TD - Allgemeiner Teil Technische Daten TD 61 061/03 DE
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TD - Allgemeiner Teil Technische Daten TD 61 061/03 DE © Alle Rechte bei Maschinenfabrik Reinhausen Weitergabe sowie Vervielfältigung dieses Dokumentes, Verwertung und Mitteilung seines Inhalts sind verboten, soweit nicht ausdrücklich gestattet. Zuwiderhandlungen verpflichten zu Schadenersatz. Alle Rechte für den Fall der Patent-, Gebrauchsmuster- und Geschmacksmustereintragung vorbehalten. Nach Redaktionsschluss der vorliegenden Dokumentation können sich am Produkt Änderungen ergeben haben. Änderungen der technischen Daten bzw. Konstruktionsänderungen sowie Änderungen des Lieferumfanges bleiben ausdrücklich vorbehalten. Grundsätzlich sind die bei der Abwicklung der jeweiligen Angebote und Aufträge übermittelten Informationen und getroffenen Vereinbarungen verbindlich. Die Originalbetriebsanleitung wurde in deutscher Sprache erstellt. Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 Allgemeines......................................................................................................................... 6 1.1 Gültigkeit.............................................................................................................................................. 6 1.2 Änderungsvorbehalte.......................................................................................................................... 7 1.3 Wirkungsweise von Laststufenschaltern und Umstellern.................................................................... 7 1.3.1 Laststufenschalter und Umsteller für Öltransformatoren....................................................................................... 7 1.3.2 Laststufenschalter für Trockentransformatoren..................................................................................................... 8 1.4 Funktionsweise Laststufenschalter...................................................................................................... 9 1.4.1 Schaltprinzip Laststufenschalter............................................................................................................................ 9 1.4.2 Grundschaltung der Feinstufenwicklung............................................................................................................. 10 1.4.3 Laststufenschalterbezeichnungen....................................................................................................................... 11 1.5 Funktionsweise Advanced Retard Switch......................................................................................... 16 1.5.1 Schaltprinzip ARS............................................................................................................................................... 16 1.5.2 Bezeichnungen ARS........................................................................................................................................... 17 1.6 Funktionsweise Umsteller.................................................................................................................. 18 1.6.1 Schaltprinzip und Grundschaltungen.................................................................................................................. 18 1.6.2 Umstellerbezeichnungen..................................................................................................................................... 19 2 Elektrische Eigenschaften............................................................................................... 20 2.1 Durchgangsstrom, Stufenspannung, Stufenleistung......................................................................... 20 2.2 Isolation............................................................................................................................................. 22 2.3 Streureaktanz bei Grobstufenschaltung............................................................................................ 23 2.4 Polung der Feinstufenwicklung.......................................................................................................... 25 2.4.1 Wiederkehrspannung und Ausschaltstrom.......................................................................................................... 25 2.4.2 Schnappkontakt................................................................................................................................................... 28 2.4.3 Berechnungsbeispiel Polung............................................................................................................................... 29 2.5 Überlast............................................................................................................................................. 33 2.5.1 Durchgangsströme größer als der Bemessungsdurchgangsstrom..................................................................... 33 2.5.2 Betrieb bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen........................................................................................... 33 2.5.3 Erforderliche Angaben bei Anfragen zu Überlastbedingungen........................................................................... 34 2.6 Beanspruchung von Laststufenschaltern und Umstellern durch Kurzschluss................................... 34 2.7 Erzwungene Stromteilung................................................................................................................. 35 2.8 Zulässige Übererregung.................................................................................................................... 36 2.9 Mehrsäulige Laststufenschalter......................................................................................................... 36 3 Isolieröle............................................................................................................................ 37 Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE Technische Daten TD 61 3 Inhaltsverzeichnis 3.1 Mineralöl............................................................................................................................................ 37 3.2 Alternative Isolierflüssigkeiten........................................................................................................... 37 4 Mechanische und konstruktive Eigenschaften.............................................................. 39 4.1 Temperaturen.................................................................................................................................... 39 4.1.1 Zulässiger Temperaturbereich für den Betrieb.................................................................................................... 39 4.1.2 Zulässiger Temperaturbereich für Lagerung und Transport................................................................................ 40 4.1.3 Arktischer Betrieb................................................................................................................................................ 40 4.2 Zulässige Druckbeanspruchung........................................................................................................ 42 4.2.1 Druckbeanspruchung bei Ölfüllung und Transport.............................................................................................. 42 4.2.2 Druckbeanspruchung im Betrieb......................................................................................................................... 43 4.3 Ölausdehungsgefäß für das Laststufenschalteröl............................................................................. 44 4.3.1 Höhe des Ölausdehnungsgefäßes...................................................................................................................... 45 4.3.2 Aufstellungshöhe über Meeresspiegel................................................................................................................ 45 4.3.3 Mindestvolumen des Ölausdehnungsgefäßes.................................................................................................... 47 4.3.4 Trockenvorlage für das Laststufenschalteröl....................................................................................................... 49 4.4 Parallelschaltung von Wählerebenen................................................................................................ 51 4.5 Hinweise zum Einbau........................................................................................................................ 51 5 Hinweise zur Transformatorprüfung............................................................................... 52 5.1 Übersetzungsmessung...................................................................................................................... 52 5.2 Gleichstromwiderstandsmessung...................................................................................................... 52 5.3 Betätigung des Laststufenschalters während der Transformatorenprüfung...................................... 53 5.4 Elektrische Hochspannungsprüfung.................................................................................................. 53 5.5 Isolationsprüfung............................................................................................................................... 53 6 Anwendungsfälle.............................................................................................................. 54 6.1 Transformatoren für Lichtbogenöfen................................................................................................. 54 6.2 Anwendungen mit variabler Stufenspannung.................................................................................... 54 6.3 Hermetisch geschlossene Transformatoren...................................................................................... 55 6.4 Betrieb in explosionsgefährdeter Umgebung.................................................................................... 56 6.5 Sonderanwendungen........................................................................................................................ 57 7 Antriebe für Laststufenschalter und Umsteller.............................................................. 58 7.1 Motorantrieb TAPMOTION® ED....................................................................................................... 58 7.1.1 Funktionsbeschreibung....................................................................................................................................... 58 7.1.2 Typenbezeichnung.............................................................................................................................................. 58 7.1.3 Technische Daten TAPMOTION® ED................................................................................................................ 59 4 Technische Daten TD 61 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 Inhaltsverzeichnis 7.2 Handantrieb TAPMOTION® DD........................................................................................................ 60 7.2.1 Funktionsbeschreibung....................................................................................................................................... 60 7.2.2 Technische Daten TAPMOTION® DD................................................................................................................ 60 8 Antriebswelle..................................................................................................................... 62 8.1 Funktionsbeschreibung..................................................................................................................... 62 8.2 Aufbau/Ausführungen der Antriebswelle........................................................................................... 62 8.2.1 Antriebswelle ohne Gelenkwelle, ohne Isolator (= Normalausführung)............................................................... 62 8.2.2 Antriebswelle ohne Gelenkwelle, mit Isolator (= Sonderausführung).................................................................. 63 8.2.3 Antriebswelle mit Gelenkwelle, ohne Isolator (= Sonderausführung).................................................................. 63 8.2.4 Antriebswelle mit Gelenkwelle, mit Isolator (= Sonderausführung)..................................................................... 64 8.2.5 Lieferlängen......................................................................................................................................................... 64 9 Schutzrelais RS................................................................................................................. 65 9.1 Funktionsbeschreibung..................................................................................................................... 65 9.2 Technische Daten.............................................................................................................................. 65 10 Ölfilteranlage OF 100........................................................................................................ 67 10.1 Funktionsbeschreibung..................................................................................................................... 67 10.2 Einsatzkriterien.................................................................................................................................. 68 10.3 Technische Daten.............................................................................................................................. 69 11 Auswahl des Laststufenschalters................................................................................... 70 11.1 Auswahlprinzip.................................................................................................................................. 70 11.2 Beispiel 1........................................................................................................................................... 72 11.3 Beispiel 2........................................................................................................................................... 74 12 Anhang............................................................................................................................... 76 12.1 TAPMOTION® ED-S, Schutzgehäuse (898801)............................................................................... 76 12.2 TAPMOTION® ED-L, Schutzgehäuse (898802)............................................................................... 77 12.3 Winkelgetriebe - Maßzeichnung (892916)......................................................................................... 78 Stichwortverzeichnis........................................................................................................ 