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.