DE112007001415B4

DE112007001415B4 - Spannungsfreier Stufenschalter für einen Transformator in Käfigbauart

Info

Publication number: DE112007001415B4
Application number: DE112007001415.6T
Authority: DE
Inventors: Wei Qin
Original assignee: Wuhan Taipu Transf Changer Co Ltd; WUHAN TAIPU TRANSFORMER CHANGER CO Ltd
Current assignee: Wuhan Taipu Transf Changer Co Ltd; WUHAN TAIPU TRANSFORMER CHANGER CO Ltd
Priority date: 2006-09-12
Filing date: 2007-02-14
Publication date: 2017-04-06
Anticipated expiration: 2027-02-15
Also published as: CN1933055B; CN1933055A; WO2008031302A1; DE112007001415T5

Abstract

Spannungsfreier Stufenschalter in Käfigbauweise für einen Transformator umfassend einen oberen Sockel (2) und einen unteren Sockel (3) und Isolationsleisten (4), die um den oberen Sockel (2) und den unteren Sockel (3) herum angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass – ringförmige feste Kontakte (5) separat in einem Kreis entlang der Isolationsleisten (4) angeordnet sind, – dass ein bewegliche-Kontakte(7)-Element zwischen dem oberen Sockel (2) und dem unteren Sockel (1) und innerhalb der in einem Kreis angeordneten ringförmigen festen Kontakte (5) angeordnet ist, – dass bewegliche Kontakte (7) in einem Kreis auf dem Umfang des bewegliche-Kontakte(7)-Elements angebracht sind und den ringförmigen festen Kontakten (5) entsprechen, und – dass das bewegliche-Kontakte(7)-Element mit einer Antriebsvorrichtung in Form eines sich von oben nach unten erstreckenden Getriebes verbunden ist, das durch ein Antriebsgewinde (6) und eine Schraubenmutter (11) gebildet ist, wobei das Antriebsgewinde (6) zwischen dem oberen Sockel (2) und dem unteren Sockel (3) angeordnet ist, und die Schraubenmutter (11) eine Verbindung mit dem bewegliche-Kontakte(7)-Element herstellt.