79 Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE Technische Daten TD 61 5 1 Allgemeines 1 Allgemeines 1.1 Gültigkeit Dieser Allgemeine Teil gilt für die Technischen Daten folgender Laststufenschalter (Widerstandsschnellschalterprinzip), ARS, Umsteller und Antriebe sowie deren Zubehör: Produkt Technische Daten VACUTAP® VT® VACUTAP® VV® VACUTAP® VM® VACUTAP® VR® OILTAP® V OILTAP® MS OILTAP® M OILTAP® RM OILTAP® R OILTAP® G COMTAP® ARS DEETAP® DU TAPMOTION® ED TD 124 TD 203 TD 2332907 TD 2188029 TD 82 TD 60 TD 50 TD 130 TD 115 TD 48 TD 1889046 TD 266 TD 292 Tabelle 1: Übersicht In der rechten Spalte finden Sie die Dokumentnummer der spezifischen Technischen Daten zu den jeweiligen Produkten. In diesen Dokumenten finden Sie weiterführende detaillierte Informationen zu den unterschiedlichen Produktvarianten und deren Eigenschaften. Die zugehörigen Montageanleitungen, Inbetriebnahmeanleitungen und/oder Betriebsanleitungen werden mit dem jeweiligen Produkt ausgeliefert. Dort finden Sie genaue Beschreibungen, um das Produkt sicher und sachgerecht einzubauen, anzuschließen, in Betrieb zu nehmen und zu überwachen. Zitierte Normen Werden Normen oder Richtlinien ohne Benennung der Ausgabe (Jahreszahl) als Referenz aufgeführt, so gilt die jeweils zur Drucklegung dieses Dokumentes gültige Fassung. 6 Technische Daten TD 61 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 1 Allgemeines 1.2 Änderungsvorbehalte Die in dieser technischen Unterlage enthaltenen Informationen sind die zur Zeit des Drucks freigegebenen technischen Spezifikationen. Bedeutende Veränderungen werden in einer neuen Ausgabe der technischen Unterlage berücksichtigt. Die Dokumentnummer und die Versionsnummer dieser technischen Unterlage sind in der Fußzeile enthalten. 1.3 Wirkungsweise von Laststufenschaltern und Umstellern Laststufenschalter und Umsteller werden zur Spannungseinstellung von Transformatoren verwendet. Die Spannungseinstellung erfolgt durch Änderung des Übersetzungsverhältnisses und wird in Stufen durchgeführt. Hierzu ist der Transformator mit einer Feinstufenwicklung ausgerüstet, deren Anzapfungen mit dem Wähler des Laststufenschalters, dem ARS oder dem Umsteller verbunden sind. Dabei dienen Laststufenschalter zur unterbrechungslosen Spannungseinstellung von Transformatoren unter Last. Die Spannungseinstellung mit Umstellern muss dagegen bei komplett abgeschaltetem Transformator erfolgen. Dieses Dokument bezieht sich ausschließlich auf Laststufenschalter, die nach dem Widerstandsschnellschalterprinzip arbeiten. Es behandelt führend Themen, die Laststufenschalter, ARS und Umsteller für Öltransformatoren betreffen. 1.3.1 Laststufenschalter und Umsteller für Öltransformatoren Die meisten Laststufenschalter sowie Umsteller sind für den versenkten Einbau in den Transformatorkessel vorgesehen, so dass die Ableitungen der Feinstufenwicklung auf kurzem Weg an den Wähler oder Umsteller herangeführt werden können. Laststufenschalter werden von einem Motorantrieb betätigt. Der Motorantrieb ist mechanisch über Antriebswellen und Winkelgetriebe mit dem Laststufenschalterkopf verbunden. Die Betätigung von Umstellern kann sowohl mit einem Motorantrieb als auch mit einem Handantrieb erfolgen. Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE Technische Daten TD 61 7 1 Allgemeines Abbildung 1: Transformator mit Laststufenschalter, schematische Darstellung 1 2 H Laststufenschalter Motorantrieb 3 4 Schutzrelais Ölausdehnungsgefäß für das Laststufenschalteröl Höhe der Ölsäule im Ölausdehungsgefäß oberhalb des Laststufenschalterkopfdeckels 1.3.2 Laststufenschalter für Trockentransformatoren Zur unterbrechungslosen Spannungseinstellung von Trockentransformatoren kann der Laststufenschalter VACUTAP® VT® verwendet werden. Der Laststufenschalter VACUTAP® VT® wird am Aktivteil des Trockentransformators befestigt und ist als einphasiges Modul zur direkten Zuordnung zu einem Transformatorschenkel konzipiert. Zur mechanischen Betätigung ist ein Motorantrieb vorgesehen. Die einphasigen Module können problemlos zu einem dreiphasigen System gekoppelt werden. 8 Technische Daten TD 61 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 1 Allgemeines 1.4 Funktionsweise Laststufenschalter 1.4.1 Schaltprinzip Laststufenschalter Abbildung 2: Schaltprinzip Laststufenschalter A 1 2 Lastumschalter-WählerPrinzip Wähler Lastumschalter B LastwählerPrinzip 1.4.1.1 Lastumschalter-Wähler-Prinzip Laststufenschalter, die nach diesem Schaltprinzip arbeiten, bestehen aus einem Lastumschalter und einem Wähler. Der Wähler dient zur vorbereitenden Auswahl der gewünschten Anzapfung, die damit an die stromlose Seite des Lastumschalters geschaltet wird. Durch die darauffolgende Lastumschaltung übernimmt diese Anzapfung dann den Betriebsstrom. Die Funktionen von Lastumschalter und Wähler sind daher im Ablauf der Stufenschaltung zeitlich aufeinander abgestimmt. 1.4.1.2 Lastwähler-Prinzip Laststufenschalter nach dem Lastwähler-Prinzip vereinigen die Eigenschaften eines Lastumschalters und eines Wählers in sich. Die Umschaltung von einer Anzapfung auf die nächste erfolgt in nur einem Schaltvorgang. Unterschied zwischen herkömmlichen Lastwählern und Lastwählern mit Vakuumschalttechnik: Bei herkömmlichen Lastwählern übernehmen dieselben Kontakte, durch die die Auswahl der gewünschten Anzapfung erfolgt, auch die Lastumschaltung. Bei Lastwählern mit Vakuumschalttechnik erfolgt die Lastumschaltung durch separate Kontakte (Vakuumschaltzellen). Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE Technische Daten TD 61 9 1 Allgemeines 1.4.2 Grundschaltung der Feinstufenwicklung Folgende Abbildung zeigt die üblichen Grundschaltungen der Feinstufenwicklung. Die möglichen Grundschaltungen der verschiedenen Laststufenschaltertypen entnehmen Sie bitte den jeweiligen technischen Daten. Abbildung 3: Grundschaltungen a b c 10 Technische Daten TD 61 Ohne Vorwähler Mit Wender Mit Grobwähler 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 1 Allgemeines 1.4.3 Laststufenschalterbezeichnungen Jeder Laststufenschaltertyp wird in vielen Ausführungen - unterschiedlich nach Anzahl der Phasen, maximalen Bemessungs-Durchgangsstrom, höchster Spannung für Betriebsmittel Um, Wählerbaureihe und Grundschaltbild geliefert. Die Bezeichnung einer bestimmten Laststufenschalterausführung muss daher auch nach diesen Merkmalen durchgeführt werden. Der Laststufenschalter ist damit unverwechselbar gekennzeichnet. 1.4.3.1 Beispiel für Laststufenschalterbezeichnung Laststufenschalter Typ VACUTAP® VM®, einphasig, maximaler Bemessungsdurchgangsstrom Ium = 650 A, höchste Spannung für Betriebsmittel Um = 123 kV, Wählerbaureihe B, Wähler nach Grundschaltbild 10191W. Typenbezeichnung VACUTAP® VM® I 651 123 B 10191W VACUTAP® VM® I 651-123/B-10191W Laststufenschaltertyp Anzahl der Phasen maximaler Bemessungs-Durchgangsstrom Ium in A, sowie Anzahl der parallelen Schaltkontakte (letzte Ziffer) bei einphasigen Laststufenschaltern höchste Spannung für Betriebsmittel Um in kV Wählerbaureihe Grundschaltbild Tabelle 2: Beispiel für die Bezeichnung eines Laststufenschalters 1.4.3.2 Stufenzahl und Grundschaltbild Der Wähler kann der erforderlichen Stufenzahl und der Schaltung der Feinstufenwicklung weitgehend angepasst werden. Die entsprechenden Grundschaltbilder werden nach Wählerteilung, Anzahl der Betriebsstellungen, Anzahl der Mittelstellungen und Vorwählerausführung unterschieden. Beispiel: Wählerteilung 10, maximal 19 Betriebsstellungen, 1 Mittelstellung, Vorwähler als Wender ausgeführt Bezeichnung des Grundschaltbildes 10 19 1 W 10191W Kontaktkreisteilung des Wählers Anzahl der maximalen Betriebsstellungen Anzahl der Mittelstellungen Vorwählerausführung (W=Wender, G=Grobstufe) Tabelle 3: Beispiel für die Bezeichnung des Grundschaltbildes Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE Technische Daten TD 61 11 1 Allgemeines 1.4.3.3 Übersicht Laststufenschaltertypen Folgende Tabelle gibt für die verschiedenen Laststufenschaltertypen einen Überblick über die Phasenzahl, die maximalen Bemessungsdurchgangsströme Ium, die höchsten Spannungen für Betriebsmittel Um und die maximale Anzahl der Betriebsstellungen. Laststufenschaltertyp VACUTAP® VT® VACUTAP® VV® VACUTAP® VM® VACUTAP® VRC VACUTAP® VRD VACUTAP® VRE VACUTAP® VRF VACUTAP® VRG OILTAP® V OILTAP® MS OILTAP® M OILTAP® RM OILTAP® R OILTAP® G Anzahl der Phasen I I, III II, III I III II I, I HD III I, I HD III I, I HD III I HD, II I I III I HD, II I I III I I, II, III II, III I III I III I III I maxi. Ium [A] max. Um [kV] 500 600 650 1500 700 700 1300 1300 1300 700 1300 1300 1300 16001) 2600 1300 1300 16001) 2600 350 350 300 600 1500 600 1500 1200 3000 1600 3000 40,5 145 300 300 245 300 300 245 300 245 300 245 362 362 362 245 362 362 362 123 76 245 245 300 300 300 300 300 300 300 Anzahl der max. Betriebsstellungen ohne Vorwähler mit Vorwähler 9 12 22 22 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 14 14 14 22 22 18 18 18 18 16 16 23 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 27 27 27 35 35 35 35 35 35 31 31 Tabelle 4: Laststufenschaltertypen 12 Technische Daten TD 61 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 1 Allgemeines 1) VACUTAP® VRF I 1601 und VACUTAP® VRG I 1601 ermöglichen Anwendungen bis Ium = 1600 A ohne erzwungene Stromteilung (parallele Wicklungszweige). Weitere Details sowie Informationen zu Sonderausführungen sind den Technischen Daten des jeweiligen Laststufenschalters zu entnehmen. 1.4.3.4 Justierstellung und Mittelstellung Die Justierstellung ist die Stellung, in der der Laststufenschalter ausgeliefert wird. Bei Wartungsarbeiten (Aus- oder Einbau des Laststufenschaltereinsatzes) muss der Laststufenschalter in Justierstellung stehen. Weitere Details entnehmen Sie bitte den jeweiligen Betriebs- und Wartungsanleitungen. In jedem Ausführungsschaltbild des Laststufenschalters ist die Justierstellung explizit angegeben. Man unterscheidet Schaltungen mit 1 Mittelstellung und mit 3 Mittelstellungen. Die Mittelstellung (bei 3 Mittelstellungen die mittlere Mittelstellung) ist in der Regel auch gleichzeitig die Justierstellung (siehe Ausführungsschaltbild des Laststufenschalters). In der Mittelstellung (bei 3 Mittelstellungen die mittlere Mittelstellung) ist bei Wenderausführung oder bei Grobstufenausführung der „K“-Kontakt Strom führend. Die Feinstufenwicklung ist in dieser Stellung nicht stromdurchflossen. Nur in dieser Stellung ist ein Umschalten des Vorwählers (Wender oder Grobwähler) möglich. Bei 1 Mittelstellung ergeben Schaltungen auf die Stellungen unmittelbar vor und nach der Mittelstellung eine Spannungsänderung, bei 3 Mittelstellungen erfolgt zwischen den Mittelstellungen keine Spannungsänderung. Gebrückte Kontakte (siehe z. B. Kapitel Parallelschaltung von Wählerebenen [► 51]) gelten nicht als Mittelstellung. Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE Technische Daten TD 61 13 1 Allgemeines 1.4.3.5 Bezeichnung der Wähleranschlusskontakte und der Betriebsstellungen Für jeden Laststufenschalter wird im Auftragsfall ein Ausführungsschaltbild erstellt, das allein für den Anschluss des Laststufenschalters an den Transformator verbindlich ist. Dieses Ausführungsschaltbild enthält außer den elektrischen Verbindungen eine schematische Darstellung der geometrischen Anordnung der Anschlusskontakte in der Draufsicht. In diesem Ausführungsschaltbild wird die Bezeichnung der Wähleranschlusskontakte und der Betriebsstellungen für den betreffenden Laststufenschalter entsprechend der Kundenspezifikation festgelegt. Die in Maßzeichnungen für Laststufenschalter verwendeten Kontaktbezeichnungen entsprechen stets der Normalausführung nach MR-Standard. Die Stellungsbezeichnung des Laststufenschalters ist mit der des Motorantriebs identisch. Normalausführung nach MR-Standard Bei Bezeichnung der Anschlusskontakte und Betriebsstellungen nach MRStandard ist in der Betriebsstellung 1 der Wähleranschlusskontakt 1 stromführend. Die Betriebsstellung 1 ist zugleich Endstellung und wird beim Durchfahren des Einstellbereiches in der Bewegung der Wählerkontaktbrücken gegen den Uhrzeigersinn erreicht. Beispiel Grundschaltbild 10193W: Stellung Stromführender Wähleranschlusskontakt Vorwähler verbindet 19 9 18 8 0- Betätigung nach 17 7 ... ... 11 1 → ← 00- Wählerkontaktbrücke Steuerung des Motorantriebes 9 9 ... ... 00+ → 0+ 0+ ← „Höher“ „Tiefer“ im Uhrzeigersinn gegen den Uhrzeigersinn gegen den Uhrzeigersinn im Uhrzeigersinn durch Motorschütz „K2“ durch Motorschütz „K1“ → ← Handkurbeldrehsinn 10 K → ← → ← → ← 3 3 2 2 1 1 0+ → ← → ← → ← → ← Tabelle 5: Zuordnung der Bezeichnungen bei Normalausführung nach MR-Standard am Beispiel des Grundschaltbildes 10193W In der nachfolgenden Abbildung ist die Kontaktbezeichnung der beiden Wählerebenen in der Draufsicht mit 1...9, K ersichtlich (im Uhrzeigersinn). 14 Technische Daten TD 61 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 1 Allgemeines Der Laststufenschalter steht gerade in Stellung 2, der Vorwähler verbindet die Kontakte 0 und +. Die Stellung 1 wird durch Betätigen der anderen Wählerkontaktbrücke gegen den Uhrzeigersinn (in der Draufsicht) erreicht, d. h. bei Handantrieb durch Drehen der Handkurbel im Rechtsdrehsinn (Uhrzeigersinn) oder bei Motorantrieb durch Ansteuern des Motorschützes K2. Die Drehrichtung am Laststufenschalter bleibt unabhängig von der gewählten Anordnung der Antriebswelle unverändert erhalten. Abbildung 4: Drehrichtungen bei Normalausführung nach MR-Standard Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE Technische Daten TD 61 15 1 Allgemeines 1.5 Funktionsweise Advanced Retard Switch 1.5.1 Schaltprinzip ARS Ein Advanced Retard Switch (ARS) wird zum Umschalten einer Wicklung während des Transformatorbetriebs eingesetzt und hat grundsätzlich zwei Betriebsstellungen. Bei einer ARS-Schaltung wird der Durchgangsstrom von einem auf einen anderen Strompfad gleichen Potentials kommutiert. Abbildung 5: Advanced Retard Switch (ARS) zum Umpolen einer Wicklung a) b) c) ARS in Betriebsstellung 1 ARS während der Umschaltung ARS in Betriebsstellung 2 Der ARS kann für unterschiedliche Anwendungen in Kombination mit einem Laststufenschalter eingesetzt werden. Vorrangig wird der ARS bei Anwendungen mit großem Regelbereich (z. B. Phasenschiebertransformatoren) zum Umpolen der Feinstufenwicklung verwendet (Schaltprinzip Doppelwender). Weitere Informationen finden Sie in den Technischen Daten des COMTAP® ARS. 16 Technische Daten TD 61 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 1 Allgemeines 1.5.2 Bezeichnungen ARS Beispiel ARS I 1822 - 145 - 18 02 0 DW ARS I Produktbezeichnung Anzahl der Phasen 1822 Maximaler Bemessungsdurchgangsstrom Ium sowie Kennzeichnung der erforderlichen Stromteilung (3. Ziffer) und Angabe paralleler Schaltebenen pro Phase (4. Ziffer) ARS I III 1000 1822 2433 145 Höchste Spannung für Betriebsmittel Um 18 Kontaktkreisteilung 123 145 170 18 02 0 DW Anzahl der Betriebsstellungen Anzahl der Mittelstellungen Schaltungsart 02 0 DW COMTAP® ARS einphasig dreiphasig 1000 A keine Stromteilung keine parallelen Schaltebenen 1800 A 2fache Stromteilung 2 parallelen Schaltebenen 2400 A 3-fache Stromteilung 3 parallelen Schaltebenen nur einphasig 123 kV 145 kV 170 kV 18-teilig, Kontaktkreisdurchmesser 850 mm 2 Betriebsstellungen keine Mittelstellung Doppelwender Tabelle 6: Erläuterung der Bezeichnungen für den Advanced Retard Switch Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE Technische Daten TD 61 17 1 Allgemeines 1.6 Funktionsweise Umsteller 1.6.1 Schaltprinzip und Grundschaltungen Das Verstellen des Umstellers von einer Betriebsstellung in die andere wird durch Drehen einer Isolierschaltwelle bewirkt. Die Betätigung von Umstellern kann sowohl mit einem Motorantrieb als auch mit einem Handantrieb erfolgen. Neben den Grundschaltungen gemäß folgender Abbildung sind Sonderschaltungen möglich. Abbildung 6: Grundschaltungen Umsteller DEETAP® DU Weitere Informationen sind den Technischen Daten des DEETAP® DU zu entnehmen. 