DE102012107080B3

DE102012107080B3 - step switch

Info

Publication number: DE102012107080B3
Application number: DE201210107080
Authority: DE
Inventors: Oleksandr Kalinichenko; Tobias Wild
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: 2012-08-02
Filing date: 2012-08-02
Publication date: 2013-10-10
Anticipated expiration: 2032-08-03
Also published as: WO2014019828A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stufenschalter nach dem Reaktorschaltprinzip zur unterbrechungslosen Lastumschaltung mittels Vakuumschaltröhren gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches. Die allgemeine erfinderische Idee besteht dabei darin, bei einem Stufenschalter nach dem Reaktorschaltprinzip zur unterbrechungslosen Lastumschaltung mittels Vakuumschaltröhren parallelgeschaltet zu der mindestens einen Vakuumschaltröhre eine Schutzschaltung vorzusehen, derart, dass beim zu- bzw. abschalten der entsprechenden Vakuumschaltröhre die durch die Überschaltreaktanz induzierte Spannung nicht in die entsprechend zu- bzw. abschaltende Schaltstrecke übertragen wird.The present invention relates to a tap changer according to the reactor switching principle for uninterrupted load switching by means of vacuum interrupters according to the preamble of the first claim. The general inventive idea is to provide a protective circuit connected in parallel with a tap changer according to the reactor switching principle for uninterrupted load switching by means of vacuum interrupters to the at least one vacuum interrupter so that when switched on or off the corresponding vacuum interrupter, the voltage induced by the Überretreaktanz not in the corresponding switching on or off switching path is transmitted.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stufenschalter nach dem Reaktorschaltprinzip zur unterbrechungslosen Lastumschaltung mittels Vakuumschaltröhren gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.The present invention relates to a tap changer according to the reactor switching principle for uninterrupted load switching by means of vacuum interrupters according to the preamble of the first claim.

Ein Stufenschalter wird in Verbindung mit einem Stufentransformator zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen der Regelwicklung dieses Stufentransformators benutzt und dient damit zur unterbrechungslosen Spannungsregelung.A tap changer is used in conjunction with a tapped transformer for uninterrupted switching between different winding taps of the control winding of this tapped transformer and thus serves for the uninterrupted voltage regulation.

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.For 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. In this case, switching impedances, for example in the form of choke reactors, are provided which avoid a step short circuit during the slow changeover from one winding tap to the next and are dimensioned for the continuous load during steady-state operation.

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. Zudem sind Überschaltwiderstände, die einen Stufenkurzschluss, der bei diesem Prinzip der Umschaltung nur für eine sehr kurze Zeitspanne auftreten darf, vorgesehen.On the other hand, the rapidly switching in comparison to the reactor switch resistance switch, after his inventor often referred to as "Jansen switch", which has prevailed in the rest of the world. Here, the switching from one winding tap to the next takes place quickly, d. H. suddenly. In addition, switching resistors, which are a step short circuit, which may occur in this principle of switching only for a very short period of time provided.

