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Lastumschalter für Stufentransformatoren
Bei Lastumschaltern des Durchführungstyps sitzt der Schalter in einem Hanpapierrohr versenkt im Transformatorkasten. Dabei steht das Hochspannungspotential über das im Lastumschaltergefäss enthaltene Öl gegen Erde an. Während der Lichtbogenlöschung an den einzelnen Kontakten wird das Öl teilweise zer-
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festigkeit der einzelnen Isolationsstrecken, was bedeutet, dass in der Praxis die Lastumschalter in bestimmten Zeitabständen gereinigt werden müssen. Dabei ist dann jeweils das Lastumschalteröl zu erneuern.
Die konstruktiven Bemühungen zielen nun darauf ab, die Revisionszeiträume möglichst gross zu machen, d. h. den Löschvorgang so ablaufen zu lassen, dass möglichst wenig Ölzersetzungsprodukte entstehen. Bei Schaltern, die im Normalbetrieb beim ersten Nulldurchgang des 50-periodigen Stromes, also innerhalb 1/100 sec löschen, hat man festgestellt, dass die Ölverschmutzung sehr stark davon abhängt, bis zu welcher maximalen Länge der Lichtbogen auseinandergezogen wird. Da die Lichtbogenlänge vom zufälligen Zeitpunkt des Einsetzens der Schaltbewegung innerhalb der Periode abhängt, nimmt man den grösstmöglichen Wert hiefür an, nämlich den Abstand der Kontaktflächen 1/100 sec nach dem Beginn der Schalteröffnungsbewegung. Dieser Abstand heisst Löschdistanz.
Bisher wurde nun die Löschdistanz gewöhnlich ohneBeachtung der davon abhängigen Ölverschmutzung bemessen. Sie ist daher meist zu gross. und insbesondere liegt sie bei ein und demselben Schalter unver- änderlich fest. Da aber Lastumschalter oft auch für kleinere Belastungen als ihre Nenndaten eingesetzt werden, ist es sinnvoll, die Löschdistanz, d. h. praktisch die Schaltgeschwindigkeit variabel zu machen und so bei nicht voll ausgenutzten Typen eine kleinere Ölverschmutzung zu erzielen.
Zu diesem Zweck wird bei Lastumschaltern für Stufentransformatoren, deren beweglicher Teil aus einem Kniehebelpolygon mit unmittelbar daran gehalterten Hauptkontaktstücken und getrennt gelagerten, beweglichen Widerstandskontaktstücken besteht, erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass an den beiden Kniehebeln einarmige, mit ihren freien Enden in die beweglichen Widerstandskontaktstücke eingreifende Kipphebel drehbar gelagert sind, die kraftschlüssig an feststehenden Abstützungen anliegen und bei der Bewegung des Kniehebelpolygons unier Mitnahme der beweglichen Widerstandskontaktstücke über die Abstützungen zu kippen vermögen.
Mit Hilfe dieser Anordnung werden also die Widerstandskontaktstücke vom Kniehebelsystem mittelbar über die Kipphebel betätigt. Der Bewegungsablauf beim Öffnen ist so, dass sich die Kontaktstücke innerhalb der ersten 1/100 sec bis zur Löschdistanz relativ langsam voneinander entfernen, beim Überkippen des Hebels die Geschwindigkeit aber steigt, bis der ganze Öffnungsweg zurückgelegt ist. Der zuletzt erreichte, sogenannte Respektabstand kann so gross bemessen werden, dass auch aussergewöhnlich hohe Ströme, beispielsweise im Kurzschlussfall, mit absoluter Sicherheit gelöscht werden.
Allerdings findet die Löschung in diesem Fall möglicherweise noch nicht beim ersten Nulldurchgang statt, beim folgenden Nulldurchgang ist der Kontaktabstand infolge erhöhter Schaltgeschwindigkeit jedoch schon so gross, dass dann keine Widerzündung mehr erfolgt. Der möglicherweise erhöhte Anfall von Ölzersetzungsprodukten tritt hiebei weniger zum Vorschein, da solche Überlastschaltungen ja nur sehr selten auftreten.
Zur Erreichung der viel bedeutungsvolleren minimalen Ölverschmutzung im Normalbetrieb wird als
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Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes vorgeschlagen, dass zur Veränderung der Abstützungen der nach einer Öffnungszeit von 1/100 sec erreichte Abstand der Haupt- und Widerstandskontaktstücke zwischen 0, 3 und 0,8 mm zu variieren ist.
