SE436530B

SE436530B - Tap changers

Info

Publication number: SE436530B
Application number: SE8302692A
Authority: SE
Inventors: H Johansson
Original assignee: Asea Ab
Priority date: 1983-05-10
Filing date: 1983-05-10
Publication date: 1984-12-17
Also published as: DE3416914A1; DE3416914C2; SE8302692D0; SE8302692L

Description

20 âåßâﬁß? 2 1. 20 âåßâ ﬁ ß? 2 1.

Det har föreslagits att vid lindningskopplare av hybridtyp utnyttja trans- formatorns stegspänning för matning av styrelektroniken. Därvid måste de rörliga kontakterna anordnas på sådant sätt att stegspänningen tillkopplas styrutrustningen innan tyristorerna skall tändas. Styrelektronik och tyris- torer kräver därigenom ingen förbindelse med jordpotential. Ett problem vid ett sådant utförande är dock att erhålla den för matningen_erforderliga glät- tade likspänningen i tillräckligt god tid (ett flertal millisekunder) innan första tyristorn skall tändas. För att tillräckligt snabbt få matningsspän- ning, får stora filterkondensatorer, som vanligen utgöres av elektrolytkonden- satorer, ej finnas i kretsen. Elektrolytkondensatorer kan för övrigt ofta inte användas i den miljö som finns i en lindningskopplare.It has been proposed to use the transformer step voltage for supplying the control electronics for hybrid type winding couplers. In this case, the movable contacts must be arranged in such a way that the step voltage is connected to the control equipment before the thyristors are to be switched on. Control electronics and thyristors thus do not require a connection with earth potential. A problem with such a design, however, is to obtain the smoothed DC voltage required for the supply_ in sufficient time (several milliseconds) before the first thyristor is to be turned on. In order to obtain a supply voltage quickly enough, large filter capacitors, which usually consist of electrolytic capacitors, must not be present in the circuit. Incidentally, electrolytic capacitors can often not be used in the environment present in a winding coupler.

Ovannämnda problem löses enligt uppfinningen genom att stegspänningen omvand- las till en flerfasspänning som sedan likriktas.The above-mentioned problems are solved according to the invention by converting the step voltage to a multiphase voltage which is then rectified.

För att uppnå rippelfri likspänning används lämpligen en spänningsstabilise- rande krets med zenerdiod eller motsvarande, varigenom elektrolytkondensatorer helt kan undvikas. uppfinningen skall när-nare beskrivas i anslutning till ett; antal uﬁförings- exempel som visas i bifogade ritning, i vilken fig 1 visar ett enkelt principschema för en typ av lindningskopplare, vid vilken föreliggande uppfinning är speciellt användbar, fig 2 och 3 visar två olika kretsar för omvandling av transformatorns steg- spänning till en glättad likspänning för matning av lindnings- kopplarens styrelektronik, och ~ fig H visar ett mera utförligt kopplingsschema för en lindningskopplare enligt uppfinningen.In order to achieve a ripple-free DC voltage, a voltage stabilizing circuit with a zener diode or equivalent is suitably used, whereby electrolyte capacitors can be completely avoided. the invention will be described in more detail in connection with one; number of exemplary embodiments shown in the accompanying drawing, in which Fig. 1 shows a simple principle diagram for a type of winding coupler, in which the present invention is particularly useful, Figs. 2 and 3 show two different circuits for converting the step voltage of the transformer to a smoothed one. DC voltage for supplying the control electronics of the winding coupler, and Fig. H shows a more detailed wiring diagram for a winding coupler according to the invention.

