[0001] Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für Leistungsgroßtransformatoren
mit einer Unterspannungs-, einer Oberspannungsstamm- und einer Stufenwicklung in Zu-
und Gegenschaltung, sowie mit einer sternpunktseitigen Stufenschalteinrichtung, wobei
die Stufenwicklung beispielsweise aus zwei elektrisch parallelen, mittens
ymmetrischen Teilen besteht.
[0002] Wicklungen von Transformatoren haben bestimmte Eigenresonanzfrequenzen. Eine von
außen anliegende schwingende Schaltspannung kann bei Übereinstimmung der Frequenz
diese Eigenschwingungen anregen und zu sehr hohen inneren Spannungsbeanspruchungen
für die Isolierung der Wicklung führen. Beim Aufbau von Oberspannungswicklungen aus
einer Stammwicklung und einer zugehörigen Stufenwicklung in Zu- und Gegenschaltung
können die Schwingungen mit der Eigenfrequenz der Stufenwicklung besonders unangenehm
sein. Diese Spannungsschwingungen beeinflussen in bestimmten Stellungen des Stufenschalters,
insbesondere in Gegenschaltung, auch das Ende der Stammwicklung und führen auch hier
zu Spannungs- überhöhungen und gefährden dadurch die Isolierung.
[0003] Das Verhältnis der Resonanzamplitude am Ende der Stammwicklung zur Schaltspannungsamplitude
am Eingang errechnet sich aus
mit nc = kapazitives Übersetzungsverhältnis Stamm-/ Stufenwicklung
nT = induktives Übersetzungsverhältnis Stamm-/ Stufenwicklung (<O bei Gegenschaltung)
Q = Güte bei der Eigenfrequenz der Stufenwicklung.
[0004] Um die Resonanzamplituden an dieser Stelle zu reduzieren, ist bereits vorgeschlagen
worden, räumlich zwischen Stamm- und Stufenwicklung einen elektrostatischen Schirmzylinder
anzuordnen, der an das Sternpunktpotential angelenkt wird und die beiden Wicklungen
elektrisch voneinander entkoppelt (n
c→o). Dieser Schirmzylinder ist jedoch technisch schwierig ausführbar und beansprucht
darüber hinaus wertvollen Platz im Kernfenster des Transformators, so daß dieser durch
die Schirmmaßnahme vergrößert und verteuert ist.
[0005] Durch die DE-PS 23 28 375 ist es auch schon bekannt, zur Spannungssteuerung an Wicklungen
und Transformatoren eine Kondensatorbatterie aus Einzelkondensatoren einzusetzen,
wobei jedem zu steuernden Wicklungsabschnitt ein Einzelkondensator parallelgeschaltet
ist. Bei Resonanzanregung einer derart kapazitiv beschalteten Stufenwicklung in Gegenschaltung
werden zwar die Resonanzamplituden dadurch abgesenkt, daß die kapazitiv übertragene
Spannung, d.h. n
e, reduziert wird. Der Gütefaktor Q der Wicklung wird jedoch durch diese Beschaltung
praktisch nicht beeinflußt.
[0006] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur schadlosen Aufnahme
von aus schwingenden Schaltspannungen herrührenden Überspannungen durch Transformatorwicklungen
zu schaffen, ohne dabei eine Vergrößerung des Transformatorkernfensters zu erfordern,
und auch den übrigen Raumbedarf auf das Notwendigste zu beschränken.
[0007] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe für eine eingangs angegebene Schaltungsanordnung
dadurch gelöst, daß zwischen dem Anschluß der Stufenwicklung an die Oberspannungsstammwicklung
und dem Sternpunkt, d.h. also parallel zu den jeweils in Gegenschaltung eingeschalteten
Stufen ein RC-Glied, bestehend aus der Reihenschaltung eines ohmschen Widerstandes
und einer Kondensatorspule, liegt.
[0008] Weitere Ausgestaltungen bestehen darin,
- daß Widerstand und Kapazität in einem einzigen Bauelement zusammengefaßt sind, indem
die Kondensatorspulen aus Bandleitern aus einer Widerstandslegierung gewickelt sind
und
- daß die Serienschaltung der einzelnen widerstandsbehafteten Kondensatorspulengruppen
mittels Zwischenverbindungen an die Stufenanschlüsse der Stufenwicklung angeschlossen
sind und dadurch auch die Eigenfrequenzen höherer Ordnungszahl der Stufenwicklung
wirksam bedämpfen.
[0009] Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist sehr vorteilhaft, denn sie gewährleistet
einen optimalen Schutz der Stufenwicklung gegenüber schwingenden Schaltstoßspannungen.
