HU228107B1 - Thyristor tap changer - Google Patents

Description

Tirisztoros fokoza tkapesoSó

A találmány tárgya tirisztoros fokozatkapcsoló fokozattranszformátor különböző tekercsmegcsapölásai között terhelés alatt történő megszakításmentes átkapcsolásra, amely tirisztoros fokozatkapcsoló a mindenkori tekeresmegcsapolás - amelyre át kell kapcsolni - teljesítménymentes előválasztására szolgáló mechanikus fokozatválaszfcöből, valamint legalább egy söriparaid tirisztorpárral ellátott, az eddigi tekercsmegcsapoiásröl az előzetesen kiválasztott íj íekercsmegcsapolásra terhelés alatt történő megszakításmentes átkapcsolásra szolgáló terhelésátkapcsolőból áll,

A -tárgykörbe eső tirisztoros fókozstkapcsolókat szokásosan hibrid fokozatkapcsolónak

IÖ is nevezik, mivel a terheiésátkapcsolóban lévő tirisztorok mellett teljesítményelektronikus kapcsolóeszközökként mechanikus érintkezőket, különösen mechanikus választó-érintkezőket is tartalmaznak. Megjegyezzük, hogy emellett léteznek csupán tirisztorokat alkalmazó kapcsolók Is, mint amilyent például a WÖ 95/27931 ismertet, amelyek mozgatható mechanikus kapcsolóelemek alkalmazásától teljes mértékben eltelő kintenek, ezek azonban viszonylag nagyméretűek és bonyolult felépítésűek, Igy a gyakorlatban nem váltak be, és egyebekben sem képezik a jelen találmány tárgyát.

Á jelen találmány ezzel szemben a bevezetőben megadott tárgykörbe eső tirisztoros fokozatkapcsolókra, tehát hibrid fokozatkapcsolókra vonatkozik.

Az ilyen tirisztoros fokozatkapcsolók két eltérő, különböző működéseivé készüléktípus20 ra oszthatók fel,

A DE 32 23 892 C2 az egyik készüléktípushoz tartozó, olyan tirisztoros fokozatkapcsolót ismertet, amely kommutációs elven működik. Ennél a fokozatkapcsolónál a lerhelésátkapesolás a iethelőáram vezérelt, a ferheiésátkapcsoíó egyik ágában lévő anüparalel tirisztorpárről a másik ágban lévő másik tirisztorpárra való fcommutálásával

- innen ered az elnevezése -- történik. Az ilyen jellegű fokozatkapcsolókat a 8ö~as években elvétve ún, átvezető típusként állították. elő és alkalmazták. Ennél a megoldásnál a ferhelésátkapcsolő aktív része· a transzfónriátoredény fölött, levegővel töltött házban átvezető támasztóelemen van elrendezve, míg a kapcsoló másik része az olajjal megtöltött transzfbrrnátoredénybe vau bementve. Az átvezető támasztóelem részben szigetelő olaj30 jal van megtöltve, és szilikagél betéten keresztül a külső levegővel áll kapcsolatban. Az aktív rész házán belül olyan keret van elrendezve, amely a terbelésátkapesolé elektroníΛ* ΦΦ* kus szerkezeti egységeit hordozza. Az átvezető támasztóelem egy csatlakozó peremen van rögzítve, egy peremlefedo lemez által felöltői lezárt terhelésáikap^oló-olajtérben csatlakozó érintkezőkkel ellátott tanőketree helyezkedik el Az ilyen kapcsolóknak azonban nagy a helyigénye, különösen a tulajdonképpeni transzformátor fölöd elrendezett, elektronikus. .alkatrészeket tartalmazó ház és a tartóketrecceí és a mechanikus segédkapcsoiőkkal ellátott készüléknek a transzformátorba bemerheti része között lévő, nagyméretű. porcelánból készült átvezető eszköz miatt. Ezen kívül az olajjal töltött részben lévő egyes komponensekhez való hozzáférés. ís nehezen oldható meg, ami a karbantartási munkálatokat is bonyolulttá, körülményessé teszi, összességében tehát ez a készüléktípus sem tudott elterjedni.

