DE2104075B2

DE2104075B2 - Verfahren und Anordnung zur Lastumschaltung bei Stufentransformatoren mit antiparallel geschalteten Thyristoren

Info

Publication number: DE2104075B2
Application number: DE2104075A
Authority: DE
Inventors: M Matzl
Original assignee: Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Current assignee: Scheubeck GmbH and Co
Priority date: 1971-01-29
Filing date: 1971-01-29
Publication date: 1974-07-04
Also published as: US3710232A; NO132566C; NO132566B; SE376998B; FR2124921A5; DE2104075A1; AT315970B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemaß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Verfahren zur Lastumschaltung mit Thyristoren und mechanischen Kontakten sind bekannt (deutsche Offenlegungsschrift 1563 28O). In Fig. 1 ist schematisch eine Anordnung zur Durcbf üärung ei-

-5 nes derartigen Verfahrens veranschaulicht. Dabei sind mit 1 und 2 die beiden Wählerkontakte für die Anzapfungen U_x und U₂ der Regelwicklung des Transformators Tr₁ mit 3 und 4 die Dauerkontakte, mit 5 und 6 die Trennkontakte, mit 7 und S uüJ 9 und 10 die antiparallel geschalteten Thyristoren in den Stromkreisen Sz₁ und St, und mit Y die Ableitung bezeichnet.

Hierbei werden zu Beginn der Umschaltung, noch ehe de" Dauerkontakt 3 der abzuschaltenden Stufe

*5 [/,, des Regeltransformators Tr öffnet, beide Trennkontakte 5,6, die jeweils in Reihe zu den antiparallelen Thyristorpauren 7,8 und 9,10 liegen, geschlossen. Dann erfolgt die Umlegung der Belastung von einem Thyristorpaar 7, 8 zum anderen 9, 10 und zuletzt die Schließung de* Dauerkontaktes 4 der zuzuschaltenden Stufe U₁ des Regcltransformators und Öffnen dei Trennkontakte 5, 6.

Bei rein mechanischen Lastumschakern ist dir Schaltablauf der dabei verwendeten Haupt- und Hilfskontaktc jedoch meistens derart, daß in der Schaltfolge jeweils ein geschalteter Kontakt mit dem nächsten zu schaltenden Kontakt für kurze Zeit überlappt, wie es in F i g. 2 schematise!! für die Anordnung nach Fig. I dargestellt ist. Da die mechanischen Kontakte somit gegenüber den bekannten Schaltungen mit Thyristoren einen abweichenden Schaltablauf haben, sind diese nicht ohne weiteres für die bisher gebräuchlichen Thyristorschaltungen verwendbar.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, das bekannte Verfahren mittels eines mechanischen Lastumschalter mit vorgegebenen Kontaktablauf durchzuführen, wobei die Thyristoren mit den mechanischen Kontakten eines herkömmlichen Schalters kombiniert werden sollen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei

*° dem Verfahren der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1, alternativ durch die des Anspruchs 2 gelöst.

Aivndnungen zur Durchführung des Verfahrens beinhalten die Ansprüche 4 und 5.

Das neue Verfahren ermöglicht in einfacher Weise die Kombination eines mechanischen Lastumschalter mit einem Thyristorschalter. So ist es jetzt praktisch nur erforderlich, von einem gebräuchlichen Lastumschalter die Überschaltwiderstände zu entfernen und in den Leitungsstrang der Hilfskontakte an Stelle der Überschaltwiderstände den Stromkreis mit den antiparallel geschalteten Thyristoren einzusetzen. Weiterhin hat das Verfahren den Vorteil, daß ein eigener Umbchakbefchlsgeber, wie z. B. ein Steuerkontakt- oder Fotogeber, nicht erforderlich ist. Dadurch ist die Schaltweise vereinfacht.

In der Zeichnung sind in den Fig. 3 und 4 zwei Anordnungsbeispiele zur Durchführung des erfin-

dungsgemäßen Verfahrens dargestellt, wobei die in Fig. I verwendeten Bezugszeichen für die einzelnen Geräte der Anordnung auch für die in Fig. 3 eingezeichneten Umschaltstromkreise 5/, und 5/, gelten. Die gleichen Umschaltstromkreise Sc₁ und 'St-, sind auch in der Anordnung nach F i g. 4 gültig, dort jedoch nicht extra dargestellt.

