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Einrichtung zur Überwachung des synchronen Laufes der Regelwerke parallel
arbeitender Regeltransformatoren Beim Parallelbetrieb von Reguliertransformatoren
ist es erforderlich, daß sämtliche Transformatoren stets auf dieselbe Spannungsstufe
eingestellt sind. Ist dies nicht der Fall, so treten Ausgleichsströme auf, die unter
Umständen das Mehrfache des Laststromes betragen können, auf jeden Fall aber die
Transformatorverluste unnötig erhöhen. Auch sollen während des Regelvorgangs selbst
die Regelwerke der einzelnen Transformatoren möglichst synchron arbeiten, damit
sämtliche Transformatoren gleichzeitig auf die neue Spannungsstufe umgeschaltet
werden oder doch wenigstens nur ganz kurzfristig an verschiedene Spannungsstufen
angeschlossen sind.
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Das Umschalten der parallel arbeitenden Transformatoren auf eine andere
Spannungsstufe kann dadurch erfolgen, daß man die ganze Anlage vorübergehend stillegt,
die Transformatoren auf eine bestimmte Stufe umschaltet und hierauf die Anlage wieder
in Betrieb nimmt, oder man kann auf Kommando von Hand die Transformatoren unter
Strom gleichzeitig in die neue Schaltstellung bringen; man kann aber auch die Transformatoren
nacheinander, gegebenenfalls unter je-
weiliger Abschaltung des einzelnen
Transformators, auf die neue Spannungsstufe umschalten. Vorteilhafter ist es jedoch,
die Regelwerke der Transformatoren durch Motoren zu betätigen, die von einer Kommandostelle
aus gesteuert werden. Gegenstand der Erfindung. ist eine Schutzeinrichtung für Reguliertransformatoren
in Parallelbetrieb, die das Arbeiten der Regelvorrichtungen. selbsttätig überwacht
und bei Störungen, z. B. bei allzu starkem Zurückbleiben oder Vorauseilen einzelner
Regelwerke, eine Signal-, Schutz-, Sperrvorrichtung o. dgl. betätigt. Dadurch wird
entweder das Bedienungspersonal auf die Störung aufmerksam gemacht, oder es wird
die ganze Anlage oder nur der Transformator mit dem zurückbleibenden oder voreilenden
Regelwerk außer Betrieb gesetzt, oder es wird eine weitere Regelung gesperrt.
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Erfindungsgemäß ist mit dem Regelwerk jedes Transformators ein Kontaktapparat
gekuppelt. Jeder Kontaktapparat hat zwei Reihen von Kontaktstellen, von denen die
Kontaktstellen der einen Reihe in der Bewegungsrichtung der beweglichen Kontaktteile
gegen die der anderen Reihe versetzt sind. Jede Reihe enthält mindestens einen feststehenden
oder beweglichen Kontakt, der mit einem beweglichen oder feststehenden Kontakt zusammenarbeitet.
Die Kontaktapparate sind erfindungsgemäß in wenigstens zwei mit Signal-, Schutz-,
Sperrvorrichtungen o. dgl. verbundene Stromzweige, die stellenweise auch zusammenfallen
können, eingeschaltet, derart, daß im normalen Betriebszustand die Kontaktstellen
gleichliegender Reihen in jedem Stromzweig hintereinandergeschaltet sind.
Haben
die Regelwerke der Transformatoren Zwischenstellungen, die sie nur kurzzeitig einnehmen
dürfen, z. B. Stellungen, in denen eine Spannungsstufe kurzgeschlossen oder durch
einen Widerstand überbrückt ist, so kann es unter Umständen zweckmäßig sein, wenn
die Signal-, Schutz- und Sperrvorrichtungen in diesen Zwischenstellungen nicht in
Tätigkeit treten, die Transformatoren also beispielsweise, mit Ausnahme des zurückbleibenden,
bis in eine Hauptstellung weiter geregelt werden, in der sie ohne Gefahr dauernd
eingeschaltet bleiben können. Erfindungsgemäß werden in diesem Fall die Kontaktapparate
derart ausgebildet, daß in jeder Schaltstufe die Kontakte wenigstens einer Reihe
in diesen Zwischenstellungen eine zusammenhängende Kontaktbahn bilden. Die Kontakte
der anderen Reihe können für jede Schaltstufe bis auf einen, der die Lücken der
ersten Reihe deckt, beseitigt werden.
