DE876564C

DE876564C - Multi-phase power transformer or choke coil with an extinguishing coil connected to the star point of the power winding

Info

Publication number: DE876564C
Application number: DES4867D
Authority: DE
Inventors: Richard Dr-Ing Habil Elsner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1942-10-22
Filing date: 1942-10-22
Publication date: 1953-05-15

Description

Mehrphasiger Leistungstransformator oder Drosselspule mit einer im Sternpunkt der Leistungswicklung angeschlossenen Löschspule Die Erfindung bezieht sich auf einen mehrphasigen Leistungstransformator oder Drosselspule mit sterngeschalteter Leistungswicklung, bei dem zur Löschung des Erdschlußstromes in Hochspannungsnetzen im Sternpunkt der Leistungswicklung eine Löschspule angeschlossen ist, die im Erdschlußfall nur einen Teil der Phasenspannung übernimmt.Multi-phase power transformer or reactor with an im The neutral point of the power winding connected quenching coil The invention relates relying on a multi-phase power transformer or reactor with a star-connected Power winding that is used to quench the earth fault current in high-voltage networks A quenching coil is connected at the star point of the power winding, which in the event of an earth fault only takes over part of the phase voltage.

Bei Höchstspannungstransformatoren ist es bereits bekannt, die Spannung im Sternpunkt im Fall eines Erdschlusses dadurch auf einen Bruchteil der Phasenspannung abzusenken, daß man außer der im Sternpunkt der Leistungswicklung angeschlossenen Erdschlußdrossel an den Klemmen einer in offenem Polygon geschalteten Wicklung noch eine weitere Drosselspule anschließt, die bei Erdschluß den Restteil der Phasenspannung übernimmt.In the case of extra-high voltage transformers, it is already known that the voltage At the star point in the event of an earth fault, this means a fraction of the phase voltage lower that one is connected to the power winding in addition to the star point Earth fault choke on the terminals of a winding connected in an open polygon another choke coil is connected, which in the event of a ground fault the remaining part of the phase voltage takes over.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei gleicher Aufteilung der Erdschlußspannung entweder einen besonderen Eisenkern für die zweite Drosselspule oder sowohl den Eisenkern wie auch die Drosselspule selbst einzusparen, indem beide Teile mit dem Transformator zu einer baulichen Einheit vereinigt werden.The invention is based on the object with the same division the earth fault voltage either a special iron core for the second reactor or to save both the iron core and the choke coil itself by using both Parts can be combined with the transformer to form a structural unit.

Erfindungsgemäß wird zu diesem Zweck bei einem mehrphasigen Leistungstransformator oder Drosselspule mit in Stern geschalteter Leistungswicklung, an deren Sternpunkt eine Erdschlußdrossel angeschlossen ist, die nur für einen Teil der Phasenspannung ausgelegt ist, der Rest der Phasenspannung durch entsprechende Ausbildung des Transformatoreisenk erns von der Phasenwicklung übernommen. Dies wird z. B. dadurch erreicht, daß man dem Eisenkern wenigstens einen freien magnetischen Rückschluß gibt, der im Erdschlu.ßfall den Unsymmetriefluß führt und den oder die Rückschlüsse mit Luftspalten versieht, die so bemessen sind, daß der ihren Amperewindungsbedarf deckende gleichphasige Erdschlußlöschstrom in den Wicklungen des Transformators Spannungsabfälle erzeugt, die einen wesentlichen Bruchteil der Phasenspannung ausmachen, während die Erdschlußlöschspule den verbleibenden Rest der Erdschlußspannung übernimmt. Die Rückschlüsse können dabei gegebenenfalls regelbare Wicklungen tragen, die von einer auf den Hauptschenkeln angeordneten, im offenen Polygon geschalteten Wicklung gespeist werden. Die Windungszahlen der auf den Rückschlüssen untergebrachten Wicklungen sind daher etwa gleich der Windungszahl einer Phase der Polygonwicklung zu machen. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, daß schädliche und -vor allein unkontrollierbare Jochflüsse, wie sie sich im Fall einer Ausführung mit unbewickelten Rückschlüssen bei Erdschluß einstellen, vermieden werden.According to the invention is for this purpose in a polyphase power transformer or choke coil with star-connected power winding at its star point an earth leakage reactor is connected, which is only for a part the Phase voltage is designed, the rest of the phase voltage through appropriate training of the transformer iron core is taken over by the phase winding. This is z. B. achieved by giving the iron core at least one free magnetic yoke there, which leads the asymmetry flow in the case of a ground fault and the conclusion or conclusions provided with air gaps which are dimensioned so that their ampere turns requirement opaque in-phase earth fault extinguishing current in the windings of the transformer Generates voltage drops that make up a substantial fraction of the phase voltage, while the earth-fault quenching coil takes over the remainder of the earth-fault voltage. The conclusions can optionally carry adjustable windings, which from a winding arranged on the main legs and connected in an open polygon be fed. The number of turns of the windings accommodated on the yokes must therefore be made roughly equal to the number of turns in one phase of the polygon winding. Such an arrangement has the advantage that it is harmful and uncontrollable before alone Yoke flows, as they are in the case of a version with unwound inferences set in the event of a ground fault.

