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Patent Searching and Data


Title:
ON-LOAD TAP CHANGER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/141076
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to an on-load tap changer for switching among winding taps of a step transformer without interruption. According to the invention, in each auxiliary current branch of the on-load tap changer, which operates with vacuum switching tubes as switching elements, additional switches are provided in series with the vacuum switching tubes and the respective winding tap. Said additional switches cause a complete galvanic isolation of the vacuum switching tubes in the auxiliary current branches in steady-state operation.

Inventors:
DOHNAL DIETER (DE)
Application Number:
PCT/EP2011/000852
Publication Date:
November 17, 2011
Filing Date:
February 23, 2011
Export Citation:
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Assignee:
REINHAUSEN MASCHF SCHEUBECK (DE)
DOHNAL DIETER (DE)
International Classes:
H01F29/04; H01H9/00
Foreign References:
DE102007004530A12007-09-06
DE2357209B11975-02-13
DE2604334A11977-08-18
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Claims:
Patentansprüche

1. Laststufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators,

aufweisend einen Wähler zur leistungslosen Vorwahl der neuen Wicklungsanzapfung, auf die umgeschaltet werden soll,

sowie einen Lastumschalter zur eigentlichen unterbrechungslosen Lastumschaltung,

wobei der Lastumschalter mindestens einen Hauptstromzweig besitzt, der im stationären Betrieb den Laststrom von der beschalteten Wicklungsanzapfung über mindestens eine Vakuumschaltröhre zu einer Lastableitung führt

und wobei der Lastumschalter weiterhin mindestens zwei Hilfsstromzweige besitzt, die jeweils aus einer Reihenschaltung aus einer weiteren Vakuumschaltröhre und mindestens einem

Überschaltwiderstand bestehen und zwischen jeweils einer der Wicklungsanzapfungen und der Lastableitung angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet,

dass in jedem der mindestens zwei Hilfsstromzweige zwischen der jeweiligen Wicklungsanzapfung (A, B) und der jeweiligen weiteren Vakuumschaltröhre (TTVA, TTVB) ein weiterer, separat betätigbarer Kontakt (SCVA, SCVB) in Reihe angeordnet ist.

2. Laststufenschalter nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass die weiteren Kontakte (SCVA, SCVB) als mechanische Kontakte unter Öl ausgebildet sind.

3. Laststufenschalter nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass die weiteren Kontakte (SCVA, SCVB) als Wechsler ausgebildet sind.

4. Laststufenschalter nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass die weiteren Kontakte (SCVA, SCVB) als weitere Vakuumschaltröhren ausgebildet sind.

5. Laststufenschalter nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass die weiteren Kontakte (SCVA, SCVB) als Halbleiterschaltanordnung bzw.

Halbleiterschaltanordnungen ausgebildet sind.

Description:
Laststufenschalter

Die Erfindung betrifft einen Laststufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators.

Laststufenschalter sind seit vielen Jahren bekannt; nachdem sie früher mechanische Kontakte zur Lastumschaltung aufwiesen, die unter öl arbeiten, besitzen zahlreiche neuere Geräte

Vakuumschaltröhren.

Die Verwendung von Vakuumschaltröhren zur Lastumschaltung verhindert eine Lichtbogenbildung im Öl und damit die Ölverschmutzung des Lastumschalteröles. Sie gestattet damit verlängerte

Wartungsintervalle.

Laststufenschalter mit Vakuumschaltröhren sind mit zahlreichen unterschiedlichen Schaltungen mit 2, 3, 4 oder auch mehr schaltenden Vakuumschaltröhren pro Phase bekannt.

Eine typische Schaltung, hier mit 3 Vakuumschaltröhren pro Phase, zeigt die DE 10 2007 004 530 A1.

Bei verschiedenen Anwendungsfällen solcher bekannter Laststufenschalter mit Vakuumschaltröhren zur Regelung von Leistungstransformatoren ist jedoch eine hohe Stoßspannungsfestigkeit, bis zu 100 kV und deutlich darüber hinaus, erforderlich.

Solche unerwünschten Stoßspannungen, deren Höhe wesentlich durch den Aufbau des

Stufentransformators und der Wicklungsteile zwischen den einzelnen Anzapfstufen bedingt ist, sind zum einen Blitzstoßspannungen, die sich durch das Einschlagen von Blitzen im Netz ergeben.

Zum anderen können auch Schaltstoßspannungen auftreten, die durch nicht vorhersehbare

Schaltstöße im zu regelnden Netz verursacht sind.

Bei nicht ausreichender Stoßspannungsfestigkeit des Laststufenschalters kann es zu kurzzeitigem Stufenkurzschluss bzw. unerwünschtem Durchschlag an der Keramik bzw. dem Dampfschirm von Vakuumschaltröhren im nicht den Laststrom führenden Lastzweig kommen, was nicht nur deren Langzeitschädigung verursachen kann, sondern generell unerwünscht ist.

Dies führt in vielen Fällen bei der Auslegung der Schaltstrecken und damit insbesondere auch der Vakuumschaltröhren zur Überdimensionierung, damit diese mit Sicherheit der beschriebenen Spannungsbeanspruchung standhalten. Sowohl der heute bei modernen Geräten zur Verfügung stehende geringe Bauraum, als auch die Wirtschaftlichkeit sowie Verfügbarkeit solcher

Vakuumschaltröhren lassen eine solche Überdimensionierung nachteilig erscheinen.