18 Technische Daten TD 61 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 1 Allgemeines 1.6.2 Umstellerbezeichnungen Beispiel: DU III 1000 DU III 1000 - 145 - 06 05 0 Y Produktbezeichnung Anzahl der Phasen Maximaler Bemessungsdurchgangsstrom Ium erforderliche Stromteilung parallele Schaltebenen 145 höchste Spannung für Betriebsmittel Um [kV] 06 Kontaktkreisteilung 05 0 Anzahl der Betriebsstellungen Anzahl der Mittelstellungen Y Schaltungsart DU DEETAP® DU I einphasig III dreiphasig 200 200 A 4XX 400 A 600 600 A 8XX 800 A 1000 1000 A 12X2 1200 A 16X2 1600 A 2022 2000 A Ium > 2000 A auf Anfrage XX0X keine Stromteilung XX2X 2-fache Stromteilung XXX0 keine XXX2 2 pro Phase 36; 72,5; 123; 145; 170; 245 Um > 245 kV auf Anfrage 60 6-teilig (400 mm) 12 12-teilig, (600 mm) 18 18-teilig, (850 mm) je nach Ausführung sind 2 bis 17 Betriebsstellungen möglich 0 keine Mittelstellung 1 eine Mittelstellung Y Sternpunktanzapfumsteller D Dreieckanzapfumsteller ME Einfachmittenumsteller MD Doppelmittenumsteller SP Reihenparallelumsteller YD Sterndreieckumsteller BB Buck-and-Boost-Umsteller S Sonderschaltung Tabelle 7: Erläuterung der Bezeichnungen für den Umsteller Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE Technische Daten TD 61 19 2 Elektrische Eigenschaften 2 Elektrische Eigenschaften In diesem Kapitel finden Sie allgemeine Informationen zu den elektrischen Eigenschaften von Laststufenschalter, Umsteller und Advanced Retard Switch ARS. Weitere Informationen für besondere Anwendungen finden Sie im Kapitel Anwendungsfälle [► 54]. 2.1 Durchgangsstrom, Stufenspannung, Stufenleistung Der Durchgangsstrom ist der betriebsmäßig durch den Laststufenschalter und Umsteller fließende Strom. Der Durchgangsstrom eines Laststufenschalters ist im Allgemeinen über den Spannungseinstellbereich verschieden groß (z. B. bei gleichbleibender Bemessungsleistung des Transformators). Bemessungsdurchgangsstrom Iu Der maximale Durchgangsstrom, den ein Transformator dauernd führen kann, muss für die Bemessung des Laststufenschalters und Umstellers verwendet werden. Dieser maximale dauernd zulässige Durchgangsstrom des Transformators ist der Bemessungsdurchgangsstrom Iu des Laststufenschalters oder Umstellers. Stufenspannung Ust Die Stufenspannung ist die zwischen benachbarten Anzapfungen liegende Betriebsspannung. Die Stufenspannung kann über den gesamten Einstellbereich gleich oder verschieden sein. Falls die Stufenspannung variabel ist, wird die maximale Stufenspannung Ust des Transformators für die Bemessung des Laststufenschalters und Umstellers verwendet. Maximaler Bemessungsdurchgangsstrom Ium Der maximale Bemessungsdurchgangsstrom Ium ist der designabhängige maximale Durchgangsstrom eines Laststufenschalters und Umstellers, auf den sich die strombezogenen Typprüfungen beziehen. Bemessungsstufenspannung Ui Die Bemessungsstufenspannung Ui eines Laststufenschalters ist die höchste für einen bestimmten Wert des Bemessungsdurchgangsstromes Iu zulässige Stufenspannung. Sie wird in Verbindung mit einem Bemessungsdurchgangsstrom als zugehörige Bemessungsstufenspannung bezeichnet. Maximale Bemessungsstufenspannung Uim Die maximale Bemessungsstufenspannung Uim ist die designabhängige maximal zulässige Stufenspannung eines Laststufenschalters oder Umstellers. 20 Technische Daten TD 61 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 2 Elektrische Eigenschaften Überschaltwiderstände Die Überschaltwiderstände des Lastumschalters werden nach den vorhandenen Größen der maximalen Stufenspannung Ust und des Bemessungsdurchgangsstromes Iu des Transformators ausgelegt, für den der Laststufenschalter bestimmt ist. Da der zulässige Bemessungsdurchgangsstrom Iu und die zulässige Stufenspannung Ust vom Wert der Überschaltwiderstände abhängen, sind diese Bemessungsgrößen auf die jeweilige Anwendung bezogen. Bei Betrieb eines Laststufenschalters mit anderen Werten für Stufenspannung und Durchgangsstrom als bei der Bestellung deklariert, muss von der Maschinenfabrik Reinhausen GmbH (MR) überprüft werden, ob dies möglich ist. Wird z. B. die Transformatorleistung durch eine verbesserte Kühlung erhöht oder der Laststufenschalter in einem anderen Transformator verwendet, müssen ggf. die Überschaltwiderstände angepasst werden. Dies gilt auch, wenn die gewünschten neuen Bemessungswerte Iu und Ust unter den ursprünglichen Werten liegen. Die Auslegung der Überschaltwiderstände beeinflusst sowohl die Schaltleistungsbeanspruchung der Kontakte als auch den gleichmäßigen Kontaktabbrand. Bemessungsstufenleistung PStN Die Bemessungsstufenleistung PStN ist das Produkt aus Bemessungsdurchgangsstrom Iu und zugehöriger Bemessungsstufenspannung Ui: PStN = Iu x Ui In nachfolgender Abbildung sind die typischen Belastungsgrenzen eines Lastumschalters dargestellt. Daraus ergibt sich, dass der zulässige Arbeitsbereich durch die maximale Bemessungsstufenspannung Uim und durch den maximalen Bemessungsdurchgangsstrom Ium begrenzt ist. Abbildung 7: Bemessungsstufenleistungsdiagramm eines Lastumschalters 1 2 Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 Oberer Eckpunkt Unterer Eckpunkt 061/03 DE Technische Daten TD 61 21 2 Elektrische Eigenschaften Die zwischen den Eckpunkten 1 und 2 liegenden Kurvenpunkte sind nur durch die zulässige Bemessungsschaltleistung gegeben. Die zulässige Bemessungsschaltleistung zwischen den Eckpunkten 1 und 2 entspricht einander zugehörigen Wertepaaren für Iu und Ui und kann konstant oder variabel sein. Das Bemessungsstufenleistungsdiagramm sowie Einzelwerte für Iu und Ui in den Eckpunkten 1 und 2 werden für jeden Laststufenschaltertyp gesondert angegeben (siehe Technische Daten des jeweiligen Laststufenschalters). Grenzstufenleistung und Grenzschaltvermögen Die Grenzstufenleistung ist die größte Stufenleistung, die mit Sicherheit geschaltet werden kann. Jeder MR-Laststufenschalter in der Standardausführung kann bei der Stufenspannung Ust, für die der Laststufenschalter ausgelegt wurde, mindestens den zweifachen Bemessungsdurchgangsstrom Iu schalten. Dieses Grenzschaltvermögen ist durch die Typprüfung nach IEC 60214 nachgewiesen. Schaltungen mit Strömen größer als dem zweifachen Bemessungsdurchgangsstrom Iu müssen durch geeignete Maßnahmen verhindert werden. 2.2 Isolation Das Isoliervermögen der verschiedenen Isolationsstrecken und ihre Zuordnung zu den Spannungen der Transformatorwicklungen sind in den technischen Daten des jeweiligen Laststufenschalters, ARS oder Umstellers detailliert beschrieben. Die angegebenen Bemessungsstehspannungen der Isolieranordnung gelten für neuwertige, einwandfrei getrocknete Isolation in aufbereitetem Transformatoröl (bei einer Umgebungstemperatur von mindestens 10 °C). Für die Auswahl eines Laststufenschalters, ARS oder Umstellers sind folgende Angaben erforderlich: ▪ Maximale netzfrequente Betriebsspannungen ▪ Prüfwechselspannungen bei der Transformatorprüfung ▪ Stoßspannungen bei der Transformatorprüfung (Blitzstoß, Schaltstoß, im Rücken abgeschnittene Welle und in der Front abgeschnittene Welle) Der Transformatorhersteller ist verantwortlich für die richtige Auswahl der Bemessungsstehspannungen entsprechend der Isolationskoordination am Betriebsort. Die erforderlichen Bemessungsstehspannungen sind für die unterschiedlichen Isolationsstrecken zu beachten: ▪ Isolation gegen Erde ▪ Bei mehrphasigen Typen: Isolation zwischen den Phasen ▪ Isolation zwischen den Kontakten einer Phase Die erforderlichen Angaben hängen von der Regelungsart (z. B. Grundschaltung der Feinstufenwicklung bei Laststufenschaltern) und vom Schaltertyp ab. 22 Technische Daten TD 61 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 2 Elektrische Eigenschaften 2.3 Streureaktanz bei Grobstufenschaltung Bei den meisten Umschaltungen des Laststufenschalters ist nur die Streureaktanz einer Stufe wirksam. Diese ist für die Funktion des Laststufenschalters vernachlässigbar. Wird jedoch vom Ende der Grobstufenwicklung auf das Ende der Feinstufenwicklung (oder umgekehrt) umgeschaltet, so liegen zwischen gewählter und vorgewählter Anzapfung alle Windungen der Grob- und Feinstufenwicklung. Obwohl der Laststufenschalter elektrisch gesehen nur maximal eine Stufe schaltet, ergibt sich für den Schaltkreis eine wesentlich höhere Streureaktanz, die als Innenwiderstand der Stufenspannung wirksam wird. Diese erhöhte Streureaktanz verursacht an den Widerstandskontakten des Laststufenschalters eine Phasenverschiebung zwischen Ausschaltstrom und Wiederkehrspannung, die zu längeren Lichtbogenzeiten führen kann. Bei Anwendungen mit einer Grobstufenwicklung, die zu der Feinstufenwicklung direkt benachbart angeordnet ist, kann die wirksame Streureaktanz anhand der Kurzschlussimpedanz dieser beiden Wicklungen bestimmt werden. Abbildung 8: Bestimmung Streureaktanz F V A Feinstufenwicklung Voltmeter Amperemeter G W U Grobstufenwicklung Wattmeter Versorgungsspannung Eine Messmethode, bei der die Anschlussklemmen über den Lastumschalter erreicht werden können, ist in der nachfolgenden Abbildung dargestellt. Abbildung 9: Streureaktanz bei Grobstufenschaltung Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE Technische Daten TD 61 23 2 Elektrische Eigenschaften Analytische Formeln zur Berechnung der Streureaktanz zwischen zwei Wicklungen können ebenfalls zur Berechnung der Streureaktanz zwischen Grobstufenwicklung und Feinstufenwicklung verwendet werden. Bei konzentrischen Wicklungsanordnungen ist die Genauigkeit der berechneten Werte ausreichend. Bei Anwendungen mit Grobstufen, die nicht direkt zu der Feinstufenwicklung benachbart sind (z. B. Mehrfachgrobstufen), müssen alle Wicklungen mit deren Kopplungen für die Analyse des Schaltkreises herangezogen werden. Alle notwendigen Berechnungen können durch die Maschinenfabrik Reinhausen GmbH (MR) durchgeführt werden. Dazu ist das Wicklungsdesign und die Schaltung von allen Wicklungsteilen anzugeben. Ein entsprechendes Formular wird von MR bereitgestellt. 24 Technische Daten TD 61 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 2 Elektrische Eigenschaften 2.4 Polung der Feinstufenwicklung 2.4.1 Wiederkehrspannung und Ausschaltstrom Die Feinstufenwicklung wird während ihrer Umschaltung durch Wender oder Grobwähler kurzzeitig galvanisch von der Stammwicklung getrennt. Dabei nimmt sie ein Potenzial an, das sich aus den Spannungen der Nachbarwicklungen sowie den Kopplungskapazitäten zu diesen Wicklungen oder zu geerdeten Teilen ergibt. Diese Potenzialverschiebung der Feinstufenwicklung führt zu entsprechenden Spannungen zwischen den ausschaltenden Vorwählerkontakten, da ein Kontakt immer mit der Feinstufenwicklung und der andere Kontakt immer mit der Stammwicklung verbunden sind. Diese Spannung wird Wiederkehrspannung UW genannt. Bei der Trennung der Vorwählerkontakte muss ein kapazitiver Strom unterbrochen werden, der durch die o.g. Kopplungskapazitäten der Feinstufenwicklung bedingt ist. Dieser Strom wird Ausschaltstrom IS genannt. Die Wiederkehrspannung UW und der Ausschaltstrom IS können zu unzulässigen Entladungserscheinungen am Vorwähler führen. Der zulässige Bereich von Wiederkehrspannung UW und Ausschaltstrom IS ist für die unterschiedlichen Laststufenschaltertypen in folgenden Abbildungen ersichtlich. Ohne Polungswiderstand (R, VRD und VRF mit Wählerbaureihe C/D): Abbildung 10: Richtwerte für Uw und Is ohne Polungswiderstand RP UW IS Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 Wiederkehrspannung Ausschaltstrom 061/03 DE Technische Daten TD 61 25 2 Elektrische Eigenschaften Ohne Polungswiderstand (R und VRG mit Wählerbaureihe E): Abbildung 11: Richtwerte für Uw und Is ohne Polungswiderstand RP Ergeben die Berechnungen Wertepaare für UW und IS außerhalb des zulässigen Bereichs, so muss die Feinstufenwicklung während des Umschaltvorgangs durch Polungsmaßnahmen angelenkt werden. Mögliche Polungsmaßnahmen sind in nachfolgender Abbildung dargestellt. Bei Schaltung a wird die Feinstufenwicklung durch einen ohmschen Widerstand RP (Polungswiderstand) angelenkt. In Schaltung b wird dieser Polungswiderstand durch einen zusätzlichen Polungsschalter SP nur während der Umschaltphase des Vorwählers eingeschaltet. Die konstruktiven Lösungen für diese Polungsmaßnahmen sind je nach Laststufenschaltertyp verschieden. Weitere Einzelheiten entnehmen Sie bitte den Technischen Daten des jeweiligen Laststufenschalters. Abbildung 12: Polungsschaltungen (Wender steht in Mittelstellung) a b 26 Technische Daten TD 61 Mit Polungswiderstand RP Mit Polungsschalter SP und Polungswiderstand RP 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 2 Elektrische Eigenschaften Durch die Anlenkung der Feinstufenwicklung mit einem Polungswiderstand wird die Wiederkehrspannung UW an den Vorwählerkontakten verringert, aber der Ausschaltstrom IS wird durch den zusätzlichen Strom über den Polungswiderstand erhöht. Mit Polungswiderstand (R, VRD und VRF mit Wählerbaureihe C/D): Abbildung 13: Richtwerte für Uw und Is mit Polungswiderstand RP UW IS Wiederkehrspannung Ausschaltstrom Mit Polungswiderstand (R und VRG mit Wählerbaureihe E): Abbildung 14: Richtwerte für Uw und Is mit Polungswiderstand RP Die Abbildungen zeigen für die unterschiedlichen Laststufenschaltertypen die Bereiche von Wiederkehrspannung UW und Ausschaltstrom IS, die bei Einsatz von Polungswiderständen ohne Rücksprache mit der Maschinenfabrik Reinhausen GmbH (MR) genutzt werden können. Dies gilt für die Fälle, bei denen der Ausschaltstrom IS wesentlich vom Polungswiderstand bestimmt wird. Bei Überschreitung der angegebenen Bereiche ist eine Beurteilung durch MR erforderlich. Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE Technische Daten TD 61 27 2 Elektrische Eigenschaften Die Verringerung der Wiederkehrspannung UW durch einen Polungswiderstand bewirkt eine Erhöhung des Ausschaltstromes IS. Daher gibt es bei Wicklungsanordnungen mit ungünstiger kapazitiver Kopplung nicht immer eine Lösung mit zulässiger Vorwählerbeanspruchung. In solchen Fällen muss entweder auf einen Vorwähler mit höherem zulässigem Ausschaltstrom IS ausgewichen oder die Wicklungsanordnung geändert werden. Die rechtzeitige Überprüfung der Vorwählerbeanspruchung ist deshalb besonders bei Transformatoren mit hoher Leistung (d.h. großen Kopplungskapazitäten) und hohen Betriebsspannungen (d.h. große Potentialverschiebung der Feinstufenwicklung während der Vorwählerschaltung) erforderlich. Die Berechnung der Wiederkehrspannung UW und des Ausschaltstromes Is sowie die Auslegung des eventuell erforderlichen Polungswiderstandes kann von MR durchgeführt werden. Hierzu sind folgende Angaben notwendig: ▪ Wicklungsaufbau, d.h. örtliche Lage der Feinstufenwicklung zu den benachbarten Wicklungen ▪ Kapazität der Feinstufenwicklung zu benachbarten Wicklungen oder Kapazität der Feinstufenwicklung gegen Erde oder benachbarte geerdete Wicklungen ▪ Betriebswechselspannung über Wicklungen oder die Lagen der Wicklungen, die der Feinstufenwicklung benachbart sind Zur Dimensionierung der Polungseinrichtung sind darüber hinaus folgende Angaben erforderlich: ▪ Zu erwartende Beanspruchungen durch Blitzstoßspannung über der halben Feinstufenwicklung ▪ Betriebs- und Prüfwechselspannung über der halben Feinstufenwicklung (geht in aller Regel aus den üblichen Bestellangaben für den Laststufenschalter hervor). 2.4.2 Schnappkontakt Der Schnappkontakt ist ein Konzept zur Reduktion der erzeugten Gasmenge während einer Vorwählerschaltung. Der Schnappkontakt wird bei der Wählerbaureihe E eingesetzt, wenn bestimmte Grenzwerte überschritten werden. Hohe Belastungen am Vorwähler, hervorgerufen durch große Abschaltströme und große Wiederkehrspannungen (typisch z. B. bei HVDC-Anwendungen), führen zu einer verstärkten Gasbildung. Die Maschinenfabrik Reinhausen GmbH (MR) führt in diesen Fällen eine Berechnung der Gasmenge durch. Grundsätzlich kann der Schnappkontakt optional gewählt werden. Ab einer erzeugten mittleren Gasmenge von 7 ml pro Vorwählerschaltung wird der Einsatz des Schnappkontakts empfohlen. Dadurch kann die Gasmenge um etwa 90% reduziert werden. 28 Technische Daten TD 61 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 2 Elektrische Eigenschaften 2.4.3 Berechnungsbeispiel Polung Es folgt ein Beispiel für die überschlägige Berechnung der Wiederkehrspannung am Vorwähler. ▪ Laststufenschalterkombination: – ▪ VM I 301 / VM II 302 - 170 / B - 10 19 3W Daten des Transformators: – Bemessungsleistung 13 MVA – Oberspannungswicklung 132 kV ± 10 %, – Dreieckschaltung, 50 Hz – Feinstufenwicklung in Wenderschaltung – Doppelkonzentrischer Aufbau der Oberspannungswicklung mit innenliegender Stammwicklung (Scheibenspulen) und außenliegender Feinstufenwicklung – Wicklungskapazitäten C1 = 1810 pF (zwischen Stammwicklung und Feinstufenwicklung), C2 = 950 pF (zwischen Feinstufenwicklung und Erde) Abbildung 15: Schaltung der Oberspannungswicklung U1 UF C1 C2 Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 Spannung der Oberspannungswicklung Spannung der Feinstufenwicklung Wicklungskapazität zwischen Stammwicklung und Feinstufenwicklung Wicklungskapazität zwischen Feinstufenwicklung und Erde 061/03 DE Technische Daten TD 61 29 2 Elektrische Eigenschaften Unter der Annahme, dass die Wicklungskapazitäten C1 und C2 jeweils in Wicklungsmitte wirksam sind, gilt für die Wiederkehrspannungen UW+ und UW–: sowie die Spannung über C1 und damit als Vektorgröße und als Betrag 30 Technische Daten TD 61 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 2 Elektrische Eigenschaften Abbildung 16: Wicklungsanordnung mit den zugehörigen Wicklungskapazitäten 1 C1 C2 Transformatorkern 2 Transformatorkessel Wicklungskapazität zwischen Stammwicklung und Feinstufenwicklung Wicklungskapazität zwischen Feinstufenwicklung und Erde Abbildung 17: Zeigerdiagramm zur Berechnung der Wiederkehrspannungen an den Vorwählerkontakten (+) und (-) U1 UF UW+ UWUC1 UC2 Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 Spannung der Oberspannungswicklung Spannung der Feinstufenwicklung Wiederkehrspannung am Vorwählerkontakt (+) Wiederkehrspannung am Vorwählerkontakt (-) Spannungsabfall an der Wicklungskapazität C1 Spannungsabfall an der Wicklungskapazität C2 061/03 DE Technische Daten TD 61 31 2 Elektrische Eigenschaften Für C1 = 1810 pF, C2 = 950 pF, U1 = 132 kV, UF = 13,2 kV ergeben sich für den Betrag der Wiederkehrspannungen UW+ und UW– folgende Rechenwerte: Die Ausschaltströme IS+ und IS- sind: Mit den oben genannten Zahlenwerten ergibt sich: IS+ = 63,97 mA IS– = 52,75 mA Wegen der hohen Werte für UW ist ein Polungswiderstand erforderlich. Durch Einbau eines Polungswiderstandes RP = 235 kΩ ergibt sich: UW+ = 17,11 kV UW– = 12,47 kV IS+ = 74,29 mA IS– = 54,15 mA 32 Technische Daten TD 61 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 2 Elektrische Eigenschaften 2.5 Überlast 2.5.1 Durchgangsströme größer als der Bemessungsdurchgangsstrom MR-Laststufenschalter und Umsteller sind geeignet für alle Transformatorbelastungen entsprechend IEC 60076-7:2005 „Loading guide for oil-immersed power transformers“. Die IEC 60076-7 unterscheidet drei Betriebsarten: ▪ Normal cyclic loading ▪ Long-time emergency loading ▪ Short-time emergency loading Die Eignung von Laststufenschaltern und Umstellern für die oben genannten Betriebsarten von Leistungstransformatoren wird durch die Typprüfung nach IEC 60214-1:2003 nachgewiesen. MR-Laststufenschalter und Umsteller sind ebenfalls geeignet für alle Transformatorbelastungen entsprechend IEEE Std C57.91™-2011 „IEEE Guide for Loading Mineral-Oil-Immersed Transformers and Step-Voltage-Regulators“ mit folgender Ausnahme: Überlastforderung größer als 200%. Überlastforderungen größer als 200% können z. B. für die Betriebsart „Short time emergency loading“ bei Verteiltransformatoren auftreten und müssen in der Anfrage angeben werden. Die IEEE C57.91 unterscheidet vier Betriebsarten: ▪ Normal life expectancy loading ▪ Planned loading beyond nameplate rating ▪ Long-time emergency loading ▪ Short-time emergency loading Bei Betrieb mit „normal cyclic loading“ oder mit „normal life expectancy loading“ dürfen während eines Tages-Lastzyklus Durchgangsströme größer als der Bemessungsdurchgangsstrom auftreten. Bei Einhaltung der Betriebsbedingungen entsprechend IEC 60076-7 und IEEE C57.91 (Dauer und Höhe der Leistung während eines Tageszyklus, Transformatoröltemperatur usw.) ist dies keine außergewöhnliche Belastung sondern Normalbetrieb. Die bei den genannten Betriebsarten möglichen kurzzeitigen Durchgangsströme größer als der Bemessungsdurchgangsstrom brauchen deshalb bei der Auswahl des Laststufenschalters nicht besonders berücksichtigt werden. 2.5.2 Betrieb bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen Wird ein Transformator bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen mit unterschiedlichen Leistungen betrieben (z. B. erhöhte Transformatorleistung aufgrund von Kühlungsart oder Umgebungstemperatur), so ist zu beachten: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE Technische Daten TD 61 33 2 Elektrische Eigenschaften Für die Angabe des erforderlichen Bemessungsdurchgangsstromes eines Laststufenschalters muss die größte Transformatorleistung als Bemessungsleistung zugrunde gelegt werden; siehe auch IEC 60076-1:2011. Dies ist notwendig, da die Öltemperatur des Transformators trotz verstärkter Transformatorkühlung wegen der erhöhten Leistung nicht verringert wird und damit die äußeren Betriebsbedingungen des Laststufenschalters im Gegensatz zum Transformator nicht verbessert werden. Ein weiterer Grund ist die Auslegung der Überschaltwiderstände von Laststufenschaltern nach dem größten Durchgangsstrom, um die Schaltleistungsbeanspruchung an den Kontakten des Laststufenschalters auf zulässige Werte zu begrenzen. 2.5.3 Erforderliche Angaben bei Anfragen zu Überlastbedingungen Bei Anfragen zu Überlastbedingungen ist eine Definition mit Bezug auf die o. g. Betriebsarten erforderlich, um Missverständnisse zu vermeiden. Die Betriebsbedingungen müssen eindeutig beschrieben werden. Bei Betriebsarten, die nicht durch Bezug auf IEC 60076-7:2005 oder IEEE Std C57.91™-2011 definiert werden können, sind folgende Angaben erforderlich: ▪ Durchgangsströme und zugehörige Belastungsdauer während eines Tageszyklus ▪ Öltemperatur des Transformators während eines Tageszyklus ▪ Erwartete Schaltzahl während der Belastungsphasen eines Tageszyklus (nur für Laststufenschalter) ▪ Dauer des Überlastbetriebes in Tagen/Wochen/Monaten ▪ Häufigkeit dieses Überlastbetriebes, z. B. „einmal jährlich“ oder „selten, nur bei Ausfall anderer Transformatoren“. 2.6 Beanspruchung von Laststufenschaltern und Umstellern durch Kurzschluss Die zulässige Belastung durch Kurzschluss ist gegeben durch: ▪ Bemessungskurzzeitstrom als Effektivwert des zulässigen Kurzschlussstromes ▪ Bemessungsstoßstrom als höchster zulässiger Scheitelwert des Kurzschlussstromes ▪ Bemessungskurzschlussdauer als zulässige Kurzschlussdauer bei Belastung mit Bemessungskurzzeitstrom Alle MR Laststufenschalter und Umsteller erfüllen mindestens die Forderungen der IEC 60214-1:2003 bezüglich Kurzschlussbelastbarkeit. Eine Berechnung der zulässigen Kurzschlussdauer bei Belastung mit niedrigeren Kurzzeitströmen als dem Bemessungskurzzeitstrom oder die Berechnung des zulässigen Kurzzeitstromes bei längerer Kurzschlussdauer als die Bemessungskurzschlussdauer ist mit Hilfe folgender Gleichung möglich: 34 Technische Daten TD 61 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 2 Elektrische Eigenschaften Ix2 · tx = IK2 · tK IK tK Ix tx Bemessungskurzzeitstrom Bemessungskurzschlussdauer Zulässiger Kurzzeitstrom bei Kurzschlussdauer tx (mit tx immer größer tk) Zulässige Kurzschlussdauer bei Belastung mit Ix (mit Ix immer kleiner Ik) Wegen der allein vom Stoßstrom bestimmten dynamischen Beanspruchung ist kein höherer Stoßstrom als der Bemessungsstoßstrom zulässig. Eine Umrechnung der Bemessungswerte auf höhere Stoßströme und Kurzzeitströme bei kürzerer Kurzschlussdauer ist deshalb nicht zulässig! Kurzschlussbelastungen treten im Betrieb eines Transformators normalerweise nur selten auf. Für Anwendungen mit sehr häufigen Kurzschlussbelastungen - z. B. spezielle Prüftransformatoren - muss dies durch Auswahl eines Laststufenschalters mit erhöhter Kurzschlussfestigkeit berücksichtigt werden. Dazu sind Angaben über Höhe und Häufigkeit der erwarteten Kurzschlussbelastungen notwendig. 2.7 Erzwungene Stromteilung Bei einphasigen Laststufenschaltern und Umstellern für große Bemessungsdurchgangsströme werden Strombahnen parallel geschaltet. Hierbei werden Anwendungen mit und ohne „erzwungene Stromteilung“ unterschieden. Anwendungen mit und ohne „erzwungene Stromteilung“ bei gleichem Bemessungsdurchgangsstrom erfordern unterschiedliche Laststufenschalter- und Umstellerausführungen. Bei Anordnungen mit erzwungener Stromteilung dürfen parallele Kontakte nicht gebrückt werden. Die Spannung zwischen den parallelen Feinstufenwicklungen bei Beanspruchung mit Stoßspannung muss beachtet werden. Der Transformatorhersteller muss dazu die geforderte Stoßspannungsfestigkeit zwischen den parallelen Feinstufenwicklungen angeben. Die Bedeutung von „erzwungene Stromteilung“ ist für Laststufenschalter und Umsteller verschieden: Laststufenschalter: Während der Umschaltung des Lastumschalters muss die gleichmäßige Aufteilung des Stromes auf die parallelen Kontakte gewährleistet sein. Dies erfordert in jedem Fall eine geteilte Feinstufenwicklung und eine geteilte Stammwicklung. Die Streuimpedanz zwischen den parallelen Stammwicklungen muss mindestens den dreifachen Wert des Überschaltwiderstands des Laststufenschalters haben. Bei diesen Anwendungen ist unbedingt eine Rücksprache mit der Maschinenfabrik Reinhausen GmbH (MR) erforderlich. Dazu ist eine Skizze des kompletten Wicklungsaufbaus mit allen parallelen Wicklungsteilen notwendig. Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE Technische Daten TD 61 35 2 Elektrische Eigenschaften Umsteller: Die Feinstufenwicklung muss komplett geteilt sein. Zusätzlich müssen einige Windungen der an die Feintufenwicklung anschließenden Stammwicklung ebenfalls geteilt sein. 2.8 Zulässige Übererregung MR-Laststufenschalter erfüllen die Forderungen der IEC 60076-1:2011 (5 % Übererregung) und der IEEE Std C57.12.00™-2010 (10 % Übererregung). 2.9 Mehrsäulige Laststufenschalter Mehrsäulige Laststufenschalter (z. B. 3 x VRC I) schalten nicht synchron, unabhängig davon, ob von einem oder von mehreren Motorantrieben betätigt. Dabei kann ein Stufenversatz zu unzulässig hohen Kreisströmen führen, die nur durch die Impedanz dieses Stromkreises begrenzt werden. Eine Überlagerung dieser Kreisströme mit dem Laststrom beeinflusst die Belastung des Laststufenschalters, der zuletzt schaltet. Bei allen Anwendungen, bei denen Kreisströme durch asynchronen Betrieb von mehrsäuligen Laststufenschaltern auftreten können, muss der Transformatorhersteller den maximalen Kreisstrom angeben. Damit kann die Maschinenfabrik Reinhausen GmbH (MR) die erhöhte Schaltleistung bei der Auswahl des Laststufenschalters und der Auslegung der Überschaltwiderstände berücksichtigen (siehe auch IEC 60214-2, Abschnitt 6.2.8). 36 Technische Daten TD 61 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 3 Isolieröle 3 Isolieröle 3.1 Mineralöl Verwenden Sie für die Ölfüllung des Laststufenschalterölgefäßes und des zugehörigen Ölausdehnungsgefäßes nur neues Mineralisolieröl für Transformatoren nach IEC 60296 (Specification for unused mineral insulating oils for transformers and switchgear). 3.2 Alternative Isolierflüssigkeiten Für viele MR-Laststufenschalter und Umsteller ist auch ein Betrieb mit alternativen Isolierflüssigkeiten möglich. Abhängig vom Laststufenschaltertyp oder Umstellertyp sowie von der Isolierflüssigkeit können dabei jedoch eingeschränkte Betriebsbedingungen gelten (z. B. hinsichtlich der Prüfspannungen oder des zulässigen Temperaturbereichs). Benötigen Sie weitere Details bzgl. dieser Einschränkungen, halten Sie bitte Rücksprache mit der Maschinenfabrik Reinhausen GmbH (MR). In folgenden Tabellen ist ersichtlich, für welche Typen der Betrieb mit den jeweiligen Isolierflüssigkeiten grundsätzlich zugelassen ist. Hochmolekulare Kohlenwasserstoffe Typ OLTC / OCTC BETA-Fluid MICTRANS-G VACUTAP® VV® möglich VACUTAP® VRC VACUTAP® VRE OILTAP® V OILTAP® M möglich, jedoch ist Mineralöl nach IEC 60296 für das Laststufenschalterölgefäß vorgeschrieben OILTAP® RM DEETAP® DU auf Anfrage Tabelle 8: Laststufenschalter und Umsteller für Hochmolekulare Kohlenwasserstoffe (HMWH) Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE Technische Daten TD 61 37 3 Isolieröle Synthetische Ester Typ OLTC / OCTC Synthetische Ester nach IEC 61099 (z. B. MIDEL 7131, ENVIROTEMP 200) VACUTAP® VV® VACUTAP® VM® möglich (gilt nicht für VM300) VACUTAP® VRC VACUTAP® VRE OILTAP® V OILTAP® M möglich, jedoch ist Mineralöl nach IEC 60296 für das Laststufenschalterölgefäß vorgeschrieben OILTAP® RM DEETAP® DU auf Anfrage Tabelle 9: Laststufenschalter und Umsteller für Synthetische Ester Natürliche Ester Typ OLTC / OCTC ENVIROTEMP FR3 BIOTEMP VACUTAP® VV® VACUTAP® VM® möglich (gilt nicht für VM300) VACUTAP® VRC VACUTAP® VRE OILTAP® V OILTAP® M möglich, jedoch ist Mineralöl nach IEC 60296 für das Laststufenschalterölgefäß vorgeschrieben OILTAP® RM DEETAP® DU auf Anfrage Tabelle 10: Laststufenschalter und Umsteller für Natürliche Ester Silikonöle Typ OLTC / OCTC OILTAP® V DEETAP® DU alle zulässigen Silikonöle für Transformatoren auf Anfrage, jedoch ist Mineralöl nach IEC 60296 für das Laststufenschalterölgefäß vorgeschrieben auf Anfrage Tabelle 11: Laststufenschalter und Umsteller für Silikonöle 38 Technische Daten TD 61 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 4 Mechanische und konstruktive Eigenschaften 4 Mechanische und konstruktive Eigenschaften In diesem Kapitel finden Sie allgemeine Informationen zu den mechanischen und konstruktiven Eigenschaften von Laststufenschalter, Umsteller und Advanced Retard Switch ARS. Weitere Informationen für besondere Anwendungen finden Sie im Kapitel Anwendungsfälle [► 54]. 