EP2606499B1 - Stufentransformator mit laststufenschalter - Google Patents

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EP2606499B1
EP2606499B1 EP11733581.0A EP11733581A EP2606499B1 EP 2606499 B1 EP2606499 B1 EP 2606499B1 EP 11733581 A EP11733581 A EP 11733581A EP 2606499 B1 EP2606499 B1 EP 2606499B1
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EP
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transformer
winding
selector
diverter switch
tapped transformer
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Juergen Donhauser
Roland Meisel
Christian Pircher
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Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Scheubeck GmbH and Co
Original Assignee
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
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Publication date
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    • H01H9/0005—Tap change devices
    • H01H9/0011—Voltage selector switches

Definitions

  • the invention relates to an on-load tap-changer for uninterrupted switching between different winding taps of a tapped transformer according to the preamble of the first claim.
  • On-load tap-changers are known to be used for uninterrupted switching between different winding taps of a tapped transformer and thus for voltage regulation. They usually consist of a selector for powerless preselection of those winding tap of the tapped transformer to be switched to, as well as a diverter switch for the actual uninterrupted switching from the previously wired winding tap to the new, preselected winding tap.
  • the diverter switch has the necessary for such an uninterrupted, fast switching components, in particular a force storage device, a drive shaft, switching contacts - this can be mechanical switching contacts, vacuum switching cells or thyristors -, and means for actuating the switch contacts in a predetermined switching sequence at each switching.
  • Known diverter switch also usually have its own oil vessel, usually in the form of a closed insulating cylinder, in which, separated from the surrounding oil of the transformer, all the above components are.
  • the selector Directly below the diverter switch, but in the transformer oil, is the selector arranged, which is connected via a gear stage with the central drive shaft of the diverter switch.
  • the central drive shaft of the diverter switch is driven by a motor drive which is arranged outside the transformer tank and slowly draws up the energy accumulator by means of a linkage which is likewise guided along the transformer tank and at the same time also actuates the selector.
  • the central drive shaft is thus responsible for both the operation of the switching contacts of the diverter switch during the actual fast switching, as well as for the operation of the arranged directly below the diverter switch selector during the slow Aufziehvorgangs the force accumulator.
  • on-load tap-changers have been established on the market for decades and are known, for example, from the company publication by the applicant "Oiltap® M on-load tap-changer for regulating transformers".
  • On page 1 of the company publication a generic on-load tap-changer is shown, which has a diverter switch in the upper area, within the insulating cylinder, and directly thereto then the connected via a gear stage with the drive shaft of the diverter switch voters.
  • tap-changer type G shows a typical arrangement of a generic on-load tap-changer in the configuration, d. H. the interplay, tap-changer - regulating transformer.
  • an on-load tap-changer ie diverter switch and associated selector
  • diverter switch and associated selector is arranged at a certain dielectric distance from the individual windings of the transformer inside the transformer tank and the walls of the transformer housing.
  • a significant footprint within the transformer takes in addition to the on-load tap, consisting of diverter switch and directly below subsequent selector, the installation of the individual, dielectrically insulated copper wires from the corresponding winding taps of the control winding of the transformer to the respective selector contacts to complete.
  • the wiring, attached to the transformer active by the diverter but is not only time-consuming in its installation, but because of its required electrically conductive properties made of copper and thus very expensive.
  • DE 101 02 310 C1 discloses a tapped transformer with a thyristor tap changer consisting of a mechanical tap changer and a diverter switch with thyristors as switching means.
  • the tap changer is housed in the oil-filled transformer tank, while the diverter switch with the thyristors is located in a laterally mounted separate housing in air.
  • DE 676 208 discloses a tapped transformer having a tap changer disposed immediately adjacent to the control winding of the transformer in the oil tank of the transformer.
  • step transformers with tap changer are in DE 25 29 381 .
