DE102020122444A1

DE102020122444A1 - Laststufenschalter und Stufentransformator mit Laststufenschalter

Info

Publication number: DE102020122444A1
Application number: DE102020122444.3A
Authority: DE
Inventors: Michael Schmeisser; Christian Kotz; Christian Hammer; Wolfgang Albrecht
Original assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Scheubeck GmbH and Co
Priority date: 2020-08-27
Filing date: 2020-08-27
Publication date: 2022-03-03
Also published as: MX2023002301A; CN115885355A; WO2022042955A1; AU2021333021A9; EP4197013A1; AU2021333021A1; US20240029965A1

Abstract

Laststufenschalter (1) zur unterbrechungslosen Lastumschaltung zwischen unterschiedlichen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators (30), umfassend:- ein Flanschmodul (2) und eine Überwurfmutter (12);wobei- der Laststufenschalter (1) mittels der Überwurfmutter (12) und dem Flanschmodul (2) am Stufentransformator (30) befestigbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Laststufenschalter zur unterbrechungslosen Lastumschaltung zwischen unterschiedlichen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators.
Weiterhin betrifft die Erfindung einen Stufentransformator mit einem Laststufenschalter zur unterbrechungslosen Lastumschaltung zwischen unterschiedlichen Wicklungsanzapfungen des Stufentransformators.
Laststufenschalter sind aus dem Stand der Technik bekannt und haben üblicherweise 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 Wicklungsanzapfungen einer 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 Laststufenschalter ist dabei am Transformatordeckel befestigt. Dabei wird im ersten Schritt der Stufenschalterkopf mit der Unterseite des Transformatordeckels verschraubt. In einem zweiten Schritt wird ein Stufenschalterdeckel auf den Transformatordeckel über den Stufenschalter geschraubt. Diese Art der Montage ist zeitintensiv, teuer und für kleinere Laststufenschalter ungeeignet.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Laststufenschalter zu schaffen, der einfach und kompakt aufgebaut ist und damit einfach und platzsparend in einem Stufentransformator installiert werden kann.
Diese Aufgabe wird mit einem Laststufenschalter gemäß dem Anspruch 1 gelöst. Die Merkmale der Unteransprüche bilden dabei vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stufentransformator mit einem Laststufenschalter zu schaffen, der einfach und kompakt aufgebaut ist.
Diese Aufgabe wird mit einem Stufentransformator gemäß dem Anspruch 7 gelöst. Die Merkmale der Unteransprüche bilden dabei vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Die Erfindung schlägt gemäß einem ersten Aspekt einen Laststufenschalter zur unterbrechungslosen Lastumschaltung zwischen unterschiedlichen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators vor, umfassend ein Flanschmodul und eine Überwurfmutter, wobei der Laststufenschalter mittels der Überwurfmutter und dem Flanschmodul am Stufentransformator befestigt werden kann.
Durch die einfache und simple Lösung ein Flanschmodul und eine Überwurfmutter zur Befestigung des Laststufenschalters in einem Stufentransformator zu verwenden, wird die Montage besonders einfach gestaltet. Dabei wird das Flanschmodul aus dem Inneren des Stufentransformators durch eine Öffnung in der Gehäusewand geführt. Ein Teil bzw. ein erster Bereich des Flanschmoduls ragt aus dem Gehäuse heraus. Die Überwurfmutter wird auf das Flanschmodul aufgebracht, sodass das Flanschmodul dabei von außen gegen das Innere der Wand des Gehäuses gedrückt wird.
Die Verbindung zwischen dem Flanschmodul außerhalb des Gehäuses und der Überwurfmutter kann auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein und beispielsweise mittels Gewinde, Teilgewinde, Schnapphacken, Rastnasen oder Bajonettverschluss umgesetzt werden. Somit kann die Überwurfmutter auf das Flanschmodul aufgeschraubt, aufgeklippst oder aufgesteckt werden. Weiterhin kann die Verbindung zwischen Überwurfmutter durch Formschluss und/oder Kraftschluss erfolgen.