A két készüléktípusból a másik olyan tiriszíoros fokozatkapcsoló, amely átkapcsolás! ellenállással van ellátva. Ilyen fokozatkapcsoló a technika legközelebbi állasaként tekintett US 5,006,784 A l számú. dokumentumból ismert. Ebben az esetben a terhelőáramot egy szabUyozótekeres alsó és felső megcsapolásán és két választőériníkczőn és két állandó érintkezőn keresztül egy közös elvezetéshez vezetik. Az egyik megcsapolásról a másikra való átkapcsolás egy átkapcsolón. keresztül történik, amely a terheíőáramot rövid ideig tehermentesítő áramkörre kapcsolja. A tehermentesítő áramkör feisztorkörböl áll, amelynek antiparalel kapcsolt tirisztorai: egy átkapcsolás! ellenállással működnek együtt. Ezen ismert fokozatkapcsoló esetén az volt a célkitűzés, hogy .a javasolt kapcsolási elrendezés révén a tirisztorok feszültség- és áramterhelése az átkapcsolás! folyamat során minimális mértékű legyen.

Egy további átkapcsolást ellenállással ellátott thísztoros fokozatkapcsoló a WO 98/4S432 száma közzétételi iratból ismert. Éhnél a megoldásnál egyetlenegy antiparalel kapcsolású drísztorpár van elrendezve, amellyel párhuzamosan átkapcsolás! ellenállás van elrendezve. Különleges átkapcsolás! érintkezők segítségével mind a tíriszíropár, mind az átkapcsolást ellenállás meghatározott kapcsolási sorrendben működtethető és az áramkörbe bekapcsolható. Ennek során az átkapcsolást ellenálláson a terhelésátkapcsolás során rövid Ideig a terhelőáram folyik, majd. ezt követően olyan áram, amelyet a szabályozó tekercselés megcsapolást feszültsége idéz elő. Ezen a kapcsoláson alapuló, gyakorlatban megvalósított tirísztoros fokozatkapcsoló szerkezeti felépítése az ELIN OLTC GMBH (AT) eég „OLTC Hybrid-Diverter Swíteh with

Thyristors” című cégismertetőjéből, valamint az „e <& ?’ folyóirat 1999. évi 11, számában lévő „Mybrid-Transíbrmatorstufenscha-lier TADS - ein zukunfeweisendes Konzepf zár Verlángerung dér Wtóungsintervaile*’ című értékelésből ismert, A teljes kapcsoló ebben az esetben komplett, az olajjal megtöltött íranszfonnátoredénybe teljes mértékben besüllyeszíhetö betétként van kiképezve. Ennél a kiviteli alaknál hátrányos, hogy a tirisztorok a forró transziórmátoroiajnak vannak kitéve. Ez az elektronikus alkatrészek élettartamát hátrányosan befolyásolja, amely elektronikus alkatrészek rendszerint csupán 100°€-ig terjedő környezeti hőmérsékleten működnek biztonságosan. Ezt a problémát még fokozza, hogy az átkapcsolás! ellenállásban - illetve a gyakorlatban többnyire több lö meglévő átkapcsolás! ellenállásban - az áramterhelés miatt jelentős energia járulékos bővé alakul át, amely a tirisztorok működését veszélyezteti, Ez az ismert fokozatkapcsolónál ahhoz vezet, hogy egy meghatározott időtartamon belül csak. korlátozott számú terheiésáíkapcsolásí szabad végrehajtani, hogy az átkapcsolást ellenállások által fejlesztett hő egy megadott határértéket ne lépjen tót Ez számos ipari alkalmazási esetben nemkívánatos, Ezzel kapcsolatban olyan megoldást is javasoltak, hogy jántlékos hőmérséklst-kapcsölőt rendezzenek eh amely a tirisztor környezetében mérhető hőmérsékletnek egy¹ meghatározott, még nem. káros határértékének túllépése esetén a fokozatkapcsoló motoros hajtását blokkolja, és így a hibrid tirisztoros kapcsolót átmenetileg leállítja. Kézenfekvő, hogy ez szintén számos ipari alkalmazási esetben nemkívánatos, továbbá ilyen javaslat a probléma, megoldására nem alkalmas, hanem csupán a tüneteket kezeli.

A találmány révén megoldandó feladat hogy a bevezetőben megadott tárgykörbe eső olyan tirisztoros fokozatkapcsolót, azaz hibrid kapcsolót hozzunk létre, amely az ismertetett hátrányokat kiküszöböli, különösen nagy ráfordítást igénylő átvezetések és támasztó eszközök alkalmazásától eltekint, emellett kompakt és könnyen karbantarthatóan van felépítve, és a tirisztorok megfelelő méretezését feltételezve, tetszőleges számó, egymás után végrehajtható kapcsolásokat tesz lehetővé.

A feladat megoldására olyan tirisztoros fokozatkapcsolót hoztunk létre, amely az I. igénypontban megadott jellemzőkkel rendelkezik. Az aligénypontok a találmánynak kö30 lőnösen előnyös továbbfejlesztéseit határozzák meg.

