| Dokumentenidentifikation |
DE3223892C2 18.01.1990 |
| Titel |
Anordnung zur Lastumschaltung von Stufentransformatoren mit antiparallel geschalteten Thyristoren |
| Anmelder |
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH, 8400 Regensburg, DE |
| Erfinder |
Kugler, Kurt, Dipl.-Ing. (FH), 8411 Hainsacker, DE; Lessmann-Mieske, Hans-Henning, Dipl.-Ing., 8409 Tegernheim, DE; Wein, Franz, Dipl.-Ing. (FH), 8411 Beratzhausen, DE |
| DE-Anmeldedatum |
26.06.1982 |
| DE-Aktenzeichen |
3223892 |
| Offenlegungstag |
29.12.1983 |
| Veröffentlichungstag der Patenterteilung |
18.01.1990 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
18.01.1990 |
| IPC-Hauptklasse |
H01F 29/04
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| Zusammenfassung |
Anordnung zur Lastumschaltung von Stufentransformatoren mit zwei antiparallelgeschalteten Thyristoren in zwei gleichartigen Stromkreisen, die jeweils zwischen einer von zwei Anzapfstufen des Stufentransformators und der gemeinsamen Ableitung liegen. Parallel zu jedem Thyristorpaar ist hierbei ein Kommutierungskondensator mit in Reihe liegenden Dämpfungswiderständen vorgesehen. Die Dämpfungswiderstände des nichtstromführenden Stromkreises sind im stationären Zustand mittels eines Kontaktes überbrückt, und dieser Kontakt ist während des Umschaltvorganges geöffnet.
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| Beschreibung[de] |
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur
Lastumschaltung von Stufentransformatoren mit zwei
antiparallel geschalteten Thyristoren in zwei gleichartigen
Stromkreisen, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruches
1 näher bezeichnet ist (DE-AS 15 63 280).
Bei diesen Schaltanordnungen zur Lastumschaltung besteht
eine Schwierigkeit darin, daß die an einer Stufe der
Stufenwicklung im Betrieb auftretenden Stoßspannungen
die sperrenden Thyristoren beanspruchen. Da eine hohe
zulässige Spitzensperrspannung der Thyristoren sich sehr
stark im Preis der Thyristoren auswirkt und oberhalb
gewisser Grenzen nur noch durch aufwendige Reihenschaltungen
realisiert werden kann, wird eine Reduzierung der an den
Thyristoren auftretenden Stoßbeanspruchungen angestrebt.
Der übliche Weg, durch Parallelschaltung von Varistoren
ein Betriebsmittel spannungsmäßig zu entlasten, ist im
Fall von Thyristoren nicht gangbar, weil auf Grund der
Varistorkennlinie die an der Parallelschaltung von
Varistor und Thyristor sich aufbauende Spannung zunächst
steil ansteigt, bevor bei höheren Momentanwerten der
Spannung die begrenzende Wirkung des Varistors eintritt.
Der hohe Spannungsanstieg du/dt ist jedoch in der
Lage, die Thyristoren zu zünden, ohne daß Zündimpulse am
Gate anlegen, und sie dadurch zu zerstören.
Aufgabe der Erfindung ist es, die eingangs genannte
Schaltanordnung zur Lastumschaltung in Bezug auf ihre
Empfindlichkeit gegen Stoßspannungsbeanspruchung zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen
des Patentanspruches 1 angegebenen Mittel gelöst.
Die Erfindung geht dabei von der Tatsache aus, daß bei
ausreichender Größe ein Kondensator grundsätzlich
geeignet ist, sowohl den Spannungsanstieg als auch die
absolute Höhe kurzer Spannungsimpulse zu begrenzen. Es
wird deshalb in vorteilhafter Weise der ohnehin in den
beiden Kommutierungskreisen der Schaltanordnung zur
Lastumschaltung jeweils vorhandene Kommutierungskondensator
zusätzlich zu seiner Kommutierungsaufgabe in einer zweiten
Funktion als Schutz- und Begrenzungskondensator für
Stoßspannungen eingesetzt.
