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Schaltvorrichtung fÜr das durch die wechselnde Belastung selbsttätig
bewirkte Zu- und Abschalten von Transformatoren. Der Gegenstand vorliegender Erfindung
be. zieht sich auf die bekannte Aufgabe, in einer Transformatorenstation zu einem
d rnd ein. geschalteten kleinen Transformator je nach Bedarf selbsttätig
einen oder mehrere größere Transformatoren zuzuschalten, sobald die Belastung zu
groß wird, und die großen Transformatoren wieder abzuschalten, sobald die Belastuhg
unter eine gewisse Grenze sinkt. Zu diesen Schaltoperationen steht als Stromquelle
jederzeit die Niederspannungsseite des kleinen Transformators zurVerfügung, welche
normal nicht abgeschaltet wird.
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Nach der vorliegenden Erfindung sind nun Überstromrelais oder Überleistungsrelais
auf den beiden Zuführungsseiten der Transformatoren derart zusammengeschaltet, daß
bei Überschreitung einer gewissen Grenze auf der Zuleitung des kleinen Transformators
und gleichzeitiger Unterschreitung einer gewissen Grenze oder Ausschaltung in der
Zuleitung des großen Transformators die Einschaltevorrichtung für den letzteren
betätigt wird, daß ferner bei Überschreitung einer bestimmten Leistung in den Zuleitungen
des kleinen so-.wie des großen Transformators die Ausschaltevorrichtung für den
großen Transformator betätigt wird.
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Im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen wird also die selbsttätige
Schaltvorrichtung nicht mehr von dem Belastungszustand eines Transformators, sondern
bei Vorhandensein zweier Transformatoren vom Belastungszustand beider abhängiggemacht
und dadurch ein Überregulieren und eine Beschä. digung des kleinen.Transformators
vermieden.
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Bei der b-sherigen Anordnung konnte der große Transformator abgeschaltet
werden, selbst i wenn der kleine Transformator nicht in der Lage war, die
ganze Last aufzunehmen. Dann kam es zu Überregulierungen, denn der große Transformator
wurde wieder eingeschaltet, i schaltete sich ab usw.
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Eine Ergänzung findet der im Vorstehenden dargestellte Grundgedanke
noch dadurch, daß dieselbe Schaltvorrichtung für den Schutz beider Transformatoren
verwendet wird in der Weise, daß bei Überlastung auf beiden Transformatoren die
Zuleitungsschalter beider Transformatoren selbsttätig ausgeschaltet und damit die
ganze Anlage abgeschaltet wird. In dieser Kombination ist also folgende Wirkiingsweise
erreicht: i. Kleiner Transformator überlastet, großer Transformator entlastet oder
ausgeschaltet, Einschaltung des großen Transformators.
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g,. Großer Transformator schwach belastet, .kleiner Transformator
schwach belastet, Ausschaltung des großen Transformators.
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3. Kleiner Transformator überlastet, großer Transformator überlastet,
Abschaltung beider Transformatoren.
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Zur Lösung der eingangs charakterisierten Aufgabe hat man im allgemeinen
magnetische Relais verwendet. Solche Relais müssen mit einer Verzögerung ausgestattet
werden, damit ein Überregulieren, wie es z. B. bei einer kurzseitigen Überlastung
stattfinden 'kann, vermieden
wird. Findet nämlich in der Zuleitung
oder in einem benachbarten Abzweige ein Kurzschluß statt, so sinkt momentan bis
zum Ausschalten des betreffenden Ölschalters in der betrachteten Transformatorenstation
Spanuung und Stromstärke. Mithin würde nach der alten Anordnung der große Transformator
abgeschaltet werden.
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Ist umgekehrt der Kurzschluß hinter dem kleinen Transformator vorhanden,
also auf der Sekundärseite der *betrachteten Transformatorenstation, so Wütcle nach
der alten Anordnung der große Transformator zugeschaltet werden, also auch noch
auf den Kurzschluß arbeiten und die Sache nur verschlimmern.
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Solchen Schwierigkeiten begegnet man durch die Verwendung eines anderen
Systems für die Maximalauslösung, und zwar durch die Benutzung der an sich bekannten
Temperaturrelais, deren Zeitkonstante entsprechend groß gegebenenfalls der Zeitkonstante
des zugehörigen Transformators oder des ganzen Ag-
gregats angepaßt ist. Man
kann den Kontakt am Temperaturrelais des kleinen Transformators auch so ausbilden,
daß er bei einer gewissen sehr großen Überschreitung der normalen Stromstärke, z.