Den i fig 1 visade lindningskopplaren är av brytväljartyp, vilket innebär att hela kopplingsförloppet sker i väljaren, och den är utförd i s k vimpelkopp- ling. Lindningskopplaren innehåller ett flertal längs en bana 1 anordnade fasta kontakter, av vilka tre kontakter K1, K2, K3 visas. Dessa kontakter, vilka är anordnade med lika inbördes avstånd, är elektriskt isolerade från varandra och avsedda att anslutas till uttagen från en reglertransformator- lindning 5. Lindningskopplarens rörliga del omfattar en kontaktbärare, som kan utgöras av en huvudkontaktarm 2, vilken uppbär en huvudkontakt H och två . 830-26-92-2 3 hjälpkontakter M1, M2. Hjälpkontakterna är med hjälp av isolerande distans- element fast monterade på huvudkontaktarmen 2 på var sin sida om denna. Mellan huvudkontakten H och var och en av de två hjälpkontakterna M1 och M2 är an- ordnad en i båda riktningarna styrbarventilanordning T1 resp T2. Varje 5 sådan ventilanordning kan utgöras av två antiparallellkopplade tyristorer eller av en annan anordning med motsvarande funktion, exempelvis en triac. Även ventilanordningarna T1, T2 med tillhörande styrdon 3 är monterade på den rörliga kontaktarmen 2. Transformatorns stegspänning utnyttjas för mat- ning av styrelektroniken, varigenom ingen extra förbindelse erfordras mellan 10 lindningskopplarens rörliga del och omvärlden. Genom det visade arrangemanget kan man exempelvis vid omkoppling från K2 till K3 få tillgång till stegspän- ningen mellan M1 och M2 från exempelvis Ä0 ms innan första tyristorn skall tändas till exempelvis 20 ms efter det att hela omkopplingsförloppet är genom- fört. 19 Vid en enligt principschemat i fig 1 praktiskt utförd lindningskopplare an- ordnas de fasta kontakterna K1, K2, K3 osv företrädesvis längs en cirkulär bana, och lindningskopplarens rörliga del är fäst till en drivaxel, som är lagrad så, att dess längsaxel är koaxiell med de fasta kontakternas cirku- lära bana. Den utgående ledningen H för lastströmmen är ansluten till den 20 rörliga huvudkontaktarmen 2 via släpkontakter (ej visade).The winding coupler shown in Fig. 1 is of the breaker selector type, which means that the entire coupling process takes place in the selector, and it is made in a so-called pennant coupling. The winding coupler contains a plurality of fixed contacts arranged along a path 1, of which three contacts K1, K2, K3 are shown. These contacts, which are arranged at equal distances from each other, are electrically isolated from each other and are intended to be connected to the sockets of a control transformer winding 5. The movable part of the winding coupler comprises a contact carrier, which may be a main contact arm 2, which carries a main contact H and two. 830-26-92-2 3 auxiliary contacts M1, M2. The auxiliary contacts are fixedly mounted on the main contact arm 2 on each side of this by means of insulating spacer elements. Between the main contact H and each of the two auxiliary contacts M1 and M2, a controllable valve device T1 and T2, respectively, is arranged in both directions. Each such valve device can consist of two anti-parallel thyristors or of another device with a corresponding function, for example a triac. The valve devices T1, T2 with associated control device 3 are also mounted on the movable contact arm 2. The transformer's voltage is used to supply the control electronics, whereby no additional connection is required between the moving part of the winding coupler and the outside world. Through the arrangement shown, one can, for example, when switching from K2 to K3, have access to the step voltage between M1 and M2 from, for example, Ä0 ms before the first thyristor is to be switched on, for example 20 ms after the entire switching process has been completed. In a winding coupler practically designed according to the principle diagram in Fig. 1, the fixed contacts K1, K2, K3, etc. are preferably arranged along a circular path, and the movable part of the winding coupler is attached to a drive shaft which is mounted so that its longitudinal axis is coaxial with the circular path of the fixed contacts. The output line H for the load current is connected to the movable main contact arm 2 via trailer contacts (not shown).