Die Überwurfmutter kann auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein und beispielsweise ein Innengewinde aufweisen, welches auf ein Außengewinde des Flanschmoduls aufgeschraubt wird.
Das Flanschmodul und/oder die Überwurfmutter können aus einem isolierendem Material, vorzugsweise aus Kunststoff bestehen.
Es kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Flanschmodul und dem Gehäuse mindestens eine Dichtung, wie z.B. ein Dichtring, angeordnet ist. Die Dichtung kann dann beispielsweise zwischen der Innenwand des Gehäuses und dem Flansch des Flanschmoduls angeordnet sein.
Der Laststufenschalter kann auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein und beispielsweise eine Steuereinheit und/oder eine Kommunikationseinheit und/oder einen Antrieb und/oder einen Lastumschalter und/oder einen Wähler aufweisen. Die Kommunikationseinheit und/ oder die Steuereinheit können in einem ersten Bereich des Flanschmoduls angeordnet sein, der sich zumindest teilweise außerhalb des Stufentransformators befindet.
Der Antrieb und/oder der Lastumschalter und/oder der Wähler können in einem zweiten Bereich des Flanschmoduls angeordnet sein, der zumindest teilweise im Inneren des Stufentransformators angeordnet ist.
Es kann vorgesehen sein, dass der Lastumschalter mehrere Halbleitschaltelemente und der Wähler mehrere mechanische Schalter aufweist.
Es kann vorgesehen sein, dass der erste Bereich und der zweite Bereich des Flanschmoduls durch eine Wand voneinander getrennt sind.
Der Laststufenschalter kann auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein und beispielsweise ein konventioneller Laststufenschalter mit mechanischen Kontakten oder ein Hybridstufenschalter mit mechanischen Kontakten und Halbleiterschaltelementen sein.
Die Erfindung schlägt gemäß einem zweiten Aspekt einen Stufentransformator mit einem Laststufenschalter, einem Gehäuse und einem Aktivteil mit Wicklungsanzapfungen vor, wobei der Laststufenschalter ein Flanschmodul und eine Überwurfmutter aufweist, der Laststufenschalter mittels der Überwurfmutter und dem Flanschmodul am Stufentransformator befestigbar ist und der Laststufenschalter über und/oder neben dem Aktivteil angeordnet ist.
Dadurch, dass der Laststufenschalter über das Flanschmodul und die Überwurfmutter befestigbar ist, wird die Montage des Stufentransformators besonders einfach gestaltet. Nach dem Einsetzen des Aktivteils kann der Laststufenschalter ohne großen Aufwand mit den Wicklungsanzapfungen verbunden werden. Im Anschluss wird dann das Flanschmodul bis zum Flansch durch eine Öffnung in der Wand des Gehäuses gesteckt und von außen mit der Überwurfmutter fixiert. Besondere Werkzeuge sind für die Montage überflüssig.
Es kann vorgesehen sein, dass der Laststufenschalter horizontal oder vertikal im Inneren des Stufentransformators ausgerichtet bzw. angeordnet ist.
Es kann vorgesehen sein, dass der Laststufenschalter im Inneren des Stufentransformators neben und/oder über und/oder unter einem Aktivteil angeordnet ist.
Der Stufentransformator kann auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein und beispielsweise als ein ein- oder mehrphasiger Verteiltransformator und/oder Masttransformator und/oder Service-Transformer und/oder Pad-mounted-transformer und/oder Pole-mounted-transformer ausgestaltet sein. Dieser Stufentransformator kann vorzugsweise für Spannungen von bis zu 36 kV verwendet werden.
Nachfolgend sind die Erfindung und ihre Vorteile unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Es zeigen:

