NO138970B

NO138970B - LOAD SWITCH FOR STEP TRANSFORMER

Info

Publication number: NO138970B
Application number: NO741945A
Authority: NO
Inventors: Jiri Bruner
Original assignee: Reinhausen Maschf Scheubeck
Priority date: 1973-05-30
Filing date: 1974-05-29
Publication date: 1978-09-04
Also published as: JPS5021215A; DE2327610B2; JPS584446B2; NO138970C; SE397744B; FR2232132A1; AT332941B; DE2327610A1; FR2232132B1; ATA439974A; DE2327610C3; NO741945L; NL7407283A; SE7406948L

Description

Oppfinnelsen angår en belastningsomkopler for trinntransformator med to belastningsgrenensom liver inneholder en permanent kontakt og hvis ikke strømførende belastningsgren er frakoppelbar véd hjelp av en skillekontakt, hvor det er anordnet en ekstra strømgren som ved hjelp av en synkronomkopler til enhver tid ligger parallelt med "den strømførende belastningsgren, og hvor brytning og slutning av synkronomkopleren ligger i to efterhverandre følgende halvbølger. • The invention relates to a load switch for a step-up transformer with two load branches that contain a permanent contact and if the load branch is not current can be disconnected by means of a disconnector, where an additional current branch is arranged which, by means of a synchronous switch, is at all times parallel to "the current-carrying load branch , and where breaking and closing of the synchronous switch lies in two successive half-waves.

En slik belastningsomkopler er k^ent fra tysk patentskrift nr. 885.282, men den nødvendiggjør en såkalt nullpunkt-bryter, hvor altså kont-aktatskillelsen skjer nøyaktig ved nullgjennomgangen. En slik bryter er som følge av stor presisjon vanskelig og kostbar å fremstille og har av den grunn fått liten anvendelse. Such a load switch is known from German patent document No. 885,282, but it necessitates a so-called zero point switch, where the contact separation takes place exactly at the zero crossing. Due to the great precision, such a switch is difficult and expensive to produce and has therefore seen little use.

Det er videre kjent fra ETZ-A, bind 86, 1965, hefte It is further known from ETZ-A, volume 86, 1965, booklet

15, side 494-500, å erstatte lysbuefattige eller- frie brytere med seriekoplede eller parallelkoplede styrbare halvladere. 15, pages 494-500, to replace low-arcing or non-arcing switches with series-connected or parallel-connected controllable semi-chargers.

Disse krever imidlertid likeledes enten synkronomkDplere som arbeider med stor presisjon, eller det oppnås bare delvis av-lastning av lysbuekontaktene ved parallelt liggende halvledere. However, these likewise require either synchronous couplers that work with great precision, or only partial relief of the arcing contacts is achieved with parallel semiconductors.

Era "Neues aus der Technik" 1961, nr. 7, side 1-2, er Era "Neues aus der Technik" 1961, No. 7, pages 1-2, is

det også kjent en belastningsomkopler for trinntransformator hvor den kontakt som' skål kople om.fra ett trinn til et andre," there is also known a load switch for a step transformer where the contact that 'switches over' from one step to another,"

med stor presisjon og hurtighet må kople om i én halvbølge og all-tid i den halvbølge i isvilken den parallelt med den permanente kontakt liggende halvleder kan overta strømføringen. with great precision and speed must switch in one half-wave and all the time in the half-wave in which the semiconductor lying parallel to the permanent contact can take over the current flow.

Fra tysk patentskrift nr. 1.638.478 er det kjent for lysbuefri omkopling av trinnene i en trinntransformator, en anordning hvor det for begge belastningsgrener anvendes to tyristorer, men denne løsning er ikke helt tilfredsstillende fordi en trinnkortslutning via en prellefri kontakt først må innledes for tenning resp. sperring av de i belastningsgrenen antiparallelt liggende tyristorer, hvilket krever meget utstyr for styringen av tyristorene og deres omkopling fra den ene belastningsgren til den andre. Den er på ingen måte ideal fordi det for omkoplingen først må innledes en trinnkortslutning. From German patent document no. 1,638,478 it is known for arc-free switching of the steps in a step-up transformer, a device where two thyristors are used for both load branches, but this solution is not entirely satisfactory because a step short-circuit via a bounce-free contact must first be initiated for ignition respectively blocking of the antiparallel thyristors in the load branch, which requires a lot of equipment for the control of the thyristors and their switching from one load branch to the other. It is by no means ideal because for the switching a stage short circuit must first be initiated.