B. über die Summen beider Nennstromstärken, direkt die Ausschaltung des kleinen
und großen Transformators bewirkt bzw. es gar nicht zur Einschaltung des großen
Transformators 'kommen läßt. Diese Vorrichtung kann gegebenenfalls noch dadurch
unterstützt werden, daß die Einschaltung des großen Transformators nicht sofort
erfolgt, wenn der Temperaturkontakt des kleinen Transformators die Vollbelastung
erreicht, sondern erst eine gewisse Zeit nachher, so daß im Falle eines Kurzschlusses
der Temperaturkontakt des kleinenTransformators bereits weiter gewandert und auf
einen Notkontakt für die vollständige Abschaltung gelangt ist.
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In der Fig. i ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei jedoch
die zuletzt erwähnte Anordnung für die Notausschaltung des ganzen Aggregates ohne
Einschaltung des großen Transformators nicht mit dargestellt ist, um die Anordnung
nicht zu komplizieren. Es ist für den Fachmann ein leichtes, diese Einrichtungen
als Ergänzungen zuzufügen.
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In dem dargestellten Beispiel sind nur zwei Transformatoren vorhanden.
Der kleine Trans -formator Tk ist dauernd eingeschaltet und nur durch einen ÖlschalterOk
im Notfall abschaltbar. Der große Transformator Tg besitzt einen Olschalter Og und
einen Niederspannungsschalter Ng. Beide sind mit Einschaltespulen Eh für
die Hochspannungsseite, En für die Niederspannungsseite und Ausschaltespulen
Ah und An versehen. Diese Spulen sind paarweise parallel geschaltet,
so daß Hoch- und Niederspannungsseite gleichzeitig ein- bzw. ausgeschaltet werden.
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In den Phasen I und III liegen auf der Hocbspannungsseite, gegebenenfalls
an Wandlern, die Temperaturrelais Rk, und Rk3 des kleinen Transformators, Rgl und
Rg, des großen Transformators. Es genügt, im folgenden die Wirkungsweise des der
ersten Phase angehörigen Systems zu verfolgen; das System der dritten Phase arbeitet
identisch.
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In der gezeichneten Stellung sind die Doppelbänder der Temperaturrelais
gestreckt, die Wicklungenkalt,beideTransformatorenschwach belastet. Von der Niederspannungsseite
Phase I des kleinen Transformators, also dem Punkt i, geht ein Strom über den Kontakt
des Temperaturrelals Rkl, welcher rechts unten Regt, zum links unten gezeichneten
Kontakt des Temperaturrelais Rgl, von hier zu dem unteren Ringseginent dieses Temperaturkontaktes
und zur Anfangsklemme A, der Ausschaltespulen Ah und
An vom anderen Ende dieser Spulen zum Punkt 3 auf der Niederspannungsseite
der Phase 111. In dieser Stellung werden also beide Ausschaltespulen für
die Schalter des großen Transformators betätigt -und letzterer abgeschaltet.
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Wenn nun der Transformator ganz ausgeschaltet wird, bleiben die Kontakte
der zuge. hörigen Temperaturrelais Rg, in derselben Stellung bzw. sie ändern ihre
Wirkung nicht.
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Tritt jetzt eine starke Belastung des kleinen Transformators ein,
so dreht sich der vom Temperaturielais Rkl gesteuerte Winkelhebel im Sinne des Uhrzeigers.
Es wird demnach der Punkt i auf der Niederspannung#seite des kleinen Transformators
mit dem linken unteren Kontakt im Temperaturrelais Rkl. verbunden. Die von hier
zum rechten unteren Kontakt des Temperaturrelais Rg, führende Verbindung liegt tot,
da der Hebel auf dem linken Kontakt steht. Dagegen führt eine Verbindung von i über
das Relais Rkl, seinen lin]#en unteren Kontakt zur oberen Kontaktschiene des Relais
Rgi und -von hier zur Klemme El, welche den Anfang der Einschaltsspule Elt und
En bildet. Vom Ende der Einschaltespulen geht es zum Punkt 3 auf der
Niederspannungsseite des Transformators. Die Einschaltespulen sind also beide gleichzeitig
erregt, der große Transformator wird beiderseitig eingeschaltet.