Ein nach dem Reaktorschaltprinzip arbeitender Stufenschalter, der ebenfalls auf die Anmelderin zurückgeht, ist aus der DE 197 43 865 C1 bekannt geworden. Die diesem Stufenschalter zu Grunde liegende Schaltung einschließlich der Schaltsequenz bei der Umschaltung von einer Stufe A auf eine benachbarte Stufe B ist für eine Phase in 3 der DE 197 43 865 C1 dargestellt. N und n + 1 sind dabei benachbarte Anzapfungen der Stufenwicklung des Transformators. P1 und P2 sind die bei der Umschaltung zu betätigenden beweglichen Wählerkontakte, R1 und R2 sind die bereits erläuterten Umschaltimpedanzen, oder auch Überschaltreaktanzen genannt. Zwischen die beiden Zweige ist eine Vakuumschaltzelle V geschaltet, wobei die entsprechende Verbindung zur Lastableitung L durch einen Bypass-Schalter B hergestellt wird. Der Bypass-Schalter B kann dabei – je nach Stellung – jeden der beiden beweglichen Wählerkontakte P1, P2 sowohl einzeln als auch gemeinsam mit der Lastableitung L 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 L verbunden. Jeder der beiden festen Bypass-Kontakte steht mit einem der beweglichen Wählerkontakte P1, P2 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 L. Zu Beginn einer Lastumschaltung wird diese Verbindung zwischen den beiden festen Bypass-Kontakten und damit den beweglichen Wählerkontakten unterbrochen; bei der in 1 dargestellten Schaltsequenz verbindet der Bypass-Schalter lediglich den auf der ursprünglichen Wicklungsanzapfung n verbleibenden beweglichen Wählerkontakt P1 mit der Lastableitung L. Danach öffnet die Vakuumschaltzelle V, anschließend erreicht der bewegliche Wählerkontakt P2 die neue Wicklungsanzapfung n + 1, die Vakuumschaltzelle V schließt wieder. Schließlich nimmt der Bypass-Schalter B wieder seine Ausgangsstellung, d. h. seine stationäre Stellung, ein.A working on the reactor switching principle tap changer, which also goes back to the applicant, is from the DE 197 43 865 C1 known. The underlying this tap changer circuit including the switching sequence in the switching from a level A to an adjacent level B is for one phase in 3 of the DE 197 43 865 C1 shown. N and n + 1 are adjacent taps of the tap winding of the transformer. P1 and P2 are the movable selector contacts to be actuated during the switchover, R1 and R2 are the switching impedances already described, or else called over-reactances. Between the two branches a vacuum switching cell V is connected, wherein the corresponding connection to the load lead L is made by a bypass switch B. Depending on the position, the bypass switch B can connect each of the two movable selector contacts P1, P2 both individually and together with the load transfer line L. It has two fixed bypass contacts and two movable bypass contacts. The movable bypass contacts are hinged together and connected to the load lead L. Each of the two fixed bypass contacts is electrically connected to one of the movable selector contacts P1, P2 at their respective side facing the vacuum switch cell. In the stationary state, the bypass switch bypasses the two fixed bypass contacts and connects them together with the load derivation L. At the beginning of a load switching this connection between the two fixed bypass contacts and thus the movable selector contacts is interrupted; at the in 1 Then, the vacuum switch cell V opens, then the movable selector contact P2 reaches the new winding tapping n + 1, the vacuum switch cell V closes again. Finally, the bypass switch B resumes its initial position, ie its stationary position.

Um diese Schaltung und deren Umschaltsequenz in einem Stufenschalter konstruktiv lösen zu können, ist zum einem ein aus mehreren Einzelbauteilen bestehender Bypass-Schalter notwendig und andererseits für jede der Vakuumschaltröhren pro Phase – wobei im Regelfall eine dreiphasige Anwendung zum Tragen kommt – ein separater Kraftspeicher, der die notwendige Energie zur Betätigung, insbesondere zum Öffnen, der jeweiligen Vakuumschaltröhre bereitstellen können muss. Ein derartiger Stufenschalter ist beispielsweise aus der DE 40 11 019 C1 bekannt geworden. Dabei gilt es insbesondere zu beachten, dass beim Öffnen der jeweiligen Vakuumschaltröhre, also beim Abschalten der entsprechenden Wicklungsanzapfung der Regelwicklung des Leistungstransformators, auf Grund der schnellen Änderung des Stromflusses die in der Schaltung beim Reaktorschaltprinzip zwingend erforderliche Überschaltdrosselspule, oder auch Überschaltreaktanz genannt, des abschaltenden Lastzweiges des Laststufenschalters eine unerwünschte Spannung in dieser abschaltende Schaltstrecke induziert. Bei dem beschriebenen Reaktorschalter der DE 40 11 019 C1 werden daher Vakuumschaltröhren verwendet, die einen sehr großen Hub, also Abstand zwischen den Kontaktstücken des beweglichen und festen Stößels, erzeugen, um die dielektrisch notwendigen Abstände sicherzustellen, um damit dieses physikalische Phänome dauerhaft zu beherrschen.To be able to solve this circuit and their switching sequence in a tap changer constructive, for a one of several individual components existing bypass switch is necessary and on the other hand for each of the vacuum interrupters per phase - which usually comes a three-phase application to fruition - a separate energy storage, the must be able to provide the necessary energy for operation, in particular for opening, the respective vacuum interrupter. Such a tap changer is for example from the DE 40 11 019 C1 known. It should be noted in particular that when opening the respective vacuum interrupter, so when switching off the corresponding winding tap of the control winding of the power transformer, due to the rapid change of the current flow in the circuit in the reactor switching principle mandatory Überschaltdrosselspule, or supersonic reactance called, the disconnecting load branch of the on-load tap-changer induces an undesired voltage in this switching-off switching path. In the reactor switch described the DE 40 11 019 C1 Therefore vacuum interrupters are used, which produce a very large stroke, so distance between the contact pieces of the movable and fixed ram to ensure the dielectrically necessary distances in order to permanently dominate this physical phenomenon.

