DE3304851A1

DE3304851A1 - Schaltanordnung fuer lastumschalter von stufenschaltern fuer stufentransformatoren

Info

Publication number: DE3304851A1
Application number: DE19833304851
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl Ing Wein
Original assignee: MASCHINENFABRIK REINHAUSEN Gebr SCHEUBECK GMBH & CO KG; Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Priority date: 1983-02-12
Filing date: 1983-02-12
Publication date: 1984-08-16
Also published as: JPS59153218A; FR2541057A1; US4571499A; DE3304851C2; FR2541057B1

Description

Maschinenfabrik Reinhausen 276Ma/Gl

Gebrüder Scheubeck GmbH & Co KG
Falkensteinstraße 8

8400 Regensburg

Schaltanordnung für Lastumschalter von Stufenschaltern für Stufentransformatoren .

Die Erfindung bezieht' sich auf eine Schaltanordnung für Lastumschalter von Stufenschaltern gemäß Oberbegriff des Patentanspruches Derartige Schaltanordnungen sind bekannt: DE-OS 21 20 679. Hierbei geht man von einem mechanisch arbeitenden Lastumschalter aus, bei dem zur Verminderung der Beanspruchung durch Lichtbogen antiparallel geschaltete Thyristoren vorgesehen sind. Die Schwierigkeit bei einer derartigen Schaltanordnung liegt in einer sehr aufwendigen Steuerelektronik mit Synchronisierungsmechanik.

Aufgabe der Erfindung ist es, für die eingangs genannte Schaltanordnung eine einfache Möglichkeit für das Ansteuern der antiparallelen Thyristoren anzugeben, um so die bisher übliche aufwendige Steuerelektronik vermeiden zu können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentan-Spruches 1 angegebenen Mittel gelöst.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil stellt sich wie folgt dar:

Die steuerbaren Halbleiter, die- in Serie mit dem Überschaltwiderstand geschaltet sind, werden bei einer Lastumschaltung von der einen zur anderen Anzapfstufe nicht mit Freiwerdezeit beansprucht. Der Zündzeitpunkt für die Thyristoren muß - soweit die im Zündzeitpunkt an den Halbleitern auftretende Spannung bzw. Spannungsanstiegssteilheit sich unter den zulässigen Werten des Halbleiters befindet nicht unbedingt bereits im Nulldurchgang von Strom bzw. Spannung erfolgen. Es können also langsame Netzthyristoren Verwendung finden. Diese sind gegenüber den Thyristoren mit kurzen Freiwerdezeiten, die zusätzliche große und teuere Kommutierungskondensatoren erfordern,

von erheblichem Vorteil. Durch die neue Schaltanordnung entfallen vor allem die Platzprobleme, die sich sonst bei der Verwendung von Thyristoren für Lastumschalter von Stufenschaltern ergeben. So entfallen die Stromversorgungen für die Elektronik wie auch die Steuerelektronik selbst und die zugehörigen Zündübertrager. Insbesondere bei höheren Stufenspannungen und größeren Leistungen ist es schwierig, die übliche Steuerelektronik mit Versorgung und Zündübertrager anzuwenden bzw. unterzubringen. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die relativ hohe Umgebungstemperatur, wie sie insbesondere durch das heiße öl eines Transformators gegeben ist, kaum eine Rolle spielt, da die Thyristoren nur kurzzeitig vom Strom durchflossen werden und so mit einem Vielfachen ihres Dauerstrorries beansprucht werden können. Die Schaltanordnung kann also ohne weiteres unter öl im Lastumschaltergefäß untergebracht werden.

!5 insbesondere gibt es dabei keine Temperaturprobleme mit der Steuerung, da diese nur aus passiven Elementen besteht, deren Temperaturgang und Temperaturempfindlichkeit vernachlässigbar sind. Hierbei ist auch wesentlich, daß die Thyristoren durch den Laststrom selbst gezündet werden, daß sie also in keinem Fall die Energie von dem nichtlaststromführenden Lastzweig zum Schalten benötigen.

Die neue Schaltanordnung'läßt sich insbesondere da anwenden, wo mechanisch arbeitende Lastumschalter in Fahnen-Wimpel-Schaltung durch einfache Änderungen zukontaktabbrandfreien Thyristor-Assistent-Lastumschaltern umgebaut werden sollen. Mechanisch arbeitende Lastumschalter in Fahnenschaltung haben beim Einfügen eines Thyristorschaltelements zwar nach wie vor eine relativ hohe Kommutierungsspannung, die eigentliche Lastumschaltung erfolgt aber lichtbogenfrei.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der zugehörigen Zeichnung nachstehend näher beschrieben. Es zeigen

Figur 1 die Schaltanordnung im Schaltbild,

Figur 2 ein Diagramm des Schaltablaufs,

Figur 3 ein Diagramm der Stromführung.

