DE2720348A1 - STEPPING TRANSFORMER WITH STEPPING DEVICE AND WITH VOLTAGE-DEPENDENT RESISTORS - Google Patents

Description

Maschinenfabrik Reinhausen P.egensturg, den 5. Mai 1977Maschinenfabrik Reinhausen P.egensturg, May 5, 1977

Gebrüder Scheubeck GmbH St. Co KG 222Ka/ClGebrüder Scheubeck GmbH St. Co KG 222Ka / Cl

Falkensteinstraße 8 _{r Q} Falkensteinstrasse 8 _{r Q}

8400 Regensburg ^ ' ^ ^ J 4 8400 Regensburg ^ '^ ^ J 4

Stufentransformator mit Stufenschaltvorrichtung und mit spannungsabhängigen WiderständenStep transformer with step switching device and voltage-dependent resistors

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. The invention relates to a step transformer with a step switching device as described in more detail in the preamble of the associated patent claim 1. Such protection of the step transformer and the step switching device against overvoltages is known: 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 . These protective measures are provided because "the various winding sections of step transformers are heavily stressed by the ingress of lightning impulse voltages. The winding input is particularly at risk, where impulses with a steep edge build up a high voltage gradient. But also the winding parts further away from the winding input such as the often arranged at the star point tap winding are claimed with a substantial portion of the input shock, because the passing by the capacitive couplings certain initial stress distribution in the form of strong compensating vibrations in an inductively certain linear voltage distribution. the voltage stresses in the tap winding is transmitted directly to the step switch means and require there a high isolation effort.

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 TransformatorsIn order to limit the surge voltage loads, it has therefore been proposed that surge arresters consisting of a Gas spark gap with series-connected, voltage-dependent resistors parallel to the individual winding sections to switch. Another possibility is the series connection of an oil spark gap with voltage-dependent resistors (DT-OS 24 21 728). However, both measures have the major disadvantage that the voltage test of the transformer

98_4|/0 1 8 198_4 | / 0 1 8 1

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.appealing protective spark gaps on the test oscillograms as discontinuities appear, which are not caused by the corresponding "spikes" in the case of insulation faults in the winding can be easily distinguished.

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.Another way is to use the spark gaps connected in series to do without and to dimension the voltage-dependent resistors so that the operating voltage of the protected Winding part can constantly be present. With the voltage-dependent resistors based on silicon carbide used up to now, In the case of higher alternating voltage loads, so many elements are connected in series that the surge voltage occurs when a surge voltage occurs Surge currents flowing through the voltage-dependent resistors often result in an excessively high residual voltage at the voltage-dependent ones Generated resistances.

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.The object of the invention is to provide overvoltage protection for step transformers and step switches in which Spark gaps are generally avoided because of the aforementioned difficulties and in which larger and smaller surge currents Residual stresses are made possible as with the voltage-dependent resistors made of silicon carbide used previously. This task is achieved according to the invention by the means specified in the characterizing part of claim 1.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere in folgendem:The advantages achieved with the invention are in particular in the following:

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 dieThe voltage-dependent resistances made of zinc oxide differ from those made of silicon carbide voltage-dependent resistances by a much stronger voltage dependence of their resistance. The valve-like The drop in resistance with increasing voltage enables very high leakage currents and low residual voltages despite very low levels thermal load at nominal or test AC voltage. While off when using voltage-dependent resistors Silicon carbide because of the space required in general only a limitation of the voltage stress between the selected and preselected tapping of the on-load tap-changer can with voltage-dependent resistors made of zinc oxide due to their high AC voltage load capacity and the correspondingly small number of necessary elements

l: 0 9 R 4 F, / 0 1 8 1 _ 3 - l: 0 9 R 4 F, / 0 1 8 1 _ 3 -

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.entire setting winding are protected. Since with very high impact energy the leakage current through the zinc oxide voltage-dependent resistors can be so large that the voltage-dependent resistor is thermally damaged would be, each voltage-dependent resistor is preceded by an ohmic resistor that reduces the surge current to the permissible Limited value. This can destroy the voltage-dependent resistors made of zinc oxide very large surge currents can be safely avoided.

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.In the drawing, an embodiment of the invention is shown as a circuit diagram. As can be seen from the drawing, possesses the new step transformer has a main winding 1, a coarse step winding 2 and a fine step winding 3. The coarse step winding is switchable by means of a preselector 4. At two step contacts each 5, 6 of the fine step winding, the diverter switch 7 is optionally connected. The individual winding parts are voltage-dependent Resistors 8, 9, 10, 11 as well as ohmic resistances in series with the voltage-dependent resistors 12, 13, 14, 15 protected against overvoltages. The entire control winding is through the voltage-dependent resistors 10, 11 and the ohmic resistors 14, 15 are protected. Here, the voltage-dependent resistors 10 are each with the Ohmic resistor 14 and the voltage-dependent resistors are combined with the ohmic resistor 15 to form a group. The voltage-dependent resistor 9 with its ohmic resistor 13 is then parallel to the coarse step winding 2, while in parallel a group of a voltage-dependent resistor 8 and one for each winding section of the fine step winding 3 Ohmic resistor 12 is arranged. It should also be mentioned that it is not absolutely necessary, in each case, the extensive wiring shown in the embodiment with voltage-dependent and ohmic resistances. The specialist can decide on a case-by-case basis on which winding parts the overvoltage protection is to be applied is required.

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Claims (1)

PatentansprücheClaims Stufentransformator mit einer Stufenschaltvorrichtung und mit spannungsabhängigen Widerständen, die einzelnen Wicklungsteilen und/oder der Stufenschaltvorrichtung zum Schutz gegen Überspannungen parallel geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daßStep transformer with a step switching device and with voltage-dependent resistors, the individual winding parts and / or the tap changer for Protection against overvoltages are connected in parallel, characterized in that in Reihe zu den im wesentlichen aus Zinkoxyd bestehenden spannungsabhängigen Widerständen ( 8 bis 11) ohmsche Widerstände ( 12 bis 15 ) zur Strombegrenzung angeordnet sind.ohmic in series with the voltage-dependent resistors (8 to 11) consisting essentially of zinc oxide Resistors (12 to 15) are arranged to limit the current. 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).Step transformer according to claim 1, marked net by grouping one each voltage-dependent resistor (10 or 11) each with an ohmic resistor (14 or 15). Stufentransformator nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Wicklungsteilen mit erhöhter Stoßspannungsbeanspruchung mehrere in Reihe liegende Gruppen angeordnet sind.Step transformer according to Claim 2, characterized in that that parallel to the winding parts with increased surge voltage stress several groups lying in a row are arranged. 809846/0181
ORIGINAL INSPFOTED 809846/0181
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