DE2303550A1 - SELECTOR OR CHANGEOVER FOR TRANSFORMERS, REACTORS AND THE LIKE - Google Patents

Description

Wähler oder Umsteller für Transformatoren, Drosselspulen und dgl. Selector or diverter for transformers, reactors and the like.

Art und Stärke der sich auf den Kontakten von im Transformator- oder Drosseispulenkühlmittel betriebenen Wählern oder Umstellern im Laufe der Betriebszeit bildenden Fremdschichten sind u.a. abhängig von den Kontakttemperaturen und den verwendeten Kontaktmaterialien. Um die Ausbildung solcher Fremdschichten und infolge der damit einhergehenden Erhöhung der Kontaktübergangswiderstände vorzeitig auftretende Kontaktschäden so weit als möglich zu verhindern, ist es bekannt, als Kontaktmaterial oder mindestens als Kontaktauflage Edelmetalle zu verwenden. Aufgrund der dadurch erzielbaren geringeren Fremdschichtbildung ergeben sich günstigere Verhältnisse beim Stromübergang von Kontakt zu Gegenkontakt, so daß sich bei normalen Betriebstemperaturen ein vorzeitiger Kontaktausfall gerade noch vermeiden läßt.Type and strength of the contacts from in the transformer or Choke coil coolant operated selector or changeover switch during the operating time The foreign layers that form depend on the contact temperatures and the contact materials used. To the formation of such foreign layers and as a result the associated increase in contact resistance that occurs prematurely To prevent contact damage as much as possible, it is known as a contact material or at least to use precious metals as contact pads. Because of this achievable lower foreign layer formation result cheaper Conditions in the current transfer from contact to mating contact, so that with normal Operating temperatures, a premature contact failure can just be avoided.

Durch den Einsatz von Edelmetallen als Kontaktmaterial ist das erwähnte Problem insofern jedoch nur unvollkommen lösbar, weil einerseits die Gleit- und Abriebeigenschaften von Gold, Silber oder Platin im Vergleich zu Kupfer ungünstiger sind und andererseits der Preis solcher Edelmetalle beträchtlich höher liegt als der Preis vergleichbarer Kupferkontakte. Insbesondere die Forderung, Kontakte mit einem möglichst kleinen Abrieb einzusetzen; führte in der Praxis zu meist aus Kupfer und Edelmetall bestehenden Materialpaarungen, die einen Kompromiß hinsichtlich der Gleit-und Abriebeigenschaften, der Fremdschichtbildung und dem Preis bedeuten. Sol-che Materialpaarungen sind daher weder hinsichtlich des Abriebs noch in Bezug auf die Fremdschichtbildung optimal, bei relativ niedrigen Betriebstemperaturen ist ihre Lebensdauer jedoch noch ausreichend.This is due to the use of precious metals as contact material Problem insofar however only imperfectly solvable because on the one hand the sliding and Abrasion properties of gold, silver or platinum are less favorable compared to copper and on the other hand the price of such precious metals is considerably higher than the price of comparable copper contacts. In particular, the requirement to have contacts with to use as little abrasion as possible; in practice mostly made of copper and precious metal existing material pairings, which compromise the Sliding and abrasion properties, the formation of foreign layers and the price mean. Such Material pairings are therefore neither in terms of abrasion nor in terms of the Foreign layer formation is optimal, at relatively low operating temperatures is yours However, the service life is still sufficient.

