WO2014056694A1 - Laststufenschalter mit ticklerwindung und verfahren zum betrieb eines laststufenschalters - Google Patents

Laststufenschalter mit ticklerwindung und verfahren zum betrieb eines laststufenschalters Download PDF

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WO2014056694A1
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tap
switching element
load
branch
switching
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PCT/EP2013/069440
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Inventor
Dieter Dohnal
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Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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    • H01F29/02—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with tappings on coil or winding; with provision for rearrangement or interconnection of windings
    • H01F29/04—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with tappings on coil or winding; with provision for rearrangement or interconnection of windings having provision for tap-changing without interrupting the load current
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H9/0005—Tap change devices
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    • H01H9/0005—Tap change devices
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    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/541—Contacts shunted by semiconductor devices
    • H01H9/542—Contacts shunted by static switch means

Definitions

  • the present invention relates to an on-load tap changer with Ticklerwindung for uninterrupted load switching from a tap tap to the next stage tapping of a tapped transformer.
  • the on-load tap changer has a tickler winding for uninterrupted load switching from a tap tap to a next stage tap of a tap transformer.
  • the on-load tap changer has a main branch and an auxiliary branch, both of which are connected to a load discharge.
  • the main branch has a first selector contact and the auxiliary branch has a second selector contact.
  • the invention relates to a method for operating a tap changer.
  • tap changers two different basic switching principles exist worldwide: On the one hand, the relatively slow switching reactor switch, which is still dominant in the USA today. Switching impedances, for example in the form of
  • Switching resistors are provided which prevent a step short circuit during the changeover. In this principle of switching these transfer resistors are charged only for a very short period of time. A operating according to the reactor switching principle tap changer, also on the
  • N and n + 1 are adjacent taps of the tap winding of the transformer.
  • the tap changer has moving selector contacts and switching impedances, also called over-reactances. Between the two branches a vacuum switching cell is connected, wherein the corresponding connection for the load dissipation is made by a bypass switch.
  • the bypass switch can - depending on the position - each of the two movable
  • the bypass switch Connect the selector contacts both individually and together with the load derivation. He It has two fixed bypass contacts and two movable bypass contacts.
  • the movable bypass contacts are hinged together and connected to the load lead.
  • Each of the two fixed bypass contacts is electrically connected to one of the movable selector contacts on each side thereof facing the vacuum switch cell.
  • the bypass switch bridges the two fixed bypass contacts and connects them together with the load derivation.
  • this connection between the two fixed bypass contacts and thus the movable selector contacts is interrupted; in the switching sequence shown in Fig. 1, the bypass switch connects only to the original
  • FIG. 1 Another known embodiment of an on-load tap changer, which also operates according to the reactor switching principle, is shown in FIG. This shows a this
  • n and n + 1 are here the adjacent taps of the tap winding of the transformer.
  • MTSi and MTS 2 are the movable selector contacts to be operated at the switch, X-, and X 2 are the over-reactances.
  • the load derivative Y is arranged between the reactances X 1 and X 2 .
  • the selector contact MTS 2 can be moved to the tap n + 1 without current, then closes the load path MSV 2 .
  • a stationary position is established and switched to level B.
  • the Studentsltreaktanzen X-, and X 2 limit the circulating current l c to a permissible for the current path of the transformer and the switch value.
  • Switching impedances are always designed so that they can limit the circulating current generated when switching over in the "bridging position"
  • the taps of the step winding allow there a grading in 1, 25% jumps; By switching on the tickler winding, a switchable graduation of 0.625% is achieved.
  • a tap changer with Ticklerwindung known, which is provided for BeClten fixed stage contacts.
  • This tap changer has two selector contacts, wherein one of the selector contacts is connected in series with a Ticklerwindung and a resistance to the load transfer. The second selector contact is connected via a switch with load derivation. Both load branches are connected immediately before the load dissipation via an antiparallel-connected thyristor pair.
  • a disadvantage of the tap changers with Ticklerwindung lies mainly in the switch contacts. If these are designed as simple mechanical switching contacts, the burn-up occurring during the switching is very large. This causes the Tap-changer is very maintenance-intensive.
  • the object of the invention is to provide an on-load tap-changer for uninterrupted load switching, which is simple in construction while still ensuring a high degree of safety and reliability.
  • the object of the invention is to provide a method for operating an on-load tap-changer for uninterrupted load switching, which ensures a high degree of safety and reliability in load switching.
  • Figure 1 is a known from the prior art embodiment of an on-load tap changer according to the reactor switching principle;
  • FIG. 2 e an on-load tap changer according to the invention with a tickler winding
  • Figure 6 shows an inventive on-load tap-changer with two
  • Figure 7 shows an inventive on-load tap-changer with three
  • FIG. 2 illustrates an on-load tap-changer 1 according to the invention. This has a main branch 2 and an auxiliary branch 3.
  • the main branch 2 consists of a
  • the auxiliary branch 3 has a second switching element 6.
  • Selector contact 7 and a second selector contacts 8 are formed in this example as a unit with the on-load tap-changer 1, but can also be designed as separate components.
  • the first selector contact 7 with the main display 3 and the second selector contact 8 with the auxiliary branch 3 is mechanically electrically connected.
  • the second selector contact 8 provides an electrically conductive connection between a tap tap n and the load lead 10 via the auxiliary branch 3 with the second
  • the Ticklerwindung 4 Since the turns of the Ticklerwindung 4 are aligned against the turns of the tap winding 9, not actually switched voltage is delivered to the load dissipation 10. In the exemplary embodiment, the Ticklerwindung 4 exactly half as many
  • this step only half a tap tapping n was switched on instead of one whole.
  • the auxiliary branch 3 or at least the second selector contact 8, which is connected to it in an electrically conductive manner is moved onto the step tap n + 1.
  • the current is passed through the auxiliary branch 3 to the load dissipation, so that a full stage tap is switched on.
  • FIG. 3 shows an embodiment of the invention in which the first and second switching elements 5, 6 are designed as thyristors.
  • the first and second switching elements 5, 6 are designed as thyristors.
  • This can be implemented in a single element, a so-called commutation cell.
  • thyristors By using thyristors, a very fast switching can be realized. This is particularly important, since switching takes place in the exact zero crossing of the sinusoid of the current and thus no circulating current.
  • other fast switching elements such as IGBT ' s are suitable.
  • FIG. 5 shows a further embodiment according to the invention of the on-load tap-changer 1, which has a tickler winding 4.
  • This Ticklerwindung 4 is connected in series with an ohmic resistance 13.
  • the Ticklerwindung 4 with the first selector contact 7 with a tap tap n and the ohmic resistance 13 is electrically connected to a first terminal 14.1 of a bypass switching element 14.
  • This arrangement forms the main branch 2.
  • a changeover switching element 15 By the Umstellschaltelement 15, it is possible to connect the second selector contact 8 via a line 16 to a second terminal 14.2 of the bypass switching element 14.
  • This arrangement forms the auxiliary branch 3.
  • a first terminal 15.1 of the Umstellschaltelements 15 with a connection point 17 which is located between the Ticklerwindung 4 and the switching resistor 13 is connected.
  • This arrangement forms the auxiliary branch 18.