Weiterhin werden für jede Vakuumschaltröhre Federenergiespeicher vorgesehen, die eine große Kraft aufbringen, um ein verhältnismäßig schnelles und damit sicheres Abschalten der entsprechenden Vakuumschaltröhre sicherzustellen. Neuere Entwicklungen von Stufenschaltern, die ebenfalls nach dem Reaktorschaltprinzip arbeiten, verzichten jedoch vollständig auf einen Kraftspeicher. Die Vakuumschaltröhren werden also im Vergleich zu der DE 40 11 019 C1 langsam bewegt. Zudem wird diese neue Generation der Stufenschalter direkt am Joch des Transformators verbaut. Mit anderen Worten ist also der Bauraum für einen Stufenschalter mit Kraftspeicher und groß dimensionierten Vakuumschaltröhren, um eine Schaltung nach dem Vorbild der DE 40 11 019 C1 vorzusehen, nicht mehr vorhanden.Furthermore, spring energy storage are provided for each vacuum interrupter, which apply a large force to ensure a relatively fast and thus safe shutdown of the corresponding vacuum interrupter. However, recent developments of tap changers, which also operate according to the reactor switching principle, completely dispense with a force accumulator. The vacuum interrupters are so compared to the DE 40 11 019 C1 moved slowly. In addition, this new generation of tap changers is installed directly on the yoke of the transformer. In other words, so is the space for a tap changer with energy storage and large-sized vacuum interrupters, a circuit on the model of DE 40 11 019 C1 to be provided, no longer available.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach, einen Stufenschalter der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem trotz eines langsamen Zu- bzw. Abschaltens von Vakuumschaltröhren keine Spannung durch die Überschaltreaktanz in die jeweilige zu- bzw. abschaltende Schaltstrecke induziert wird und der einen gegenüber dem Stand der Technik deutlich verkleinerten Bauraum innerhalb des Stufentransformators einnimmt.Object of the present invention is therefore to provide a tap changer of the type mentioned, in which despite a slow connection or disconnection of vacuum interrupters no voltage is induced by the Überretreaktanz in the respective switching on or off switching path and one opposite the state the technology occupies significantly smaller space within the tapped transformer.

Diese Aufgabe wird durch einen Stufenschalter nach dem Reaktorschaltprinzip zur unterbrechungslosen Lastumschaltung mittels Vakuumschaltröhren mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche betreffen besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved by a tap changer according to the reactor switching principle for uninterrupted load switching by means of vacuum interrupters with the features of the first claim. The subclaims relate to particularly advantageous developments of the invention.

