In einem Umspannwerk der



Ähnliche Dokumente
12 LK Ph / Gr Elektrische Leistung im Wechselstromkreis 1/ ω Additionstheorem: 2 sin 2 2

Franzis Verlag, Poing ISBN Autor des Buches: Leonhard Stiny

Praktikum Physikalische Chemie I (C-2) Versuch Nr. 6

Ionenselektive Elektroden (Potentiometrie)

1.1 Grundbegriffe und Grundgesetze 29

Funktionsgleichungen folgende Funktionsgleichungen aus der Vorlesung erhält. = e

13.Selbstinduktion; Induktivität

Nernstscher Verteilungssatz

Polygonalisierung einer Kugel. Verfahren für die Polygonalisierung einer Kugel. Eldar Sultanow, Universität Potsdam,

d da B A Die gesamte Erscheinung der magnetischen Feldlinien bezeichnet man als magnetischen Fluss. = 1 V s = 1 Wb

Wechselstrom. Dr. F. Raemy Wechselspannung und Wechselstrom können stets wie folgt dargestellt werden : U t. cos (! t + " I ) = 0 $ " I

nonparametrische Tests werden auch verteilungsfreie Tests genannt, da sie keine spezielle Verteilung der Daten in der Population voraussetzen

Für wen ist dieses Buch? Was ist dieses Buch? Besonderheiten. Neu in dieser Auflage

Ich habe ein Beispiel ähnlich dem der Ansys-Issue [ansys_advantage_vol2_issue3.pdf] durchgeführt. Es stammt aus dem Dokument Rfatigue.pdf.

Einführung in die Finanzmathematik

4. Musterlösung. Problem 1: Kreuzende Schnitte **

1 BWL 4 Tutorium V vom

Leistungsmessung im Drehstromnetz

Gruppe. Lineare Block-Codes

VERGLEICH VON TESTVERFAHREN FÜR DIE DEFORMATIONSANALYSE

Free Riding in Joint Audits A Game-Theoretic Analysis

Netzwerkstrukturen. Entfernung in Kilometer:

Boost-Schaltwandler für Blitzgeräte

1 Definition und Grundbegriffe

1 - Prüfungsvorbereitungsseminar

Methoden der innerbetrieblichen Leistungsverrechnung

Lineare Regression (1) - Einführung I -

2. Nullstellensuche. Eines der ältesten numerischen Probleme stellt die Bestimmung der Nullstellen einer Funktion f(x) = 0 dar.

FORMELSAMMLUNG STATISTIK (I)

Die Ausgangssituation Das Beispiel-Szenario... 14

Kreditpunkte-Klausur zur Lehrveranstaltung Projektmanagement (inkl. Netzplantechnik)

Grundlagen der makroökonomischen Analyse kleiner offener Volkswirtschaften

Einbau-/Betriebsanleitung Stahl-PE-Übergang Typ PESS / Typ PESVS Originalbetriebsanleitung Für künftige Verwendung aufbewahren!

Beim Wiegen von 50 Reispaketen ergaben sich folgende Gewichte X(in Gramm):

R R R R R. Beim Herausziehen des Weicheisenkerns steigt die Stromstärke.

SteigLeitern Systemteile

ERP Cloud Tutorial. E-Commerce ECM ERP SFA EDI. Backup. Preise erfassen.

Statistik und Wahrscheinlichkeit

Versicherungstechnischer Umgang mit Risiko

Im Wöhlerdiagramm wird die Lebensdauer (Lastwechsel oder Laufzeit) eines Bauteils in Abhängigkeit von der Belastung dargestellt.

SH SK S..LL. BPW ECO Disc Trailerscheibenbremsen TSB 3709 / 4309 / Servicemaßnahme BPW BERGISCHE ACHSEN. Trailerscheibenbremsen

Fachkräfte- Die aktuelle Situation in Österreich

Flußnetzwerke - Strukturbildung in der natürlichen Umwelt -

3.2 Die Kennzeichnung von Partikeln Partikelmerkmale

wissenschaftliche Einrichtung elektronik

1.6 Energie Arbeit und Leistung Wird ein Körper unter Wirkung der Kraft F längs eines Weges s verschoben, so wird dabei die Arbeit

Zinseszinsformel (Abschnitt 1.2) Begriffe und Symbole der Zinsrechnung. Die vier Fragestellungen der Zinseszinsrechnung 4. Investition & Finanzierung

Energiesäule mit drei Leereinheiten, Höhe 491 mm Energiesäule mit Lichtelement und drei Leereinheiten, Höhe 769 mm

SIMULATION VON HYBRIDFAHRZEUGANTRIEBEN MIT

Grundlagen der Elektrotechnik II (GET II)