I driftlägena för huvudkontakten H belastningsströmmen, medan hjälpkontakterna M1 och M2 är brutna och ligger i öppningarna mellan de fasta kontakterna. vid en omkoppling från kontakt K2 till kontakt K3 (öka-manöver) är kopplingsför- loppet följande: 25 a) Hjälpkontakterna M1 och M2 sluter ungefär samtidigt mot de fasta kon- takterna K2 resp K3.~Elektroniken få; matningsspänning. Ventilanord- ningen T1 får tändsignal. b) Huvudkontakten H bryter ljusbågsfritt från kontakt K2. Ventilanord- ningen T1 övertar belastningsströmmen. -35' c) Ventilanordningen T1 slocknar. Ventilanordningen T2 tänder och över- tar belastningsströmmen. d) Huvudkontakten H sluter mot den fasta kontakten K3. Ventilanordningen T2 slocknar. Belastningsströmmen övertas av huvudkontakten H. l QUALITY 10 15 20 25 an." 3502692-2 H e) Hjälpkontakterna M1 och M2 bryter från kontakterna K2 resp K3. Även dessa brytningar sker ljusbågsfritt, eftersom båda ventilanordningarna T1 och T2 dessförinnan är släckta._ Det rörliga kontaktsystemet fortsätter nu sin rörelse tills hjälpkontak- terna befinner sig på sina platser i öppningarna mellan de fasta kontak- terna, varvid det nya driftläget är uppnått.In the operating modes of the main contact H the load current, while the auxiliary contacts M1 and M2 are broken and lie in the openings between the fixed contacts. in the case of a switching from contact K2 to contact K3 (increase operation), the switching process is as follows: a) The auxiliary contacts M1 and M2 close approximately at the same time to the fixed contacts K2 and K3, respectively. supply voltage. The valve device T1 receives an ignition signal. b) The main contact H breaks arc-free from contact K2. The valve device T1 takes over the load current. -35 'c) The valve device T1 goes out. The valve device T2 switches on and takes over the load current. d) The main contact H closes with the fixed contact K3. The valve device T2 goes out. The load current is taken over by the main contact H. l QUALITY 10 15 20 25 an. "3502692-2 H e) The auxiliary contacts M1 and M2 disconnect from the contacts K2 and K3, respectively. the movable contact system now continues its movement until the auxiliary contacts are in their places in the openings between the fixed contacts, whereby the new operating mode is reached.

Kopplingsförloppet under en omkoppling från kontakt K3 till kontakt K2 (minska-manöver) är analogt med det ovan beskrivna, men ventilanordning- arna tänds i omvänd ordning.The switching process during a switching from contact K3 to contact K2 (reduction operation) is analogous to that described above, but the valve devices are switched on in reverse order.

Fig 2 visar en koppling för omvandling av transformatorns enfasiga stegspän- ning US till en tvåfasspänning som sedan omvandlas till en glättad likspän- ning Ul för matning av lindningskopplarens elektroniska styrkretsar. Kopp- lingen omfattar två transformatorer 6 och 7,.vars primärlindningar är paral- lellt anslutna mellan lindningskopplarens rörliga hjälpkontakter M1 och M2.Fig. 2 shows a connection for converting the single-phase step voltage US of the transformer to a two-phase voltage which is then converted to a smoothed DC voltage U1 for supplying the electronic control circuits of the winding coupler. The coupling comprises two transformers 6 and 7, the primary windings of which are connected in parallel between the movable auxiliary contacts M1 and M2 of the winding coupler.

I serie med den ena transformatorns 6 primärlindning ligger en kondensator 8, och i serie med den andra transformatorns 7 primärlindning ligger ett motstånd 9. Kondensatorn 8 och motståndet 9 har sådana impedansvärden att transforma- torerna får i huvudsak lika stora men 900 fasförskjutna primärströmmar.In series with the primary winding of one transformer 6 is a capacitor 8, and in series with the primary winding of the other transformer 7 is a resistor 9. The capacitor 8 and the resistor 9 have such impedance values that the transformers have substantially equal but 900 phase-shifted primary currents.

Transformatorernas sekundärlindningar är anslutna till var sin likriktar- brygga 10 resp 11 i tvåvägs-tvåpulskoppling. Bryggorna 10 och 11 är parallell- kopplade på likspänningssidan. Med hjälp av en zenerdiod 12 och ett seriemot- stånd 13 elimineras ripplet i den från likriktarbryggorna erhållna likspän- ningen.The secondary windings of the transformers are connected to separate rectifier bridges 10 and 11, respectively, in a two-way two-pulse connection. Bridges 10 and 11 are connected in parallel on the DC voltage side. With the aid of a zener diode 12 and a series resistor 13, the ripple in the direct voltage obtained from the rectifier bridges is eliminated.

Fig 3 visar en annan koppling för omvandling av stegspänningen till en glät- tad likspänning. Denna koppling skiljer sig från den i fig 2-visade genom att transformatorernas sekundärlindningar är inbördes förbundna i s»k Scott- koppling, varigenom en trefasspänning erhålles, vilken tillföras en trefas- brygga 1ü i tvåvägs-sexpulskoppling. Med denna koppling erhålles vid utgången från likriktarbryggan en likspänning med mindre rippel än vid kopplingen enligt fig 2.Fig. 3 shows another connection for converting the step voltage to a smoothed direct voltage. This connection differs from that shown in Fig. 2 in that the secondary windings of the transformers are interconnected in a so-called Scott connection, whereby a three-phase voltage is obtained, which is applied to a three-phase bridge 1ü in a two-way six-pulse connection. With this connection, a direct voltage with a smaller ripple is obtained at the output of the rectifier bridge than with the connection according to Fig. 2.