Hensikten med oppfinnelsen er derfor å tilveiebringe en videreutvikling av en belastningsomkopler av den innlednings-vis nevnte art hvor det for betjeningen av omkopleren, altså for den synkrone koplingsoperasjon, står et større tidsinter-vall til rådighet, slik at omkopleren kan utføres enklere. The purpose of the invention is therefore to provide a further development of a load switch of the type mentioned at the outset where a larger time interval is available for the operation of the switch, i.e. for the synchronous switching operation, so that the switch can be made more easily.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at det parallelt med hver permanent kontakt er anordnet en ved hjelp av en tennanordning styrbar tyristor, at tyristorene i de to strøm-grener har motsatt passeringsretning, at tennanordningen i tyristor som ligger parallelt med synkronomkoplerens sluttende strømgren, ved begynnelsen en halvbølge svarende til tyristorens passeringsretring avgir en tennpuls, at tennanordningen samtidig innleder synkronomkoplerens omkoplingsoperasjon, og at tennanordningen ved begynnelsen av den efterfølgende halvbølge gir den andre tyristor en tennpuls. På denne måte kan det anvendes en synkronomkopler som styres av to efterhverandre følgende halvperioder og derved oppnås en forenkling. Videre er det for hver belastningsgren bare nødvendig med én styrbar halvleder resp. én gruppe seriekoplede styrbare halvledere, slik at antallet halvledere blir mindre enn ved tidligere anordninger. Da tyristorene er belastet høyst i hver halvbølge, kan belastningen av disse økes. This is achieved according to the invention in that a thyristor controllable by means of an ignition device is arranged parallel to each permanent contact, that the thyristors in the two current branches have the opposite direction of passage, that the ignition device in the thyristor which lies parallel to the closing current branch of the synchronous switch, at the beginning a half-wave corresponding to the passing response of the thyristor emits an ignition pulse, that the ignition device simultaneously initiates the synchronous switch's switching operation, and that the ignition device at the beginning of the subsequent half-wave gives the other thyristor an ignition pulse. In this way, a synchronous switch can be used which is controlled by two successive half-periods, thereby achieving a simplification. Furthermore, for each load branch only one controllable semiconductor or one group of series-connected controllable semiconductors, so that the number of semiconductors is smaller than with previous devices. As the thyristors are loaded at most in each half-wave, the load on these can be increased.

På særlig fordelaktig måte kan det da i den ytterligere strømgren anordnes antiparallelt koplede dioder, slik at den elektriske motstand i den ytterligere strømgren kan tilpasses mot-standen i vedkommende tyristorgren slik at det oppnås en bedre kommutering av strømmen fra den ytterligere strømgren til tyristor-grenen, og ved anvendelse av en spenningsprøvetakningsinnretning for pulsutløsningen i synkronomkopleren og for tenning av vedkommende tyristor. For bedrekommutering kan man også ved kopling av større energi utforme kontaktene i den synkront betjente omkopler slik at hver av de to kontakter har to fra hverandre isolerte deler. Derved blir da en diode koplet inn med den lengre i berøring holdte kontaktdel. I dette tilfellet må imidlertid synkronomkopleren få den for omkoplingen nødvendige puls ca. 3 - 4 millisekunder tidligere . In a particularly advantageous way, antiparallel connected diodes can then be arranged in the additional current branch, so that the electrical resistance in the additional current branch can be adapted to the resistance in the respective thyristor branch so that a better commutation of the current from the additional current branch to the thyristor branch is achieved , and by using a voltage sampling device for the pulse release in the synchronous switch and for ignition of the relevant thyristor. For better commutation, you can also design the contacts in the synchronously operated switch so that each of the two contacts has two parts that are isolated from each other when connecting larger energy. Thereby, a diode is connected to the contact part which is kept longer in contact. In this case, however, the synchronous switch must receive the pulse required for the switch approx. 3 - 4 milliseconds earlier.

En ytterligere særlig fordelaktig konstruktiv anordning for den nye belastningsomkopler oppnås når tyristorene, diodene og omkopleren er utformet som en belastningsomkoplingsenhet som er dreibart anordnet langs sylinderomkretsen i et sylindrisk hus, som med belastningsavledningen glir på en i sylinderen sittende kontakt-ring, og som har tre i avstand ved siden av hverandre liggende glidekontakter som ved dreining av belastningsomkoplingsenheten glir langs de på sylinderomkretsen anordnede langstrakte trinnkontakter idet de to ytre glidekontakter på enhtten er utformet som skillekontakter og den midtre glidekontakt er utformet som permanentkontakt, og i hver driftsstilling ligger alle tre glidekontakter an mot en trinnkontakt. A further particularly advantageous constructive arrangement for the new load switch is achieved when the thyristors, diodes and switch are designed as a load switching unit which is rotatably arranged along the cylinder circumference in a cylindrical housing, which with the load discharge slides on a contact ring sitting in the cylinder, and which has three at a distance next to each other sliding contacts which, when the load switching unit is turned, slide along the elongated step contacts arranged on the cylinder circumference, the two outer sliding contacts on the unit are designed as separating contacts and the middle sliding contact is designed as a permanent contact, and in each operating position all three sliding contacts are against a step contact.