Bei Transformatoren hoher Leistung werden jedoch die für die erwähnten Kontaktpaarungen noch zulässigen Betriebstemperaturen und damit auch die Kühlmitteltemperaturen meist überschritten. Die Folge davon sind vorzeitige Kontaktschäden und damit Kontaktausfälle, insbesondere hervorgerufen durch zu starke Fremdschichten und durch die dadurch bedingten zu hohen Kontaktübergangswiderstände. Dies gilt vor allem auch für Stufenschalter mit großer Schalthäufigkeit. Dahingehende Maßnahmen, durch Verminderung der Kontaktverluste und/oder durch Vergrößerung der Kontaktoberflächen und damit durch verbesserte Kühlung eine geringere Kontakttemperatur und dadurch eine ausreichende Lebensdauer der Kontakte zu erzielen, sind unwirksam, wenn das die Kontakte umgebende Kühlmittel, meist Ö1, bereits eine Temperatur aufweist, bei der es zur Bildung von Fremdschichten auf den Kontakten kommt.In the case of high-power transformers, however, the ones mentioned for Contact pairings still allow permissible operating temperatures and thus also the coolant temperatures mostly exceeded. The consequence of this is premature contact damage and thus contact failures, in particular caused by excessive foreign layers and the resulting due to high contact resistance. This is especially true for tap changers with high switching frequency. Relevant measures by reducing contact losses and / or by enlarging the contact surfaces and thus by improved cooling a lower contact temperature and thus a sufficient service life of the contacts are ineffective if the coolant surrounding the contacts, usually Ö1, already has a temperature at which leads to the formation of foreign layers comes on the contacts.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere in den Fällen hoher Kühlmitteltemperatur die Fremdschichtbildung auf den Kontaktoberflächen in solchen Grenzen zu halten, daß vorzeitige Kontaktschäden vermieden werden und die geforderte Lebensdauer der Kontakte erreicht oder nach Möglichkeit überschritten wird. Dabei sind grundsätzlich alle Kontaktmaterialien und Materialkombinationen in die Aufgabenstellung mit einbezogen, also neben Kupferkontakten auch Kupfer- Edelmetallkontaktkombinationen und schließlich auch ausschließlich aus Edelmetall bestehende Kontakte.The present invention is based on the object, in particular in cases of high coolant temperature, the formation of foreign layers on the contact surfaces to be kept within such limits that premature contact damage is avoided and the required service life of the contacts has been reached or, if possible, exceeded will. In principle, all contact materials and material combinations are included included in the task, i.e. in addition to copper contacts also copper Precious metal contact combinations and finally also exclusively made of precious metal existing contacts.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß die Wähler- oder Umstellerkontakte erfindungsgemäß der Einwirkung eines vom eigentlichen Transformator- oder Drosselspulenkühlmittel strömungsmäßig und/oder räumlich mindestens teilweise getrennten Kühlmittels ausgesetzt sind, dessen Temperatur unter der des Transformator- oder Drosselspulenkühlmittels liegt. Dabei hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenigstens die schaltungsmäßig am meisten beanspruchten und/oder die im Bereich der heißesten Kühlmittelzonen befindlichen Wähler- oder Umstellerkontakte innerhalb eines geschlossenen Gehäuses anzuordnen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, den Wähler- oder Umstellerkontakten das Kühlmittel durch besondere Kühlkanäle zuzuführen, um eine unmittelbare und dadurch optimale Kühlwirkung zu erzielen. Der Temperaturunterschied zwischen dem Kühlmittel für die Wähler- oder Umstellerkontakte und dem eigentlichen Transformator- oder Drosselspulenkühlmittel richtet sich dabei nach der jeweils geforderten Kontaktlebensdauer.This problem is solved in that the selector or changeover contacts according to the invention the action of one of the actual transformer or inductor coolant In terms of flow and / or space, exposed at least partially separate coolant whose temperature is below that of the transformer or inductor coolant lies. It has proven to be particularly useful, at least in terms of the circuitry the most stressed and / or those located in the area of the hottest coolant zones To arrange selector or changeover contacts within a closed housing. In a further embodiment of the invention, it is also proposed that the voter or Changeover contacts to supply the coolant through special cooling channels to a to achieve an immediate and therefore optimal cooling effect. The temperature difference between the coolant for the selector or changeover contacts and the actual coolant Transformer or inductor coolant depends on the respective required contact life.

