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Le réglage de la tension des transformateurs électriques est ordi- nairement réalisé par variation du nombre de spires utiles du bobinage. A cet effet, les bobinages possèdent des prises de réglage et il suffit de changer de prise pour modifier la tension.
Re problème du réglage s'en charge" de la tension présente une difficulté particulière, car il faut éviter d'interrompre le courant pendant le passage d'une prise à la prise voisine ; est ainsi amené à insérer tem- porairement dans le circuit, pendant le changement de prise, des impédances de transition,
La Fig.l représente schématiquement un exemple de réalisation connue d'un tel réglage.
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Le bobinage 1 est relié, d'une part, à la ligne en 2 et, d'autre part, à la borne 3 par l'intermédiaire des impédances de transition Z1 et Z2 et des doigts 4 & 5 du commutateur qui peuvent venir en contact successivement avec les prises A, B, .... N.
On a représenté la borne 3 reliée à la prise A par les deux doigts 4 & 5 . On a, alors, une tension U aux bornes 2-3 et les impédances Z-. et Z2 ne sont le siège d'aucun courant local de circulation.
Pour passer de la prise A à la prise B , on fait d'abord venir le doigt 5 sur la prise B . Dans cette position intermédiaire, la partie du bobinage 1 comprise entre les prises A & B donne lieu à des courants de cir- culation se fermant localement par les impédances Z, et Z2 en série.
Ensuite, le doigt 4 quitte, à son tour, la prise A et vient sur la prise B .
On a aux bornes 2-3 la tension U + ul et les impédances de tran- sition Z1 et E2 ne sont le siège d'aucun courant local de circulation, les doigts 4 & 5 portant tous les deux sur la prise B .
Les impédances de transition peuvent être dimensionnées pour un temps de fonctionnement très court, simplement celui nécessaire au passage de la position A à la position B . Dans ce cas, on admet des surcharges très élevées (densité de courant de 50 à 200 ampères par mm2). Les impédances ont alors un encombrement très faible; par contre, ce système présente l'inconvé- nient d'être vulnérable si, à la suite d'une défaillance mécanique, les impé- dances de transition restent en service au bornes de deux prises voisines plus longtemps qu'elles ne doivent normalement y rester.
La présente invention a pour objet un mode de protection des impé- dances de transition contre les risques qu'elles peuvent courir en restant ac- cidentellement parcourues par des courants locaux de circulation pendant un temps anormalement long; elle est applicable non seulement à la protection des impé- dances de transition des commutateurs de réglage en charge des transformateurs à prises variables, mais aussi à toutes autres impédances de transition, fonc- tionnant dans des conditions analogues, de commutateurs électriques de réglage quelconques.
Ce mode de protection est essentiellement caractérisé en ce que, lorsque le commutateur de réglage en charge quitte une position fin de course
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-.en vue d'un changement de prise et se trouve dans une position intermédiaire où l'impédance de transition est parcourue par un courant local de circulation, il agit sur un dispositif à retardement, qui provoque le fonctionnement d'un disjoncteur ou une autre manoeuvre de protection, si le commutateur de,réglage pas n'est pas parvenu effectivement dans sa nouvelle position de fin de course, corres- pondant à la mise en service de la nouvelle prise, dans le temps admissible de maintien de l'impédance en service de transition.
L'appareil de réglage en charge peut avantageusement être mis au potentiel terre, ce qui permet de ne pas tenir compte de la tension de circuit à régler pour l'isolement du dispositif de protection.
En se référant aux figures schématiques ci-jointes, on va décrire des exemples, donnés à titre non limitatif, de mise en oeuvre de l'invention.
Les dispositions de réalisation qui seront décrites à propos de ces exemples devront être considérées comme faisant partie de l'invention, étant entendu que toutes dispositions équivalentes pourront être aussi bien utilisées sans sortir du cadre de celle-ci.
Dans ces exemples, on supposera qu'il s'agit de protéger des impédances de transition, telles que Z1 et Z2 , d'un commutateur de réglage en charge d'un transformateur à prises variables A, B, ... N, montées sur un bobinage tel que le bobinage 1 de la Fig.l, la tension étant prélevée sur le transformateur, ou lui étant appliquée, entre les bornes 2 & 3.
