WO2022122535A1 - Laststufenschalter - Google Patents

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WO2022122535A1
WO2022122535A1 PCT/EP2021/083934 EP2021083934W WO2022122535A1 WO 2022122535 A1 WO2022122535 A1 WO 2022122535A1 EP 2021083934 W EP2021083934 W EP 2021083934W WO 2022122535 A1 WO2022122535 A1 WO 2022122535A1
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WO
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load tap
tap changer
contact
connection
module
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/083934
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Sachsenhauser
Nikolaus Unterreiner
Christian Münzberg
Original Assignee
Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh
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Publication date
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Priority to KR1020237021813A priority patent/KR20230118119A/ko
Priority to CN202180082266.3A priority patent/CN116601733A/zh
Priority to MX2023006837A priority patent/MX2023006837A/es
Priority to EP21824360.8A priority patent/EP4248475A1/de
Publication of WO2022122535A1 publication Critical patent/WO2022122535A1/de

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/0005—Tap change devices
    • H01H9/0027—Operating mechanisms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/0005—Tap change devices
    • H01H9/0016—Contact arrangements for tap changers

Definitions

  • the invention relates to an on-load tap changer for uninterrupted switching between winding taps of a control winding.
  • On-load tap changers are known from the prior art and usually have a diverter switch and a selector.
  • the diverter switch with the vacuum interrupters and the transition resistors is arranged in a cylindrical vessel.
  • the selector is made up of a large number of sticks arranged in a circle. Contacts are arranged on different levels on these bars, which serve as connections for a control winding. Inside the selector, two selector arms are attached to a switching column. These make contact with the contacts on the rods.
  • Diverter switch and selector are connected to each other via a gear.
  • the motor drive is located on the outside of the tap-changer and is connected to the on-load tap-changer via a linkage. This structure requires a lot of space, is complex and expensive.
  • the object of the invention is therefore to create an on-load tap changer that is simple and compact in design, ensures safe operation and can be used variably and in a variety of ways.
  • the invention proposes an on-load tap changer comprising
  • Each module can be configured in any way, e.g., as a switching resistor, a reactance, a bridge, or a combination of switching resistor, reactance, or bridge.
  • the on-load tap-changer can be used either as an on-load tap-changer based on the resistance quick-switching principle or a Provide on-load tap changer according to the reactor switching principle.
  • a module in the main branch which is designed as a switching resistor
  • a reactor switch is created. This does not change the basic design of the on-load tap changer itself. Voters, contacts, etc.
  • on-load tap-changer type is selected.
  • the rigid basic construction remains flexible and can be used in many ways. Even the actuation time of both switch types remains the same and does not need to be adjusted.
  • on-load tap changers are actuated quickly according to the resistance quick-switching principle and on-load tap changers slowly according to the reactor switching principle.
  • connections on the main branch and auxiliary branch can be designed in different ways. These can be in the form of terminals, plug contacts, stranded wires or any other electrically conductive contact point. These only have to make it possible to equip the main branch and the auxiliary branch with different modules.
  • the modules can be designed in any way and can be attached directly to the on-load tap changer itself, for example, or can be arranged in the vicinity of the on-load tap changer.
  • a module which is designed as a bridge or transition resistor, is preferably attached directly to the on-load tap changer itself.
  • a module designed as a reactance can be arranged in the immediate vicinity, e.g. under or next to the on-load tap changer in the tapped transformer.
  • the modules can be designed in any way and have, for example, connections that are designed as clamps, plug contacts, stranded wires or any other electrically conductive contact point.
  • the connections of the modules correspond to the connections in the auxiliary branch and in the main branch.
  • the on-load tap changer can be designed as a reactor switch if a module designed as a reactance is connected to the first connection and the second connection, and
  • the on-load tap changer can be designed as a high-speed resistance switch if a module designed as a bridge is connected to the first connection and a module designed as a switching resistor is connected to the second connection. It is preferably specified that
  • the main branch and the auxiliary branch are connected to fixed contacts of different winding taps of a control winding.
  • the actuation usually takes place directly via a motor drive or a manual drive.
  • a spring energy store can also be arranged between the on-load tap changer and the motor drive or manual drive, which is wound up by the motor drive or the manual drive and the spring energy store then actuates the on-load tap changer.
  • the on-load tap changer assumes a stationary position after its actuation, in which the main branch and the auxiliary branch contact the same fixed contacts or different fixed contacts of winding taps;
  • the on-load tap changer assumes a stationary position after it has been actuated, in which the main branch and the auxiliary branch contact the same fixed contacts of winding taps.
  • the on-load tap changer is actuated in a few seconds, alternatively in one second, preferably in less than 500 milliseconds, particularly preferably in 300 milliseconds, if the on-load tap changer is designed as a high-speed resistance switch.
  • the on-load tap changer assumes a stationary position in which a tapped transformer is then operated. This stationary position is assumed before a switchover begins and also after a switchover is completed.
  • the first moving contact and the second moving contact are in the stationary position on the same fixed contact.
  • the two moving sound clocks are on the adjacent winding tap, i.e. also on the same fixed contact.
