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Patent Searching and Data


Title:
TAP CHANGER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/042070
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a tap changer which has two load arms which each have vacuum interrupters. According to the invention, an additional mechanical switching element is provided between the load arms and the common load discharge line, said switching element either having two separate disconnectors or it being possible for said switching element to be in the form of a bridging changeover switch.

More Like This:
WO/2015/007473ON-LOAD TAP CHANGER
Inventors:
DOHNAL DIETER (DE)
HAMMER CHRISTIAN (DE)
KRAEMER AXEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2010/003555
Publication Date:
April 14, 2011
Filing Date:
June 12, 2010
Export Citation:
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Assignee:
REINHAUSEN MASCHF SCHEUBECK (DE)
DOHNAL DIETER (DE)
HAMMER CHRISTIAN (DE)
KRAEMER AXEL (DE)
International Classes:
H01H9/00; H01F29/04; H02H7/055
Foreign References:
DE1917692A11970-10-15
DE1901105A11969-10-02
US4081741A1978-03-28
DE4124431A11992-04-16
DE2348091B11975-01-09
Attorney, Agent or Firm:
MASCHINENFABRIK REINHAUSEN GMBH (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Stufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators,

wobei zwei Lastzweige vorgesehen sind,

wobei jeder Lastzweig eine als Hauptkontakt wirkende Vakuumschaltröhre und parallel dazu eine Reihenschaltung aus einem Überschaltwiderstand und einer weiteren Vakuumschaltröhre aufweist

und wobei beide Lastzweige mit einer gemeinsamen Lastableitung verbindbar sind,

dadurch gekennzeichnet,

dass zwischen der elektrischen Verbindung der beiden Vakuumschaltröhren (MSVa, TTVa) des ersten Lastzweiges und der Lastableitung (LA) ein erstes mechanisches Schaltelement (MDCa) vorgesehen ist,

dass zwischen der elektrischen Verbindung der beiden Vakuumschaltröhren (MSVb, TTFb) des zweiten Lastzweiges und der Lastableitung (LA) ein weiteres mechanisches Schaltelement (MDCb) vorgesehen ist

und dass beide mechanischen Schaltelemente (MDCa, MDCb) als Trennschalter ausgebildet sind.

2. Stufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators,

wobei zwei Lastzweige vorgesehen sind,

wobei jeder Lastzweig eine als Hauptkontakt wirkende Vakuumschaltröhre und parallel dazu eine Reihenschaltung aus einem Überschaltwiderstand und einer weiteren Vakuumschaltröhre aufweist

und wobei beide Lastzweige mit einer gemeinsamen Lastableitung verbindbar sind,

dadurch gekennzeichnet,

dass zwischen der elektrischen Verbindung der beiden Vakuumschaltröhren (MSVa, TTVa) des ersten Lastzweiges sowie der (MSVb, TTVb) des zweiten Lastzweiges ein brückender

Umschaltkontakt ( TF) vorgesehen ist, dessen Wurzelkontakt zur Lastableitung (LA) führt.

3. Stufenschalter nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass parallel zu jedem Lastzweig zusätzliche Dauerhauptkontakte (MCa, MCb) vorgesehen sind, die im stationären Betrieb die Dauerstromführung übernehmen und direkt mit Lastableitung (LA) in Verbindung stehen.

4. Stufenschalter nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass zwischen den Reihenschaltungen in beiden Lastzweigen aus Überschaltwiderstand (Ra, Rb) und Vakuumschaltröhre (TTVa, TTVb) mindestens ein spannungsabhängiger Widerstand und/oder mindestens eine Funkenstrecke vorgesehen ist bzw. sind.

Description:
Stufenschalter

Die Erfindung betrifft einen Stufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen

Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators gemäß dem Oberbegriff des ersten

Patentanspruches.

Aus der DE 20 21 575 ist ein Stufenschalter bekannt, der insgesamt vier Vakuumschaltröhren pro Phase aufweist. In jedem der beiden Lastzweige sind jeweils eine Vakuumschaltröhre als

Hauptkontakt und jeweils eine weitere Vakuumschaltröhre, in Reihenschaltung mit einem

Überschaltwiderstand, als Widerstandskontakt vorgesehen.