  • Object of the present invention is therefore to provide an on-load tap-changer of the type mentioned above, which allows the transformer builder a more flexible design option of his transformer and also makes the space-consuming and expensive wiring with all of the diverter scaffold unnecessary.
  • the general inventive idea is to dissolve the previously static design of the on-load tap changer, consisting of diverter switch and directly below subsequent voters, and bring about a spatial separation of the two modules diverter switch and selector by the voter while possible in the vicinity of the winding taps of the control winding of the Step transformer is arranged.
  • the connection lines between the corresponding terminal contacts of the selector and the individual winding taps of the control coil winding of the tapped transformer can be reduced to a minimum, in particular makes this the costly and expensive wiring together with the diverter unnecessary.
  • the at least one selector is arranged directly on the winding taps of the control winding of the transformer, that is, in its gusset.
  • the linkage which connects the motor drive with the energy storage of the diverter switch, continued directly inside the transformer tank from the diverter switch to the selector and thus used in a particularly simple manner to drive the selector.
  • the linkage is no longer, as before, performed on the outside of the transformer box along the top and connected there only to the energy storage of the on-load tap changer, but directly through a lateral wall of the transformer tank.
  • the diverter switch and the at least one selector are each actuated with a special drive, for example in the form of a direct drive motor.
  • a special drive for example in the form of a direct drive motor.
  • the motor-driven direct drive is a linear or torque motor, then it is also possible to dispense with the otherwise functionally required spring energy accumulator in the case of the diverter switch.
  • FIG. 1 a transformer tank 1 is shown, inside which there is a yoke 7, on which at least one winding, comprising a main winding and a control winding with winding taps 8, is arranged.
  • a motor drive 2 On the outer side wall of the transformer box 1 is still a motor drive 2, which establishes a linkage 3 via a linkage to a arranged in the interior of the transformer tank 1 diverter switch 4 and at least one selector 5.
  • the diverter switch 4 in this FIG. 1 is shown only in a very abstract form, it is an example of the already mentioned company publication "Oiltap® M on-load tap-changer for control transformers" the Applicant become known diverter 4.
  • This diverter switch 4 is electrically connected via lines 6 to the corresponding selector 5.
  • the at least one selector 5 is positioned directly on winding taps 8 of the control winding of the transformer, which shortens the connecting lines between the corresponding terminal contacts of the selector and the individual winding taps 8 of the control winding of the tapped transformer to a minimum.
  • the linkage 3, which is driven centrally via a single motor drive 2 is designed such that it is in operative connection both with the diverter switch 4 and with the at least one selector 5.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Housings And Mounting Of Transformers (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Laststufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators
    gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.
  • Laststufenschalter dienen bekanntermaßen zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators und damit zur Spannungsregelung. Sie bestehen üblicherweise aus einem Wähler zur leistungslosen Vorwahl derjenigen Wicklungsanzapfung des Stufentransformators, auf die umgeschaltet werden soll, sowie einem Lastumschalter zur eigentlichen unterbrechungslosen Umschaltung von der bisherig beschalteten Wicklungsanzapfung auf die neue, vorgewählte Wicklungsanzapfung. Der Lastumschalter besitzt dazu die für eine solche unterbrechungslose, schnelle Umschaltung erforderlichen Bauteile, insbesondere einen Kraftspeicher, eine Antriebswelle, Schaltkontakte - dies können mechanische Schaltkontakte, Vakuumschaltzellen oder auch Thyristoren sein -, sowie Mittel zur Betätigung der Schaltkontakte in einer vorgegebenen Schaltsequenz bei jedem Umschaltvorgang.