  • the switching switching element 15 allows the connection of the first terminal 15.1 or the second terminal 15.2 to connect either the first selector contact 7 via the tickler winding 4 or the second selector contact 8 directly to the line 16.
  • bypass switching element 14 By bypassing the first and / or the second terminal 14.1 and / or 14.2, the bypass switching element 14 connects the main branch 2, the auxiliary branch 3 or both simultaneously with the load lead 10. For this, however, the changeover switching element 15 must be connected to the second terminal 15.2.
  • the on-load tap-changer 1 has an interrupting switching element 19, which connects the main branch 2, between the over-resistance 13 and bypass switching element 14, and the auxiliary branch 3, between Umstellschaltelement 15 and bypass switching element 14, in the closed state.
  • the switching element 15 In the stationary state, the switching element 15 is connected to its second terminal 15.2.
  • the bypass switching element 14 contacts its second terminal 14.2 and the interruption switching element 9 is opened.
  • the current flow runs via the auxiliary branch 3 to the load discharge 10.
  • the changeover from a step tap n to an adjacent step tap n + 1 takes place in the following switching steps:
  • Interrupt switch element 19 is closed
  • Changeover switching element 15 switch from the second connection 15.2 to the first connection 15.1;
  • Interrupt switch element 19 is closed
  • Bypass switching element 14 switch from the first terminal 14.1 to the second terminal 14.2, wherein when switching short term both terminals 14.1 and
  • Auxiliary branch 3 or at least the second selector contact 8 switch to the stage tapping n + 1.
  • the current is passed through the connected turns between the tap n and n + 1 and the Ticklerwindung 4 to the load discharge 10.
  • the turns of the tickler winding 4 counteract the
  • Windings of the step winding 9 are aligned, thus only half of the
  • Windings which lie between the stage taps n and n + 1, connected to the load discharge 10. In order to be able to switch on the entire stage, the following switching steps are necessary:
  • Interrupt switch element 19 will close
  • Open circuit element 19 is opened.
  • Step taps n and n + 1 is done.
  • FIG. 6 shows a further embodiment according to the invention of the on-load tap-changer 1, which has a tickler winding 4 as a switching-over reactance.
  • This Ticklerwindung 4 is connected in series with a switching resistor 13 and an interrupting switching element 20.
  • the Ticklerwindung 4 is electrically connected to the first selector contact 7 with a tap tap n and the interruption switching element 20 to the load discharge 10.
  • the switching resistor 13 is disposed between the tickler winding 4 and the breaker switching element 20. This arrangement forms the main branch 2.
  • the voltage applied to the tap n, second selector contact 8 is connected to the terminal 15.2 of the Umstellschaltelements 15.
  • Umstellschaltelement 15 it is possible to connect the second selector contact 8 via an interrupt switching element 21 with the load discharge 10. However, this is only possible if the breaker switch 21 is in the closed state.
  • This arrangement forms the auxiliary branch 3.
  • the secondary branch 18 is formed by the conductive connection between the first terminal 15.1 of the Umstellschaltelements 15 with a connection point 17, which is located between the Ticklerwindung 4 and the switching resistor 13.
  • the current In the stationary state, i. before the start of a changeover from a tap tap n to a next tap tap n + 1, the current first flows from the tap winding 9 via the tap tap n via the auxiliary branch 3 to the load discharge line 10.
  • the interrupt switch element 21 is closed and the switchover switch element 15 connects its second connection 15.2.
  • the interruption switching element 20 in the main branch 2 is open.
  • Interrupt switch element 20 is closed
  • Changeover switching element 15 switch from the second connection 15.2 to the first connection 15.1;
  • Interrupt switch element 21 is closed
  • Interrupt switch element 20 is opened;
  • the current is conducted via the connected windings between the step tap n and n + 1 and the tickler winding 4 to the load discharge 10. Since, as already described in FIG. 2, the turns of the tickler winding 4 are oriented counter to the turns of the step winding 9, only half of the windings which are between the two
  • Step taps n and n + 1 are connected to the load lead 10. In order to be able to switch on the entire stage, the following switching steps are necessary:
  • Interrupt switch element 20 is closed
  • Interrupt switch element 21 is opened
  • Interrupt switch element 20 is opened. Also in this embodiment, the connection of all turns between the stage taps n and n + 1 is done after the last switching step.
  • the main branch 2 or at least the first selector contact 7 is first fed to the adjacent tap tap n + 1.
  • the interrupt switch element 20 of the main branch 2 is closed and then the breaker switch element 21 is opened.
  • the current now flows from for the load transfer 10 via the main branch 3 with the Ticklerwindung 4 and the switching resistor 13.
  • the Umstellschaltelement 15 switches to its first terminal 15.1. As soon as this is done first the
  • the second selector contact 8 is connected directly to the load lead 10 via an interrupt switch element 23.
  • This subassembly 18 is composed of the transient resistor 13 and an interruption switching element 24 connected in series with it. In this case, the transient resistance 13 is connected to the connection point 17 and the interruption switching element 24 to the load dissipation 10.
  • the interruption switching element 23 of the auxiliary branch 3 is closed, and the interruption switching elements 22 and 24 of the main branch 2 and the sub-branch 18 are opened.
  • the current flow runs via the auxiliary branch 3 to the load discharge 10.
  • Interrupt switch element 23 is opened
  • the current is passed through the connected turns between the tap n and n + 1 and the Ticklerwindung 4 to the load discharge 10.
  • the turns of the tickler winding 4 counteract the
  • Windings of the step winding 9 are aligned, thus only half of the
  • Windings which lie between the stage taps n and n + 1, connected to the load discharge 10. In order to be able to switch on the entire stage, the following switching steps are necessary:
  • Interrupt switch element 24 is closed
  • Interrupt switch element 22 is opened
  • Interrupt switch element 23 is closed
  • Step taps n and n + 1 is done.
  • the use of a Ticklerwindung 4 is particularly advantageous because it sits on the core of the transformer and thus does not need to be arranged as a separate component. This saves material costs for the turns and the core.
  • a Ticklerwindung 4 requires less space than a separate Kochretreaktanz, especially since this is only half as large. The size of the entire transformer is reduced considerably.
  • Ticklerwindung 4 in conjunction with thyristors as switching elements makes Kochltreaktanzen to limit the resulting switching from a tap tap n to the next step tap n + 1 resulting circular currents superfluous. Due to the fast and exact wiring of the thyristors, the current flow can be performed exactly in the zero crossing of the sinusoid. The use of permanent skin contacts increases the life of the thyristors and reduces their size, since the current is passed over these after completion of the switching process. The use of Ticklerwindung 4 in conjunction with simple mechanical switches in the form of bypass switching elements or Umstellschaltmaschinen and vacuum interrupters in the form of interruption switching elements with a resistive Overload resistor is also advantageous.
  • Vacuum interrupters belong to the switching devices with particularly high overload capacity and electrical life.