Für die Stromkreise St, und St₂ sind Zündübertrager 11,12 (Fig. 3) vorgesehen, welche die Impulsreihen der Zündimpulsgeneratoren 13,14 an die Thyristoren 7, 8 bzw. 9, 10 abgeben, wenn an deren Eingang Spannung anliegt.

Die Steuerungsschaltungen nach Fig. 3 und 4 enthalten zunächst ein Speicherglied 15, welches durch Spannung an seinem Setzeingang S Spannung an Ausgang A, dagegen durch Spannung an seinem Löscheingang L Spannung am inversen Ausgang A erhält. Dieses Speicherglied speichert die Schaltrichtung, wobei Spannungszustand c das Spannungssignal an seinem Ausgang A und damit Schaltrichtung von Kontakt 3jnach Kontakt 4, und Spannungssignal am Ausgang A (Schaltzustand c) die umgekehrte Richtung bedeutet. Die Schaltung nach F'.g. 4 hat weiter noch zwei Speicherglieder 16, 17, welche jeweils einem Zündimpulsgenerator 13 bzw. 14 vorgeschaltet sind. Diese Speicherglieder 16,17, speichern den Zustand ->Zündung Thyristorzweig Sf,« bzw. »Zündung Thyristorzweig Sr₂« und sind zweckmäßig gegenseitig verriegelt.

Die Steuerschaltungen nach Fig. 3 und 4 besitzen weiter verschiedene Zustandsmelder, welche den Aus- bzw. Einschaltzustand der Dauerkontakte 3, 4, der Trennkoniakte 5, 6 sowie den sperrenden bzw. leitenden Zustand der Thyristorzweige St₁ und Sl₂ an die Logikschaltung signalisieren, wobei die überstrichenen Buchstabenden negativen Zustand, z. B. offener Kontakt oder Fehlen der Sperrspannung anzeigt. Mit 20 und 21 sind die Zustandsmelder der Hauptkontakte 3, 4, mit 22, 23 die Zustandsmelder der Trermkontakte 5 oder 6 und mit 24, 25 die Spannungserfassungsgeräte für die Thyristorzweige Si₁ und St₂ bezeichnet. In den Logikschaltungen sind die Baugruppen 26 bis 31 und 38 und 39 UND-Gatter und die Baugruppen 32 bis 35 ODHR-Gattcr, wobei jeweils die Gatter, weiche dieselben Größen verknüpfen, in den Fig. 3 und 4 mit denselben Ziffern bezeichnet sind. Im Stromkreis der Thyristoren S/, und St₂ (Fig. 3) sind mit 40, 41 Kondensatoien und mit 42, 43 Widerstände bezeichnet, welche in Reihe geschaltet sind und dem entsprechenden Thyristorzweig parallel geschaltet werden. Die UND-Gatter 38 und 39 dienen nur der Verriegelung.

Die Wirkungsweise der Steuerschaltung nach Fig. 3 ist folgende:

Es wird angenommen, daß der Dauerkontakt 3 geschlossen und der Dauerkontakt 4 und die Trennschalter 5,6 geöffnet sind, wie es in Fi g. 1 dargestellt wurde. Das Spcicherglied 15 ist dann durch den Zustandsmelder 20 für die Umschaltung von i/, nach U₁ vorbereitet und hat an seinem Ausgang A Spannung. Außerdem erhält die ODER-Stufe 34 an einem ihrer Eingänge Spannung und gibt über das UND-Gatter 38, welches gleichzeitig Spannung vom Invers-Ausgang 35 A erhält, Spannung an den Impulsgenerator 13. Für die Steuerschaltung ist es unwesentlich, ob der Trennkontakt 5, der zum Stromkreis Si₁ bzw. zum stromführenden Dauerkontakt 3 gehört, zu Beginn xlor Umschaltung erst geschlossen wird oder während des stationären Betriebes, wenn also der Oauerkontakt 3 den Laststrom führt, bereits geschlossen ist. Er ist als Trennschalter nur wichtig, uiii die Thyristoren während des Dauerzustandes des