  • the switching element and the changeover contact are also actuated during the changeover.
  • the on-load tap changer is actuated in a few seconds, alternatively in one second, preferably in less than 500 milliseconds, particularly preferably in 300 milliseconds, if the on-load tap changer is designed as a reactor switch.
  • a stationary position is possible here, in which the first moving contact is connected to a first fixed contact and the second moving contact is connected to another, adjacent fixed contact. Of the Changeover switch then contacts all changeover contacts. This position is the so-called "bridging position".
  • the state or position of the on-load tap-changer in which no individual elements are actuated is referred to as the stationary position.
  • the stationary position is also an operating position in which no control takes place and the control transformer or transformer is in control mode. Furthermore, the stationary position is an operating position in which a winding tap of the control transformer is engaged and a continuous current flows through the main branch.
  • the on-load tap-changer has at least two moving contacts.
  • the moving contacts can be designed in any way as required, for example as contacts that can be moved linearly or rotationally in one or different planes.
  • the moving contacts can be designed as selector contacts of a fine selector.
  • the on-load tap changer can be designed in any way and have at least one bridging changeover switch.
  • the bridging changeover switch can be designed as a rotary switch, in which the movable central contact is rotated, or a pull switch, in which the movable central contact is pulled or pressed.
  • the center contact does not make contact with the second changeover contact in the first position and does not make contact with the first changeover contact in the second position.
  • the changeover switch comprises a first movable central contact connected to the third changeover contact and a second movable central contact connected to the third changeover contact; in the first position the first and/or second center contact contacts the first changeover contact, in the second position the second and/or first center contact contacts the second changeover contact and in the bridging position the first center contact contacts the first changeover contact and the second center contact contacts the second changeover contact.
  • the changeover switch with two middle contacts reaches the bridging position by one of the Center contacts the first changeover contact and the other center contact contacts the second changeover contact. In a first or second position, at least one of the central contacts must make contact with the first or second changeover contact.
  • the central contacts do not contact the second changeover contact in the first position and do not contact the first changeover contact in the second position.
  • the on-load tap changer can be designed in any way and have at least one switching element.
  • the switching element is designed as a vacuum interrupter, oil interrupter or semiconductor switching element, which can be an IGBT or thyristor, for example.
  • Each fixed contact has at least two contact surfaces
  • the first contact surface is associated with the first moving contact and the second contact surface is associated with the second moving contact.
  • the contact surfaces can be designed in any way and, for example, lie in a common plane or in different planes and/or protrude in the same direction or in different directions and/or be designed in one or more parts.
  • the third changeover contact is or can be connected to a load dissipation device.
  • FIG. 1 shows an on-load tap changer with a first connection and a second connection
  • FIG. 2 three different modules for the first and the second connection of the on-load tap changer
  • FIG. 3 shows an on-load tap changer according to the resistance quick switching principle
  • FIG. 4 shows an on-load tap changer based on the reactor switching principle
  • FIG. 5 shows an on-load tap changer with a first and a second connection
  • Figure 6 an on-load tap changer.
  • FIG. 1 shows a schematic of an electrical system which, for example, forms a control transformer or transformer and which, for example, includes a control winding 12 and an on-load tap changer 1 designed according to a preferred embodiment for uninterrupted switching between winding taps n, n+1 of the control winding 12.
  • This on-load tap changer 1 has a changeover switch 2 designed according to a first embodiment with a first, second and third changeover contact 2.1, 2.2, 2.3 and a movable center contact 2.4, which is connected to a load dissipation device 3 of the system.
  • This changeover switch 2 is designed as a bridging changeover switch 2 .
  • the changeover switch 2 contacts the first changeover contact 2.1 in a first position, the second changeover contact 2.2 in a second position and both changeover contacts 2.1, 2.2 in a bridging position. This connects the first and third changeover contact 2.1, 2.3 in the first position, the second and third changeover contact 2.2, 2.3 in the second position and the first, second and third changeover contact 2.1, 2.2, 2.3 in the bridging position.
  • Two of the fixed contacts 4, 5 are connected to an associated winding tap 50, 60.
  • the number of fixed contacts depends on the number of winding taps.
  • Each fixed contact 4, 5 has at least two contact surfaces 4.1, 4.2, 5.1, 5.2.
  • the on-load tap changer 1 has at least two moving contacts 6, 7, each of which can selectively contact at least one of the fixed contacts 4, 5.
  • the first contact surface 4.1, 5.1 is always assigned to the first moving contact 6 and the second contact surface 4.2, 5.2 is always assigned to the second moving contact 7.
  • a main branch 8 connects the first moving contact 6 to the first changeover contact 2.1.
  • An auxiliary branch 9 connects the second moving contact 7 to the second changeover contact 2.2.
  • the main branch 8 has a first connection 30 and the auxiliary branch 9 has a second connection 40 .
  • the on-load tap changer 1 can be equipped accordingly via the connections 30, 40.
  • connection 30 in the main branch 8 is bridged by means of a module 10 designed as a bridge 22 and a transition resistor 20 is connected to the auxiliary branch 9 via the connection 40 .
  • a module 10 with a reactance 21 is connected to the terminals 30, 40 in the main branch 8 and in the auxiliary branch 9.
