DE2720348A1 - Stufentransformator mit stufenschaltvorrichtung und mit spannungsabhaengigen widerstaenden - Google Patents

Description

Maschinenfabrik Reinhausen P.egensturg, den 5. Mai 1977

Gebrüder Scheubeck GmbH St. Co KG 222Ka/Cl

Falkensteinstraße 8 _{r Q}

8400 Regensburg ^ ' ^ ^ J 4

Stufentransformator mit Stufenschaltvorrichtung und mit spannungsabhängigen Widerständen

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stufentransformator mit einer Stufenschaltvorrichtung, wie er im Oberbegriff des zugehörigen Patentanspruches 1 näher bezeichnet ist. Ein derartiger Schutz des Stufentransformators und der Stufenschaltvorrichtung gegen Überspannungen ist bekannt: DT-OS 24 21 728.

Diese Schutzmaßnahmen werden vorgesehen, da"die verschiedenen Wicklungsabschnitte von Stufentransformatoren durch das Einlaufen von Blitzstoßspannungen erheblich beansprucht werden. Besonders gefährdet ist der Wicklungseingang, wo Stoßspaanungen mit einer großen Flankensteilheit einen hohen Spannungsgradienten aufbauen. Aber auch die weiter vom Wicklungseingang entfernten Wicklungsteile, wie z.B. die oft am Sternpunkt angeordnete Stufenwicklung, werden mit einem erheblichen Teil des Eingangsstoßes beansprucht, weil die durch die kapazitiven Kopplungen bestimmte anfängliche Spannungsverteilung in Form von starken Ausgleichsschwingungen in eine induktiv bestimmte lineare Spannungsverteilung übergeht. Die Spannungsbeanspruchungen in der Stufenwicklung werden unmittelbar auf die Stufenschaltvorrichtung übertragen und erfordern dort einen hohen Isolationsaufwand .

Um die Stoßspannungsbeanspruchungen zu begrenzen, ist deshalb vorgeschlagen worden, Überspannungsableiter bestehend aus einer Gasfunkenstrecke mit in Reihe geschalteten, spannungsabhängigen Widerständen parallel zu den einzelnen Wicklungsabschnitten zu schalten. Eine weitere Möglichkeit ist die Reihenschaltung einer Ölfunkenstrecke mit spannungsabhängigen Widerständen (DT-OS 24 21 728). Beide Maßnahmen haben jedoch den wesentlichen Nachteil, daß die bei der Spannungsprüfung des Transformators

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ansprechenden Schutzfunkenstrecken auf den Prüfoszillogrammen als Unstetigkeiten in Erscheinung treten, die von den entsprechenden "Zacken" bei Isolationsfehlern in der Wicklung nicht ohne weiteres unterschieden werden können.

Ein weiterer Weg besteht darin, auf die in Reihe geschalteten Funkenstrecken zu verzichten und die spannungsabhängigen Widerstände so zu dimensionieren, daß die Betriebsspannung des geschützten Wicklungsteiles ständig anliegen kann. Bei den bisher verwendeten spannungsabhängigen Widerständen auf Siliziumkarbidbasis müssen bei höheren Wechselspannungsbeanspruchungen so viele Elemente in Reihe geschaltet werden, daß der bei Auftreten einer Stoßspannung über die spannungsabhängigen Widerstände fließende Stoßstrom oftmals eine zu hohe Restspannung an den spannungsabhängigen Widerständen erzeugt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Überspannungsschutz für Stufentransformatoren und Stufenschalter anzugeben, bei welchem Funkenstrecken wegen der zuvor genannten Schwierigkeiten generell vermieden sind und bei welchem größere Stoßströme und kleinere Restspannungen als bei den bisher verwendeten spannungsabhängigen Widerständen aus Siliziumkarbid ermöglicht werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Mittel gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere in folgendem:

