DE102016204312A1

DE102016204312A1 - transformer device

Info

Publication number: DE102016204312A1
Application number: DE102016204312.9A
Authority: DE
Inventors: Stefan Giere; Alexander Nijhuis; Udo Prucker; Ralf Rössler; Jörg Teichmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date: 2016-03-16
Filing date: 2016-03-16
Publication date: 2017-09-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Transformatorvorrichtung (1) zur Umwandlung einer an einer Stromleitung anliegenden ersten Wechselspannung in eine kleinere zweite Wechselspannung. Die Transformatorvorrichtung (1) umfasst einen Transformator (3), der primärseitig mit der Stromleitung elektrisch verbunden ist, und einen Leistungsschalter (5), der zwischen den Transformator (3) und die Stromleitung geschaltet ist und durch den die elektrische Verbindung des Transformators (3) mit der Stromleitung automatisch unterbrochen wird, wenn eine Stromstärke eines elektrischen Stroms zwischen dem Transformator (3) und der Stromleitung einen vorgebbaren Schwellenwert überschreitet.The invention relates to a transformer device (1) for converting a voltage applied to a power line first alternating voltage into a smaller second alternating voltage. The transformer device (1) comprises a transformer (3) which is electrically connected on the primary side to the power line, and a power switch (5) which is connected between the transformer (3) and the power line and through which the electrical connection of the transformer (3 ) is automatically interrupted with the power line when a current intensity of an electric current between the transformer (3) and the power line exceeds a predetermined threshold.

Description

Die Erfindung betrifft eine Transformatorvorrichtung zur Umwandlung einer an einer Stromleitung anliegenden ersten Wechselspannung in eine kleinere zweite Wechselspannung. The invention relates to a transformer device for converting a voltage applied to a power line first AC voltage in a smaller second AC voltage.

Insbesondere betrifft die Erfindung Transformatorvorrichtungen, die primärseitig direkt an Hochspannungsleitungen oder Sammelschienen für Hochspannungen, beispielsweise bis zu mehreren Hundert Kilovolt, angeschlossen werden und sekundärseitig Leistungen bis zu mehreren Hundert Kilovolt-Ampere bei relativ niedrigen Sekundärspannungen, beispielsweise bei Sekundärspannungen bis zu einigen Hundert Volt, zur Verfügung stellen. Derartige Transformatorvorrichtungen eignen sich beispielsweise zur Eigenversorgung von Umspannwerken oder Energieversorgung von ländlichen Gebieten oder Baustellen aus Hochspannungsnetzen. In particular, the invention relates to transformer devices, the primary side directly to power lines or bus bars for high voltages, for example, up to several hundred kilovolts, connected and secondary side powers up to several hundred kilovolts at relatively low secondary voltages, for example at secondary voltages up to several hundred volts Make available. Such transformer devices are suitable, for example, for self-supply of substations or energy supply of rural areas or construction sites from high-voltage networks.

Zur primärseitigen Absicherung einer derartigen Transformatorvorrichtung im Falle einer elektrischen Störung innerhalb der Transformatorvorrichtung muss diese in relativ kurzer Zeit abgeschaltet werden, um größere Schäden in ihrer Umgebung zu verhindern. Möglichkeiten zur Abschaltung bestehen beispielsweise in der Abschaltung der Hochspannungsleitung oder Sammelschiene, an die die Transformatorvorrichtung angeschlossen ist. In diesem Fall wird jedoch auch die Energieversorgung sämtlicher weiterer Verbraucher unterbrochen, die an diese Hochspannungsleitung oder Sammelschiene angeschlossen sind. For primary side protection of such a transformer device in the event of an electrical fault within the transformer device, it must be switched off in a relatively short time to prevent major damage in their environment. Options for switching off, for example, in the shutdown of the high voltage line or busbar to which the transformer device is connected. In this case, however, the power supply of all other consumers connected to this high voltage line or busbar is interrupted.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine insbesondere hinsichtlich ihrer Abschaltmöglichkeit verbesserte Transformatorvorrichtung zur Umwandlung einer an einer Stromleitung anliegenden ersten Wechselspannung in eine kleinere zweite Wechselspannung anzugeben. The invention has for its object to provide an improved in particular with regard to their shutdown possibility transformer device for converting a voltage applied to a power line first AC voltage in a smaller second AC voltage.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Transformatorvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Verwendung eines Leistungsschalters mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. The object is achieved by a transformer device with the features of claim 1 and a use of a circuit breaker having the features of claim 14.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Eine erfindungsgemäße Transformatorvorrichtung zur Umwandlung einer an einer Stromleitung anliegenden ersten Wechselspannung in eine kleinere zweite Wechselspannung umfasst einen Transformator, der primärseitig mit der Stromleitung elektrisch verbunden ist, und einen Leistungsschalter, der zwischen den Transformator und die Stromleitung geschaltet ist. Durch den Leistungsschalter wird eine elektrische Verbindung des Transformators mit der Stromleitung automatisch unterbrochen, wenn eine Stromstärke eines elektrischen Stroms zwischen dem Transformator und der Stromleitung einen vorgebbaren Schwellenwert überschreitet. A transformer device according to the invention for converting a first alternating voltage applied to a power line into a smaller second alternating voltage comprises a transformer, which is electrically connected on the primary side to the power line, and a power switch, which is connected between the transformer and the power line. Through the circuit breaker, an electrical connection of the transformer is automatically interrupted with the power line when a current intensity of an electric current between the transformer and the power line exceeds a predetermined threshold.