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Jeder Kontaktapparat erhält erfindungsgemäß einen Schalter, durch
den er bei der Außerbetriebsetzung des dazugehörigen Transformators kurzgeschlossen
werden kann. Zweckmäßig wird der Schalter zum Kurzschließen mechanisch oder elektrisch
mit dem Ölschalter oder Trennschalter des Transformators gekuppelt.
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Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes sind, mehr im Schema,
in der Zeichnung dargestellt. Die Abb. i bis 7 betreffen Ausführungsformen für zwei
parallel arbeitende Transformatoren, die Abb. 8 für drei, die Abb. 9 für vier Transformatoren.
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In Abb. i und 2 ist mit dem Regelwerk des einen Transformators die
in der Abwicklung dargestellte Kontaktwalze i, mit dem Regelwerk des zweiten Transformators
die Kontaktwalze 2 gekuppelt. Auf jeder Walze sind in bestimmten Abständen Kontakte
3 angebracht. Auf den Kontakten der Walzen i schleifen die Bürsten 41, 42, 51, 52.
Die Bürsten 5 i, 52 sind gegen die Bürsten 41, 42 um einen halben Kontaktabstand
in der durch einen Pfeil angedeuteten Bewegungsrichtung der Walze i versetzt. Auf
den Kontakten der Walze 2 schleifen die Bürsten 61, 62 und 74 72. Auch hier sind
die Bürsten 74 72 um einen halben Kontaktabstand gegen die Bürsten 61, 62 versetzt.
Die Bürsten 41, 62, die Bürsten 5 i, 72, desgleichen die Bürsten 61, 52 und 71,
42 sind paarweise miteinander verbunden. Die beiden letzten Bürstenpaare 61 und
52, 71 und 42 sind je mit einem Anschlußkontakt 4, 5 verbunden. An die Kontakte
4, 5 wird der die Signal-, Schutz-, Sperrvorrichtung o. dgl. enthaltende Stromkreis
angeschlossen. Innerhalb dieser Kontakte ist der Stromkreis in zwei parallele Zweige
a und b aufgelöst. Die Schutzeinrichtung ist derart beschaffen, daß sie anspricht,
wenn zwischen den Kontakten q., 5 die leitende Verbindung. verlorengeht. Die leitende
Verbindung ist aber stets vorhanden, wenn die beiden Walzen i, 2 und die damit verbundenen
Regelwerke der Transformatoren wenigstens annähernd synchron arbeiten. Die Phasenverschiebungen,
die zwischen den einzelnen Reglern auftreten können, ohne daß die Schutzeinrichtung
anspricht, sind bestimmt durch die Länge der Kontaktstücke 3 und ihre Zwischenräume.
Die Toleranzen in der Phasenverschiebung können durch Änderung der Kontaktlängen
und -zwischenräume geregelt werden.
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Der Stromkreis der Signal-, Schutz- oder Sperrvorrichtung schließt
sich bei synchronem Arbeiten bald von dem Kontakt 5 durch die Bürsten 61, das Kontaktstück
3 der Walze 2, die Bürsten 62 und 41, das Kontaktstück 3 der Walze i und die Bürste
42 zum Kontakt 4, also durch den Zweig a (gezeichnete Stellung), bald von dem Kontakt
5 durch die Bürste 52, das Kontaktstück 3 der Walze i, die Bürsten 51 und
72, das Kontaktstück 3 der Walze 2, die Bürste 71 zum Kontakt 4, also durch den
Zweig b, wenn beide Walzen um einen halben Kontaktabstand im Sinne des Pfeiles weitergedreht
werden.
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Die leitende Verbindung zwischen den Kontakten 4, 5 geht aber verloren,
wenn, wie Abb. 2 zeigt, in bestimmten Stellungen zwischen den beiden Walzen i, 2
eine Phasenverschiebung auftritt. In Abb.2 ist zwar im Zweig a zwischen den Bürsten
61 und 62 eine leitende Verbindung vorhanden, nicht. aber zwischen den damit in
Reihe geschalteten Bürsten 41, 42. Ebenso ist im Zweig b zwischen den Bürsten 51,
52 eine leitende Verbindung vorhanden, nicht aber zwischen den damit in Reihe geschalteten
Bürsten 74 72.