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Nun ist noch der Fall zu betrachten, daß kleiner und großer Transformator
eingeschaltet und übermäßig belastet sind. Dann steht der Kontakthebel des Relais
Rg, von rechts unten nach links oben. Es ergibt sich dann folgender Stromweg
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Von i über den Hebel des Relais Rki zu dessen linkem Kontakt. Von hier einmal
-über den rechten unteren Kontakt des Relais Rg"
dessen Schiene
zu den Ausschaltespulen der beiden Schalter des großen Transformators
Ah
und An, ferner von dem erwähnten Punkt zur Schiene am oberen
Teil des Relais Rg, zum linken oberen Kontakt und zur Ausschaltespule a für
den Hochspannungsschalter Ok des kleinen Transformators Tk. Es wird also, wenn beide
Transformatoren überlastet sind, die gleichzeitige Abschaltung beiderTransformatoren
bewirkt. Dann ist natürlich die Einrichtung außer Betrieb, und es muß der
Schalter Ok für den kleinen Transformator nach Beseitigung der Störung an Hand wieder
eingelegt werden, damit die Einrichtung arbeiten kann.
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Will man in der vorher gekennzeichneten Weise auch noch die Einschaltung
des großen Transformators bei einem Kurzschluß hinter ,dem kleinen Transformator
verhindern, so ist es nur nötig, in die Zuleitung der Einschaltespulen eine Verzögerung,
d. h. ein Zeitrelais zu legen, und dem Temperaturrelais Rkl noch einen dritten
Kontakt links von dem links gezeichneten zu geben, der bei noch weiterer Überschreitung
den Stromweg von Punkt i zur Auslösespule a des Schalters für den kleinen Transformator
schließt, so - daß dieser abgeschaltet werden kann, ehe die Einschaltespulen
des großen Transformators wirksam werden können.
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Wie. in der Einleitung erwähnt, kann die Einwirkung zur Einschaltung
des großen Transformators auch dadurch gestbuert werden, daß letztere ausgeschaltet
ist. Dann sind an den beiden Schaltern des großen Transformators Hilfskontakte vorhanden,
welche mit dem Temperaturrelais des kleinen Transformators zusammenarbgiten.
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Eine solche Einrichtung, welche auch noch die Verzögerung zur V
- erhinderung unnötiger Einschaltung des großen Transformators bei einem
Kurzschluß hinter dem kleinen bzw. bei der Niederspannungsseite enthält, ist in
der Fig. 2 dargestellt, wobei die Temperaturrelais rein schematisch gezeichnet werden.
Der kleine Transformator K ist durch einen automatischen Hochspannungsschalter
k primärseitig abschaltbar, dessen Maximalauslöser m mit oder ohne Verzögerung
arbeiten können und so eingestellt sind, -daß sie den Schalter k
auslösen,
wenn die Stromstärke die Summe der Nennstromstärke vom kleinen und großen Transformator
übersteigt.
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Auf der Niedergpannungsseite des kleinen Transformators ist ein einfacher
Handschalter n vorhanden, der also nicht automatisch gesteuert wird.
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Der große Transformator G ist mit gleichartigen Schaltern auf
der Primärseite und Sekundärseite ausgerüstet,' einem Hochspannungsschalter H und
einem Niederspannungsschalter N. jeder dieser Schalter besitzt eine Einschaltespule
Eh bzw. En und eine Ausschaltespule Ah bzw. An, ferner einen Hilfskontakt
der sich in ausgeschaltetem Zustand des Schalters schließt. -
Die Temperaturrelajs
T des großen Transformators G und t des kleinen Transformators K sind mit
Hilfe von Wandlern an das Netz angeschlossen. Schließlich ist noch ein Zeitrelais
Z vorhanden, dessen Wicklung von den Temperaturrelais eingeschaltet wird, wenn eins
der Temperaturrelais des kleinen Transformators überlastet ist und wenn beide Schalter
des großen Transformators ausgeschaltet sind. Der Sekundärkontakt dieses Zeitrelais
Z dient zur Speisung der Einschaltespule für die beiden Schalter des großen Transformators.
In -der gezeichneten Stellung sind beide Transformatoren eingeschaltet, aber schwach
belastet. Es geht ein Stromkreis von der Niederspannungssammelschiene
3 über die - Kontakte der Temperaturrelals t zu den Ausschaltespulen
Alt bzw. An und von dort zur Sammelschiene i.
