DE102010020130A1

DE102010020130A1 - Lastumschalter für einen Stufenschalter

Info

Publication number: DE102010020130A1
Application number: DE102010020130A
Authority: DE
Inventors: Martin Jatta; Christian Kotz; Elke Trué; Hubert Zwirglmaier
Original assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Priority date: 2010-05-11
Filing date: 2010-05-11
Publication date: 2011-11-17
Also published as: US20140190803A1; KR20130064069A; EP2569788A1; CN102884599A; BR112012028425A2; RU2012153244A; DE202010017501U1; CA2798064A1; WO2011141075A1; JP2013526771A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Lastumschalter für einen Stufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators. Die allgemeine erfinderische Idee besteht darin, sowohl Kraftspeicher als auch Lastumschalter nicht an der Lagerplatte, sondern an dem Kraftspeicherträger zu befestigen, indem an diesem zusätzliche Aufnahmen vorzusehen werden, die sich großflächig am Ölgefäß, insbesondere an den jeweiligen am Ölgefäß befestigten oberen Dauerhauptkontaktträgern, jeder Phase des Lastumschalters abstützen, derart, dass der Kraftspeicherträger sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung fixiert ist und damit eine mechanische Entlastung der Lagerplatte bewirkt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Lastumschalter für einen Stufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.
Stufenschalter dienen bekanntermaßen zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators und damit zur Spannungsregelung. Sie bestehen üblicherweise aus einem Wähler zur leistungslosen Vorwahl derjenigen Wicklungsanzapfung des Stufentransformators, auf die umgeschaltet werden soll, sowie einem Lastumschalter zur eigentlichen unterbrechungslosen Umschaltung von der bisherig beschalteten Wicklungsanzapfung auf die neue, vorgewählte Wicklungsanzapfung. Der Lastumschalter besitzt dazu die für eine solche unterbrechungslose, schnelle Umschaltung erforderlichen Bauteile, insbesondere einen Kraftspeicher, Schaltkontakte – dies können mechanische Schaltkontakte, Vakuumschaltzellen oder auch Thyristoren sein –, sowie Mittel zur Betätigung der Schaltkontakte in einer vorgegebenen Schaltsequenz bei jedem Umschaltvorgang.
Bekannte Lastumschalter weisen in der Regel zudem ein eigenes Ölgefäß, üblicherweise in Form eines geschlossenen Isolierstoffzylinders, auf, in dem sich, getrennt vom umgebenden Öl des Transformators, alle genannten Bauteile befinden. Unterhalb des Lastumschalters ist der Wähler angeordnet, der sich im Transformatoröl befindet. Alle Bauteile bzw. Elemente des Lastumschalters sind innerhalb des separaten Ölgefäßes als kompletter Lastumschalter-Einsatz konzipiert, der vollständig aus dem Ölgefäß nach oben herausgezogen werden kann, etwa zu Inspektionen oder zur Wartung, ohne dass der gesamte Stufenschalter aus dem Transformatorkessel, in dem er montiert ist, entfernt werden müsste. Dafür ist es beispielsweise aus den Firmendruckschriften „Stufenschalter Typ R und RM – Inspektionsanleitung” sowie „Stufenschalter Typ R und RM – Technische Daten” der Anmelderin bekannt, an dem Lastumschalter-Einsatz einen Tragzylinder aus Isolierstoff vorzusehen, der sich im eingebauten Zustand konzentrisch innerhalb des eigenen Ölgefäßes erstreckt. Den oberen Abschluss des Tragzylinders bildet eine Tragplatte. Unten am Tragzylinder sind die weiter oben beschriebenen Baugruppen des Lastumschalters angehängt, nämlich der Kraftspeicher, darunter die zu betätigenden Schaltkontakte, wieder darunter auf bekannte Weise Überschaltwiderstände bzw. Varistoren.
