Schaltzeichen und Schaltgruppen
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- Ingelore Busch
- vor 8 Jahren
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1 8.3 Betriebsverhalten von Drehstromtransformatoren Seite 1 Schaltzeichen und Schaltgruppen Für die elektrische Verschaltung der drei Ober- und Unterspannungswicklungen besteht eine Vielzahl von Möglichkeiten. Diese sind in der VDE0532 zusammengestellt. Die Darstellung der Wicklung erfolgt gemäß Bild Bild 8.3-1: Schaltzeichen von Drehstromtransformatoren a) Anschlussbezeichnungen, b) Kurzzeichen Die Kennzeichnung der Schaltung erfolgt für die Oberspannung mit großen und für die Unterspannung mit kleinen Buchstaben, wobei für die Stern-, Dreieck- und Zickzackschaltung die Zeichen Y/y, D/d und Z/z verwendet werden. Zur Kennzeichnung eines herausgeführten Sternpunktleiters wird der Buchstabe N/n benutzt, z. B. YNd oder Yzn. Die Phasenlage der Spannungssysteme von Ober- und Unterlage wird in Vielfachen von 30 angegeben (Bild 8.3-2). Bild 8.3-2: Festlegung der Kennzahl einer Schaltgruppe
2 8.3 Betriebsverhalten von Drehstromtransformatoren Seite 2 Bild 8.3-3: Schaltgruppen und Übersetzungsverhältniss von Drehstromtransformatoren
3 8.3 Betriebsverhalten von Drehstromtransformatoren Seite 3 Unsymmetrische Belastung Der Drehstromtransformator kann bei symmetrischer Belastung aller drei Stränge wie drei Einphasentransformatoren betrachtet werden (Einphasiges Ersatzschaltbild). Die Durchflutung (Amperewindungen) des Laststromes wird zu jedem Zeitpunkt durch den Primärstrom kompensiert (Bild 8.3-4). Bild 8.3-4: Laststromkompensation Die zweisträngige Belastung (Bild 8.3-5) stellt ebenfalls einen symmetrischen Betriebspunkt dar, da der Sekundärstrom in den zwei Strängen durch den entsprechenden Strom in den Primärwicklungen kompensiert werden kann. Der dritte Strang ist stromlos. Bild 8.3-5: Zweisträngige Belastung bei Schaltgruppe Yyn
4 8.3 Betriebsverhalten von Drehstromtransformatoren Seite 4 Eine einsträngige Belastung im Sekundärkreis erzwingt bei fehlendem Nullleiter im Primärkreis gleichphasige Primärströme in allen drei Strängen (Bild 8.3-6). Diese wiederum erzeugen einen gleichphasigen Zusatzfluss in allen drei Schenkeln des Transformators (Bild 8.3-7). Bild 8.3-6: Einsträngige Belastung bei Yyn Bild 8.3-7: Gleichphasiger Zusatzfluss infolge einsträngiger Belastung Knotenpunktregel auf die Primärseite in Bild angewendet: U V + W = 0. Durchflutungsgesetz für das linke und rechte Fenster des Dreischenkelkerns in Bild gebildet: / U + V 2 = 0. / + = 0 V W 2 Hieraus ergeben sich die Strangströme zu = = 1, (8.3-1) 3 2/ U W V = 2. (8.3-2) 3 2/ Der gleichphasige Zusatzfluss Φ z erzeugt in jedem Strang eine gleichphasige Spannungskomponente U z, welche den Sternpunkt aus seiner Nulllage verschiebt. Die Ausbildung des Zusatzflusses ist bei Fünfschenkelkernen sehr viel ausgeprägter als bei Dreischenkelkernen nach Bild
5 8.3 Betriebsverhalten von Drehstromtransformatoren Seite 5 Eine Sternschaltung mit Ausgleichswicklung ist in Bild dargestellt. Die zusätzliche Dreieckschaltung ermöglicht eine Kompensation der Lastdurchflutung auch bei einsträngiger Belastung. Bild 8.3-8: Einsträngige Belastung in Schaltgruppe Yyn mit Ausgleichswicklung Bei der Dreieck-Sternschaltung (Bild 8.3-9) wird auch bei einsträngiger Belastung keine Störung des magnetischen Gleichgewichts hervorgerufen. Bild 8.3-9: Einsträngige Belastung in Schaltgruppe Dyn Die Zickzackschaltung besteht aus je zwei auf verschiedene Kerne gewickelte Wicklungshälften (Bild ). Auch mit ihr ist eine vollständige Kompensation bei einsträngiger Last möglich. Bild : Einsträngige Belastung in Schaltgruppe Yzn
6 8.3 Betriebsverhalten von Drehstromtransformatoren Seite 6 Parallelbetrieb von Transformatoren Für den direkten Parallelbetrieb von Transformatoren (Bild ) sind in VDE0532, Teil 10 folgende Bedingungen festgelegt: 1. gleiche Bemessungsspannung und -frequenz, 2. gleiche Schaltgruppen und Kennzahlen, bzw. Ausgleich durch geeigneten Klemmenanschluss, 3. gleiche Kurzschlussspannungen, 4. Verhältnis der Leistungen nicht größer als 1:3. Bild : Direkter Parallelbetrieb zweier Transformatoren Auch bei gleichen Leerlaufspannungen beider Transformatoren kommt es zu einer ungleichen Verteilung der Ströme gemäß dem umgekehrten Verhältnis der relativen Kurzschlussspannungen: F HG : uk, : uk,. (8.3-4) NKJ F H G N K J = Wie aus dem Ersatzschaltbild (Bild ) und dem zugehörigen Zeigerdiagramm (Bild ) ersichtlich ist, wird bei unterschiedlichen Kurzschlussleistungsfaktoren die algebraische Summe der Einzelströme größer als der Gesamtstrom. Aus diesem Grund sollten die Transformatoren ein in etwa gleiches Verhältnis X k Rk besitzen was einer Forderung nach annähernd gleichen Leistungen entspricht.
7 8.3 Betriebsverhalten von Drehstromtransformatoren Seite 7 Bild : Ersatzschaltbild paralleler Transformatoren Bild : Zeigerdiagramm paralleler Transformatoren bei ungleichem Verhältnis X R k k
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