Backup- und Restore-Systeme implementieren. Technische Berufsschule Zürich IT Seite 1

6. Modelle mit binären abhängigen Variablen

3.1 Gleichstrom und Gleichspannung. 3 Messung elektrischer Größen. Gleichstrom. 3.1 Gleichstrom und Gleichspannung

Für jeden reinen, ideal kristallisierten Stoff ist die Entropie am absoluten Nullpunkt gleich

W i r m a c h e n d a s F e n s t e r

Kennlinienaufnahme des Transistors BC170

14 Überlagerung einfacher Belastungsfälle

Institut für Stochastik Prof. Dr. N. Bäuerle Dipl.-Math. S. Urban

I, U : Momentanwerte für Strom und Spannung I 0, U 0 : Scheitelwerte für Strom und Spannung

Datenträger löschen und einrichten

Standortplanung. Positionierung von einem Notfallhubschrauber in Südtirol. Feuerwehrhaus Zentrallagerpositionierung

phil omondo phil omondo Skalierung von Organisationen und Innovationen gestalten Sie möchten mehr Preise und Leistungen Workshops und Seminare

Sei T( x ) die Tangente an den Graphen der Funktion f(x) im Punkt ( x 0, f(x 0 ) ) : T( x ) = f(x 0 ) + f (x 0 ) ( x - x 0 ).

Nomenklatur - Übersicht

Induktive Strombegrenzung für AC-gespeiste SGTC mit netzsynchroner rotierender Funkenstrecke

Qualitative Evaluation einer interkulturellen Trainingseinheit

Spule, Induktivität und Gegeninduktivität

H I HEIZUNG I 1 GRUNDLAGEN 1.1 ANFORDERUNGEN. 1 GRUNDLAGEN 1.1 Anforderungen H 5

Lösungen der Aufgaben zu Kapitel 2

Personelle Einzelmaßnahmen - 99 BetrVG. Eingruppierung G 4 G 3 G 2 G 1 G 4. Bei Neueinstellungen oder Arbeitsplatzwechsel. Personelle Einzelmaßnahmen

9 Komplexe Zahlen ( ) ( ) 9.1 Ziele. 9.2 Warum braucht man komplexe Zahlen? 9.3 Darstellung von komplexen Zahlen. r 2. j 2. j 1.

1 = Gl.(12.7) Der Vergleich mit Gl. (12.3) zeigt, dass für die laminare Rohrströmung die Rohrreibungszahl

mit der Anfangsbedingung y(a) = y0

"Zukunft der Arbeit" Arbeiten bis 70 - Utopie - oder bald Realität? Die Arbeitnehmer der Zukunft

Auswertung univariater Datenmengen - deskriptiv

Kreditrisikomodellierung und Risikogewichte im Neuen Baseler Accord

9 Komplexe Zahlen ( ) ( ) 9.1 Ziele. 9.2 Warum braucht man komplexe Zahlen? 9.3 Darstellung von komplexen Zahlen. r 2. j 2. j 1.

Frequenzverhalten passiver Netzwerke: Tiefpass, Hochpass und Bandpass

Gesetzlicher Unfallversicherungsschutz für Schülerinnen und Schüler

Prof. Dr. Johann Graf Lambsdorff Universität Passau. Pflichtlektüre: WS 2007/08

Transistor als Schalter

18. Dynamisches Programmieren

MECHATRONISCHE NETZWERKE

Entscheidungsprobleme der Marktforschung (1)

Produkt-Moment-Korrelation (1) - Einführung I -

Aufgabe 8 (Gewinnmaximierung bei vollständiger Konkurrenz):

Itemanalyse und Itemkennwerte. Itemanalyse und Itemkennwerte. Itemanalyse und Itemkennwerte: Itemschwierigkeit P i

IT- und Fachwissen: Was zusammengehört, muss wieder zusammenwachsen.

Facility Location Games

ω 0 = Protokoll zu Versuch E6: Elektrische Resonanz

MULTIVAC Kundenportal Ihr Zugang zur MULTIVAC Welt

Die Jordansche Normalform

Physik A VL11 ( )

Die Schnittstellenmatrix Autor: Jürgen P. Bläsing

DLK Pro Multitalente für den mobilen Datendownload. Maßgeschneidert für unterschiedliche Anforderungen.