Ein weiterer gattungsgemäßer Laststufenschalter für einen Stufentransformator ist aus der DE 100 55 406 gekannt geworden, der den Laststufenschalter der Firmendruckschriften „Stufenschalter Typ R und RM – Inspektionsanleitung” sowie „Stufenschalter Typ R und RM – Technische Daten” derart weiterentwickelt, dass auf den Tragzylinder verzichtet werden kann. Statt dessen erfolgt in der DE 100 55 406 die Befestigung des kompletten Lastumschalter-Einsatzes an den ohnehin vorhandenen festen Anschlusskontakten des Lastumschalters, die die Wandung des Ölgefäßes durchdringen. Dies ist jedoch nur deshalb möglich, weil alle Bauteile des Lastumschalter-Einsatzes an einer waagrecht im Inneren des Ölgefäßes verlaufenden Lagerplatte montiert werden.
Mit anderen Worten: Die Fixierung des vollständigen Lastumschalter-Einsatzes erfolgt dadurch, dass all seine Bauteile an der Lagerplatte befestigt sind und diese Lagerplatte durch die formschlüssige Verbindung ihrer Arretierungsbohrungen in den Arretierungsstiften an den festen Anschlusskontakten des Lastumschalters, hier am Anschlusskontakt der Lastabteilung, fixiert werden. Konstruktiv bedingt ist damit die Lagerplatte, insbesondere die Aufnahme über die Arretierungsbolzen, ein mechanisch hoch beanspruchtes Bauteil, das das gesamte Eigengewicht des Lastumschalters und zusätzlich des Kraftspeichers rein über nur wenige Bolzen zu tragen hat. Weiterhin müssen die Bolzen das hohe auftretende Rotationsmoment bei der eigentlichen innerhalb weniger zehntel Sekunden vollzogenen Umschaltung aufnehmen und am Ende der Umschaltung auch wieder abbremsen. Letzten Endes kommt noch nachteilig hinzu, dass die Lagerplatte nur in einem aufwändigen und teuren Fertigungsverfahren herstellbar ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach, eine aus einfachen Bauteilen bestehende Befestigung für Laststufenschalter und Kraftspeicher zu schaffen, die gleichzeitig den hohen mechanischen Beanspruchungen dauerhaft Stand hält, jedoch den nachteiligen Tragzylinder entbehrlich macht und zudem kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Lastumschalter für einen Stufenschalter mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche betreffen besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Die allgemeine erfinderische Idee besteht darin, sowohl Kraftspeicher als auch Lastumschalter nicht an der Lagerplatte, sondern an dem Kraftspeicherträger zu befestigen, indem an diesem zusätzliche Aufnahmen vorzusehen werden, die sich großflächig am Ölgefäß, insbesondere an den jeweiligen am Ölgefäß befestigten oberen Dauerhauptkontaktträgern, jeder Phase des Lastumschalters abstützen, derart, dass der Kraftspeicherträger sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung fixiert ist und damit eine mechanische Entlastung der Lagerplatte bewirkt.
Im Vergleich zu der Lagerplatte ist der Kraftspeicherträger ein massiv ausgebildetes Bauteil, das den hohen mechanischen Ansprüchen dauerhaft genügt und sowohl das Eigengewicht des Kraftspeichers als auch des Lastumschalters problemlos trägt. Bisher war der Kraftspeicherträger rein zur Aufnahme der einzelnen Bauteile des jeweils verwendeten Kraftspeichers ausgelegt und seinerseits an der Lagerplatte und darüber wiederum mit nur wenigen Bolzen an dem Ölgefäß befestigt. Eine haltende bzw. abstützende Funktion des Eigengewichts des Kraftspeichers sowie des Lastumschalters wurde dem Kraftspeicherträger nach dem Stand der Technik nicht zu teil.