1 einen Laststufenschalter in einem Stufentransformator;
2 eine Schnittansicht des Laststufenschalters.

1 zeigt einen Laststufenschalter 1 zur unterbrechungslosen Lastumschaltung zwischen unterschiedlichen Wicklungsanzapfungen 31 eines Stufentransformators 30. Der Laststufenschalter 1 ist im Inneren horizontal über dem Aktivteil 32 des Stufentransformators 30 angeordnet und ragt seitlich aus dem Gehäuse 6 des Stufentransformators 30 heraus. Alternativ kann der Laststufenschalter 1 vertikal angeordnet werden, wobei dieser dann oben aus dem Gehäuse 6 bzw. dem Deckel 7 herausragt. Der Laststufenschalter 1 ist über Leitungen mit den jeweiligen Wicklungsanzapfungen 31 des Aktivteils 32 verbunden.
Bei dem Stufentransformator 30 handelt es sich um einen ein- oder mehrphasigen Verteiltransformator, der insbesondere als sog. Masttransformator, Service-Transformer, Pad-mounted-transformer oder Pole-mounted-transformer ausgestaltet sein kann. Dieser Stufentransformator ist vorzugsweise für Spannungen von bis zu 36 kV einsetzbar.
2 zeigt eine detaillierte Schnittansicht des Laststufenschalters 1 zur unterbrechungslosen Lastumschaltung zwischen unterschiedlichen Wicklungsanzapfungen 31 eines Stufentransformators 30. Der Laststufenschalter 1 weist ein Flanschmodul 2 auf, welches im Wesentlichen in zwei Bereiche aufgeteilt ist. Der erste Bereich 10 ist durch eine Wand 4 von dem zweiten Bereich 20 abgetrennt. Nach der Montage des Laststufenschalters 1 befindet sich der erste Bereich 10 des Laststufenschalters 1 außerhalb des Stufentransformators 30. Der zweite Bereich 20 des Laststufenschalters 1 befindet sich im Inneren des Stufentransformators 30.
Bei der Montage des Laststufenschalters 1 wird das Flanschmodul 2 des Laststufenschalters 1 durch eine Öffnung 3 des Gehäuses 6, hier einer Wand 4 des Stufentransformators 30, gesteckt. Dies ist möglich, weil das Flanschmodul 2 und damit der Laststufenschalter 1 im ersten Bereich 10 einen kleineren bzw. annähernd gleich großen Durchmesser aufweisen, als der Durchmesser der Öffnung 3 in der Wand 4 des Stufentransformators 30.
Das Flanschmodul 2 weist einen Flansch 5 auf, dessen Durchmesser größer ist, als der Durchmesser der Öffnung 3. Das Flanschmodul 2 kann im Wesentlichen nur bis zu diesem Flansch 5 durch die Öffnung 3 der Wand 4 herausragen. Der Flansch 5 weist eine erste Fläche 5.1 auf, die zur Innenseite 4.1 der Wand 4 bzw. Gehäuse 6 deutet. Zwischen der ersten Fläche 5.1 und der Innenseite 4.1 der Wand 4 können im montierten Zustand des Laststufenschalters 1 eine oder mehrere Dichtungen in Form eines oder mehrerer Dichtringe 21 angeordnet sein. Somit ist die Dichtung bzw. Dichtring 21 zwischen Flanschmodul 2 und Gehäuse 6 angeordnet. Dies verhindert ein Austreten von Transformatoröl, welches sich im Inneren des Stufentransformators 30 befindet.
Der auf der Außenseite 4.2 des Stufentransformators 30 angeordnete erste Bereich 10 des Flanschmoduls 2 weist ein zumindest teilweise ausgebildetes, umfangsseitig verlaufendes Gewinde 11 auf. Mittels einer Überwurfmutter 12, die ein Innengewinde 13 aufweist, erfolgt die Befestigung des Laststufenschalters 1 am Gehäuse 6 des Stufentransformators 30. Durch Festziehen der Überwurfmutter 12 wird das Flanschmodul 2 und damit der gesamte Laststufenschalter 1 gegen die Innenseite 4.1 des Gehäuses 6 bzw. der Wand 4 gedrückt. Die Verbindung zwischen Überwurfmutter 12 und Flanschmodul 2 kann auch mittel Rastnasen oder ähnlichem umgesetzt werden. Dabei wird die Überwurfmutter 12 stets auf das Flanschmodul 2 gesetzt um dieses zu fixieren. Über den Flansch 5 stützt sich das Flanschmodul 2 an der Innenseite der Wand 4 des Stufentransformators 30 ab. In der hier gezeigten Ausführungsform ist eine Abdeckkappe 14 von außen auf den Laststufenschalter geklippt. Diese dient als Schutz vor Witterungseinflüssen.
Das Flanschmodul 2 bildet einen Teil des Laststufenschalters 1. Im ersten Bereich 10 des Flanschmoduls 2 sind die Steuereinheit 40 und die Kommunikationseinheit 41 angeordnet. Diese sind von außen, also außerhalb des Stufentransformators 30, zugänglich. Im zweiten Bereich 20, der sich im Inneren des Stufentransformators 30 befindet, sind der Antrieb 42, der Lastumschalter 43 und der Wähler 44 angeordnet. Während der Wähler 44 aus mechanischen Schaltern/Kontakten aufgebaut ist, weist der Lastumschalter 43 Halbleiterschaltelemente auf. Bei dem Laststufenschalter 1 handelt es sich somit um einen sog. Hybrid-Laststufenschalter.
Bezugszeichenliste