Fig H visar principschemat för en lindningskopplare med fyra ventilanord- ningar T1-TU per fas. Varje ventilanordning omfattar två antiparallell- kopplade tyristorer. 81302692-2 s Mellan huvndkontakten H och var och en av hjälpkontakterna M1 och M2 ligger två parallellkopplade tyristoranordningar T1, T3 resp T2, T4. Av de två tyristoranordningarna i varje sådan parallellkoppling är den ena tyristor- anordningen T1, T2 seriekopplad med en säkring S och den andra tyristoranord- ningen T3, TH seriekopplad med ett motstånd R.Fig. H shows the principle diagram for a winding coupler with four valve devices T1-TU per phase. Each valve device comprises two anti-parallel connected thyristors. 81302692-2 s Between the main contact switch H and each of the auxiliary contacts M1 and M2 are two parallel-connected thyristor devices T1, T3 and T2, T4, respectively. Of the two thyristor devices in each such parallel connection, one thyristor device T1, T2 is connected in series with a fuse S and the other thyristor device T3, TH is connected in series with a resistor R.

Parallellt med var och en av tyristoranordningarna T1 och T2 ligger en serie- koppling av ett motstånd 15 och en kondensator 16, vilka är så dimensionerade, 'att de kan leda belastningsströmmen under några mikrosekunder vid strömkommu- 10 15 20 25 älv-h teringen. Parallellt med var och en av tyristoranordningarna T3 och TH ligger en RC-enhet 17 som skydd mot överspänning.' För styrning av tyristorerna finns en styrenhet 3, som består av startkrets, ingångssteg, logikkrets och tändpulsförstärkare. Styrenheten 3 får sin mat- ningsspänníng från transformatorns stegspänning via lindningskopplarens rör- liga kontakter M1, M2 och en likriktarkoppling av det i fig 3 visade utföran- det.Parallel to each of the thyristor devices T1 and T2 is a series connection of a resistor 15 and a capacitor 16, which are dimensioned so that they can conduct the load current for a few microseconds during the current communication. Parallel to each of the thyristor devices T3 and TH is an RC unit 17 as protection against overvoltage. ' For controlling the thyristors, there is a control unit 3, which consists of starting circuit, input stage, logic circuit and ignition pulse amplifier. The control unit 3 receives its supply voltage from the transformer step voltage via the winding coupler's movable contacts M1, M2 and a rectifier connection of the embodiment shown in Fig. 3.

Lindningskopplaren enligt fig 4_fungerar på följande sätt vid en omkoppling från kontakt K2 till K3 (öka-manöver): De rörliga hjälpkontakterna M1 och M2 gör kontakt med de fasta kontakterna K2 resp K3. Stegspänning erhålles då mellan M1 och M2; varvid den elektro- niska styrenheten 3 får matningsspänning. Samtidigt erhålles spänning mellan H och M2, varigenom styrlogiken får information om rörelseriktnïngen. Tyris- toranordningen T1 får tändsignal men leder ej ström.The winding switch according to Fig. 4 works in the following way during a switching from contact K2 to K3 (increase operation): The movable auxiliary contacts M1 and M2 make contact with the fixed contacts K2 and K3, respectively. Step voltage is then obtained between M1 and M2; whereby the electronic control unit 3 receives a supply voltage. At the same time, voltage is obtained between H and M2, whereby the control logic receives information about the direction of movement. The thyristor device T1 receives an ignition signal but does not conduct current.