Elemente der Mathematik - Sommer 2016

Netzsicherheit I, WS 2008/2009 Übung 3. Prof. Dr. Jörg Schwenk

Erläuterungen zur Analyse des Zinssatzswaps Referenz N//83734/5 zwischen der A/B Duegården und der Nykredit Bank A/S

Transkript:

dosser Transformatoren Lestungsschalterglechlauf st regelmäßg zu prüfen Schaden an enem 11--Transformator durch ene Glechlaufstörung des Lestungsschalters In starr geerdeten 11--Netzen wrd der zu erwartende enpolge Fehlerstrom so engestellt, dass enersets de Ansprechschwelle der m Netz engesetzten Schutzenrchtungen m Fehlerfall scher überschrtten wrd, anderersets aber der enpolge Fehlerstrom ncht zu hoch wrd. Des wrd dadurch errecht, dass nur ene bestmmte Anzahl von Transformatorsternpunkten starr mt Erde verbunden wrd. De anderen Transformatoren werden mt freem Sternpunkt betreben. En ncht geerdeter Transformatorsternpunkt kann dann problematsch werden, wenn es zu ener Glechlaufstörung des Lestungsschalters kommt. Durch Sättgungsvorgänge der Kernschenkel der ans Netz geschalteten Wcklungen kann es, abhängg von der Phasenlage der Leterspannung zwschen den zugeschalteten Phasen, m Moment der Zuschaltung zur Indukton von erheblchen Überspannungen n der ncht ans Netz geschalteten Wcklung kommen. De Verfasser beschreben detallert den Schadenshergang und de Ursachen enes Schadens an enem 11--Transformator. Prof. Dr.-Ing. Thomas Lebfred, Leter des Insttuts für Elektroenergesysteme und Hochspannungstechnk der Unverstät Karlsruhe (TH); Ing. (grad.) Detger Schel, bs 31.3.26 Leter der Abtelung Anlagenbau Strom der Stadtwerke Karlsruhe GmbH, Dpl.-Ing. Karl Reter, set 1.4.26 Leter der Abtelung Anlagenbau Strom der Stadtwerke Karlsruhe GmbH, Dr.-Ing. Karl Roth, Technscher Geschäftsführer der Stadtwerke Karlsruhe GmbH; Dpl.-Ing. Chrstan Schmed, Technscher Leter, Transformatorenbetreb Dresden, Semens AG Power Transmsson and Dstrbuton. In enem Umspannwerk der Stadtwerke Karlsruhe wurde m Ma 25 en etwas über 3 Jahre alter Transformator (31,5 MVA, 11/ 2,8 ) durch enen neu gefertgten Transformator mt glechen Daten ersetzt. Der Transformator (Schaltung YNynd) dent der Kopplung des 11--Netzes mt dem 2- -Netz (Bld 1). De 11--SF 6 - Schaltanlage st mt der Oberspannungssete (OS) des Transformators über en rd. 7 m langes Kabel verbunden. Auf der Unterspannungssete (US) führen zwe parallele 2- -Kabel über den Lestungsschalter auf de 2--Sammelschene. Von den nsgesamt 16 11-- Transformatoren m Berech der Stadtwerke Karlsruhe snd de OS- Sternpunkte von fünf Transformatoren nederohmg geerdet. De anderen Transformatoren werden mt offenem OS-Sternpunkt betreben. Der m Jahr 25 neu gefertgte Transformator wurde nach ener ersten Zuschaltung für ene Nacharbet weder außer Betreb genommen. Be der endgültgen Zuschaltung kam es zu ener Auslösung des Buchholz- und Dfferentalschutzes. Be ener ersten Schadensklärung wurde äußerlch en gernger Ölaustrtt m Berech der Kesseldeckeldchtung und am Luftentfeuchter festgestellt. Des deutet auf enen Überdruck und damt auf enen Lchtbogen m Transformator hn, was durch ene Ölanalyse bestätgt wurde. Daher wurde der Transformator zur genauen Schadensfeststellung und Reparatur ns Herstellerwerk transportert. Be der Inspekton des Aktvtels zegten sch Deformatonen m Berech der Letungsführung zum Stufenschalter sowe elektrsche Durchschläge an mehreren Stellen der Stufenwcklung des Wcklungsblocks der Phase V. Durch de Analyse der auf der 2- -Sete gemessenen Schaltspannungen konnte der Schadenshergang geklärt werden. Ene genaue Untersuchung des Schadenshergangs dürfte von allgemenem Interesse sen, um solche Schäden zukünftg zu vermeden. Spezelle Anlagenkonfguraton Be der Schadensklärung wurde festgestellt, dass der 11--Lestungsschalter ene Schaltverzögerung bs zu 2 ms n der Phase V aufwes. Gemäß DIN EN 62271-1 (VDE 671, Tel 1) vom Aprl 24 [1] darf der größte zetlche Untersched zwschen den Kontaktberührungen während des Schleßens ene Vertelperode der Bemessungsfrequenz ncht überschreten, falls kene besonderen Anforderungen an das glechzetge Schalten der Pole gestellt werden, m vorlegenden Fall also 5 ms. Da bem Betreb der Anlage mt dem bsher engesetzten Transformator kene Probleme auftraten, war dese Schaltverzögerung m bshergen Betreb ncht aufgefallen. Enen wchtgen Hnwes zur Klärung der Schadensursache gab en Schadensfall, der Ende der 197er Jahre unter sehr ähnlchen Umständen auftrat [2]. In [2] wrd en Schaden durch nnere Überspannungen an enem 11--Transformator beschreben, de durch Sättgungserschenungen m Kern aufgrund der verzögerten Zuschaltung enes Schalterpols auftraten. Vele der n [2] genannten Voraussetzungen für das Auftreten von Sättgungserschenungen m Kern und damt der nneren Überspannungen waren auch n dem vorlegenden Fall erfüllt. Des snd vor allem: freer Sternpunkt der OS- und der US-Wcklung, ene Zetverzögerung von mehr als 5 ms zwschen dem zwet-schaltenden und dem letzt-schaltenden Pol. Bld 2 zegt de Schaltung des neu gefertgten 4-MVA-Transformators mt den für de Analyse der Schaltvorgänge relevanten Spannungen. In der Schaltanlage wurden de zetlchen Verläufe der Klemmenspannungen an der US-Wcklung gegen Erde dgtal mt genügend hoher Auflösung aufgezechnet. Durch Dfferenzbldung der Spannungen an den Klemmen 2U, 2V und 2W und der Spannung an 2N können de zetlchen Verläufe der Wcklungsspannungen u 2U, u 2V und u 2W 36 SONDERDRUCK PDF 6165 aus ew Jg.16 (27), Heft 6, S. 36-41