Landscapes

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

Abstract

Es ist ein Laststufenschalter (1) mit einer Ticklerwindung (4) und ein Verfahren zum Betrieb eines Laststufenschalters (1) mit einer Ticklerwindung (4) offenbart. Der Laststufenschalter (1) dient zur unterbrechungslosen Lastumschaltung von einer Stufenanzapfung (n) zu einer nächsten Stufenanzapfung (n+1 ) eines Stufentransformators (T). Der Laststufenschalter (1) weist einen Hauptzweig (2) und einen Hilfszweig (3) auf, die beide mit einer Lastableitung (10) verbunden sind. Im Hauptzweig (2) ist ein erster Wählerkontakt (7) und im Hilfszweig (3) ein zweiter Wählerkontakt (8) vorgesehen. Die Ticklerwindung (4) ist im Hauptzweig (2) zwischen dem ersten Wählerkontakt (7) und der Lastableitung (10) angeordnet.

Description

Laststufenschalter mit Ticklerwindung und Verfahren zum Betrieb eines
Laststufenschalters
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Laststufenschalter mit Ticklerwindung zur unterbrechungslosen Lastumschaltung von einer Stufenanzapfung zur nächsten Stufenanzapfung eines Stufentransformators. Im Besonderen hat der Laststufenschalter eine Ticklerwindung zur unterbrechungslosen Lastumschaltung von einer Stufenanzapfung zu einer nächsten Stufenanzapfung eines Stufentransformators. Der Laststufenschalter weist einen Hauptzweig und einen Hilfszweig auf, die beide mit einer Lastableitung verbunden sind. Im Hauptzweig ist ein erster Wählerkontakt und im Hilfszweig ist ein zweiter Wählerkontakt vorgesehen.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Stufenschalters. Für Stufenschalter existieren weltweit zwei unterschiedliche grundsätzliche Schaltprinzipien: Zum einen der verhältnismäßig langsam umschaltende Reaktorschalter, der bis heute in den USA dominierend ist. Dabei sind Umschaltimpedanzen, beispielsweise in Form von
Überschaltdrosselspulen, vorgesehen, die während der langsamen Umschaltung von einer Wicklungsanzapfung zur nächsten einen Stufenkurzschluss vermeiden und für die
Dauerbelastung im stationären Betrieb bemessen sind.
Zum anderen der im Vergleich zum Reaktorschalter schnell umschaltende
Widerstandsschalter, nach seinem Erfinder auch oft als„Jansen-Schalter" bezeichnet, der sich im Rest der Welt durchgesetzt hat. Hierbei erfolgt die Umschaltung von einer
Wicklungsanzapfung auf die nächste schnell, d. h. sprungartig, und es sind
Überschaltwiderstände vorgesehen, die einen Stufenkurzschluss während der Umschaltung verhindern. Bei diesem Prinzip der Umschaltung werden diese Überschaltwiderstände nur für eine sehr kurze Zeitspanne belastet. Ein nach dem Reaktorschaltprinzip arbeitender Stufenschalter, der ebenfalls auf die
Anmelderin zurückgeht, ist aus der DE 197 43 865 C1 bekannt geworden. N und n + 1 sind dabei benachbarte Anzapfungen der Stufenwicklung des Transformators. Der Stufenschalter hat bewegliche Wählerkontakte und Umschaltimpedanzen, auch Überschaltreaktanzen genannt. Zwischen die beiden Zweige ist eine Vakuumschaltzelle geschaltet, wobei die entsprechende Verbindung zur Lastableitung durch einen Bypass-Schalter hergestellt wird. Der Bypass-Schalter kann dabei - je nach Stellung - jeden der beiden beweglichen
Wählerkontakte sowohl einzeln als auch gemeinsam mit der Lastableitung verbinden. Er verfügt dazu über zwei feste Bypass-Kontakte und zwei bewegliche Bypass- Kontakte. Die beweglichen Bypass-Kontakte sind gelenkig miteinander sowie mit der Lastableitung verbunden. Jeder der beiden festen Bypass-Kontakte steht mit einem der beweglichen Wählerkontakte an jeweils deren der Vakuumschaltzelle zugewandten Seite elektrisch in Verbindung. Im stationären Zustand überbrückt der Bypass-Schalter die beiden festen Bypass- Kontakte und verbindet sie gemeinsam mit der Lastableitung. Zu Beginn einer Lastumschaltung wird diese Verbindung zwischen den beiden festen Bypass-Kontakten und damit den beweglichen Wählerkontakten unterbrochen; bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltsequenz verbindet der Bypass-Schalter lediglich den auf der ursprünglichen
Wicklungsanzapfung verbleibenden beweglichen Wählerkontakt mit der Lastableitung.
Danach öffnet die Vakuumschaltzelle, anschließend erreicht der bewegliche Wählerkontakt die neue Wicklungsanzapfung, die Vakuumschaltzelle schließt wieder. Schließlich nimmt der Bypass-Schalter wieder seine Ausgangsstellung, d. h. seine stationäre Stellung, ein. Eine weitere bekannte Ausführungsform eines Laststufenschalters, der ebenfalls nach dem Reaktorschaltprinzip arbeitet, ist in Figur 1 dargestellt. Diese zeigt eine diesem
Stufenschalter zu Grunde liegende typische Schaltung einschließlich Schaltsequenz bei der Umschaltung von einer Stufe A auf eine benachbarte Stufe B. n und n+1 sind hier die benachbarten Anzapfungen der Stufenwicklung des Transformators. MTSi und MTS2 sind die bei der Umschaltung zu betätigenden beweglichen Wählerkontakte, X-, und X2 sind die Überschaltreaktanzen. Die Lastableitung Y ist zwischen den Reaktanzen X1 und X2 angeordnet. Zu Beginn einer Lastumschaltung wird ein Lastschaltstrecke MSV2 geöffnet, der Wählerkontakt MTS2 kann stromlos auf die Anzapfung n+1 bewegt werden, anschließend schließt die Laststrecke MSV2. Damit ist eine stationäre Position hergestellt und auf Stufe B umgeschaltet. Die Überschaltreaktanzen X-, und X2 begrenzen den Kreisstrom lc auf eine für die Strombahn des Transformators und den Schalter zulässigen Wert.
Die im Stand der Technik erwähnten Überschaltreaktanzen X und X2 auch
Umschaltimpendanzen genannt, sind stets so ausgelegt, dass diese den beim Umschalten in der„bridging position" entstehenden Kreisstrom begrenzen zu können. Da bei hohen
Leistungsklassen dieser sehr groß werden kann, können diese Überschaltreaktanzen, die aus einer Spule auf einem gemeinsamen ferromagnetischen Kern aufgebaut sind, einen Durchmesser von über einem Meter und eine Höhe von mehreren Metern annehmen. Unabhängig von der Leistungsklasse ist die Überschaltreaktanz jedoch immer ein enormer Kostenfaktor für einen Transformatorhersteller. Neben der großen Menge an Material aus dem diese separat angeordnete Spule besteht, wirkt sich auch der notwendige Bauraum im Transformatorkessel negativ aus.
Im Betrieb kommt es zusätzlich zu einer Erwärmung der Überschaltreaktanz. Diese
Wärmeenergie wird an das umgebende Transformatoröl abgegeben. Aus diesem Grund muss das Kühlsystem des Transformators größer und leistungsstärker ausgelegt werden.
