CZ20032166A3 - Tyristorový měnič odbočky - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká tyristorového měniče odbočky pro nepřerušované přepínání mezi různými odbočkami vinutí zatíženého transformátoru s odbočkami, sestávajícího z mechanického voliče odbočky pro bezvýkonovou předvolbu příslušné odbočky vinutí na kterou se má přepnout a přepínače pro odbočení zatížení s tyristory jako spínači pro skutečné přepnutí bez přerušení z předchozí odbočky na předvolenou novou odbočku vinutí pod zatížením.

Dosavadní stav techniky

Tyristorové měniče odbočky zmiňované kategorie se většinou také nazývají hybridní měniče odbočky, protože mimo tyristorů v přepínači pro odbočení zatížení, jako elektronických výkonových přepínačů, mají také mechanické kontakty, konkrétně kontakty mechanického voliče. Je možné rovněž zmínit, že existují také takzvané celotyristorové přepínače, známé například z WO 95/27931, které se zcela obejdou bez pohyblivých mechanických přepínacích prvků. Jsou ale jsou relativně velké a jejich konstrukce je složitá, takže nedoznaly rozšíření v praxi a navíc nejsou předmětem předkládaného vynálezu.

Předkládaný vynález se vztahuje k tyristorovým měničům odbočky kategorie zmíněné v úvodu, čili k hybridním měničům odbočky.

Tato kategorie tyristorových měničů odbočky může být rozdělena na dva různé typy zařízení s různými principy funkce.

Jako první příklad je z přihlášky DE 32 23 892 C2 známý tyristorový měnič odbočky, který pracuje na principu komutace. V tomto případě se přepínání zatížení provádí řízenou komutací zatěžovacího proudu - odtud je jméno - z jednoho antiparalelně zapojeného tyristorového páru v jedné větvi přepínače pro odbočení zatížení na příslušný druhý tyristorový pár v druhé větvi. Měniče odbočky tohoto druhu byly sporadicky vyráběny a užívány přes 80 let jako takzvaný průchodkový typ. V tomto případě je aktivní část přepínače pro odbočení zatížení připevněna na průchodkovém izolačním sloupu nad nádobou transformátoru ve skříni naplněné vzduchem, zatímco druhá část přepínače je ponořena do olejem naplněné nádoby transformátoru. Průchodkový izolační sloup je částečně naplněn izolačním olejem a s okolím je spojen prostřednictvím těsnění ze silikonového gelu. Ve skříni aktivní části je umístěn rám, který nese elektronické podsestavy přepínače pro odbočení zatížení. Vlastní podpěra průchodky je připevněna na připojovací přírubu; nosná klec s přepojovacími kontakty je umístěna v olejové komoře přepínače pro odbočení zatížení, která je seshora uzavřena krycí deskou připojovací příruby. Takový přepínač má nicméně velké požadavky na místo, zejména vzhledem k velké porcelánové průchodce mezi skříní elektroniky nad transformátorem a částí zařízení s nosnou klecí a pomocnými mechanickými přepínači, která je umístěna níže do transformátoru. Kromě toho je také obtížný přístup k jednotlivým součástem v oblasti naplněné olejem, takže provádění údržby je komplikované a nepříjemné. Celkově vzato nebyl tento typ v minulosti akceptován.

Jako druhý ze dvou typů zařízení je z přihlášky WO 98/48432 znám tyristorový měnič odbočky s přepínacím odporem. V tomto případě je použit jeden antiparalelně spojený tyristorový pár, ke kterému je paralelně připojen přepínací odpor. Nejen tyristorový pár, ale také přepínací odpor může být ovládán specifickou přepínací sekvencí a může být připojován do proudového obvodu pomocí konkrétních mechanických přepínacích kontaktů. V takovém případě přepínacím odporem krátce teče zatěžovací proud během přepínání zátěže a následně obvodový proud, který je vyvolán napětím odbočky regulačního vinutí. Konstrukční uspořádání praktického provedení tyristorového měniče odbočky na základě tohoto obvodu je známo z firemní publikace „OLTC Hybrid-Diverter Switch with Thyristors“ firmy ELIN OLTC GMBH, Rakousko a z článku „HybridTransformatorstufenschalter TADS - ein zukunftsweisendes Konzept zur Verlángerung der Wartungsintervalle“ v měsíčníku „e & i“, číslo 11, 1999. Celý přepínač je v takovém případě pojat jako kompletní vložka, která se může plně ponořit do olejem naplněné nádoby transformátoru. V této konstrukci je nevýhodné, že tyristory jsou vystaveny horkému transformátorovému oleji. Toto předurčuje dlouhodobou životnost těchto elektronických součástí, které zpravidla fungují spolehlivě jen při okolních teplotách přibližně do 100°C. Problém je dále zhoršen skutečností, že v přepínacím odporu - nebo v praxi obvykle v několika použitých přepínacích odporech se má vzhledem ke proudovému zatížení přeměnit na dodatečné teplo podstatné množství energie, což ohrožuje funkci tyristorů. V případě popsaných známých měničů odbočky to má za následek, že v daném časovém úseku by se měl provádět pouze omezený počet přepínání zátěže, aby vyvíjení tepla způsobené přepínacími odpory nepřekročilo mezní hodnotu. Toto je nežádoucí pro množství průmyslových způsobů použití. Ve spojitosti s tím již bylo navrhováno použití dodatečného teplotního spínače, který bude blokovat pohon motoru měniče odbočky a tudíž bude dočasně zastavovat hybridní tyristorový přepínač, když okolí tyristorů překročí danou mezní teplotu, která ještě není škodlivá. Ukázalo se, že toto není podobně proveditelné v množství průmyslových případů použití; mimo to není problém tímto návrhem vyřešen, ale je pouze odstraněn příznak.

