DE1185715B - Stufenschalteinrichtung fuer mehrphasige Hochspannungstransformatoren - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. KL: H 021

Deutsche Kl.: 21 d2 - 53/03

Nummer: 1185 715

Aktenzeichen: M 49421 VIII b/21 d2

Anmeldetag: 22. Juni 1961

Auslegetag: 21. Januar 1965

Die Erfindung betrifft eine Stufenschalteinrichtung für mehrphasige Hochspannungstransformatoren mit in den einzelnen Phasen liegenden Lastumschaltern, Stufenwählern und Überschaltwiderständen, die hauptsächlich für Regeltransformatoren in Spar-, Dreieck- oder in Mittenschaltung Verwendung finden.

Bekanntlich müssen bei derartigen in Spar- oder Dreieckschaltung geschalteten Regeltransformatoren, die immer häufiger besonders für die Kupplung großer Netze bei hohen Spannungen Anwendung finden, die Stufenschalteinrichtungen jeder Phase gegeneinander für die volle Phasenspannung bzw. verkettete Spannung isoliert sein. Man ist deshalb schon dazu übergegangen, den Transformator in Einphaseneinheiten zu unterteilen und jede Einheit in einem getrennten Kessel unterzubringen und zu einer Transformatorbank zusammenzufassen, wobei jede Phaseneinheit mit einer Stufenschalteinrichtung und einem Einzelantrieb versehen werden mußte. Aber auch, wenn alle drei Phasen eines derartigen Transformators in einem Kessel zusammengebaut sind, war es bisher erforderlich, die Regelung mittels dreier getrennter Stufenschaltwerke vorzunehmen. Der Platzbedarf bei Verwendung von drei getrennten Stufenschalteinrichtungen mit Einzelantrieb oder über ein dann sehr aufwendiges Gestänge ist dabei erheblich und wirkt sich unangenehm auf die Größe des Transformatorkessels aus, ganz besonders, wenn es sich um Regeltransformatoren für hohe Spannung und Leistung handelt. Da die Ausmaße derartiger Großtransformatoren wegen der Transportmöglichkeiten an das Bahnprofil gebunden sind, ist ihre Bauweise weitgehend eingeengt und die Schwierigkeiten für die Unterbringung der Stufenschalteinrichtung im Transformatorkessel, vor allem in bezug auf die festgelegte Bauhöhe, sind besonders groß.

Nun sind sowohl Lastumschalter und Lastwähler für mehrphasige Transformatoren bekannt, deren den einzelnen Phasen zugeordnete Kontaktsysteme axial übereinander angeordnet sind, als auch Stufenwähler, bei denen ebenfalls die Phasenebenen übereinanderliegen und die Anschlüsse der festen Kontakte radial nach außen führen. Ferner ist es bekannt, zwei Stufenwähler, nämlich einen Anzapfwähler und einen Wendeschalter, mit geringen Abständen in einer Ebene anzuordnen.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die obenerwähnten Schwierigkeiten bei mehrphasigen regelbaren Hochspannungstransformatoren, die hauptsächlich in Spar-, Dreieck- oder Mittenschaltung geschaltet sind, durch eine gesamte Stufenschalteinrichtung zu beseitigen, welche einzeln bekannte Merk-Stufenschalteinrichtung für mehrphasige
Hochspannungstransformatoren

Anmelder:

Maschinenfabrik Reinhausen Gebr. Scheubeck

K. G., Regensburg, Falkensteinstr. 8

Als Erfinder benannt:

Anton Schundaf,

Alexander Bleibtreu, Regensburg

male von Lastumschaltern, Lastwählern und Stufenwählern vereint.