Ein weitere Nachteil dieser Spulen sind die enormen ohmschen und magnetischen Verluste die durch diese entstehen. Einerseits stellt das viele Material der Spulen im Betrieb einen großen ohmschen Widerstand dar. Zusätzlich erzeugt die Form der Überschaltreaktanzen „Spule mit Kern" hohe magnetische Verluste.
Bei Stufenschaltern ist es außerdem bereits bekannt, sogenannte Ticklerwindungen vorzusehen. Diese zusätzlich zur eigentlichen Stufenwicklung vorhandene, auf dem selben Kern separat angeordnete, Wicklungen, sind derart bemessen, dass über ihnen eine Spannung abfällt, die der Hälfte der Stufenspannung, d. h. der Spannung zwischen zwei benachbarten Anzapfungen der Stufenwicklung, entspricht. Durch wahlweises Zuschalten der Ticklerwindung ist damit die Zahl der möglichen einstellbaren Spannungsstufen verdoppelbar. In der Zeitschrift "SIEMENS Energy & Automation Technology", März 1986, S. 16 bis 18, ist die Wirkungsweise einer Ticklerwindung, auch als "auxilliary winding" bezeichnet, bei einem Autotransformator beschrieben. Die Anzapfungen der Stufenwicklung gestatten dort eine Stufung in 1 ,25%-Sprüngen; durch das wahlweise Zuschalten der Ticklerwindung wird eine schaltbare Stufung von 0,625 % erreicht. Bei solchen Autotransformatoren ist damit ein Durchlaufen des Regelbereiches der Spannung von +/- 10% in 32 Stufen zu je 0,625 % möglich.
Weiterhin ist aus der DE 195 18 272 C1 , die auf die Anmelderin zurückgeht, ein Stufenschalter mit Ticklerwindung bekannt, der zum Beschälten von festen Stufenkontakten vorgesehen ist. Dieser Stufenschalter weist zwei Wählerkontakte auf, wobei einer der Wählerkontakte in Reihenschaltung mit einer Ticklerwindung und einem Überschaltwiderstand mit der Lastableitung verbunden ist. Der zweite Wählerkontakt ist über einen Umschalter mit Lastableitung verbunden. Beide Lastzweige sind unmittelbar vor der Lastableitung über ein antiparallel geschaltetes Thyristorpaar verbunden. Ein Nachteil bei den Stufenschaltern mit Ticklerwindung liegt hauptsächlich in den Schaltkontakten. Wenn diese als einfache mechanischen Schaltkontakte gestaltet sind, ist der bei den Umschaltungen entstehende Abbrand sehr groß. Dies führt dazu, dass der Stufenschalter sehr wartungsintensiv ist. Um die Nachteile der einfachen mechanischen Schalter zu vermeiden wird ein antiparallel geschaltetes Thyristorpaar verwendet, das mittels weiterer mechanischer Umschalter zeitweise in den Kreis geschaltet wird. Dieses ist jedoch sehr teuer und kann ohne spezielle Ansteuerung nur in Verbindung mit ohmschen Überschaltwiderständen verwendet werden.
Da stets das Bestreben vorliegt die einzelnen Baugruppen so kostengünstig wie möglich zu fertigen und die magnetischen und ohmschen Verluste so gering wie möglich zu halten, versuchen Transformatorhersteller dieses Ziel durch die Einsparung von Material, d.h. Menge des Kupfers für die Leitungen, Größe des Eisenkerns und Bauraum den die Überschaltreaktanz benötigt, zu erreichen. Außerdem wird stets versucht, die Kosten durch die konstruktive Gestaltung und durch die kleinere Dimensionierung aller stromführenden Teile, insbesondere der Lastschaltstrecken, zu reduzieren. Aufgabe der Erfindung ist, einen Laststufenschalter zur unterbrechungslosen Lastumschaltung bereitzustellen, der einfach aufgebaut ist und dabei trotzdem ein hohes Maß an Sicherheit und Zuverlässigkeit gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch einen Laststufenschalter mit einer Ticklerwindung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen dabei besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zum Betreib eines Laststufenschalters zur unterbrechungslosen Lastumschaltung bereitzustellen, das ein hohes Maß an Sicherheit und Zuverlässigkeit bei der Lastumschaltung gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreib eines Laststufenschalters gelöst, das die Merkmale des Patentanspruches 10 aufweist. Die davon abhängigen Unteransprüche betreffen dabei besonders vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die allgemeine erfinderische Idee besteht darin eine Ticklerwindung in nur einem Lastzweig eines Laststufenschalters anzuordnen, damit Material zu reduzieren und die ohmschen und magnetischen Verluste, die durch eine Überschaltreaktanz entstehen würden, wegzulassen. Die Erfindung soll nachstehend an Hand der Figuren beispielhaft noch näher erläutert werden. Es zeigen: Figur 1 eine aus dem Stand der Technik bekannte Ausführungsform eines Laststufenschalters nach dem Reaktorschaltprinzip;
Figur 2 e n erfindungsgemäßer Laststufenschalter m t einer Ticklerwindung;
Figur 3 e n erfindungsgemäßer Laststufenschalter m t Thyristoren als Schaltelemente;
Figur 4 e n erfindungsgemäßer Laststufenschalter m t Dauerhauptkontakten;
Figur 5 e n erfindungsgemäßer Laststufenschalter m t einer
Unterbrechungsschaltelement;
Figur 6 ein erfindungsgemäßer Laststufenschalter mit zwei
Unterbrechungsschaltelementen; und
Figur 7 ein erfindungsgemäßer Laststufenschalter mit drei
Unterbrechungsschaltelementen.
In Figur 2 ist ein erfindungsgemäßer Laststufenschalter 1 abgebildet. Dieser weist einen Hauptzweig 2 und einen Hilfszweig 3 auf. Der Hauptzweig 2 besteht aus einer
Ticklerwindung 4 und einem dazu in Reihen geschalteten ersten Schaltelement 5. Der Hilfszweig 3 weist ein zweites Schaltelement 6 auf. Bei der Durchführung einer
Lastumschaltung von einer Stufenanzapfung n zu einer nächsten Stufenanzapfung n+1 werden das erste und das zweite Schaltelemente 5, 6 in einer bestimmten Reihenfolge betätigt während der Laststufenschalter 1 von einer Stufenanzapfung n zur nächsten n+1 bewegt wird. Der direkte Abgriff der Stufenanzapfungen n, n+1 erfolgt über einen ersten
Wählerkontakt 7 und einen zweiten Wählerkontakte 8. Diese sind in diesem Beispiel als eine Einheit mit dem Laststufenschalter 1 ausgebildet, können aber auch als separate Bauteile ausgebildet sein. In dieser Ausführungsform ist der erste Wählerkontakt 7 mit dem Hauptzeig 3 und der zweite Wählerkontakt 8 mit dem Hilfszweig 3 mechanisch elektrisch leitend verbunden. Somit besteht die Möglichkeit einen Stromfluss von einer Stufenanzapfung n einer Stufenwicklung 9 über den ersten Wählerkontakt 7, die Ticklerwindung 4 und das ersten Schaltelement 5 zu einer Lastableitung 10 zu führen.
Der zweite Wählerkontakt 8 stellt eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einer Stufenanzapfung n und der Lastableitung 10 über den Hilfszweig 3 mit dem zweiten
Schaltelement 6 her.