  • the first terminal 30 separates the main branch 8 between the first moving contact 6 and before the connection to the switching element 11.
  • the second connection 40 separates the auxiliary branch 9 between the second moving contact 7 and before the connection to the switching element 11 .
  • the main branch 8 and the auxiliary branch 9 can be connected to one another via the switching element 11 .
  • the switching element 11 is preferably designed as a vacuum interrupter, semiconductor switching element or simple oil contact.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of three modules 10 which can be connected to the first or second connection 30, 40.
  • the module 10 can be designed as a switching resistor 20, a reactance 21 or a bridge 22.
  • FIG. 3 shows the on-load tap changer 1 in the variant as a high-speed resistance switch.
  • a module 10 embodied as a bridge 22 is inserted in the first connection 30 and a module 10 embodied as a transition resistor 20 is inserted in the second connection 40 .
  • the stationary position is only given when the two moving contacts 6, 7 and thus the main branch 8 and the auxiliary branch 9 always contact the same fixed contact 4, 5 and thus the same winding tap 50, 60.
  • the on-load tap changer 1 is actuated via a drive 13.
  • the moving contacts 6, 7 are thereby essentially moved from a first winding tap 50 to a second adjacent winding tap 60 in a fixed Rhine sequence using the switching element 11 and the changeover switch 2.
  • Actuation usually takes place within a few seconds or even faster.
  • a continuous current flows from the control winding 12 via the fixed contact 4, in particular the first contact surface 4.1, the first moving contact 6, the main branch 8 with the first connection 30, via the changeover switch 2, in particular the first changeover contact 2.1, the first movable central contact 2.4, the third changeover contact 2.3, to the load dissipation 3.
  • FIG. 4 shows the on-load tap changer 1 in the variant as a reactor switch.
  • a module 10 in the form of a reactance 21 is connected to the first connection 30 and to the second connection.
  • this embodiment of the on-load tap changer 1 there is a stationary position when the two moving contacts 6, 7 and thus the main branch 8 and the auxiliary branch 9 make contact with the same fixed contact 4, 5 and thus the same winding tap 50, 60.
  • Another stationary position of this embodiment is when the two moving contacts 6, 7 and thus the main branch 8 and the auxiliary branch 9 contact different fixed contacts 4, 5 and thus different winding taps 50, 60.
  • the on-load tap changer 13 is also actuated here via the drive 13.
  • FIG. 5 shows the connections 30, 40 of the on-load tap changer 1.
  • the first connection 30 has a first terminal 31 and a second terminal 32 .
  • the second connection 40 has a third 41 and a fourth terminal 42 .
  • the modules 10 and thus a switching resistor 20, bridge 22 or reactance 21 can be connected to the terminals 31, 32, 41, 42.
  • the modules 10 have respective terminals that correspond to the first, second, third and fourth terminals 31 , 32 , 41 , 42 .
  • FIG. 6 shows a three-phase on-load tap changer 1 with three switching modules 23 in a control transformer 70.
  • Each switching module 23 includes a plate 24.
  • On each plate 24 are a selector with the first and the second moving contact 6, 7, a preselector and a diverter switch with two terminals 30, 40 for the modules 10, the main branch 8, the auxiliary branch 9, the switch 2 and the switching element 11 are arranged.
  • the drive 13 is designed as a motor drive and is arranged on the upper side of the on-load tap changer. The drive 13 actuates a drive shaft, by which the individual components of the switching modules 23 are actuated.

Landscapes

  • Housings And Mounting Of Transformers (AREA)
  • Connections Arranged To Contact A Plurality Of Conductors (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)

Abstract

Laststufenschalter (1), umfassend - einen Hauptzweig (8) mit einem ersten Anschluss (30), - einen Hilfszweig (9) mit einem zweiten Anschluss (40), wobei - an den ersten und zweiten Anschluss (30, 40) je ein Modul (10) angeschlossen werden kann.

Description

Laststufenschalter
Die Erfindung betrifft einen Laststufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen einer Regelwicklung.
Laststufenschalter sind aus dem Stand der Technik bekannt und haben meistens einen Lastumschalter und einen Wähler. Der Lastumschalter mit den Vakuumschaltröhren und den Überschaltwiderständen ist in einem zylinderförmigen Gefäß angeordnet. Der Wähler ist aus einer Vielzahl von im Kreis angeordneten Stäben aufgebaut. An diesen Stäben sind in unterschiedlichen Ebenen Kontakte angeordnet, die als Anschlüsse für eine Regelwicklung dienen. Innerhalb des Wählers sind zwei Wählerarme an einer Schaltsäule befestigt. Diese kontaktieren die Kontakte an den Stäben. Lastumschalter und Wähler sind über ein Getriebe miteinander verbunden. Der Motorantrieb ist außen am Stufentransformator angeordnet und ist über ein Gestänge mit dem Laststufenschalter verbunden. Dieser Aufbau benötigt viel Bauraum, ist komplex und teuer.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Laststufenschalter zu schaffen, der einfach und kompakt aufgebaut ist, einen sicheren Betrieb sicherstellt und variabel und vielfältig einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird mit einem Laststufenschalter gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Merkmale der Unteransprüche bilden dabei vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Die Erfindung schlägt einen Laststufenschalter vor, umfassend
- einen Hauptzweig mit einem ersten Anschluss,
- einen Hilfszweig mit einem zweiten Anschluss, wobei
- an den ersten und zweiten Anschluss je ein Modul angeschlossen werden kann.
