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Verfahren zur Leistungssteigerung in elektrischen Kraftanlagen, insbesondere
Bahnkraftanlagen Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Leistungssteigerung
in elektrischen Kraftanlagen, insbesondere Bahnkraftanlagen, bei denen Zweiwicklungstransformatoren
mit zugehörigen Leistungsschaltern vorhanden sind.
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In Kraftwerksanlagen, z. B. in Transformatorstationen, wird eine Erweiterung
stets dann notwendig werden, wenn die Zahl der Verbraucher oder deren Lastentnahme
ansteigt. Diese erhöhte Leistung wurde bisher durch einen Austausch des vorhandenen
Transformators gegen einen solchen höherer Leistung vorgenommen; wobei dieser ebenfalls
ein Zweiwicklungstransformator war. Dieser bisher übliche Austausch von im Aufbau
gleichartigen Transformatoren hat mancherlei Nachteile; denn die Zuleitungen und
der vorhandene Schalter zur Haugtsammelschiene müssen nach dem Austausch des Transformators
ebenfalls ersetzt werden, da sowohl die Sammelschienenzuleitung als auch der Schalter
nunmehr eine erhöhte Leistung bewältigen müssen. Dieser Weg ist daher nur in gewissem
Umfang gangbar; denn' sobald sich die erhöhte Leistung des Transformators der Grenze
der Leistungsfähigkeit der heute gebräuchlichen Schalter nähert, ist es kaum möglich,
in der geschilderten Weise eine weitere Leistungssteigerung zu erzielen. Dies wäre
nur dann noch zu verwirklichen, wenn völlig neue Schalter entwickelt würden, wobei
aber zu berücksichtigen ist, daß, die Abmessungen der heute üblichen Höchstleistungsschalter
bereits derart groß sind, daß eine weitere Steigerung schon im Hinblick auf Beförderungsschwierigkeiten
kaum noch möglich ist. Es kann nicht unberücksichtigt bleiben, daß die Schalter
als solche einen erheblichen Wert darstellen und ihr Ersatz nur mit einem
noch
größeren Kostenaufwand durchführbar ist. Außerdem hat das Austauschverfahren den
Nachteil, daß hierbei das vorhandene Gerät nach dem Austausch vielfach nicht mehr
ausgenutzt werden kann. Nicht unerwähnt soll ferner bleiben, däß für die Auswechslung
der einzelnen Schalter und ihrer Zuleitungen ein erheblicher Aufwand an Arbeitszeit
nötig ist, womit eine längere Betriebsstörung verbunden ist.
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Es sind Transformatoren bekannt, die auf der Verbraucherseite mehrere
voneinander unabhängige Teilwicklungen aufweisen. Die Unterteilung der Verbraucherwicklungen
wurde aber bei den bekannten Transformatoren nicht zum Zwecke einer Leistungssteigerung
vorgenommen, sondern es sollten hierdurch lediglich getrennte Verbraucherkreise
geschaffen werden, und zwar diente z. B. eine Teilwicklung zum Speisen rein Ohmscher
Verbraucher, während eine andere Teilwicklung vorwiegend induktive Verbraucher versorgte.
Hierbei wurden Maßnahmen getroffen, daß der Spannungsabfall in den beiden Verbraucherkreisen
gleichbleibt.
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Bekannt ist des weiteren eine Einrichtung, bei der ein Transformator
mit mehreren voneinander unabhängigen Teilwicklungen vorgesehen ist, bei der der
Transformator auf der Sekundärseite deswegen unterteilt wurde, um mehrere voneinander
unabhängige Spannungsquellen zu schaffen, durch die ein Belastungsausgleich erzielt
werden soll.
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Bei dem Verfahren gemäß, der Erfindung können die geschilderten Nachteile
beseitigt und trotzdem eine Steigerung der Leistung dadurch ermöglicht werden, daß
der vorhandene Zweiwicklungstransformator durch einen an sich bekannten Transformator
mit mehreren voneinander unabhängigen Teilwicklungen auf der Verbraucherseite ersetzt
und die abgenommene größere Leistung auf die einzelnen Teilwicklungen. des Transformators
verteilt wird, so daß, der vorhandene Leistungsschalter mit seinen Stromzuführungen
beibehalten werden kann, während die Mehrleistung auf weitere vorhandene oder gegebenenfalls
neu anzuordnende Schalter aufgeteilt wird.
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Dabei werden die Teilwicklungen des Transformators ganz oder zum Teil
auf getrennte Verbraucher geschaltet oder aber speisen alle gemeinsam in Parallelschaltung
einen Verbraucher.