s Lastumschalter spannungsfrei zu halten. Sobald jedoch der Dauerkontakt 3 öffnet und dann natürlich der Trennkontakt 5 geschlossen sein muß, kammutiert der Laststrom auf die Thyristoren 7,8 des Stromkreises Sf₁. Im weiteren Verlauf der Umschaltung

schließt der Trennkontakt 6. Dadurch ist die UND-Bedingung für das Gatter 30 nicht mehr erfüllt, das ODER-Gatter 34 erhält n.n keinen seiner Eingänge Spannung und schaltet daher die Zündimpulse für die Thyristoren 7 oder 8 ab, wie an Hand des Schaltbildes leicht nachgeprüft werden kann. Sobald die Thyristoren 7, 8 zu sperren beginnen, gibt das Spannungserfassungsgerät 24 Spannung; an das UND-Gatter 27, dessen zweiter Eingang sowieso durch das schaltrichtungsfestlegende Speicherglied 15 vorbereitet ist, wodurch Zündimpulsgenerator 14 über die Gatter 35 und 39 eingeschaltet wird i-nd den Zweig St₂ mit den Thyristoren 9 und 10 zünuet. Sobald der Trennkontakt 5 öffnet ist für Gatter 31 die UND-Bedingung erfüllt und am ODER-Gatter wird t_in anderer Eingang mit Spannung belegt. Das gleiche geschieht auch, wenn der Dauerkontakt 4 schließt und über Zustandsmelder 21 Signalspannung an Gatter 35 legt. Gleichzeitig wird durch diese Spannung am Ausgang 21 dasschaltrichtungsfestlegende Speicherglied 15 für die nächste Umschaltung nach höher oder tiefer gelegenen Anzapfungen vorbereitet, in dem ihr Invers-Ausgang Ä Spannung erhält.

Die Wirkungsweise der Steuerschaltung nach dem Beispiel Fig. 4 ist folgende:

Es wird wieder davon ausgegangen, daß der Dauerkontakt 3 geschlossen und der Dauerkontakt 4 und die Trennschalter 5 und 6 offen sind. Der Laststrom fließt dabei von Anzapfung U₁ des Regeltransformators über den Wählerkontakt 1, den Dauerkontakt 3 nach der Ableitung Y (Fig. 1). Dabei ist das Speicherglied 16 (Fig. 4) eingeschaltet, weil der Dauerkontakt 3 eingeschaltet ist. Das Spcicherglied 17 ist ausgeschaltet. Infolge des geschlossenen Dauerkontaktes 3 wird das Speicherglied 15 so gesteuert, da!¹· an seinem Ausgang A Spannungssignai ansteht. Ollnet nunmehr nach Schließen des Trennschalters 5 der Dauerkontakt 3, so kann der Laststrom auf den Thyri.storsircimkreis S/, komnnitieren, weil die Thyristoren 7 und 8 von dem Zündimpulsgenerator 13 Zündimpuhe erhalten. Sobald Trennschalter <\ schließt, erhält das UND-Gatter 28 Spannungssignal, wodurch auch das ODER-Gatter 32 Spannung an den Löscheingang L des für den Schaltzustand vom Impulsgenerator 13 maßgebenden Speichergliedes 16 anlegt. Daher werden in diesem Augenblick die Zündinipulse vom Thyristorstromkreis S/, weggenommen der Laststrom fließt aber in den gezündeten Thyristoren 7. 8 bis zu seinem natürlichen Nulldurch gang weiter. Nach dem Nulldurchgang beginnen die

Thyristoren 7, 8 des Zweiges St₁ zu sperren. Sobald die Sperrspannung an dem Thyristorpaar 7, S einen bestimmten Wert erreicht hat, gibt das Spannungserfassungsgeiät 24 Spannung an das UND-Gatter 27 und, da dessen zweiter Eingang ebenfalls Spannung erhält, weil das Speicherglied 15 auf seinen Ausgang A Spannung hat, wird der Zündimpulsgenerator 14 über seinen Speicher 17 und das ODER-Gatter 37 eingeschaltet, wodurch die Thyristoren 9 und 10

Zündimpulse erhalten. Danach öffnet der Hilfskontakt 5, es schließt der Dauerkontakt 4, wodurch das schaltrichtungsfestlegende Speicherglied 15 umgeschaltet wird, und zuletzt öffnet der Trennkontakt 6, so daß danach die Umschaltung beendet ist und der Laststrom nunmehr von (/,über den Wühlerkontakt 2 den Dauerkontakt 4 zur Ableitung Y fließt.