Die Erfindung ermöglicht eine direkte elektrische Verbindung eines Transformators mit einer Stromleitung, wobei in diese Verbindung ein Leistungsschalter geschaltet ist, durch den die Verbindung automatisch unterbrochen wird, wenn die Stromstärke eines elektrischen Stroms dieser Verbindung einen Schwellenwert überschreitet. Der Leistungsschalter fungiert dadurch als ein Schutzschalter, durch den der Transformator im Fehlerfall abgeschaltet werden kann, ohne dass die Energieversorgung anderer Verbraucher, die an die Stromleitung angeschlossen sind, unterbrochen wird. Der Transformator kann somit sicher und ohne Beeinträchtigung anderer Verbraucher eingesetzt werden, um beispielsweise Schaltanlagen, ländliche Gebiete oder Baustellen mit Energie aus der Stromleitung zu versorgen. The invention enables a direct electrical connection of a transformer to a power line, in which connection a circuit breaker is connected, by which the connection is automatically interrupted when the current intensity of an electrical current of this connection exceeds a threshold value. The circuit breaker acts as a circuit breaker that allows the transformer to be shut down in the event of a fault without interrupting the power supply to other loads connected to the power line. The transformer can thus be used safely and without affecting other consumers, for example, to supply switchgear, rural areas or construction sites with energy from the power line.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Transformator und der Leistungsschalter zum Betrieb in einer luftisolierten Schaltanlage oder an einer luftisolierten Hochspannungsleitung ausgelegt sind. An embodiment of the invention provides that the transformer and the circuit breaker are designed for operation in an air-insulated switchgear or on an air-insulated high-voltage line.

Luftisolierte Schaltanlagen sind insbesondere in abgelegenen Gebieten verbreitet, in denen eine erfindungsgemäße Transformatorvorrichtung sinnvoll eingesetzt werden kann. Daher ist für diese Zwecke die Auslegung der Transformatorvorrichtung für luftisolierte Schaltanlagen besonders vorteilhaft. Air-insulated switchgear are particularly common in remote areas where a transformer device according to the invention can be used meaningfully. Therefore, the design of the transformer device for air-insulated switchgear is particularly advantageous for these purposes.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht einen Stromwandler, insbesondere einen Ringkern-Stromwandler oder magnetooptischen Stromwandler, zur Erfassung der Stromstärke des elektrischen Stroms zwischen dem Transformator und der Stromleitung vor. A further embodiment of the invention provides a current transformer, in particular a toroidal-core current transformer or magneto-optical current transformer, for detecting the current intensity of the electrical current between the transformer and the power line.

Durch die Erfassung der Stromstärke des elektrischen Stroms zwischen dem Transformator und der Stromleitung mit einem Stromwandler kann die Überschreitung des Schwellenwertes zur Auslösung des Leistungsschalters erkannt werden. By detecting the current intensity of the electrical current between the transformer and the power line with a current transformer, the exceeding of the threshold for triggering the circuit breaker can be detected.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht ein Schutzrelais zum Auslösen des Leistungsschalters vor. In Kombination mit der vorher genannten Ausgestaltung der Erfindung wird das Schutzrelais vorzugsweise über einen Steuerstromkreis mit dem Stromwandler geschaltet. A further embodiment of the invention provides a protective relay for triggering the circuit breaker. In combination with the aforementioned embodiment of the invention, the protective relay is preferably connected via a control circuit to the current transformer.

Ein Schutzrelais ermöglicht, insbesondere in Kombination mit dem Stromwandler, vorteilhaft die automatische Auslösung des Leistungsschalters, wenn die Stromstärke des elektrischen Stroms zwischen dem Transformator und der Stromleitung den Schwellenwert überschreitet. A protective relay, in particular in combination with the current transformer, advantageously enables automatic tripping of the circuit breaker when the current intensity of the electric current between the transformer and the power line exceeds the threshold.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht einen Erdungsschalter zur Erdung des Leistungsschalters vor. Another embodiment of the invention provides a grounding switch for earthing the circuit breaker.

Der Erdungsschalter ermöglicht vorteilhaft, nach einer Unterbrechung der elektrischen Verbindung des Transformators mit der Stromleitung durch den Leistungsschalter möglicherweise noch an dem Leistungsschalter anliegende elektrische Spannungen abzubauen. The earthing switch advantageously makes it possible, after interrupting the electrical connection of the transformer to the power line through the circuit breaker, possibly to reduce electrical voltage applied to the circuit breaker.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Leistungsschalter als ein Live-Tank-Leistungsschalter ausgebildet ist. A further embodiment of the invention provides that the circuit breaker is designed as a live tank circuit breaker.