Le schéma de la Fig. 2 donne un premier exemple de disposition de protection conforme à l'invention. Dans cette disposition, on utilise des con- tacts a, b,.... n, montés entre eux en parallèle et Correspondant respective- ment aux prises A, B, ... N de l'enroulement 1, llappareil de réglage provo- quant (par tout dispositif approprié), lorsqu'il met en service-normal (c'est-à- dire en dehors des périodes de transition) l'une quelconque de ces prises, la fermeture du contact a, b,.... n correspondant.
Le déplenchement du disjoncteur de protection du transformateur (ou, au moins, de mise hors tension du commutateur de réglage) est supposé provoqué par la fermeture, par le contact 7, d'un circuit auxiliaire 8; ce contact 7 est celui d'un relais, dont la bobine 6 est alimentée, par une source auxiliaire quelconque, par la fermeture de l'un quelconque des contacts a, b,....n;
les choses sont réglées de manière que lorsque la bobine 6 est sous courant, le contact 7 estmaintenu ouvert, ce contact étant temporisé
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à la fermeture et son retard #t2 étant supérieur à la durée #t1 pendant laquelle les impédances Z, et Z2 restent normalement dans leurs positions de transition (contacts 4 et 5 branchés respectivement sur deux prises voisines de l'enroulement 1).
: Le fonctionnement est le suivant
Lorsque les doigts 4 & 5 sont dans la position de la Fig.l, prise A en service, le,! contacta a commandé par la fin de course des doigts 4 & 5 ,est fermé; le relais 6 est alimenté et le circuit de protection 8 est ouvert.
Dans la période transitoire (temps normal de -transition #t1), le doigt 5 ,pour venir sur la prise B , quitte la prise A et ouvre le con-- tact a ; le relais 6 n'est plus alimenté, mais le contact 8 du relais tem- porisé 6 reste ouvert un temps #t2.
Finalement, le doigt 4 quitte à son tour la prise A , mettant fin à la période transitoire et vient sur la prise B ,fermant le contact b en fin de course ; lerelais 6 se trouve réalimenté,
Si le fonctionnement a été normal, la durée #t1 de la période transitoire est inférieure au temps #t2 de retard à la fermeture du contact 7.
Le circuit de protection 8 est resté ouvert.
Si le fonctionnement est défectueux, la durée #t1 de la pé- riode transitoire est supérieure au temps #t2 de retard à la fermeture du contact 7. Le circuit de protection 8 -est fermé et fait déclencher le dis- joncteur de protection du transformateur.
La Fig.3 montre un exemple de commande, par le commutateur de changement de prises en charge, des contacts de mise sous courant de la bobine 6.
On supposera que ce commutateur de réglage en charge est dû type connu à accumulateur d'énergie à ressorts (cette disposition n'étant dtailleurs pas figurée) et qu'il comporte - un sélecteur de prises à fonctionnement lent 12 (non figuré autrement que par la référence 12), préparant, durant la manoeuvre de tension des ressorts de l'accumulateur d'énergie du commutateur, les connexions aux prises de l'enrou- lement du transformateur; - un organe de commutation 9 dont la manoeuvre, qui doit être rapide, est pro- voquée par le déclenchement des ressorts.
Cet organe de commutation comporte
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un pont conducteur rotatif 13 , connecté à la borne 3 ,et des.plots extrêmes,
10 & 11, respectivement connectés aux doigts 4 & 5 du sélecteur de prises 12.
Les impédances de transition, Z1 et Z2, sont connectées respecti- vement au plot-extrême 10 et à un plot intermédiaire 14 de l'organe de commu- tation 9, au plot 11. et à un plot intermédiaire 15 . Dans sa position de ;la Fig.3, le pont conducteur'rotatif 1.3 '-shunte les plots 10 et 14, court-circuitant Z,; dans sa position intermédiaire, il shunte 14 et 15 ,dérivant les impédances Z, et Z2, en série entre elles, entre deux prises consécutives du bobinage-1 ; enfin, dans sa position extrême de droite, le pont 13 shunte les plats 15 et 11, court-circuitant Z2.
Dans ses positions extrêmes de fins de course, le bras qui porte le pont 13 vient fermer le contact auxiliaires 16 (fin de course gauche) ou le contact auxiliaire 17 (fin de course droite).
