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Der aktive Teil von a Spartransformator mit 3 einphasig Lastschalter

EIN Lastschalter ist es ein teil von a Leistungstransformator die dafür sorgt, dass unter Volllast die Stromspannung stufenweise nach oben oder unten verstellt werden. Der Lastschalter ist in der Norm IEC 60214-1 beschrieben.

Ein Verteiltransformator hat a Kurzschlussspannung von durchschnittlich 4 %. Dies bedeutet, dass durch die Impedanz des Transformator das Klemmenspannung bei Nennlast um 4% gesunken im Vergleich zum Leerlaufspannung. An einer Leistungstransformator beträgt die Kurzschlussspannung etwa 15 bis 20 %, so dass der Spannungsabfall unter Last unzulässig groß wird. Daher ist ein Lastschalter erforderlich, um die Spannung des Hochspannungsnetz konstant zu halten.

Operation

Der Lastschalter besteht aus einem "Wahlschalter", der eine Auswahl zwischen den angeschlossenen Wicklungsdrähten trifft, und einem "Umleiter", der für das Umschalten von einem Anschluss zum anderen sorgt. Wichtig ist, dass der Wechsel wie folgt erfolgt:

Schematische Darstellung eines Transformators mit Lasttrennschalter im Sternpunkt der Hochspannungswicklung

• ohne ein Kurzschluss zwischen zwei Windungen der Wicklung (durch Widerstände nach dem Jensen-Prinzip zu verwenden)
• mit ausreichender Geschwindigkeit (durch Federwirkung)
• mit Sicherheit, auch bei Stromausfall des Antriebsmotors (durch Federwirkung)
• nicht versehentlich bei einem Kurzschluss im Netz (aufgrund eines Überstromschutzes am Controller)
• nicht zu einer Zeit, in der es Spanne ist mit dem Netz verbunden (durch Überspannungsschutz am Regler)
• automatisch (durch Motorantrieb und a automatischen Spannungsregler benutzen)

Steuerwicklung

In Reihe mit dem Wicklung ist eine Steuerwicklung mit mehreren Anzapfungen. Somit kann die Steuerwicklung ganz oder nur teilweise eingeschaltet werden. Alle Leitungen der Steuerwicklung sind mit dem Selektor verbunden. Die Steuerwicklung hat einen Bereich von etwa 10 Prozent der Spannung. Somit wird der Hauptteil der Spannung von der Hauptwicklung geliefert; in der nebenstehenden Abbildung befindet sich der Lastschalter in der Hochspannungswicklung und daher hat die Hochspannungswicklung eine Steuerwicklung. Grundsätzlich können wir die Spannung der Primärseite nicht kontrollieren; Es ist für trete zurück Verteiltransformatoren die Versorgungsspannung. Auch das spielt keine Rolle, denn ein Lastschalter steuert streng genommen nur die Übertragungsverhältnis des Transformators und kann daher sowohl auf der Unterspannungsseite als auch auf der Oberspannungsseite platziert werden. Dementsprechend muss auch die Steuerwicklung auf der Niederspannungsseite oder auf der Hochspannungsseite platziert werden.

Das Jensen-Prinzip

Detail der Wähler und Umsteller des linearen Lastschalters

Beim Umschalten des Lastschalters wird zunächst der Selektor so geschaltet, dass der Strom und die nächste Stufe mit der Weiche verbunden sind. Diese Schaltung schaltet nicht unter Last, da nur der unbenutzte Pol an die neue Position gefahren wird. Dadurch entstehen keine Funken und somit keine Gasbildung oder Ölverbrennung, so dass dieser Teil des Lastschalters einfach im Transformatoröl untergebracht ist. Die Umschaltung übernimmt die eigentliche Umschaltung mit 2 Hilfspolen (y und u) und zwei Widerständen ${Anzeigestil R}$. Der Spannungsunterschied zwischen Position 3 (x) und 4 (v) beträgt eine Schrittspannung. Um die Weiche von Position x (3) auf Position v (4) zu schalten, erfolgen innerhalb einer Sekunde folgende Schritte:

• Ruheposition x - y: Spannung von Position 3.
• Kontakt schaltet auf Position y: jetzt ist der Widerstand ${Anzeigestil R}$ in Reihe mit der Last wird die Spannung dadurch nur geringfügig verändert.
• Kontakt schaltet auf Position y - u: jetzt sind die Widerstände ${Anzeigestil R}$ parallel und in Reihe mit der Last. Der Widerstand des Schalters ist also ${Anzeigestil R/2}$. Da nun die Wicklung 3 - 4 geschlossen ist, fließt ein Kreisstrom, der durch den Widerstand begrenzt ist ${Anzeigestil 2R}$. Die Spannung ist jetzt um einen halben Spannungsschritt abgesunken.
• Zündung schaltet auf Position u: die Spannung ist jetzt die von Position 4.
• Kontakt schaltet in Ruhestellung u - v: der Serienwiderstand ${Anzeigestil R}$ ist jetzt ausgeschaltet und die Schaltung ist abgeschlossen.

Linear und mit Umschaltung

Ein Lastschalter mit 17 Stellungen und mit Umschalter. Die Steuerwicklung kann "mit" oder "gegen" geschaltet werden.

Die Anzahl der verfügbaren Stellungen des Lastschalters kann durch einen Transferschalter verdoppelt werden. Die Steuerwicklung kann dann "mit" oder "gegen" geschaltet werden, so dass die Gesamtspannung gleich der Spannung der Hauptwicklung plus oder minus der Spannung der Steuerwicklung ist.

Die Ausgangsspannung U an Klemme 30 beträgt:

• in Position 20-21 des "wenders" U_{Hochspannungswicklung} SIE_{Steuerwicklung}
• in Position 20-22 des "wenders" U_{Hochspannungswicklung} - U_{Steuerwicklung}

Beachten Sie, dass die Spannung in Position 10 (Schalterposition 9B) gleich ist wie:

• in Position 9, wenn der "Wender" in Position 20-21 ist (Schalterposition 9A)
• in Position 1, wenn der "Wender" in Position 20-22 ist (Schaltposition 9C)

Um die Mittelstellung herum hat der Schalter 3 Stellungen mit gleicher Spannung; Positionen 9A-9B-9C. Der Motorantrieb des Schalters durchläuft automatisch die Positionen 9A und 9C, so dass ein Stromkreis tatsächlich eine Spannungsänderung verursacht.Die Nummerierung der Positionen ist für verschiedene Kunden unterschiedlich.

• Der gebräuchlichste Weg ist: 1-2-3-4-5-6-7-8-9A-9B-9C-10-11-12-13-14-15-16-17.
• Eine Alternative: L(1-2-3-4-5-6-7-8)-NR(1-2-3-4-5-6-7-8) wobei sich das L auf die "unteren" Positionen bezieht , das N in der Neutralposition und das R in den "Raise"-Positionen

Position des Lastschalters

Für den Lastschalter sind zwei Dinge wichtig:

• Welcher Strom muss geschaltet werden. Dies beeinflusst die Profile und die Gestaltung der Kontakte, aber auch die Kräfte, die im Schalter auftreten.
• Welche Spannungen treten im Schalter auf (Phase - Erde und Phase - Phase). Dies wirkt sich auf die Abmessungen des Schalters aus, da diese Spannung einen gewissen Mindestabstand auferlegt.

Die Platzierung des Schalters in der Hochspannung hat den Vorteil geringer Ströme und damit erheblicher Kupfereinsparungen. Die hohe Spannung kann große Dimensionen implizieren, aber in den obigen Beispielen ist die Spannung bei Anordnung im Sternpunkt ziemlich begrenzt.

Beachten Sie, dass die Spannung am Sternpunkt nicht unbedingt Null ist; der Sternpunkt kann auf Wunsch vollisoliert werden, außerdem können durch Resonanzerscheinungen Schaltspannungen entstehen, so dass der Schalter schwerer ausgeführt werden muss oder ZnO-Überspannungsableiter erforderlich sind.

Arten von Lastschaltern

• Tanklastschalter werden wie eine lange Säule im Transformatorwanne gebaut. Sie tolerieren eine höhere Spannung als die On-Tank-Typen und werden typischerweise in die Hochspannungswicklung eingebaut.
• On-Tank-Lastschalter befinden sich an der Seite des Transformatorwanne geschweißt oder geschraubt und sind für hohe Ströme geeignet. Sie sparen Platz in der Trafowanne und schalten in der Unterspannungswicklung.