Eine wichtige Bedingung sowohl für die Schaltung nach Fig. 3 als auch für die Schaltung nach Fig. 4 ist, daß sich die Trennkontakte 5 und 6 bei ihret Schaltung mindestens eine Hallbwelle überlappen, d. h. beide Kontakte sollen mindestens eine Halbwelle lang zusammen gleichzeitig eingeschaltet sein. Wird diese Bedingung nicht eingehalten, so könnte es vorkommen, daß derjenige Trennkontakt, welcher bis dahin stromführend war, auch unter Strom, d. h. al.se unter Last, abschalten muß, weil seine Thyristoren noch nicht in den Sperrzustand übergegangen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Lastumschaltung bei Stufentranformatoren mit antiparallel geschalteten Thyristoren in zwei gleichartigen Stromkreisen, die jeweils zwischen einer von jwei Anzapfungen des Stufentransformators und der gemeinsamen Ableitung Hegen, wobei mechanische Dauerkontakte zur Entlastung und mechanische Trennkontakte jeweils in Reihe zu der zugehörigen Antiparallelschaltung zur Potentialtrennung der Thyristoren verwendet werden, deren Schaltablauf durch eine Logikschaltung gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Stromkreis dann Zündsignal erhält, wenn der Dauerkontakt desselben Stromkreises geschlossen ist oder wenn der zugehörige Trennkontakt geschlossen ist und zugleich der gegenüberliegende Trennkontakt geöffnet ist (>uer wenn an der gegenüberliegenden Antiparallelschaltung Spannung anliegt und zugleich ein Speicherglied Signal abgibt, welches beim Schließen des Dauerkontaktes des anderen Stromkieises beim vorhergehenden Schaltzyklus gesetzt worden ist.

2. Verfahren zur Lastumschaltung bei Stufentransformatoren mit antiparallel geschalteten Thyristoren in zwei gleichartigen Stromkreisen, die jeweils zwischen einer von zwei Anzapfungen des Stufen'-ansformators und der gemein-Ableitung liegen, wobei mechanische Dauerkontakte zur Entlastung und ,necha .ische Trennkontakte jeweils η Reihe zu de: zugehörigen Antiparallelschalturiü zur Potentialtrenriung der Thyristoren verwendet werden, deren Schaltablauf durch eine Logikschaltung gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Stromkreis dann Zündsignal erhält, wenn ein Ausgangsspeichel durch folgende Bedingungen gesetzt ist:

Der Dauerkontakt desselben Stromkreises ist geschlossen oder es ist Spannung an der gegenüberliegenden Antiparallelschaltung und zugleich ist ein Ausgang eines Eingangsspeichers durch Schließen des gegenüberliegenden Dauerkontaktes bei dem "orhcrgelienclen Sehaltzyklus gesetzt worden

und dall der Ausgangsspeicher durch folgende Bedingungen löschbar ist:

Der Trennkontakt des gegenüberliegenden Stromkreises ist geschlossen und der andere Ausgang des 1 ingangsspeicliers ist gesetzt worden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine gegenseitige Verriegelung /wischen den Zündsignalen beider Antiparallelschaltungen zusätzlich \ erwendet wird.

4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für jedem mechanischen Kontakt (3, 4, 5, 6) ein Zustandsmclder (20, 21, 22,23) für die mechanische Stellung des Kontaktes vorgesehen ist, und daß je ein Spannungserfassungsgerät (24,25) die Spannung über die jeweils zwei antiparallel geschalteten Thyristoren (7/8, 9/10) erfaßt.

5. Anordnung zuir Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherglieder (15, 16,

17) elektronische, bistabile Kippstufen sind mit zwei Eingängen (S, L) und zwei Ausgängen (A, Ά).