der US-Wcklung berechnet werden (Bld 3). De Wcklungsspannungen an der US-Wcklung blden de Bass der Untersuchungen, da se enen Rückschluss auf de unbekannten Spannungen an den OS-Wcklungen ermöglchen. Anlagenkonfguraton 11--SF 6 -Schaltanlage Kabel 2--Schalter Schaltvorgang ohne Überspannungen 11--Transformator Zunächst wrd der Ablauf des Schaltvorgangs be der Zuschaltung enes Transformators kurz beschreben. Nach der Auslösung des Lestungsschalters bewegen sch de Schaltkontakte aufenander zu. Ab enem bestmmten Abstand der sch nähernden Schalterpole ergeben sch Lchtbogenzündungen zwschen den Kontakten, de zunächst ncht stabl snd und weder abreßen. Durch de wetere Näherung der Schaltkontakte ergbt sch en stehender Lchtbogen be dem Schalterpol, dessen Kontakte sch mechansch am schnellsten aufenander zu bewegen. Aus desem Grund st sehr häufg de erste Zuschaltung m Berech des Schetelpunkts der Sternspannung zu beobachten. Im weteren Verlauf schleßen sch de Kontakte auch mechansch, wodurch der Lchtbogen zwschen den Schaltkontakten verschwndet. Bld 3a zegt de Wcklungsspannungen während der ersten Peroden nach der Zuschaltung des Transformators n hoher Auflösung. Zum Zetpunkt t,75 ms trtt an Phase U en Lchtbogen auf, der offenschtlch kurz nach dem Zündungsvorgang weder abreßt. Deser erste Schaltvorgang führt zu ener Aufladung der Wcklungskapaztäten der Phase U. De Spannung von rd. 1 trebt enen magnetschen Fluss m Kern des Transformators, der sch hälftg auf de Schenkel V und W auftelt. Deshalb ergbt sch dort m Zetberech zwschen t,75 ms und t = de halbe Spannung mt entgegengesetzter Polartät, also +5 (Bld 3a). Zum Zetpunkt t = entsteht en weterer Zündungsvorgang, desmal an Phase W. Danach zegen de Spannungen u 2U und u 2W kene beachtenswerten Spannungssprünge mehr. Somt snd de Phasen U und W ab dem Zetpunkt t = endgültg mt dem Netz verbunden. Be der Phase V st des offenschtlch ncht der Fall, we an der Spannungsform für t > erkennbar st. Phase V wrd 3611.1 Bld 1. Anlagenkonfguraton be der Zuschaltung des 11--Transformators erst nach rd. 17 ms endgültg zugeschaltet. Ab dem Moment der 2-phasgen Zuschaltung der Phasen U und W snd de OS-Wcklungen deser beden Phasen über de Sternpunktverbndung n Sere geschaltet und werden von der Leterspannung u 1W1U mt u 1W1U (t) = u 13 (t) u 11 (t) = u 1W (t) u 1U (t) (1) gespest (Bld 4a). Zunächst stellt sch ene betragsmäßg gleche Schaltung 3611.2 u 11 u 1W1U u 13 1U 1V 1W u 1U u 1V u 1W 1N Spannungsauftelung der Leterspannung u 1W1U auf de beden Wcklungen U und W en. De wrksame Impedanz der Kernschenkel muss also sehr ähnlch sen; folglch dürften auch de be desem Schaltvorgang wrksamen Remanenznduktonen der beden Schenkel U und W sehr ähnlch sen. Dadurch bldet sch m Esenkres bestehend aus den Schenkeln U und W sowe dem oberen und unteren Joch en magnetscher Fluss H aus. Aufgrund der zunächst betragsmäßg glechen Spannungen über den Wcklungen U und W entsteht m 2U 2V 2W u 2U u 2V u 2W 2N 3U1 3W2 u 3U 11 2,8 AW Bld 2. Schaltung des 4-MVA-Transformators (11/2,8, YNynd) mt den relevanten Spannungen; AW st de m Dreeck geschaltete Ausglechswcklung u 3V u 3W SONDERDRUCK PDF 6165 aus ew Jg.16 (27), Heft 6, S. 36-41 37