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand einiger schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 innerhalb eines im eigentlichen Transformatorkühlmittel angeordneten Gehäuses untergebrachte Wähler- oder Umstellerkontakte, Fig. 2 eine Anordnung mit direkter Kühlung der Wähler- oder Umstellerkontakte, Fig. 3 eine unmittelbare Kühlung der Kontakte im Falle von auf einer Kreisbahn angeordneten festen Kontakten, die mit Schleifringkontakten korrespondieren, Fig. 4 die gühlmittelführung innerhalb einer Kontaktebene bei einer Kontaktanordnung nach Fig. 3.The invention is shown schematically below with the aid of some Embodiments explained in more detail. They show: FIG. 1 within an im actual transformer coolant arranged housing housed voter or changeover contacts, Fig. 2 shows an arrangement with direct cooling of the selector or Changeover contacts, Fig. 3 direct cooling of the contacts in the case of on Fixed contacts arranged in a circular path, which correspond to slip ring contacts, 4 shows the flow of coolant within a contact plane in the case of a contact arrangement according to Fig. 3.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 befinden sich die Wähler- oder Umstellerkontakte 1 innerhalb eines zweckmäßigerweise aus Isolierstoff bestehenden Gehäuses 2, das den eigentlichen Wählerraum gegenüber dem umgebenden, mit einem Kühlmittel 3, beispielsweise Ö1, gefüllten Transformatorraum 4 weitgehend abdichtet. Dadurch wird einerseits das Herausführen der verschiedenen Ableitungen erleichtert und gleichzeitig auch eine Wärmeisolierung zwischen dem Kühlmittel im Innern des Gehäuses und dem umgebenden heißen Transformatorkühlmittel erreicht.In the embodiment according to FIG. 1 there are the voters or Changeover contacts 1 within an expediently made of insulating material Housing 2, which the actual voting area opposite the surrounding, with a Coolant 3, for example oil, largely seals the filled transformer space 4. This, on the one hand, makes it easier to bring out the various leads and at the same time a thermal insulation between the coolant inside the Housing and the surrounding hot transformer coolant reached.

Dem Gehäuse innern wird das kältere Kühlmittel über besondere Kanäle 5 zugeleitet. Dieses Kühlmittel kann dabei entweder in den umgebenden Transformatorraum 4 oder über einen zweiten Kanal 6 bzw. mehrere solcher Kanäle nach außen geleitet werden, wodurch dann ein geschlossener Kühlkreislauf entsteht.Inside the housing, the colder coolant is conveyed through special channels 5 forwarded. This coolant can either be in the surrounding transformer room 4 or via a second channel 6 or several such channels to the outside which then creates a closed cooling circuit.

In diesen Kühlkreislauf können im Bedarfsfall eine Umwälzpumpe 7 und/oder ein Kühler 17 eingeschaltet werden. Das Gehäuse 2 kann entweder aus einem festen Isolierstoff bestehen, der eventuell gleichzeitig zur Halterung der Kontakte dient oder aber aus Isolierfolie hergestellt sein, mit welcher der gesamte Wähler eingebunden ist. Im Falle der Verwendung von Isolierfolie ist es zwecks Erhöhung des Wärmewiderstandes vorteilhaft, mehrere Lagen Isolierfolie übereinander zu wickeln. Erforderlichenfalls kann das Gehäuse 2 zusätzlich auch noch mit wärmedämmenden Stoffen aus- oder umkleidet sein.If necessary, a circulating pump 7 and / or can be inserted into this cooling circuit a cooler 17 can be switched on. The housing 2 can either consist of a solid There are insulating material, which may also be used to hold the contacts or made of insulating film, with which the entire voter is involved is. If insulating foil is used, it is used to increase the thermal resistance It is advantageous to wrap several layers of insulating foil on top of each other. If necessary the housing 2 can also be clad or clad with heat-insulating materials be.