Im stationären Zustand, d.h. vor Beginn einer Umschaltung von einer Stufenanzapfung n zu einer nächsten Stufenanzapfung n+1 fließt der Strom zunächst vom Stufenwicklung 9 über die Stufenanzapfung n und das geschlossene erste Schaltelement 6 des Hilfsstromzweigs 3 zu der Lastableitung 10 Der Hauptzweig 2 führt auf Grund des offenen ersten Schaltelementes 5 keinen Strom.
Im ersten Schaltschritt einer Umschaltung, von einer Stufenanzapfung n zu einer
benachbarten Stufenanzapfung n+1 , wird zunächst der Hauptzweig 2 oder zumindest der erste Wählerkontakt 7, auf die benachbarte Stufenabzapfung n+1 geführt. Durch ein anschließendes gleichzeitiges Schließen des ersten Schaltelements 5 des Hauptzweigs 2 und Öffnen des zweiten Schaltelements 6 des Hilfszweigs 3 wird der Stromfluss von der Stufenanzapfung n+1 der Stufenwicklung 9 über den Hauptzweig 2 und die Ticklerwindung 4 zur Lastableitung 10 gelenkt. Die Betätigung beider Schaltelemente 5, 6 muss im
Nulldurchgang der Sinuskurve des Stromes stattfinden.
Da die Windungen der Ticklerwindung 4 entgegen der Windungen der Stufenwicklung 9 ausgerichtet sind, wird nicht die tatsächlich zugeschaltete Spannung an die Lastableitung 10 abgegeben. Im Ausführungsbeispiel weist die Ticklerwindung 4 genau halb so viele
Windungen wie eine Stufe eines der Stufenwicklung 9 auf. Somit wurde in diesem Schritt nur eine halbe Stufenanzapfung n anstatt einer ganzen zugeschaltet. Im Anschluss an diese Umschaltung wird der Hilfszweig 3 oder mindestens der mit diesem elektrisch leitend verbundene zweite Wählerkontakt 8 auf die Stufenanzapfung n+1 bewegt. Durch das Öffnen des ersten Schaltelements 5 und Schließen des zweiten Schaltelements 6, wird der Strom durch den Hilfszweig 3 zur Lastableitung geführt, so dass eine volle Stufenanzapfung zugeschaltet ist.
In Figur 3 ist ein Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der das erste und zweite Schaltelemente 5, 6 als Thyristoren ausgebildet sind. Dieses könne in einem einzigen Elemente, einer sogenannten Kommutierungszelle, umgesetzt werden. Durch die Verwendung von Thyristoren Iässt sich eine sehr schnelle Umschaltung realisieren. Dieses ist besonders Wichtig, da Schaltung im Genauen Nulldurchgang der Sinuskurve des Stromes erfolgt und damit kein Kreisstrom entsteht. Neben Thyristoren sind auch weitere schnelle Schaltelemente wie z.B. IGBT's geeignet.
In Figur 4 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung abgebildet in der, parallel zum ersten und zweiten Schaltelement 5 und 6, jeweils ein erster und ein zweiter Dauerhauptkontakt 1 1 und 12 angeordnet ist. Diese Dauerhauptkontakte 1 1 , 12 dienen der Entlastung des ersten und zweiten Schaltelementes 5, 6 im stationären Zustand und reduzieren damit deren Baugröße sowie deren Kosten. Dies ist besonders vorteilhaft wenn Thyristoren als Schaltelemente 5, 6 eingesetzt werden. In Figur 5 ist eine weitere erfindungsgemäße Ausführung des Laststufenschalter 1 , der eine Ticklerwindung 4 aufweist, abgebildet. Diese Ticklerwindung 4 ist mit einem ohmschen Überschaltwiderstand 13 in Reihe geschaltet. Dabei ist die Ticklerwindung 4 mit dem ersten Wählerkontakt 7 mit einer Stufenanzapfung n und der ohmsche Überschaltwiderstand 13 mit einem ersten Anschluss 14.1 eines Bypassschaltelements 14 elektrisch leitend verbunden. Diese Anordnung bildet den Hauptzweig 2.
Der zweite Wählerkontakt 8, der ebenfalls auf der Stufenanzapfung n anliegt, ist mit einem zweiten Anschluss 15.2 eines Umstellschaltelements 15 verbunden. Durch das Umstellschaltelement 15 ist es möglich den zweiten Wählerkontakt 8 über eine Leitung 16 mit einem zweiten Anschluss 14.2 des Bypassschaltelements 14 zu verbinden. Diese Anordnung bildet den Hilfszweig 3. Weiterhin ist ein erster Anschluss 15.1 des Umstellschaltelements 15 mit einen Verbindungspunkt 17, der sich zwischen der Ticklerwindung 4 und dem Überschaltwiderstand 13 befindet, verbunden. Diese Anordnung bildet den Nebenzweig 18. Das Umstellschaltelement 15 erlaubt es durch die Beschaltung des ersten Anschlusses 15.1 oder des zweiten Anschlusses 15.2 entweder den ersten Wählerkontakt 7 über die Ticklerwindung 4 oder den zweiten Wählerkontakt 8 direkt mit der Leitung 16 zu verbinden.
Das Bypassschaltelement 14 verbindet durch Beschaltung des ersten und/oder des zweiten Anschlusses 14.1 und/oder 14.2 den Hauptzweig 2, den Hilfszweig 3 oder beide gleichzeitig mit der Lastableitung 10. Hierfür muss jedoch das Umstellschaltelement 15 auf dem zweiten Anschluss 15.2 geschaltet sein.
Zusätzlich weist der Laststufenschalter 1 ein Unterbrechungsschaltelement 19 auf, welches den Hauptzweig 2, zwischen Überschaltwiderstand 13 und Bypassschaltelement 14, und den Hilfszweig 3, zwischen Umstellschaltelement 15 und Bypassschaltelement 14, im geschlossenen Zustand verbinden.
Im stationären Zustand sind ist das Umschaltelement 15 mit dessen zweiten Anschluss 15.2 verbunden. Das Bypassschaltelement 14 kontaktiert dessen zweiten Anschluss 14.2 und das Unterbrechungsschaltelement 9 ist geöffnet. Der Stromfluss verläuft über den Hilfszweig 3 zur Lastableitung 10. Die Umschaltung von einer Stufenanzapfung n zur einer benachbarten Stufenanzapfung n+1 läuft in folgenden Schaltschritten ab:
Hauptzweig 3 oder zumindest der erste Wählerkontakt 7 schalten auf die Stufenanzapfung n+1 ;
Unterbrechungsschaltelement 19 wird geschlossen;
- Bypassschaltelement 14 schalten vom zweiten Anschluss 14.2 auf den ersten Anschluss 14.1 , wobei beim Umschalten kurzeitig beide Anschlüsse 14.1 und 14.2 kontaktiert werden;
- Unterbrechungsschaltelement 19 wird geöffnet;
Umstellschaltelement 15 schalten vom zweiten Anschluss 15.2 auf den ersten Anschluss 15.1 ;
Unterbrechungsschaltelement 19 wird geschlossen;
Bypassschaltelement 14 schalten vom ersten Anschluss 14.1 auf den zweiten Anschluss 14.2, wobei beim Umschalten kurzeitig beide Anschlüsse 14.1 und
14.2 kontaktiert werden;
- Unterbrechungsschaltelement 19 wird geöffnet; und
Hilfszweig 3 oder zumindest der zweite Wählerkontakt 8 schalten auf die Stufenanzapfung n+1.