  • Bekannte Lastumschalter weisen in der Regel zudem ein eigenes Ölgefäß, üblicherweise in Form eines geschlossenen Isolierstoffzylinders, auf, in dem sich, getrennt vom umgebenden Öl des Transformators, alle genannten Bauteile befinden. Direkt unterhalb des Lastumschalters, allerdings im Transformatoröl, befindet sich der Wähler angeordnet, der über eine Getriebestufe mit der zentralen Antriebswelle des Lastumschalters verbunden ist. Getrieben wird die zentrale Antriebswelle des Lastumschalters über einen außerhalb des Transformatorkessels angeordneten Motorantrieb, der mittels eines ebenfalls am Transformatorkessel außen entlang geführten Gestänge den Kraftspeicher langsam aufzieht und dabei gleichzeitig auch den Wähler betätigt. Die zentrale Antriebswelle ist damit sowohl für die Betätigung der Schaltkontakte des Lastumschalters während der eigentlichen schnellen Umschaltung, als auch zur Betätigung des direkt unterhalb des Lastumschalters angeordneten Wählers während des langsamen Aufziehvorgangs des Kraftspeichers zuständig.
  • Derartige Laststufenschalter sind seit Jahrzehnten am Markt etablierte Produkte und beispielweise aus der Firmendruckschrift der Anmelderin "Oiltap® M Laststufenschalter für Regeltransformatoren" bekannt. Auf Seite 1 der Firmendruckschrift ist ein gattungsgemäßer Laststufenschalter gezeigt, der im oberen Bereich, innerhalb des Isolierzylinders, einen Lastumschalter aufweist und direkt daran anschließend den über eine Getriebestufe mit der Antriebwelle des Lastumschalters verbundenen Wähler. Nicht gezeigt in dieser Darstellung ist der Kraftspeicher und der mittels eines Gestänges mit diesem in Wirkverbindung stehende Motorantrieb.
  • Dieser beschriebene und seit Jahrzehnten im Stand der Technik gängige Aufbau ist jedoch für den Trafobauer platzraubend, da er einen relativ großen Bauraum innerhalb des Transformatorkessel einnimmt und damit die Freiheitsgrade des Trafobauers bei der Konstruktion des eigentlichen Transformators im platzmäßig beschränkten Transformatorkessel einschränkt. Letzen Endes deshalb, weil für den Ort der Platzierung des Laststufenschalters ein relativ großer Bauraum innerhalb des Transformatorkessels frei gelassen werden muss und dieser Raum noch dazu nicht flexibel gestaltbar ist, sondern durch den aus dem Stand der Technik bekannten Aufbau des Laststufenschalters, bestehend aus Lastumschalter und direkte unterhalb angeordnetem Wähler, quasi vorgegeben ist.
  • Die Firmendruckschrift "Stufenschalter Typ G" der Anmelderin zeigt dabei eine typische Anordnung eines gattungsgemäßen Laststufenschalters in der Konfiguration, d. h. dem Zusammenspiel, Stufenschalter - Regeltransformator. Wie auf dem Deckblatt ersichtlich, wird ein derartiger Laststufenschalter, also Lastumschalter und dazugehöriger Wähler, in einem gewissen dielektrischen Abstand zu den einzelnen Wicklungen des Transformators innerhalb des Transformatorkessels und den Wandungen des Transformatorgehäuses angeordnet. Einen wesentlichen Platzbedarf innerhalb des Transformators nimmt dabei neben dem Laststufenschalter, bestehend aus Lastumschalter und sich direkt unterhalb anschließendem Wähler, die Installation der einzelnen, dielektrisch isolierten Kupferleitungen von den entsprechenden Wicklungsanzapfungen der Regelwicklung des Transformators zu den jeweiligen Wählerkontakten in Anspruch. Die Leitungsführung, am Transformatoraktivteil befestigt durch das Ableitgerüst, ist aber nicht nur zeitaufwändig in seiner Installation, sondern auf Grund seiner geforderten elektrisch leitenden Eigenschaften aus Kupfer gefertigt und damit sehr teuer.