Die allgemeine erfinderische Idee besteht dabei darin, bei einem Stufenschalter nach dem Reaktorschaltprinzip zur unterbrechungslosen Lastumschaltung mittels Vakuumschaltröhren parallelgeschaltet zu der mindestens einen Vakuumschaltröhre eine Schutzschaltung vorzusehen, derart, dass beim Zu- bzw. Abschalten der entsprechenden Vakuumschaltröhre die durch die Überschaltreaktanz induzierte Spannung nicht in die entsprechend zu- bzw. abschaltende Schaltstrecke übertragen wird. Hierfür umfasst die erfindungsgemäße Schutzschaltung einen Varistor und ein in Reihe dazu geschaltetes RC-Glied. Damit werden sowohl die beim Zu- als auch beim Abschalten induzierten Spannungen der Überschaltreaktanzen wirkungsvoll unterbunden. Zwar ist es beispielsweise aus der EP 1 864 305 B1 oder auch der DE 11 84 414 A grundsätzlich bekannt geworden, in Laststufenschaltern Schutzbeschaltungen für einzelne Schaltelemente vorzusehen, nur eignen sich die darin vorgeschlagenen Schutzbeschaltungen ausdrücklich nicht, um bei einem langsamen Zu- bzw. Abschalten von Vakuumschaltröhren induzierte Spannung durch die Überschaltreaktanz in die jeweilige zu- bzw. abschaltende Schaltstrecke zu verhindern.The general inventive idea is to provide a protective circuit in a tap changer according to the reactor switching principle for uninterrupted load switching by means of vacuum interrupters connected in parallel to the at least one vacuum interrupter so that when you turn on or off the corresponding vacuum interrupter, the voltage induced by the Überretreaktanz not in the corresponding switching on or off switching path is transmitted. For this purpose, the protection circuit according to the invention comprises a varistor and an RC element connected in series therewith. This effectively prevents both the voltages of the over-reactances induced during the closing and switching-off. Although it is for example from the EP 1 864 305 B1 or even the DE 11 84 414 A In principle, it has become known to provide protective circuits for individual switching elements in on-load tap-changers, but the protective circuits proposed therein are expressly not suitable for preventing the voltage induced by the switching-over reactance during a slow connection or disconnection of vacuum interrupters.

Die erfindungsgemäße Schutzschaltung umfasst dabei unter anderem einen Varistor. Im Stand der Technik kommt es beim Abschalten, d. h. Öffnen der entsprechenden Vakuumschaltröhre, einer Schaltstrecke auf Grund der nach dem Reaktorschaltprinzip in der Schaltung zwingend erforderlichen Überschaltreaktanz zu einer hohen Widerkehrspannung und damit erneuten Durchzünden zwischen den Kontaktstücken der Vakuumschaltröhre. Erfindungsgemäß wird eine zu der Vakuumschaltröhre parallel geschaltete Schutzschaltung vorgeschlagen, die wenigstens einen Varistor umfasst, der ab einer gewissen vorab definierten Schwellspannung, beispielsweise 3 kV, leitend wird und damit die auf die Vakuumschaltröhre wirkende hohe Widerkehrspannung auf die definierte Schwellspannung des Varistors begrenzt, was ein erneutes Durchzünden der Vakuumschaltröhre wirkungsvoll verhindert. Die von dem Varistor aufgenommene Energie wird dabei in Wärmeenergie umgewandelt.The protective circuit according to the invention comprises, inter alia, a varistor. In the prior art it comes when switching off, d. H. Open the corresponding vacuum interrupter, a switching path due to the reactor switching principle in the circuit mandatory supersonic reactance to a high reverse voltage and thus re-ignition between the contact pieces of the vacuum interrupter. According to the invention, a protective circuit connected in parallel with the vacuum interrupter is proposed, which comprises at least one varistor, which, starting at a certain predefined threshold voltage, for example 3 kV, becomes conductive and thus limits the high reverse voltage acting on the vacuum interrupter to the defined threshold voltage of the varistor re-ignition of the vacuum interrupter effectively prevented. The energy absorbed by the varistor is converted into heat energy.

Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Schutzschaltung ein in Reihe geschaltetes RC-Glied. Beim Zuschalten, d. h. Schließen der entsprechenden Vakuumschaltröhre, kommt es im Stand der Technik auf Grund des verhältnismäßig langsam ablaufenden Schließvorgangs der Vakuumschaltröhre zu einem Durchzünden zwischen den Kontaktstücken der jeweiligen Vakuumschaltröhre, noch bevor diese vollständig mechanisch geschlossen hat. Bei kleinen Einschaltströmen reißt auf Grund der Vorzündung der Strom dann wieder komplett ab, weil die Stromstärke nicht für einen stabilen Lichtbogen ausreichend ist. Auf Grund der induktiven Wirkung der Überschaltreaktanz kommt es damit zu einem starken Spannungsanstieg und einem erneuten Durchzünden der zuschaltenden Vakuumschaltröhre. Diese Vorgänge laufen mit einer Frequenz im Kilohertzbereich ab. Indem nun als Schutzschaltung parallel zur Vakuumschaltröhre ein RC-Glied geschaltet wird, wird dies wirkungsvoll verhindert.Furthermore, the protection circuit according to the invention comprises a series-connected RC element. When connecting, d. H. Close the corresponding vacuum interrupter, it comes in the prior art due to the relatively slow closing process of the vacuum interrupter to a light ignition between the contact pieces of the respective vacuum interrupter, even before this has completely closed mechanically. At low inrush currents, the current then breaks completely due to the preignition, because the current is not sufficient for a stable arc. Due to the inductive effect of the Überretreaktanz it comes with a strong increase in voltage and re-ignition of the zuschaltenden vacuum interrupter. These processes take place at a frequency in the kilohertz range. By now as a protective circuit parallel to the vacuum interrupter an RC element is switched, this is effectively prevented.