Fig. 2 zeigt eine Möglichkeit zur unmittelbaren Kühlung der Wähler- oder Umstellerkontakte. Dabei sind mit 8 und 9 die feststehenden und mit 10 die beweglichen Kontakte bezeichnet.Fig. 2 shows a possibility for immediate cooling of the voter or changeover contacts. With 8 and 9 are the fixed and with 10 the movable contacts.

Das kalte Kühlmittel wird den beweglichen Kontakten über die Kühlkanäle 11 unmittelbar zugeführt. Die Kühlkanäle 11 werden zweckmäßigerweise in die zur Bewegung der Kontakte die nenden Haltearme 12 verlegt. Die beweglichen Kontakte 10 sind mittels Barrieren 13 gegenüber dem umgebenden Raum so abgedeckt, daß das kalte Kühlmittel in Richtung zu den feststahenden Kontakten 8 und 9 strömen muß und auch diese noch kühlt. Bei dieser Ausführung ist zu beachten, daß von den feststehenden Kontakten 8 und 9 jeweils nur die gerade über die beweglichen Kontakte 10 verbundenen Stufen gekühlt werden, wahrend die nicht gewählten Kontakte im heißen Umgebungskühlmittel liegen und schließlich die Temperatur dieses Kühlmittels annehmen. Diesem Umstand kann dadurch Rechnung getragen werden, daß für die feststehenden Kontakte ein hinsichtlich der Fremdschichtbildung günstiges Material gewählt wird, das zusammen mit dem Material der beweglichen Kontakte 10 günstige Gleit- und Abriebeigenschaften ergibt.The cold coolant is sent to the moving contacts via the cooling channels 11 supplied immediately. The cooling channels 11 are expediently in the for Movement of the contacts the nenden holding arms 12 relocated. The moving contacts 10 are covered by barriers 13 from the surrounding space so that the cold coolant must flow in the direction of the stationary contacts 8 and 9 and also cools this. With this version it should be noted that of the fixed Contacts 8 and 9 each just connected via the movable contacts 10 Stages are cooled, while the unselected contacts in the hot ambient coolant and finally assume the temperature of this coolant. This circumstance can be taken into account that for the fixed contacts a regarding the foreign layer formation favorable material is chosen, which together with the material the movable contacts 10 results in favorable sliding and abrasion properties.

Bezüglich des Materials der beweglichen Kontakte braucht infolge deren tieferen Temperaturen hinsichtlich der Fremdschichtbildung die Anforderung nicht so hoch sein wie im Falle der feststehenden Kontakte.With regard to the material of the movable contacts, as a result lower temperatures with regard to the formation of foreign layers the Requirement should not be as high as in the case of fixed contacts.

Sind die feststehenden Kontakte 8 auf einer Kreisbahn um die als Schleifring ausgebildeten Kontakte 9 angeordnet, ist eine Lösung gemäß Fig. 3 zweckmäßig.Are the fixed contacts 8 on a circular path around the slip ring formed contacts 9 arranged, a solution according to FIG. 3 is appropriate.

Wie aus dieser Fig. ersichtlich ist, strömt das Kühlmittel innerhalb der Schleifringsäule 14 zu und tritt durch Öffnungen 15, die etwa in Höhe jedes Schleifringes vorgesehen sind, aus. Am äußeren Umfang der Schleifringsäule befindet sich in jeder Kontaktebene eine Abdeckkappe 16, welche den betreffenden Abschnitt der Schleifringsäule einschließlich Messerkontakt und den zugehörigen Laufkontakten 10 so umschließt, daß das aus der Schleifringsäule austretende kalte Kühlmittel gesammelt und längs der. Laufkontakte 10 in Richtung zu demgewählten Kontakt 8 geführt wird.As can be seen from this figure, the coolant flows within the slip ring column 14 and passes through openings 15, which are approximately at the level of each Slip ring are provided from. Located on the outer circumference of the slip ring column in each contact plane a cap 16, which the section in question the slip ring column including blade contact and the associated running contacts 10 encloses so that the cold coolant emerging from the slip ring column collected and along the. Running contacts 10 led in the direction of the selected contact 8 will.