Zuschaltvorgang Messung 1 u2u u2v 2 2 a) Aus dem Induktonsgesetz können nun der magnetsche Fluss H und de magnetsche Indukton B(t) n dem äußeren Esenkres berechnet werden. De Anfangswerte der magnetschen Indukton snd de möglcherwese lecht unterschedlchen Remanenznduktonen n den beden Kernschenkeln der Phasen U und W mt B U,rem = B U (t = ) B W,rem = B W (t = ). (4) 3611.3 u2w u2w u2u B(t)/B 2 4 w 2. u w 1W1U (t) 1 4 2 4 6 8 1 12 14 16 18ms2 t 1 t 2 t t 3 2 2 4 6 8 1 12 14 16 18ms t Bld 3. Gemessene (blau) und berechnete (rot) Zetverläufe der relevanten Größen be enem Zuschaltvorgang des 4-MVA-Transformators, Messung 1 a) zetlche Verläufe der Spannungen u 2U, u 2V und u 2W b) berechnete zetlche Verläufe der Spannung u 1W1U und des zetveränderlchen Antels der magnetschen Indukton B(t) (für B rem = ) mttleren Schenkel ken magnetscher Fluss, und daher wrd n der OS-Wcklung Phase 1V auch kene Spannung nduzert. Des wrd durch de Messung der Spannung u 2V bestätgt, de für rd. 1 ms bs zum Zetpunkt t 1 be dem Wert verharrt. De trebende Spannung u 1W1U kann mt guter Näherung aus den Wcklungsspannungen berechnet werden, da de Wcklungsspannungen des Systems 1 und des Systems 2 m Leerlaufbetreb lnear über das Wndungszahlverhältns w 1 /w 2 gekoppelt snd. Somt st: b) u 1W1U (t) = u 1W (t) u 1U (t) = w 1 [u 2W (t) u 2U (t)]. (2) w 2 De berechnete Dfferenz der Wcklungsspannungen (u 2W u 2U ) lässt sch für t > durch ene Cosnus-Funkton ( = ) approxmeren (Bld 3b). Des glt wegen des lnearen Zusammenhangs mt dem Faktor w 1 /w 2 dann auch für de trebende Leterspannung u 1W1U u 1W1U (t) = 2 U 1L cos ( t ) 2 mt =. (3) Für de Spannungen u 1W und u 1U an den OS-Wcklungen glt mt der n Bld 4a dargestellten Zuordnung von magnetschem Fluss H und den Spannungen u 1W und u 1U [3]: d H u 1W = +w 1 dt und d H u 1U = w 1. (5) dt Aus den obgen Gl. lässt sch ene Dfferentalglechung für de magnetsche Indukton B(t) m Kern aufstellen, deren Integraton mt den Remanenznduktonen als Anfangsbedngungen auf den zetlchen Verlauf der Induktonen B U (t) und B W (t) führt. Es empfehlt sch, den zetlchen Verlauf der magnetschen Indukton n hrem zetlchen Bezug zu den gemessenen Klemmenspannungen und zur trebenden Spannung u 1W1U zu betrachten (Bld 3b). Deshalb st es snnvoll, de Bezehungen für de magnetschen Induktonen zu normeren: B U (t) B U,rem = + sn ( t) B B B W (t) B W,rem = + sn ( t) mt B B 2 U 1L B =. (6) 2 w 1 A Fe De Remanenznduktonen B U,rem und B W,rem snd von den Vorgängen vor der Zuschaltung abhängg; hre genaue Quantfzerung auf der Bass der gemessenen Daten st jedoch ncht möglch. Der n Bld 3b dargestellte Verlauf für B(t) kann also nach oben oder nach unten 38 SONDERDRUCK PDF 6165 aus ew Jg.16 (27), Heft 6, S. 36-41

