1, angeschlossen sind.
Die kombinierten Vorrichtungen aus Verteilungstransformator und Schaltern, die mit den Hochspannungs-Phasenarmen gemäß 2a oder 2b ausgestattet sind, weisen Betriebszustände auf, die ähnlich dem oben Beschriebenen sind. Weitere Erläuterungen entfallen.
Industrielle Anwendbarkeit
Die kombinierte Vorrichtung aus Verteilungstransformator und Schaltern gemäß der Erfindung lässt sich entweder bei einem neutralen nicht-geerdeten Spannungsversorgungssystem oder bei einem Spannungsversorgungssystem einsetzen, dessen neutraler Leiter über Lichtbogen-Unterdrückungsspulen oder kleine Widerstände mit Erde verbunden ist. Die Vorrichtung lässt sich weiterhin in einem Spannungsversorgungssystem einsetzen, dessen neutraler Leiter direkt geerdet ist. Da die Hochspannungs-Schmelzsicherungen in Serie in den drei Phasen der Hochspannungs-Phasenarme geschaltet sind, welche nach Δ-Art verschaltet sind, lässt sich garantieren, dass die normale Spannungsversorgung der intakten Phasen nicht störend beeinflusst wird durch gestörte Phasen, so dass die Zuverlässigkeit der Spannungsversorgung verbessert werden kann.

Claims

Kombinierte Vorrichtung aus einem Verteilungstransformator und Schaltern, umfassend ein Gehäuse (2), das mit Niederspannungsbuchsen (10) und Hochspannungsbuchsen (20) ausgestattet ist, und einen dreiphasigen, fünfschenkligen Verteilungstransformator (3), der in dem Gehäuse (2) angeordnet ist, wobei die Niederspannungswicklungen (W_A2, W_B2, W_C2) des dreiphasigen, fünfschenkligen Verteilungstransformators (3) in Y₀-Anschlußform verschaltet sind und ihre Ausgangsanschlüsse aus dem Gehäuse (2) heraus durch die Niederspannungsbuchsen (10), welche als Niederspannungs-Ausgangsanschlüsse der Kombinationsvorrichtung dienen, nach außen geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungswicklungen (W_A1, W_B1, W_C1) des dreiphasigen, fünfschenkligen Verteilungstransformators (3) in Reihe mit mindestens einem Satz von Hochspannungssicherungen (R_A, R_A ₁, R_A2; R_B, R_B2, R_B2; R_C, R_C1, R_C2) geschaltet sind, um drei Phasen von Hochspannungs-Phasenarmen zu bilden, und die Hochspannungs-Phasenarme in Δ-Verschaltungsart verschaltet sind, wobei die Hochspannungs-Eingangsanschlüsse der kombinierten Vorrichtung durch die Hochspannungsbuchsen (20) von Anschlußpunkten der drei Phasen der Hochspannungs-Phasenarme aus dem Gehäuse (2) herausgeführt sind.
Kombinierte Vorrichtung aus einem Verteilungstransformator und Schaltern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungssicherungen Überlastsicherungen sind.
Kombinierte Vorrichtung aus einem Verteilungstransformator und Schaltern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungssicherungen Strombegrenzungssicherungen sind.
Kombinierte Vorrichtung aus einem Verteilungstransformator und Schaltern nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Satz von Strombegrenzungssicherungen zusätzlich in Serie in den drei Phasen der Hochspannungs-Phasenarme angeordnet ist.
Kombinierte Vorrichtung aus einem Verteilungstransformator und Schaltern nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungs-Phasenarme in Δ/Y₀-11-Schaltungsart verschaltet sind.