Les deux contacts auxiliaires 16 et 17 jouent le rôle alterna- tivement, des contacts a, b,... n de la Fig. 2, ainsi qu'on va maintenant l'expliquer.
Dans la Fig.3, l'organe de commutation 9 est représenté dans sa position fin de course de gauche; la prise A est normalement en service, reliée par 10-13 à la borne 3, Z1 est court-circuitée par le pont 13 et le contact 16 est fermé ; bobine 6 est sous courant et le contact 7 ouvert.
Si l'on fait tourner le commutateur 9 pour venir mettre en service la prise B, le pont 13 doit aller de 10 en 11 en un temps normal de fonctionnement #t1. Le contact 16 s'ouvre au début de la manoeuvre et le relais 6 n'est plus alimenté, mais 7 reste ouvert par le temps #t2.
En position de fin de course à droite, le pont 13 est sur les plots 15 et 11; la prise B du bobinage 1 est en service normal, l'impédance Z2 est court-circuitée, le contact 17 du dispositif de protection est fermé et le relais 6 est réalimenté.
Si le fonctionnement a été normal, #t1 temps de la transition est inférieur à #t2 temps de retard à la fermeture de 7 et la bobine est réalimene avant que le contact 7 ait fermé le circuit de protection Ô .
Si le fonctionnement est défectueux, #t1 est supérieur à #t2; le contact 7 ferme le circuit de protection 8 et le transformateur, ou tout au moins sont appareil de réglage en-charge, est mis hors tension.
Quand on veut passer de la prise B à la prise C, l'organe @
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de commutation 9 est manoeuvré en sens inverse, la période de transition s'étendant de l'ouverture du contact 17 à la fermeture du contact 16 .
Ainsi, en cas de mauvais fonctionnement d'un organe mécanique quelconque, l'incident se limite au remplacement de cette partie défectueuse; en aucun cas, les impédances de transition ne sont détruites, car elles ne peu- vent être en service pendant un temps supérieure à la limite #t2 ,pour laquelle elles sont dimensionnées.
Les Fig.4,5 et 6 représentent des variantes de la commande du circuit de protection 8 par le commutateur de réglage en charge dans ses positions de fins de course.
Sur la Fig.4, le circuit de protection 8 est supposé actionner un disjoncteur à manque de tension, le contact 7 étant normalement fermé et s'ouvrant seulement si tous les contacts a, b, ... n (du genre de ceux du même nom de la Fig. 2) restent ouverts un temps #t2 correspondant au retard à l'ou- verture du contact 7; les contacts a,b,.... n peuvent, bien entendu, être @ 1- sés par un ensemble de deux contacts du genre 16 et 17 de la Fig.3, ou autre- ment.
Sur les Fig. 5 et 6, les contacts a,b, ... n sont en série dans le circuit de la bobine 6, qui n'est pas alimentée en fonctionnement normal.
Le circuit de protection 8 est normalement fermé sur la Fig.5 et il agit sur le déclenchement à manque de tension du disjoncteur de protection ; la Fig.6 au contraire, le circuit 8 .normalement ouvert, actionne, en cas d'avarie, le déclenchement à émission du disjoncteur.
La Fig.7 indique schématiquement un exemple de commande électrique des contacts de contrôle du circuit de protection; les bobines 18 et 19 de- relais actionnant des contacts du genre de 16 & 17, sont alimentées lorsque les impédances Z1 et Z2 sont le siège d'un courant local de circulation (transition), grâce aux liaisons électriques 20 et 21 avec le circuit de ces impédances.
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The voltage of the electrical transformers is usually adjusted by varying the number of useful turns of the winding. For this purpose, the coils have adjustment taps and it suffices to change the tap to modify the voltage.
The problem of regulating the voltage presents a particular difficulty, since it is necessary to avoid interrupting the current during the passage from a socket to the neighboring socket; is thus brought to insert temporarily in the circuit, during the tap change, the transition impedances,
FIG. 1 schematically represents an example of a known embodiment of such an adjustment.
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The coil 1 is connected, on the one hand, to the line in 2 and, on the other hand, to the terminal 3 through the intermediary of the transition impedances Z1 and Z2 and the fingers 4 & 5 of the switch which can come in contact successively with sockets A, B, .... N.