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf einen spannungsfreien Stufenschalter für einen Transformator in Käfigbauart, der eine Verbesserung des bestehenden spannungsfreien Stufenschalters in Käfigbauart darstellt.
Hintergrund der Erfindung
Der existierende spannungsfreie Stufenschalter in Käfigbauart enthält hauptsächlich einen oberen und einen unteren Sockel, wobei entlang des oberen und unteren Sockels peripher Isolationsleisten in Abständen angeordnet sind. Die festen Kontakte sind axial an jeder Isolationsleiste angebracht und entlang des Umfangs zu Kontaktsätzen zusammengefasst. Es gibt eine zentrale Achse durch den oberen und unteren Sockel. Durch Stützelemente sind benachbarte feste Kontakte, die sich gegenüber der zentralen Achse befinden, mit beweglichen Kontakten verbunden. Sobald sich die zentrale Achse dreht und in Position kommt, drehen sich die beweglichen Kontakte peripher auf der gleichen Ebene und stellen eine Verbindung mit verschiedenen festen Kontaktpaaren her, wodurch eine Anpassung realisiert wird. Im Allgemeinen ist der Stufenschalter in Käfigbauart mit einem derartigen Aufbau axial mit drei Lagen von beweglichen/festen Kontakten eingerichtet, was einen typischen dreiphasigen spannungsfreien Stufenschalter in Käfigbauart ergibt. Wenn der Stufenschalter als ein einphasiger und dreiphasiger Hochstromstufenschalter verwendet wird, können die drei Phasen parallel als eine Phase geschaltet sein, oder bei jeder Phase können beweglich/feste Kontaktsätze axial parallel geschaltet sein. Wenn der bestehende Stufenschalter in drei Phasen benutzt wird, beträgt die maximale Stromstärke im Allgemeinen 1200 A. Sowohl aufgrund der Herstellungsabweichungen, als auch aufgrund des Kabelzugs, der aus der Stabverzerrung resultiert, ist der Nebenschlussstrom nicht an jedem Kontakt ausgeglichen. Daher reicht der Bereich des Stroms im Allgemeinen von 2500 A bis 3000 A, wenn er als Einzelphase verwendet wird. Allerdings hat ein solcher Aufbau, wenn er bei der Herstellung des Hochstromstufenschalters verwendet wird, folgende große Nachteile: das Fehlen von Festigkeit, große Abmessungen, komplizierte Abschirmung bei Verwendung mit Hochspannung, ein außerordentlich großes Teilfeld, das eine große Teilentladung verursacht, eine komplexe Bauweise und hohe Herstellungskosten. Darüber hinaus sind die Betriebsdrehmomente aufgrund des großen Radius der beweglichen Kontakte sehr groß, wenn sich die zentrale Achse dreht; und die geringere Positionierungsgenauigkeit der beweglichen Kontakte verursacht eine schlechte Kontaktierung, so dass die Funktion des Stufenschalters beeinträchtigt ist.
Da sich gegenwärtig sich die Bemessungswerte für Transformatoren erhöhen, erhöhen sich auch Stromstärke und Spannung des Transformators, so dass die technischen Spezifikationen des Transformators viel schärfer sind, während der existierende Stufenschalter mehrere Nachteile hat, durch die die Zuverlässigkeit verringert und Störfälle häufiger werden.