  • DE 101 02 310 C1 offenbart einen Stufentransformator mit einem Thyristor-Stufenschalter, der aus einem mechanischen Stufenwähler und einem Lastumschalter mit Thyristoren als Schaltmitteln besteht. Dabei ist der Stufenwähler im ölgefüllten Transformatorkessel untergebracht, während der Lastumschalter mit den Thyristoren sich in einem seitlich angebauten separaten Gehäuse in Luft befindet.
  • DE 676 208 offenbart einen Stufentransformator mit einem Stufenschalter, der unmittelbar neben der Regelwicklung des Transformators in den Ölkessel des Transformators angeordnet ist.
  • Weitere Stufentransformatoren mit Stufenschalter sind in DE 25 29 381 , DE 103 15 207 A1 , DE 10 2008 027 274 B3 , EP 0 140 209 A1 , DE 25 48 408 und JP 60177609 offenbart.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Laststufenschalter der eingangs genannten Art anzugeben, der dem Trafobauer eine flexiblere Gestaltungsmöglichkeit seines Transformators erlaubt und zudem die platzraubende und teure Leitungsführung mit samt des Ableitgerüstes entbehrlich macht.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Laststufenschalter mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche betreffen dabei besonders bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Die allgemeine erfinderische Idee besteht darin, die bisher statische Konstruktion des Laststufenschalters, bestehend aus Lastumschalter und sich direkt darunter anschließendem Wähler, aufzulösen und eine räumliche Trennung der beiden Baugruppen Lastumschalter und Wähler herbeizuführen, indem der Wähler dabei möglichst in der Nähe der Wicklungsanzapfungen der Regelwicklung des Stufentransformators angeordnet wird. Damit können die Verbindungsleitungen zwischen den entsprechenden Anschlusskontakten des Wählers und den einzelnen Wicklungsanzapfungen der Regelwicklungswicklung des Stufentransformators auf ein Minimum verkürzt werden, insbesondere macht dies die aufwändige und teure Leitungsführung mit samt dem Ableitgerüst entbehrlich.
  • Gemäss der Erfindung wird der wenigstens eine Wähler direkt an den Wicklungsanzapfungen der Regelwicklung des Transformators, also in dessen Zwickel, angeordnet. Indem der bisher vorgesehene Bauraum für den Wähler innerhalb des Transformatorkessel damit wegfallen kann und dieser statt dessen in dem ohnehin vorhanden Bauraum des Zwickel, direkt an den Wicklungsanzapfungen der Regelwicklung der Transformatorwicklung, platziert wird, schafft die räumliche Auflösung der Baugruppen Lastumschalter- Wähler im Transformatorkessel Platz.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Gestänge, welches den Motorantrieb mit dem Kraftspeicher des Lastumschalters verbindet, direkt im Inneren des Transformatorkessel vom Lastumschalter zum Wähler weitergeführt und damit auf besonders einfache Weise genutzt, auch den Wähler anzutreiben.
  • Nach einer nochmals weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Gestänge dabei nicht mehr, wie bisher, an der Außenseite des Trafokessels entlang zu dessen Oberseite geführt und dort erst mit dem Kraftspeicher des Laststufenschalters verbunden, sondern direkt durch eine seitliche Wandung des Transformatorkessels.
  • Nach einer wiederum weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden der Lastumschalter und der wenigstens eine Wähler jeweils mit einem speziellen Antrieb, beispielsweise in Form eines motorischen Direktantriebes, betätigt. Dieser macht den bisher funktional notwendigen zentralen Motorantrieb samt aufwändigem Gestänge zum Lastumschalter entbehrlich und kann direkt oberhalb oder unterhalb des Lastumschalters oder des wenigstens einen Wählers angeordnet werden. Handelt es sich bei dem motorischen Direktantrieb um einen Linear- oder Torquemotor, so kann bei dem Lastumschalter zudem auf den ansonsten funktional zwingend erforderlichen Federkraftspeicher verzichtet werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an Hand einer Figur noch beispielhaft näher erläutert.