Bei einer unterbrechungslosen Lastumschaltung von der bisherigen Wicklungsanzapfung n auf eine neue, vorgewählte Wicklungsanzapfung n+1 wird zunächst der Hauptkontakt der abschaltenden Seite geöffnet, darauf schließt der Widerstandskontakt der übernehmenden Seite, so dass zwischen den beiden Stufen n und n+1 ein durch die Überschaltwiderstände begrenzter Ausgleichsstrom fließt. Nachdem der bisher geschlossene Widerstandskontakt der abschaltenden Seite geöffnet hat, schließt dann der Hauptkontakt der übernehmenden Seite, so dass der gesamte Laststrom von der neuen Wicklungsanzapfung n+1 zur Lastableitung führt; die Umschaltung ist beendet.

Die bei diesem bekannten Stufenschalter und zahlreichen ähnlichen bekannten Ausführungsformen verwendeten Vakuumschaltröhren statt herkömmlicher mechanischer Kontakte zur Lastumschaltung besitzen eine Reihe von Vorteilen: Da die Kontakte selbst in Vakuum gekapselt sind, lassen sich hohe Schaltleistungen realisieren. Die gekapselten, hermetisch abgeschlossenen Kontakte können außerdem nicht zur Verrußung und Verschmutzung des sie umgebenden Isolieröles im Stufenschalter durch Kontaktabbrand oder Lichtbögen führen. Weiterhin sind Vakuumschaltröhren inzwischen als sehr kompakte Bauteile verfügbar; sie erfordern einen geringen Platzbedarf und auch nur relativ geringe Betätigungskräfte.

Bei verschiedenen Anwendungsfällen solcher bekannter Stufenschalter 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 Stufenschalters kann es zu kurzzeitigem Stufenkurzschluss bzw. unerwünschtem Durchschlag an der Keramik bzw. dem Dampfschirm betroffener Vakuumschaltröhren im nicht den Laststrom führenden Lastzweig kommen, was nicht nur deren Langzeitschädigung verursachen kann, sondern generell unerwünscht ist.

Aus der DE 23 57 209 A und der DE 26 04 344 A ist es bereits bekannt, zur Bekämpfung zu hoher Stoßspannungsbeanspruchungen zwischen den Lastzweigen Schutzfunkenstrecken oder auch spannungsabhängige Widerstände oder auch 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, einen Stufenschalter der eingangs genannten Art mit hoher

Stoßspannungsfestigkeit, auch als aO-Festigkeit bezeichnet, anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch einen Stufenschalter mit den Merkmalen eines der nebengeordneten Ansprüche 1 oder 2 gelöst.

Die Unteransprüche betreffen für beide Ausführungsformen gleichermaßen vorteilhafte

Weiterbildungen.

Der Erfindung liegt die allgemeine Idee zugrunde, durch zusätzliche mechanische Schaltelemente in jedem Lastzweig eine galvanische Trennung des jeweils nicht den Laststrom führenden Lastzweiges mit der Lastumschaltung zu erreichen.

Dadurch werden eventuell auftretende Stoßspannungen unschädlich für die Vakuumschaltröhren im jeweils nicht den Laststrom führenden Lastzweig - dies gilt gleichermaßen für die als Hauptkontakt als auch für die als Widerstandskontakt wirkende Vakuumschaltröhre dieses Zweiges.

Die Erfindung soll nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Es zeigen:

Figur 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stufenschalters

Figur 2 die Schaltsequenz eines solchen Stufenschalters von einer Umschaltung von der

Wicklungsanzapfung n unterbrechungslos auf die Wicklungsanzapfung n+1

Figur 3 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stufenschalters

Figur 4 wiederum die Schaltsequenz dieses Stufenschalters

Figur 5 eine abgewandelte Schaltung der zweiten Ausführungsform.

In Figur 1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stufenschalters gezeigt. Er weist einen ersten Lastzweig auf, in dem sich eine als Hauptkontakt wirkende Vakuumschaltröhre MSV a sowie parallel dazu ein Überschaltwiderstand R a sowie eine als Widerstandskontakt wirkende Vakuumschaltröhre TTV a befinden. Der zweite Lastzweig besitzt ganz analog eine Vakuumschaltröhre SV b sowie parallel dazu einen weiteren Überschaltwiderstand R b und eine Vakuumschaltröhre TTV b . Bis hierhin entspricht die Schaltung dem Stand der Technik.