Durch die erfindungsgemäße Lösung ist die Lagerplatte auf ihre rein originäre Funktion der eigentlichen Lagerung bzw. Fixierung von Bauteilen, wie den Vakuumschaltröhren oder mechanischen Schaltkontakten, zurückgeschnitten und nicht mehr, wie nach dem Stand der Technik, dafür auszulegen, den gesamten Lastumschalter samt Kraftspeicher nur über wenige Arretierungsbolzen dauerhaft zu halten und gegen ein rotatorisches Moment bei der eigentlichen Umschaltung zu fixieren. Die Halterung übernehmen erfindungsgemäß nun die mehreren großflächigen Aufnahmen an dem Kraftspeicherträger. Diese Auflösung der Funktionalitäten, d. h. der Lagerplatte in die rein lagerende und des Kraftspeicherträgers in die haltende Teilfunktion, ermöglicht es, eine einfache, jedoch gleichzeitig auch sehr betriebssichere Ausbildung der einzelnen Bauteile vorzunehmen.
Die Erfindung soll nachstehend beispielhaft an Hand von Zeichnungen noch näher erläutert werden.
Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Lastumschalters, wobei verschiedene – nicht erfindungswesentliche – Bauteile bewusst weggelassen sind
2 eine Detaildarstellung eines erfindungsgemäßen Lastumschalters
3 eine weitere perspektivische Darstellung von erfindungswesentlichen Teilen eines erfindungsgemäßen Lastumschalters.
Da derartige Laststufenschalter dem Fachmann grundsätzlich in Funktion und Aufbau aus dem Stand der Technik bekannt sind, wird in der nachfolgenden Beschreibung auf bekannte, jedoch nicht erfindungswesentliche Bauteile, nicht näher eingegangen. Der in 1 dargestellte Lastumschalter besitzt einen an einem erfindungsgemäßen Kraftspeicherträger 1 mittels in dieser Figur nicht erkennbaren Aufnahmen 17, die den Kraftspeicherträger 1 sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung großflächig fixieren, angeordneten Kraftspeicher 2. Eine nähere Beschreibung der Aufnahmen 17 ist den Ausführungen zu 2 und 3 entnehmbar. Bei dem gezeigten Kraftspeicher 2 ist eine mit einer Antriebswelle 3 in Verbindung stehende, jedoch nicht dargestellte, Exzenterscheibe vorgesehen, die einen Aufzugsschlitten 4 betätigt. Zudem weist der Kraftspeicher 2 drei parallel verlaufende, sich längs der Bewegungsrichtung des Aufzugsschlitten 4 erstreckende Führungsstangen 5, 6 und 7 auf, wobei zwei davon, hier die Führungsstangen 6 und 7, von Kraftspeicherfedern 8 und 9 umschlossen sind. Die dritte Führungsstange 5 ist hingegen rein als Trägerstange ausgebildet und nicht von einer Feder umschlossen.
In einem vertikalen Abstand ist unterhalb des Kraftspeicherträgers 1 eine Lagerplatte 10 vorgesehen, die zur Aufnahme bzw. Lagerung von nur teilweise dargestellten Schaltkontakten, wie mechanischen Kontakten 11 oder Vakuumschaltröhren 12, des Lastumschalters ausgebildet ist. Anders als beim Stand der Technik, ist die Lagerplatte 10 jedoch nicht mehr das tragende Element, an dem der komplette Lastumschalter sowie Kraftspeicher befestigt sind. Die Lagerplatte 10 ist nun an mehreren an deren äußeren Kreisumfang positionierten Tragstäben 15 montiert und funktional rein auf die Aufnahme bzw. Lagerung von Bauteilen beschränkt. Bei den durch die Lagerplatte 10 aufgenommenen Schaltkontakten kann es sich um mechanische Schaltkontakte 11, Vakuumschaltröhren 12, Thyristoren oder auch eine Kombination unterschiedlicher Schaltkontakte handeln. Diese werden, abhängig von der jeweils zugrundeliegenden Schaltung, in einer vorbestimmten Schaltsequenz nach Auslösung des Kraftspeichers 2 betätigt.
Weiterhin dargestellt in 1 sind die oberen Dauerhauptkontaktträger 13 der jeweiligen Dauerhauptkontaktpaare, die sich, jeweils um 120 Grad gegeneinander versetzt, an der Innenseite des nicht dargestellten separaten Ölgefäßes des Lastumschalters befinden. Für jede zu schaltende Phase ist damit ein Dauerhauptkontaktpaar vorgesehen. Diese Dauerhauptkontaktpaare sind ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannte Bauteile und stellen im stationären Zustand die elektrische Verbindung zwischen der jeweils geschalteten Seite A oder B des Lastumschalters und der Lastableitung, üblicherweise den Sternpunkt, dar.