Nachstehend soll die Erfindung beispielhaft an Hand von Zeichnungen noch näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail by way of example with reference to drawings.

Es zeigen:Show it:

1 einen Stufenschalter nach dem Reaktorschaltprinzip zur unterbrechungslosen Lastumschaltung mittels Vakuumschaltröhren mit einer erfindungsgemäßen Schutzschaltung 1 a tap changer according to the reactor switching principle for uninterrupted load switching by means of vacuum interrupters with a protective circuit according to the invention

2a bis 2d verschiedene Schaltschritte während einer Lastumschaltung auf eine neue stationäre Betriebsstellung 2a to 2d various switching steps during a load switching to a new stationary operating position

3 eine erfindungsgemäße Schutzschaltung. 3 a protection circuit according to the invention.

1 zeigt einen Stufenschalter nach dem Reaktorschaltprinzip zur unterbrechungslosen Lastumschaltung mittels Vakuumschaltröhren mit einer erfindungsgemäßen Schutzschaltung 1 und 2. N und n + 1 sind dabei benachbarte Wicklungsanzapfungen der Regelwicklung des Stufentransformators, wobei nach dem Reaktorschaltprinzip Zwischenstellungen, also Betriebsstellungen bei denen der eine Wählerarm, beispielsweise der Wählerarm MTS1, auf der Wicklungsanzapfung n während der andere Wählerarm, beispielsweise der Wählerarm MTS2, auf der Wicklungsanzapfung n + 1 steht, als stationäre Betriebsstellungen zulässig sind. Der Wähler des Stufenschalters, der vor der eigentlichen Lastumschaltung die leistungslose Anwahl der neuen Stufe, auf die umgeschaltet werden soll, vornimmt, ist durch seine beiden Wählerarme MTS1 und MTS2 stilisiert dargestellt. Der Lastumschalter hat, wie nach dem Stand der Technik bekannt, zwei Lastzweige A und B, die in der hier abgebildeten stationären Betriebsstellung beide mit den ihnen zugeordneten entsprechenden Wählerarmen MST1 bzw. MST2 mit der Wicklungsanzapfung n elektrisch in Verbindung stehen. Der Stufenschalter umfasst dabei in jedem der Lastzweig A und B jeweils eine Vakuumschaltröhre MSV1 bzw. MSV2 und eine Überschaltreaktanz X1 bzw. X2, die mit der Lastableitung LA elektrischer in Verbindung stehen. 1 shows a tap changer according to the reactor switching principle for uninterrupted load switching by means of vacuum interrupters with a protective circuit according to the invention 1 and 2 , N and n + 1 are adjacent winding taps of the control winding of the tapped transformer, wherein according to the reactor switching principle intermediate positions, ie operating positions in which the one Wählarm, for example, the selector arm MTS1, on the winding tapping n while the other Wählerarm, for example, the selector arm MTS2, on the winding tapping n + 1 is, as stationary operating positions are allowed. The selector of the tap changer, which performs the powerless selection of the new stage to be switched to before the actual load switching, is stylized by its two selector arms MTS1 and MTS2. The diverter switch has, as known in the prior art, two load branches A and B, which in the stationary operating position shown here are both electrically connected to the respective selector arms MST1 and MST2 associated therewith with the winding tap n. The tap changer comprises in each of the load branches A and B in each case a vacuum interrupter MSV1 or MSV2 and a Überltreaktanz X1 and X2, which are in electrical connection with the load derivation LA.