Esenkres um ene Remanenzndukton verschoben sen. Ab dem Zetpunkt t 1 stegt de Spannung u 2V lecht n negatver Rchtung (Bld 3a). Des lässt darauf schleßen, dass en klener Tel des magnetschen Flusses senen Weg über den Kernschenkel der Phase V nmmt. Der magnetsche Fluss H st n desem Zetberech postv und stegt weter bs zum Schetelpunkt. Daher kann auch für den Streufluss von enem Ansteg mt der Zet ausgegangen werden. Da de Wcklungsspannung u 2V n der n Bld 4a engetragenen Rchtung negatv wrd, muss aufgrund des Induktonsgesetzes a) u 1W A Fe u 1W1U φ σv u 1V φ H Gegenfluss u 1U d V u 2V = w 2 (7) dt b) u 1W1U ene rechtswendge Zuordnung zwschen dem Streufluss V und der Spannung u 2V [3] und damt auch der Spannung u 1V vorlegen, wenn de zetlche Abletung (Stegung) des magnetschen Flusses postv sen soll. Damt ergbt sch de Rchtung des magnetschen Streuflusses V m Kernschenkel der Phase V ab dem Zetpunkt t 1, we n Bld 4a engetragen. We n Bld 3a dargestellt st, begnnt de Spannung u 2V zum Zetpunkt t 2, hren Ansteg zu verrngern und schleßlch sogar de Polartät zu wechseln. Daraus folgt, dass auch der magnetsche Fluss V m Kernschenkel der Phase V ab t = t 2 sene Stegung verrngert. Mt den n Bld 4a engetragenen Rchtungen der magnetschen Flüsse H und V für t < t 2 folgt, dass m Schenkel V en Gegenfluss auftreten muss, damt sch de Stegung des Flusses V und damt de Polartät der Spannung u 2V ändern kann. Da aber zu dem Zetpunkt, zu dem u 2V de Polartät wechselt, de magnetsche Indukton B (und damt der magnetsche Fluss H ) noch postv snd, st von ener Sättgung des Schenkels W auszugehen, de bewrkt, dass der magnetsche Fluss durch den Schenkel V übernommen wrd. Auf dese Wese kommt en Gegenfluss m Schenkel V zustande, und de Stegung des magnetschen Flusses m Schenkel V verrngert sch. Damt verrngert sch auch de Spannung u 2V und wechselt sogar hre Polartät. Im weteren Zetverlauf nmmt der Fluss m Kernschenkel der Phase V betragsmäßg weter zu, da der 3611.4 u 1W A Fe u 1V Bld 4. Esenkres zur Analyse der magnetschen Vorgänge be der 2-phasgen Zuschaltung a) Messung 1 b) Messung 2 Abzweg über Schenkel V dem magnetschen Fluss enen Parallelweg mt kürzerer Esenweglänge und damt gerngerem magnetschem Wderstand betet. Aus desem Grund nehmen der magnetsche Fluss m Schenkel V und damt auch de Spannung u 2V mmer mehr snusförmge Gestalt an, bs schleßlch be t 3 17 ms de Phase V zuschaltet und der Enschaltvorgang beendet st. Schaltvorgang mt Überspannungen und Transformatorschaden Bld 5 zegt de zetlchen Verläufe der relevanten Größen für den Schaltvorgang, während dem es zu φ σv φ H u 1U nneren Überspannungen und damt zum Schaden an dem Transformator kam (Messung 2). Rund 1,5 ms vor t = kommt es berets zu ener ersten Zündung an Phase U. Der Zetpunkt t = st der Begnn des egentlchen Enschaltvorgangs, da ab desem Zetpunkt de Phasen U und W fest mt dem Netz verbunden snd. Demzufolge folgt de Leterspannung bs rd. t 5 ms sehr gut enem snusförmgen Verlauf, we des auch theoretsch zu erwarten st. De Dfferenz der Wcklungsspannungen u 2W u 2U lässt sch für t > auch her weder durch ene Cosnus-Funkton approxmeren, SONDERDRUCK PDF 6165 aus ew Jg.16 (27), Heft 6, S. 36-41 39