Jedes Modul kann auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein, z.B. als ein Überschaltwiderstand, als eine Reaktanz, als eine Brücke oder als Kombination aus Überschaltwiderstand, Reaktanz oder Brücke.
Dadurch, dass in den Hauptzweig und den Hilfszweig unterschiedliche Elemente, in Form von Modulen, eingesetzt/verschaltet bzw. sogar „weggelassen“ werden können, in dem der jeweilige Anschluss überbrückt wird, entsteht die Möglichkeit aus dem Laststufenschalter entweder einen Laststufenschalter nach dem Widerstandsschnellschaltprinzip oder einen Laststufenschalter nach dem Reaktorschaltprinzip bereitzustellen. Beim Anschließen eines Moduls in den Hauptzweig, das als Überschaltwiderstand ausgebildet ist, und Überbrücken des Anschlusses im Hilfszweig, durch ein Modul mit einer Brücke, wird ein Widerstandschnellschalter geschaffen. Beim Anschließen von je einem Modul in den Hilfszweig und den Hauptzweig, welche als Reaktanz ausgestaltet sind, entsteht ein Reaktorschalter. Damit wird die grundsätzliche konstruktive Ausgestaltung des Laststufenschalters an sich nicht verändert. Wähler, Kontakte, etc. bleiben stets gleich. Je nach Bedarf werden schließlich unterschiedliche Module angeschlossen und damit der Laststufenschaltertyp gewählt. Die starre Grundkonstruktion bleibt somit flexibel und kann vielseitig verwendet werden. Sogar die Betätigungszeit beider Schaltertypen bleibt gleich und muss nicht angepasst werden. Üblicherweise werden Laststufenschalter nach dem Widerstandsschnellschaltprinzip schnell und Laststufenschalter nach dem Reaktorschaltprinzip langsam betätigt.
Die Anschlüsse am Hauptzweig und Hilfszweig können auf unterschiedliche Art und Weise ausgestaltet sein. Diese können als Klemmen, Steckkontakte, Litzen oder jede weitere beliebige elektrisch leitende Kontaktstelle ausgestaltet sein. Diese müssen es nur ermöglichen den Hauptzweig und den Hilfszweig mit unterschiedlichen Modulen auszustatten.
Die Module können auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein und beispielsweise direkt am Laststufenschalter selbst befestigt werden oder in der Nähe des Laststufenschalters angeordnet sein. Vorzugsweise ist ein Modul, welches als Brücke oder Überschaltwiderstand ausgestaltet ist, unmittelbar am Laststufenschalter selbst angebracht. Ein Modul, welches als Reaktanz ausgestaltet ist, kann in unmittelbarer Nähe, z.B. unter oder neben dem Laststufenschalter, im Stufentransformator, angeordnet sein.
Die Module können auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein und beispielsweise Anschlüsse aufweisen, die als Klemmen, Steckkontakte, Litzen oder jede weitere beliebige elektrisch leitende Kontaktstelle ausgebildet sind. Die Anschlüsse der Module korrespondieren mit den Anschlüssen im Hilfszweig und im Hauptzweig.
Vorzugsweise ist spezifiziert, dass
- der Laststufenschalter als Reaktorschalter ausbildbar ist, wenn an den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss jeweils ein Modul angeschlossen wird, das als Reaktanz ausgebildet ist, und
- der Laststufenschalter als ein Widerstandsschnellschalter ausbildbar ist, wenn an den ersten Anschluss ein Modul, das als Brücke ausgebildet ist und an den zweiten Anschluss ein Modul, das als Überschaltwiderstand ausgebildet ist, angeschlossen wird. Vorzugsweise ist spezifiziert, dass
- beim Betätigen des Laststufenschalters der Hauptzweig und der Hilfszweig mit Festkontakten unterschiedlicher Wicklungsanzapfungen einer Regelwicklung verbunden werden.
Die Betätigung erfolgt üblicherweise direkt über einen Motorantrieb oder einen Handantrieb. Zwischen dem Laststufenschalter und dem Motorantrieb bzw. Handantrieb kann aber auch ein Federenergiespeicher angeordnet sein, der durch den Motorantrieb oder den Handantrieb aufgezogen wird und der Federenergiespeicher dann den Laststufenschalter betätigt.
Vorzugsweise ist spezifiziert, dass
- wenn im Hauptzweig und Hilfszweig das jeweilige Modul eine Reaktanz ist, der Laststufenschalter nach dessen Betätigung eine stationäre Position einnimmt, in der der Hauptzweig und der Hilfszweig dieselben Festkontakte oder unterschiedliche Festkontakte von Wicklungsanzapfungen kontaktieren; und
- wenn im Hauptzweig das Modul als Brücke und im Hilfszweig das Modul als Überschaltwiderstand ist, der Laststufenschalter nach dessen Betätigung eine stationäre Position einnimmt, in dem der Hauptzweig und der Hilfszweig dieselben Festkontakte von Wicklungsanzapfungen kontaktieren.