In 1 ist der stationäre Betrieb der beschalteten Wicklungsanzapfung n gezeigt, bei der sich der Laststrom IL von der Wicklungsanzapfung n über die beiden Lastzweige A und B zu gleichen Teilen aufteilt, den Weg mit dem geringsten inneren Leitungswiderstandes, also über die beiden geschlossenen Vakuumschaltröhren MSV1 und MSV2, nimmt und zur Lastableitung LA hin abfließt. Bei der nächsten stationären Betriebsstellung nach vollzogener Lastumschaltung liegt ein beweglicher Wählerarm, beispielsweise der Wählerarm MST1, an der Wicklungsanzapfung n und der andere Wählerarm, beispielsweise der Wählerarm MST2, an der benachbarten Wicklungsanzapfung n + 1. Diese Schaltsequenz wiederholt sich bei jeder weiteren Lastumschaltung und soll nachfolgend in allen Einzelschritten an Hand der 2a bis 2d beispielhaft für eine Lastumschaltung erläutert werden.In 1 the steady-state operation of the connected winding tap n is shown, in which the load current IL divides equally from the winding tap n via the two load branches A and B, the path with the lowest internal line resistance, ie via the two closed vacuum switch tubes MSV1 and MSV2, takes off and flows to the load discharge LA down. At the next stationary operating position after completion of load switching, a movable selector arm, for example the selector arm MST1, is located at the winding tap n and the other selector arm, for example the selector arm MST2, at the adjacent winding tap n + 1. This switching sequence is repeated at each further load switchover below in all individual steps on the basis of 2a to 2d exemplified for a load switching.

Parallel zu den entsprechenden Vakuumschaltröhren MSV1 und MSV2 sind jeweils die erfindungsgemäßen Schutzschaltungen 1 und 2 vorgesehen, derart, dass beim zu- bzw. abschalten der entsprechenden Vakuumschaltröhre MSV1 oder MSV2 die durch die Überschaltreaktanz X1 oder X2 induzierte Spannung nicht in die entsprechend zu- bzw. abschaltende Schaltstrecke, d. h. den Lastzweig A oder B, geleitet wird.Parallel to the corresponding vacuum interrupters MSV1 and MSV2 are respectively the protective circuits according to the invention 1 and 2 provided such that when you turn on or off the corresponding vacuum interrupter MSV1 or MSV2 induced by the Überltreaktanz X1 or X2 voltage is not in the corresponding switching on or off switching path, ie the load branch A or B, passed.

2a: Die Anzapfung n ist stationär beschaltet, wie an Hand 1 erläutert. Es fließt dabei jeweils der halbe Laststrom ½ IL über die beiden Lastzweige A und B. Zudem sind beide Vakuumschaltröhren MSV1 und MSV2 im stationären Betrieb geschlossen. In einem ersten Schritt der Umschaltung öffnet die MSV2. Im Stand der Technik kam es beim Abschalten, d. h. öffnen der entsprechenden Vakuumschaltröhre, also der MSV2, in dem entsprechenden Lastzweig, hier A, auf Grund der nach dem Reaktorschaltprinzip in der Schaltung zwingend erforderlichen Überschaltreaktanz X2 zu einer hohen Widerkehrspannung und damit erneuten Durchzünden zwischen den Kontaktstücken der Vakuumschaltröhre MSV2. Erfindungsgemäß wird eine zu der Vakuumschaltröhre MSV2 parallel geschaltete Schutzschaltung 1 vorgeschlagen, die nach einer ersten Ausführungsform wenigstens einen Varistor 3 umfasst, der ab einer gewissen vorab definierten Schwellspannung, beispielsweise 3 kV, leitend wird und damit die auf die Vakuumschaltröhre MSV2 wirkende hohe Widerkehrspannung auf die definierte Schwellspannung begrenzt, was ein erneutes Durchzünden der Vakuumschaltröhre MSV2 wirkungsvoll verhindert. Die von dem Varistor 3 aufgenommene Energie wird dabei in Wärme umgewandelt. 2a : The tap n is connected stationary, as if on hand 1 explained. In each case, half the load current ½ IL flows through the two load branches A and B. In addition, both vacuum interrupters MSV1 and MSV2 are closed during steady-state operation. In a first step of switching the MSV2 opens. In the prior art, it came when switching off, ie open the corresponding vacuum interrupter, so the MSV2, in the corresponding load branch, here A, due to the mandatory according to the reactor switching principle in the circuit Überretreaktanz X2 to a high reverse voltage and thus re-ignition between the Contact pieces of the vacuum interrupter MSV2. According to the invention, a protection circuit connected in parallel with the vacuum interrupter MSV2 is provided 1 proposed, according to a first embodiment, at least one varistor 3 comprises, which becomes conductive from a certain pre-defined threshold voltage, for example 3 kV, and thus limits the high reverse voltage acting on the vacuum interrupter MSV2 to the defined threshold voltage, which effectively prevents re-ignition of the vacuum interrupter MSV2. The of the varistor 3 absorbed energy is converted into heat.