Zuschaltvorgang Messung 2 3611.5 u2u u2v u2w u2w u2u B(t)/B 5 5 5 5 5 5 4 4 1 1 desmal jedoch mt = 1. Für de Leterspannung u 1W1U ergbt sch: u 1W1U (t) = 2 U 1L cos( t ) 1 1 2 3 4 5 6 7 ms t mt = 1. (8) Mt den jewelgen Remanenznduktonen führt des auf de folgenden Induktonen n den Kernschenkeln: a) w 2 w 1. u 1W1U (t) 1 1 2 3 4 5 6 7 ms 8 t t t 2 t 3 b) t 1 Bld 5. Gemessene (blau) und berechnete (rot) Zetverläufe der relevanten Größen be dem Zuschaltvorgang n dessen Folge der Transformatorschaden auftrat, Messung 2 a) zetlche Verläufe der Spannungen u 2U, u 2V und u 2W b) berechnete zetlche Verläufe der Spannung u 1W1U und des zetveränderlchen Antels der magnetschen Indukton B(t) (für B rem = ) B U (t) B U,rem = + sn( t ) sn( ) B B B W (t) B W,rem = + sn( t ) sn( ) B B mt 2 U 1L B = 2 w 1 A Fe und = 1. (9) 8 Im Gegensatz zu der vorher betrachteten Zuschaltung befndet sch nun de trebende Spannung (Leterspannung) u 1W1U m Moment der Zuschaltung nahezu m Nulldurchgang. De magnetsche Indukton B(t) west damt abgesehen von den Remanenznduktonen n den Kernschenkeln U und W enen erheblchen Glechantel auf. Der krtschste Fall, d. h. de maxmale Verschebung von B(t) um enen Glechantel, trtt auch her we be der 3-phasgen Zuschaltung be ener Zuschaltung m Nulldurchgang der trebenden Spannung u 1W1U auf, d. h. für = ±9. De Spannungsvertelung auf de beden OS-Wcklungen Phase U und Phase W dürfte etwa ähnlch sen, da de beden Spannungen u 2U und u 2W betragsmäßg ähnlch groß snd und auch ähnlche Verläufe aufwesen. Aus der Polartät der Spannungen u 2U und u 2W und dem Induktonsgesetz ergbt sch de Rchtung des magnetschen Flusses H m Kern drekt nach der Zuschaltung (Bld 4b), der n der engepfelten Rchtung postv st und stegt. Ab dem Zetpunkt t 1 verrngert sch der Ansteg der Spannung u 2U, bs dese sogar hre Polartät wechselt. Der magnetsche Fluss m Schenkel U kann sch offenschtlch ncht weter erhöhen, was auf ene starke Esensättgung des Kernschenkels der Phase U hndeutet. Der nsgesamt weter stegende magnetsche Fluss muss dann vom Schenkel V übernommen werden. Aus dem Induktonsgesetz folgt weder, dass der magnetsche Fluss V m Schenkel V n der n Bld 4b gezechneten Rchtung orentert st und schnell stegt. Des führt zu enem starken Spannungsansteg von u 2V n postver Rchtung. Zum Zetpunkt t 2 begnnen de an de US-Klemmen gegen Erde geschalteten Ableter de Spannung u 2V zu begrenzen. Der schnelle Ansteg des magnetschen Flusses m Kernschenkel der Phase V erzeugt nnere Überspannungen, de durch äußere Ableter ncht wrksam unterdrückt werden können. In der Folge trtt zum Zet_punkt t 3 ene transente Spannungsschwngung auf, de darauf hndeutet, dass zu desem Zetpunkt der Durchschlag m Transformator stattgefunden hat. 4 SONDERDRUCK PDF 6165 aus ew Jg.16 (27), Heft 6, S. 36-41