Die Erfindung bezieht sich dabei auf eine Stufenschalteinrichtung für mehrphasige Hochspannungstransformatoren, insbesondere in Spar-, Dreieckoder Mittenschaltung, mit in den einzelnen Phasen liegenden Lastumschaltern mit zugehörigen Überschaltwiderständen und mit in den einzelnen Phasen liegenden Stufenwählern, wobei die Lastumschalter für sich auf oder an einer ihnen gemeinsamen, vorzugsweise unterteilten Schaltwelle axial untereinander angeordnet und gegeneinander für die volle Phasenspannung bzw. verkettete Spannung isoliert sind und wobei die Stufenwähler ebenfalls für sich auf oder an einer ihnen gemeinsamen, vorzugsweise unterteilten Schaltwelle axial untereinander angeordnet und gegeneinander für die volle Phasenspannung bzw. verkettete Spannung isoliert sind. Die Erfindung ist durch die Kombination folgender, an sich bekannter Merkmale gekennzeichnet:

a) Lastumschalter und dazugehöriger Stufenwähler derselben Phase sind in einer Ebene eng beieinander angeordnet.

b) In dieser Ebene sind sie miteinander durch kurze, horizontale, innerhalb etwa des gleichen Potentials liegende Querleitungen verbunden.

c) Die Lastumschalter sind als Dreh-Lastumschalter mit sektorförmig angeordneten, beweglichen Kontakten und mit auf einem Kreisbogenteil liegenden festen Kontakten ausgebildet.

d) Die zu einem Lastumschalter einer Phase gehörenden Überschaltwiderstände liegen in der Ebene dieses Lastumschalters.

e) Die Überschaltwiderstände sind in einem oder zwei der frei bleibenden Sektoren des Lastumschalters eingebaut.

409 769/154

Diese Anordnung der Stufenschalteinrichtung nach der Erfindung ermöglicht unter zweckmäßigster Ausnutzung des Spannungspotentials zwischen den einzelnen Schalterteilen eine gedrungene Bauweise nur einer einzigen Stufenschalteinrichtung im Transformatorkessel und ist trotzdem für hohe Spannungen und große Leistungen gerade bei Regeltransformatoren in Dreieck- oder Sparschaltung geeignet. Dies ganz besonders, da die Verbindungsleitungen zwischen dem Lastumschalter und Stufenwähler einer Phase nur für die Spannung einer Stufe isoliert zu werden brauchen und eben wegen dieses fast gleichen Potentials recht kurz und direkt horizontal geführt sein können. Es werden also Kreuzungen mit Leitungen benachbarter Phasen vermieden, die bei Sternpunktschaltern mit den nach oben und unten herausgeführten Verbindungsleitungen Schwierigkeiten bereiten.

Die Isolationsart der Phasenstufenschalteinrichtung gegen Erde ist jetzt dadurch vereinfacht, daß an Stelle der bisher üblichen Einzelisolation jedes der drei Einzelschalter gegen Erde jetzt nur die drei Lastumschalter und Stufenwähler zusammen je einmal gegen Erde und im übrigen nur zwischen den Phasen isoliert zu werden brauchen. Die Stoßbeanspruchung von Stufenschaltern, die z. B. bei Spartransformatoren auf hohem Potential gegen Erde liegen, ist an dieser Isolierstrecke besonders hoch, sie muß deshalb größer ausgelegt werden als zwischen den Phasen, so daß Einsparungen erzielt werden, wenn gerade die hochbeanspruchte Isolierstrecke gegen Erde nur einmal erforderlich ist. Auch sind die entsprechenden Sicherheitsorgane, wie beispielsweise das Ölströmungs-Schutzrelais, nur einmal erforderlich. Dadurch wird sowohl am Platz gespart als auch die Herstellung und Wartung der Stufenschalteinrichtung erleichtert und verbilligt.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die übereinander angeordneten, sektorförmigen Schaltorgane der Lastumschalter der einzelnen Phasen gegeneinander, vorzugsweise jeweils um 120°, versetzt angeordnet sind, so daß die von den einzelnen Schaltstrecken einer Phase aufsteigenden Schaltgase sich nicht störend auf die Isolation zwischen den Phasen und auf die darüberliegenden Lastumschalter auswirken können.

Diese Wirkung kann auch erreicht oder noch dadurch unterstützt werden, daß über den unteren Lastumschaltern aus Isolierstoff bestehende Leitvorrichtungen, beispielsweise in Form von Schotten, Rohren od. dgl., angeordnet sind, die die Schaltgase der unteren Lastumschalter von den darüberliegenden Lastumschaltern ablenken.