  • Es zeigt
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Laststufenschalter mit räumlich getrenntem Lastumschalter und Wähler.
  • In Figur 1 ist ein Transformatorkessel 1 gezeigt, in dessen Inneren sich ein Joch 7 befindet, an dem wenigstens eine Wicklung, umfassend eine Stammwicklung und eine Regelwicklung mit Wicklungsanzapfungen 8, angeordnet ist. An der äußeren seitlichen Wandung des Trafokessels 1 befindet sich weiterhin ein Motorantrieb 2, der über ein Gestänge 3 eine Wirkverbindung zu einem im Inneren des Transformatorkessels 1 angeordneten Lastumschalter 4 und wenigstens einem Wähler 5 herstellt. Bei dem Lastumschalter 4, der in dieser Figur 1 nur in sehr abstrahierter Form dargestellt ist, handelt es sich um einen beispielsweise aus der bereits genannten Firmendruckschrift "Oiltap® M Laststufenschalter für Regeltransformatoren" der Anmelderin bekannt gewordenen Lastumschalter 4. Dieser Lastumschalter 4 ist über Leitungen 6 mit dem entsprechenden Wähler 5 elektrisch verbunden. Erfindungsgemäß wird der wenigstens eine Wähler 5 direkt an Wicklungsanzapfungen 8 der Regelwicklung des Transformators positioniert, was die Verbindungsleitungen zwischen den entsprechenden Anschlusskontakten des Wählers und den einzelnen Wicklungsanzapfungen 8 der Regelwicklung des Stufentransformators auf ein Minimum verkürzt. Insbesondere entfallen mit der erfindungsgemäßen Lösung die in der Installation aufwändigen und zudem teuren Verbindungsleitungen mit samt dem Ableitgerüst. Das zentral über einen einzigen Motorantrieb 2 angetriebene Gestänge 3 ist derart ausgebildet, dass es sowohl mit dem Lastumschalter 4 als auch mit dem wenigstens einem Wähler 5 in Wirkverbindung steht.

Claims (4)

  1. Stufentransformator, umfassend
    - einen Transformatorkessel (1), in dem wenigstens eine Wicklung, umfassend eine Stammwicklung und eine Regelwicklung mit Wicklungsanzapfungen (8), angeordnet ist;
    - einen Laststufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen den Wicklungsanzapfungen der Regelwicklung, aufweisend
    • einen Wähler (5) zur leistungslosen Anwahl der jeweiligen Wicklungsanzapfung (8), auf die umgeschaltet werden soll, und
    • einen Lastumschalter (4) zur eigentlichen Umschaltung von der beschalteten auf die neue, vorgewählte Wicklungsanzapfung (8);
    wobei
    - der Wähler (5) und der Lastumschalter (4) räumlich getrennt voneinander angeordnet sind;
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - der Wähler (5) direkt an den Wicklungsanzapfungen (8) der Regelwicklung des Stufentransformators, in dem Bauraum eines in dem Tansformatorkessel vorhandenen Zwickels angeordnet ist.
  2. Stufentransformator nach dem vorigen Anspruch, wobei
    - der Wähler (5) und der Lastumschalter (4) über ein gemeinsames Gestänge (3) angetrieben werden.
  3. Stufentransformator nach dem vorigen Anspruch, wobei
    - das Gestänge (3) durch die seitliche Wandung in den Transformatorkessel (1) geführt ist.
  4. Stufentransformator nach Anspruch 1, wobei
    - der Lastumschalter (4) im Inneren des Transformatorkessels (1) angeordnet ist.
EP11733581.0A 2010-08-18 2011-07-07 Stufentransformator mit laststufenschalter Active EP2606499B1 (de)

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EP2606499A1 EP2606499A1 (de) 2013-06-26
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KR (1) KR20130100097A (de)
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BR (1) BR112013001700A2 (de)
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ES (1) ES2746211T3 (de)
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