DE102022117592A1 - On-load tap changer and method for operating an on-load tap changer - Google Patents
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Abstract
Laststufenschalter (1) zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen wenigstens zwei Wicklungsanzapfungen (n, n+1) einer Regelwicklung (20), umfassend:- einen Wähler (7) mit einen ersten Bewegtkontakt (6) und einen zweiten Bewegtkontakt (8) zum Vorwählen einer Wicklungsanzapfung (n, n+1);- einen Lastumschalter (9) mit einem Brückenschalter (2), einem Hauptschalter (3), einem Hilfsschalter (4), einem Trennschalter (11) und einem strombegrenzenden Element (10) zur Durchführung der Lastumschaltung; wobei- der Brückenschalter (2) parallel zum Trennschalter (11) geschaltet und mit einer Lastableitung (5) verbunden ist;- der Hauptschalter (3), der Trennschalter (11), das strombegrenzende Element (10) und der Hilfsschalter (4) in Reihe geschaltet sind;- in einer stationären Stellung des Laststufenschalters (1) ein Laststrom (IL) von der Regelwicklung (20) über den Hauptschalter (3) und den Brückenschalter (2) zur Lastableitung (5) fließt.On-load tap changer (1) for uninterrupted switching between at least two winding taps (n, n+1) of a control winding (20), comprising: - a selector (7) with a first moving contact (6) and a second moving contact (8) for preselecting a winding tap (n, n+1);- a load transfer switch (9) with a bridge switch (2), a main switch (3), an auxiliary switch (4), a disconnector (11) and a current-limiting element (10) for carrying out the load transfer; wherein- the bridge switch (2) is connected in parallel to the isolating switch (11) and connected to a load derivation (5);- the main switch (3), the isolating switch (11), the current-limiting element (10) and the auxiliary switch (4) in are connected in series; - in a stationary position of the on-load tap changer (1), a load current (IL) flows from the control winding (20) via the main switch (3) and the bridge switch (2) to the load derivation (5).
Description
Die Erfindung betrifft einen Laststufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen wenigstens zwei Wicklungsanzapfungen einer Regelwicklung eines Stufentransformators sowie ein Verfahren zur Betätigung des Laststufenschalters.The invention relates to an on-load tap changer for uninterrupted switching between at least two winding taps of a control winding of a step transformer and to a method for actuating the on-load tap changer.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Laststufenschalter zur Verfügung zu stellen, welcher nur eine Vakuumschaltröhre und weniger Kontakte aufweist und dadurch kostengünstig in seiner Herstellung ist, dabei jedoch eine hohe Sicherheit gewährleistet.The object of the invention is therefore to provide an on-load tap changer which has only one vacuum interrupter and fewer contacts and is therefore cost-effective to manufacture, but guarantees a high level of safety.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Betätigung des Laststufenschalters bereitzustellen, welches eine sichere Umschaltung ermöglicht.A further object of the invention is to provide a method for operating the on-load tap changer, which enables safe switching.
Vor diesem Hintergrund schlägt die Erfindung die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche vor. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.Against this background, the invention proposes the subject matter of the independent claims. Advantageous developments and embodiments of the invention are described in the dependent claims.
Die Erfindung schlägt einen Laststufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen wenigstens zwei Wicklungsanzapfungen einer Regelwicklung vor, umfassend:
- - einen Wähler mit einen ersten Bewegtkontakt und einen zweiten Bewegtkontakt zum Vorwählen einer Wicklungsanzapfung;
- - einen Lastumschalter mit einem Brückenschalter, einem Hauptschalter, einem Hilfsschalter, einem Trennschalter und einem strombegrenzenden Element;
- - der Brückenschalter parallel zum Trennschalter geschaltet und mit einer Lastableitung verbunden ist;
- - der Hauptschalter, der Trennschalter, das strombegrenzende Element und der Hilfsschalter in Reihe geschaltet sind,
- - in einer stationären Stellung des Laststufenschalters ein Laststrom über den Hauptschalter und den Brückenschalter zur Lastableitung fließt.
- - a selector with a first moving contact and a second moving contact for preselecting a winding tap;
- - a diverter switch with a bridge switch, a main switch, an auxiliary switch, a disconnector and a current-limiting element;
- - the bridge switch is connected in parallel to the isolating switch and connected to a load derivation;
- - the main switch, the isolating switch, the current-limiting element and the auxiliary switch are connected in series,
- - When the on-load tap changer is in a stationary position, a load current flows via the main switch and the bridge switch for load dissipation.