In diesem Fäll spricht die Schutzvorrichtung an. Es wird entweder
ein Signal gegeben, die Weiterregelung gesperrt oder die ganze Anlage oder ein Teil
derselben abgeschaltet. Der Fall der Abb. 2 tritt beispielsweise dann ein, wenn
die Walze 2 und die damit verbundene Regeleinrichtung aus irgendeinem Grunde stehenbleibt
und nur die Walze i sich weiterbewegt. Der Betrieb kann wieder fortgesetzt werden,
wenn von Hand die beiden Regelvorrichtungen in die gleiche Stellung gebracht werden.
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Nach der obigen Beschreibung sind die Walzen mit den Regelwerken gekuppelt;
die Bürsten stehen fest. Es können aber statt -dessen auch die Walzen feststehen
und die Bürsten mit den Regelwerken gekuppelt werden.
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Bei der Schaltbewegung treten längs des Schaltwegs stets zwei Reihen
von Kontaktstellen
auf, von denen die Kontaktstellen der einen
Reihe gegen die der anderen um einen halben Kontaktabstand versetzt sind. In Abb.
i und 2 wird dies dadurch erzielt, daß bei jedem Kontaktapparat eine Reihe von Kontaktstücken
3 bei der Schaltbewegung an Bürsten, die in der Bewegungsrichtung gegeneinander
versetzt sind, vorbeibewegt wird. Man kann aber statt dessen auch auf eine Versetzung
der Bürsten verzichten und dafür bei jedem Kontaktapparat zwei gegeneinander versetzte
Kontaktreihen verwenden, wie dies die Abb. 3 zeigt.
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Hier sind auf der Welle 6 des Regelwerks die beiden in der Abwicklung
dargestellten Kontaktwalzen i i, 12 angebracht. Die Walze i i ist mit einer zusammenhängenden
Kontaktbahn 31 versehen, die nur auf ein Viertel des Umfanges, bei 32, unterbrochen
ist. Die Walze i2 trägt nur ein einziges Kontaktstück 33, das die Lücke 32 der Kontaktbahn
i i deckt. Die übrigen Teile der Kontaktapparate haben dieselben Bezugszeichen wie
in der Abb. i.
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Auf der Welle 6 des Regelwerks sitzt der Kontaktsektor ioi, der auf
den Kontakten 102 bis io5 schleift. Die Kontakte io2 und 103 sind durch den Widerstand
io6, die Kontakte 104, io5 durch den Widerstand io7 verbunden. Die Kontakte 103,
10q. sind an die beweglichen Teile der Stufenwähler i io, i2o angeschlossen, die
an den Anzapfstellen der regelbaren Wicklung des Transformators ioo entlanggeschaltet
werden können. Die Regler sind über die Malteserkreuzgetriebe io8 und die Kegelradgetriebe
iog mit der Welle 6 gekuppelt. Das Regelwerk arbeitet in der Weise, daß die Stufenwähler
iio, i2o jeweils nacheinander auf eine neue Spannungsstufe umgeschaltet und bei
der Umschaltung durch den Lastschalter ioi bis io5 stromlos gemacht werden. Der
beim Überbrücken einer Spannungsstufe vorübergehend auftretende Ausgleichsstrom
wird durch die Widerstände io6 und 107 auf den zulässigen Wert herabgedrückt. Um
Überlastungen der Widerstände io6, 107 zu vermeiden, soll der Kontaktsektor ioi
nur vorübergehend auf den Kontakten i o2, io5 stehenbleiben. Der Transformator Zoo
ist ebenso beschaffen wie der Transformator ioo.
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Damit bei Störungen wenigstens das Regelwerk des einen Transformators
nicht auf den Kontakten io2, io5 stehenbleibt, sondern auf die Kontakte
103 oder 104 weiterbewegt wird, ist die Schaltwalze i i, wie erwähnt, mit
einer zusammenhängenden Kontaktbahn 31 versehen, die nur auf dem Viertel des Umfanges,
das den Hauptstellungen des Sektors ioi auf den Kontakten 103 und 104 entspricht,
unterbrochen ist. Die Wirkung der Schutzeinrichtung soll an Hand der Abb. d. geschildert
werden. Hier ist noch einmal, aber nicht in der Abwicklung, der Lastschalter ioi
bis 105 dargestellt. Die Mittellinie des Sektors ioi ist mit A, B bezeichnet. Ein
Dauerbetrieb ist nur zulässig, wenn sich diese Linie innerhalb des Winkels a befindet.