Zur Erhöhung der Sicherheit und zur Unterstützung der Ölisolation zwischen den übereinanderliegenden Lastumschaltern ist es zweckmäßig, zwischen diese feldverteilende Schirmringe anzuordnen.

Für alle Lastumschalter und Stufenwähler der einzelnen Phasen ist es jetzt möglich, nur einen Stufenschalterkopf mit nur einem Antrieb vorzusehen. Dies bedeutet eine wesentliche Vereinfachung des Stufenschalters sowohl in bezug auf den Raumbedarf und die Herstellungskosten als auch für die Wartung und Revision, weil jetzt mit einem Mal gleich die ganze Phasen-Lastumschalteinrichtung anstatt der bisherigen drei Einzelschalter aus dem Kessel herausgenommen und kontrolliert werden kann. Auch ist das Ölvolumen der Stufenschalteinrichtung nach der Enfindung kleiner als das für drei Einzelschalter, was sich auch auf die Unterhaltungskosten auswirkt. Der Antrieb des Wählers erfolgt in bekannter Weise über Zahnrad-und Maltesertrieb gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Kupplungsgestänges. Letztere Ausführung ist dann von Vorteil, wenn der Stufenwähler nicht mit am Deckel des Lastumschalters sondern am Deckel des Transformators aufgehängt werden soll. In diesem Fall wird der Deckel des Lastumschalters viel kleiner, als im folgenden Ausführungsbeispiel dargestellt ist, und der Transformatorenbauer hat größere Freizügigkeit in der Anordnung des Wählerteils gegenüber dem Lastumschalterteil der Stufenschalteinrichtung.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine Stufenschalteinrichtung mit je drei übereinander angeordneten Lastumschaltern einschließlich Überschaltwiderständen, Stufenwählern und den Antriebselementen im senkrechten Schnitt; Fig. 2 eine Draufsicht auf die Stufenschalteinrichtung nach Fig. 1 mit abgenommenem Stufenschalterkopf;

Fig. 3 ein Schaltbild der Stufenschalteinrichtung mit Wender und der Transformatorwicklungen. Der in diesem Schaltbild vorhandene Wender 27 ist in den Darstellungen nach F i g. 1 und 2 der Übersichtlichkeit halber weggelassen.

In einem Isolierrohr 1 sind als Einheit zusammengefaßt die drei Lastumschalter 2, 3 und 4 auf der Schaltachse 5 übereinander angeordnet befestigt. Die Schaltachse ist dabei unterteilt in metallische Abschnitte innerhalb der Lastumschalter und isolierende Abschnitte an den spannungsbeanspruchten Strecken. Das Isolierrohr 1 ist in einem ebenfalls zylindrischen Behälter 6 untergebracht, der am Stufenschalterkopf befestigt ist. Zwischen den Lastumschaltern 2, 3 und 4 sowie gegen Masse sind Schirmringe 8 zur Verteilung des Feldes vorgesehen. Wie aus F i g. 2 ersichtlich, bestehen die Lastumschalter 2, 3 und 4 aus sektorförmig angeordneten Kontaktsystemen 9, die sich auf im Kreisbogen liegenden festen Kontakten 10 abwälzen. In den frei bleibenden Sektoren 11 der Lastumschalter 2, 3 und 4 sind in der gleichen Ebene mit diesen die Überschaltwiderstände 12 untergebracht.

Wenn die Strombelastung der Stufenschalteinrichtung größer wird, besteht auch die Möglichkeit, zwei Kontaktsysteme 9 und 10 anzuordnen, wobei dann für die Widerstände nur ein Sektor 11 zur Verfügung bleibt. Die einzelnen sektorförmig ausgebildeten Lastumschalter 2, 3 und 4 können gegeneinander um 120° versetzt angeordnet sein, was der Übersicht halber im Ausführungsbeispiel nicht dargestellt ist. Auch können über den unteren Lastumschaltern 3 und 4 Leitvorrichtungen zur zweckmäßigen Führung der Schaltgase vorgesehen sein.