Durch den besonders einfachen Aufbau des Lastumschalters und die einfache Verschaltung von Brückenschalter, Hauptschalter, Hilfsschalter, Trennschalter, strombegrenzenden Element und des Brückenschalters fließt der Laststrom in der stationären Stellung des Laststufenschalters stets von der Regelwicklung, über einen der Bewegtkontakte, den Hauptschalter und den Brückenschalter zur Lastableitung. Der Trennschalter, das strombegrenzende Element und der Hilfsschalter werden maximal geschont und nur während der Umschaltung verwendet. In der stationären Stellung wird keine Umschaltung durchgeführt. Weitere Trennschalter und mechanische Schalter werden so eingespart. Der Wähler wählt dabei die zu beschaltende Wicklungsanzapfung, auf die umgeschaltet werden soll über einen der Bewegtkontakte vor. Der Lastumschalter führt dann die eigentliche Umschaltung unter Last durch. Der Wähler und der Lastumschalter sind sowohl elektrisch als auch mechanisch miteinander verbunden.Due to the particularly simple structure of the diverter switch and the simple interconnection of the bridge switch, main switch, auxiliary switch, isolating switch, current-limiting element and the bridge switch, the load current in the stationary position of the on-load tap changer always flows from the control winding, via one of the moving contacts, the main switch and the bridge switch Load dissipation. The circuit breaker, the current-limiting element and the auxiliary switch are protected to the maximum and are only used during changeover. No switching is carried out in the stationary position. This saves additional circuit breakers and mechanical switches. The selector selects the winding tap to be connected and to which switching is to take place via one of the moving contacts. The diverter switch then carries out the actual switching under load. The selector and diverter switch are connected to each other both electrically and mechanically.
Der Brückenschalter kann auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein und beispielsweise einen ersten Brückenschaltkontakt, einen zweiten Brückenschaltkontakt und einen dritten Brückenschaltkontakt aufweisen.The bridge switch can be designed in any way and, for example, have a first bridge switch contact, a second bridge switch contact and a third bridge switch contact.
Der Trennschalter kann auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein beispielsweise als eine Vakuumschaltröhre, eine Ölschaltstrecke oder ein Halbleiterschaltelement.The isolating switch can be designed in any way, for example as a vacuum interrupter, an oil switching path or a semiconductor switching element.
Der Hauptschalter kann auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein und beispielsweise einen ersten Hauptschaltkontakt, einen zweiten Hauptschaltkontakt und einen dritten Hauptschaltkontakt aufweisen.The main switch can be designed in any way and, for example, have a first main switching contact, a second main switching contact and a third main switching contact.
Der Hilfsschalter kann auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein und beispielsweise einen ersten Hilfsschaltkontakt, einen zweiten Hilfsschaltkontakt und einen dritten Hilfsschaltkontakt aufweisen.The auxiliary switch can be designed in any way and, for example, have a first auxiliary switching contact, a second auxiliary switching contact and a third auxiliary switching contact.
Der Laststufenschalter kann auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein und beispielsweise
- - einen ersten Kontakt zwischen dem Hauptschalter und dem Trennschalter aufweisen;
- - wobei der erste Kontakt mit dem Trennschalter, dem ersten Brückenschaltkontakt und dem dritten Hauptschaltkontakt elektrisch leitend verbunden ist.
- - have a first contact between the main switch and the isolating switch;
- - Wherein the first contact is electrically connected to the isolating switch, the first bridge switching contact and the third main switching contact.
Der Laststufenschalter kann auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein und beispielsweise
- - einen zweiten Kontakt zwischen dem strombegrenzenden Element und dem Trennschalter angeordnet ist aufweisen;
- - wobei der zweite Kontakt mit dem Trennschalter, dem zweiten Brückenschaltkontakt und dem strombegrenzenden Element elektrisch leitend verbunden ist.
- - have a second contact arranged between the current-limiting element and the circuit breaker;
- - Wherein the second contact is electrically connected to the isolating switch, the second bridge switching contact and the current-limiting element.
Der Laststufenschalter kann auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein, wobei beispielsweise
- - der erste Bewegtkontakt mit dem ersten Hauptschaltkontakt und dem ersten Hilfsschaltkontakt elektrisch leitend verbunden ist;
- - der zweite Bewegtkontakt mit dem zweiten Hauptschaltkontakt und dem zweiten Hilfsschaltkontakt elektrisch leitend verbunden ist.
- - the first moving contact is electrically conductively connected to the first main switching contact and the first auxiliary switching contact;
- - The second moving contact is electrically conductively connected to the second main switching contact and the second auxiliary switching contact.