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Das neue Verfahren bietet vor allem wirtschaftliche Vorteile, da der
zu beschaffende Transformator höherer Leistung nicht wesentlich teurer ist als ein
Transformator, der in üblicher Weise als Zweiwicklungstransformator gleicher Leistung
ausgeführt wäre. Der Mehrpreis dieses Transformators wird ausschließlich bestimmt
durch einen verhältnismäßig geringen Mehraufwand an Fertigungszeit, was auf die
Unterteilung der Wicklungen zurückzuführen ist. Die Unterteilung als solche bietet
aber keinerlei Schwierigkeiten, sondern ist lediglich eine Frage der Schalttechnik.
Würde der Transformator nicht unterteilt, dann wäre, wie eingangs schon erwähnt,
die Neubeschaffung der Schaltmittel unumgänglich notwendig, unter Umständen eine
völlige Neuentwicklung erforderlich, wobei noch zu berücksichtigen ist, daß hierfür
möglicherweise besondere Werkstoffe erforderlich würden, die ihrerseits erst wieder
ausreichend durch Versuche auf ihre Brauchbarkeit untersucht werden müßten.
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Bei Beachtung der durch die Erfindung gegebenen Lehre kann des weiteren
die Lagerhaltung für die Schaltgeräte vereinfacht und damit deren Austauschbarkeit
gefördert werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, die die Leistung des Transformators
unterteilenden unabhängigen Wicklungen ganz oder zum Teil auf verschiedene Spannung
einzuregeln. Die für die Regelung erforderlichen Mittel stehen in diesem Falle in
einem wirtschaftlichen Verhältnis zum erzielten Erfolg, da wegen der verringerten
Leistung, die eine Teilwicklung führt, die Abmessungen der Regelorgane kleiner gehalten
werden können. Nicht unerwähnt soll bleiben, daß, bei dem Verfahren die Betriebssicherheit
einer Station erhöht wird. Für den Fall, daß in einer der Teilwicklungen ein Kurzschluß.
auftritt, besteht immer noch die Möglichkeit, mit einer der übrigen betriebsfähigen
Teilwicklungen den Betrieb aufrechtzuerhalten, zum mindesten aber ist ein Notbetrieb
möglich.
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Die Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der
Zeichnung näher erläutert werden. Der Transformator enthält eine Hochspannungswicklung
i, während auf der Unterspannungsseite beispielsweise drei voneinander unabhängige
Teilwicklungen angeordnet sind, die gegebenenfalls ganz oder zum Teil als regelbare
Wicklungen ausgeführt sein können. Der Einfachheit halber sind die Teilwicklungen
2, 3, q. mit der einen Seite an die Erde 5 gelegt. Der zweite Speiseleiter jeder
Teilwicklung führt über je einen Leistungsschalter 6, 7, 8 zu den Verbrauchern g,
io, i i. Durch jede der Teilwicklungen des Transformators kann entweder je einer
der Verbraucher 9 bis i i gespeist werden oder aber die Teilwicklungen werden insgesamt
oder zum Teil über Hilfsschalter 12 parallel auf einen der Verbraucher geschaltet.
Die Teilwicklungen 2, 3, ¢ sind so bemessen, daß sie jeweils den Abschaltleistung
en der ihnen zugeordneten Leistungsschalter 6, 7, 8 angepaß;t sind. Da die Gesamtleistung
des Transformators sich auf die drei
Wicklungen 2, 3, q. verteilt,
werden die Leistungsschalter einen geringen Durchgangsstrom führen. Darüber hinaus
wird die Kurzschlußleistung in den einzelnen Verbraucherkreisen herabgesetzt. Für
den Fall, daßi die Teilwicklungen zwei bis vier Anzapfungen aufweisen und über Stufenwähler
geregelt werden, ergibt sich auch hinsichtlich der Bauweise der Stufenwähler insofern
ein Vorteil, als diese für geringere Leistung und Durchgangsströme auszulegen sind,
Die Stufenwähler können einheitlich aufgebaut sein, so daß sie jederzeit leicht.auswechselbar
sind.
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Die Leistungsunterteilung wirkt sich auch in einer besseren Ausnutzung
der zu verlegenden Leiterquerschnitte aus, die infolge der von ihnen im Gegensatz
zu vorher geführten geringeren Stromstärke mit spezifisch höher belasteten Querschnitten
ausgelegt werden dürfen.
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Verwendet man, wie es 'bei Einphasentransformatoren häufig üblich
ist, Eisenkerne mit vier Schenkeln, von denen jedoch nur zwei Leistungswicklungen
tragen, dann kann unter Umständen im Kurzschlußfalle in einem der Verbraucherkreise
mit Hilfe der übrigen Sekundärwicklungen, wie bereits erwähnt, ein Notbetrieb aufrechterhalten
werden.