Umschlossen ist der gesamte Lastumschalter von einem nicht dargestellten jedoch aus dem Stand der Technik hinreichend bekannten Ölgefäß, in dessen Wandung und diese durchdringend in mindestens einer horizontalen Ebene kreisförmig angeordnete für jede zu schaltende elektrische Phase elektrische Anschlusskontakte 14 für die Lastableitung einerseits und jede der beiden Seiten A und B des Lastumschalters, zwischen denen umgeschaltet und die Verbindung zur Lastableitung hergestellt wird, andererseits, vorgesehen sind.
2 zeigt den erfindungswesentlichen Ausschnitt des Kraftspeicherträgers 1, wobei sich dieser mittels seinen mehreren Aufnahmen 17 an den massiv ausgebildeten quaderförmigen Flanschen des oberen Dauerhauptkontaktträger 13 großflächig abstützt, derart, dass der Kraftspeicherträger 1 damit sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung fixiert ist. Da der Kraftspeicherträger 1 ein massiv ausgebildetes Bauteil ist, können daran erfindungsgemäß alle Bauteile des Lastumschalters sowie des Kraftspeichers 2 befestigt werden, ohne, wie nach dem Stand der Technik problematisch, einzelne Bauteile, insbesondere die mehreren Aufnahmen 17, mechanisch zu überbeanspruchen. Vorgesehene Bohrungen 16 in dem jeweiligen Dauerhauptkontaktträger 13 sind zur Aufnahme der mehreren Anschlusskontakte 14 ausgebildet und damit zur stabilen Befestigung der oberen Dauerhauptkontaktträger 13 an dem nicht dargestellten Ölgefäß.
In 3 sind nochmals die erfindungsgemäßen winkelförmigen Aufnahmen 17 des Kraftspeicherträgers 1, in die die korrespondierenden massiv ausgebildeten quaderförmigen Flansche des oberen Dauerhauptkontaktträgers 13 großflächig eingreifen, im Detail gezeigt. Zudem kann an den Innenseiten der jeweiligen Aufnahmen 17 eine elektrisch isolierende Schicht, die jedoch in dieser Darstellung nicht gezeigt ist, vorgesehen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10055406 [0004, 0004]

Claims

Lastumschalter für einen Stufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators, mit einem ihn umgebenden separaten Ölgefäß, in dessen Wandung und diese durchdringend in mindestens einer horizontalen Ebene kreisförmig angeordnete für jede zu schaltende elektrische Phase elektrische Anschlusskontakte für die Lastableitung einerseits und jede der beiden Seiten A und B des Lastumschalters, zwischen denen umgeschaltet und die Verbindung zur Lastableitung hergestellt wird, andererseits, vorgesehen sind, wobei im Inneren des Ölgefäßes ein Lastumschaltereinsatz vorgesehen ist, der seinerseits einen an einem Kraftspeicherträger befestigten Kraftspeicher, mittels einer Lagerplatte fixierte elektrische Schaltmittel zu Lastumschaltung, Mittel zur Betätigung der elektrischen Schaltmittel sowie Überschaltwiderstände aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kraftspeicherträger (1) neben dem Kraftspeicher (2) auch der gesamte Lastumschaltereinsatz mit all seinen Bauteilen befestigbar ist, und dass an dem Kraftspeicherträger (1) mehrere Aufnahmen (17) vorgesehen sind, die sich großflächig an den jeweiligen am Ölgefäß befestigten oberen Dauerhauptkontaktträgern (13) jeder Phase des Lastumschalters abstützen, derart, dass der Kraftspeicherträger (1) sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung fixiert ist.
Lastumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseiten der mehreren Aufnahmen (17) dielektrisch isoliert sind.