• ·

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je tyristorový měnič odbočky kategorie uvedené v úvodu, tj. hybridní měnič, který odstraňuje popsané nevýhody, především obchází komplikovaná uspořádání průchodek a izolačních sloupů, je strukturován tak, aby byl kompaktní a snadný na údržbu a s podmínkou vhodného dimenzování tyristorů umožňuje provádění množství přepínacích akcí za sebou.

Tento cíl je splněn tyristorovým měničem odbočky s vlastnostmi podle prvního patentového nároku. Druhotné nároky se vztahují k obzvláště výhodným provedením vynálezu.

Zvláštní výhoda vynálezu spočívá v tom, že tyristory mohou být jednoduše tepelně odděleny nejen od horkého oleje transformátoru, ale také od přepínacích odporů a pro tento účel se nepožaduje složitá konstrukce nebo obzvláště velká uspořádání průchodek. Podle obzvláště výhodného provedení vynálezu, díky oddělenému uspořádání přepínacích odporů, může být energie těmito odpory přeměněná na teplo jednoduše rozptýlena obvodem přirozeného nebo nuceného chlazení, zejména vzduchovým chlazením. Současně je zajištěno, že toto teplo nevyzařuje do dalších částí zařízení, které by nadměrně zahřívalo nebo by škodlivé působilo na tyristor. Celkově umožňuje tyristorový měnič odbočky podle vynálezu provést jakýkoli počet přepínání zátěže bez toho, že by v případě dané krátkodobé činnosti tyristorů představovaly meze schopnosti tepelné zátěže tyristorů nějaký problém.

• ·

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále podrobně vysvětlen na základě uspořádání. Nákres ukazuje tyristorový měnič odbočky podle vynálezu, zde v uspořádání s přepínacím odporem.

Příklady provedení vynálezu

Šedá oblast v levé části obrázku ukazuje nádobu 100 transformátoru naplněnou olejem. Jsou zde schematicky vyznačena vinutí 2 a 3, kde pravé vinutí je regulační vinutí 3 s odbočkami, s jednotlivými odbočkami 1 ...n vinutí. Každá z těchto odboček 1 ...n vinutí je elektricky spojena s pevným kontaktem K1 ...Kn voliče 4 odbočky tyristorového měniče odbočky. Pevné kontakty K1 ...Kn jsou známým způsobem elektricky propojeny pomocí dvou pohyblivých kontaktů 5, 6 voliče. Skutečný přepínač pro odbočení zatížení 9, který pracuje na vzduchu, je za účelem umístění mimo nádobu 1 transformátoru uspořádán v samostatné skříni 8, postranně připevněné k této nádobě 1 transformátoru a spojené s ní průchodkovou deskou 7. Elektrická přípojná vedení 10. 11 od voliče 4 odbočky k přepínači pro odbočení zatížení 9, stejně jako vedení 12 od zatěžovacího bočníku L, vedou přes samostatné olejotěsné průchodky 13. 14. 15 v průchodkové desce 7. Přepínač pro odbočení zatížení 9 se může skládat z různých součástí nezávisle na konkrétním použitém obvodu. Ve vyobrazeném provedení je nakreslen obvod známý z WO 98/48432. V tomto případě D1 a D2 označují stálé hlavní kontakty, které při stacionární funkci vedou stálý proud, tj. tvoří příslušné spojení jednoho z pohyblivých kontaktů 5 a 6 voliče k zatěžovacímu bočníku L. SR označuje přemosťovací přepínač pro zatěžovací bočník L. Číslo 16 označuje jeden tyristorový pár spojený antiparalelně a CT a CR označují dva odbočovací přepínače. V tomto případě je přepínací kontakt odbočovacího přepínače CT elektricky spojen s tyristorovým párem 16 a přepínací kontakt odbočovacího přepínače CR s přepínacím odporem 17.