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes wiedergegeben.Various exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawing reproduced.

Die Fig, i zeigt den Fäll eines Transformators mit unbewickelten Rückschlüssen, die Fig. 2 eine Anordnung, bei der die Rückschlüsse mit Wicklungen versehen sind.The Fig, i shows the case of a transformer with unwound backlinks, FIG. 2 shows an arrangement in which the conclusions are provided with windings.

In Fig. i sind mit i die Hauptschenkel und mit 2 die Rückschlußschenkel des Eisenkerns bezeichnet. 3 stellt die Hochspannungswicklung dar, q. die Niederspannungswicklung. Beide Wicklungen sind in Stern geschaltet. Die Hochspannungswicklung ist im Sternpunkt o über eine Erdschlußlöschspule 5 geerdet, die im Erdschlußfall einen Teil der Phasenspannung übernimmt. Der Sternpunkt der Niederspannungswicklung ist frei. Der magnetische Widerstand der Rückschlußschenkel 2 ist durch Anordnung von Luftspalten künstlich erhöht. Die Luftspalte sind zweckmäßig über die Länge der Rückschiußschenkel verteilt. Kommt es darauf an, die bei der Anordnung nach Fig. i auftretenden Jochflüsse im Efdschlußfall zu vermeiden, z. B. bei starker Belastung des Sternpunkts, dann empfiehlt es sich, eine Anordnung nach Fig. 2 zu wählen. Hier sind mit i wieder die Hauptschenkel des Eisenkerns, die keine Luftspalte besitzen, bezeichnet und mit 2 die Luftspalte enthaltenden Kernrückschlüsse. 3 ist die in Stern geschaltete und im Sternpunkt o über eine Erdschlußlöschspule 5 geerdete Hochspannungswicklung. q. ist die gleichfalls in Stern geschaltete Niederspannungswicklung. Mit 6 ist eine außer den Leistungswicklungen auf den Hauptschenkeln angeordnete, im offenen Dreieck geschaltete Wicklung angedeutet. Die Wicklung 6 speist die auf den Rückschlußschenkeln q. angebrachten, in Reihe geschalteten Wicklungen 7. Diese haben etwa die gleiche Windungszahl wie die einzelnen Phasenwicklungen der im offenen Dreieck geschalteten Wicklung 6. Die Rückschlußschenkel sind auch bei der Anordnung nach Fig.2 so bemessen, daß bei Aufnahme des gewünschten Anteils der Phasenspanneng an den Wicklungen 3 des Transformators der in den Wicklungen 7 fließende Strom gerade den Amperewindungsbedarf der Rückschlüsse deckt. Für die Rückschlüsse kann eine höhere Sättigung zugelassen werden als für die Hauptschenkel. Der Verlauf des Erdschlußlöschstroms i. in den Wicklungen 3 ist in der Fig. 2 durch Pfeile angedeutet. Der in den Wicklungen 6 und 7 fließende Strom ist demnach Dabei ist ü das Übersetzungsyerhältnis Wicklung 3 : Wicklung 6.In Fig. I, i denotes the main legs and 2 denotes the return legs of the iron core. 3 represents the high voltage winding, q. the low voltage winding. Both windings are connected in star. The high-voltage winding is grounded at the star point o via an earth-fault extinguishing coil 5, which takes over part of the phase voltage in the event of an earth fault. The star point of the low-voltage winding is free. The magnetic resistance of the yoke legs 2 is artificially increased by the arrangement of air gaps. The air gaps are expediently distributed over the length of the back section leg. It is important to avoid the yoke flows occurring in the arrangement according to FIG. B. with heavy load on the star point, then it is advisable to choose an arrangement according to FIG. Here, the main legs of the iron core, which have no air gaps, are again denoted by i, and by 2 core conclusions containing the air gaps. 3 is the star-connected high-voltage winding that is earthed at the star point o via an earth-fault extinguishing coil 5. q. is also the star-connected low-voltage winding. With a 6 arranged in addition to the power windings on the main legs, connected in an open triangle winding is indicated. The winding 6 feeds the on the yoke legs q. attached, series-connected windings 7. These have approximately the same number of turns as the individual phase windings of the winding 6 connected in an open triangle. The yoke legs are also dimensioned in the arrangement according to FIG Windings 3 of the transformer, the current flowing in windings 7 just covers the ampere turn requirement of the conclusions. A higher saturation can be allowed for the conclusions than for the main legs. The course of the earth fault extinguishing current i. in the windings 3 is indicated in FIG. 2 by arrows. The current flowing in the windings 6 and 7 is accordingly Here, ü is the transmission ratio of winding 3: winding 6.