The terminal 3 connected to the socket A by the two fingers 4 & 5 has been shown. We have, then, a voltage U at terminals 2-3 and the impedances Z-. and Z2 are not the seat of any local traffic flow.
To switch from socket A to socket B, we first bring finger 5 to socket B. In this intermediate position, the part of the winding 1 between the taps A & B gives rise to circulating currents closing locally by the impedances Z, and Z2 in series.
Then, the finger 4 leaves, in turn, the socket A and comes to the socket B.
We have at terminals 2-3 the voltage U + ul and the transition impedances Z1 and E2 are not the seat of any local circulating current, fingers 4 & 5 both bearing on socket B.
The transition impedances can be sized for a very short operating time, simply that necessary to change from position A to position B. In this case, very high overloads are accepted (current density of 50 to 200 amps per mm2). The impedances then have a very small size; on the other hand, this system has the drawback of being vulnerable if, following a mechanical failure, the transition impedances remain in service at the terminals of two neighboring taps for longer than they should normally be there. stay.
The present invention relates to a method of protecting the transition impedances against the risks they may run by being accidentally traversed by local circulating currents for an abnormally long time; it is applicable not only to the protection of the transition impedances of on-load regulating switches of variable tap transformers, but also to all other transition impedances, operating under similar conditions, of any electrical regulating switches.
This type of protection is essentially characterized in that, when the load adjustment switch leaves a limit switch position
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-. for a change of outlet and is in an intermediate position where the transition impedance is traversed by a local circulating current, it acts on a delay device, which causes the operation of a circuit breaker or a another protective operation, if the adjustment switch has not actually reached its new end-of-travel position, corresponding to the commissioning of the new outlet, within the permissible time for maintaining the impedance in transition service.
The on-load adjustment device can advantageously be put to earth potential, which makes it possible to disregard the circuit voltage to be adjusted for the isolation of the protection device.
With reference to the accompanying schematic figures, examples, given without limitation, of implementation of the invention will be described.
The embodiments which will be described with regard to these examples should be considered as forming part of the invention, it being understood that any equivalent arrangements can be used as well without departing from the scope thereof.
In these examples, it will be assumed that this involves protecting the transition impedances, such as Z1 and Z2, of an adjustment switch on load of a transformer with variable taps A, B, ... N, mounted on a winding such as winding 1 of Fig.l, the voltage being taken from the transformer, or being applied to it, between terminals 2 & 3.
The diagram of FIG. 2 gives a first example of a protective arrangement in accordance with the invention. In this arrangement, one uses contacts a, b, .... n, connected between them in parallel and Corresponding respectively to the sockets A, B, ... N of the winding 1, the control device provo - when (by any appropriate device), when it puts any of these outlets into normal service (that is to say outside the transition periods), the closing of contact a, b, .. .. n correspondent.
The tripping of the transformer protection circuit breaker (or, at least, de-energizing of the adjustment switch) is assumed to be caused by the closing, by contact 7, of an auxiliary circuit 8; this contact 7 is that of a relay, the coil 6 of which is supplied, by any auxiliary source, by the closing of any one of the contacts a, b, .... n;
things are set so that when coil 6 is energized, contact 7 is kept open, this contact being delayed
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on closing and its delay # t2 being greater than the time # t1 during which the impedances Z, and Z2 normally remain in their transition positions (contacts 4 and 5 connected respectively to two taps adjacent to winding 1).
: The operation is as follows
When the fingers 4 & 5 are in the position of Fig.l, socket A in service, the! contacta commanded by the limit switch of fingers 4 & 5, is closed; relay 6 is energized and protection circuit 8 is open.
In the transitional period (normal transition time # t1), finger 5, to come to socket B, leaves socket A and opens contact a; relay 6 is no longer supplied, but contact 8 of time-delayed relay 6 remains open for a time # t2.
Finally, the finger 4 in turn leaves the socket A, ending the transitional period and comes to the socket B, closing the contact b at the end of its travel; relay 6 is re-supplied,
If operation was normal, the duration # t1 of the transient period is less than the delay time # t2 on closing contact 7.
The protection circuit 8 remained open.