Nach weteren rd. 1 ms sprach der Transformatorschutz an und schaltete den Transformator ab. Zusammenfassung und Interpretaton Magnetserung φ H (I m ) φ H (I m ) Durch de 2-phasge Zuschaltung enes Transformators an der m Stern geschalteten Wcklung ohne Erdung des Sternpunkts kommt es zur Ausbldung enes magnetschen Kreses aus den beden zugeschalteten Wcklungen und dem Esenkern. Der ungünstgste Enschaltaugenblck st der Moment des Spannungsnulldurchgangs der trebenden Leterspannung. In desem Fall errecht de magnetsche Indukton hren höchsten Glechantel und damt n ener Rchtung hre höchsten Werte. Des kann zur Sättgung n enem der Kernschenkel führen. Der magnetsche Fluss muss dann enen anderen Weg nehmen, der hm durch den drtten Schenkel der ncht zugeschalteten Wcklung zur Verfügung steht. Des bewrkt n den ncht mt dem Netz verbundenen Wcklungen deses Schenkels ene Spannungsndukton. De so erzeugten nneren Überspannungen können so erheblch sen, dass se enen elektrschen Durchschlag der Isolaton bewrken. De Flussänderung und damt de Höhe der nduzerten Spannung snd stark von der Art des Übergangs des Kernschenkels n de Sättgung abhängg (Bld 6). En abrupter Übergang der lnearen Kennlne H (I m ) n de vel flachere Sättgungskennlne bedeutet, dass der magnetsche Fluss n kürzester Zet von dem drtten Kernschenkel der ncht zugeschalteten Wcklung übernommen werden muss. Wrd davon ausgegangen, dass der Magnetserungsstrom n der Zet t um I m stegt, so muss der magnetsche Fluss n der Zet t von dem drtten Kernschenkel übernommen werden. De Flussänderung / t st sehr groß, was zu extrem hohen nduzerten Spannungen führt. En allmählcher Übergang des lnearen Berechs der Blechkennlne H (I m ) n de Sättgung bedeutet n der Zet t enen vel gerngeren magnetschen Fluss, der von dem drtten Kernschenkel übernommen werden muss, we aus Bld 6 hervorgeht. Damt st auch de nduzerte Spannung n der ncht zugeschalteten Wcklung gernger. Ursächlch 3611.6 für den Transformatorschaden war also de Ampltude, de bem Aufschwngen der Spannung u 2V errecht wrd. Des korrelert damt, dass Schäden auch nur am Wcklungsblock der Phase V gefunden wurden. Das heute verwendete Kernblech st m Verglech zu dem n den 197er Jahren verfügbaren Materal qualtatv deutlch höherwertger, vor allem lässt es höhere Bemessungsnduktonen zu. Der Übergang n de Sättgung st jedoch schärfer ausgeprägt, da de Sättgungsndukton auch be modernem Elektroblech unverändert be rd. 2T legt. Des erklärt, warum der bsher engesetzte rd. 3 Jahre alte Transformator trotz der Schaltverzögerung der mttleren Phase von deutlch mehr als 5 ms während sener gesamten Betrebsdauer kenen Schaden be der Zuschaltung erltten hat, während der neu gebaute Transformator berets be den ersten Zuschaltungen zu Schaden kam. Schlussfolgerungen Δφ Entgegen der n [2] gemachten Aussage, dass de be 2-phasger Zuschaltung enes Transformators entstehende Überspannung durch äußere Ableter begrenzt werden kann, hat de Erfahrung gezegt, dass äußere Ableter ncht geegnet snd, um ene nnere Spannungsndukton wrksam zu begrenzen und ene Überbeanspruchung des Isolatonssystems enes Transformators scher zu verhndern. ΔI m I m Bld 6. Auswrkung verschedener Magnetserungskennlnen H (I m ) auf de während ener Zet t auftretende Änderung des Magnetserungsstroms I m und damt des magnetschen Flusses Der beschrebene Schaden an dem neu gebauten Transformator muss nsgesamt als Verkettung unglücklcher Umstände gesehen werden. Des waren zum enen de Schaltverzögerung des Schalterpols der Phase V und zum anderen de für desen Fall ungünstge Magnetserungskennlne des egentlch hochwertgen Kernblechs. Hnzu kam der free Sternpunkt des Transformators. Zur Vermedung derartger Schäden kann letztlch nur Enfluss auf den Glechlauf des Lestungsschalters genommen werden. Daher st generell zu empfehlen, dem Glechlauf des Lestungsschalters mehr Aufmerksamket zu schenken und dese Egenschaft m Zuge ener Wartung regelmäßg zu kontrolleren. LITERATUR Δφ [1] DIN EN 62271-1: Hochspannungs- Schaltgeräte und -Schaltanlagen, Tel 1: Hochspannungs-Wechselstrom-Lestungsschalter. DIN, VDE, Aprl 24. [2] Andrä,W.; Emberger, G.; Hartz,W.: Enfluss des Glechlaufs von Lestungs-Schaltern bem Enschalten von Drehstromtransformatoren. Elektrztätswrtschaft, Jg. 78 (1979), H. 1, S. 356 359. [3] Unbehauen, R.: Grundlagen der Elektrotechnk 1. 5. Aufl., Sprnger-Verlag, 1999, ISBN 3-54-6617-8. (3611) lebfred@eh.un-karlsruhe.de www.eh.un-karlsruhe.de ΔI m I m SONDERDRUCK PDF 6165 aus ew Jg.16 (27), Heft 6, S. 36-41 41