Stufenschalter für Transformatoren

Die Spannungsregelungseinrichtung des Transformators ist unterteilt in die Spannungsregelungseinrichtung für den Zustand „abgeschaltet“ und den Stufenschalter für den Zustand „unter Last“.

Beide Begriffe beziehen sich auf den Spannungsregelungsmodus des Transformatorstufenschalters. Worin besteht also der Unterschied zwischen den beiden?

① Der Stufenschalter für die „Abschalt-Erregung“ dient dazu, den Hochspannungs-Stufenabgriff des Transformators zu ändern, um das Windungsverhältnis der Wicklung zur Spannungsregelung zu ändern, wenn sowohl die Primär- als auch die Sekundärseite des Transformators von der Stromversorgung getrennt sind.

② Laststufenschalter: Mit dem Laststufenschalter wird der Anzapfpunkt der Transformatorwicklung geändert, um die Hochspannungswindungen zur Spannungsregelung zu ändern, ohne den Laststrom zu unterbrechen.

Der Unterschied zwischen den beiden Stufenschaltern besteht darin, dass der Stufenschalter ohne Erregung nicht unter Last schalten kann, da er während des Schaltvorgangs kurzzeitig abschaltet. Das Abschalten des Laststroms würde zu Lichtbögen zwischen den Kontakten führen und den Stufenschalter beschädigen. Der Stufenschalter unter Last hingegen weist während des Schaltvorgangs einen hohen Übergangswiderstand auf, sodass kein kurzzeitiges Abschalten erfolgt. Beim Umschalten zwischen den Stufen entsteht beim Abschalten des Laststroms kein Lichtbogen. Er wird üblicherweise für Transformatoren mit strengen Spannungsanforderungen eingesetzt, die häufig nachjustiert werden müssen.

Da der Stufenschalter für den Betrieb unter Last die Spannungsregelung im Betriebszustand des Transformators ermöglicht, warum sollte man sich für einen Stufenschalter für den Leerlauf entscheiden? Der Hauptgrund ist natürlich der Preis. Normalerweise ist der Preis für einen Stufenschalter für den Leerlauf günstiger. Stufenschalter-Transformator Der Preis eines Stufenschaltertransformators für den Betrieb unter Last beträgt zwei Drittel des Preises eines solchen Transformators. Gleichzeitig ist das Volumen eines Stufenschaltertransformators für den Betrieb ohne Last deutlich geringer, da er keinen Stufenschalter für den Betrieb unter Last besitzt. Daher wird, sofern keine Vorschriften oder andere Umstände entgegenstehen, ein Stufenschaltertransformator für den Betrieb ohne Erregung gewählt.

Warum sollte man sich für einen Stufenschalter am Transformator unter Last entscheiden? Welche Funktion hat dieser?
① Verbesserung der Spannungsqualifizierungsrate.
Die Energieübertragung im Verteilnetz verursacht Verluste, die nur in der Nähe der Nennspannung am geringsten sind. Durch Spannungsregelung unter Last, die Sicherstellung der zulässigen Spannung am Umspannwerk und den Betrieb der elektrischen Geräte mit Nennspannung lassen sich die Verluste reduzieren. Dies ist die wirtschaftlichste und sinnvollste Vorgehensweise. Die Einhaltung der zulässigen Spannungsqualität ist ein wichtiger Indikator für die Versorgungsqualität. Eine zeitnahe Spannungsregelung unter Last gewährleistet diese Qualität und deckt somit den Bedarf der Bevölkerung sowie der industriellen und landwirtschaftlichen Produktion.

② Verbesserung der Blindleistungskompensationsfähigkeit und Erhöhung der Kondensatoreingangsrate.
Als Blindleistungskompensationsgerät ist die Blindleistungsabgabe von Leistungskondensatoren proportional zum Quadrat der Betriebsspannung. Sinkt die Betriebsspannung des Stromnetzes, verringert sich die Kompensationswirkung. Steigt die Betriebsspannung hingegen, wird das elektrische Gerät überkompensiert, was zu einem Anstieg der Klemmenspannung und sogar zum Überschreiten der zulässigen Grenzwerte führt. Dies kann die Isolierung des Geräts beschädigen und zu Kurzschlüssen führen.
Um zu verhindern, dass Blindleistung in das Stromnetz zurückgespeist wird und die Blindleistungskompensationsanlagen deaktiviert werden, was zu Verschwendung und erhöhten Verlusten der Blindleistungsanlagen führt, muss der Haupttransformator-Stufenschalter rechtzeitig so eingestellt werden, dass die Busspannung im zulässigen Bereich liegt und die Kondensatorkompensation nicht deaktiviert werden muss.

Wie funktioniert die Spannungsregelung unter Last?
Zu den Methoden der Spannungsregelung unter Last gehören die elektrische Spannungsregelung und die manuelle Spannungsregelung.

Die Spannungsregelung unter Last besteht im Wesentlichen darin, die Spannung durch Anpassen des Übersetzungsverhältnisses der Hochspannungsseite zu regeln, während die Spannung auf der Niederspannungsseite unverändert bleibt. Bekanntermaßen entspricht die Hochspannungsseite üblicherweise der Systemspannung, die im Allgemeinen konstant ist. Wird die Windungszahl der Hochspannungswicklung erhöht (d. h. das Übersetzungsverhältnis erhöht), sinkt die Spannung auf der Niederspannungsseite; umgekehrt steigt sie, wenn die Windungszahl der Hochspannungswicklung verringert wird (d. h. das Übersetzungsverhältnis verringert wird).

Mehr Umdrehungen = Herunterschalten = Spannungsreduzierung Weniger Umdrehungen = Hochschalten = Spannungserhöhung
Unter welchen Umständen kann der Transformator also nicht als Stufenschalter unter Last fungieren?
① Wenn der Transformator überlastet ist (außer in besonderen Fällen)
② Wenn der Leichtgasalarm des unter Last stehenden Spannungsreglers aktiviert wird
③ Wenn der Öldruckwiderstand des Spannungsreglers unter Last nicht den Anforderungen entspricht oder sich kein Öl an der Ölmarkierung befindet
④ Wenn die Anzahl der Spannungsregelungen die angegebene Anzahl überschreitet
⑤ Wenn das Spannungsregelungsgerät fehlerhaft ist

Warum blockiert eine Überlastung auch den Stufenschalter unter Last?
Dies liegt daran, dass unter normalen Umständen während der Spannungsregelung des Haupttransformators unter Last eine Spannungsdifferenz zwischen dem Hauptanschluss und dem Abgriff entsteht, die einen Ausgleichsstrom erzeugt. Daher wird während der Spannungsregelung ein Widerstand parallel geschaltet, um den Ausgleichsstrom und den Laststrom zu überbrücken. Dieser Parallelwiderstand muss einen hohen Strom aushalten.

Bei Überlastung des Leistungstransformators übersteigt der Betriebsstrom des Haupttransformators den Nennstrom des Stufenschalters, was zum Durchbrennen des Hilfsanschlusses des Stufenschalters führen kann.

Um Lichtbogenbildung am Stufenschalter zu vermeiden, ist eine Spannungsregelung unter Last bei Überlastung des Haupttransformators verboten. Eine erzwungene Spannungsregelung kann zum Durchbrennen des Spannungsreglers, zur Aktivierung des Lastgases und zum Auslösen des Haupttransformators führen.