Nach diesem Schaltschritt wird der Strom über die zugeschalteten Windungen zwischen den Stufenanzapfung n und n+1 sowie die Ticklerwindung 4 zur Lastableitung 10 geführt. Da wie in Figur 2 bereits beschrieben, die Windungen der Ticklerwindung 4 entgegen den
Windungen der Stufenwicklung 9 ausgerichtet sind, werden somit nur die Hälfte der
Windungen, die zwischen den Stufenanzapfungen n und n+1 liegen, mit der Lastableitung 10 verbunden. Um die gesamte Stufe zuschalten zu können sind folgende Schaltschritte notwendig:
Unterbrechungsschaltelement 19 wird schlössen;
- Bypassschaltelement 14 schalten vom zweiten Anschluss 14.2 auf den ersten
Anschluss 14.1 , wobei beim Umschalten kurzeitig beide Anschlüsse 14.1 und 14.2 kontaktiert werden;
- Unterbrechungsschaltelement 19 wird geöffnet;
- Umstellschaltelement 15 schalten vom ersten Anschluss 15.1 auf den zweiten Anschluss 15.2; Bypassschalteiement 14 schalten vom ersten Anschluss 14.1 auf den zweiten Anschluss 14.2, wobei beim Umschalten kurzeitig beide Anschlüsse 14.1 und 14.2 kontaktiert werden; und
Unterbrechungsschaltelement 19 wird geöffnet.
Nach dem letzten Schaltschritt ist die Zuschaltung aller Windung zwischen den
Stufenanzapfungen n und n+1 erfolgt.
In Figur 6 ist eine weitere erfindungsgemäße Ausführung des Laststufenschalter 1 , der eine Ticklerwindung 4 als Überschaltreaktanz aufweist, abgebildet. Diese Ticklerwindung 4 ist mit einem Überschaltwiderstand 13 und einem Unterbrechungsschaltelement 20 in Reihe geschaltet. Dabei ist die Ticklerwindung 4 ist mit dem ersten Wählerkontakt 7 mit einer Stufenanzapfung n und das Unterbrechungsschaltelement 20 mit der Lastableitung 10 elektrisch verbunden. Der Überschaltwiderstand 13 ist zwischen der Ticklerwindung 4 und dem Unterbrechungsschaltelement 20 angeordnet. Diese Anordnung bildet den Hauptzweig 2.
Der auf der Stufenanzapfung n anliegende, zweite Wählerkontakt 8 ist mit dem Anschluss 15.2 des Umstellschaltelements 15 verbunden. Durch das Umstellschaltelement 15 ist es möglich den zweiten Wählerkontakt 8 über ein Unterbrechungsschaltelement 21 mit der Lastableitung 10 zu verbinden. Dies ist allerdings nur möglich wenn der Unterbrechungsschalter 21 im geschlossenen Zustand ist. Diese Anordnung bildet den Hilfszweig 3. Der Nebenzweig 18 wird durch die leitenden Verbindung zwischen dem ersten Anschluss 15.1 des Umstellschaltelements 15 mit einen Verbindungspunkt 17, der sich zwischen der Ticklerwindung 4 und dem Überschaltwiderstand 13 befindet, gebildet.
Im stationären Zustand, d.h. vor Beginn einer Umschaltung von einer Stufenanzapfung n zu einer nächsten Stufenanzapfung n+1 fließt der Strom zunächst vom Stufenwicklung 9 über die Stufenanzapfung n über den Hilfszweig 3 zur Lastableitung 10. Dabei ist das Unterbrechungsschaltelement 21 geschlossen und das Umstellschaltelement 15 beschaltet dessen zweiten Anschluss 15.2. Das Unterbrechungsschaltelement 20 im Hauptzweig 2 ist offen.
Die Umschaltung von einer Stufenanzapfung n zur einer benachbarten Stufenanzapfung n+1 läuft in folgenden Schaltschritten ab: Hauptzweig 3 oder zumindest der erste Wählerkontakt 7 schalten auf die Stufenanzapfung n+1 ;
Unterbrechungsschaltelement 20 wird geschlossen;
- Unterbrechungsschaltelement 21 wird geöffnet;
Umstellschaltelement 15 schalten vom zweiten Anschluss 15.2 auf den ersten Anschluss 15.1 ;
Unterbrechungsschaltelement 21 wird geschlossen;
Unterbrechungsschaltelement 20 wird geöffnet; und
- Hilfszweig 3 oder zumindest der zweite Wählerkontakt 8 schalten auf die
Stufenanzapfung n+1.
Auch in dieser Ausführungsform der Erfindung wird nach diesem Schaltschritt wird der Strom über die zugeschalteten Windungen zwischen den Stufenanzapfung n und n+1 sowie die Ticklerwindung 4 zur Lastableitung 10 geführt. Da wie in Figur 2 bereits beschrieben, die Windungen der Ticklerwindung 4 entgegen den Windungen der Stufenwicklung 9 ausgerichtet sind, werden somit nur die Hälfte der Windungen, die zwischen den
Stufenanzapfungen n und n+1 liegen, mit der Lastableitung 10 verbunden. Um die gesamte Stufe zuschalten zu können sind folgende Schaltschritte notwendig:
Unterbrechungsschaltelement 20 wird geschlossen;
Unterbrechungsschaltelement 21 wird geöffnet;
- Hauptzweig 3 oder zumindest der erste Wählerkontakt 7 schalten auf die
Stufenanzapfung n+1 ;
- Umstellschaltelement 15 schalten vom ersten Anschluss 15.1 auf den zweiten Anschluss 15.2;
- Unterbrechungsschaltelement 21 wird geschlossen; und
Unterbrechungsschaltelement 20 wird geöffnet. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist nach dem letzten Schaltschritt die Zuschaltung aller Windung zwischen den Stufenanzapfungen n und n+1 erfolgt.
Im ersten Schaltschritt einer Umschaltung, von einer Stufenanzapfung n zu einer benachbarten Stufenanzapfung n+1 , wird zunächst der Hauptzweig 2 oder zumindest der erste Wählerkontakt 7 auf die benachbarte Stufenabzapfung n+1 geführt. Sobald dies geschehen ist, wird das Unterbrechungsschaltelement 20 des Hauptzweiges 2 geschlossen und anschließend das Unterbrechungsschaltelement 21 geöffnet. Der Strom fließt nun von zur Lastableitung 10 über den Hauptzweig 3 mit der Ticklerwindung 4 und dem Überschaltwiderstand 13. Im nächsten Schritt schaltet das Umstellschaltelement 15 auf dessen ersten Anschluss 15.1. Sobald dies geschehen ist wird zunächst das
Unterbrechungsschaltelement 21 des Hilfszweigs 3 geschlossen und das
Unterbrechungsschaltelement 20 des Hauptzweigs 2 geöffnet. Zum Schluss erreicht der Hilfszweig 3, insbesondere der zweite Wählerkontakt 8 die Stufenanzapfung n+1. In diesem Zustand fließt der Strom von der Stufenanzapfung n+1 über die Ticklerwindung 4, den Nebenzweig 18 sowie dem Unterbrechungsschaltelement 21 zur Lastableitung 10. In Figur 7 ist eine weitere erfindungsgemäße Ausführung des Laststufenschalters 1 , der eine Ticklerwindung 4 als Überschaltreaktanz aufweist, abgebildet. Diese Ticklerwindung 4 ist mit einem Unterbrechungsschalter 22 in Reihe geschaltet. Dabei ist die Ticklerwindung 4 über deb ersten Wählerkontakt 7 mit einer Stufenanzapfung n und das Unterbrechungsschaltelement 22 mit der Lastableitung 10 elektrisch verbunden. Diese Anordnung bildet den Hauptzweig 2.