Unter einem Live-Tank-Leistungsschalter wird ein Leistungsschalter verstanden, dessen Schaltkammer im Betrieb bei eingeschaltetem Leistungsschalter nicht geerdet ist. Derartige Leistungsschalter sind gegenüber Dead-Tank-Leistungsschaltern, deren Gehäuse, welche die Schaltkammer beinhalten, im Betrieb bei eingeschaltetem Leistungsschalter geerdet sind, vorteilhaft, weil sie kostengünstiger als Dead-Tank-Leistungsschalter sind. A live tank circuit breaker is understood to mean a circuit breaker whose switching chamber is not grounded during operation when the circuit breaker is switched on. Such circuit breakers are advantageous over dead-tank circuit breakers whose housings containing the switching chamber are grounded when the circuit breaker is turned on, because they are less expensive than dead-tank circuit breakers.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Leistungsschalter als ein mehrfach unterbrechender Leistungsschalter ausgebildet ist. A further embodiment of the invention provides that the circuit breaker is designed as a multi-interrupting circuit breaker.

Mehrfach unterbrechende Leistungsschalter sind besonders bevorzugt, wenn die an der Stromleitung anliegende erste Wechselspannung relativ hoch, beispielsweise größer als 300 kV, ist, da dadurch die Spannungen zwischen miteinander wechselwirkenden Schaltkontakten des Leistungsschalters gesenkt werden können. Multiple interrupting circuit breakers are particularly preferred when the voltage applied to the power line first AC voltage is relatively high, for example, greater than 300 kV, since thereby the voltages between interacting switching contacts of the circuit breaker can be lowered.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Leistungsschalter an einem Transformatorgehäuse des Transformators angeordnet ist. A further embodiment of the invention provides that the circuit breaker is arranged on a transformer housing of the transformer.

Durch die Anordnung des Leistungsschalters an dem Transformatorgehäuse werden die Abmessungen und damit der Platzbedarf der Transformatorvorrichtung vorteilhaft reduziert. Außerdem kann ein separater Träger des Leistungsschalters entfallen, da dessen Funktion von dem Transformatorgehäuse übernommen wird. The arrangement of the circuit breaker to the transformer housing, the dimensions and thus the space requirement of the transformer device are advantageously reduced. In addition, a separate carrier of the circuit breaker can be omitted since its function is taken over by the transformer housing.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Leistungsschalter und der Transformator einen gemeinsamen Gasraum aufweisen. Der Gasraum kann auch gemeinsam überwacht sein. Durch den gemeinsamen Gasraum können der Platzbedarf für die Transformatorvorrichtung und der Aufwand für eine Gasisolierung vorteilhaft reduziert werden. A further embodiment of the invention provides that the circuit breaker and the transformer have a common gas space. The gas space can also be monitored together. Due to the common gas space of the space required for the transformer device and the cost of a gas insulation can be advantageously reduced.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Transformator einphasig ausgeführt ist. A further embodiment of the invention provides that the transformer is designed single-phase.

Die einphasige Ausführung des Transformators ist besonders zweckmäßig und kostengünstig insbesondere für typische Anwendungen wie die Versorgung von üblichen Verbrauchern, die nur eine einphasige Versorgungsspannung benötigen. Außerdem können mehrere einphasige Transformatoren erforderlichenfalls flexibel zu einer mehrphasigen Transformatorvorrichtung zusammengeschaltet werden. The single-phase design of the transformer is particularly convenient and inexpensive, especially for typical applications such as the supply of conventional consumers who require only a single-phase supply voltage. In addition, multiple single-phase transformers can be flexibly interconnected to a multi-phase transformer device if required.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Transformator zur Umwandlung einer ersten Wechselspannung, die bis zu mehreren Hundert Kilovolt beträgt, in eine zweite Wechselspannung, die bis zu einigen Hundert Volt beträgt, ausgebildet und für eine Ausgangsleistung bis zu mehreren Hundert Kilovolt-Ampere ausgelegt ist. Transformatoren derartigen Typs eignen sich besonders für die Energieversorgung typischer Verbraucher und stellen deshalb eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar. A further embodiment of the invention provides that the transformer for converting a first AC voltage, which is up to several hundred kilovolts, formed in a second AC voltage, which is up to a few hundred volts, and for an output up to several hundred kilovolts-ampere is designed. Transformers of this type are particularly suitable for the energy supply of typical consumers and therefore represent an advantageous embodiment of the invention.