Durch den übrigen Winkelraum ß muß sie rasch hindurchbewegt werden. Solange bei
beiden Transformatoren ioo und Zoo die Mittellinien A, B der Schaltsektoren
in dem Winkelbereich a liegen, spricht die Schutzeinrichtung nicht an. Das gleiche
ist der Fall, wenn die Mittellinien beider Schaltsektoren in dem Winkelbereich ß
liegen. Ein Ansprechen findet jedoch sofort statt, wenn die Mittellinie des einen
Sektors noch indem Bereich a liegt, die Mittellinie des anderen Sektors aber in
den Bereich ß übertritt, oder wenn die Mittellinie des einen Sektors in dem Bereich
ß liegt und die des anderen Sektors in den Bereich a übertritt.
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Oder mit anderen Worten: Die Schutzeinrichtung spricht nur dann an,
wenn ein Sektor allein die Grenze der Bereiche a, ß überschreitet. Solange sich
beide Sektoren in dem Bereich a- oder in dem Bereich ß bewegen, findet kein Ansprechen
statt. Bei Betriebsstörungen an dem einen Transformator bleibt deshalb der Schaltsektor
des anderen Transformators immer nur in dem Bereich a oder an den Grenzen dieses
Bereiches stehen. Tritt die Störung auf, wenn er sich in dem Bereich ß befindet,
so erfolgt die Stillsetzung erst dann, wenn er wieder innerhalb der Grenzen des
Bereiches a gelangt ist. Im Ausführungsbeispiel müssen beide Sektoren, wenn die
Schutzeinrichtung nicht ansprechen soll, gleichzeitig die Grenzen der Bereiche a
und ß überschreiten. Will man eine gewisse Toleranz in der Phasenverschiebung zwischen
den beiden Sektoren zulassen, so muß man dafür sorgen, daß sich die Kontakte 31,
33 (Abb. 3) ein entsprechendes Stück überlappen. Man kann z. B. den Ausschnitt 32
der Kontaktbahn 31 kleiner machen. Eine gewisse Toleranz tritt aber schon
immer dadurch ein, daß die Bürsten nicht mit Schneiden, sondern mit einer breiten
Fläche auf den Kontakten schleifen.
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Sobald man aber eine gewisse Toleranz in der Phasenverschiebung zuläßt,
besteht die Gefahr, daß die Schutzeinrichtung auch beim Außertrittfallen der Regelwerke
nicht anspricht, wenn die Schaltwalzen des einen Transformators in einer Stellung
stehenbleiben, wo die Bürsten gerade beide Kontakte 31, 33 berühren. Diese
Gefahr kann gemäß Abb. 5 dadurch beseitigt werden, daß man die Kontakte 33 kürzer
macht als die Lücke 32 der Kontaktbahn 31 und noch eine dritte
Reihe
von Kontakten 34, 35 vorsieht, die mit ihren Kontakten die Lückenreste deckt. Die
Kontakte dieser dritten Reihe werden in einen dritten parallelen Stromzweig c eingeschaltet.
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Abb. 6 zeigt die Steuereinrichtung der beiden Transformatoren gemäß
Abb.3. Dabei sind die Kontaktwerke der Kontaktapparate der Schutzeinrichtung nach
Abb. 3 zwischen den Anschlußpolen 4, 5 der Abb. 6 eingeschaltet zu denken.
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Das Regelwerk jedes Transformators wird durch einen nicht dargestellten
Motor angetrieben, der durch das Schütz 15o auf Vorwärtsdrehung, durch das Schütz
151 auf Rückwärtsdrehung eingeschaltet werden kann. Entsprechendes gilt für den
Transformator Zoo. Der Motor bringt jeweils nach Beendigung eines vollen Schaltschrittes
durch eine ebenfalls nicht dargestellte Vorrichtung die Schütze in die Offenstellung
zurück. Das Schütz i5o wird durch den Haltemagneten i52, das Schütz 151 durch den
Haltemagneten 153 geschlossen und in der Schließstellung festgehalten, und zwar
in folgender Weise: Wird durch eine noch weiter unten geschilderte Druckknopfsteuerung
das Hilfsschütz i54 erregt, so wird durch den Schalter i55 des Schützes der Haltemagnet
152 eingeschaltet und schließt den Motorschalter 150. Gleichzeitig wird aber auch
der damit gekuppelte Hilfsschälter 156 geschlossen, der den Schalter 155 überbrückt.