Die aus Zinkoxyd bestehenden spannungsabhängigen Widerstände zeichnen sich gegenüber den aus Siliziumkarbid bestehenden spannungsabhängigen Widerständen durch eine wesentlich stärkere Spannungsabhängigkeit ihres Widerstandes aus. Der ventilartige Abfall des Widerstandes bei steigender Spannung ermöglicht sehr hohe Ableitströme und niedrige Restspannungen trotz sehr geringer thermischer Belastung bei Nenn- oder Prüfwechselspannung. Während bei Verwendung von spannungsabhängigen Widerständen aus Siliziumkarbid wegen des erforderlichen Platzbedarfes im allgemeinen nur eine Begrenzung der Spannungsbeanspruchung zwischen gewählter und vorgewählter Anzapfung des Stufenschalters vorgenommen wird, kann mit spannungsabhängigen Widerständen aus Zinkoxyd aufgrund ihrer hohen Wechselspannungsbelastbarkeit und der entsprechend geringen Zahl notwendiger Elemente die

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gesamte Einstellwicklung geschützt werden. Da bei sehr großer Stoßenergie der Ableitstrom durch den aus Zinkoxyd bestehenden spannungsabhängigen Widerständen unter Umständen so groß werden kann, daß der spannungsabhängige Widerstand thermisch geschädigt werden würde, ist jedem spannungsabhängigen Widerstand ein ohmscher Widerstand vorgeschaltet, der den Stoßstrom auf den zulässigen Wert begrenzt. Hierdurch kann die Zerstörung der aus Zinkoxyd bestehenden spannungsabhängigen Widerständen durch sehr große Stoßströme sicher vermieden werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung als Schaltbild dargestellt. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, besitzt der neue Stufentransformator eine Stammwicklung 1, eine Grobstufenwicklung 2 und eine Feinstufenwicklung 3. Die Grobstufenwicklung ist mittels eines Vorwählers 4 schaltbar. An je zwei Stufenkontakten 5, 6 der Feinstufenwicklung ist der Lastumschalter 7 wahlweise angeschlossen. Die einzelnen Wicklungsteile sind durch spannungsabhängige Widerstände 8, 9, 10, 11 sowie durch in Reihe zu den spannungsabhängigen Widerständen liegende ohmsche Widerstände 12, 13, 14, 15 gegen Überspannungen geschützt. Und zwar ist die gesamte Regelwicklung durch die spannungsabhängigen Widerstände 10, 11 und die ohmschen Widerständen 14, 15 geschützt. Hierbei sind jeweils die spannungsabhängigen Widerstände 10 mit dem ohmschen Widerstand 14 sowie die spannungsabhängigen Widerstände mit dem ohmschen Widerstand 15 zu je einer Gruppe zusammengefaßt. Parallel zur Grobstufenwicklung 2 liegt dann der spannungsabhängige Widerstand 9 mit seinem ohmschen Widerstand 13, während parallel zu jedem Wicklungsabschnitt der Feinstufenwicklung 3 jeweils eine Gruppe aus einem spannungsabhängigen Widerstand 8 und einem ohmschen Widerstand 12 angeordnet ist. Erwähnt sei noch, daß es nicht unbedingt erforderlich ist, in jedem Fall die im Ausführungsbeispiel dargestellte umfangreiche Beschaltung mit spannungsabhängigen und ohmschen Widerständen vorzunehmen. Der Fachmann kann von Fall zu Fall entscheiden, an welchen Wicklungsteilen der Überspannungsschutz erforderlich ist.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Stufentransformator mit einer Stufenschaltvorrichtung und mit spannungsabhängigen Widerständen, die einzelnen Wicklungsteilen und/oder der Stufenschaltvorrichtung zum Schutz gegen Überspannungen parallel geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß

   in Reihe zu den im wesentlichen aus Zinkoxyd bestehenden spannungsabhängigen Widerständen ( 8 bis 11) ohmsche Widerstände ( 12 bis 15 ) zur Strombegrenzung angeordnet sind.

   Stufentransformator nach Anspruch 1, gekennzeich net durch die gruppenweise Zusammenfassung von je einem spannungsabhängigen Widerstand (10 bzw. 11) mit je einem ohmschen Widerstand (14 bzw. 15).

   Stufentransformator nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Wicklungsteilen mit erhöhter Stoßspannungsbeanspruchung mehrere in Reihe liegende Gruppen angeordnet sind.

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   ORIGINAL INSPFOTED