Et utførelseseksempel på oppfinnelsen skal nedenfor forklares nærmere under henvisning til tegningene. Fig. 1 viser et koplingsskjema for en belastningsomkopler ifølge oppfinnelsen. An embodiment of the invention will be explained in more detail below with reference to the drawings. Fig. 1 shows a connection diagram for a load switch according to the invention.

Fig. 2 viser strømforløpet for belastningsomkopleren' Fig. 2 shows the current flow for the load switch'

som funksjon av tiden. as a function of time.

Fig. 3 viser skjematisk en belastningsomkoplingsenhet i et sylindrisk hus, idet det sylindriske hus er vist utbrettet. Fig. 3 schematically shows a load switching unit in a cylindrical housing, the cylindrical housing being shown unfolded.

Fig. 4 viser en detalj ved belastningsomkopleren på Fig. 4 shows a detail of the on-load switch

fig. 3 med en anordning for tvangsvis betjening av omkopleren. fig. 3 with a device for forced operation of the switch.

Som det fremgår av fig. 1 består belastningsomkopleren hovedsakelig av de to belastningsgrener A og B som via hver sin trinnkontakt I, II er forbundet med avledningen Y resp. kan forbindes med denne. Hver belastningsgren A resp. B består av en parallellkopling av en tyristor Tl resp. T2 og en strømavlastende permanent kontakt 1 resp. 2 og kan ved hjelp av en skillekontakt 3 resp. 4 skilles fra trinnkontakten I,II. Mellom de to belastningsgrener A og B ligger en ytterligere strømgren C som ved hjelp av en synkronomkopler U vekselvis kan forbindes parallelt med den ene eller den andre belastningsgren A resp. B. As can be seen from fig. 1, the on-load switch mainly consists of the two load branches A and B which are each connected via step contact I, II to the lead Y or can be associated with this. Each load branch A or B consists of a parallel connection of a thyristor Tl or T2 and a current-relieving permanent contact 1 resp. 2 and can by means of a separating contact 3 resp. 4 is separated from the step contact I,II. Between the two load branches A and B lies a further current branch C which, by means of a synchronous switch U, can alternately be connected in parallel with one or the other load branch A or B.