Erfindungsgemäß ist zwischen der elektrischen Verbindung der beiden Vakuumschaltröhren MSV a und TTV a und der Lastableitung LA ein erster mechanischer Schalter MDC a vorgesehen. Ganz analog ist zwischen der elektrischen Verbindung der beiden Vakuumschaltröhren TTV b und MSV b des anderen Lastzweiges und der Lastableitung ein weiteres mechanisches Schaltelement MDC b vorgesehen.

Beide mechanischen Schaltelemente MDC a , MDC b sind als Trennschalter ausgebildet; sie dienen nicht der Kommutierung, sondern zur Freischaltung, d. h. der galvanischen Trennung des nicht den Laststrom führenden Lastzweiges.

Figur 2 zeigt die Schaltsequenz eines solchen Stufenschalters bei der Umschaltung von der

Wicklungsanzapfung n auf die Wicklungsanzapfung n+1. Die Ausgangslage, bei der die Anzapfung n beschaltet ist, entspricht der in Figur 1 dargestellten Stellung der einzelnen Schaltelemente. Die Umschaltung erfolgt in folgenden Schritten:

- MDC b schließt

- SV a öffnet

- TTV b schließt

- TTV a öffnet

- MSV b schließt

MDC a öffnet; die Umschaltung ist abgeschlossen.

Figur 3 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stufenschalters, bei der zwischen der elektrischen Verbindung der Vakuumschaltröhren MSV a , TTV a , des ersten Lastzweiges sowie MSV b und TTV b des zweiten Lastzweiges ein brückender Umschaltkontakt MTF vorgesehen ist, dessen Wurzelkontakt zur Lastableitung LA führt. Bei dieser Ausführungsform ist der mechanische Kontakt MTF derart ausgeführt, dass er je nach Schaltstellung jeden der beiden Lastzweige oder auch - in brückender Position - beide Lastzweige mit der Lastableitung LA verbinden kann. Er dient also hier zur Kommutierung.

Figur 4 zeigt wiederum die Schaltsequenz bei dieser Ausführungsform, wobei die in Figur 3 gezeigte Position der einzelnen Schaltelemente wiederum dem stationären Zustand auf Position n entspricht. Nacheinander laufen bei einer Umschaltung auf eine Position n+1 folgende Schaltschritte ab:

MTF gerät in brückende Position und verbindet beide Lastzweige

- MSV a öffnet

- TTV b schließt

- TTV a öffnet

- MSV b schließt - TF verläset die brückende Position und verbindet ausschließlich den anderen Lastzweig b mit der Lastableitung LA; die Lastumschaltung ist abgeschlossen.

Figur 5 zeigt eine abgewandelte Schaltung der in den Figuren 3 und 4 erläuterten zweiten

Ausführungsform der Erfindung. Dabei sind in beiden Lastzweigen zusätzliche Dauerhauptkontakte MC a bzw. MC b vorgesehen, die auf an sich bekannte Weise im stationären Betrieb die

Dauerstromführung übernehmen und die jeweilige als Hauptkontakt wirkende Vakuumschaltröhre SV a bzw. MSV b entlasten.

Eine solche zusätzliche Anordnung von Dauerhauptkontakten ist im Rahmen der Erfindung selbstverständlich auch bei der in den Figuren 1 und 2 erläuterten ersten Ausführungsform der Erfindung möglich.

Weiterhin ist es im Rahmen der Erfindung natürlich auch möglich, die bekannten Funkenstrecken oder auch spannungsabhängigen Widerstände zwischen den Lastzweigen zusätzlich vorzusehen.

Beide Ausführungsformen der Erfindung beruhen auf der gleichen erfinderischen Idee und lösen gleichermaßen die Aufgabe der Erfindung: Sie verhindern schädliche Auswirkungen von hohen Stoßspannungen auf den Stufenschalter im Allgemeinen und die betroffen Vakuumschaltröhren im Besonderen.