Die Bewegtkontakte sind vorzugsweise als Wählerarme ausgestaltet und sind Teil eines Wählers, welcher wiederum Teil des Laststufenschalters ist.The moving contacts are preferably designed as selector arms and are part of a selector, which in turn is part of the on-load tap changer.
Der Laststufenschalter kann auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein, wobei beispielsweise
- - der Lastumschalter einen ersten Dauerhauptkontakt und einen zweiten Dauerhauptkontakt umfasst;
- - der erster Dauerhauptkontakt mit dem ersten Bewegtkontakt und der Lastableitung elektrisch leitend verbunden ist;
- - der zweite Dauerhauptkontakt mit dem zweiten Bewegtkontakt und der Lastableitung elektrisch leitend verbunden ist.
- - the diverter switch comprises a first permanent main contact and a second permanent main contact;
- - the first permanent main contact is electrically conductively connected to the first moving contact and the load derivation;
- - The second permanent main contact is electrically conductively connected to the second moving contact and the load derivation.
Die Erfindung schlägt weiterhin ein Verfahren zur Betätigung eines Laststufenschalters zur Umschaltung von einer Wicklungsanzapfung n zu einer benachbarten Wicklungsanzapfung n+1 vor, wobei
- - in einem Schritt a) der Trennschalter geöffnet wird;
- - in einem Schritt b) der Hilfsschalter betätigt wird, sodass der dritte Hilfsschaltkontakt und der zweite Hilfsschaltkontakt elektrisch leitend verbunden sind;
- - in einem Schritt c) der Trennschalter geschlossen wird und ein Kreisstrom durch den Laststufenschalter fließt;
- - in einem Schritt d) der Brückenschalter betätigt wird, sodass der erste Brückenschaltkontakt, der zweite Brückenschaltkontakt und der dritte Brückenschaltkontakt elektrisch leitend verbunden sind;
- - in einem Schritt e) der Brückenschalter weiter betätigt wird, sodass der zweite Brückenschaltkontakt und der dritte Brückenschaltkontakt elektrisch leitend verbunden sind;
- - in einem Schritt f) der Trennschalter geöffnet wird und der Kreisstrom durch den Laststufenschalter unterbrochen wird;
- - in einem Schritt g) der Hauptschalter betätigt wird, sodass der dritte Hauptschaltkontakt und der zweite Hauptschaltkontakt elektrisch leitend verbunden sind;
- - in einem Schritt h) der Trennschalter geschlossen wird;
- - in einem Schritt i) der Brückenschalter betätigt wird, sodass der erste Brückenschaltkontakt, der zweite Brückenschaltkontakt und der dritte Brückenschaltkontakt elektrisch leitend verbunden sind;
- - in einem Schritt j) der Brückenschalter weiter betätigt wird, sodass der zweite Brückenschaltkontakt und der dritte Brückenschaltkontakt elektrisch leitend verbunden sind.
- - in step a) the circuit breaker is opened;
- - in a step b) the auxiliary switch is actuated so that the third auxiliary switching contact and the second auxiliary switching contact are connected in an electrically conductive manner;
- - in step c) the circuit breaker is closed and a circuit current flows through the on-load tap changer;
- - in a step d) the bridge switch is actuated so that the first bridge switching contact, the second bridge switching contact and the third bridge switching contact are electrically connected;
- - in a step e) the bridge switch is further actuated so that the second bridge switching contact and the third bridge switching contact are electrically connected;
- - in step f) the circuit breaker is opened and the circuit current is interrupted by the on-load tap changer;
- - in a step g) the main switch is actuated so that the third main switching contact and the second main switching contact are connected in an electrically conductive manner;
- - in step h) the circuit breaker is closed;
- - in a step i) the bridge switch is actuated so that the first bridge switching contact, the second bridge switching contact and the third bridge switching contact are electrically connected;
- - in a step j) the bridge switch is further actuated, so that the second bridge switching contact and the third bridge switching contact are electrically connected.
Dieses Verfahren bietet mit wenigen mechanischen Schaltkontakten und nur einer Vakuumschaltröhre eine hohe Stoßspannungsfestigkeit und ist dabei kostengünstig und sicher.With few mechanical switching contacts and just one vacuum interrupter, this process offers high surge voltage resistance and is cost-effective and safe.
Vorzugsweise ist spezifiziert, dass
- - vor Schritt c) der erste Dauerhauptkontakt geöffnet wird;
- - nach Schritt h) der zweite Dauerhauptkontakt geschlossen wird.
- - before step c) the first permanent main contact is opened;
- - after step h) the second permanent main contact is closed.