Ein weiteres Problem bieten bei Lastumschaltern die sogenannten Entlastungskontakte. Diese sind zu den Hauptkontakten parallelgeschaltet und sollen zur Erhaltung reinster Kontaktflächen stromlos arbeiten, d. h. stets vor den zugehörigen Hauptkontakten öffnen und nach diesen schliessen. Da die beweglichen Entlastungskontaktstücke meist in nächster Nähe des feststehenden Drehpunktes an den Kniehebeln angebracht sind, ergibt sich bei den bekannten Schaltern ein nur kleiner Respektabstand, weshalb bisher auch nur ein kleiner Federweg von höchstens 1, 5 mm möglich war.
Bei einemlastumschalter nach der Erfindungwird deshalb weiterbildend vorgeschlagen, dass die Kipphebel über ihr Lager am Kniehebel hinaus verlängert und am Ende der Verlängerung als zum Hauptkontakt elektrisch parallelgeschaltetes Entlastungskontaktstück ausgebildet sind. Ein solches Entlastungskontaktstück kann mit einem abgefederten, feststehenden Gegenkontaktstück zusammenwirken, das mit einem ausreichenden Federweg ausgestattet ist. Der Respektabstand wird wesentlich grösser, da sich der neue Entlastungskontakthebel nicht nur um seinen Drehpunkt am Kniehebel dreht, sondern der Drehpunkt sich zugleich fortbewegt.
Zur weiteren Erläuterung ist in Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Fig. 2-4 zeigen die wesentlichsten Teile der linken Hälfte von Fig. l in drei verschiedenen Stellungen zur Verdeutlichung des Bewegungsablaufes. Gleiche Teile sind in den verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Aus Fig. 1 ist zunächst das an sich bekannte Kniehebelpolygon zu ersehen, das aus den beiden Kniehebeln40 und 43 sowie aus dem gestrichelt dargestellten Gelenkstück 21 besteht. Die Kniehebel sind durch die Lagerrollen 48 und 49 am Schaltergrundgestell drehbar befestigt.
Die beweglichen Hauptkontaktstücke 17 und 25 sind an Stangen 31 und 32 befestigt, welche zur Halterung und Führung in die Schubgelenke 30 und 33 hineinragen und darin verschiebbar sind. Die Schubgelenke sind an den Kniehebeln 40 und 43 drehbar befestigt. Zur weiteren Führung sind die Stangen 31 und 32 der Hauptkontaktstücke über Drehgelenke 28 und 35 mit den Parallelhebeln 39 und 45 verbunden, welche auf der ändern Seite bei 47 und 50 gelagert sind. DieSchubstangen umgebende Druckfedern 29 und 34 bewirken, dass das Aufsetzen auf die feststehenden Hauptkontaktstücke 16 und 26 weich und gleitend erfolgt.
Des weiteren sind aus Fig. 1 die Parallelhebelführungen der getrennt gelagerten beweglichen Wider- standskontaktstücke 2 und 9 zu erkennen. Sie arbeiten mit den feststehenden Gegenkontakten 1 und 10 zusammen. Je zwei der am oberen Ende fest gelagerten Hebel 3, 5 bzw. 6,8 bilden eine Parallelhebelführung oder Koppel. Die Kontaktauflagekraft wird von den Zugfedern 4 und 7 erzeugt.
Der Antrieb des Widerstandskontaktsystems vom Kniehebelpolygon her erfolgt durch die Kniehebel 12 und 13. Diese sind bei 41 und 42 auf demKniehebel drehbar gelagert und greifen indieParallelführung der Widerstandskontaktstücke ein. Der Eingriff erfolgt so, dass beispielsweise bei einer Drehung des rech- tenKniehebels 13 nach links das obere Hebelende sich gegen die untere Lagerstelle des Hebels 6 legt und bei weiterer Drehung das Widerstandskontaktstück 9 abhebt. Jedem der Kipphebel sind zwei feststehende Abstützungen in der Mitte zugeordnet, im Beispiel sind es die schraffiert gezeichneten runden Bolzen 18, 20 bzw. 22,24. Diese ragen, so sei es beispielsweise zur Erläuterung der Wirkungsweise erklärt, von einer Schalterseitenplatte nach innen, also in Blickrichtung auf die Zeichenebene.