Im Fall eines Erdschlusses ergibt sich das in Fig. 3 gezeichnete Vektordiagramm. Hierin stellen 1,T, Tl, W die Spannungen an den Wicklungsschenkeln im Normalbetrieb dar. Aus dem Diagramm erkennt man, daß im Erdschlußfall der Phase W die Spannung und damit die Sättigung an den gesunden Schenkeln 0 U und 0Y nur entsprechend dem von den Rückschlüssen zugelassenen Unsymmetriefluß heraufgeht. Die von diesem Fluß induzierte Unsymmetriespannung ist mit L#, bezeichnet.In the event of an earth fault, the vector diagram shown in FIG. 3 results. 1, T, Tl, W represent the voltages on the winding legs in normal operation. The diagram shows that in the event of a ground fault in phase W, the voltage and thus the saturation on the healthy legs 0 U and 0Y only correspond to that of the inferences allowed unbalance flow goes up. The unbalance voltage induced by this flux is labeled L #.

Anstatt den Eisenkern einteilig auszuführen, ist es auch möglich, ihn in eine der Phasenzahl entsprechende Anzahl von Einphasenkernen aufzuteilen. Dabei muß aber gemäß Fig. q. jeder Einphasenkern außer dem den Betriebsfluß führenden Rückschlußschenkel einen weiteren Ausgleichsschenkel für den im Erdschlußfall entstehenden Unsymmetriefluß besitzen. Der den Betriebsfluß führende Rückschlußschenkel ist in seinem Ouerschnitt entsprechend dem normalen Phasenfluß im ungestörten Betrieb zu bemessen, der den -LTnsymmetriefluß führende Ausgleichsschenkel, der mit Luftspalten versehen ist, braucht dagegen nur für den im Erdschlußfall auftretenden Unsymmetriefluß bemessen zu werden. Für den den Unsymmetriefluß führenden Schenkel wird man auch hier zweckmäßig eine höhere Sättigung zulassen als für die übrigen Schenkel. Bei der Unterteilung des Mehr-Phasentransformators in eine aus mehreren Einphaseneinheiten bestehende Anordnung muß stets auf dem den Unsymmetriefluß führenden Ausgleichsschenkel eine Wicklung angeordnet werden, die von einer auf dem erregten Hauptschenkel liegenden, mit den entsprechenden Wicklungen der übrigen Schenkel in offenem Polygon zusammengeschalteten Wicklung gespeist wird. Ein Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 4. Dabei sind mit io die Hauptschenkel des Eisenkerns bezeichnet, mit 2o die mit Luftspalten versehenen Ausgleichsschenkel für den Unsymmetriefluß und mit 4.o die Iuftspaltlosen Rückschlußschenkel. Mit 30 ist die in Stern geschaltete Hochspannungswicklung angedeutet. Diese ist im Sternnullpunkt über eine Erdschlußlöschdrossel5o geerdet. 6o sind auf den Hauptschenkeln angeordnete, im offenen Polygon geschaltete Wicklungen und 70 Wicklungen für den Unsymmetriefluß, die auf den Ausgleichsschenkeln sitzen.Instead of making the iron core in one piece, it is also possible to divide it into a number of single-phase cores corresponding to the number of phases. However, according to FIG. Q. Each single-phase core has, in addition to the return leg leading the operating flow, a further compensating leg for the unbalance flow occurring in the event of an earth fault. The yoke leg leading the operating flow is to be dimensioned in its cross-section according to the normal phase flow in undisturbed operation, the compensating leg leading the -LTnsymmetry flow, which is provided with air gaps, only needs to be dimensioned for the asymmetry flow occurring in the event of a ground fault. A higher saturation will expediently be allowed for the limb leading the asymmetry flow than for the other limbs. When the multi-phase transformer is subdivided into an arrangement consisting of several single-phase units, a winding must always be arranged on the equalizing leg leading the unbalance flow, which is fed by a winding connected to the corresponding windings of the other legs in an open polygon . An exemplary embodiment is shown in FIG. 4. Here, the main limbs of the iron core are designated by io, the compensating limbs provided with air gaps for the asymmetry flow and by 4.o the yoke limbs without air gaps. The star-connected high-voltage winding is indicated by 30. This is earthed in the neutral point via an earth-fault suppressor5o. 6o are arranged on the main legs, connected in the open polygon windings and 70 windings for the asymmetrical flow, which sit on the compensating legs.