Die Druckschrift DE 24 11 345 A1 betrifft einen spannungsfreien Stufenschalter nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Druckschrift US 6 849 813 B1 offenbart einen Stufenschalter für einen Transformator. Aus der Druckschrift GB 2 035 694 A ist ein spannungsfreier Stufenschalter für einen Transformator bekannt. Die DE 28 15 047 A1 betrifft einen Stufenwähler für Stufenschalter von Stufentransformatoren. Aus der DE 36 22 716 A1 ist ein mit Vorwähler versehener Lastwähler für Stufentransformatoren bekannt. Die EP 0 160 125 B1 betrifft einen Lastwähler für Stufentransformatoren. Weitere Transformatoren sind in den Druckschriften CN 2 253 042 Y und CN 2 221 256 Y beschrieben.
Kurzdarstellung der Erfindung
Die neue praktische Ausgestaltung nach Anspruch 1 stellt einen spannungsfreien Stufenschalter in Käfigbauart mit einem stabilen Aufbau, hoher Zuverlässigkeit und kleinen Betriebsmomenten bereit.
Die technische Lösung dieser neuen praktischen Ausgestaltung umfasst: einen oberen und unteren Sockel 2 und 3, und auf einem Umfang angeordnete Isolationsleisten 4 zwischen dem oberen und unteren Sockel, wobei die unterscheidende Neuerung in festen Ringkontakten 5 besteht, die axial in Abständen entlang der Isolationsleisten 4 angeordnet sind. Zwischen dem oberen und unteren Sockel und innerhalb der festen Ringkontakte ist ein Satz von beweglichen Kontaktelementen untergebracht. Die beweglichen Kontaktelemente sind mit einem sich von oben nach unten erstreckenden Getriebe verbunden, das durch ein Antriebgewinde 6 und eine Schraubenmutter 11 gebildet ist, wobei beide Elemente zwischen dem oberen und unteren Sockel eine Verbindung herstellen. Die Schraubenmutter stellt eine Verbindung mit dem Stützelement 8 gegenüber den festen Kontakten her, der bewegliche Kontakt 7 ist um die Außenseite der beweglichen Kontaktelemente angebracht, und die beweglichen Kontakte verbinden die beiden benachbarten festen Kontakte.
Entsprechend der oben beschriebenen Lösung enthalten die beweglichen Kontaktelemente ein Hülsenstützselement 8, wobei der schienenförmige bewegliche Kontakt 7 um die Außenseite des Hülsenstützselements angebracht ist, wo auch die Feder 10 angebracht ist.
Entsprechend der oben beschriebenen Lösung ist das Innere des Stützelements mit einer Positionierungsstange 15 kombiniert, wobei das sich von oben nach unten erstreckende Getriebe mit dem Betriebsmechanismus 1 verbunden ist. Der Betriebsmechanismus treibt das Antriebsgewinde an, wobei sich die beweglichen Kontakte axial mittels der Bewegung der Schraubenmutter nach unten und nach oben bewegen können, so dass die Abzweigposition geändert werden kann.
Entsprechend der oben beschriebenen Lösung stellt der feste Ringkontakt 5 eine Verbindung mit jeweils allen Isolationsleisten her.
Die festen Ringkontakte dieser Erfindung können im Hinblick auf verschiedene Anforderungen eingesetzt werden, beispielsweise können sie einphasig als Einphasen-Stufenschalter angeschlossen werden und entsprechend ist ein Satz beweglicher Kontaktelemente vorgesehen. In einer weiteren Gestaltung sind zwei oder drei einphasige Stufenschalter axial in Reihe angeschlossen, wobei für jeden Stufenschalter ein Satz von beweglichen Kontaktelementen vorgesehen ist. Jeder feste Kontakt ist entsprechend mit den zwei oder drei Phasen der Wicklungen verbunden, so dass ein Zweiphasen- oder Dreiphasen-Stufenschalter entsteht.
Weil die Isolierung zwischen den Phasen oft größer ist als die Isolierung zwischen Kontakten, ist die Höhe des Stufenschalters relativ gesehen größer und der Innenraum des Transformators kann axial auf effektive Weise genutzt werden.
Die Vorteile dieser Erfindung:

1. Weil die festen Ringkontakte und die axiale Bewegung der beweglichen Kontakte übernommen wurden und die festen Kontakte und ein guter Umfang leicht mit hoher Genauigkeit zu erzeugen sind, ist die Kompatibilität der axial beweglichen und festen Kontakte sehr hoch, die Kontaktierung ist zuverlässig, die Betriebsdrehmomente sind klein und die Positionierungsgenauigkeit ist während der axialen Bewegung hoch.
2. Die festen Kontakte sind ringförmig und an mehreren Punkten mit den Isolationsleisten verbunden, so dass die Käfigstruktur gestärkt wird. Die axialen Elektroden sind ringförmig, so dass die Isolierung und die Teilentladung gut sind. Die beweglichen Kontakte sind zentral in symmetrischer Weise eingesetzt, so dass die Kräfte einander ausgleichen können. Daher ist die zentrale Achse viel stärker und das Vermögen Kurzschlüsse zu vermeiden, ist sehr hoch, so dass der Stufenschalter insbesondere für Hochspannung geeignet ist, wobei der Einphasen-Stufenschalter mit hoher Isolierung zwischen den Kontakten der Vorteilhafteste ist.
3. Die festen Kontakte sind axial entlang des Gehäuses des Stufenschalters angeordnet, und das Stützelement und die beweglichen Kontakte sind ebenfalls axial in den festen Kontakten angeordnet, so dass der Innenraum der festen Ringkontakte effektiv genutzt wird. Der Außendurchmesser des Stufenschalters wird erheblich verringert und gleichzeitig besitzen die festen Ringkontakte die Funktion einer externen Abschirmung, wobei all das die gleichphasige und externe Isolierung verbessert, die Teilentladung verringert und das HS-Feld vereinfacht.
4. Einfacherer Aufbau, der die Herstellungskosten verringert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1: Hauptansicht eines Ausführungsbeispiels
2: E-E Ausschnittzeichnung von 1
3: Vergrößerte Ansicht von Element I in 1
4: Verkabelungsschema der Einbrückenverbindung
5: Verkabelungsschema der Einphasenverbindung mit serieller und paralleler Verbindung
6: Verkabelungsschema einer 3-Phasen Y-Δ Übertragung
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Es folgt eine Anleitung zur Realisierung eines Ausführungsbeispiels. Die Realisierung ist in , und mit Bezug auf einen einphasigen spannungsfreien Stufenschalter in Käfigbauart dargestellt. Der Stufenschalter enthält einen oberen und unteren Sockel 2 und 3 und ein Antriebsgewinde 6 mit einer Verbindung durch den oberen und unteren Sockel, wobei das obere Ende des Antriebsgewindes mit dem Betriebsmechanismus 1 verbunden ist. Das Antriebsgewinde ist mit der Schraubenmutter 11 kombiniert, die mit dem Stützelement eine Verbindung herstellt, die ein stabförmiges, sich von oben nach unten erstreckenden Getriebe darstellt. Zwischen dem oberen und unteren Sockel sind im umgebenden Raum 6 bis 8 Isolationsleisten 4 angebracht; innerhalb der Isolationsleisten sind die festen Ringkontakte 5 axial angeordnet; die festen Ringkontakte sind mit jeder der Isolationsleisten durch Bolzen 13 verbunden. Die festen Ringkontakte können noch mehr Kontakten, im Allgemeinen 4 bis 6 Kontakten, zugeteilt werden. Außen an den festen Ringkontakten sind Verkabelungsanschlussstücke 9 angebracht, die eine Verbindung mit der Abzweigverkabelung des Transformators herstellen; gegenüber den festen Ringkontakten sind die beweglichen Kontakte eingerichtet. Die beweglichen Kontaktelemente umfassen ein Hülsenstützelement 8, wobei um die Außenseite des Stützelements herum mehrere schienenförmige bewegliche Kontakte 7 angeordnet sind, wobei die Kontaktfläche der schienenförmigen Kontakte bogenförmig ist und mit einer oberen bzw. unteren Befestigung 17 verbunden ist. Auf der rückwärtigen Seite ist eine radiale Feder 10 eingesetzt, die die beweglichen Kontakte in radialer Richtung anpasst. Die beweglichen Kontakte 7 stellen eine Verbindung mit den benachbarten zwei festen Kontakten her; das Stützelement 8 der beweglichen Kontaktelemente stellt eine Verbindung mit der Schraubenmutter 11 her, welche ein Teil des von oben nach unten reichenden Getriebes ist. Weiter sind zwei Positionierungsleisten 15 verteilt. Wenn der Betriebsmechanismus 1 das Antriebsgewinde 6 in Rotation versetzt, bewegen sich die beweglichen Kontakte nach oben und unten und die beweglichen Kontakte gleiten bei der Verschiebung in radialer Richtung. Daher kann die Lage zwischen mehreren Abzweigpositionen verändert werden. Zur Verbesserung des externen Felds, kann eine Spannungsausgleichsabschirmung 16 außen um die Bolzen 13 errichtet werden, die die festen Ringkontakte verbinden. Die Abstände zwischen den festen Ringkontakten sind durch Isolierungsstufen festgelegt. Die Anzahl der beweglichen Kontakte 7 wird durch den Strom des Stufenschalters festgelegt. Die Anzahl der Verkabelungsanschlussstücke 9 wird durch den Strom des Stufenschalters und auch durch die Führungskabel des Transformators festgelegt. Wenn das Potential gleichphasig oder gegen Masse viel höher ist, kann eine Abschirmungsschleife 12 zwischen dem oberen und unteren Sockel untergebracht werden. In der Praxis kann der Stufenschalter einphasig mit serieller oder paralleler Verbindung verwendet werden.
Der Stufenschalter dieser Erfindung kann mit verschiedenen einphasigen seriellen oder parallelen Verbindungen eingesetzt werden, wie in 5 dargestellt. Er kann auch mit Einbrücken verbunden werden, wie in 4 dargestellt. Mit einer 3-Phasen Y-Δ Übertragungsverbindung ist er in 6 dargestellt.
Wenn der Stufenschalter ein Zweiphasen- oder Dreiphasenstufenschalter ist, können das sich von oben nach unten erstreckende Getriebe und die Isolationsleisten länger sein, und die beweglichen und festen Kontakte des Einphasenaufbaus können zur Unterbringung wiederholt werden, so dass die gleichzeitige Anpassung bei Zweiphasen oder Dreiphasen realisiert werden kann.
Diese Erfindung ist geeignet für hohe Spannungen, hohen Strom und für Stufenschalter mit weniger Verschiebungen und die Erfindung kann die Anforderungen von speziellen Transformatoren mit hohen Bemessungswerten erfüllen.