If operation is faulty, the duration # t1 of the transient period is greater than the delay time # t2 on closing contact 7. The protection circuit 8 - is closed and trips the transformer protection circuit breaker. .
Fig. 3 shows an example of control, by the on-load tap changer switch, of the energizing contacts of coil 6.
It will be assumed that this on-load adjustment switch is due to a known type with a spring-loaded energy accumulator (this arrangement is not shown elsewhere) and that it comprises - a slow-operating tap selector 12 (not shown otherwise than by reference 12), preparing, during the tensioning operation of the springs of the switch energy accumulator, the connections to the taps of the transformer winding; - a switching member 9 whose operation, which must be rapid, is caused by the triggering of the springs.
This switching device comprises
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a rotating conductive bridge 13, connected to terminal 3, and end terminals,
10 & 11, respectively connected to fingers 4 & 5 of the tap selector 12.
The transition impedances, Z1 and Z2, are connected respectively to the end-pad 10 and to an intermediate pad 14 of the switching device 9, to the pad 11. and to an intermediate pad 15. In its position of; Fig.3, the conducting 'rotating bridge 1.3' - shunts the pads 10 and 14, bypassing Z; in its intermediate position, it shunts 14 and 15, deriving the impedances Z, and Z2, in series with each other, between two consecutive taps of coil-1; finally, in its extreme right position, the bridge 13 bypasses the flats 15 and 11, bypassing Z2.
In its extreme end-of-travel positions, the arm which carries the bridge 13 closes the auxiliary contact 16 (left limit switch) or the auxiliary contact 17 (right limit switch).
The two auxiliary contacts 16 and 17 alternately play the role of contacts a, b, ... n of FIG. 2, as will now be explained.
In Fig.3, the switching member 9 is shown in its left end-of-travel position; socket A is normally in service, connected by 10-13 to terminal 3, Z1 is short-circuited by bridge 13 and contact 16 is closed; coil 6 is live and contact 7 is open.
If we turn the switch 9 to come into service the socket B, the bridge 13 must go from 10 to 11 in normal operating time # t1. Contact 16 opens at the start of the maneuver and relay 6 is no longer supplied, but 7 remains open for the time # t2.
In the end-of-travel position on the right, the bridge 13 is on the pads 15 and 11; outlet B of winding 1 is in normal service, impedance Z2 is short-circuited, contact 17 of the protection device is closed and relay 6 is re-energized.
If operation was normal, # t1 transition time is less than # t2 delay time on closing of 7 and the coil is re-energized before contact 7 has closed the protection circuit Ô.
If the operation is faulty, # t1 is greater than # t2; contact 7 closes protection circuit 8 and the transformer, or at least its on-load adjustment device, is de-energized.
When you want to switch from socket B to socket C, the organ @
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switch 9 is operated in the opposite direction, the transition period extending from the opening of contact 17 to the closing of contact 16.
Thus, in the event of malfunction of any mechanical component, the incident is limited to the replacement of this defective part; in any case, the transition impedances are not destroyed, because they cannot be in service for a time greater than the limit # t2, for which they are dimensioned.
Figs. 4,5 and 6 show variants of the control of the protection circuit 8 by the on-load adjustment switch in its end positions.
In Fig. 4, the protection circuit 8 is supposed to operate an undervoltage circuit breaker, the contact 7 being normally closed and opening only if all the contacts a, b, ... n (of the kind of those of the same name in Fig. 2) remain open for a time # t2 corresponding to the delay in opening contact 7; the contacts a, b, .... n can, of course, be @ 1- cut by a set of two contacts of the type 16 and 17 of FIG. 3, or otherwise.
In Figs. 5 and 6, contacts a, b, ... n are in series in the circuit of coil 6, which is not supplied in normal operation.
The protection circuit 8 is normally closed in Fig. 5 and it acts on the undervoltage trip of the protection circuit breaker; FIG. 6, on the contrary, the circuit 8 .normally open, activates, in the event of a fault, tripping on emission of the circuit breaker.
Fig. 7 shows schematically an example of electrical control of the control contacts of the protection circuit; the relay coils 18 and 19 actuating contacts of the type 16 & 17, are supplied when the impedances Z1 and Z2 are the site of a local circulating current (transition), thanks to the electrical connections 20 and 21 with the circuit of these impedances.