Die Betätigung des Laststufenschalters erfolgt in wenigen Sekunden, alternativ in einer Sekunde, vorzugsweis in weniger als 500 Millisekunden, besonders bevorzugt in 300 Millisekunden, wenn der Laststufenschalter als Widerstandsschnellschalter ausgebildet ist. Vor und nach einer Umschaltung nimmt der Laststufenschalter eine stationäre Position ein, in der ein Stufentransformator dann betrieben wird. Diese stationäre Position wird vor Beginn einer Umschaltung und auch nach Beendigung einer Umschaltung eingenommen. Bei einem Laststufenschalter, der als Widerstandsschnellschalter ausgestaltet ist, steht der erste Bewegtkontakt und der zweite Bewegtkontakt auf demselben Festkontakt in der stationären Position. Nach der Durchführung der Umschaltung stehen die beiden Bewegtontakte auf der benachbarten Wicklungsanzapfung, also auch auf demselben Festkontakt. Während der Umschaltung werden auch das Schaltelement und der Umschaltkontakt betätigt.
Die Betätigung des Laststufenschalters erfolgt in wenigen Sekunden, alternativ in einer Sekunde, vorzugsweis in weniger als 500 Millisekunden, besonders bevorzugt in 300 Millisekunden, wenn der Laststufenschalter als Reaktorschalter ausgebildet ist. Hier ist eine stationäre Position möglich, bei der der erste Bewegtkontakt auf einem ersten Festkontakt und der zweite Bewegtkontakt auf einem anderen, benachbarten Festkontakt aufgeschaltet ist. Der Umschalter kontaktiert dann sämtliche Umschaltkontakte. Diese Position ist die sog. „Bridging- Position“.
Als stationäre Position werden der Zustand bzw. die Stellung des Laststufenschalters bezeichnet, in der keinerlei Betätigung einzelner Elemente erfolgt. Die stationäre Position ist auch eine Betriebsstellung, in der keine Regelung stattfindet und der Regeltransformator bzw. Transformator im Regelbetrieb ist. Weiterhin ist die stationäre Position eine Betriebsstellung, in der eine Wicklungsanzapfung des Regeltransformators beschältet ist und ein Dauerstrom über den Hauptzweig fließt.
Vorzugsweise ist spezifiziert, dass
- der Laststufenschalter mindestens zwei Bewegtkontakte aufweist.
Die Bewegtkontakte können nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein, beispielsweise als Kontakte, die linear oder rotatorisch in einer oder unterschiedlichen Ebenen bewegt werden können. Die Bewegtkontakte können als Wählerkontakte eines Feinwählers ausgebildet sein.
Der Laststufenschalter kann auf beliebige Art ausgestaltet sein und mindestens einen brückenden Umschalter aufweisen.
Dabei kann der brückende Umschalter als Drehschalter, bei dem der bewegliche Mittelkontakt gedreht wird, oder Zugschalter, bei dem der bewegliche Mittelkontakt gezogen bzw. gedrückt wird, ausgebildet sein.
Vorteilhafterweise kontaktiert der Mittelkontakt in der ersten Stellung nicht den zweiten Umschaltkontakt und in der zweiten Stellung nicht den ersten Umschaltkontakt.
Vorzugsweise ist spezifiziert, dass
- der Umschalter einen beweglichen ersten Mittelkontakt, der mit dem dritten Umschaltkontakt verbunden ist, und einen beweglichen zweiten Mittelkontakt umfasst, der mit dem dritten Umschaltkontakt verbunden ist; in der ersten Stellung der erste und/oder zweite Mittelkontakt den ersten Umschaltkontakt kontaktiert, in der zweiten Stellung der zweite und/oder erste Mittelkontakt den zweiten Umschaltkontakt kontaktiert und in der Brückungsstellung der erste Mittelkontakt den ersten Umschaltkontakt und der zweite Mittelkontakt den zweiten Umschaltkontakt kontaktiert.
Der Umschalter mit zwei Mittelkontakten erreicht die Brückungsstellung, indem einer der Mittel kontakte den ersten Umschaltkontakt und der andere Mittelkontakt den zweiten Umschaltkontakt kontaktiert. In einer ersten bzw. zweiten Stellung muss mindestens einer der Mittel kontakte den ersten bzw. zweiten Umschaltkontakt kontaktieren.
Vorteilhafterweise kontaktieren die Mittel kontakte in der ersten Stellung nicht den zweiten Umschaltkontakt und in der zweiten Stellung nicht den ersten Umschaltkontakt.
Der Laststufenschalter kann auf beliebige Art ausgestaltet sein und mindestens ein Schaltelement aufweisen.
Vorzugsweise ist spezifiziert, dass das Schaltelement als Vakuumschaltröhre, Ölschaltstrecke oder Halbleiterschaltelement, welches beispielsweise ein IGBT oder Thyristor sein kann, ausgebildet ist.