Virkemåten for belastningsomkopleren er som det fremgår av fig. 2 følgende: Fra den på fig. 1 viste stilling er skillekontakten 3 og den permanente kontakt 1 sluttet og den ytterligere strømgren C er via synkronomkoplerens kontakt 5 parallellforbundet med belastningsgrenen A. For omkopling må først den permanente kontakt 1 brytes (se fig. 2) slik at strømmen kommuteres av den ytterligere strømgren C. For ytterligere forberedelse av den egentlige be-lastningsomkopling blir så skillekontakten 4 i belastningsgrenen B sluttet. Deretter blir ved hjelp av spenningsprøvetakningsinnret-ningen St sam ligger parallelt med diodene Dl og D2, strømnull-gjennomgangen bestemt ved hvilken tyristoren Tl kan overta strøm-føringen, og tyristoren Tl får en tenningspuls. Samtidig blir en omkoplingspuls tilført synkronomkopleren U, hvilket fortrinnsvis skjer ved utladning av en kondensator slik at elektromagneten S betjener omkopleren U. Omkopleren U bringer koplingskontakten fra • kontakten 5 idet det fremdeles i den ytterligere strømgren C flyter en delstrøm til den nå ledende tyristor Tl. Tenningen av tyristoren Tl har videre tvangsvis til følge sperringen av denne tyristor ved den neste nullgjennomgang og tenning av tyristoren T2 i den andre belastningsgren B, slik at strømmen i nullgjennomgangen veksler fra tyristoren Tl til tyristoren T2 og kopler om belastningen også fra trinnkontanten I til trinnkontakten II. I mellomtiden er omkopleren U svinget så meget at i samme strømhalvbølge i hvilken tyristoren T2 overtar strømmen kommer til anlegg mot kontakten 6, slik at be-lastningsstrømmen straks kan overtas av den ytterligere strømgren C. Noen halvbølger senere brytes skillekontakten 3 (se fig. 2), slik at den opprinnelig strømførende belastningsgren A også spennings-messig avlastes. Sluttelig sluttes den permanente kontakt 2 og dermed er omkoplingsforløpet avsluttet. The operation of the on-load switch is, as can be seen from fig. 2 the following: From the one in fig. In the position shown in 1, the isolating contact 3 and the permanent contact 1 are closed and the additional current branch C is connected in parallel with the load branch A via the synchronous switch contact 5. For switching, the permanent contact 1 must first be broken (see fig. 2) so that the current is switched by the additional current branch C. For further preparation of the actual load switching, the isolating contact 4 in the load branch B is then closed. Then, with the help of the voltage sampling device St sam lying in parallel with the diodes Dl and D2, the current zero crossing is determined by which the thyristor Tl can take over the current conduction, and the thyristor Tl receives an ignition pulse. At the same time, a switching pulse is supplied to the synchronous switch U, which preferably occurs by discharging a capacitor so that the electromagnet S operates the switch U. The switch U brings the switching contact from the • contact 5, as a partial current still flows in the further current branch C to the now conducting thyristor Tl. The ignition of the thyristor Tl also inevitably results in the blocking of this thyristor at the next zero crossing and the ignition of the thyristor T2 in the second load branch B, so that the current in the zero crossing alternates from the thyristor Tl to the thyristor T2 and also switches the load from the step current I to the step contact II. In the meantime, the switch U is swung so much that in the same current half-wave in which the thyristor T2 takes over, the current comes into contact with the contact 6, so that the load current can immediately be taken over by the further current branch C. A few half-waves later, the isolating contact 3 is broken (see fig. 2 ), so that the originally current-carrying load branch A is also relieved in terms of voltage. Finally, the permanent contact 2 is closed and thus the switching process is finished.

Den ovenfor beskrevne belastningsomkopler kan som The load switch described above can as

vist på fig. 3 sammenfattes til en belastningsomkoplingsenhet LU shown in fig. 3 are combined into a load switching unit LU

som er anordnet dreibar i et sylindrisk hus som på fig. 3 er vist utbrettet. Sylinderveggen Z bærer en ringformet slepekontakt 7 langs hvilken belastningsavledningen Y for belastningsomkoplingsenheten stadig glir ved dreining av denne. Sylinderveggen har videre langs omkretsen langstrakt utformede trinnkontakter I,II,III,IV som er forbundet med transformatorens uttak, langs hvilke skillekontakten eller permanentkontaktene i form av glidekontakter 1,3S4 which is arranged rotatable in a cylindrical housing as in fig. 3 is shown unfolded. The cylinder wall Z carries an annular drag contact 7 along which the load diversion Y for the load switching unit constantly slides when it is turned. The cylinder wall also has along its circumference elongated step contacts I, II, III, IV which are connected to the transformer's outlet, along which the isolating contact or the permanent contacts in the form of sliding contacts 1,3S4

kan gli ved dreining av belastningsomkoplingsenheten. De ved siden av hverandre liggende glidekontakter 1, 3,^ er utformet slik at de to ytre 3 og h virker som skillekontakter mens den midtre glidekontakt 1 virker som permanentkontakt og i den viste driftsstilling ligger alle tre glidekontakter an mot en og samme trinnkontakt II. Hvis det så skal omkoples til neste trinn, f.eks. trinnkontakten III, så dreies belastningsomkoplingsenreten i pilretningen langs sylinderveggen Z. Derved forlater først glidekontakten 4 trinnkontakten II og kommer til anleggn<p>t trinnkontakten III. I midtstilling mens altså den permanente kontakt 1 befinner seg mellom de to trinnkontakter II og III, blir som beskrevet under henvisning til fig. 1, omkoplingen av belastningen fra trinnkontakt II til trinnkontakt III foretatt. For oversiktens skyld er spenningsprøvetakningsinnret-ningen St ikke vist på fig. 3 , men den virker på samme måte som beskrevet under henvisning til fig. 1, dvs. at den fastslår egnet strømnullgjennomgang for tenning av tyristoren Tl og det avgis en puls til omkopleren U, slik at omkopleren i en strømhalvbølge da tyristoren Tl overtar strømmen, løftes fra kontakten 5 og i den følgende strømnullgjennomgang veksler fra tyristoren Tl til tyristoren T2, altså fra trinnkontakten II til trinnkontakten III. can slip when turning the load switching unit. The sliding contacts 1, 3,^ lying next to each other are designed so that the two outer ones 3 and h act as separating contacts while the middle sliding contact 1 acts as a permanent contact and in the operating position shown, all three sliding contacts abut one and the same step contact II. If it is then to be switched to the next step, e.g. stage contact III, then the load switching device is turned in the direction of the arrow along the cylinder wall Z. Thereby, the sliding contact 4 first leaves stage contact II and comes to the plant<p>t stage contact III. In the middle position, while the permanent contact 1 is located between the two step contacts II and III, as described with reference to fig. 1, the switching of the load from stage contact II to stage contact III has been carried out. For the sake of clarity, the voltage sampling device St is not shown in fig. 3, but it works in the same way as described with reference to fig. 1, i.e. that it determines a suitable current zero crossing for ignition of the thyristor Tl and a pulse is emitted to the switch U, so that in a current half wave when the thyristor Tl takes over the current, the switch is lifted from the contact 5 and in the following current zero crossing switches from the thyristor Tl to the thyristor T2, i.e. from stage contact II to stage contact III.