Podle zvláště výhodného provedení vynálezu, které je zde zobrazeno, je použita další samostatná část 19 skříně, ve které je, rovněž ve vzduchu, umístěn přepínací odpor 17. Tato část 19 skříně je postranně umístěna na samostatné skříni 8 a je oddělena přepážkou 18. O tvory 2 0a 2 1 jsou umístěny na vrchu a vespod této části 19 skříně tak, že částí 19. skříně může procházet samostatný proud vzduchu pro ochlazování přepínacího odporu 17.

Celkově z nákresu vyplývá obzvláště jednoduchá konstrukce podle vynálezu. Kompletní volič odbočky 4 tyristorového měniče odbočky je umístěn v nádobě 1_ transformátoru naplněné olejem a je tímto transformátorovým olejem obklopen. Tím není garantováno pouze mazání mechanických kontaktů, ale také dostatečná elektrická pevnost celého uspořádání. Skutečné přepínání zatížení se naproti tomu uskutečňuje tyristorovým párem 16 ve vzduchu mimo nádobu 1 transformátoru. Narušující vliv horkého oleje transformátoru na tyristorový pár 16 je tímto spolehlivě odstraněn. Elektrické spojení mezi těmito dvěmi podsestavami je podobně jednoduché, protože průchodkovou deskou 7 musí vést pouze tři elektrická přípojná vedení 10, 11. 12. Již zde bylo vysvětleno, že je obzvláště výhodné umístit přepínací odpor 17 v další samostatné části 19 skříně, rovněž ve vzduchu. Tím je zabezpečené nejen jednoduché chlazení odporu, ale také je odstraněn jakýkoliv tepelný vliv na tyristorový pár 16.

Vynález není omezen pouze na známý obvod s jedním tyristorovým párem, pouze jedním přepínacím odporem a specifickým uspořádáním přídavných mechanických spínačů, který je vysvětlen v provedení. V rámci rozsahu vynálezu je stejně tak možné použít jakýkoliv jiný přepínač pro odbočení zatížení jakéhokoliv druhu, s jedním nebo více tyristorovými páry jako spínacími prostředky a nezávisle na počtu, spínací a ovládací sekvenci jakýchkoli možných použitých mechanických přepínačů nebo přepínačů pro odbočení zatížení. Podobně, mód a způsob generace zapalovacího napětí pro jednotlivé tyristory může být vyřešen několika způsoby v rámci rozsahu vynálezu.

ΤγΟνΟΊ- Ζ Λ CG ·>' · · · · ·· ····

Claims (4)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Tyristorový měnič odbočky pro nepřerušované přepínání mezi různými odbočkami vinutí zatíženého transformátoru s odbočkami, sestávající z mechanického voliče odbočky pro bezvýkonovou předvolbu příslušné odbočky vinutí na kterou se má přepnout a přepínače pro odbočení zatížení s alespoň jedním antiparalelním tyristorovým párem pro přepnutí bez přerušení z předchozí odbočky na předvolenou novou odbočku vinutí pod zatížením vyznačující se tím, že pouze volič (4) odbočky je umístěn v nádobě (1) transformátoru, která je naplněna transformátorovým olejem, že přepínač pro odbočení zatížení (9) je naproti tomu umístěn v samostatné skříni (8) ve vzduchu spolu s alespoň jedním antiparalelním tyristorovým párem (16), přičemž skříň je umístěna na straně nádoby (1) transformátoru a je oddělena pomocí průchodkové desky (7) a přípojná vedení (10, 11, 12) od voliče odbočky (4) k přepínači pro odbočení zatížení (9) vedou touto průchodkovou deskou (7).
2. 2. Tyristorový měnič odbočky podle nároku 1 vyznačující se tím, že alespoň jeden přepínací odpor (17) přepínače pro odbočení zatížení (9) je umístěn v další samostatné části (19) skříně ve vzduchu, přičemž tato další část skříně je od skříně (8) oddělena přepážkou (18).
3. 3. Tyristorový měnič odbočky podle nároku 2 vyznačující se tím, že část (19) skříně má alespoň jeden otvor (20, 21) pro cirkulaci vzduchu.
4. 4. Tyristorový měnič odbočky podle nároku 3 vyznačující se tím, že pro cirkulaci vzduchu je použit alespoň jeden samostatný ventilátor.

   1/1

   O

   WO 02/058088