Motorantrieb

Der klassische Motorantrieb von Reinhausen Typ ED100S

Ein Lastschalter wird von einem Elektromotor angetrieben, der links oder rechts angetrieben wird, um die Position anzuheben oder abzusenken. Der Stromkreis besteht aus einem Links-Rechts-Kreis. Der Steuerkreis besteht aus einem Start-Stopp-Kreis mit lokaler Steuerung und Fernbedienung. Diese Kontakte sind verbunden mit a automatischen Spannungsregler.

Motorantriebsteile

• Ein Schaltkasten mit Schauglas und Kastenheizung gegen Kondenswasser und Kastenbeleuchtung.
• Ein Motor, in einer Links-Rechts-Schaltung mit a Wendeschütz (zwei mechanisch verriegelt Schütze) und mit Motorschutz.
• Das Getriebe zur Lastschaltwelle.
• Ein oder mehrere Kontaktringe für die Positionsmeldung aus der Ferne.
• Ein Schalter "Local/Remote" für den Betrieb vor Ort mit Schalter oder automatisch aus der Ferne.
• Ein Schalter "Heben/Senken" zur lokalen elektrischen Betätigung des Lastschalters.
• eine Handkurbel zum manuellen Betätigen des Lastschalters.
• Ein Regelkreis mit:
  • Sicherheitsfunktionen wie unten beschrieben
  • eigene Versorgungsspannung oder auf gleicher Spannung wie der Motor mit Koppelrelais
  • automatische Weiterleitung im Durchgangsmodus
  • Stromkreisschutz
• Anschlüsse
• Zähler, der die Gesamtzahl der Kreisläufe anzeigt (hinter dem Schauglas).
• analoger Zeiger, der die Stellung des Schalters anzeigt (hinter dem Schauglas).

Sichere Operation

Der Motorantrieb des Lasttrennschalters verfügt über mehrere Merkmale, die einen sicheren Betrieb unter allen Bedingungen gewährleisten:

• Handsteuerung mit Kontakt, der den Stromkreis unterbricht, um die Motorsteuerung während der manuellen Steuerung zu deaktivieren
• Federkraftschaltung zum Weiterschalten auch bei Unterbrechung der Motorspannung. Bei Reinhausen benötigt eine Schaltung 33 Umdrehungen der Handsteuerung, davon 30 zum Aufziehen der Feder und die letzten 3 zum Ausführen der Schaltung.
• Mechanischer Endanschlag, um innerhalb des Bereichs zu bleiben
• Elektrische Unterbrechung des Regelkreises am Bereichsende
• Mechanische Transferkontakte, damit bei Verlust der Steuerspannung ein gestarteter Stromkreis geschlossen wird
• Ein Schutz gegen falsches Anschließen der Phasenfolge der Motorspannung
• Ein Testzyklus, der die Kontakte von Relais und Schaltern überprüft

Signalisierung

Der Standard-Kontaktring für die Positionsfernanzeige. Hier unterschrieben für 23 Positionen

Für den Zustand des Schalters und des Steuerkreises sind viele Meldekontakte möglich. Einige sind Standard:

• Motorschutz ausgeschaltet.
• Lastschalter „in Betrieb“ oder „Stufenschaltung läuft“.
• Standardmäßige Signalisierung der Stellung des Lastschalters mit einem Kontakt.

Viele zusätzliche Signalisierungen sind möglich, wenn zusätzliche Relais oder Kontaktringe installiert werden:

• Hilfekontakt bei jedemKontakt Verkaufsautomat.
• Endlagensignalisierung.
• Spannungsüberwachung an der Motorspannung und/oder an der Steuerspannung mit Signalisierung.
• Signal für "Schaltung unvollständig" oder "Stufenschaltung unvollständig".
• Zusätzliche Signalisierung der Schalterstellung mit:
  • ein digitales Signal zur Anzeige der Schalterstellung in schakelaar Tarierweste, binär oder Gray-Code
  • ein analoges Signal zur Anzeige der Schalterstellung in 4-20mA oder in Widerstand (10 Ohm pro Stellung)

Externe Links

• http://www.reinhausen.com/mr/de/products/oltc/
• http://www.abb.com/product/us/9AAC750266.aspx