A találmánynak egy különös előnye abban van, hogy a tirisztorok egyszerű módon mind * ♦·♦·« a forró trauszformátorníajtók mind as átkapcsolás! ellenállásoktól termikusa» szét vannak kapcsolva, anélkül, hogy ehhez bonyolult felépítést vagy különösen nagy átvezető elrendezéseket alkalmaznánk, A találmánynak egy különösen előnyös továbbfejlesztése szerint az. átkapesolásl ellenállások elkülöníteti elrendezése révén a bennük hővé átato5 kult energia egyszerű módon természetes vagy kényszeritett hűtési körfolyamat, .különösen levsgőhutés segítségével elvezethető. Egyben, biztosítva van, hogy ez a hö a készülék más részeire nem sugároz ki és ezeket a megengedett mértéken tál nem melegíti fel, illetve a tirisztorokat nem károsítja. Á találmány szerinti ririsztoros fokozatkapcsoló összességében ezáltal lehetővé teszi, hogy egymást követően tetszőle10 ges· számú terhelésátkapesolást hajtsunk végre anélkül, hogy a tirisztorok adott rövid Idejű Üzeme esetén a tirisztorok termikus terhelhetőségének határai problémát jelentenének.

A találmányt az alábbiakban egy előnyös kiviteli példa 'kapcsán a mellékelt rajzra való hivatkozással' részletesebben ís ismertetjük, ahol a rajzhoz tartozó egyetlenegy ábra egy találmány szerinti tirisztoros fokozatkapcsolót mutat be egy' átkapcsolási ellenállással ellátott kiviteli példaként.

Az ábrán látható szűrke hátterű rész olajjal megtöltött 1 transzfbrmátoredéhyt mutat Ebben vázlatosan .2, 3 tekercselések láthatók, amelyek közül a jobb oldalon a megcsapolt szabályozó 3 tekercselés az egyes wl ... wn tekercsmegesapolásokkai van jelölve..

Mindegyik wl ,,. vm tekercsmegcsapolás a tirisztoros fokozatkapcsoló 4 fokozatválasziójának egy-egy álló KI ... Rn érintkezőjével villamosán össze vas kötve. Az álló KI . . . Kn érintkezők ismert módon két mozgatható 5,6 választó érintkezővel kapcsolhatók össze. Az. 1 transzfbrmátoredényen kívül, annak oldalához hozzáépítve és 7 átvezető lemezen keresztül vele kapcsolatban állóan egy különválasztott 8 házban helyezkedik el a tulajdonképpeni 9 terhelésátkapcsoló, amely levegő környezetben működik. A 4 fokozatválasztőtól a 9 terhelésátkapcsoíőhoz. vezető villamos összekötő 10, 11 vezetékek, valamint a terheléshez vezető 1.2 vezeték a 7 átvezető lemezben kiképzett különálló, olajjal szembon tömören záró 13, 14, 15 átvezetéseken keresztül vannak vezetve. A 9 terhelésátkapcsoló a mindenkor alkalmazott alapáramkörtől függően különböző szerke30 zetí elemekből állhat. A bemutatott kiviteli példa esetén a WO 98/48432 számú közzétételi iratból ismert kapcsolási elrendezést mutattuk be, A stacioner üzemben az

Χφ Φ» «* **<« *♦

Λ φ φ X Φ Φ » « * + X φ φφ* ♦ ***

φ. » Φ X Φ Φ . »'

ΧΧΦΦ »* ** ** «♦

- 5 állandó áramol vezető, állandó Dl és 02 érintkezők láthatók, amelyek a mozgatható 5 vagy 6 választó érintkezőktől a tereléshez vezető L vezetékkel a mindenkori kapcsolatot biztosítják, Az ábrán továbbá a terhelési L vezetékhez vezető SR áthidaló kapcsoló látható, Látható továbbá egyetlenegy antipamlel kapcsolásban elrendezett ló tíríszteupár, valamint két CT, CR átkapcsoló, Á CT átkapcsoló tőérintkezője a 16 tirisztorpámd van villamosa® összekapcsolva, míg aCR átkapcsoló töérintkezóje átkapcsolás! 17 ellenállással van kapcsolatban,

A találmánynak az ábrán bemutatott, különösen előnyös továbbfejlesztett kiviteli alakja szerint a különálló 8 ház oldalán IS elválaszlófál révén különválasztva egy további eíkft10 löíriteft 19 házrész van elrendezve, amelyben szintén levegőben az átkapcsolás! 17 ellenállás van elrendezve. Ebben a 19 házrészben alul és fölül 20, 21 nyílások vannak kiképezve, úgyhogy a 19 házrészen keresztül az átkapcsolás! 17 ellenállás hűtésére külön levegőáram vezethető.