4.1 Temperaturen Bei Temperaturen außerhalb der genannten Bereiche oder Abweichungen zu den genannten Betriebsbedingungen halten Sie bitte Rücksprache mit der Maschinenfabrik Reinhausen GmbH (MR). Die zulässigen Temperaturen für die Trocknung finden Sie in den produktspezifischen Montageanleitungen oder Betriebsanleitungen. 4.1.1 Zulässiger Temperaturbereich für den Betrieb Die Temperaturangaben beziehen sich bei ölisolierten Produkten auf den Einsatz von Mineralöl nach IEC 60296. Bei den Bestellangaben werden Sie aufgefordert, die Umgebungstemperatur des Transformators, also die Luft-Temperatur, anzugeben. Alle MR-Produkte sind für den Einsatz bei einer Umgebungstemperatur der Luft von - 25 °C bis + 50 °C erhältlich. Bei Anwendungen mit Öltransformatoren ist - 25 °C gleichzeitig auch der untere Grenzwert für die Öltemperatur. Der obere Grenzwert für die Öltemperatur ergibt sich aus den in der IEC 60214-1 definierten Betriebsbedingungen. Entsprechend können folgende MR-Produkte auch bei temporärer Überlast des Transformators bis zu einer maximalen Temperatur des Transformatoröls von 115 °C eingesetzt werden: Produkt Tmin(Öl) Tmax(Öl) VACUTAP® VV®, VM®, VR® OILTAP® G, M, MS, R, RM, V DEETAP® DU, COMTAP® ARS - 25 °C - 25 °C - 25 °C 115 °C 115 °C 115 °C Tabelle 12: Zulässiger Temperaturbereich für den Betrieb Der Laststufenschalter VACUTAP® VT®, der für Trockentransformatoren eingesetzt wird, kann bis zu einer maximalen Umgebungstemperatur der Luft von 65 °C betrieben werden. Für nicht in den Transformator eingebaute Produkte ist die Umgebungstemperatur der Luft entscheidend: Produkt Tmin(Luft) Tmax(Luft) Motorantrieb TAPMOTION® ED Handantrieb TAPMOTION® DD Antriebswelle - 25 °C - 45 °C - 25 °C 50 °C 70 °C 80 °C Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE Technische Daten TD 61 39 4 Mechanische und konstruktive Eigenschaften Produkt Tmin(Luft) Tmax(Luft) Schutzrelais RS2001 Ölfilteranlage OF100 Standardausführung Ölfilteranlage OF100 Kälteausführung - 25 °C 0 °C - 25 °C 50 °C 80 °C 80 °C Tabelle 13: Zulässiger Temperaturbereich für den Betrieb Bei Sonderausführungen (z. B. EX-Schutz-Varianten) halten Sie bitte Rücksprache mit der Maschinenfabrik Reinhausen GmbH (MR). 4.1.2 Zulässiger Temperaturbereich für Lagerung und Transport Für Transport und Lagerung gilt ein unterer Grenzwert der Umgebungstemperatur von - 40 °C für alle Produkte mit folgenden Ausnahmen: Produkt Unterer Grenzwert VACUTAP® VT® Motorantrieb TAPMOTION® ED mit elektronischen Komponenten DEETAP® DU Handantrieb TAPMOTION® DD Minimum - 25 °C Minimum - 25 °C Minimum - 45 °C Minimum - 45 °C Tabelle 14: Ausnahmen Temperaturgrenzwert Lagerung Für den oberen Grenzwert gelten die für den Betrieb angegebenen maximalen Umgebungstemperaturen der Luft. Ausnahme: Für den Motorantrieb TAPMOTION® ED beträgt der obere Grenzwert für Lagerung und Transport 70 °C. 4.1.3 Arktischer Betrieb Bei Temperaturen unterhalb von - 25 °C spricht man von arktischem Betrieb. Für folgende Laststufenschalter erhalten Sie eine entsprechende Sonderausführung: Produkt Tmin(Öl) Einschränkungen VACUTAP® VV® VACUTAP® VM® VACUTAP® VR® - 40 °C OILTAP® M, MS OILTAP® R, RM OILTAP® V - 40 °C ▪ - 40 °C ▪ ▪ Nur zulässig bei normaler Motorlaufzeit ▪ Nur zulässig bei Verwendung des Mineralöls LUMINOLTM TR/TRi für Transformator und Laststufenschalter Nur zulässig bei normaler Motorlaufzeit Unterhalb von - 25 °C ist nur starrer Betrieb zulässig (keine Schalthandlungen) Tabelle 15: Laststufenschalter in arktischer Ausführung 40 Technische Daten TD 61 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 4 Mechanische und konstruktive Eigenschaften Bei Umgebungstemperaturen unterhalb von - 25 °C wird ein Temperaturwächter vorgesehen, um die Betriebssicherheit zu erhöhen. Der Temperaturwächter besteht aus dem Thermofühler und dem Messverstärker. Der Thermofühler ist im Laststufenschalterkopfdeckel eingebaut und erfasst die Temperatur des Laststufenschalteröls. Der Messverstärker sorgt im Steuerstromkreis dafür, dass bei Ansprechen des Temperaturwächters der Motorantrieb für den elektrischen Betrieb blockiert wird. Neben den Laststufenschaltern erhalten Sie zusätzlich folgende Produkte, die für den arktischen Betrieb (teilweise unter bestimmten Voraussetzungen) geeignet sind: Produkt Tmin(Öl) DEETAP® DU COMTAP® ARS - 45 °C Einschränkungen/Bemerkungen ▪ Standardausführung ▪ Unterhalb von - 25 °C ist nur starrer Betrieb zulässig (keine Schalthandlungen) Tabelle 16: Weitere Produkte für den arktischen Betrieb (Umgebung Öl) Produkt Tmin(Luft) Einschränkungen/Bemerkungen Motorantrieb TAPMOTION® ED Handantrieb TAPMOTION® DD Antriebswelle Schutzrelais RS2001 - 40 °C ▪ Arktische Ausführung - 45 °C ▪ Standardausführung - 40 °C - 40 °C ▪ ▪ Arktische Ausführung Standardausführung Tabelle 17: Weitere Produkte für den arktischen Betrieb (Umgebung Luft) Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE Technische Daten TD 61 41 4 Mechanische und konstruktive Eigenschaften 4.2 Zulässige Druckbeanspruchung Druckbeanspruchungen können sowohl durch Unterdruck als auch durch Überdruck entstehen. Zu große Druckbeanspruchungen können zu Undichtigkeiten und Fehlfunktionen führen. In diesem Kapitel finden Sie Hinweise zu vorbeugenden Maßnahmen und Informationen zu den wichtigsten Schutzeinrichtungen. Im Kapitel Ölausdehnungsgefäß für das Laststufenschalteröl [► 44] finden Sie ergänzende Hinweise zu der zulässigen Montagehöhe des Ölausdehnungsgefäßes. 4.2.1 Druckbeanspruchung bei Ölfüllung und Transport Nach der Trocknung muss das Lastumschalterölgefäß (Lastumschaltereinsatz eingebaut) möglichst zeitnah wieder vollständig mit Öl gefüllt werden, damit nicht unzulässig viel Feuchtigkeit aus der Umgebung aufgenommen wird. Lastumschalterölgefäß und Transformator werden unter Vakuum gleichzeitig mit neuem Transformatoröl gefüllt. Bei der Ölfüllung muss zwischen den Anschlüssen E2 und Q bei der Evakuierung eine Verbindungsleitung hergestellt werden, so dass Lastumschalterölgefäß und Transformator gleichzeitig an Vakuum liegen. Der Kopf und der Deckel von Laststufenschalter und Umsteller sind vakuumfest. Abbildung 18: Verbindungsleitung zwischen E2 und Q Auch bei Lagerung oder Transport des Transformators mit Ölfüllung und ohne Ölausdehnungsgefäß muss zum Druckausgleich eine Verbindungsleitung zwischen Innenraum des Ölgefäßes und Ölraum des Transformatorkessels angebracht werden. Weitere Informationen zu Ölfüllung und Transport finden Sie in der jeweiligen Betriebsanleitung. 42 Technische Daten TD 61 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 4 Mechanische und konstruktive Eigenschaften 4.2.2 Druckbeanspruchung im Betrieb Das Laststufenschalterölgefäß ist druckdicht bis 0,3 bar Differenzdruck dauernd (Prüfdruck 0,6 bar). Der Kopf und der Deckel von Laststufenschalter und Umsteller sind vakuumfest. Um die Folgen eines internen Fehlers im Laststufenschalter zu reduzieren, muss gem. IEC 60214-1 mindestens eine Schutzeinrichtung vorgesehen werden. Druckentlastungseinrichtung Die Laststufenschalterkopfdeckel der MR-Laststufenschalter sind mit einer Berstscheibe als Sollbruchstelle zur Druckentlastung ausgestattet, sofern nicht ein Druckentlastungsventil zum Einsatz kommt. Druckentlastungsventile dienen der Verringerung des Innenüberdruckes aufgrund eines inneren Fehlers. Das Druckentlastungsventil MPreC® wird auf einem Flansch auf einem besonderen Laststufenschalterkopfdeckel befestigt. Es besteht aus einem Gehäuse und einer unter Federspannung stehenden Verschlussklappe mit Meldekontakten. Das Druckentlastungsventil MPreC® sowie zusätzliche Schutzeinrichtungen müssen in den Auslösestromkreis des Leistungsschalters eingeschleift werden. Bei Ansprechen der Schutzeinrichtung muss der Transformator durch den Leistungsschalter sofort spannungsfrei geschaltet werden. Wird der zulässige Ansprechdruck des Ventils überschritten, hebt sich der Deckel und die Dichtung öffnet sich. Wenn der Ansprechdruck unterschritten wird, schließt sich das Ventil wieder. Die Aufstellungshöhe des Ölausdehnungsgefäßes muss bei der Auslegung von Druckentlastungsventilen berücksichtigt werden. Ölströmungsrelais Das Schutzrelais RS 2001 spricht an, wenn die vorgegebene Ölströmungsgeschwindigkeit vom Laststufenschalterkopf zum Ölausdehnungsgefäß durch eine Störung überschritten wird. Das strömende Öl betätigt die Stauklappe, die in die Stellung AUS kippt. Dadurch wird ein Kontakt betätigt, der den Leistungsschalter ausgelöst und den Transformator spannungslos schaltet. Das Schutzrelais kann mit einem oder mehreren Schaltkontakten als Öffner oder Schließer geliefert werden. Das Schutzrelais RS sowie zusätzliche Schutzeinrichtungen müssen in den Auslösestromkreis des Leistungsschalters eingeschleift werden. Bei Ansprechen der Schutzeinrichtung muss der Transformator durch den Leistungsschalter sofort spannungsfrei geschaltet werden. Zusätzliche Informationen zum Ölströmungsrelais finden Sie im Kapitel Schutzrelais RS [► 65]. Weitere Informationen zu den Schutzeinrichtungen finden Sie in den produktspezifischen technischen Unterlagen sowie auf der REINHAUSEN Corporate Website: www.reinhausen.com. Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE Technische Daten TD 61 43 4 Mechanische und konstruktive Eigenschaften 4.3 Ölausdehungsgefäß für das Laststufenschalteröl In diesem Kapitel werden die Besonderheiten für Laststufenschalter beschrieben, die für die Montagehöhe, die Dimensionierung und die Trockenvorlage des Ölausdehnungsgefäßes zu berücksichtigen sind. Der hydrostatische Druck des Isolieröls kann Funktion und Dichtigkeit beeinträchtigen, wenn die Grenzen für die Montagehöhe nicht beachtet werden. Weitere Informationen zum Thema Druck finden Sie in dem Kapitel Zulässige Druckbeanspruchungen [► 42]. Abbildung 19: Übersicht Ölhaushalt Δh H 44 Technische Daten TD 61 Höhenunterschied zwischen den Ölspiegeln in den Ölausdehnungsgefäßen Höhe des Ölspiegels im Ölausdehnungsgefäß der Laststufenschalters oberhalb des Laststufenschalterkopfdeckels 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 4 Mechanische und konstruktive Eigenschaften 4.3.1 Höhe des Ölausdehnungsgefäßes Die zulässigen Höhen für die Ölausdehnungsgefäße von Laststufenschalter und Transformator müssen beachtet werden. Damit stellen Sie sicher: ▪ Dichtigkeit des Laststufenschalterölgefäßes zur Umgebung und zum Transformator ▪ Korrekte Funktion (z. B. Schaltablauf) des Laststufenschalters und anderer druckabhängigen Einrichtungen Die Standardausführung der Laststufenschalter ist bis zu einer Höhe Hmax des Ölausdehnungsgefäßes von bis zu 5 m ausgelegt. Zur Bestimmung dieser Höhe muss der Abstand vom maximalen Ölspiegel im Ölausdehnungsgefäß bis zur Oberkante des Laststufenschalterkopfdeckels bestimmt werden. Eine Höhe Hmax des Ölspiegels im Ölausdehnungsgefäß des Laststufenschalters von mehr als 5 m oberhalb des Laststufenschalterkopfdeckels muss bei der Bestellung angegeben werden, um die passende Produktvariante auszuwählen. Für Laststufenschalter VACUTAP® bei Aufstellungshöhen HNHN oberhalb von 2.000 m über Meeresspiegel vergrößert sich die maximal zulässige Höhe Hmax des Ölausdehnungsgefäßes um den Mindestabstand Hmax von Ölspiegel zu Laststufenschalterkopfdeckel gemäß Abschnitt Aufstellungshöhe über Meeresspiegel [► 45]. Höhenunterschied Δh der Ölspiegel von Laststufenschalter und Transformator Bei örtlich getrennten Ölausdehnungsgefäßen von Laststufenschalter und Transformator darf die Höhendifferenz Δh zwischen den Ölspiegeln maximal 3 m betragen. Bei einem gemeinsamen Ölausdehnungsgefäß für Laststufenschalter und Transformator (mit oder ohne Trennwand) wird dieser Abstand in der Regel nicht erreicht. Dann kann der Höhenunterschied bei einem gemeinsamen Ölausdehnungsgefäß vernachlässigt werden. 4.3.2 Aufstellungshöhe über Meeresspiegel Luftisolierte Laststufenschalter Luftisolierte Laststufenschalter sind ohne Einschränkungen bis zu einer Aufstellungshöhe HNHN von 1.000 m über Meeresspiegel freigegeben. Ölisolierte Laststufenschalter OILTAP® Ölisolierte Laststufenschalter OILTAP® mit offenem Ölausdehnungsgefäß sind ohne Einschränkungen bis zu einer Aufstellungshöhe HNHN von 4.000 m über Meeresspiegel freigegeben. Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE Technische Daten TD 61 45 4 Mechanische und konstruktive Eigenschaften Ölisolierte Laststufenschalter VACUTAP® Ölisolierte Laststufenschalter VACUTAP® mit offenem Ölausdehnungsgefäß sind ohne Einschränkungen bis zu einer Aufstellungshöhe HNHN von 2.000 m über Meeresspiegel freigegeben. Ab 2.000 m muss eine Mindesthöhe für das Ölausdehnungsgefäß beachtet werden. Die Montagehöhe des Ölausdehnungsgefäßes ergibt sich aus dem Abstand Hmin von der Oberkante des Laststufenschalterkopfdeckels bis zu dem Ölspiegel im Ölausdehnungsgefäß. Abbildung 20: Mindestabstand Hmin von Ölspiegel zu Laststufenschalterkopfdeckel Hmin HNHN Abstand von dem Ölspiegel im Ölausdehnungsgefäß zu der Oberkante des Laststufenschalterkopfdeckels Aufstellungshöhe über dem Meeresspiegel Für Laststufenschalter VACUTAP® bei Aufstellungshöhen HNHN oberhalb von 2.000 m über Meeresspiegel vergrößert sich die maximal zulässige Höhe des Ölausdehnungsgefäßes (gemäß Abschnitt Höhe des Ölausdehnungsgefäßes [► 45]) um diesen Mindestabstand Hmin von Ölspiegel zu Laststufenschalterkopfdeckel. Beispiel: Für eine Aufstellungshöhe HNHN von 2.500 m über Meeresspiegel ergibt sich die maximal zulässige Höhe Hmax des Ölausdehnungsgefäßes wie folgt: Hmax(2500m) = Hmax(0m) + Hmin = 5 m + 0,5 m = 5,5 m. Für Aufstellungshöhen HNHN größer 4.000 m oder andere Anwendungen wie z. B. Hermetik halten Sie bitte Rücksprache mit der Maschinenfabrik Reinhausen GmbH (MR). 