Den obigen Ausführungen entsprechend wird bei einer erfindungsgemäßen Verwendung eines Leistungsschalters dieser als Schutzschalter für einen Transformator verwendet, der primärseitig mit einer Stromleitung elektrisch verbunden und zur Umwandlung einer an der Stromleitung anliegenden ersten Wechselspannung in eine kleinere zweite Wechselspannung ausgebildet ist. Der Leistungsschalter wird zwischen den Transformator und die Stromleitung geschaltet. Durch den Leistungsschalter wird die elektrische Verbindung des Transformators mit der Stromleitung automatisch unterbrochen, wenn die erfasste Stromstärke einen vorgebbaren Schwellenwert überschreitet. Der Transformator und der Leistungsschalter bilden dabei vorzugsweise eine Transformatorvorrichtung gemäß einer der oben genannten Ausgestaltungen mit den bereits genannten Vorteilen. In accordance with the above embodiments, in a circuit breaker according to the invention, it is used as a circuit breaker for a transformer which is electrically connected on the primary side to a power line and is designed to convert a first alternating voltage applied to the power line into a smaller second alternating voltage. The circuit breaker is connected between the transformer and the power line. The circuit breaker automatically disconnects the electrical connection of the transformer to the power line when the detected current exceeds a specifiable threshold. The transformer and the power switch preferably form a transformer device according to one of the abovementioned embodiments with the advantages already mentioned.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen: The above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they will be achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of exemplary embodiments which will be described in detail in conjunction with the drawings. Showing:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Transformatorvorrichtung in einer Seitenansicht, 1 A first embodiment of a transformer device in a side view,

2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Transformatorvorrichtung in einer Seitenansicht, 2 A second embodiment of a transformer device in a side view,

3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Transformatorvorrichtung in einer Seitenansicht, und 3 a third embodiment of a transformer device in a side view, and

4 eine perspektivische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels einer Transformatorvorrichtung. 4 a perspective view of a fourth embodiment of a transformer device.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Transformatorvorrichtung 1 in einer Seitenansicht. Die Transformatorvorrichtung 1 umfasst einen Transformator 3 und einen Leistungsschalter 5. 1 shows a first embodiment of a transformer device 1 in a side view. The transformer device 1 includes a transformer 3 and a circuit breaker 5 ,

Der Transformator 3 ist einphasig ausgeführt, zur Umwandlung einer ersten Wechselspannung (Primärspannung des Transformators 3) bis zu mehreren Hundert Kilovolt in eine zweite Wechselspannung (Sekundärspannung des Transformators 3) bis zu einigen Hundert Volt ausgebildet und für eine Ausgangsleistung bis zu mehreren Hundert Kilovolt-Ampere ausgelegt. Beispielsweise beträgt die erste Wechselspannung 550 kV oder weniger, die zweite Wechselspannung beträgt 120 V oder 240 V, und die Ausgangsleistung beträgt maximal 125 kVA. Der Transformator 3 umfasst ein Transformatorgehäuse 7, in dem ein (in 1 nicht sichtbarer) Aktivteil des Transformators 3 angeordnet ist und das einen Gehäusedeckel 9 aufweist, und einen röhrenartigen Transformatorisolator 11, der sich von dem Gehäusedeckel 9 nach oben erstreckt und aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt ist. An einem oberen, von dem Gehäusedeckel 9 abgewandten Ende des Transformatorisolators 11 ist ein elektrischer Transformatoranschluss 13 angeordnet, der seitlich von dem Transformatorisolator 11 absteht und von außen kontaktierbar ist. Der Transformatoranschluss 13 ist durch einen (in 1 nicht sichtbaren) elektrischen Leiter, der durch den Transformatorisolator 11 geführt ist, mit einer Primärwicklung des Aktivteils des Transformators 3 verbunden und bildet einen primärseitigen elektrischen Anschluss des Transformators 3. The transformer 3 is single-phase, for converting a first AC voltage (primary voltage of the transformer 3 ) up to several hundred kilovolts in a second AC voltage (secondary voltage of the transformer 3 ) up to a few hundred volts and designed for an output power up to several hundred kilovolts. For example, the first AC voltage is 550 kV or less, the second AC voltage is 120 V or 240 V, and the maximum output power is 125 kVA. The transformer 3 includes a transformer housing 7 in which a (in 1 invisible) active part of the transformer 3 is arranged and that a housing cover 9 and a tubular transformer insulator 11 that extends from the case cover 9 extends upwards and made of an electrically insulating material. At an upper, from the housing cover 9 opposite end of the transformer insulator 11 is an electrical transformer connection 13 arranged, the side of the transformer insulator 11 protrudes and can be contacted from the outside. The transformer connection 13 is by a (in 1 invisible) electrical conductor passing through the transformer insulator 11 is guided, with a primary winding of the active part of the transformer 3 connected and forms a primary-side electrical connection of the transformer 3 ,

Der Leistungsschalter 5 ist auf einem Träger 15 angeordnet und umfasst eine auf dem Träger 15 montierte Basis 17, eine sich von der Basis 17 nach oben erstreckende Stützsäule 19, eine sich an die Stützsäule 19 nach oben anschließende Unterbrechereinheit 21, einen an der Basis 17 angeordneten Antriebsschrank 23 und einen an dem Träger 15 angeordneten Steuerschrank 25. Die Stützsäule 19 ist als ein röhrenartiger Stützisolator ausgebildet und aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt. Die Unterbrechereinheit 21 umfasst eine (in 1 nicht sichtbare) Schaltkammer des Leistungsschalters 5 mit dessen Schaltkontakten und einen röhrenartigen Schaltkammerisolator 27, in dem sich die Schaltkammer befindet und der aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt ist. The circuit breaker 5 is on a carrier 15 arranged and includes one on the carrier 15 mounted base 17 , one from the base 17 upwardly extending support column 19 , one to the support column 19 upwards following interrupter unit 21 , one at the base 17 arranged drive cabinet 23 and one on the carrier 15 arranged control cabinet 25 , The support column 19 is designed as a tubular support insulator and made of an electrically insulating material. The interrupter unit 21 includes a (in 1 invisible) switching chamber of the circuit breaker 5 with its switch contacts and a tubular switching chamber insulator 27 in which the switching chamber is located and which is made of an electrically insulating material.