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Ist dann der große Transformator G ausgeschaltet, so bleibt
sein Temperaturrelais T dauernd in der gezeichneten Stellung stehen. Wenn nun der
kleine Transformator überlastet wird, zieht mindestens eins seiner Temperaturrelais
t sein7en Kontakt nach oben, und es bildet sich ein Stromkreis von 3 über
diesen Kontakt zur Wicklung des Zeitrelais Z, von da über die beiden im ausgeschalteten
Zustande geschlossenen Hilfskontakte der Schalter H und N des großen Transformators
zur Schiene i. Mithin wird das Zeitrelais Z erregt. Es schließt nach der eingestellten
Zeit ein Stromweg von 3 Über die Einschaltspulen-Ea und En nach i und bewirkt
die Einschaltung des großen Transformators T.
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Zu bemerken ist, daß die Temperaturrelais T und t nur in den beiden
äußeren Stellungen, nicht aber in der Mittelstellung irgendwelchen Kontakt machen
und daß ihre Stellung sich mit der jeweiligen Stromstärke verändert. Will man also
statt der Temperaturrelais magnetische Relais verwenden, so dürfen nur solche ohne
Eisenrückschluß benutzt werden, oder z. B. Kontakt-Amperemeter nach Meßinstrumentensystem,
nicht aber eisengeschlossene Relais, welche nur entweder in der einen oder anderen
Endstellung stehen. An sich ist es natürlich möglich, bei Berücksichtigung der vorstehenden
Winke die Einrichtung auch mit magnetischen oder anderen Relais zu betreiben, anstatt
der im vorstehenden stets erwähnten Temperaturkontakte, jedoch besitzen letztere
die großen Vorteile entsprechend höherer Trägheit.
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Es ist -nun noch zu. untersuchen, wie sich i die Einrichtung verhält,
wenn ein Kurzschluß oder eine Überlastung auf der Sekund4rseite
eintritt,
und zwar einmal, wenn nur der kleine Transformator eingeschaltet ist, das andere
Mal, wenn beide parallel arbeiten.
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Ist nur der kleine Transformator K eingeschaltet, der große
G ausgeschaltet, und erfolgt auf der Sekundärseite ein Kurzschluß oder eine
starke Überlastung, welche die Summe der Nennstromstärke des kleinen und großen
Transformators überschreitet, so arbeitet die Maximalauslösungm des Hochspannungsschalters
A am kleinen Transformator und schaltet diesen ab. Es wird gleichzeitig allerdings
ein Impuls für das Zeitrelais Z gegeben, welches die Einschaltung des großen Transformators
zu bewirken hätte. Da dieses Zeitrelais aber so eingestellt werden soll, daß es
erst später arbeitet, als die Auslösung des Hochspannungsschalters h erfolgt, so
kommt es nicht mehr zur Einschaltung des großen Transformators, und mit der Ausschaltung
des kleinen Transformators fällt auch die Stromquelle fort, welche die Einschaltung
des großen Transformators bewirken könnte.
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Tritt eine Überlastung oder ein Kurzschluß auf der Niederspannungsseite
ein, während beide Transformatoren eingeschaltet sind, so heben sich an den beiderseitigen
Temperaturrelais die Kontakte und gelangen in die obere Stellung. Dann wird,
wie man » sieht, über die verschiedenen Kontakte die Erregung der Auslösespulen
bewirkt, zunächst der Schalter H abgeschaltet. Damit überträgt sich die Belastung
auf den Transformator K, und dieser wird durch seine Maximalaus153ung auf der Hochspannungsseite
ebenfalls abgeschaltet, wenn dies nicht bereits früher durch entsprechend hohe Belastubg
erfolgt ist.
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Die Einrichtung ist nur für zwei Transformatoren in der Zeichnung
dargestellt. Es ist natürlich ein leichtes, sie für mehrere Transformatoren auszubilden
derart, daß der dritte Transformator nur zugeschaltet wird, wenn der zweite vollbelastet
ist und der dritte unbelastet, daß der dritte aber nur ausgeschaltet wird, wenn
der dritte und der zweite zu schwach Mastet sind. Man kann in diesem Fall die Steuerung
für den dritten Transformator entweder, wie soeben skizziert, vom zweiten und dritten
Transformator abhängig machen, oder aber von allen drei Transformatoren. Es wird
im allgemeinen vorzuziehen sein, daß man zur Ersparnis an Relais die Steuerung nur
von zwei Transformatoren abhängig macht.