Der zweite Wählerkontakt 8 ist unmittelbar über ein Unterbrechungsschaltelement 23 mit der Lastableitung 10 verbunden. Diese Anordnung bildet den Hilfszweig 3. Der Nebenzweig 18 besteht aus dem Überschaltwiderstand 13 und einem mit diesem in Reihe geschalteten Unterbrechungsschaltelement 24. Dabei ist der Überschaltwiderstand 13 mit dem Verbindungspunkt 17 und das Unterbrechungsschaltelement 24 mit der Lastableitung 10 verbunden.
Im stationären Zustand sind ist das Unterbrechungsschaltelement 23 des Hilfszweigs 3 geschlossen und die Unterbrechungsschaltelemente 22 und 24 des Hauptzweigs 2 und des Nebenzweigs 18 sind geöffnet. Der Stromfluss verläuft über den Hilfszweig 3 zur Lastableitung 10.
Die Umschaltung von einer Stufenanzapfung n zur einer benachbarten Stufenanzapfung n+1 läuft in folgenden Schaltschritten ab:
- Hauptzweig 3 oder zumindest der erste Wählerkontakt 7 schalten auf die
Stufenanzapfung n+1 ;
- Unterbrechungsschaltelement 24 wird geschlossen;
- Unterbrechungsschaltelement 22 wird geschlossen;
Unterbrechungsschaltelement 23 wird geöffnet;
- Unterbrechungsschaltelement 24 wird geöffnet; und - Hilfszweig 3 oder zumindest der zweite Wählerkontakt 8 schalten auf die
Stufenanzapfung n+1 .
Nach diesem Schaltschritt wird der Strom über die zugeschalteten Windungen zwischen den Stufenanzapfung n und n+1 sowie die Ticklerwindung 4 zur Lastableitung 10 geführt. Da wie in Figur 2 bereits beschrieben, die Windungen der Ticklerwindung 4 entgegen den
Windungen der Stufenwicklung 9 ausgerichtet sind, werden somit nur die Hälfte der
Windungen, die zwischen den Stufenanzapfungen n und n+1 liegen, mit der Lastableitung 10 verbunden. Um die gesamte Stufe zuschalten zu können sind folgende Schaltschritte notwendig:
Unterbrechungsschaltelement 24 wird geschlossen;
Unterbrechungsschaltelement 22 wird geöffnet;
Unterbrechungsschaltelement 23 wird geschlossen; und
- Unterbrechungsschaltelement 24 wird geöffnet.
Nach dem letzten Schaltschritt ist die Zuschaltung aller Windung zwischen den
Stufenanzapfungen n und n+1 erfolgt. Die Nutzung einer Ticklerwindung 4 ist besonders vorteilhaft, da diese am Kern des Transformators sitzt und somit nicht als gesondertes Bauteil angeordnet werden muss. Dadurch werden Materialkosten für die Windungen und den Kern eingespart. Außerdem benötigt eine Ticklerwindung 4 weniger Bauraum als eine gesonderte Überschaltreaktanz, zumal diese nur halb so groß ist. Die Größe des gesamten Transformators wir damit erheblich reduziert.
Die Kombination der Ticklerwindung 4 in Verbindung mit Thyristoren als Schaltelemente macht Überschaltreaktanzen zur Begrenzung der beim Umschalten von einer Stufenanzapfung n zur nächsten Stufenanzapfung n+1 entstehenden Kreisströme überflüssig. Durch die schnelle und exakte Beschaltung der Thyristoren kann der Stromfluss genau im Nulldurchgang der Sinuskurve durchgeführt werden. Die Verwendung von Dauerhautkontakten verlängert die Lebensdauer der Thyristoren und verringert deren Größe, da der Strom nach Beendigung des Umschaltvorgangs über diese geleitet wird. Die Nutzung der Ticklerwindung 4 in Verbindung mit einfachen mechanischen Schaltern in Form von Bypassschaltelementen oder Umstellschaltelementen sowie von Vakuumschaltröhren in Form von Unterbrechungsschaltelementen mit einem ohmschen Überschaltwiderstand, ist ebenfalls vorteilhaft. Mechanische Schalter sind günstige Bauelemente und können bei lastlosen Umschaltungen sehr einfach genutzt werden. Um entstehende Kreisströme zu begrenzen ist die Verwendung von einer oder mehreren Vakuumschaltröhren in Verbindung mit einem ohmschen Überschaltwiderstand besonders vorteilhaft. Vakuumschaltröhren gehören zu den Schaltmitteln mit besonders hoher Überlastbarkeit und elektrischer Lebensdauer.
Bezugszeichenliste
1 Laststufenschalter
2 Hauptzweig
3 Hilfszweig
4 Ticklerwindung
5 erstes Schaltelement
6 zweites Schaltelement
7 erster Wählerkontakt
8 zweiter Wählerkontakt
9 Stufenwicklung
10 Lastableitung
1 1 erster Dauerhauptkontakt
12 zweiter Dauerhauptkontakt
13 Überschaltwiderstand
14 Bypassschaltelement
14.1 erster Anschluss
14.2 zweiter Anschluss
15 Umstellschaltelement
15.1 erster Anschluss
15.2 zweiter Anschluss
16 Leitung
17 Verbindungspunkt
18 Nebenzweig
19 Unterbrechungsschaltelement
20 Unterbrechungsschaltelement
21 Unterbrechungsschaltelement
22 Unterbrechungsschaltelement
23 Unterbrechungsschaltelement
24 Unterbrechungsschaltelement n Stufenanzapfung
n+1 nächste Stufenanzapfung

Claims

Patentansprüche
1 . Laststufenschalter (1 ) mit einer Ticklerwindung (4) zur unterbrechungslosen Lastumschaltung von einer Stufenanzapfung (n) zu einer nächsten Stufenanzapfung (n+1 ) eines Stufentransformators (T),
wobei der Laststufenschalter (1 ) einen Hauptzweig (2) und einen Hilfszweig (3) aufweist, die beide mit einer Lastableitung (10) verbunden sind und
dass im Hauptzweig (2) ein erster Wählerkontakt (7) und im Hilfszweig (3) ein zweiter Wählerkontakt (8) vorgesehen sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ticklerwindung (4) im Hauptzweig (2) zwischen dem ersten Wählerkontakt (7) und der Lastableitung (10) angeordnet ist.