Die Erfindung geht hierbei von folgender Überlegung aus:
Um bei der Lastumschaltung eine einwandfreie Kommutierung
des Laststromes ohne unzulässig hohe Stromspitzen in den
Thyristoren durchführen zu können, benötigt der Kondensator
in Reihe geschaltete Dämpfungselemente, sowohl ohmscher
wie auch induktiver Art. Andererseits bewirken diese
Dämpfungselemente die völlige Unwirksamkeit des Kondensators
in Bezug auf den Schutz gegen Stoßspannungen. Da nun die
Dämpfungselemente nur für die in sehr kurzer Zeit ablaufende
Umschaltung zwischen zwei Anzapfstufen erforderlich sind,
andererseits die Schutzwirkung des Kondensators gegen
Stoßspannungen für die weitaus überwiegende Zeit, benötigt wird,
nämlich dann, wenn die Schaltanordnung in einer ihrer Betriebsstellungen
steht, lassen sich Kommutierungs- und
Schutzfunktion des Kondensators zeitlich trennen. Es ist also
möglich, in der Schutzphase die Dämpfungselemente durch
einen Kontakt kurzzuschließen, während in der
Kommutierungsphase durch Öffnen desselben Kontaktes die Dämpfungselemente
wirksam werden.
In besonders vorteilhafter Weise wird in Weiterführung
der Erfindung den Dämpfungselementen beider Thyristorpaare
je ein Relais zugeordnet, wobei die beiden Relais über
je eine Zenerdiode in Reihe zwischen den beiden
Anzapfungen liegen und ein nockenbetätigter Steuerkontakt die
Mitte dieser Reihenschaltung beider Relais mit der
gemeinsamen Ableitung verbindet. Die beiden Relais sind
hierbei derart geschaltet, daß jeweils nur das Relais der
sperrenden Seite an Stufenspannung liegt und anziehen
kann. Die jeweils leitende Seite benötigt keinen
Überspannungsschutz, da die Stoßströme direkt über die
leitenden Thyristoren zum Sternpunkt abfließen können. Die
beiden mit den Relais in Reihe liegenden Zenerdioden
bewirken einen, zusätzlichen Spannungsabfall im
Relaiskreis und sind derart dimensioniert, daß trotz ständig
anliegender Stufenspannung an der Reihenschaltung der
beiden Relais ein sicheres Abfallen des angezogenen Relais
beim Öffnen des nockenbetätigten Steuerkontaktes
gewährleistet ist. Der nockenbetätigte Steuerkontakt, der
unmittelbar vor Beginn des Umschaltvorganges das Abfallen
des Relais der bis dahin sperrenden Seite einleitet, kann
hierbei Bestandteil der ohnehin für die Zündung der
Thyristoren erforderlichen Steuerkontakte sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der
zugehörigen Schaltbilder nachstehend näher erläutert.
Hierbei zeigen
Fig. 1 die Schaltanordnung im stationären Zustand und
Fig. 2 dieselbe Schaltanordnung im Moment des Umschaltens.
Wie aus den Figuren ersichtlich, besteht die
Schaltanordnung im wesentlichen aus zwei gleichartigen
Stromkreisen I, II, die zwischen je einer Anzapfstufe A, B,
einer Stufenwicklung W und einer gemeinsamen Ableitung Y
liegen. Jeder Stromkreis I, II enthält je ein Paar
antiparallel geschalteter Thyristoren T1 bzw. T2 und
parallel zu diesen Thyristoren T1 und T2 liegt je ein
Kommutierungszweig, der einen Kondensator C1 bzw. C2
mit in Reihe liegenden ohmschen und induktiven
Dämpfungselementen R1 und L1 bzw. R2 und L2 enthält. Hierbei
sind die Dämpfungselemente mittels je eines Kontaktes
K1 bzw. K2, die zu je einem Relais D1 bzw. D2 gehören,
überbrückbar. Die beiden Relais D1, D2 liegen über je
eine Zenerdiode Z1 bzw. Z2 in Reihe zwischen den
Anzapfstufen A und B, und die Mitte M dieser Reihenschaltung
ist über einen nockenbetätigten Steuerkontakt Ko mit
der gemeinsamen Ableitung Y verbunden. Jedem
Thyristorpaar T1,T2 ist noch eine Drossel D vorgeschaltet, die
der besseren Einhaltung der dynamischen Werte der
Thyristoren dient.