Ferner weist der Leistungsschalter 5 einen elektrischen Verbindungsanschluss 29 und einen elektrischen Hochspannungsanschluss 31 auf. Der Hochspannungsanschluss 31 ist an einem oberen Ende der Unterbrechereinheit 21 angeordnet, der Verbindungsanschluss 29 ist an einem unteren Ende der Unterbrechereinheit 21 angeordnet. Der Hochspannungsanschluss 31 und der Verbindungsanschluss 29 stehen bei diesem Ausführungsbeispiel seitlich von der Unterbrechereinheit 21 ab und sind von außen kontaktierbar. Der Hochspannungsanschluss 31 und der Verbindungsanschluss 29 sind elektrisch mit voneinander verschiedenen Schaltkontakten des Leistungsschalters 5 elektrisch verbunden, so dass der Leistungsschalter 5 eine elektrische Verbindung des Hochspannungsanschlusses 31 mit dem Verbindungsanschluss 29 schaltet, d. h. der Leistungsschalter 5 ist dazu ausgebildet, diese Verbindung erforderlichenfalls zu unterbrechen. Furthermore, the circuit breaker 5 an electrical connection terminal 29 and a high voltage electrical connection 31 on. The high voltage connection 31 is at an upper end of the interrupter unit 21 arranged, the connection terminal 29 is at a lower end of the interrupter unit 21 arranged. The high voltage connection 31 and the connection port 29 Stand laterally of the interrupter unit in this embodiment 21 and can be contacted from the outside. The high voltage connection 31 and the connection port 29 are electrically with mutually different switch contacts of the circuit breaker 5 electrically connected, so that the circuit breaker 5 an electrical connection of the high voltage terminal 31 with the connection port 29 switches, ie the circuit breaker 5 is designed to interrupt this connection if necessary.

Der Leistungsschalter 5 ist als ein Live-Tank-Leistungsschalter ausgebildet, d. h. die Schaltkammer der Unterbrechereinheit 21 ist im Betrieb bei eingeschaltetem Leistungsschalter 5 nicht geerdet. The circuit breaker 5 is designed as a live tank circuit breaker, ie the switching chamber of the interrupter unit 21 is in operation with the circuit-breaker switched on 5 not grounded.

Der Transformator 3 und der Leistungsschalter 5 sind durch ihre Bauweise, insbesondere durch den Transformatorisolator 11, die Stützsäule 19 und den Schaltkammerisolator 27, zum Betrieb an einer luftisolierten Schaltanlage ausgelegt. The transformer 3 and the circuit breaker 5 are by their construction, in particular by the transformer insulator 11 , the support column 19 and the switching chamber insulator 27 , designed for operation on an air-insulated switchgear.

Der Hochspannungsanschluss 31 des Leistungsschalters 5 wird direkt mit einer Stromleitung, an der die erste Wechselspannung anliegt, elektrisch verbunden. Die erste Stromleitung ist beispielsweise eine Hochspannungsleitung oder eine Sammelschiene. Der Verbindungsanschluss 29 des Leistungsschalters 5 wird durch eine elektrische Verbindungsleitung 33 mit dem Transformatoranschluss 13 des Transformators 3 elektrisch verbunden. Dadurch wird der Leistungsschalter 5 zwischen den Transformator 3 und die Stromleitung geschaltet und kann eine primärseitige elektrische Verbindung des Transformators 3 mit der Stromleitung unterbrechen. The high voltage connection 31 of the circuit breaker 5 is electrically connected directly to a power line to which the first AC voltage is applied. The first power line is, for example, a high voltage line or a busbar. The connection port 29 of the circuit breaker 5 is through an electrical connection line 33 with the transformer connection 13 of the transformer 3 electrically connected. This will cause the circuit breaker 5 between the transformer 3 and the power line is switched and may be a primary-side electrical connection of the transformer 3 with the power line.