2. Laststufenschalter (1 ) nach Anspruch 1 ,
wobei im Hauptzweig (2) zwischen der Ticklerwindung (4) und der Lastableitung (10) ein erstes Schaltelement (5) in Reihe geschaltet ist und
wobei der Hilfszweig (3) ein zweites Schaltelement (6) aufweist.
3. Laststufenschalter (1 ) nach Ansprüche 2,
wobei das erste und zweite Schaltelement (5, 6) als Thyristor, IBGT oder ähnliches ausgebildet sind.
4. Laststufenschalter (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 3,
wobei das erste und das zweite Schaltelement (5, 6) jeweils ein parallel dazu geschalteten Dauerhauptkontakt (1 1 , 12) aufweisen.
5. Laststufenschalter (1 ) nach Anspruch 1 ,
wobei der Hauptzweig (2) einen mit der Ticklerwindung (4) in Reihe geschalteten Überschaltwiderstand (13) aufweist, der mit einem ersten Anschluss (14.1 ) eines Bypassschaltelements (14) verbunden ist,
wobei der Hilfszweig (3) aus einem zweiten Anschluss (15.2) eines Umstellschaltelement (15), dem Umstellschaltelement (15), einer Leitung (16) und einem zweiten Anschluss (14.2) des Bypassschaltelements (14) besteht,
wobei der zweite Anschluss (15.2) mit dem zweiten Wählerkontakt (8) verbunden ist, wobei die Leitung (16) das Umstellschaltelement (15) mit dem zweiten Anschluss (14.2) des Bypassschaltelements (14) verbindet, wobei ein Nebenzweig (18), der den zweiten Anschluss (15.2) des Umstellschaltelements (15) mit einem Verbindungspunkt (17), der zwischen der Ticklerwindung (4) und dem Überschaltwiderstand (13) angeordnet ist, verbindet, vorgesehen ist.
wobei das Bypassschaltelement (14) entweder den Hauptzweig (2) oder den Hilfszweig (3) mit der Lastableitung (10) verbindet,
wobei das Umstellschaltelement (15) den Nebenzweig (18) mit der Leitung (16) verbindet oder von ihr trennt,
wobei ein Unterbrechungsschalteiement 19 vorgesehen ist, dass den Hauptzweig (2) zwischen Überschaltwiderstand (13) und dem zweiten Anschluss (14.2) des Bypassschaltelements (14) mit dem Hilfszweig (3) an der Leitung (16) verbindet.
6. Laststufenschalter (1 ) nach Anspruch 1 ,
wobei der Hauptzweig (2) einen mit der Ticklerwindung (4) in Reihe geschaltetes Unterbrechungsschalteiement (20) und den Überschaltwiderstand (13) aufweist,
wobei der Hilfszweig (3) aus dem Anschluss (15.2) eines Umstellschaltelements (15), dem Umstellschaltelement (15) und einem Unterbrechungsschalteiement (21 ) besteht, wobei ein Nebenzweig (18) den zweiten Anschluss (15.2) des Umstellschaltelements (15) mit dem Verbindungspunkt (17), der zwischen der Ticklerwindung (4) und dem Überschaltwiderstand (13) angeordnet ist, verbindet,
wobei der Hauptzweig (2) mit der Lastableitung (10) direkt verbunden ist,
und wobei das Umstellschaltelement (15) den Nebenzweig (18) mit dem Unterbrechungsschalteiement (21 ) verbindet oder trennt.
7. Laststufenschalter (1 ) nach Anspruch 1 ,
wobei der Hauptzweig (2) ein mit der Ticklerwindung (4) in Reihe geschaltetes Unterbrechungsschalteiement (22) aufweist,
wobei der Hauptzweig (2) mit der Lastableitung (10) direkt verbunden ist,
wobei der Hilfszweig (3) ein Unterbrechungsschalteiement (23) aufweist,
wobei der Hilfszweig (3) mit der Lastableitung (10) direkt verbunden ist,
wobei ein Nebenzweig (18) ein Unterbrechungsschalteiement (23) mit dem dazu in Reihe angeordneten Überschaltwiederstand ( 3) aufweist und
wobei der Überschaltwiederstand (13) mit dem Verbindungspunkt (17), der zwischen der Ticklerwindung (4) und dem Überschaltwiderstand (13) angeordnet ist, verbunden ist.
8. Laststufenschalter (1 ) nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
wobei die Unterbrechungsschaltelemente (19, 20, 21 , 22, 23, 24) als Vakuumschaltröhren ausgebildet sind.
9. Laststufenschalter (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
wobei die Ticklerwindung (4) halb so viele Windungen wie eine Stufe zwischen der Stufenanzapfung (n) zu der nächsten Stufenanzapfung (n+1 ) aufweist.
10. Verfahren zum Betrieb eines Laststufenschalter (1 ) mit einer Ticklerwindung (4) zur unterbrechungslosen Lastumschaltung von einer Stufenanzapfung (n) zu einer nächsten Stufenanzapfung (n+1 ) eines Stufentransformators (T); gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- dass ein Hauptzweig (2) und ein Hilfszweig (3) des Laststufenschalters (1 ) mit einem ersten Wählerkontakt (7) bzw. einen zweiten Wählerkontakt (8) elektrisch leitend mit einer Stufenanzapfung (n) bzw. einer nächsten Stufenanzapfung (n+1 ) verbunden werden; und
- dass die Ticklerwindung (4) im Hauptzweig (2) zwischen dem ersten Wählerkontakt (7) und einem ersten Schaltelement (5) angeordnet wird, so dass bei einer Umschaltung von einer Stufenanzapfung (n) zu einer nächsten Stufenanzapfung (n+1) ein Stromfluss von der nächsten Stufenanzapfung (n+1 ) der Stufenwicklung (9) über den Hauptzweig (2) und die Ticklerwindung (4) zu einer Lastableitung (10) gelenkt wird
- dass bei der Lastumschaltung die Ticklerwindung (4) nicht als Überschaltreaktanz genutzt wird.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10,
wobei im Hilfszweig (3) ein zweites Schaltelement (6) angeordnet ist und
wobei durch Schließen oder Öffnen des ersten Schaltelements (5) oder des zweiten Schaltelements (6) ein Stromfluss von der Stufenanzapfung (n) oder der nächsten Stufenanzapfung (n+1 ) zur einer Lastableitung (10) über den Hauptzweig (2) und/oder den Hilfszweig (3) ermöglicht wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11 ,
wobei bei einer Umschaltung von einer Stufenanzapfung (n) zu einer nächsten Stufenanzapfung (n+1 ) zunächst der Hauptzweig (2) oder der erste Wählerkontakt (7), auf die Stufenanzapfung (n) geschoben wird,
wobei danach das erste und das zweite Schaltelement (5, 6) gleichzeitig betätigt werden, wobei das erste Schaltelement (5) geschlossen und das zweite Schaltelement (6) geöffnet wird, wobei danach der zweite Lastzweig (3) oder der zweite Wählerkontakt (8) auf die nächste Stufenanzapfung (n+1 ) geschoben wird,
wobei danach das erste und das zweite Schaltelement (5) gleichzeitig betätigt werden und wobei das erste Schaltelement (5) geöffnet und das zweite Schaltelement (6) geschlossen wird.
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