Bei Resonanzanregung der Stufenwicklung wird in vorteilhafter Weise eine Zusatzdämpfung
erreicht, ohne daß die Wicklungsverluste bei der Betriebsfrequenz meßbar erhöht werden.
[0010] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit einem einzigen Kondensator
Fig. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung mit einem in Teilkondensatoren aufgeteilten
Kondensator.
[0011] Einander entsprechende Bauteile sind in beiden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
[0012] Konzentrisch um einen Kernschenkel 11 sind in üblicher Weise von innen nach außen
aufeinanderfolgend eine Unterspannungswicklung 12, eine Oberspannungsstammwicklung
13, sowie eine Stufenwicklung 14 mit Stufen 1 bis 10 angeordnet. Die Stufenwicklung
14 ist aus zwei elektrisch parallelen, räumlich symmetrisch zu einem Mitteneingang(1)
angeordneten Teilen zusammengesetzt.
[0013] Die Stufen 1 bis 10 sind durch Kontaktarme 15 eines Wählers 16 anwählbar und je einer
der Kontaktarme 15 ist durch einen unterbrechungslos schaltenden Lastschalter 17 mit
dem Sternpunkt des Transformators verbunden. Der Mitteneingang und die Enden der Stufenwicklung
14 sind mit Festkontakten in einem Wender 18 verbunden, dessen beweglicher Kontakt
am niederspannungsseitigen Ende der Oberspannungsstammwicklung 13 liegt. Durch entsprechende
Ausführung des Wickelsinns der Oberspannungsstammwicklung 13 und in den beiden Teilen
der Stufenwicklung 14 werden bei der gestrichelt dargestellten Schaltstellung des
Wenders 18 die Spannungen der Wicklungen 13 und 14 addiert und bei der ausgezogen
dargestellten Schaltstellung subtrahiert.
[0014] Erfindungsgemäß ist nun zwischen dem Mittenanschluß der Stufenwicklung 14 und dem
Sternpunkt des Transformators ein Kondensator 19 geschaltet, der die kapazitiv übertragene
Spannung stark vermindert. Dabei ist dem Kondensator 19 zur Dämpfung seiner Ladeströme
und zur Verkleinerung des Gütefaktors ein Dämpfungswiderstand 20 vorgeschaltet.
[0015] Fig. 2 zeigt eine Anordnung, bei der der Kondensator in Teilkondensatoren 21 aufgeteilt
ist. Die Verwendung einer Kondensatorbatterie aus Teilkondensatoren 21 ermöglicht
darüber hinaus eine Herstellung derselben aus zweigängig ineinandergewickelten Spulen
aus einem Bandleiter aus einer Widerstandslegierung. Damit ist eine Zusatzdämpfung
der Stufenwicklung 14 möglich, ohne deren bei Betriebsfrequenz auftretende Verluste
meßbar zu erhöhen.
1. Schaltungsanordnung für Leistungsgroßtransformatoren mit einer Unterspannungs- (12),
einer Oberspannungsstamm- (13) und einer Stufenwicklung (14) sowie mit einer sternpunktseitigen
Stufenschalteinrichtung (15, 16, 17), dadurch gekennzeichnet,
- daß zwischen dem Anschlußpunkt (1) der Stufenwicklung (14) an die Oberspannungsstammwicklung
(13) und dem Sternpunkt des Transformators elektrisch parallel zu den jeweils stromführenden
Stufen der Stufenwicklung (14) ein Kondensator (19) in Reihe mit einem Widerstand
(20) vorgesehen ist,
- daß der Kondensator (19) und der Widerstand (20) durch ihre Dimensionierung die
Resonanzamplituden des Anschlußpunktes (1) gegen Erde erheblich vermindern und
- daß der Kondensator (19 bzw. 21) aus spiralig aufgewickelten Bandleitern aus einer
Widerstandslegierung aufgebaut ist, die durch ihre Dimensionierung ebenfalls zur Reduzierung
der Resonanzamplituden des Anschlußpunktes (1) beiträgt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator
in den einzelnen Stufen (1 - 10) der Stufenwicklung (14) elektrisch parallel liegende
Teilkondensatoren (21) zerlegt ist,die miteinander in Reihe geschaltet sind.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitäten
der Teilkondensatoren (21) gleich groß sind.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch .1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle
derselben Phase eines Mehrphasentransformators zugeordneten Teilkondensatoren (21)
in einer säulenförmigen, besonderen von der Stufenwicklung (14) getrennten Baugruppe
zusammengefaßt sind.