Die Bolzen müssen so lang sein, dass sich die Kipphebel anlegen können, das tiefer liegende Kniehebelpolygon jedoch nicht gestört ist. An einem festen Punkt eingehängte Zugfedern 19 und 23 bringen die Kipphebel stets kraftschlüssig mit den Abstützungen zur Anlage.
Ein weiteres Detail der Fig. 1 betrifft den Entlastungskontakt, der auf der rechten Schalterhälfte zur Demonstration nach Art der bisherigen Anordnungen dargestellt ist. Das am Kniehebel befestigte und oft mit demselben eine Einheit bildende, bewegliche Entlastungskontaktstück 44'arbeitet mit dem feststehenden Gegenkontaktstück 46 zusammen. Auf der linken Seite der Zeichnung ist dagegen gezeigt, wie nach der Erfindung durch Verlängerung des Kipphebels 12 über die Lagerstelle 41 hinaus das Entlastungskontaktstück 38 auf dem Hebel angebracht werden kann. Es arbeitet mit einem winkligen, um seine Ecke drehbaren Entlastungskontaktstück 37 zusammen. Die schräg nach unten wirkenden Druckfedern 36 sind für einen ausreichenden Federweg ausgelegt.
Zur Vervollständigung zeigt die Figur sodann noch die elektrischen Schalterverbindungen, insbesondere dieüberschaltwiderstände 11 und 14. An den Klemmen 15 und 27 kommen über den Wähler die Leitungen von denTransformatoranzapfungen an. Das gesamte bewegliche System steht auf gleichem Potential und bildet vielfach den elektrischen Stempunkt des Transformators.
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Die Wirkungsweise des erfindungsgemässen Kipphebels geht am besten aus den Fig. 2-4 hervor. Fig. 2 gibt zunächst die linke Hälfte der Fig. 1 mit den wichtigsten Teilen wieder. Insbesondere ist der Kniehebel 40 nur zum Teil dargestellt, der Hauptkontakt ist weggelassen, da seine Wirkungsweise schon früher vorgeschlagen und erläutert worden ist. Ausgehend von den geöffneten Kontaktstücken 1 und 2 und dem geschlossenen Entlastungskontakt beginnt sich nun der Kniehebel 40 nach rechts zu drehen. Bis zur Anlage des Kipphebels am Bolzen 18 ist dessen Hebelarm relativ lang, so dass auch die Geschwindigkeit, mit der sich das Widerstandskontaktstück 2 infolge seiner Zugfeder nach links bewegt, relativ gross ist. In Fig. 3 ist der Hebel schon um Bolzen 18 gekippt, und der Kontakt hat sich demzufolge langsam und prellfrei geschlossen.
Nebenbei ist das nach unten verlängerte Kipphebelende mit dem Entlastungskontaktstück schon beträchtlich weit vomGegenkontaktstück entfernt. Fig. 4 zeigt nun dieEndstellung. Das obere Ende des Kipphebels hat sich von der Auflage amParallelhebelsystem gelöst, was den Vorteil hat, dass die vom Aufsetzen des Hauptkontaktstückes 25 verursachte Erschütterung sich auf den schon geschlossenen Widerstandskontakt nicht übertragen kann. Anderseits ist das bewegliche Entlastungskontaktstück in den Kniehebel eingetaucht und hat einen allen Stossbeanspruchungen gewachsenen Abstand erreicht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Lastumschalter für Stufentransformatoren, dessen beweglicher Teil aus einem Kniehebelpolygon mit unmittelbar daran gehalterten Hauptkontaktstücken und getrennt gelagerten, beweglichen Widerstandskontaktstücken besteht, dadurch gekennzeichnet, dass an den beiden Kniehebeln (40,43) einarmige, mit ihren freien Enden in die beweglichen Widerstandskontaktstücke (27, 29) eingreifende Kipphebel (12, 13) drehbar gelagert sind, die kraftschlüssig an feststehenden Abstützungen (18, 20) bzw. (22,24) anliegen und bei der Bewegung des Kniehebelpolygons unter Mitnahme der beweglichen Widerstandskontaktstücke über die Abstützungen zu kippen vermögen.