Gemäß Figur 1 besteht jeder Lastzweig I bzw. II, der an zwei Anzapfstufen 1, 2 eines Stufentransformators angeschlossenen Umschaltanordnung aus einer Reihenschaltung eines Uberschaltwiderstandes 31 bzw. 32 eines Trennkontaktes HKl bzw. HKZ sowie eines Thyristorpaares Tl bzw. T2 in Antiparallelschaltung, wobei parallel zu dieser Reihenschaltung ein für die Dauerstromführung bestimmter Hauptkontakt DKl bzw. DK2 vorgesehen ist. Mit Y ist die den beiden Lastzweigen I, II gemeinsame Lastableitung bezeichnet. Die Steueranschlüsse SIl, S12 bzw. S21, S22 der beiden Thyristoren TIl, T12 bzw. T21, T22 jedes Thyristorpaares sind über einen Steuerwiderstand Rl bzw. R2 und über einen Steuerschalter SKI bzw. SK2 miteinander verbindbar, wodurch die Zündung der Thyristoren TIl, T12 bzw. T21, T22 einieitbar ist. Zur Entlastung des Gates liegt ferner zwischen Kathode KIl, K12 bzw. K21, K22 und Steueranschluß SIl, S12 bzw. S21, S22 jedes Thyristors T 11, T12 bzw. T21, T22 noch eine Diode DIl, D12 bzw. D21, D22.

Der Schaltablauf ist wie folgt (siehe hierzu insbesondere auch Figur und Figur 3): Zunächst ist in der einen Betriebsstellung der Lastzweig I stromführend (IDKl). Also der dauerstromführende Hauptkontakt DKl ist geschlossen, während der Trennkontakt HKl und der Steuerkontakt SKI geöffnet sind. Selbstverständlich sind auch die Kontakte DK2, HK2, SK2 des nichtstromführenden Lastzweiges II geöffnet. Zur Umschaltung der Last vom Lastzweig I auf den Lastzweig II werden als erstes der Trennkontakt HKl und unmittelbar danach der Steuerkontakt SKI geschlossen. Danach wird der Hauptkontakt DKl geöffnet, wodurch der Laststrom vom HauptkontsktDKl auf das Thyristorpaar Tl kommutiert (IHKl). Als nächstes werden der Trennkontakt HK2 des Lastzweiges II und unmittelbar danach der Steuerkontakt SK2 geschlossen, wodurch das Thyristorpaar T2 des Lastzweiges

II In den leitenden Zustand versetzt wird. Nunmehr fließt - für die Zeitspanne t2 - ein dem Laststrom überlagerter Ausgleichsstrom, der durch die Überschaltwiderstände 31, 32 begrenzt wird (IHKl und IHK2). Es folgt das öffnen des Steuerkontaktes SKI, wodurch die Thyristorgruppe Tl in den sperrenden Zustand versetzt wird. Der Lastzweig I ist somit nicht mehr an der Stromführung beteiligt. Unmittelbar nach dem öffnen des Steuerkontaktes SKI, der ja das Sperren des Thyristorpaares Tl bewirkt, öffnet auch der Trennkontakt HKl, um das Thyristorpaar Tl spannungsmäßig zu entlasten. Der zeitliche Abstand ti zwischen' dem öffnen des Steuerkontaktes SKI und dem Öffnen des Trennkontaktes HKl ist dabei größer als eine Halbwelle. Nachdem somit die Last bereits vom Lastzweig I auf den Lastzweig II umgeschaltet ist, brauchen nur mehr der Hauptkontakt DK2 geschlossen und der Trennkontakt HK2 geöffnet zu werden, womit der Umschaltvorgang abgeschlossen ist (IDK2).

Sämtliche Kontakte können hierbei mechanisch miteinander gekuppelt sein, wodurch sich die Schaltfolge wie bei den herkömmlichen Lichtbogen-Umschaltern ohne weiteres einhalten läßt. Insbesondere kann hierbei ohne weiteres bewerkstelligt werden, daß der Steuerkontakt jeweils kurz nach dem zugehörigen Trennkontakt schließt - die möglichen Prellvorgänge am Trennkontakt werden hierdurch eliminiert und daß er jeweils mindestens eine Halbwelle vor dem Trennkontakt öffnet, damit ein sicheres Sperren des Thyristorpaares vor dem öffnen des Trennkontaktes gewährleistet ist.

In der gezeigten Anordnung erfolgt das Kommutieren des Stromes vom Hauptkontakt DKl auf das Thyristorpaar Tl natürlich nicht lichtbogenfrei. Jedoch ist die Lichtbogenbeanspruchung am Hauptkontakt nicht so erheblich. Es ist eine Frage des Aufwandes, den man betreiben will, um auch hier ein lichtbogenfreies Schalten durch Einsatz eines weiteren Thyristorpaares zu erreichen.

Claims

Patentansprüche

1. Schaltanordnung für Lastumschalter von Stufenschaltern für Stufentransformatoren, bei der jeder Lastzweig eine Reihenschaltung aus einem Schaltwiderstand, einem mechanisch betätigbaren Trennkontakt und einem antiparallel geschalteten Thyristorpaar und parallel zur Reihenschaltung einen für die Dauerstromführung bemessenen mechanisch betätigbaren Hauptkontakt enthält, dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen den Steueranschlüssen (SIl, S12) der beiden antiparallelen Thyristoren (TIl, T12) eines Thyristorpaares (Tl bzw. T2) eine mittels eines Steuerschalters (SKI) einschaltbare Widerstandsbrücke liegt, wobei der Steuerschalter (SKI) mit dem mechanisch betätigbaren Trennkontakt (HKl) gekoppelt ist und dem Trennkontakt beim Schließvorgang nacheilt und beim Öffnungsvorgang voreilt.

15- 2. Schaltanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen Steueranschluß (SIl, S12) und Kathode (KIl, K12) jedes Thyristors eine Diode (DIl, D12) liegt.