Vorzugsweise ist spezifiziert, dass
- - vor Schritt a) der erste Dauerhauptkontakt geöffnet wird;
- - nach Schritt j) der zweite Dauerhauptkontakt geschlossen wird.
- - before step a) the first permanent main contact is opened;
- - after step j) the second permanent main contact is closed.
Nachfolgend sind die Erfindung und ihre Vorteile unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Es zeigen:
-
1a eine erste Ausführungsform eines Laststufenschalters; -
1b eine Ausgangssituation eines Schaltablaufs des Laststufenschalters; -
2a-2j einen Schaltablauf des Laststufenschalters; -
3a eine zweite Ausführungsform eines Laststufenschalters in einer Ausganssituation eines Schaltablaufs; -
3d die zweite Ausführungsform eines Laststufenschalters am Ende eines Schaltablaufs.
-
1a a first embodiment of an on-load tap changer; -
1b an initial situation of a switching sequence of the on-load tap changer; -
2a-2y a switching sequence of the on-load tap changer; -
3a a second embodiment of an on-load tap changer in an initial situation of a switching sequence; -
3d the second embodiment of an on-load tap changer at the end of a switching sequence.
Dieser Laststufenschalter 1 weist gemäß einer ersten Ausführungsform einen Brückenschalter 2 mit einem ersten, zweiten und dritten Brückenschaltkontakt 2.1, 2.2, 2.3 auf, wobei der dritte Brückenschaltkontakt 2.3 an eine Lastableitung 5 des Stufentransformators angeschlossen ist bzw. mit dieser elektrisch leitend verbunden ist. Der Brückenschalter 2 kontaktiert bzw. verbindet in einer ersten Stellung den ersten Brückenschaltkontakt 2.1, in einer zweiten Stellung den zweiten Brückenschaltkontakt 2.2 und in einer Brückenstellung beide Brückenschaltkontakte 2.1, 2.2. Dabei verbindet der Brückenschalter 2 in der ersten Stellung den ersten Brückenschaltkontakt 2.1 mit dem dritten Brückenschaltkontakt 2.3, in der zweiten Stellung den zweiten Brückenschaltkontakt 2.2 mit dem dritten Brückenschaltkontakt 2.3 und in der Brückenstellung den ersten, den zweiten und den dritten Brückenschaltkontakt 2.1, 2.2, 2.3. Der Brückenschalter 2 ist parallel zu einem Trennschalter 11 geschaltet. Der Trennschalter 11 kann dabei beispielsweise als Vakuumschaltröhre, Ölschaltstrecke oder Halbleiterschaltelement ausgebildet sein. Der Trennschalter 11 ist einerseits an einem ersten Kontakt 11.1 mit dem ersten Brückenschaltkontakt 2.1 und andererseits an einem zweiten Kontakt 11.2 mit dem zweiten Brückenschaltkontakt 2.2 elektrisch leitend verbunden. Weiterhin ist der erste Kontakt 11.1 mit dem dritten Hauptschaltkontakt 3.3 verbunden. Der zweite Kontakt 11.2 ist mit einem strombegrenzenden Element 10 elektrisch leitend verbunden. Der erste und der zweite Kontakt 11.1, 11.2 können als einfache Klemmen ausgebildet sein.According to a first embodiment, this on-
Darüber hinaus weist der Laststufenschalter 1 einen Hauptschalter 3 mit einem ersten, zweiten und dritten Hauptschaltkontakt 3.1, 3.2, 3.3 auf und einen Hilfsschalter 4 mit einem ersten, zweiten und dritten Hilfsschaltkontakt 4.1, 4.2, 4.3. Der dritte Hauptschaltkontakt 3.3 ist entweder mit dem ersten Hauptschaltkontakt 3.1 oder mit dem zweiten Hauptschaltkontakt 3.2 elektrisch leitend verbunden. Der dritte Hilfsschaltkontakt 4.3 ist entweder mit dem ersten Hilfsschaltkontakt 4.1 oder den zweiten Hilfsschaltkontakt 4.2 verbunden. Der erste Bewegtkontakt 6 ist mit dem ersten Hauptschaltkontakt 3.1 und dem ersten Hilfsschaltkontakt 4.1 elektrisch leitend verbunden. Der zweite Bewegtkontakt 8 ist mit dem zweiten Hauptschaltkontakt 3.2 und den zweiten Hilfsschaltkontakt 4.2 elektrisch leitend verbunden. Die elektrisch leitenden Verbindungen sind als Kabel oder Leitungen ausgestaltet.In addition, the on-