Die elektrische Verbindung zwischen dem Transformator 3 und der Stromleitung wird durch den Leistungsschalter 5 unterbrochen, wenn eine Stromstärke eines elektrischen Stroms zwischen dem Transformator 3 und der Stromleitung einen vorgebbaren Schwellenwert überschreitet. Vorzugsweise wird dazu dieser elektrische Strom mit einem Stromwandler 35 erfasst und der Stromwandler 35 wird in einen Steuerstromkreis eines Schutzrelais 37 (siehe z. B. 4) integriert, durch das der Leistungsschalter 5 zur Unterbrechung der Verbindung ausgelöst wird, wenn die von dem Stromwandler 35 erfasste Stromstärke den Schwellenwert überschreitet. Der Stromwandler 35 kann auch als magnetooptischer Stromwandler in der Verbindungsleitung 33, an dem Transformatoranschluss 13 oder an dem Verbindungsanschluss 29 ausgeführt sein. Der Leistungsschalter 5 wird also als ein Schutzschalter für den Transformator 3 verwendet. The electrical connection between the transformer 3 and the power line is through the circuit breaker 5 interrupted when a current of an electric current between the transformer 3 and the power line exceeds a predetermined threshold. Preferably, to this electric current with a current transformer 35 captured and the current transformer 35 is in a control circuit of a protective relay 37 (see eg 4 ), through which the circuit breaker 5 to break the connection is triggered when the of the current transformer 35 detected current exceeds the threshold. The current transformer 35 Can also be used as a magneto-optical current transformer in the connecting line 33 , at the transformer connection 13 or at the connection port 29 be executed. The circuit breaker 5 So it's called a circuit breaker for the transformer 3 used.

Vorzugsweise ist der Leistungsschalter 5 ferner durch einen Erdungsschalter 39 (siehe 3) erdbar, um nach einer Unterbrechung der elektrischen Verbindung zwischen dem Transformator 3 und der Stromleitung durch den Leistungsschalter 5 möglicherweise noch an dem Leistungsschalter 5 anliegende elektrische Spannungen abzubauen. Preferably, the power switch 5 further by a grounding switch 39 (please refer 3 ) Earthing, after a break in the electrical connection between the transformer 3 and the power line through the circuit breaker 5 possibly still on the circuit breaker 5 reduce applied electrical voltages.

Wenn die erste Wechselspannung sehr hoch ist, beispielsweise oberhalb von 300 kV liegt, dann ist der Leistungsschalter 5 vorzugsweise als ein mehrfach unterbrechender Leistungsschalter ausgebildet. If the first AC voltage is very high, for example, above 300 kV, then the circuit breaker 5 preferably designed as a multi-interrupting circuit breaker.

2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Transformatorvorrichtung 1 in einer Seitenansicht. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass der Leistungsschalter 5 in diesem Fall nicht auf dem Träger 15, sondern an dem Transformatorgehäuse 7 angeordnet ist. Dazu ist die Basis 17 des Transformators 3 auf dem Gehäusedeckel 9 des Transformatorgehäuses 7 montiert, und zwar im dargestellten Beispiel auf einem Flansch, mit dem der Gehäusedeckel 9 an einem Gehäusemantel des Transformatorgehäuses 7 befestigt ist. Ferner sind der Transformatoranschluss 13 des Transformators 3 und der Verbindungsanschluss 29 des Leistungsschalters 5 nicht wie in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Verbindungsleitung 33 miteinander verbunden, sondern als eine Direktverbindung ausgebildet. Der Steuerschrank 25 ist in diesem Ausführungsbeispiel neben dem Leistungsschalter 5 und dem Transformator 3 angeordnet. Eine Abwandlung dieses Ausführungsbeispiels sieht vor, dass der Transformator 3 und der Leistungsschalter 5 einen gemeinsamen Gasraum aufweisen. Dadurch ist vorteilhaft nur eine Überwachung eines Gasraums notwendig. 2 shows a second embodiment of a transformer device 1 in a side view. This embodiment differs from that in FIG 1 illustrated first embodiment in that the power switch 5 in this case not on the carrier 15 but on the transformer housing 7 is arranged. This is the basis 17 of the transformer 3 on the housing cover 9 of the transformer housing 7 mounted, in the example shown on a flange with which the housing cover 9 on a housing shell of the transformer housing 7 is attached. Furthermore, the transformer connection 13 of the transformer 3 and the connection port 29 of the circuit breaker 5 not like in the 1 illustrated embodiment by a connecting line 33 connected together, but designed as a direct connection. The control cabinet 25 is next to the circuit breaker in this embodiment 5 and the transformer 3 arranged. A modification of this embodiment provides that the transformer 3 and the circuit breaker 5 have a common gas space. This advantageously only a monitoring of a gas space is necessary.

Abgesehen von den oben genannten Unterschieden ist die Transformatorvorrichtung 1 des in 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiels analog zu dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet und kann wie letzteres durch einen Stromwandler 35, ein Schutzrelais 37 und/oder einen Erdungsschalter 39 weitergestaltet werden. Apart from the above differences, the transformer device 1 of in 2 illustrated second embodiment analogous to that in 1 formed illustrated first embodiment and may like the latter by a current transformer 35 , a protective relay 37 and / or a grounding switch 39 be further developed.