Aus der DE 2357209 A und der DE 2604334 ist es bereits bekannt, zur Bekämpfung zu hoher Stoßspannungsbeanspruchungen zwischen den Lastzweigen Schutzfunkenstrecken oder spannungsabhängige Widerstände oder beides vorzusehen; diese Mittel sind jedoch in verschiedenen Fällen unzureichend und können schädliche Stoßspannungsbeanspruchungen in ihrer Wirkung nicht oder nicht vollständig ausschließen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine solche Überdimensionierung der Vakuumschaltröhren zu vermeiden und dennoch bei einem erfindungsgemäßen Laststufenschalter die notwendige

Spannungsfestigkeit sicherzustellen.

Diese Aufgabe wird durch einen Laststufenschalter mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Die allgemeine erfinderische Idee besteht in einer Verlagerung der beschriebenen

Spannungsbeanspruchung von den Vakuumschaltröhren zu in Reihe dazu angeordneten

Kontaktanordnungen. Nach dem erfolgreichen Abschalten bzw. Umschalten - schaltungsabhängig - mit den Vakuumschaltröhren sorgen die erfindungsgemäßen zusätzlichen Kontaktanordnungen im Anschluss daran stromlos schaltend für eine vollständige Potentialtrennung. Vor der nächsten Lastumschaltung, d. h. vor dem Einschalten der Vakuumschaltröhren, wird in umgekehrter

Reihenfolge zunächst durch die erfindungsgemäßen Kontaktanordnungen das Potential wieder angelenkt.

Die erfindungsgemäßen Kontaktanordnungen können als mechanische Kontakte direkt im Isolieröl ausgeführt sein, sie können auch als weitere Vakuumschaltröhre oder in Halbleiter-Technologie realisiert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen

Figur 1 die Schaltung eines ersten erfindungsgemäßen Laststufenschalters

Figur 2 dessen Schaltablauf

Figur 3 die Schaltung eines weiteren erfindungsgemäßen Laststufenschalters.

In Figur 1 ist ein Laststufenschalter gezeigt, dessen Lastumschalter zwischen zwei

Wicklungsanzapfungen A, B unterbrechungslos umschaltet. In der Mitte ist der elektrische Pfad dargestellt, der im stationären Betrieb den Laststrom führt. Er weist eine erste Vakuumschaltzelle MSV auf und in Reihe dazu einen mechanischen Kontakt MTF, der schalterabhängig jede der beiden Wicklungsanzapfungen A oder B mit der ersten Vakuumschaltzelle MSV verbinden kann.

Links und rechts davon sind die beiden Hilfsstrompfade gezeigt, die die unterbrechungslose Umschaltung des Laststromes bewirken; sie sind bei der Lastumschaltung kurzfristig zwischen den Anzapfungen und der Lastableitung LA einschaltbar und führen kurzzeitig den Kreisstrom. Sie bestehen jeweils aus einer weiteren Vakuumschaltröhre TTV A bzw. TTV V und in Reihe dazu einem Überschaltwiderstand R.

Erfindungsgemäß ist zwischen den beschaltbaren Anzapfungen A, B und den Vakuumschaltröhren TTV A , TTV b in den Hilfsstrompfaden in Serie zu ihnen jeweils ein Kontakt SCV A bzw. SCV B geschaltet, der im stationären Betrieb als stromlos schaltender Hilfskontakt die Vakuumschaltröhren TTV A bzw. TTV B vollständig galvanisch trennt und eine Potentialtrennung realisiert.

Damit ist auf einfache aber wirkungsvolle Weise ein sicherer Schutz dieser Vakuumschaltröhren vor Überspannungen, z. B. Stoßspannungen, gewährleistet.

Figur 2 zeigt die Betätigungssequenz dieses erfindungsgemäßen Lastumschalters. Es ist zu sehen, dass die erfindungsgemäßen Kontakte SCV A bzw. SCV B vor Beginn der eigentlichen Umschaltung die notwendige galvanische Verwendung der Vakuumschaltröhren TTV A bzw. TTV B im jeweils stromführenden Hilfszweig herstellen und nach dem Abschluss der Umschaltung das Potential am dann anderen Hilfszweig wieder trennen.

Figur 3 zeigt eine modifizierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lastumschalters eines Laststufenschalters. Hierbei sind die erfindungsgemäßen mechanischen Kontakte SCV A und SCV B nicht als Einzelkontakte, sondern als Wechsler ausgebildet. Eine solche Ausführung ermöglicht eine vorteilhafte Betätigung dieser Kontakte, an ihrer Funktion und Wirkung ändert sich nichts.

Festzuhalten ist, dass die Funktion der erfindungsgemäß in Reihe zu jeder Vakuumschaltröhre in einem Hilfsstromkreis vorgesehenen Kontakte, in den Ausführungsbeispielen mit SCV A bzw. SCV B bezeichnet, nicht an eine bestimmte Schaltung oder Anzahl von Vakuumschaltröhren gebunden ist. Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche andere Schaltungen möglich und sinnvoll.