Claims

Spannungsfreier Stufenschalter in Käfigbauweise für einen Transformator umfassend einen oberen Sockel (2) und einen unteren Sockel (3) und Isolationsleisten (4), die um den oberen Sockel (2) und den unteren Sockel (3) herum angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass – ringförmige feste Kontakte (5) separat in einem Kreis entlang der Isolationsleisten (4) angeordnet sind, – dass ein bewegliche-Kontakte(7)-Element zwischen dem oberen Sockel (2) und dem unteren Sockel (1) und innerhalb der in einem Kreis angeordneten ringförmigen festen Kontakte (5) angeordnet ist, – dass bewegliche Kontakte (7) in einem Kreis auf dem Umfang des bewegliche-Kontakte(7)-Elements angebracht sind und den ringförmigen festen Kontakten (5) entsprechen, und – dass das bewegliche-Kontakte(7)-Element mit einer Antriebsvorrichtung in Form eines sich von oben nach unten erstreckenden Getriebes verbunden ist, das durch ein Antriebsgewinde (6) und eine Schraubenmutter (11) gebildet ist, wobei das Antriebsgewinde (6) zwischen dem oberen Sockel (2) und dem unteren Sockel (3) angeordnet ist, und die Schraubenmutter (11) eine Verbindung mit dem bewegliche-Kontakte(7)-Element herstellt.
Spannungsfreier Stufenschalter in Käfigbauweise für einen Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche-Kontakte(7)-Elemente durch ein Hülsenstützelement (8) gebildet sind, wobei außen am Hülsenstützelement (8) ein beweglicher Kontakt (7) vom Streifentyp angebracht ist und zusätzlich mit einer Feder (10) kombiniert ist.
Spannungsfreier Stufenschalter in Käfigbauweise für einen Transformator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsgewinde (6) mit einer Schraubenmutter (11) kombiniert ist, die mit dem bewegliche-Kontakte(7)-Element eine Verbindung herstellt, die ein sich von oben nach unten erstreckendes Stab-Getriebe (15) darstellt, wobei das Stab-Getriebe (15) zwischen dem oberen Sockel (2) und dem unteren Sockel (3) angebracht ist.
Spannungsfreier Stufenschalter in Käfigbauweise für einen Transformator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Ende eines sich von oben nach unten erstreckenden Getriebes mit dem Betriebsmechanismus (1) verbunden ist.
Spannungsfreier Stufenschalter in Käfigbauweise für einen Transformator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen festen Kontakte (5) mit jeder der Isolationsleisten (4) verbunden sind.
Spannungsfreier Stufenschalter in Käfigbauweise für einen Transformator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass axial 4 bis 6 ringförmige feste Kontakte (5) angeordnet sind, wobei außen an den ringformigen festen Kontakten (5) Verkabelungsanschlüsse (9) angeordnet sind.
Spannungsfreier Stufenschalter in Käfigbauweise für einen Transformator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem oberen und unteren Sockel (2, 3) eine Abschirmungsschleife (12) angeordnet ist.
Spannungsfreier Stufenschalter in Käfigbauweise für einen Transformator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem oberen und unteren Sockel (2, 3) 6 bis 8 Isolationsleisten (4) peripher angeordnet sind, dass innerhalb der Isolationsleisten (4) axial ringförmige feste Kontakte (5) angeordnet sind, die mit den Isolationsleisten (4) durch Bolzen (13) verbunden sind und dass Spannungsausgleichsabdeckungen (16) außen um die Bolzen (13) angeordnet sind, die eine Verbindung mit den ringförmigen festen Kontakten (5) herstellen.