I denne strømhalvbølge overtar også tyristoren T2 strømmen og omkopleren U kommer til anlegg mot kontakten 6, slik at belastnings-strømmen straks overtas igjen av strømgrenen C. I mellomtiden fortsetter også dreiebevegelsen av belastningsomkoplingsenheteni slik at glidekontakten 1 og sluttelig også glidekontakten 3 kommer til anlegg mot trinnkontakten III. Driften av dreiebevegelsen av belastningsomkoplingsenheten kan skje på vanlig måte ved■kraftlag-ringsdrift. Den jevne overgang fra en trinnkontakt til den neste skjer imidlertid så langsomt at den elektronisk styrte belastnings- In this current half-wave, the thyristor T2 also takes over the current and the switch U comes into contact with the contact 6, so that the load current is immediately taken over again by the current branch C. Meanwhile, the turning movement of the load switching unit also continues so that the sliding contact 1 and finally also the sliding contact 3 come into contact with step switch III. The operation of the turning movement of the load switching unit can take place in the usual way by ■power storage operation. However, the smooth transition from one step contact to the next occurs so slowly that the electronically controlled load

omkopling kan skje med sikkerhet på riktig tidspunkt. switching can take place with certainty at the right time.

Omkopleren U er dessuten forsynt med en mekanisk om-koplingsinnretning som vist på fig. 4 og denne har til oppgave å sørge for at omkopleren inntar riktig utgangsstilling umiddelbart før hver omkopling. Dessuten kan i tilfelle av en strømløs omkopling når f.eks. transformatoren ikke står under spenning, omkoplingen avsluttes automatisk. Den mekaniske omkoplingsinnret-ning består av på sylinderveggen Z anordnede styrekammer 8 mot hvilke omkopleren kommer til anlegg med en styrekurve 9 ved dreining av belastningsomkoplingsenheten, slik at det skjer en tvangsvis betjening til den andre koplingsstilling. The switch U is also provided with a mechanical switching device as shown in fig. 4 and this has the task of ensuring that the switch assumes the correct starting position immediately before each switch. Moreover, in the case of a de-energized switching when e.g. the transformer is not under voltage, the switching is terminated automatically. The mechanical switching device consists of control chambers 8 arranged on the cylinder wall Z against which the switch comes into contact with a control curve 9 when the load switching unit is turned, so that a forced operation to the second switching position takes place.

Claims

1. Load switch for step-up transformer with two load branches, each of which contains a permanent contact where the non-current-carrying load branch can be disconnected by means of a separating contact, and where an additional current branch is arranged which, by means of a synchronous switch, is parallel to the current-carrying one at all times load branch, and where breaking and closing of the synchronous switch is in two successive half-waves, characterized in that a thyristor (T1, T2) controllable by means of an ignition device (St) is arranged in parallel with each permanent contact (1,2), that the thyristors in the two current branches have the opposite direction of passage, that the ignition device in the thyristor (e.g. Tl) which lies parallel to the closed current branch of the synchronous switch (U) emits an ignition pulse at the beginning of a half-wave corresponding to the direction of passage of the thyristor, that the ignition device simultaneously initiates the switching operation of the synchronous switch , and that the ignition device at the beginning of the following ha lv wave gives the other thyristor (e.g. T2) a ignition pulse.

2. Load switch according to claim 1, characterized in that the additional current branch (C) contains anti-parallel connected diodes (D1, D2) with which the ignition device's input lies in parallel.