Beim Wiederöffnen des Schalters 155 findet deshalb keine Unterbrechung des Haltemagnetstroms
statt. Die Unterbrechung erfolgt erst dann, wenn die Schalter i5o, 156 nach Beendigung
des Schaltschrittes wieder in die Offenstellung gebracht werden. Für den Rücklaufschalter
151 gilt dasselbe; dieser wird durch das Hilfsschütz 157 in der gleichen Weise betätigt.
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Die Betätigung des Hilfsschützes 154 erfolgt durch den Druckknopf
158, die des Hilfsschützes 157 durch den Druckknopf 159. Die Druckknöpfe streben
in die gezeichnete Ruhestellung zurück. Sie betätigen je zwei Schalter 16o, 161
und 162, 163. In der Ruhestellung sind die Schalter 161, 163 geschlossen, die Schalter
16o, 162 offen. Der Schalter 163 ist mit dem Schalter 16o in Reihe geschaltet. Eine
Schließung des Schalters 16o durch Niederdrücken des Druckknopfes 158 kann nur dann
die Schließung des Steuerstromkreises bewirken, wenn der Schalter 163 geschlossen
ist, der andere Druckknopf 159 sich also in Ruhestellung befindet, und umgekehrt.
Dadurch wird verhütet, daß durch gleichzeitiges Niederdrücken der beiden Druckknöpfe
der Regelvorgang gestört werden kann. Um außerdem zu verhüten, daß während des Schaltschrittes
der Regelvorgang beeinflußt werden kann, sind in die Stromzuleitung zu den Druckknöpfen
die Schalter 164, 165 eingeschaltet.
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Den beweglichen Kontakt des Schalters 164 bildet der Kontaktsektor
166 auf der Walze 167, die mit den Schaltwalzen 11, 12 (Abb. 3) auf der Reglerwelle
6 angebracht ist. Der Sektor 166 ist so kurz, daß in der Hauptsache nur in der in
Abb. 3 gezeichneten Grundstellung der Welle 6 der Schalter 164 geschlossen ist.
Entsprechendes gilt für den Schalter 165, dessen Walze mit dem Regelwerk des Transformators
Zoo gekuppelt ist. Die Steuerung kann also nur dann mit Erfolg betätigt werden,
wenn sich die Regelwerke in einer der Grundstellungen befinden. Die Steuereinrichtung
ist mit den Kontaktpaaren C, D je an einen Pol einer Spannungsquelle angeschlossen.
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Wird einer der Transformatoren außer Betrieb gesetzt, so wird der
damit gekuppelte Kontaktapparat kurzgeschlössen, desgleichen der Schalter 164 bzw.
165, Die Kurzschlußvorrichtung hierfür ist durch den Schalter 168 angedeutet.
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Die Abb. 7 zeigt nochmal im Schema die Schaltung der Kontaktapparate
der Transformatoren. Die Walzen i 1, 12 sind mit dem einen, die Walzen 2i, 22 mit
dem anderen Transformator gekuppelt. Durch 168 sind die erwähnten Kur zschlußvorrichtungen
angedeutet. Die parallelen Stromzweige zwischen den Anschlußkontakten 4, 5 fallen
hier teilweise zusammen.
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In Abb. 8 ist die Schaltung der Kontaktapparate für drei Transformatoren
dargestellt. Die Walzen 11, 12 sind mit dem ersten, die Walzen 21, 22 mit dem zweiten,
die Walzen 23, 24 mit dem dritten Transformator gekuppelt.
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In Abb. 9, die die Schaltung für vier Transformatoren zeigt, sind
die Walzen 11, 12 mit dem ersten, die Walzen 21, 2a mit dem zweiten, die Walzen
23, 24 mit dem dritten, die Walzen 25, 26 mit dem vierten Transformator gekuppelt.
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Es ist jeweils ein Paar von Walzenschaltern mit gegeneinander versetzten
Kontaktstellen parallel und mit den übrigen Paaren in Reihe geschaltet. Man kann
aber auch statt dessen die Walzenschalter mit übereinstimmenden Kontaktanordnungen
je in einen Stromzweig einschalten, also z. B. in Abb. 9 die Walzenschalter 11,
22, 23, 26 in den einen, die Walzenschalter 12, 21, 24, 25 in einen dazu parallel
liegenden Stromzweig.