Vorzugsweise ist spezifiziert, dass
- jeder Festkontakt wenigstens zwei Kontaktflächen aufweist;
- bei jedem Festkontakt die erste Kontaktfläche dem ersten Bewegtkontakt und die zweite Kontaktfläche dem zweiten Bewegtkontakt zugeordnet ist.
Die Kontaktflächen können auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein und beispielsweise in einer gemeinsamen Ebene oder in unterschiedlichen Ebenen liegen und/oder in dieselbe Richtung oder in unterschiedliche Richtungen ragen und/oder ein- oder mehrteilig ausgebildet sein.
Vorzugsweise ist spezifiziert, dass der dritte Umschaltkontakt an eine Lastableitung angeschlossen ist oder werden kann oder sein kann.
Nachfolgend sind die Erfindung und ihre Vorteile unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 einen Laststufenschalter mit einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss;
Figur 2 drei unterschiedliche Module für den ersten und den zweiten Anschluss des Laststufenschalters;
Figur 3 einen Laststufenschalter nach dem Widerstandsschnellschaltprinzip;
Figur 4 einen Laststufenschalter nach dem Reaktorschaltprinzip;
Figur 5 einen Laststufenschalter mit einem ersten und einem zweiten Anschluss; Figur 6 einen Laststufenschalter.
In Figur 1 ist eine elektrische Anlage schematisch dargestellt, die beispielhaft einen Regeltransformator bzw. Transformator bildet und die beispielhaft eine Regelwicklung 12 und einen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ausgebildeten Laststufenschalter 1 zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen n, n+1 der Regelwicklung 12 umfasst. Dieser Laststufenschalter 1 weist einen gemäß einer ersten Ausführungsform ausgebildeten Umschalter 2 mit einem ersten, zweiten und dritten Umschaltkontakt 2.1 , 2.2, 2.3 und einem beweglichen Mittel kontakt 2.4, der an eine Lastableitung 3 der Anlage angeschlossen ist, auf. Dieser Umschalter 2 ist als brückender Umschalter 2 ausgebildet. Der Umschalter 2 kontaktiert in einer ersten Stellung den ersten Umschaltkontakt 2.1 , in einer zweiten Stellung den zweiten Umschaltkontakt 2.2 und in einer Brückungsstellung beide Umschaltkontakte 2.1 , 2.2. Dabei verbindet dieser in der ersten Stellung den ersten und dritten Umschaltkontakt 2.1 , 2.3, in der zweiten Stellung den zweiten und dritten Umschaltkontakt 2.2, 2.3 und in der Brückungsstellung den ersten, zweiten und dritten Umschaltkontakt 2.1 , 2.2, 2.3.
Zwei der Festkontakte 4, 5 sind an eine zugeordnete Wicklungsanzapfung 50, 60 angeschlossen. Dabei ist die Anzahl der Festkontakte von der Anzahl der Wicklungsanzapfungen abhängig. Jeder Festkontakt 4, 5 weist mindestens zwei Kontaktflächen 4.1 , 4.2, 5.1 , 5.2 auf. Weiterhin weist der Laststufenschalter 1 wenigstens zwei Bewegtkontakte 6, 7 auf, von denen jeder wahlweise wenigstens einen der Festkontakte 4, 5 kontaktieren kann. Dabei ist die erste Kontaktfläche 4.1 , 5.1 stets dem ersten Bewegtkontakt 6 und die zweite Kontaktfläche 4.2, 5.2 stets dem zweiten Bewegtkontakt 7 zugeordnet.
Ein Hauptzweig 8 verbindet den ersten Bewegtkontakt 6 mit dem ersten Umschaltkontakt 2.1 . Ein Hilfszweig 9 verbindet den zweiten Bewegtkontakt 7 mit dem zweiten Umschaltkontakt 2.2. Der Hauptzweig 8 weist einen ersten Anschluss 30 und der Hilfszweig 9 einen zweiten Anschluss 40 auf. Je nach Anforderung, insbesondere ob ein Laststufenschalter nach dem Widerstandsschnellschaltprinzip oder Reaktorschaltprinzip benötigt wird, ist eine entsprechende Bestückung des Laststufenschalters 1 über die Anschlüsse 30, 40 möglich.
So wird bei der Ausführung des Laststufenschalters als Widerstandsschnellschalter der Anschluss 30 im Hauptzweig 8 mittels eines Moduls 10, das als Brücke 22 ausgebildet ist gebrückt und über den Anschluss 40 ein Überschaltwiderstand 20 in den Hilfszweig 9 geschaltet. Bei einer Ausführung als Reaktorschalter werden in den Hauptzweig 8 und in den Hilfszweig 9 je ein Modul 10 mit einer Reaktanz 21 an die Anschlüsse 30, 40 geschaltet.