Bei Ausführung von Mehrphasenleistungstransformatoren gemäß Fig. i der Erfindung wird gegenüber bekannten Anordnungen mit gleicher Aufteilung der Erdschlußspannung nicht nur die an die Dreieckswicklung anzuschließende Drosselspule, sondern auch die' Dreieckswicklung auf den Hauptschenkeln des Transformators selbst erspart. Wird der Transformator nach Fig. z ausgeführt, so bleibt auf jeden Fall noch die Ersparnis des Eisengewichts der Drosselspule, da die mit Drosselwicklungen versehenen Rückschlüsse auch bei den bekannten Anordnungen benötigt werden. Darüber hinaus ergibt sich noch eine Ersparnis an Eisengewicht bei den Rückschlußschenkeln, deren Sättigung gemäß der Erfindung höher liegen kann als bei den Rückschlüssen der bekannten Transformatoranordnungen.When executing multi-phase power transformers according to FIG the invention is compared to known arrangements with the same division of the earth fault voltage not only the inductor to be connected to the delta winding, but also the 'triangular winding on the main legs of the transformer itself is saved. If the transformer is carried out according to FIG Saving of the iron weight of the choke coil, since it is provided with choke windings Conclusions are also required with the known arrangements. Furthermore there is still a saving in iron weight in the return legs, their Saturation according to the invention can be higher than in the conclusions of the known Transformer assemblies.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Multi-phase power transformer or reactor with an earth-fault extinguishing coil connected to the star point of the power winding, which only takes over part of the phase voltage in the event of an earth fault, characterized in that that the rest of the phase voltage by appropriate formation of the iron core of the phase windings of the transformer or the inductor is recorded.

2. Transformer according to claim i, characterized in that the iron core of the Transformer or reactor one or more provided with air gaps has unwound conclusions,; which lead to the unbalance flow in the event of an earth fault and are dimensioned so that the earth fault extinguishing current covering their ampere turn requirement there are voltage drops in the phase windings of the transformer or reactor which make up a substantial fraction of the phase voltage.

3. Transformer according to claims i and 2, characterized in that the iron core of the transformer or the choke coil one or more conclusions provided with air gaps owns, 'which lead to the unbalance flow in the event of a ground fault and that this possibly adjustable windings carried by one on the main legs of the transformer arranged, in the open Polvgon connected winding are fed. .

4. Transformer according to claim i to 3, characterized in that the number of turns of each of the the coil or coils arranged approximately equal to the number of connections Phase of polygon winding is done.

5. Transformer according to claim i and 2, characterized characterized in that the main legs have no air gaps.

6. Transformer according to claims i to 5, characterized in that the one or more the asymmetry flow leading back yoke legs are dimensioned in cross section so that there is a results in higher saturation than for the main limbs.

7. Power transformer according to Claim i, characterized in that the iron core is in one of the number of phases Number of single-phase cores is divided and that each of these single-phase cores except the return leg leading the operating flow a further compensating leg for the unbalance flow occurring in the event of an earth fault. B.

Power transformer according to claims i and 7, characterized in that the Yoke leg in its cross section corresponding to the normal phase flow in undisturbed operation is measured.

9. Power transformer according to claim i, 7 and 8, characterized in that the compensating leg leading the asymmetry flow Has air gaps and in its cross-section only for in the event of a ground fault occurring unbalance flow is measured. 1o. Power transformer according to claim 9, characterized in that the leg leading the symmetry flow is higher is more saturated than the rest of the legs. i i. Power transformer according to claim 1, 7 to io, characterized in that the compensating leg leading the asymmetry flow carries a winding, which is held by a lying on the excited main pelvis, in the open polygon switched winding is fed.