Az ábrán a találmány szerinti különösen egyszerű felépítés ismerhető fel. A tirisztoros fokozatkapcsoló komplett 4 fokozariálasztója az olajjal megtöltött 1 transzformátoredényben van elrendezve, és ttaaszfonnáiorolajjal van körülvéve. Ezáltal mind a mechanikus érintkező kenése, mind a teljes elrendezés megfelelő villamos szilárdsága biztosított. Á tulajdonképpeni terhelesátkapcsolás azonban a lő tiriszforpár segítségévei az 1 transzformátoredényen kívül levegő környezetben történik. Ezáltal a forró transz20 formátorolajnsk aló tirisztorpárra gyakorolt zavaró hatása biztonsággal kiküszöbölhető, Ezen két szerkezeti egység közötti villamos összeköttetés szintén különösen egyszerűen van megvalósítva, mivel csupán három villamos összekötő lő, 11,12 vezetéket kell a 7 átvezető lemezen keresztül vezetni. A fentiekben már említettük, hogy különösen előnyös, hogy az átkapcsolás! 17 ellenállás egy további különválasztott 19 házrészben szintén levegőben van elrendezve, Ennek révén annak egyszerű hűtéséi tesszük lehetővé, valamint megakadályozzuk, hogy a lő tírisztorpárt termikus hatás befolyásolja.

A találmány nem korlátozódik az egy tírisztorpárral, egyetlenegy átkapcsolás! ellenállással és a járulékos, speciális elrendezésű mechanikus kapcsolókkal rendelkező ismert kapcsolási elrendezésre. A találmány keretén belül kapcsoló eszközökként egy vagy több tírísxtorpár tetszőleges elrendezésével rendelkező bármilyen más terhelésátkapcsoló is megvalósítható, függetlenül az adott esetben még meglévő további mechanikus

-δkapcsolók vagy átkapcsolok. számától, kapcsolásától és működtetési sorrend} élői Ezenkívül az egyes tirisztorok vonatkozásában a gyújtó feszültség előállításának módja és jellege a találmány keretén belül sokféle módos megoldható.

Claims (4)

1, Tirisztoros fokozatkapcsoló fokozattranszformátor különböző tekercsmegcsapolásai (wl ,,,' w) között terhelés alatt történő megszakításmentes átkapcsolására, amely tirisztoros fokozatkapcsoló a mmdéakori tekeresmegcsapolás (wl ... wn> - amelyre át kell kapcsolni - teljesitménymcntes előválasztására szolgáló mechanikus fokozatválasztófoól (4), valamint legalább egy söriparaiéi tirisztorpárral (16) ellátott, az eddigi tekercsmegcsapoiásrői az előzetesen kiválasztott új tekercsmegcsapolásra (wl ,.. vvn) terhelés alatt történő megszakításmentes átkapcsolásra szolgáló terhelésátkapcaolóból (9) áll, azzal jellemezve, hogy a fokozattranszformátornák. a teanszformátorolaiiaí megtöltött transzíonnátoredenyében (!) csak a fokozatváiaszfo (4) van elrendezve, a íerhelésátkapesoló (9) viszont a legalább egy autíparalel tirisztorpárral (16) együtt egy különválasztott házban (8), levegőben van elrendezve, amely ház (8) a transzfonnátoredény (1) oldalán, tőle átvezető lemez (7) révén különválasztva van elrendezve, továbbá a fokozatválasztó (4) felől a terbelésátkapcsolóhöz (9) vezető összekötő vezetékek (10. 11, 12) az átvezető lemezen (7) át vannak vezetve,

2. Az 1. igénypont szerinti tirisztoros fokozatkapcsoló, azzal jellemezve,..hogy a terhelésátkapcsolónak (9) legalább egy átkapcsolás: ellenállása (17) egy további elkülönített házrészben (19), levegőben vau elrendezve, amely házrész (19)- elválasztófal (18) révén a háztól (8) külön van választva,

3. A 2. igénypont szerint: ririsztoros fokozatkapcsoló, azzal jellemezve, hogy' a házrész (19) levegő-cirkulációhoz legalább egy· nyílással (20,21) van ellátva,

4, A 3, igénypont szerinti tirisztoros fokozatkapcsoló, azzal jellemezve, hogy levegőcirkulációhoz legalább egy különálló szellőztető van elrendezve.