Wie in Figur 1 dargestellt, trennt der erste Anschluss 30 den Hauptzweig 8 zwischen dem ersten Bewegtkontakt 6 und vor der Verbindung zum Schaltelement 11 auf. Der zweite Anschluss 40 trennt den Hilfszweig 9 zwischen dem zweiten Bewegtkontakt 7 und vor der Verbindung zum Schaltelement 11 . Über das Schaltelement 11 können der Hauptzweig 8 und der Hilfszweig 9 miteinander verbunden werden. Das Schaltelement 11 ist vorzugsweise als Vakuumschaltröhre, Halbleiterschaltelement oder einfacher Ölkontakt ausgebildet.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung von drei Modulen 10, die an den ersten oder zweiten Anschluss 30, 40 angeschlossen werden können. Das Modul 10 kann als Überschaltwiderstand 20, Reaktanz 21 oder Brücke 22 ausgestaltet sein.
Figur 3 zeigt den Laststufenschalter 1 in der Variante als Widerstandsschnellschalter. Hier ist im ersten Anschluss 30 ein Modul 10, das als Brücke 22 ausgebildet ist, eingesetzt und im zweiten Anschluss 40 ein Modul 10, das als Überschaltwiderstand 20 ausgebildet ist, eingesetzt. In dieser Ausführungsform des Laststufenschalters 1 ist die stationäre Position nur dann gegeben, wenn die beiden Bewegtkontakte 6, 7 und damit der Hauptzweig 8 und der Hilfszweig 9 stets denselben Festkontakt 4, 5 und damit dieselbe Wicklungsanzapfung 50, 60 kontaktieren. Die Betätigung des Laststufenschalters 1 erfolgt über einen Antrieb 13. Dabei werden im Wesentlichen die Bewegtkontakte 6, 7 von einer ersten Wicklungsanzapfung 50 zu einer zweiten benachbarten Wicklungsanzapfung 60, in einer festgelegten Rheinfolge unter Verwendung des Schaltelementes 11 und des Umschalters 2, bewegt. Die Betätigung erfolgt in der Regel binnen weniger Sekunden oder noch schneller. In der hier gezeigten stationären Position, die ein Betriebsstellung ist, fließt ein Dauerstrom von der Regelwicklung 12 über den Festkontakt 4, insbesondere die erste Kontaktfläche 4.1 , den ersten Bewegtkontakt 6, den Hauptzweig 8 mit dem ersten Anschluss 30, über den Umschalter 2, insbesondere den ersten Umschaltkontakt 2.1 , den ersten beweglichen Mittelkontakt 2.4, den dritten Umschaltkontakt 2.3, zur Lastableitung 3.
Figur 4 zeigt den Laststufenschalter 1 in der Variante als Reaktorschalter. Hier ist an den ersten Anschluss 30 und an den zweiten Anschluss je ein Modul 10, das als Reaktanz 21 ausgebildet ist, angeschlossen. In dieser Ausführungsform des Laststufenschalters 1 ist eine stationäre Position gegeben, wenn die beiden Bewegtkontakte 6, 7 und damit der Hauptzweig 8 und der Hilfszweig 9, auf denselben Festkontakt 4, 5 und damit dieselbe Wicklungsanzapfung 50, 60 kontaktieren. Eine weitere stationäre Position dieser Ausführungsform ist dann geben, wenn die beiden Bewegtkontakte 6, 7 und damit der Hauptzweig 8 und der Hilfszweig 9 unterschiedliche Festkontakte 4, 5 und damit unterschiedliche Wicklungsanzapfungen 50, 60 kontaktieren. Die Betätigung des Laststufenschalters 13 erfolgt auch hier über den Antrieb 13. Dabei werden im Wesentlichen die Bewegtkontakte 6, 7 von einer ersten Wicklungsanzapfung 50 zu einer zweiten benachbarten Wicklungsanzapfung 60, unter Verwendung des Schaltelementes 1 1 und des Umschalters 2 die in einer festgelegten Rheinfolge betätigt werden, bewegt. Der Unterschied zur Ausführungsform in Figur 3 liegt darin, dass der Schaltablauf gestoppt werden kann, wenn die Bewegtkontakte 6, 7 unterschiedliche Festkontakte 4, 5 kontaktieren und der Umschalter 2 eine brückende Stellung eingenommen hat. Die Betätigung bzw. der Schaltablauf erfolgt in der Regel binnen weniger Sekunden oder noch schneller. Figur 5 zeigt die Anschlüsse 30, 40 des Laststufenschalters 1 . Der erste Anschluss 30 weist eine erste Klemme 31 und eine zweite Klemme 32 auf. Der zweite Anschluss 40 weist eine dritte 41 und eine vierte Klemme 42 auf. An die Klemmen 31 , 32, 41 , 42 können die Module 10 und somit ein Überschaltwiderstand 20, Brücke 22 oder Reaktanz 21 angeschlossen werden. Die Module 10 weisen entsprechende Klemmen auf, die mit der ersten, zweiten, dritten und vierten Klemme 31 , 32, 41 , 42 korrespondieren.