2b: Die Vakuumschaltröhre MSV2 hat komplett geöffnet. Der Laststrom IL fließt damit vollständig über den Lastzweig A. Der Wählerarm MTS2 fährt in Richtung der benachbarten Wicklungsanzapfung n + 1 der Regelwicklung des Stufentransformators. 2 B : The vacuum interrupter MSV2 has been completely opened. The load current IL thus flows completely across the load branch A. The selector arm MTS2 moves in the direction of the adjacent winding tap n + 1 of the control winding of the step transformer.

2c: Der Wählerarm MTS2 hat die Wicklungsanzapfung n + 1 vorgewählt. Der gesamte Laststrom IL fließt jedoch noch immer über den Lastzweig A. Die Vakuumschaltröhre MSV2 beginnt sich zu schließen, d. h. die Vakuumschaltröhre MSV2 wird beschaltet. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Schutzschaltung 1 und 2 hierfür ein in Reihe geschaltetes RC-Gliedes 4. Beim Zuschalten, d. h. schließen der entsprechenden Vakuumschaltröhre, hier der MSV2, kam es ohne die Schutzschaltung 2 auf Grund des verhältnismäßig langsam ablaufenden Schließvorgangs der Vakuumschaltröhre MSV2 zu einem Durchzünden zwischen den Kontaktstücken, noch bevor diese vollständig mechanisch geschlossen hat. Bei kleinen Einschaltströmen reißt auf Grund der Vorzündung der Strom dann wieder komplett ab, weil die Stromstärke nicht für einen stabilen Lichtbogen ausreichend ist. Auf Grund der induktiven Wirkung der Überschaltreaktanz, hier der Überschaltreaktanz X2, kommt es damit zu einem starken Spannungsanstieg und einem erneuten Durchzünden der zuschaltenden Vakuumschaltröhre MSV2. Diese Vorgänge laufen mit einer Frequenz im Kilohertzbereich ab. Indem nun in einer Ausführungsform der Erfindung eine Schutzschaltung 2 mit einem RC-Glied 4 parallel zu der Vakuumschaltröhre MSV2 geschaltet wird, werden diese unerwünschten Vorgänge wirkungsvoll verhindert. 2c : The selector arm MTS2 has pre-selected the winding tapping n + 1. However, the total load current IL still flows across the load branch A. The vacuum interrupter MSV2 begins to close, ie the vacuum interrupter MSV2 is connected. According to a further preferred embodiment, the protection circuit comprises 1 and 2 For this purpose, a series-connected RC element 4 , When connecting, ie close the corresponding vacuum interrupter, here the MSV2, it came without the protection circuit 2 due to the relatively slow closing process of the vacuum interrupter MSV2 to a strike through between the contact pieces, even before this has completely closed mechanically. At low inrush currents, the current then breaks completely due to the preignition, because the current is not sufficient for a stable arc. Due to the inductive effect of the over-reactance, here the over-reacting X2, this leads to a strong increase in voltage and a renewed spark-through of the switching-on vacuum interrupter MSV2. These processes take place at a frequency in the kilohertz range. Now, in one embodiment of the invention, a protection circuit 2 with an RC element 4 is switched parallel to the vacuum interrupter MSV2, these undesirable processes are effectively prevented.