Die Führung des Kühlmittels innerhalb einer Kontaktebene wird durch Fig. 4 verdeutlicht. Das den Kontakten 8, 9 und 10 zugeführte Kühlmittel wird hier außerhalb des Transformators über einen nicht dargestellten Kühler geleitet. Vielfach tritt aus den zur Kühlung des eigentlichen Transformatorkühlmittels dienenden Kühlern das Kühlmittel mit einer Temperatur aus, die einige Grad tiefer liegt als die mittlere Kühlmitteltemperatur an der Einbaustelle der Wähler oder Umsteller. Daher läßt sich bereits eine erhöhte Lebensdauer für die Kontakte erreichen, wenn dieses Kühlmittel den Wähler- oder Umstellerkontakten zugeführt wird. Reicht die damit erzielbare Lebensdauer der Kontakte nicht aus, so wird nach einem weiteren Gedanken der Erfindung vorgeschlagen, das den Wähler- bzw. Umstellerkontakten direkt zugeführte Kühlmittel wesentlich stärker als das eigentliche Transformatorkühlmittel abzukühlen. Hierzu kann entweder ein separater Kühler oder ein Element des normalen Kühlers des Transformators benutzt werden. Im letzteren Fall wird in dem betreffenden Kühlelement die Kühlmittelgeschwindigkeit gedrosselt, wodurch dieses stärker abgekühlt wird. Der Ausgang dieses Elementes wird über einen gesonderten Kanal zum Wähler oder Umsteller geführt.The routing of the coolant within a contact level is carried out by Fig. 4 clarifies. The coolant supplied to contacts 8, 9 and 10 is here passed outside the transformer via a cooler, not shown. Multiple emerges from the coolers used to cool the actual transformer coolant the coolant with a temperature that is a few degrees lower than the mean Coolant temperature at the installation point of the selector or diverter. Therefore can already achieve an increased service life for the contacts if this coolant is fed to the selector or changeover contacts. Is that achievable The service life of the contacts is not sufficient, according to a further concept of the invention proposed that the selector or changeover contacts directly supplied coolant to cool significantly more than the actual transformer coolant. For this can either be a separate cooler or an element of the transformer's normal cooler to be used. In the latter case, in the case in question Cooling element the coolant speed is reduced, which means that it is cooled down more. The output of this element is sent to the selector or diverter via a separate channel guided.

Wie die Erfindung gezeigt hat, können sich an den Isolierstäben von Wählern und Umstellern infolge des elektrischen Feldes im Kühlmittel schwimmende Verunreinigungen ablagern und dadurch die Spannungsfestigkeit des Wählers oder Umstellers beeinträchtigen. Um derartige Ablagerungen weitestgehend zu vermeiden, wird weiter vorgeschlagen, in den Kühlkreislauf der Wähler- oder Umstellerkontakte geeignete Filter einzubauen.As the invention has shown, the insulating rods of Voters and change-overs as a result of the electric field floating in the coolant Deposit impurities and thereby the dielectric strength of the selector or diverter affect. In order to avoid such deposits as much as possible, we continue proposed suitable in the cooling circuit of the selector or changeover contacts Install a filter.