3 zeigt eine derartige Weitergestaltung des in 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiels, bei dem ein Erdungsschalter 39 vorgesehen ist, mit dem der Leistungsschalter 5 geerdet werden kann. Der Erdungsschalter 39 ist beispielsweise als ein schwenkbarer Erdungsarm zur Kontaktierung des Potentials des Verbindungsanschlusses 29 am oberen Ende der Stützsäule 19 ausgeführt. Abgesehen davon unterscheidet sich das in 3 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel nicht von dem in 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel. 3 shows such a further development of the in 2 illustrated second embodiment, in which a grounding switch 39 is provided, with which the circuit breaker 5 can be grounded. The earthing switch 39 is for example as a pivotable grounding arm for contacting the potential of the connection terminal 29 at the upper end of the support column 19 executed. Apart from that, that differs in 3 illustrated third embodiment not of the in 2 illustrated second embodiment.

4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer Transformatorvorrichtung 1 in einer perspektivischen Darstellung. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel durch einen Stromwandler 35 und ein Schutzrelais 37 zur Steuerung des Leistungsschalters 5. Der Stromwandler 35 ist als Ringkern-Stromwandler ausgebildet, der auf dem Gehäusedeckel 9 des Transformatorgehäuses 7 um den (in den Figuren nicht sichtbaren) elektrischen Leiter, der durch den Transformatorisolator 11 geführt ist, herum angeordnet ist. Der Stromwandler 35 erfasst die Stromstärke des elektrischen Stroms, der durch diesen elektrischen Leiter und damit auch zwischen dem Transformator 3 und einem an den Hochspannungsanschluss 31 angeschlossenen Stromleiter fließt. Das Schutzrelais 37 ist in dem Steuerschrank 25 angeordnet (und daher nur gestrichelt angedeutet) und mit dem Stromwandler 35 durch eine elektrische Steuerstromleitung 41 eines Steuerstromkreises des Schutzrelais 37 verbunden. Über den Steuerstromkreis wird das Schutzrelais 37 in Abhängigkeit von der Stromstärke, die der Stromwandler 35 erfasst, geschaltet. Das Schutzrelais 37 ist außerdem mit dem Leistungsschalter 5 elektrisch verbunden und löst diesen aus, wenn die von dem Stromwandler 35 erfasste Stromstärke den Schwellenwert überschreitet, so dass die elektrische Verbindung des Hochspannungsanschlusses 31 mit dem Verbindungsanschluss 29 und damit auch mit dem Transformator 3 unterbrochen wird. Der Stromwandler 35 kann neben Komponenten zur Realisierung der Schutzfunktion auch Messkerne enthalten, die zur Abrechnung einer aus einem Stromnetz entnommenen Energie genutzt werden. 4 shows a fourth embodiment of a transformer device 1 in a perspective view. This embodiment differs from that in FIG 1 illustrated first embodiment by a current transformer 35 and a protective relay 37 for controlling the circuit breaker 5 , The current transformer 35 is designed as a toroidal core current transformer on the housing cover 9 of the transformer housing 7 around the electrical conductor (not visible in the figures) passing through the transformer insulator 11 is guided, is arranged around. The current transformer 35 detects the current intensity of the electrical current passing through this electrical conductor and thus also between the transformer 3 and one to the high voltage terminal 31 connected current conductor flows. The protective relay 37 is in the control cabinet 25 arranged (and therefore only indicated by dashed lines) and with the current transformer 35 by an electric control power line 41 a control circuit of the protective relay 37 connected. The control circuit is the protection relay 37 depending on the amperage that the current transformer 35 recorded, switched. The protective relay 37 is also with the circuit breaker 5 electrically connected and triggers this when the current transformer 35 detected current exceeds the threshold, so that the electrical connection of the high voltage terminal 31 with the connection port 29 and therefore also with the transformer 3 is interrupted. The current transformer 35 In addition to components for realizing the protective function, it can also contain measuring cores that are used to bill energy taken from a power grid.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.While the invention has been further illustrated and described in detail by way of preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Transformatorvorrichtung transformer device
3 3: Transformator transformer
5 5: Leistungsschalter breakers
7 7: Transformatorgehäuse transformer housing
9 9: Gehäusedeckel housing cover
11 11: Transformatorisolator transformer isolator
13 13: Transformatoranschluss transformer connection
15 15: Träger carrier
17 17: Basis Base
19 19: Stützsäule support column
21 21: Unterbrechereinheit Interrupter unit
23 23: Antriebsschrank drive cabinet
25 25: Steuerschrank control cabinet
27 27: Schaltkammerisolator Switching chamber insulator
29 29: Verbindungsanschluss connection port
31 31: Hochspannungsanschluss High voltage connection
33 33: Verbindungsleitung connecting line
35 35: Stromwandler Power converter
37 37: Schutzrelais protection Relays
39 39: Erdungsschalter earthing switch
41 41: Steuerstromleitung Control power line

Claims

Transformatorvorrichtung (1) zur Umwandlung einer an einer Stromleitung anliegenden ersten Wechselspannung in eine kleinere zweite Wechselspannung, die Transformatorvorrichtung (1) umfassend – einen Transformator (3), der primärseitig mit der Stromleitung elektrisch verbunden ist, – und einen Leistungsschalter (5), – der zwischen den Transformator (3) und die Stromleitung geschaltet ist – und durch den die elektrische Verbindung des Transformators (3) mit der Stromleitung automatisch unterbrochen wird, wenn eine Stromstärke eines elektrischen Stroms zwischen dem Transformator (3) und der Stromleitung einen vorgebbaren Schwellenwert überschreitet. Transformer device ( 1 ) for converting a voltage applied to a power line first AC voltage into a smaller second AC voltage, the transformer device ( 1 ) comprising - a transformer ( 3 ), which is electrically connected on the primary side to the power line, - and a circuit breaker ( 5 ), - between the transformer ( 3 ) and the power line is connected - and through which the electrical connection of the transformer ( 3 ) is automatically disconnected with the power line when a current of an electric current between the transformer ( 3 ) and the power line exceeds a predetermined threshold.

Transformatorvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator (3) und der Leistungsschalter (5) zum Betrieb an einer luftisolierten Schaltanlage ausgelegt sind. Transformer device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the transformer ( 3 ) and the circuit breaker ( 5 ) are designed for operation on an air-insulated switchgear.

Transformatorvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Stromwandler (35) zur Erfassung der Stromstärke des elektrischen Stroms zwischen dem Transformator (3) und der Stromleitung. Transformer device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by a current transformer ( 35 ) for detecting the current intensity of the electric current between the transformer ( 3 ) and the power line.

Transformatorvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromwandler (35) als ein Ringkern-Stromwandler oder magnetooptischer Stromwandler ausgebildet ist. Transformer device ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the current transformer ( 35 ) is designed as a toroidal current transformer or magneto-optical current transformer.

Transformatorvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Schutzrelais (37) zum Auslösen des Leistungsschalters (5). Transformer device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by a protective relay ( 37 ) for triggering the circuit breaker ( 5 ).

Transformatorvorrichtung (1) nach Anspruch 5 und einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzrelais (37) über einen Steuerstromkreis mit dem Stromwandler (35) geschaltet wird. Transformer device ( 1 ) according to claim 5 and one of claims 3 or 4, characterized in that the protective relay ( 37 ) via a control circuit with the current transformer ( 35 ) is switched.

Transformatorvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Erdungsschalter (39) zur Erdung des Leistungsschalters (5). Transformer device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by a grounding switch ( 39 ) for earthing the circuit breaker ( 5 ).

Transformatorvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsschalter (5) als ein Live-Tank-Leistungsschalter ausgebildet ist. Transformer device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the circuit breaker ( 5 ) is designed as a live tank circuit breaker.

Transformatorvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsschalter (5) als ein mehrfach unterbrechender Leistungsschalter ausgebildet ist. Transformer device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the circuit breaker ( 5 ) is designed as a multi-interrupting circuit breaker.

Transformatorvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsschalter (5) an einem Transformatorgehäuse (7) des Transformators (3) angeordnet ist. Transformer device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the circuit breaker ( 5 ) on a transformer housing ( 7 ) of the transformer ( 3 ) is arranged.

Transformatorvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsschalter (5) und der Transformator (3) einen gemeinsamen Gasraum aufweisen. Transformer device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the circuit breaker ( 5 ) and the transformer ( 3 ) have a common gas space.

Transformatorvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator (3) einphasig ausgeführt ist. Transformer device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the transformer ( 3 ) is carried out in a single phase.

Transformatorvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator (3) zur Umwandlung einer ersten Wechselspannung, die bis zu mehreren Hundert Kilovolt beträgt, in eine zweite Wechselspannung, die bis zu einigen Hundert Volt beträgt, ausgebildet und für eine Ausgangsleistung bis zu mehreren Hundert Kilovolt-Ampere ausgelegt ist. Transformer device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the transformer ( 3 ) for converting a first AC voltage, which is up to several hundred kilovolts, in a second AC voltage, which is up to a few hundred volts, and designed for an output power up to several hundred kilovolts-ampere.

Verwendung eines Leistungsschalters (5) als Schutzschalter für einen Transformator (3), der primärseitig mit einer Stromleitung elektrisch verbunden und zur Umwandlung einer an der Stromleitung anliegenden ersten Wechselspannung in eine kleinere zweite Wechselspannung ausgebildet ist, wobei – der Leistungsschalter (5) zwischen den Transformator (3) und die Stromleitung geschaltet wird – und durch den Leistungsschalter (5) die elektrische Verbindung des Transformators (3) mit der Stromleitung automatisch unterbrochen wird, wenn die erfasste Stromstärke einen vorgebbaren Schwellenwert überschreitet. Use of a circuit breaker ( 5 ) as a circuit breaker for a transformer ( 3 ), which is electrically connected on the primary side to a power line and is designed to convert a first alternating voltage present on the power line into a smaller second alternating voltage, wherein - the power switch ( 5 ) between the transformer ( 3 ) and the power line is switched - and by the circuit breaker ( 5 ) the electrical connection of the transformer ( 3 ) is automatically interrupted with the power line if the detected current exceeds a specifiable threshold.

Verwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator (3) und der Leistungsschalter (5) eine Transformatorvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 13 bilden. Use according to claim 14, characterized in that the transformer ( 3 ) and the Circuit breaker ( 5 ) a transformer device ( 1 ) according to any one of claims 2 to 13.