Huvudkontakten H lämnar K2 och tyristoranordníngen T1 övertar belastnings- strömmen. Kontakten H bryter ljnsbågsfrštt. Tändsignalen flyttas omedelbart över till tyristoranordningen T3 som övertar strömmen när T1 släcks vid nästa strömnollgenomgång. T3 har tändsignal i 11-1H ms, varefter T4 tänds. Beroende på i vilket fasläge tändsekvensen startade, kan nu cirkulationsström flyta via T3, TH och överkopplingsmotstånden R._Cirkulationšströmmen upphör när T3 släcks vid nästa strömnoll. Vid låg lastström kan T3 eventuellt släckas före strömnoll av den motriktade oirkulationsströmmen,som då upphör omedel- bart.The main contact H leaves K2 and the thyristor device T1 takes over the load current. The contact H breaks the arc of the bow. The ignition signal is immediately transferred to the thyristor device T3 which takes over the current when T1 is switched off at the next current zero crossing. T3 has an ignition signal for 11-1H ms, after which T4 is ignited. Depending on the phase position in which the ignition sequence started, circulating current can now flow via T3, TH and the switching resistors R. The circulating current ceases when T3 is switched off at the next current zero. At low load current, T3 can possibly be switched off before current zero of the opposite circulation current, which then ceases immediately.

Tyristoranordningen TH har tändsignal i 11-13 ms, varefter T2 tänds och, p g a den lägre impedansen i den grenen, börjar leda ström omedelbart. T2 leder tills huvudkontakten H gör kontakt med K3 och omkopplingen därigenom är genomförd. T2 behåller sin tändsignal tills M2 lämnar K3.The thyristor device TH has an ignition signal for 11-13 ms, after which T2 is ignited and, due to the lower impedance in that branch, starts conducting current immediately. T2 leads until the main contact H makes contact with K3 and the switching is thereby completed. T2 retains its ignition signal until M2 leaves K3.

Claims

10 15 asøzssz-2 t In an operation in the opposite direction, the process becomes analogous to the above, but the thyristor devices are switched on in reverse order. The thyristor and resistor arrangement shown in Fig. H provides protection against short circuits in the event of a re-igniting thyristor. The only thing that happens in such a case is that the circulating current continues to flow for another half period. A possible thyristor failure, regardless of whether the cause is overcurrent or overvoltage, results in one or more short-circuited thyristors. Such a breakdown in any of the thyristor devices T1 or T2 causes the tripping of the respective fuse. The parallel thyristor group is then also switched off, if it does not have an ignition signal. The end result is that the winding coupler no longer breaks arc-free, but continues to operate. The field of application of the present invention is not limited to thyristor winding couplers of the circuit breaker type, but the invention can also be used to advantage with thyristor winding couplers of the type which have load couplers with a separate selector. PATENT REQUIREMENTS

Winding couplers containing a plurality of fixed contacts (K1, K2, K3) electrically insulated from each other and intended for connection to a control transformer socket, a movable contact system (M1, H, M2) arranged for cooperation with the fixed contacts and at least two valve devices (T1, T2) controllable in both directions with associated control circuits (3), characterized in that a device for supplying voltage to the control circuits of the valve devices (T1, T2) is connected to the movable contact system (M1, H, M2) in order to utilize the step voltage of the transformer for the voltage supply, the voltage supply device comprising means (6, 7, 8, 9) for converting the step voltage to a multiphase voltage and a valve bridge (14) for converting the multiphase voltage to a DC voltage.

Winding coupler according to claim 1, characterized in that said means for conversion from single-phase to multi-phase voltage comprises two supply transformers (6, 7), the primary windings of which are connected in parallel to the movable contact system via separate impedances (8, 9). ) of various kinds in order to provide a preferably 900 phase shift between the primary currents of the transformers. 8302692 "2 W

3. A winding coupler according to claim 2, characterized in that said impedances are constituted by a capacitor (8) connected in series with the primary winding of one transformer and a resistor (9) connected in series with the primary winding of the other transformer. .

Winding couplers according to Claim 2 or 3, characterized in that the secondary windings of the supply transformers (6, 7) are connected to each of two parallel-connected single-phase rectifier bridges (10, 11) in a two-way two-pulse connection.

Winding coupler according to Claim 2 or 3, characterized in that the secondary windings of the supply transformers (6, 7) are interconnected in a so-called Scott connection and are connected to a three-phase rectifier bridge (14) in a two-way six-pulse connection.

Winding coupler according to one of the preceding claims, made with a combined selector and load coupler, so-called boiler selector, characterized in that the device for voltage supply is mounted together with the valve devices (T1, T2) and the control circuits (3) for a support of the movable contact system (M1, H, M2) arranged contact carrier (2).