46 Technische Daten TD 61 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 4 Mechanische und konstruktive Eigenschaften 4.3.3 Mindestvolumen des Ölausdehnungsgefäßes Für die Dimensionierung muss die maximale Ausdehnung des Laststufenschalteröls berücksichtigt werden. Daraus ergibt sich das erforderliche Nutzvolumen, das innerhalb des Ölausdehnungsgefäßes zur Verfügung stehen muss. Bei den empfohlenen Werten sind folgenden Rahmenbedingungen zu Grunde gelegt: ▪ Als Isoliermedium wird Mineralöl für Transformatoren nach IEC 60296 (Specification for unused mineral insulating oils for transformers and switchgear) eingesetzt. ▪ Bei den Berechnungen wird ein Ausdehnungskoeffizienten γ = 0,0008 K-1 für das Mineralöl zu Grunde gelegt. Hiermit wird eine größere Toleranz als in der Vergangenheit berücksichtigt. ▪ Der Temperaturbereich des umgebenden Transformatoröls erstreckt sich von – 25 °C bis + 105 °C und bei Überlast bis + 115 °C gemäß IEC 60214-1. Ist der Laststufenschalter für Temperaturen bis - 40 °C zugelassen, muss ein Zuschlag von ca. 10 % für das maximale Ölausdehnungsvolumen und für die Mindestfüllmenge berücksichtigt werden. Für die Ölfüllung muss die gesamte Ölmenge im Ölhaushalt des Laststufenschalters berücksichtigt werden. Die angegebene Mindestfüllmenge innerhalb des Laststufenschalterölgefäßes ist eine Teilmenge davon und bezieht sich auf die Ölausdehnung bei 20 °C. Die gesamte Ölmenge ergibt sich aus der Summe der einzelnen Volumina von: 1. Ölfüllmenge Laststufenschalterölgefäß gemäß der produktspezifischen Technischen Daten 2. Füllmenge der Rohrleitungen zum Ölausdehnungsgefäß des Laststufenschalters 3. Füllmenge Sumpf im Ölausdehnungsgefäß des Laststufenschalters 4. Zuzüglich Mindestfüllmenge gemäß nachfolgender Tabelle 5. Darüber hinaus müssen die Verbrauchsmengen für Ölprobenentnahmen berücksichtigt werden. Als praxisnaher Wert werden z. B. 2 Ölproben á 10 l angesehen. Schaltertyp VACUTAP® VV III VACUTAP® VV I VACUTAP® VM® VACUTAP® VM® VACUTAP® VR® VACUTAP® VR® Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE Um [kV] Mindestnutzvolumen [dm³] Mindestfüllmenge bei 20 °C [dm³] 40-145 76-145 72,5-123 170-300 72,5-170 245 45 23 23 30 30 35 13 6 6 9 9 10 Technische Daten TD 61 47 4 Mechanische und konstruktive Eigenschaften Schaltertyp VACUTAP® VR® OILTAP® V III…Y OILTAP® V III…D OILTAP® V I OILTAP® M/MS OILTAP® M/MS OILTAP® R/RM OILTAP® R/RM OILTAP® G OILTAP® G Um [kV] Mindestnutzvolumen [dm³] Mindestfüllmenge bei 20 °C [dm³] 300-362 200-350 200-350 350 72,5-170 245 72,5-170 245-300 72,5-245 300-362 40 21 27 15 25 30 30 35 200 220 11 6 8 4 7 9 8 10 35 45 Tabelle 18: Mindestnutzvolumen und Mindestfüllmenge im Ölausdehnungsgefäß des Laststufenschalters Abbildung 21: Ausdehnungsvolumen und Mindestfüllmenge S V1 V2 48 Technische Daten TD 61 Sumpf im Ölausdehnungsgefäß Mindestfüllmenge im Ölausdehnungsgefäß bei 20 °C Ausdehnungsvolumen des Laststufenschalteröls = Mindestnutzvolumen des Ölausdehnungsgefäßes 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 4 Mechanische und konstruktive Eigenschaften 4.3.4 Trockenvorlage für das Laststufenschalteröl Sobald sich das Ölvolumen im Laststufenschalterölgefäß ändert, erfolgt ein Luftaustausch zwischen Ausdehner und Umgebung (außer bei Hermetikanwendungen). Die Verbindung zwischen der Luft über dem Ölspiegel im Ausdehner und der Umgebungsluft wird in der Regel über eine Trockenvorlage hergestellt, die die einströmende Umgebungsluft entfeuchtet. Eine verbrauchte Trockenvorlage kann daher zu einem Anstieg des Wassergehaltes im Isolieröl und damit zu einer Verringerung der Isolationsfestigkeit führen. Für die Dimensionierung der Trockenvorlage sind folgende Kriterien maßgeblich: ▪ die Kapazität des Trockenmittels zur Feuchteaufnahme ▪ die Schichtdicke des unverbrauchten Trockenmittels ▪ die Schalthäufigkeit ▪ Umweltbedingungen Zur Bestimmung eines Richtwertes für die Verbrauchsmengen legen wir die folgenden Annahmen zu Grunde: ▪ Als Trockenmittel wird Silicagel (orange) eingesetzt. Die Kapazität zur Aufnahme von Feuchtigkeit liegt bei ca. 35 Gewichtsprozenten. ▪ Ausgehend von der Geometrie handelsüblicher Trockenvorlagen muss die Schichtdicke des unverbrauchten Silicagels zu jedem Zeitpunkt über 5cm liegen, um eine Trocknung der einströmenden Luft sicher zu gewährleisten. ▪ Für die Schalthäufigkeit legen wir drei unterschiedliche Werte zu Grunde ▪ – 2.000 Schaltungen pro Jahr (z. B. Netzanwendung mit geringer Schaltzahl) – 10.000 Schaltungen pro Jahr (z. B. Netzanwendung mit hoher Schaltzahl) – 250.000 Schaltungen pro Jahr (z. B. Industrieanwendung Ofenbetrieb) Ausgehend von einer hohen durchschnittlichen relativen Luftfeuchtigkeit von ca. 70 % beträgt die absolute Luftfeuchtigkeit in gemäßigten Klimazonen ca. 12,6 g/m³ und in tropisch-feuchten Klimazonen ca. 36,4 g/m³. Aus diesen Annahmen ergibt sich der Jahresbedarf an Silicagel (inklusive Reserve-Trockenvorlage). Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE Technische Daten TD 61 49 4 Mechanische und konstruktive Eigenschaften Für Regionen mit gemäßigtem Klima: Laststufenschalter Typ VACUTAP® VV® Anzahl der Schaltungen pro Jahr 2.000 10.000 250.000 0,5 0,5 1,1 0,5 0,6 2,5 0,9 1,0 3,5 VACUTAP® VM® OILTAP® V OILTAP® MS OILTAP® M VACUTAP® VR® OILTAP® RM OILTAP® R OILTAP® G Tabelle 19: Gemäßigtes Klima: Jahresbedarf Trockenvorlage in kg Für Regionen mit tropisch-feuchtem Klima: Laststufenschalter Typ VACUTAP® VV® Anzahl der Schaltungen pro Jahr 2.000 10.000 250.000 0,7 0,8 2,4 0,8 1,0 6,6 1,9 2,2 9,5 VACUTAP® VM® OILTAP® V OILTAP® MS OILTAP® M VACUTAP® VR® OILTAP® RM OILTAP® R OILTAP® G Tabelle 20: Tropisch-feuchtes Klima: Jahresbedarf Trockenvorlage in kg 50 Technische Daten TD 61 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 4 Mechanische und konstruktive Eigenschaften 4.4 Parallelschaltung von Wählerebenen Zur Stromaufteilung an den Anschlusskontakten des Wählers oder Umstellers sind optional Parallelbrücken zur Parallelschaltung von Wählerebenen erhältlich. Details hierzu finden Sie in den Technische Daten des jeweiligen Laststufenschalters bzw. Umstellers. Bei Anwendungen mit erzwungener Stromteilung [► 35] sind Parallelbrücken nicht zulässig. Bei Anwendungen ohne erzwungene Stromteilung sind Parallelbrücken auch dann erforderlich, wenn die Feinstufenwicklung in zwei oder mehreren Teilleitern gewickelt worden ist, und jeder dieser Teilstränge als Anzapfung zu den Anschlusskontakten geführt wird. Diese Maßnahme verhindert sicher: ▪ Die Verschleppung von Ausgleichströmen in die Strombahnen von Wähler und Lastumschalter ▪ Einen Kommutierungslichtbogen an bewegten Wählerkontaktbrücken ▪ Überspannungen zwischen benachbarten parallelgeschalteten Anschlusskontakten Parallelbrücken sind außerdem im Fall einer Polungsmaßnahme [► 25] erforderlich, damit der Polungswiderstand für alle parallel geschalteten Wicklungsteile wirksam ist. 4.5 Hinweise zum Einbau Auf lotrechten Einbau der Laststufenschalter und Umsteller ist zu achten! Laststufenschalter nach dem Lastumschalter-Wähler-Prinzip und Umsteller dürfen max. 1°, Laststufenschalter nach dem Lastwähler-Prinzip max. 1,5° Abweichung von der Senkrechten aufweisen. Eine Abweichung aufgrund von mechanischen Belastungen durch die Anschlussleitungen zur Feinstufenwicklung ist nicht zulässig, die Anschlussleitungen sind mechanisch verspannungsfrei am Wähler anzuschließen. Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE Technische Daten TD 61 51 5 Hinweise zur Transformatorprüfung 5 Hinweise zur Transformatorprüfung In diesem Kapitel finden Sie einige grundsätzliche Hinweise zu den Transformatorprüfungen. Für die einzelnen Produkte müssen die detaillierten Beschreibungen der mitgelieferten technischen Unterlagen beachtet werden. Bei Unklarheiten bezüglich der Prüfungen wenden Sie sich bitte an die Maschinenfabrik Reinhausen GmbH (MR). 5.1 Übersetzungsmessung Vor dem Trocknen des Transformators empfiehlt sich die Durchführung einer Übersetzungsmessung. Folgende allgemeine Hinweise müssen bei der Durchführung beachtet werden: ▪ Laststufenschalter und Umsteller dürfen nur über die Antriebswelle der oberen Getriebestufe betätigt werden. Die maximale Drehzahl von 250 U/min darf dabei nicht überschritten werden. ▪ Zu viele Schaltungen ohne vollständige Ölfüllung führen zu Schäden am Laststufenschalter und Umsteller! Vor der Trocknung nicht öfter als 250 Mal schalten. ▪ Vor der ersten Betätigung nach der Trocknung ▪ – muss das Ölgefäß des Laststufenschalters vollständig mit Öl gefüllt sein – müssen Wähler, Umsteller und ARS vollständig im Transformatoröl eingetaucht sein. Die erreichte Betriebsstellung muss durch das Schauglas beobachtet werden. Die Endstellungen, die aus dem mitgelieferten Anschlussschaltbild zu entnehmen sind, dürfen auf keinen Fall überfahren werden. 5.2 Gleichstromwiderstandsmessung Beachten Sie nachfolgend aufgeführte Messszenarien und die damit einhergehenden maximalen Messströme bei der Gleichstromwiderstandsmessung am Transformator. Der Messgleichstrom wird normalerweise auf 10 % des Bemessungsstromes der gemessenen Transformatorwicklung begrenzt, um eine übermäßige Erwärmung der Wicklung zu vermeiden. Die Gleichstromwiderstandsmessung wird in verschiedenen Betriebsstellungen des Laststufenschalters und Umstellers durchgeführt. Wird der Messstrom während des Wechsels der Betriebsstellung nicht unterbrochen, so muss der Messstrom bei leerem Laststufenschalterölgefäß auf einen Wert von 10 A DC begrenzt werden. Wird der Messstrom während des Wechsels der Betriebsstellung unterbrochen (Messstrom gleich 0 A), so gilt während der Messung ein maximal zulässiger Wert von 50 A DC. 52 Technische Daten TD 61 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 5 Hinweise zur Transformatorprüfung Laststufenschalterölgefäß Ohne Unterbrechung während des Wechsels der Betriebsstellung Mit Unterbrechung während des Wechsels der Betriebsstellung Ölgefäß leer Ölgefäß mit Isolieröl gefüllt maximal 10 A DC maximal 50 A DC maximal 50 A DC maximal 50 A DC Tabelle 21: Maximal zulässige Messströme 5.3 Betätigung des Laststufenschalters während der Transformatorenprüfung Wird beim erregten Transformator der Laststufenschalter betätigt, ist dies nur bei Nennfrequenz zulässig. Dies gilt auch für Leerlaufbetrieb. 5.4 Elektrische Hochspannungsprüfung Während der elektrischen Hochspannungsprüfung am Transformator müssen zusätzliche Sicherheitshinweise insbesondere für die Vorbereitung und die Bedienung des Motorantriebes beachtet werden. Eine detaillierte Beschreibung finden Sie in der Dokumentation, die mit dem Motorantrieb ausgeliefert wird. 5.5 Isolationsprüfung Der Motorantrieb wird isolationsgeprüft ausgeliefert und muss während dieser Transformatorenprüfung von der zu prüfenden Strecke getrennt werden, um eine erhöhte Belastung für die Komponenten, die im Motorantrieb verbaut sind, auszuschließen. Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE Technische Daten TD 61 53 6 Anwendungsfälle 6 Anwendungsfälle Bei bestimmten Anwendungen müssen zusätzlich zu den bisherigen Informationen noch folgende Besonderheiten beachtet werden: 6.1 Transformatoren für Lichtbogenöfen Bei Laststufenschaltern, die in Transformatoren für Lichtbogenöfen eingesetzt sind, treten betriebsmäßig Überlastungen bis zur 2,5-fachen Transformatornennlast auf. Diesen Betriebsbedingungen müssen die Laststufenschalter durch folgende Maßnahmen angepasst werden: VACUTAP® VR® und VM®: Es sind die Stufenleistungsdiagramme für Lichtbogenofenbetrieb aus den Technischen Daten des VACUTAP® VR und VM® heranzuziehen. VACUTAP® VV® sowie OILTAP® MS, M, RM, R und G: Für den geforderten Bemessungsdurchgangsstrom wird die zulässige Stufenleistung auf 80 % der in den Technischen Daten des jeweiligen Laststufenschalters angegebenen relevanten Bemessungsstufenleistung reduziert. OILTAP® V: OILTAP V200 ist für diese Betriebsart nicht zugelassen, bei OILTAP V350 ist der Bemessungsdurchgangsstrom auf 200 A begrenzt. 6.2 Anwendungen mit variabler Stufenspannung Bei Anwendungen mit variabler Stufenspannung ist stets die größte auftretende Stufenspannung für die Auswahl des Laststufenschalters bestimmend. Beispiele derartiger Anwendungen sind: ▪ Variabler magnetischer Fluss ▪ Feinstufenwicklungen mit unterschiedlichen Windungszahlen ▪ Lastabhängige und positionsabhängige Stufenspannung bei Phasenschiebertransformatoren ▪ Betrieb bei ungewöhnlich stark veränderlicher Netzspannung Werden für einen Laststufenschalter unterschiedliche Wertepaare von Stufenspannung und zugehörigem Durchgangsstrom gefordert, muss die Kombination aus höchster Stufenspannung und höchstem Durchgangsstrom innerhalb des zulässigen Schaltleistungsbereiches des betreffenden Laststufenschaltertyps liegen, auch wenn diese Stufenspannung und dieser Durchgangsstrom nicht gleichzeitig auftreten. Beispiel: Ein Transformator wird mit konstanter Leistung in einem großen Bereich schwankender Netzspannung betrieben. Dann tritt die höchste Stufenspannung bei höchster Netzspannung zusammen mit einem der Transformatorleistung entsprechenden, kleinen Durchgangsstrom auf und der größte 54 Technische Daten TD 61 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 6 Anwendungsfälle Durchgangsstrom tritt zusammen mit der niedrigsten Stufenspannung bei der niedrigsten Netzspannung auf. Der Laststufenschalter muss dann so ausgelegt werden, als ob die höchste Stufenspannung zusammen mit dem höchsten Durchgangsstrom auftreten würde. Der Grund dafür ist die notwendige Anpassung des Überschaltwiderstandes sowohl an die Stufenspannung als auch an den Durchgangsstrom. Generell gilt für diese Anpassung: Hohe Stufenspannungen erfordern hohe Werte für den Überschaltwiderstand, hohe Durchgangsströme erfordern dagegen niedrige Werte des Überschaltwiderstandes. Eine Lösung für die Anpassung des Überschaltwiderstandes gibt es deshalb nur, wenn es einen Widerstandswert gibt, der für die höchste Stufenspannung und gleichzeitig für den höchsten Durchgangsstrom geeignet ist. Ansonsten müsste im obigen Beispiel der Wert des Überschaltwiderstandes den unterschiedlichen Netzspannungen ständig angepasst werden. Den geeigneten Widerstandswert gibt es immer, wenn das Wertepaar von höchster Stufenspannung und höchstem Durchgangsstrom innerhalb des zulässigen Schaltleistungsbereiches liegt. Liegt dieses Wertepaar knapp außerhalb des zulässigen Schaltleistungsbereiches, muss im Einzelfall von der Maschinenfabrik Reinhausen GmbH (MR) geprüft werden, ob es noch eine Lösung für die Anpassung des Überschaltwiderstandes gibt. Bei größerer Überschreitung des zulässigen Schaltleistungsbereiches muss ein Schaltertyp mit größerer Schaltleistung eingesetzt werden. 6.3 Hermetisch geschlossene Transformatoren Bei hermetisch geschlossenen Transformatoren arbeitet auch der Laststufenschalter unter Hermetikabschluss. Nur VACUTAP®-Laststufenschalter sind für solche Anwendungen zugelassen. Im normalen Netzbetrieb entstehen je nach Anwendungen keine oder nur sehr geringe Mengen freier Gase, die sich vollständig im Öl lösen. Daher kann auf eine automatische Entlüftung verzichtet werden. Da die Gasentwicklung maßgeblich durch die Beladung des Öles mit Umweltgasen bestimmt wird, müssen Laststufenschalter für Hermetikanwendungen mit entgastem Öl und unter Vakuum befüllt werden. Bei VACUTAP®-Laststufenschalter für Hermetikanwendungen gilt folgendes Schutzkonzept: ▪ Auf dem Laststufenschalterdeckel muss ein Druckentlastungsventil (z.B. MPreC®) vorgesehen werden. Dieses muss im Störungsfall zwingend den Leistungsschalter des Transformators auslösen. ▪ Anstelle des RS2001 muss ein Zweischwimmer-Buchholzrelais (z.B. MSafe®) verwendet werden. Der erste (obere) Schwimmer des Buchholz-Relais löst zwingend die Meldung „Gaswarnung“ aus. Der zweite (untere) Schwimmer des Buchholz-Relais steht in funktionaler Verbindung mit der Schwallklappe und kann optional ebenfalls zum Auslösen des Leistungsschalters des Transformators genutzt werden. Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE Technische Daten TD 61 55 6 Anwendungsfälle Hinsichtlich der Verwendung von alternativen Isolierflüssigkeiten bei Hermetikanwendungen gelten die gleichen Einsatzbedingungen und Beschränkungen wie bei freiatmenden Installationen. Natürliche Ester dürfen nur in Verbindung mit hermetisch geschlossenen Systemen eingesetzt werden. Auf Anfrage können MR-Laststufenschalter auch in hermetisch geschlossenen Transformatoren mit Gaspolster eingesetzt werden. Hierzu ist bereits in der Anfrage die Angabe der maximalen Gaspolsterdicke unterhalb des Transformatordeckels erforderlich. 6.4 Betrieb in explosionsgefährdeter Umgebung Folgende MR-Produkte sind für den Betrieb in explosionsgefährdeten Bereichen zertifiziert: Produkt 1 2 3 4 5 6 7 8 II 3G Ex nAC IIC T3 Gc VACUTAP® VV-Ex Schutzrelais RS 2001-Ex (GK3) II 3G Ex nAC IIC T4 Gc Schutzrelais RS 2001-Ex (GK2) II 2G Ex ia IIC T4 Gb TAPMOTION® ED 100 S-Ex (200°C) II 2G Ex px IIC T3 Gb TAPMOTION® ED 100 S-Ex (130°C) II 2G Ex px IIC T4 Gb Antriebswelle-Ex (nicht elektrisch) II 2G Ex - IIC T4 - VACUTAP® VM-Ex VACUTAP® VR I II III-Ex VACUTAP® VR I HD-Ex Ziffer 1 2 3 4 5 6 7 8 Bedeutung Zeichen für Explosionsschutz Gerätegruppe Gerätekategorie Explosionsgeschützte Betriebsmittel Zündschutzart Explosionsgruppe Temperaturklasse Geräteschutzniveau Zu beachten ist, dass die EX-Ausführungen der Laststufenschalter und des Schutzrelais nur bei Verwendung von Mineralöl nach IEC 60296 oder synthetischen Esterflüssigkeiten nach IEC 61099 zugelassen sind. Die Überlast des Laststufenschalters ist dabei auf den 1,5-fachen Nennstrom begrenzt. 56 Technische Daten TD 61 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 6 Anwendungsfälle Weitere detaillierte Informationen finden Sie in den produktspezifischen technischen Unterlagen sowie auf der REINHAUSEN Corporate Website: www.reinhausen.com. 6.5 Sonderanwendungen Bei Laststufenschaltern für weitere Sonderanwendungen (z. B. HGÜ, Generatorbetrieb, Phasenschieber, Traktionstransformatoren, Drosseln, Anwendungen mit aufgetrenntem Sternpunkt, etc.) müssen die Informationen in den Bestellangaben und der zugehörigen Ausfüllhilfe beachtet werden. Bei Rückfragen wenden Sie sich bitte an die Maschinenfabrik Reinhausen GmbH (MR). Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE Technische Daten TD 61 57 7 Antriebe für Laststufenschalter und Umsteller 7 Antriebe für Laststufenschalter und Umsteller 7.1 Motorantrieb TAPMOTION® ED In diesem Kapitel finden Sie eine Funktionsbeschreibung, sowie eine Erläuterung zu dem Typenschlüssel und die wichtigsten technischen Daten für den Motorantrieb TAPMOTION® ED. Die zugehörigen Maßzeichnungen finden Sie im Anhang, siehe [► 76]. Weitere detaillierte Informationen sowie Hinweise für Sondervarianten finden Sie in den produktspezifischen technischen Unterlagen sowie auf der REINHAUSEN Corporate Website: www.reinhausen.com. 7.1.1 Funktionsbeschreibung Der Motorantrieb dient der Anpassung der Betriebsstellung von Laststufenschaltern/Umstellern in Regeltransformatoren an die jeweiligen betrieblichen Erfordernisse. Die Laststufenschaltung wird durch die Betätigung des Motorantriebes (einmaliger Steuerimpuls, z. B. durch ein Gerät der TAPCON®-Serie) eingeleitet. Dieser Verstellvorgang wird zwangsläufig beendet, unabhängig davon, ob während des Schaltvorganges weitere Steuerimpulse gegeben werden. Eine erneute Schaltung ist in der Standardausführung erst nach Ruhestellung aller Steuergeräte möglich. 7.1.2 Typenbezeichnung Die unterschiedlichen Basisausführungen des TAPMOTION® ED werden durch eindeutige Produktbezeichnungen gekennzeichnet. Typbezeichnung Beschreibung Varianten ED 100-ST ED 100-ST Produktbezeichnung Lastgetriebeausführung ED 100-ST Schutzgehäuseausführung Electric Drive 100 oder 200 (abhängig vom erforderlichen Drehmoment) S = kleines Schutzgehäuse ED 100-ST Sonderanwendungen L = großes Schutzgehäuse … = ohne C = Tauchkernspulenausführung T = TAPCON® oder TAPGUARD® 58 Technische Daten TD 61 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 7 Antriebe für Laststufenschalter und Umsteller Typbezeichnung Beschreibung Varianten ED 100-S-ISM Sonderanwendung ISM = „Integrated Smart Module“ zur Datenerfassung, Datenaggregation und Dateninterpretation am Transformator Tabelle 22: Typbezeichnung 7.1.3 Technische Daten TAPMOTION® ED Die technischen Daten entsprechen der Standardausführung und können von der gelieferten Ausführung abweichen. Änderungen bleiben vorbehalten. Motorantrieb ED 100-S/L Motorleistung Spannungsversorgung Motorkreis Strom Frequenz Synchrondrehzahl Umdrehung der Antriebswelle je Schaltung Laufzeit je Stufenschaltung Bemessungsdrehmoment an der Antriebswelle Umdrehungen der Handkurbel je Schaltung Maximale Anzahl der Betriebsstellungen Spannungsversorgung Steuer- und Heizkreis Leistungsaufnahme des Steuerstromkreises (Ansteuerung/Betrieb) Heizleistung ED 200-S/L 0,75 kW 2,0 kW 3 AC/N 230/400 V ca. 1,9 A ca. 5,2 A 50 Hz 1500 1/min 16,5 ca. 5,4 s 45 Nm 90 Nm 33 35 AC 230 V 100 VA/25 VA 2,2 kW ca. 6,2 A 125 Nm 54 50 W bei ED 100/200 S 60 W bei ED 100/200 L - 25 °C bis + 50 °C IP 66 nach DIN EN 60529 2 kV/60 s maximal 130 kg Temperaturbereich (Umgebungstemperatur) Schutz gegen Fremdkörper und Wasser Prüfspannung gegen Erde Gewicht Tabelle 23: Technische Daten TAPMOTION® ED Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE Technische Daten TD 61 59 7 Antriebe für Laststufenschalter und Umsteller 7.2 Handantrieb TAPMOTION® DD In diesem Kapitel finden Sie eine Funktionsbeschreibung, sowie die wichtigsten technischen Daten für den Handantrieb TAPMOTION® DD. Weitere detaillierte Informationen sowie Hinweise für Sondervarianten finden Sie in den produktspezifischen technischen Unterlagen sowie auf der REINHAUSEN Corporate Website: www.reinhausen.com. 7.2.1 Funktionsbeschreibung Der Handantrieb dient der Anpassung der Betriebsstellung von Umstellern in Regeltransformatoren an die jeweiligen betrieblichen Erfordernisse. Die Schaltung wird durch die Betätigung des Handantriebes eingeleitet. Nach Beendigung einer Schaltung wird der Handantrieb zwangsverriegelt. Eine erneute Schaltung ist erst wieder möglich, wenn der Handantrieb manuell entriegelt wird. 7.2.2 Technische Daten TAPMOTION® DD Handantrieb Schutzgehäuse Getriebe Maximal übertragbares Drehmoment Anzahl der Betriebsstellungen Umdrehungen je Schaltung an der Handkurbel Stellungsanzeige Schaltschrittanzeige Sicherheitseinrichtungen für Freiluftausführung, Schutzart IP 55 Lastgetriebe für Handkurbel, Übersetzung 2:1, Hilfsgetriebe für Stellungsanzeige und Antriebsblockierung ca. 90 Nm an der Abtriebswelle bei ca. 200 N am Griff der Handkurbel maximal 17 8 Ziffernscheibe hinter Schauglas Anzeige hinter Schauglas Mechanische Verriegelung Vorhängeschloss; Freigabe ist für jede Schaltung erforderlich (Zwangsverklinkung) Elektrische Verriegelung Nockenschalter; Umschaltung erfolgt beim Entriegeln durch den Bedienhebel Schaltvermögen: 24...250 V = 100 W AC/DC Elektromechanische Verriegelung (optional) Gehäuseabmessungen Gewicht 60 Technische Daten TD 61 Sperrmagnet; Der Sperrmagnet (Y1) muss vor dem Schaltvorgang durch Anlegen der entsprechenden Spannung (je nach Ausführung 110...125 VDC, 220 VDC, 95...140 VAC oder 230 VAC) entriegelt werden. 420 x 434 x 199 mm (B x H x T) ca. 25 kg 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 7 Antriebe für Laststufenschalter und Umsteller Handantrieb Temperaturbereich - 45 °C…+ 70 °C Tabelle 24: Technische Daten TAPMOTION® DD Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE Technische Daten TD 61 61 8 Antriebswelle 8 Antriebswelle In diesem Kapitel finden Sie eine Funktionsbeschreibung, sowie Informationen zu Aufbau, Ausführungen und Lieferlängen der Antriebswelle. Ein Maßzeichnung des zugehörigen Winkelgetriebes finden Sie im Anhang, siehe [► 78]. Weitere detaillierte Informationen finden Sie in den produktspezifischen technischen Unterlagen sowie auf der REINHAUSEN Corporate Website: www.reinhausen.com. 8.1 Funktionsbeschreibung Die Antriebswelle ist die mechanische Verbindung zwischen Antrieb und Laststufenschalterkopf oder Umstellerkopf. Die Umlenkung von der vertikalen in die horizontale Richtung erfolgt durch das Winkelgetriebe. Dementsprechend muss bei der Montage die senkrechte Antriebswelle zwischen Antrieb und Winkelgetriebe und die waagerechte Antriebswelle zwischen Winkelgetriebe und Laststufenschalter oder Umsteller angebracht werden. 8.2 Aufbau/Ausführungen der Antriebswelle Die Antriebswelle ist als Vierkantrohr ausgeführt und wird an beiden Enden durch zwei Kupplungsschalen und einen Kupplungsbolzen mit dem an- bzw. abtreibenden Wellenende des anzuschließenden Gerätes gekuppelt. 8.2.1 Antriebswelle ohne Gelenkwelle, ohne Isolator (= Normalausführung) Abbildung 22: Antriebswelle ohne Gelenkwelle, ohne Isolator (= Normalausführung) Konfiguration Mitte Handkurbel – Mitte Winkelgetriebe (maximal zulässiger axialer Versatz 2°) 62 Technische Daten TD 61 061/03 DE V 1 min [mm] 526 Zwischenlager bei [mm] V 1 > 2462 Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 8 Antriebswelle 8.2.2 Antriebswelle ohne Gelenkwelle, mit Isolator (= Sonderausführung) Abbildung 23: Antriebswelle ohne Gelenkwelle, mit Isolator (= Sonderausführung) Konfiguration Mitte Handkurbel – Mitte Winkelgetriebe (maximal zulässiger axialer Versatz 2°) V 1 min [mm] 697 Zwischenlager bei [mm] V 1 > 2462 8.2.3 Antriebswelle mit Gelenkwelle, ohne Isolator (= Sonderausführung) Abbildung 24: Antriebswelle mit Gelenkwelle, ohne Isolator (= Sonderausführung) Konfiguration Mitte Handkurbel – Mitte Winkelgetriebe (maximal zulässiger axialer Versatz alpha = 20°) Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE V 1 min [mm] 790 Zwischenlager bei [mm] V 1 > 2556 Technische Daten TD 61 63 8 Antriebswelle 8.2.4 Antriebswelle mit Gelenkwelle, mit Isolator (= Sonderausführung) Abbildung 25: Antriebswelle mit Gelenkwelle, mit Isolator (= Sonderausführung) Konfiguration Mitte Handkurbel – Mitte Winkelgetriebe (maximal zulässiger axialer Versatz alpha = 20°) V 1 min [mm] 975 Zwischenlager bei [mm] V 1 > 2556 8.2.5 Lieferlängen Die Vierkantrohre und das senkrechte Schutzblech werden in Überlänge (abgestufte Einheitslängen) geliefert. Diese Teile müssen bei der Montage am Transformator auf das richtige Maß zugeschnitten werden. In seltenen Fällen ist beim Teleskopschutzrohr das Innenrohr abzulängen. Folgende Einheitslängen sind für die Verbindung zum Motorantrieb und Handantrieb verfügbar: 400 mm, 600 mm, 900 mm, 1.300 mm, 1.700 mm, 2.000 mm. Die Einheitslänge 2.500 mm darf nur in Verbindung mit dem Handantrieb eingesetzt werden und ist nur für den senkrechten Einbau ohne Wellenschutz möglich. Die höchste Gesamtgestängelänge von dem Antrieb bis zum letzten Pol beträgt 15 m. 64 Technische Daten TD 61 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 9 Schutzrelais RS 9 Schutzrelais RS In diesem Kapitel finden Sie eine Funktionsbeschreibung, sowie die wichtigsten technischen Daten für das Schutzrelais RS. Zusätzliche Informationen zu Schutzeinrichtungen finden Sie im Kapitel Druckbeanspruchungen im Betrieb [► 43]. Weitere detaillierte Informationen sowie Hinweise für Sondervarianten finden Sie in den produktspezifischen technischen Unterlagen sowie auf der REINHAUSEN Corporate Website: www.reinhausen.com. 9.1 Funktionsbeschreibung Das Schutzrelais RS ist vorgesehen zum Schutz des Laststufenschalters und des Transformators bei einer Störung innerhalb des Laststufenschalterölgefäßes. Es spricht an, wenn die vorgegebene Ölströmungsgeschwindigkeit vom Laststufenschalterkopf zum Ölausdehnungsgefäß durch eine Störung überschritten wird. Das strömende Öl betätigt die Stauklappe, die in die Stellung AUS kippt. Dadurch wird der Kontakt in der Schutzgasmagnetschaltröhre betätigt, der Leistungsschalter ausgelöst und der Transformator spannungslos geschaltet. Lastumschaltungen bei Bemessungsschaltleistung oder zulässiger Überlast führen nicht zum Ansprechen des Schutzrelais. Das Schutzrelais reagiert auf Ölströmung und nicht auf Gasansammlung im Schutzrelais. Eine Entlüftung des Schutzrelais bei der Ölfüllung des Transformators ist nicht erforderlich. Eine Gasansammlung im Schutzrelais ist normal. Das Schutzrelais ist Bestandteil eines ölisolierten Laststufenschalters und entspricht in seinen Eigenschaften der IEC-Publikation 60214-1 in der jeweilig gültigen Fassung. Es gehört daher zum Umfang unserer Lieferung. 9.2 Technische Daten Allgemeine technische Daten Gehäuse Schutzart Relaisantrieb Gewicht Ölströmgeschwindigkeit der erhältlichen Varianten bei Ansprechen (20 °C Öltemperatur) Freiluftausführung IP 54 Stauklappe mit Öffnung ca. 3,5 kg 0,65 m/s 1,20 m/s 3,00 m/s 4,80 m/s Tabelle 25: Allgemeine technische Daten Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE Technische Daten TD 61 65 9 Schutzrelais RS Auslöseschalter Das Schutzrelais kann entweder mit einer Schutzgasmagnetschaltröhre Schließer NO oder mit Öffner NC geliefert werden (siehe mitgelieferte Maßzeichnung). Weitere Kontaktbestückungen sind als Sonderausführung lieferbar. Elektrische Daten für Schutzgasmagnetschaltröhre Schließer NO oder Öffner NC Schaltleistung AC 1,2 VA…400 VA Schaltleistung DC Maximale Schaltspannung AC/DC 1,2 W…250 W 250 V Minimale Schaltspannung AC/DC Maximaler Schaltstrom AC/DC 24 V 2A Minimaler Schaltstrom AC/DC Wechselspannungsprüfung 4,8 mA bei 250 V Zwischen allen spannungsführenden Anschlüssen und den geerdeten Teilen: mindestens 2500 V, 50 Hz, Prüfdauer 1 Minute Zwischen den geöffneten Kontakten: mindestens 2000 V, 50 Hz, Prüfdauer 1 Minute Tabelle 26: Elektrische Daten für Schutzgasmagnetschaltröhre Schließer NO oder Öffner NC 66 Technische Daten TD 61 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 10 Ölfilteranlage OF 100 10 Ölfilteranlage OF 100 In diesem Kapitel finden Sie eine Funktionsbeschreibung, sowie die Einsatzkriterien und die wichtigsten technischen Daten für die Ölfilteranlage OF 100. Weitere detaillierte Informationen sowie Hinweise für Sondervarianten finden Sie in den produktspezifischen technischen Unterlagen sowie auf der REINHAUSEN Corporate Website: www.reinhausen.com. 10.1 Funktionsbeschreibung Bei jeder Lastumschaltung übernimmt die Ölfilteranlage OF 100 automatisch die Reinigung und mit Kombifilterpatrone zusätzlich die Trocknung des Isolieröls des Laststufenschalters. Flanschanschlüsse für den Ölvorlauf sind am unteren Deckel der Pumpeneinheit und für den Ölrücklauf am oberen Deckel angebracht. Die Pumpe saugt das Isolieröl über die Saugleitung des Laststufenschalters und über die Rohrleitung für den Vorlauf an. Das Isolieröl tritt unten in den Kessel der Pumpeneinheit ein und wird von der Pumpe durch die Filterpatrone gedrückt. Das gereinigte oder mit Kombifilterpatrone gereinigte und getrocknete Isolieröl verlässt die Pumpeneinheit über den Rücklaufanschluss und fließt über die Rohrleitung für den Rücklauf in den Laststufenschalterkopf zurück. In der Standardausführung der Ölfilteranlage OF 100 dient ein Druckschalter, der werksseitig auf 3,6 bar eingestellt ist, zur Fernmeldung des Arbeitsdrucks. Bei einem Druck von 3,6 bar schließt der Druckschalter einen Meldekontakt und zeigt das Erreichen des Grenzwertes an. Beim Anlaufen der Standard-Ölfilteranlage bei niedriger Öltemperatur kann der Druckschalter ansprechen, da die Ölviskosität mit abnehmender Temperatur zunimmt und dadurch der Arbeitsdruck ansteigt. Diese Meldung bei Öltemperaturen unter 20 °C kann ignoriert werden. Sonderausführung mit Temperaturschalter Um bei Temperaturen unter 20 °C Falschmeldungen des Druckschalters zu vermeiden, wird auf Kundenwunsch die Meldung des Druckschalters bei einer Öltemperatur unter 20 °C durch einen zusätzlich eingebauten Temperaturschalter unterdrückt. Ausführung für Kältebetrieb Die Ausführung für Kältebetrieb empfiehlt sich für Regionen, in denen die Temperaturen in der Ölfilteranlage OF 100 oder in den Rohrleitungen unter 5 °C fallen können. Zu diesem Zweck wird ein Thermostat verwendet, der die Ölfilteranlage bei sinkender Temperatur unter 0 °C auf Dauerbetrieb schaltet. Die Ölfilteranlage bleibt solange in Dauerbetrieb, bis die Öltemperatur über + 5 °C steigt. Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE Technische Daten TD 61 67 10 Ölfilteranlage OF 100 10.2 Einsatzkriterien Um eine einwandfreie Funktion der Ölfilteranlage sicherzustellen, muss pro Schaltersäule eine Pumpeneinheit mit Filterpatrone installiert werden. Der Einsatz der Ölfilteranlage mit Papierfilterpatrone wird bei Betrieb von Laststufenschaltern in Transformatoren mit jährlichen Schaltzahlen größer 15.000 empfohlen. Dadurch können sich die Wartungsintervalle verlängern. Durch den Einsatz der Ölfilteranlage mit Kombifilterpatrone wird zusätzlich der Wassergehalt des Öls reduziert. Der Einsatz der Ölfilteranlage OF 100 mit Kombifilterpatrone zur Einhaltung der geforderten dielektrischer Eigenschaften des Isolieröls ist für folgende Anwendungsfälle vorgeschrieben: Laststufenschalter OILTAP® Typ ... M I, RM I, R I, G I M III ...K RM I, R I, G I RM I, R I, G I M III ...D V III ...D Um [kV] höchste Spannung für Betriebsmittel OLTC Ub [kV] höchste Betriebsspannung (PhasePhase) 300 245 ≤ Ub < 260 362 auf Anfrage 123 76 260 ≤ Ub < 300 ≥ 300 79 < Ub ≤ 123 55 < Ub ≤ 79 Tabelle 27: Einsatzkriterien für die Ölfilteranlage mit Kombifilterpatrone Wenn die Ölfilteranlage in der Ölkühlanlage eingesetzt wird, ist die Verwendung von Kombifilterpatronen ebenfalls vorgeschrieben. Die Nachrüstung bereits in Betrieb befindlicher Laststufenschalter mit einer Ölfilteranlage kann gegebenenfalls nach Rücksprache mit Maschinenfabrik Reinhausen GmbH (MR) erfolgen. 68 Technische Daten TD 61 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 10 Ölfilteranlage OF 100 10.3 Technische Daten Pumpenmotor (Standard) Pumpe (Kreiselpumpe) Filterpatronen (alternativ) Kessel Leistung Spannung 1,1 kW 3 AC 230/400 V (weitere Spannungen auf Anfrage) 4,10/2,35 A Nennstrom 50 Hz oder 60 Hz Frequenz 3000 1/min (50 Hz), 3600 1/min (60 Hz) Synchrondrehzahl Fördermenge circa 65 l/min (35 l/min), bei Gegendruck 0,5 bar (3,6 bar) Papierfilter zur Reinigung des Isolieröls, Filterfeinheit circa 9 µm Kombifilter zur Reinigung und Trocknung des Isolieröls, Filterfeinheit circa 9 µm Wasseraufnahmekapazität circa 400 g Stahlzylinder mit Deckel und Boden, Freiluftausführung Maße (BxHxT) 410x925x406 mm Außenlackierung RAL 7033 Prüfdruck 6 bar Flanschanschluss für Vorlauf und Rücklauf Manometer (am Kessel angebaut) Druckschalter (am ▪ Einstellbereich 0…6 bar, Kessel angebaut) eingestellt auf 3,6 bar ▪ Schaltvermögen AC 250 V, Imax = 3 A ▪ Pmax = 500 VA/250 W circa 75 kg Steuerung im Motorantrieb des Stufenschalters Steuerung im separaten Steuerschrank (Sonderausführung) Gewicht der Pumpeneinheit (trocken) Ölfüllmenge circa 35 l Einbau der Bedienelemente in Schwenkrahmenfront des Motorantriebs (IP 66) Spannung AC 230 V Einbau der Komponenten im separaten Steuerschrank (IP 55) Maße (BxHxT) 400x600x210 mm Lackierung RAL 7033 Gewicht circa 10,5 kg Spannung AC 230 V Heizung ▪ Spannung: AC 230 V ▪ Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE Leistung: 15 W Technische Daten TD 61 69 11 Auswahl des Laststufenschalters 11 Auswahl des Laststufenschalters 11.1 Auswahlprinzip Die Auswahl eines Laststufenschalters führt dann zu einem technisch und wirtschaftlich optimalen Ergebnis, wenn die an den Laststufenschalter gestellten Forderungen aufgrund der Betriebs- und Prüfbedingungen des Transformators gerade erfüllt werden. Sicherheitszuschläge auf einzelne Laststufenschalterdaten sind im Allgemeinen nicht notwendig. Zur Laststufenschalterauswahl müssen folgende wichtige Daten der Transformatorwicklung, an die der Laststufenschalter angeschlossen werden soll, bekannt sein. A) Daten der Transformatorwicklung 1 2 3 4 5 6 Bemessungsleistung PN Schaltung (Stern-, Dreieck-, Einphasenschaltung) Bemessungsspannung, Regelbereich: UN (1 ± x %) Stufenzahl, Grundschaltung der Feinstufenwicklung Bemessungsisolationspegel Spannungsbeanspruchung der Feinstufenwicklung bei Prüfung mit Blitzstoßspannung und induzierter Wechselspannung Daraus errechnen sich die Phasengrößen für den Laststufenschalter. B) Grunddaten des Laststufenschalters Ergibt sich aus den Daten der Transformatorwicklung (vorige Tabelle): maximaler Bemessungsdurchgangsstrom Iu Bemessungsstufenspannung Ui Bemessungsstufenleistung PStN = Iu · Ui 1, 2, und 3 3 und 4 berechneter Wert Der passende Laststufenschalter wird mit folgenden Merkmalen bestimmt: C) Bestimmung des Laststufenschalters Schritt 1 Laststufenschaltertyp Anzahl der Phasen maximaler Bemessungsdurchgangsstrom Ium Schritt 2 höchste Spannung für Betriebsmittel Um des Laststufenschalters Wählerbaureihe Grundschaltbild Zur korrekten Auswahl empfiehlt es sich, die produktspezifischen Technischen Daten heranzuziehen. 70 Technische Daten TD 61 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 11 Auswahl des Laststufenschalters Soweit erforderlich, müssen noch die folgenden Kenndaten des Laststufenschalters überprüft werden: ▪ Grenzschaltleistung des Laststufenschalters ▪ Zulässige Belastung mit Kurzzeitstrom ▪ Kontaktlebensdauer des Lastumschalters Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE Technische Daten TD 61 71 11 Auswahl des Laststufenschalters 11.2 Beispiel 1 Gesucht wird der passende Laststufenschalter für einen Drehstromleistungstransformator mit folgenden Daten: A) Daten der Transformatorwicklung 1 2 3 4 5 6 Bemessungsleistung Schaltung Bemessungsspannung, Regelbereich der Oberspannungswicklung Stufenzahl, Grundschaltung der Feinstufenwicklung Bemessungsisolationspegel der Oberspannungswicklung Spannungsbeanspruchung der Feinstufenwicklung bei Prüfung mit Blitzstoßspannung und induzierter Wechselspannung PN = 80 MVA Sternschaltung UN = 110 (1 ± 11 %) kV ± 9 Stufen, Wenderschaltung Bemessungsstehwechselspannung (50 Hz, 1 min.) 230 kV Bemessungsstehblitzstoßspannung (1,2/50 µs): 550 kV längs Regelbereich einer Phase: 250 kV (1,2/50 µs), 16 kV (50 Hz, 1 min.) zwischen den Anzapfungen verschiedener Phasen: 220 kV (1,2/50 µs), 24 kV (50 Hz, 1 min.) Abbildung 26: Laststufenschalterauswahl Beispiel 1 72 Technische Daten TD 61 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 11 Auswahl des Laststufenschalters B) Grunddaten des Laststufenschalters Ergibt sich aus den Daten der Transformatorwicklung (vorige Tabelle): Bemessungsdurchgangsstrom Bemessungsstufenspannung Bemessungsstufenleistung Iu = 80 · 106 VA / (110 (1 – 11 %) · 103 V · √3) = 472 A Ui = 110 · 103 V · 11 % / (9 · √3) = 777 V PStN = 472 A · 777 · 10–3 kV = 367 kVA C) Bestimmung des Laststufenschalters Schritt 1 Laststufenschaltertyp Anzahl der Phasen maximaler Bemessungsdurchgangsstrom Ium Schritt 2 höchste Spannung für Betriebsmittel Um des Laststufenschalters Wählerbaureihe Grundschaltbild Auswahl der Laststufenschalterausführung nach den Technischen Daten des VACUTAP® VM® VACUTAP® VM® 3 500 A Bestimmung der höchsten Spannung für Betriebsmittel Um, der Wählerbaureihe und des Grundschaltbildes 123 kV B 10 19 1 W D) Typbezeichnung VACUTAP® VM III 500 Y – 123 / B – 10 19 1 W VM III 500 Y Typ, Phasenzahl, Iu 123 / B Um, Wählerbaureihe Bemessungsleistung Bemessungsdurchgangsstrom Schaltung Bemessungsspannung, Regelbereich Isolation gegen Erde 10 19 1 W Grundschaltbild 80 MVA 472 A Stern 110 (1 ± 11 %) kV 550 kV (1,2/50 µs) Isolation längs Regelbereich 230 kV (50 Hz, 1 min.) 250 kV (1,2/50 µs) Stufenzahl Vorwähler 16 kV (50 Hz, 1 min.) ± 9 Stufen Wender Tabelle 28: Laststufenschalterauswahl Beispiel 1 Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE Technische Daten TD 61 73 11 Auswahl des Laststufenschalters 11.3 Beispiel 2 Gesucht wird der passende Laststufenschalter für einen Drehstromspartransformator mit folgenden Daten: A) Daten der Transformatorwicklung 1 2 3 4 5 6 Bemessungsleistung Schaltung Bemessungsspannung, Regelbereich der Oberspannungswicklung Stufenzahl, Grundschaltung der Feinstufenwicklung Bemessungsisolationspegel der Parallelwicklung Spannungsbeanspruchung der Feinstufenwicklung PN = 400 MVA Sternschaltung UN = 220 (1 ± 18 %) kV / 110 kV ± 11 Stufen, Wenderschaltung Bemessungsstehwechselspannung (50 Hz, 1 min.): 230 kV Bemessungsstehblitzstoßspannung (1,2/50 µs): 550 kV längs Regelbereich: 480 kV (1,2/50 µs), 49 kV (50 Hz, 1 min.) Abbildung 27: Laststufenschalterauswahl Beispiel 2 74 Technische Daten TD 61 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 11 Auswahl des Laststufenschalters B) Grunddaten des Laststufenschalters Ergibt sich aus den Daten der Transformatorwicklung (vorige Tabelle): Bemessungsdurchgangsstrom Bemessungsstufenspannung Bemessungsstufenleistung Iu = 400 · 106 VA / (220 (1 – 18 %) · 103 V · √3) = 1.280 A Ui = 220 · 103 V · 18 % / (11 · √3) = 2.078 V PStN = 1.280 A · 2.078 · 10–3 kV = 2.660 kVA C) Bestimmung des Laststufenschalters Schritt 1 Laststufenschaltertyp Anzahl der Phasen maximaler Bemessungsdurchgangsstrom Ium Schritt 2 höchste Spannung für Betriebsmittel Um des Laststufenschalters Wählerbaureihe Grundschaltbild Auswahl der Laststufenschalterausführung nach den Technischen Daten des VACUTAP® VR® VACUTAP® VRF 3 x 1phasig 1.300 A Bestimmung der höchsten Spannung für Betriebsmittel Um, der Wählerbaureihe und des Grundschaltbildes 123 kV D 12 23 1 W D) Typbezeichnung 3 x VACUTAP® VRF I 1301 – 123/D – 12 23 1 W 3x VRF I 1301 Typ, Phasenzahl, Iu 123 / D Um, Wählerbaureihe Bemessungsleistung Bemessungsdurchgangsstrom Schaltung Bemessungsspannung, Regelbereich Isolation gegen Erde 12 23 1 W Grundschaltbild 400 MVA 1.280 A Spartransformator 220 (1 ± 18 %) kV 550 kV (1,2/50 µs) Isolation längs Regelbereich 230 kV (50 Hz, 1 min.) 480 kV (1,2/50 µs) Stufenzahl Vorwähler 49 kV (50 Hz, 1 min.) ± 11 Stufen Wender Tabelle 29: Laststufenschalterauswahl Beispiel 2 Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE Technische Daten TD 61 75 12 Anhang 12 Anhang 12.1 TAPMOTION® ED-S, Schutzgehäuse (898801) 76 Technische Daten TD 61 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 12 Anhang 12.2 TAPMOTION® ED-L, Schutzgehäuse (898802) Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE Technische Daten TD 61 77 12.3 Winkelgetriebe - Maßzeichnung (892916) 12.3 Winkelgetriebe - Maßzeichnung (892916) 78 Technische Daten TD 61 061/03 DE Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 Stichwortverzeichnis Stichwortverzeichnis A K U Anlenkung 27 Anzahl der Betriebsstellungen 12 Ausdehnungsvolumen des Laststufenschalteröls 48 Ausführungsschaltbild 14 Auslösestromkreis 43 Ausschaltstrom 25 Kapazität der Feinstufenwicklung 28 Kombifilterpatrone 67 Kopplungskapazität 25 Kreisstrom 36 Überdruck 42 Überlastforderung 33 Umgebungstemperatur 39 Umpolen der Feinstufenwicklung 16 Unterdruck 42 Luftfeuchtigkeit B Bemessungsdurchgangsstrom Bemessungsstehspannung Bemessungsstufenleistung Bemessungsstufenspannung Berstscheibe Betriebsart D Druckentlastungseinrichtung Druckentlastungsventil 20 22 21 20 43 33 G Grenzschaltvermögen Grenzstufenleistung I Isolationskoordination Isolationsstrecke Isoliervermögen J Justierstellung V Vorwählerbeanspruchung Vorwählerkontakt M Messgleichstrom Mindestfüllmenge Mittelstellung MPreC® 28 25 9 14 28, 35 29 25 62 O Ölausdehnungsvolumen 21 Ölspiegel 21 Ölströmungsrelais Öltemperatur 51 42 47 45 43 39 Papierfilterpatrone Polungsschalter 22 Polungswiderstand 22 Potenzialverschiebung 68 26 26 25 P S H Handkurbeldrehsinn 49 52 47 W 13 Wähler 43 Wähleranschlusskontakt Wicklungsaufbau Wicklungskapazitäten N Wiederkehrspannung 43 Normalausführung nach MR-Stan- Winkelgetriebe dard 14 43 E Eckpunkt Oberer Eckpunkt Unterer Eckpunkt Einbau lotrecht Evakuierung L 14 Schutzeinrichtung Schutzgasmagnetschaltröhre Silicagel Sollbruchstelle 22 Stauklappe 22 Stoßspannung 22 42 65 49 43 65 22 T Tageszyklus 13 Temperaturwächter Trockenmittel Maschinenfabrik Reinhausen GmbH 2013 061/03 DE 34 41 49 Technische Daten TD 61 79 MR worldwide Australia Reinhausen Australia Pty. Ltd. 17/20-22 St Albans Road Kingsgrove NSW 2208 Phone: +61 2 9502 2202 Fax: +61 2 9502 2224 E-Mail: [email protected] Brazil MR do Brasil Indústria Mecánica Ltda. Av. Elias Yazbek, 465 CEP: 06803-000 Embu - São Paulo Phone: +55 11 4785 2150 Fax: +55 11 4785 2185 E-Mail: [email protected] Canada Reinhausen Canada Inc. 3755, rue Java, Suite 180 Brossard, Québec J4Y 0E4 Phone: +1 514 370 5377 Fax: +1 450 659 3092 E-Mail: [email protected] India Easun-MR Tap Changers Ltd. 612, CTH Road Tiruninravur, Chennai 602 024 Phone: +91 44 26300883 Fax: +91 44 26390881 E-Mail: [email protected] Indonesia Pt. Reinhausen Indonesia German Center, Suite 6310, Jl. Kapt. Subijanto Dj. BSD City, Tangerang Phone: +62 21 5315-3183 Fax: +62 21 5315-3184 E-Mail: [email protected] Iran Iran Transfo After Sales Services Co. Zanjan, Industrial Township No. 1 (Aliabad) Corner of Morad Str. Postal Code 4533144551 E-Mail: [email protected] Italy Reinhausen Italia S.r.l. Via Alserio, 16 20159 Milano Phone: +39 02 6943471 Fax: +39 02 69434766 E-Mail: [email protected] Japan MR Japan Corporation German Industry Park 1-18-2 Hakusan, Midori-ku Yokohama 226-0006 Phone: +81 45 929 5728 Fax: +81 45 929 5741 Malaysia Reinhausen Asia-Pacific Sdn. Bhd Level 11 Chulan Tower No. 3 Jalan Conlay 50450 Kuala Lumpur Phone: +60 3 2142 6481 Fax: +60 3 2142 6422 E-Mail: [email protected] P.R.C. (China) MR China Ltd. (MRT) 开德贸易（上海）有限公司 中国上海浦东新区浦东南路 360 号 新上海国际大厦 4 楼 E 座 邮编： 200120 电话：＋ 86 21 61634588 传真：＋ 86 21 61634582 邮箱：[email protected] [email protected] Russian Federation OOO MR Naberezhnaya Akademika Tupoleva 15, Bld. 2 ("Tupolev Plaza") 105005 Moscow Phone: +7 495 980 89 67 Fax: +7 495 980 89 67 E-Mail: [email protected] South Africa Reinhausen South Africa (Pty) Ltd. 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