Weiterhin weist der Laststufenschalter 1 ein strombegrenzendes Element 10 auf. Das strombegrenzende Element 10 ist zwischen dem Trennschalter 11 und dem Hilfsschalter 4 in Reihe geschaltet und mit diesem elektrisch leitend verbunden. Der zweite Kontakt 11.2, der mit dem zweiten Brückenschaltkontakt 2.2 elektrisch leitend verbunden ist, ist zwischen dem strombegrenzenden Element 10 und dem Trennschalter 11 angeordnet. Der Hauptschalter 3 ist mit dem Trennschalter 11 elektrisch in Reihe geschaltet. Dabei ist der erste Kontakt 11.1, der mit dem ersten Brückenschaltkontakt 2.1 elektrisch leitend verbunden, zwischen dem Hauptschalter 3 und dem Trennschalter 11 angeordnet.Furthermore, the on-
Der Hauptschalter 3, der Trennschalter 11, das strombegrenzende Element 10 und der Hilfsschalter 4 bilden eine Reihenschaltung. Das strombegrenzende Element 10 kann beispielsweise wenigstens einen Widerstand und/oder wenigstens eine Induktivität und/oder wenigstens einen Varistor umfassen.The
In einer stationären Stellung fließt der Laststrom IL von der Regelwicklung 20 zum ersten oder zweiten Bewegtkontakt 6, 8 über den Hauptschalter 3 und den Brückenschalter 2 zur Lastableitung 5. Die stationäre Stellung liegt dann vor, wenn der Laststufenschalter 1 nicht betätigt wird und der Stufentransformator 30 nicht geregelt werden muss.In a stationary position, the load current IL flows from the control winding 20 to the first or second moving
In
In den
In einem Schritt b) (
In einem Schritt c) (
Im Schritt d) (
In einem Schritt e) (
In einem Schritt f) (
In einem Schritt g) (
In einem Schritt h) (
In einem Schritt i) (
Im Schritt j) (
Der in den
Beim Betätigen des Laststufenschalters 1 wird bei vorhandenen Dauerhauptkontakten 17, 18 stets mit dem Öffnen des entsprechenden geschlossenen Dauerhauptkontaktes begonnen, bevor die weiteren Elemente des Lastumschalters 9 betätigt werden. Weiterhin endet jede Schaltung mit dem Schließen des entsprechenden Dauerhauptkontaktes 17, 18.When the on-
Alternativ kann der geschlossene Dauerhauptkontakt 17 vor dem Schließen des Trennschalters 11 - vor Schritt c) - geöffnet und der zweite Dauerhauptkontakt 18 nach dem Schließen des Trennschalters 11 also Schritt h) geschlossen werden.Alternatively, the closed permanent
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- LaststufenschalterOn-load tap changer
- 22
- BrückenschalterBridge switch
- 2.12.1
- erster Brückenschaltkontaktfirst bridge switching contact
- 2.22.2
- zweiter Brückenschaltkontaktsecond bridge switching contact
- 2.32.3
- dritter Brückenschaltkontaktthird bridge switching contact
- 33
- HauptschalterMain switch
- 3.13.1
- erster Hauptschaltkontaktfirst main switching contact
- 3.23.2
- zweiter Hauptschaltkontaktsecond main switching contact
- 3.33.3
- dritter Hauptschaltkontaktthird main switching contact
- 44
- HilfsschalterAuxiliary switch
- 4.14.1
- erster Hilfsschaltkontaktfirst auxiliary switching contact
- 4.24.2
- zweiter Hilfsschaltkontaktsecond auxiliary switching contact
- 4.34.3
- dritter Hilfsschaltkontaktthird auxiliary switching contact
- 55
- LastableitungLoad dissipation
- 66
- erster Bewegtkontaktfirst moving contact
- 77
- Wählervoters
- 88th
- zweiter Bewegtkontaktsecond moving contact
- 99
- Lastumschalterdiverter switch
- 1010
- strombegrenzendes Elementcurrent-limiting element
- 1111
- TrennschalterCircuit breaker
- 11.111.1
- erster Kontaktfirst contact
- 11.211.2
- zweiter Kontaktsecond contact
- 1212
- erster Festkontaktfirst solid contact
- 1414
- zweiter Festkontaktsecond fixed contact
- 1717
- erster Dauerhauptkontaktfirst permanent main contact
- 1818
- zweiter Dauerhauptkontaktsecond permanent main contact
- 2020
- Regelwicklungcontrol winding
- 2222
- KontaktflächeContact surface
- 2424
- KontaktflächeContact surface
- 3030
- StufentransformatorStep transformer
- ILIL
- Laststromload current
- n, n+1n, n+1
- WicklungsanzapfungWinding tap
- ICIC
- KreisstromCirculating current
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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