Figur 6 zeigt einen dreiphasigen Laststufenschalter 1 mit drei Schaltmodulen 23 in einem Regeltransformator 70. Jedes Schaltmodul 23 umfasst eine Platte 24. Auf jeder Platte 24 sind ein Wähler, mit dem ersten und dem zweiten Bewegtkontakt 6, 7, ein Vorwähler sowie ein Lastumschalter, mit je zwei Anschlüssen 30, 40 für die Module 10, dem Hauptzweig 8, dem Hilfszweig 9, dem Umschalter 2 und dem Schaltelement 11 angeordnet. Der Antrieb 13 ist als Motorantrieb ausgebildet und auf der oberen Seite des Laststufenschalters angeordnet. Der Antrieb 13 betätigt eine Antriebswelle, durch die die einzelnen Bauteile der Schaltmodule 23 betätigt werden.
Bezugszeichenliste
1 Laststufenschalter
2 Umschalter
2.1 erster Umschaltkontakt
2.2 zweiter Umschaltkontakt
2.3 dritter Umschaltkontakt
2.4 erster beweglicher Mittelkontakt
2.5 zweiter beweglicher Mittelkontakt
3 Lastableitung
4 Festkontakte
4.1 erste Kontaktfläche
4.2 zweite Kontaktfläche
5 Festkontakte
5.1 erste Kontaktfläche
5.2 zweite Kontaktfläche
6 erster Bewegtkontakt
7 zweiter Bewegtkontakt
8 Hauptzweig
9 Hilfszweig
10 Modul
11 Schaltelement
12 Regelwicklung
13 Antrieb
20 Überschaltwiderstand
21 Reaktanz
22 Brücke
23 Schaltmodul
24 Platte
30 erster Anschluss
31 erste Klemme
32 zweite Klemme
40 zweiter Anschluss
41 dritte Klemme
42 vierte Klemme 50, 60 Wicklungsanzapfung
70 Regeltransformator

Claims

Patentansprüche
1 . Laststufenschalter (1 ), umfassend einen Hauptzweig (8) mit einem ersten Anschluss (30), einen Hilfszweig (9) mit einem zweiten Anschluss (40), wobei an den ersten und zweiten Anschluss (30, 40) je ein Modul (10) angeschlossen werden kann.
2. Laststufenschalter (1 ) nach Anspruch 1 , wobei
- das Modul (10) als ein Überschaltwiderstand (20) oder als eine Reaktanz (21 ) oder als eine Brücke (22) ausgebildet sein kann.
3. Laststufenschalter (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei
- der Laststufenschalter (1 ) als Reaktorschalter ausbildbar ist, wenn an den ersten Anschluss (30) und den zweiten Anschluss (40) jeweils ein Modul (10) angeschlossen wird, das als Reaktanz (21 ) ausgebildet ist, und
- der Laststufenschalter (10) als ein Widerstandsschnellschalter ausbildbar ist, wenn an den ersten Anschluss (30) ein Modul (10), das als Brücke (22) ausgebildet ist und an den zweiten Anschluss (40) ein Modul (10), das als Überschaltwiderstand (20) ausgebildet ist, angeschlossen wird.
4. Laststufenschalter (1 ) nach Anspruch 1 bis 3, wobei
- beim Betätigen des Laststufenschalters (1 ) der Hauptzweig (8) und der Hilfszweig (9) mit Festkontakten (4, 5) unterschiedlicher Wicklungsanzapfungen (50, 60) einer Regelwicklung (12) verbunden werden.
5. Laststufenschalter (1 ) nach Anspruch 1 bis 4, wobei
- wenn im Hauptzweig (8) und Hilfszweig (9) das jeweilige Modul (10) eine Reaktanz (21 ) ist, der Laststufenschalter (1 ) nach dessen Betätigung eine stationäre Position einnimmt, in der der Hauptzweig (8) und der Hilfszweig (9) dieselben Festkontakte (4, 5) oder unterschiedliche Festkontakte (4, 5) von Wicklungsanzapfungen (50, 60) kontaktieren; und
- wenn im Hauptzweig (8) das Modul (10) als Brücke (22) und im Hilfszweig (9) das Modul (10) als Überschaltwiderstand (20) ist, der Laststufenschalter (1 ) nach dessen Betätigung eine stationäre Position einnimmt, in der der Hauptzweig (8) und der Hilfszweig (9) dieselben Festkontakte (4, 5) von Wicklungsanzapfungen (50, 60) kontaktieren.
6. Laststufenschalter (1 ) nach Anspruch 1 bis 5, wobei in der stationären Position der Laststufenschalter nicht betätigt wird;
- keine Regelung stattfindet und ein Regeltransformator in einem Regelbetrieb ist.
7. Laststufenschalter (1 ) nach Anspruch 1 bis 6, wobei
- ein Antrieb (13) vorgesehen ist, der der Betätigung des Laststufenschalters (1 ) dient.
8. Laststufenschalter (1 ) nach Anspruch 7, wobei
- der Antrieb (13) den Laststufenschalter (1 ) in unterschiedliche stationäre Positionen fährt.
9. Laststufenschalter (1 ) nach Anspruch 7 - 8, wobei der Antrieb (13) den Laststufenschalter (1 ) in wenigen Sekunden, betätigt, wenn dieser als ein Widerstandsschnellschalter oder als ein Reaktorschalter ausgestaltet ist.
10. Regeltransformator (70), umfassend
Laststufenschalter (1 ) nach einem der Ansprüche 1 -9.
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