1: Laststufenschalter
2: Flanschmodul
3: Öffnung
4: Wand
4.1: Innenseite von 4
4.2: Außenseite von 4
5: Flansch
5.1: erste Fläche von 5
6: Gehäuse
7: Deckel
10: erster Bereich
11: Gewinde
12: Überwurfmutter
13: Innengewinde
14: Abdeckkappe
20: zweiter Bereich
21: Dichtung bzw. Dichtring
30: Stufentransformator
31: Wicklungsanzapfungen
32: Aktivteil
40: Steuereinheit
41: Kommunikationseinheit
42: Antrieb
43: Lastumschalter
44: Wähler

Claims

Laststufenschalter (1) zur unterbrechungslosen Lastumschaltung zwischen unterschiedlichen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators (30), umfassend: - ein Flanschmodul (2) und eine Überwurfmutter (12); wobei - der Laststufenschalter (1) mittels der Überwurfmutter (12) und dem Flanschmodul (2) am Stufentransformator (30) befestigbar ist.
Laststufenschalter (1) nach Anspruch 1, wobei - das Flanschmodul (2) einen Flansch (5) aufweist; - im montierten Zustand des Laststufenschalters (1), durch das Anbringen der Überwurfmutter (12) an das Flanschmodul (2), die Überwurfmutter (12) den Flansch (5) gegen das Gehäuse (6) des Stufentransformators (30) drückt und damit den Laststufenschalter (1) fixiert.
Laststufenschalter (1) nach Anspruch 2, wobei - das Flanschmodul (2) in einem ersten Bereich (10) ein zumindest teilweise ausgebildetes, umfangsseitig verlaufendes Gewinde (11) aufweist, - die Überwurfmutter (12) ein Innengewinde (13) aufweist; - im montierten Zustand des Laststufenschalters (1), durch das Anbringen der Überwurfmutter (12) an das Flanschmodul (2), die Überwurfmutter (12) durch Verschrauben den Flansch (5) gegen eine Innenseite (4.1) des Gehäuses (6) des Stufentransformators (30) drückt und damit den Laststufenschalter (1) fixiert.
Laststufenschalter (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei - zwischen dem Flanschmodul (2) und dem Gehäuse (6) mindestens ein Dichtung (21) angeordnet ist.
Laststufenschalter (1) nach einem der Ansprüche 1-4, wobei - im ersten Bereich (10) des Flanschmoduls (2) eine Steuereinheit (40) und/oder eine Kommunikationseinheit (41) angeordnet sind; - der erste Bereich (10) des Flanschmoduls (2) zumindest teilweise außerhalb des Stufentransformators (30) angeordnet ist; - in einem zweiten Bereich (20) des Flanschmoduls (2) ein Antrieb (42), ein Lastumschalter (43) und ein Wähler (44) angeordnet sind; - der zweite Bereich (20) zumindest teilweise im Inneren des Stufentransformators (30) angeordnet ist.
Laststufenschalter (1) nach einem der Ansprüche 1-5, wobei - der Lastumschalter (43) Halbleiterschaltelemente und der Wähler (44) mechanische Schalter aufweist.
Stufentransformator (30) mit einem Laststufenschalter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend: - ein Gehäuse (30); - ein Aktivteil (32) mit Wicklungsanzapfungen (31); wobei - der Laststufenschalter (1) über und/oder neben dem Aktivteil angeordnet ist.
Stufentransformator (30) mit einem Laststufenschalter (1) nach Anspruch 7, wobei - der Laststufenschalter (1) horizontal oder vertikal ausgerichtet ist.
Stufentransformator (30) mit einem Laststufenschalter (1) nach Anspruch 7 bis 8, wobei der Stufentransformator (30) ein ein- oder mehrphasiger Verteiltransformator ist.