Die Funktion ist folgende: Fig. 1 zeigt zunächst den
stationären Zustand, in welchem die Anzapfstufe A mit
der Ableitung Y verbunden und der Steuerkontakt Ko
geschlossen ist. Das bedeutet, daß die Thyristoren T1
leitend sind und daß zwischen der Anzapfstufe A und der
Ableitung Y keine nennenswerte Spannungsdifferenz besteht.
Demzufolge ist im Stromkreis I das Relais D1 nicht-erregt,
und der Kontakt K1 ist geöffnet. Im Stromkreis II hingegen,
befinden sich die Thyristoren T2 im sperrenden Zustand.
Es liegt also Stufenspannung zwischen der Anzapfstufe B
und der Ableitung Y. Diese Spannung beaufschlagt über
die Zenerdiode Z2 auch das Relais D2, so daß der Kontakt
K2 geschlossen ist. Die Dämpfungselemente R2 und L2 des
Stromkreises II sind also überbrückt, wodurch der
Kondensator C2 als Schutz gegen Stoßspannungen, die
möglicherweise an den sperrenden Thyristoren T2 auftreten könnten,
wirksam wird. Wird nun auf Grund einer üblichen nicht näher
erläuterten Steueranordnung der Befehl zur Lastumschaltung
gegeben, so wird kurz bevor die Thyristoren T2 Zündimpulse
erhalten, der nockenbetätigte Steuerkontakt Ko
geöffnet, so daß das Relais D2 abfällt und der Kontakt
K2 öffnet. Hierdurch wird der Kondensator C2 als
Kommutierungskondensator wirksam (vergleiche Fig. 2).
Die beiden mit den Relais D1,D2 in Reihe liegenden
Zenerdioden Z1,Z2 bewirken bei geöffnetem
Steuerkontakt Ko einen zusätzlichen Spannungsabfall im
Relaiskreis und sind derart dimensioniert, daß trotz
ständig anliegender Stufenspannung an der
Reihenschaltung der beiden Relais ein sicheres Abfallen
des jeweils angezogenen Relais beim Öffnen des
nockenbetätigten Steuerkontaktes Ko gewährleistet ist.
Unmittelbar nach vollzogener Stromkommutierung auf
die Thyristoren T2 schließt der nockenbetätigte
Steuerkontakt Ko, wodurch nun das Relais D1 erregt
wird und der Kondensator C1 infolge der Überbrückung
seiner Dämpfungselemente R1 und L1 die Schutzfunktion
für die nun sperrenden Thyristoren T1 gegen
Stoßspannungsbeanspruchung übernimmt.
Es ist klar, daß bei dieser Schaltanordnung im Moment
der Lastumschaltung die Funktion des Schutzes gegen
Stoßspannungen aufgehoben ist. Dies kann jedoch ohne
weiteres in Kauf genommen werden, da sich der
Umschaltvorgang von einer Anzapfstufe A auf die andere B in
einer sehr kurzen Zeitspanne abspielt.
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| Anspruch[de] |
- 1. Anordnung zur Lastumschaltung von
Stufentransformatoren mit zwei antiparallel geschalteten Thyristoren
in zwei gleichartigen Stromkreisen, die jeweils zwischen
einer von zwei Anzapfstufen des Stufentransformators
und der gemeinsamen Ableitung liegen, wobei parallel
zu jedem Thyristorpaar ein Kommutierungskondensator
mit in Reihe liegenden Dämpfungswiderständen vorhanden
ist, dadurch gekennzeichnet, daß die
Dämpfungswiderstände (z.B. L2, R2) des nichtstromführenden
Stromkreises (z.B. II) im stationären Zustand mittels
eines Kontaktes (z.B. K2) überbrückt sind und daß
dieser Kontakt während des Umschaltvorganges geöffnet
ist.
- 2. Anordnung zur Lastumschaltung von Stufentransformatoren
nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den
Dämpfungswiderständen (L1,R1,L2,R2) beider
Thyristorpaare (T1,T2) je ein Relais (D1,D2) zugeordnet ist,
wobei die beiden Relais über je eine Zenerdiode (Z1,Z2) in Reihe zwischen den beiden Anzapfungen (A, B)
liegen und ein mittels der Steueranordnung nockenbetätigter Steuerkontakt (Ko)
die Mitte (M) dieser Reihenschaltung beider Relais
mit der gemeinsamen Ableitung (Y) verbindet.
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