Einführung in On-Load- und Off-Load-Stufenschaltersysteme
Transformatoren verwenden zwei Arten von Spannungsregelungssystemen: den „Off-Load“-Stufenschalter und den „On-Load“-Stufenschalter.
Beide Systeme beziehen sich auf Möglichkeiten, die Spannung des Transformators durch Ändern der Anzapfungsanschlüsse anzupassen. Der wesentliche Unterschied liegt jedoch in ihrer Funktionsweise:
Laststufenschalter
Bei diesem System wird die Spannung durch Ändern des Abgriffs auf der Hochspannungsseite angepasst, während die Primär- und Sekundärwicklungen des Transformators von der Stromquelle getrennt sind. Bei dieser Methode wird die Anzahl der Windungen in der Wicklung geändert, um das Spannungsverhältnis anzupassen.
Laststufenschalter
Dieses System passt die Spannung an, indem es die Anzapfungen an den Transformatorwicklungen schaltet, ohne den Laststrom zu unterbrechen. Durch den Einsatz eines Laststufenschalters wird die Spannung geregelt, während der Transformator noch läuft. Der Laststufenschalter arbeitet mit einem Zwischenwiderstand, der eine Lichtbogenbildung an den Kontakten verhindert und so sanfte Übergänge zwischen den Stufenpositionen ermöglicht, ohne den Laststrom zu unterbrechen.
Der Hauptunterschied besteht darin, dass lastfreie Stufenschalter nicht unter Last schalten können, da der Schaltvorgang mit einer kurzen Stromunterbrechung einhergeht, die zu Lichtbogenbildung führen und den Stufenschalter beschädigen kann. Im Gegensatz dazu sind Laststufenschalter für den Betrieb unter Last ausgelegt, ohne dass dieses Problem auftritt.
2. Warum sollten Sie sich für Laststufenschalter entscheiden?
Angesichts der Tatsache, dass Laststufenschalter die Spannung anpassen können, während der Transformator in Betrieb ist, könnte man sich fragen, warum man sich dann immer noch für Laststufenschalter entscheiden sollte?
Der Hauptgrund sind die Kosten. In der Regel handelt es sich bei lastfreien Stufenschaltertransformatoren umzwei Drittel des Preisesvon Laststufenschaltertransformatoren. Darüber hinaus sind Laststufenschalter kompakter, da ihnen der Lastschaltmechanismus fehlt, was sie ideal für Anwendungen macht, bei denen die Spannung nicht häufig angepasst werden muss oder bei denen Budgetbeschränkungen eine Rolle spielen.
3. Vorteile des Stufenwechsels unter Last
Warum sollte man also trotz der höheren Kosten einen Laststufenschalter bevorzugen? Hier sind die wichtigsten Vorteile:
Verbesserte Spannungskonformität:Leistungsverluste in elektrischen Systemen werden beim Betrieb nahe der Nennspannung minimiert. Laststufenschalter sorgen dafür, dass die Busspannung im Umspannwerk in einem akzeptablen Bereich bleibt, wodurch Verluste minimiert werden und elektrische Geräte effizient mit der Nennspannung betrieben werden können. Durch die Aufrechterhaltung der richtigen Spannung tragen Laststufenschalter dazu bei, den Anforderungen des täglichen Lebens und der Industrie gerecht zu werden.
Verbesserte Blindleistungskompensation:Leistungskondensatoren im System sorgen für eine Blindleistungskompensation, die proportional zum Quadrat der Betriebsspannung ist. Sinkt die Netzspannung, lässt die Kompensationswirkung nach. Steigt die Spannung hingegen zu stark an, kann dies zu einer Überkompensation und möglichen Schäden an der Ausrüstung führen. Laststufenschalter ermöglichen eine kontinuierliche Anpassung der Busspannung, wodurch das Abschalten von Geräten zur Blindleistungskompensation vermieden und Verschwendung und Verluste reduziert werden.
4. Interner Aufbau von Laststufenschaltern
Der Laststufenschalter besteht aus zwei Hauptkomponenten:
Schaltmechanismus (einschließlich Schaltschaltergehäuse und Ölkammer)
Tap Selector (mit Polaritätswähler)
5. Wie funktioniert die Regelung der Lastspannung?
Bei der Spannungsregelung unter Last wird die Spannung durch Ändern des Spannungsverhältnisses des Transformators angepasst, ohne den Laststrom zu unterbrechen. Das System passt die Hochspannungsseite an, indem es entweder die Anzahl der Windungen in der Wicklung erhöht oder verringert.
Erhöhen der Windungen=Verringern der Spannung
Verringerung der Windungen=Erhöhung der Spannung
Dieser Wechsel erfolgt reibungslos, da der Laststufenschalter Übergangswiderstände verwendet, um den Strom während des Schaltens zu steuern und so Lichtbögen zu verhindern.
6. Wann kann eine Regelung der Lastspannung nicht durchgeführt werden?
Es gibt Situationen, in denen eine Regelung der Lastspannung nicht durchgeführt werden sollte, darunter:
Transformatorüberlastung:Wenn der Transformator unter übermäßiger Last betrieben wird, kann der Spannungsregelungsprozess die Komponenten des Stufenschalters beschädigen.
Gasalarm im Laststufenschalter:Wenn das Gasrelais im Stufenschalter auslöst, weist dies auf ein Problem hin, das vor der Spannungsregelung überprüft werden muss.
Ölausfall oder niedriger Ölstand:Wenn das Isolieröl im Stufenschalter oder Transformator von schlechter Qualität ist oder zur Neige geht, sollte keine Spannungsregelung durchgeführt werden.
Zu hohe Schalthäufigkeit:Wenn der Stufenschalter die zulässige Anzahl an Verstellungen überschreitet, kann es zu Schäden an der Anlage kommen.
Ungewöhnliche Zustände im Stufenschalter:Jede Fehlfunktion oder Anomalie am Stufenschalter sollte die Spannungsregelung verhindern.
7. Warum sollte eine Spannungsregelung bei Überlast verhindert werden?
Im Normalbetrieb kommt es in der Primär- und Sekundärwicklung des Transformators zu einer Spannungsdifferenz, die beim Stufenschalten zu Kreisströmen führt. Um dies zu erreichen, werden Widerstände verwendet, um die Umlauf- und Lastströme zu überbrücken. Wenn der Transformator jedoch überlastet ist, kann der Strom die Nennkapazität des Stufenschalters überschreiten und möglicherweise seine Komponenten durchbrennen.
Aus diesem Grund wird die Lastspannungsregelung bei Überlast gesperrt, um Schäden am Stufenschalter zu verhindern. Wenn die Spannungsregelung während einer Überlast erzwungen wird, kann dies dazu führen, dass der Stufenschalter durchbrennt, was einen Gasrelaisalarm auslöst und die Auslösung des Transformators auslöst.