2d: Die Vakuumschaltröhre MSV2 ist geschlossen. Der Lasttrom IL teilt sich zu gleichen Teilen über die beiden Lastzweige A und B auf, wobei der Wählerarm MTS1 des Lastzweiges A auf der Wicklungsanzapfung n und der Wählerarm MTS2 des Lastzweiges B steht, was nach dem Reaktorschaltprinzip eine zulässige stationäre Betriebsstellung bildet. Die Überschaltreaktanzen X1 und X2 müssen dabei elektrisch so dimensioniert sein, dass sie für die Dauerbelastung im stationären Betrieb bemessen sind. 2d : The vacuum interrupter MSV2 is closed. The load current IL is divided equally over the two load branches A and B, the selector arm MTS1 of the load branch A on the winding tap n and the selector arm MTS2 of the load branch B is, which forms an allowable stationary operating position according to the reactor switching principle. The Überltreaktanzen X1 and X2 must be electrically dimensioned so that they are sized for the continuous load in steady operation.

3 zeigt eine erfindungsgemäße Schutzschaltung 1 bzw. 2, bestehend aus einem Varistor 3 und einem dazu in Reihe geschalteten RC-Glied 4. Der Varistor 3 kann dabei mehrere einzelne Varistoren umfassen, die untereinander elektrisch zu einer Reihenschaltung verschaltet sind. Das in Reihe zu dem Varistor 3 geschaltete RC-Glied 4 weist dabei einen ohmschen und kapazitiven Anteil auf. 3 shows a protection circuit according to the invention 1 respectively. 2 consisting of a varistor 3 and an RC element connected in series therewith 4 , The varistor 3 can include several individual varistors, which are interconnected electrically to a series circuit. That in series with the varistor 3 switched RC element 4 has an ohmic and capacitive component.

Die Erfindung wurde voranstehend beispielhaft an einem Stufenschalter nach dem Reaktorschaltprinzip erläutert, dem eine Schaltung mit einer Vakuumschaltröhre je Lastzweig und einer dazu in Reihe geschalteten Überschaltreaktanz zu Grunde liegt. Ebenso wäre es dabei möglich, die erfindungsgemäße Schutzschaltung parallel zu der wenigstens einen verwendeten Vakuumschaltröhre einer anderen, nach dem Reaktorschaltprinzip arbeitenden, Schaltung zu verwenden. Alternativ wäre die allgemeine erfinderische Idee auch auf eine nach dem Reaktorschaltprinzip arbeitende Schaltung anwendbar, bei der die Vakuumschaltröhren durch andere Schaltmittel, beispielsweise unter Öl schaltende mechanische Umschalter oder Halbleiterbauelemente wie IGBT's, ersetzt würden.The invention has been explained above by way of example on a tap changer according to the reactor switching principle, which is based on a circuit with a vacuum interrupter per load branch and a series-connected over-reactance. It would also be possible in this case to use the protective circuit according to the invention in parallel with the at least one vacuum interrupter of another, circuit operating according to the reactor switching principle. Alternatively, the general inventive idea would also be applicable to a circuit operating according to the reactor switching principle, in which the vacuum interrupters would be replaced by other switching means, for example, oil switching mechanical switches or semiconductor devices such as IGBT's.

Claims

Stepping switch according to the reactor switching principle for uninterrupted load switching by means of at least one vacuum interrupter, with at least one vacuum interrupter (MSV1, MSV2) and two load branches (A, B), each load branch comprises a Überretreaktanz (X1, X2), and wherein each of the load branches a Wählerarm ( MTS1, MTS2) for the powerless preselection of a winding tap (tap n, tap n + 1) to be switched to the uninterruptible, is characterized in that the at least one vacuum interrupter (MSV1 or MSV2) a protection circuit ( 1 or 2 ) is connected in parallel, and that the protection circuit ( 1 or 2 ) one RC element each ( 4 ) and a series-connected varistor ( 3 ).

Tap changer according to claim 1, characterized in that the varistor ( 3 ) is formed of a plurality of individual varistors, which are connected in series with each other.

Tap changer according to one of claims 1 or 2, characterized in that the varistor has a threshold voltage of at least 3 KV.

Tap changer according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the RC element ( 4 ) of the protection circuit ( 1 or 2 ) each comprise a series resistor (R) and a capacitor (C).