- Patentansprüche -- patent claims -

Claims (11)

Patentansprüche fm Wähler oder Umsteller für Transformatoren, Drosselspulen und dgl. und für Anordnung in einem Kühlmittel, dadurch gekennzeichnet, daß deren Kontakte der Einwirkung eines vom eigentlichen Transformator- oder Drosselspulenkühlmittel strömungsmäßig und/oder räumlich mindestens teilweise getrennten Kühlmittels ausgesetzt sind, dessen Temperatur unter der des Transformator- oder Drosselspulenkühlmittels liegt. Claims fm selector or diverter for transformers, inductors And the like. And for arrangement in a coolant, characterized in that their Contacts of the action of one of the actual transformer or inductor coolant In terms of flow and / or space, exposed at least partially separate coolant whose temperature is below that of the transformer or inductor coolant lies. 2. Wähler oder Umsteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß deren Kontakte innerhalb eines geschlossenen, an einen gesonderten Kühlmittelkreislauf angeschlossenen Gehäuses angeordnet sind. 2. Selector or diverter according to claim 1, characterized in that that their contacts within a closed, to a separate coolant circuit connected housing are arranged. 3. Wähler oder Umsteller nach den Ansprüchen 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die im Bereich der heißesten Zonen des Kühlmittels liegenden Wähler- oder Umstellerkontakte innerhalb eines geschlossenen, an einen gesonderten Kühlmittelkreislauf angeschlossenen Gehäuses untergebracht sind.3. Selector or diverter according to claims 1-2, characterized in that that at least the voters in the area of the hottest zones of the coolant or changeover contacts within a closed, to a separate coolant circuit connected housing are housed. 4. Wähler oder Umsteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihren Kontakten das Kühlmittel über besondere Kühlkanäle unmittelbar zugeführt wird.4. selector or diverter according to claim 1, characterized in that that the coolant is supplied directly to their contacts via special cooling channels will. 5. Wähler oder Umsteller nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß den beweglichen Kontakten das kältere Kühlmittel über entlang der Kontakthalterungen verlaufende Kühlmitte'lkanäle unmittelbar zugeführt wird.5. Selector or diverter according to Claims 1 and 4, characterized in that that the moving contacts the colder coolant over along the contact holders running Kühlmitte'lkanäle is supplied directly. 6. Wähler oder Umsteller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß deren feststehende Kontakte aus einem hinsichtlich der Fremdschichtbildung im Vergleich zum Material der beweglichen Kontakte günstigeren Material bestehen.6. selector or diverter according to claim 5, characterized in that that their fixed contacts from one with regard to the formation of foreign layers in the Compared to the material of the movable contacts, there are cheaper materials. 7. Wähler oder Umsteller nach Anspruch 5-6, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Wähler- oder Umstellerkontakte im Bereich ihrer Längsseiten abgedeckt sind, 7. Selector or diverter according to claim 5-6, characterized in that that the movable selector or changeover contacts in the area of their long sides are covered, 8. Wähler oder Umsteller nach den Ansprüchen 1 und 4, bei denen die feststehenden Kontakte auf Kreisbahnen um Schleifringe herum angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifringsäule alsKühlkanal ausgebildet ist und jeweils im Bereich der Eontaktebenen Austrittsöffnungen für das. Kühlmittel enthält.8. Voters or diverter according to claims 1 and 4, in which the fixed contacts are arranged on circular paths around slip rings, characterized in that the slip ring column is designed as a cooling channel and contains outlet openings for the coolant in each case in the area of the contact planes. 9. Wähler oder Umsteller nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß den Kühlmittelaustrittsöffnungen in der Schleifringsäule Kühlkanäle abgrenzende Barrieren vorgeordnet sind. 9. Selector or diverter according to claim 7, characterized in that that the coolant outlet openings in the slip ring column delimiting cooling channels Barriers are upstream. 10. Wähler oder Umsteller'nach den Ansprüchen 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Barrieren jeweils an den beweglichen Kontakten befestigt sind und diese räumlich im Abstand umschließen.10. Voters or Umsteller'nach claims 7 and 9, characterized in that that the barriers are each attached to the movable contacts and these enclose spatially at a distance. 11. Wähler oder Umsteller nach den Ansprüchen 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kühlkreislauf'der Wähler- oder Umstellerkontakte Filter eingeschaltet sind.11. Selector or diverter according to claims 1-10, characterized in that that switched on in the Kühlkreislauf'der selector or changeover contacts filter are.