Parallel zu den Lastumschaltern 2, 3 und 4 sind ebenfalls auf einer isolierten Schaltwelle 13 die Stufenwähler 14, 15 und 16 angebracht, wobei jeweils der Stufenwähler 14, 15 oder 16 zu dem zu ihm gehörenden Lastumschalter 2, 3 oder 4 in einer Ebene liegt und mit diesem nur durch kurze horizontale Querleitungen 17 verbunden ist. Die Stufenwähler 14, 15 und 16 bestehen aus je zwei, auf der Schaltachse 13 befestigten Schaltarmen 18 für die beweglichen Kontakte und den im Kreis angeordneten, auf dem Träger 19 befestigten festen Kontakten 20. Die Träger 19 sind am Getriebegehäuse 24 des Stufenwählers angebracht.

Auf dem Deckel 7 ist der Stufenschalterkopf 21 für alle Lastumschalter und Stufenwähler vorgesehen, die über die beiden Getriebe 22 und 25 und die Schaltwelle 5 und 13 von einem einzigen nicht dargestellten Schaltmotor geschaltet werden können. Die Kupplung der beiden Getriebe 22 und 25 erfolgt über ein den jeweiligen Verhältnissen angepaßtes Kupplungsorgan 26.

Das Schaltschema nach F i g. 3 zeigt einen Regeltransformator, bei dem die Regelwicklung in der Mitte der Stammwicklung angeordnet ist, und die Schaltung der Einzelgeräte der Stufenschalteinrichtung.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Stufenschalteinrichtung für mehrphasige Hochspannungstransformatoren, insbesondere in Spar-, Dreieck- oder Mittenschaltung, mit in den einzelnen Phasen liegenden Lastumschaltern mit zugehörigen Überschaltwiderständen und mit in den einzelnen Phasen liegenden Stufenwählern, wobei die Lastumschalter für sich auf oder an einer ihnen gemeinsamen, vorzugsweise unterteilten Schaltwelle axial untereinander angeordnet und gegeneinander für die volle Phasenspannung bzw. verkettete Spannung isoliert sind und wobei die Stufenwähler ebenfalls für sich auf oder an einer ihnen gemeinsamen, vorzugsweise unterteilten Schaltwelle axial untereinander angeordnet und gegeneinander für die volle Phasenspannung bzw. verkettete Spannung isoliert sind, gekennzeichnet durch die Kombination folgender an sich bekannter Merkmale:

a) Lastumschalter und dazugehöriger Stufenwähler derselben Phasen sind in einer Ebene eng beieinander angeordnet.

b) In dieser Ebene sind sie miteinander durch kurze, horizontale, innerhalb etwa des gleichen Potentials liegende Querleitungen verbunden.

c) Die Lastumschalter sind als Dreh-Lastumschalter mit sektorförmig angeordneten,

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40 beweglichen Kontakten und mit auf einem Kreisbogenteil liegenden festen Kontakten ausgebildet.

d) Die zu einem Lastumschalter einer Phase gehörenden Überschaltwiderstände liegen in der Ebene dieses Lastumschalters.

e) Die Überschaltwiderstände sind in einem oder zwei der frei bleibenden Sektoren des Lastumschalters eingebaut.

2. Stufenschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die übereinander angeordneten sektorförmigen Schaltorgane der Lastumschalter der einzelnen Phasen gegeneinander, vorzugsweise jeweils um 120°, versetzt sind.

3. Stufenschalteinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß über den unteren Lastumschaltern aus Isolierstoff bestehende Leitvorrichtungen, beispielsweise Schotten, Rohre od. dgl., angeordnet sind, die die Schaltgase der unteren Lastumschalter von den darüberliegenden Lastumschaltern ablenken.

4. Stufenschalteinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den übereinanderliegenden Lastumschaltern feldverteilende Schirmringe angeordnet sind.

5. Stufenschalteinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wählerteil nicht starr mit dem Lastumschalterteil verbunden ist, sondern unter Verwendung eines besonderen Kupplungsorganes (26) dem Bedarfsfall entsprechend versetzbar ist.

6. Stufenschalteinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für alle Lastumschalter und Stufenwähler der einzelnen Phasen nur ein Stufenschalterkopf mit nur einem Antrieb vorgesehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 648 600, 677 790,
659, 855 886, 875 542, 892176, 915 590;
schweizerische Patentschrift Nr. 235 653.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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