DE202010011524U1

DE202010011524U1 - Stufenschalter

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Publication number: DE202010011524U1
Application number: DE202010011524U
Authority: DE
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: 2010-08-18
Filing date: 2010-08-18
Publication date: 2011-11-23
Anticipated expiration: 2020-08-19

Abstract

Stufenschalter (5) zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators, wobei der Stufentransformator in einem mit Isolieröl gefüllten Transformatorkessel (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stufenschalter (5) kein eigenes oder kein ihn vollständig umschließendes Gehäuse aufweist und dass der Stufenschalter (5) innerhalb des Transformatorkessels (1) oder direkt außen am Transformatorkessel (1) und jeweils mit dessen Ölfüllung in Verbindung stehend angeordnet ist.

Description

Die Neuerung betrifft einen Stufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators.
Solche Stufenschalter sind prinzipiell als Einbauschalter oder als Anbauschalter bekannt. Ein Einbauschalter besitzt üblicherweise einen Lastumschalter in einem separaten Ölgefäß zur eigentlichen unterbrechungslosen Lastumschaltung und darunter angeordnet einen Wähler zur Vorwahl der Wicklungsanzapfung des Stufentransformators, auf die nachfolgend umgeschaltet werden soll. Ein solcher Einbauschalter wird, daher der Name, von oben vollständig in den ölgefüllten Transformatorkessel eingeführt und montiert. Dabei ist durch das separate Ölgefäß des Lastumschalters gewährleistet, dass sich dessen Ölvolumen nicht mit dem umgebenden Isolieröl im Transformatorkessel vermischt.
Ein typischer Anbauschalter, wie er beispielsweise aus der Firmendruckschrift der Reinhausen Manufacturing Inc.: „VACUTAP^® RMV-A On-Load Tap-Changer for Regulating Transformers” bekannt ist, besitzt ein separates, umschließendes Gehäuse, in der Regel aus Blech, und wird seitlich an der Außenwandung des Transformators platziert. Das Gehäuse eines solchen Anbauschalters ist mit Isolieröl gefüllt.
Die Neuerung betrifft insbesondere einen Stufenschalter des letztgenannten Anbautyps.
Bei diesem Stand der Technik ist es prinzipiell notwendig, elektrische Leitungen von den einzelnen Wicklungsanzapfungen im Inneren des Transformators durch den gesamten Transformatorkessel hindurch und weiterhin durch einen abdichtenden sogen. Transformatoren-Board nach außen zum seitlich angebauten Stufenschalter zu führen. Sowohl das notwendige Leitungsgerüst als auch das Transformatoren-Board sind aufwändig und teuer. Die DE 29 23 170 beschreibt ein solches Transformatoren-Board, dort als „Klemmenbrett” bezeichnet. Es ist notwendig, weil der angebaute Stufenschalter in einem separaten ölgefüllten Gehäuse untergebracht ist, dass vom ebenfalls ölgefüllten Transformatorkessel durch eine öldichte Trennwand getrennt ist, wobei am ”Klemmenbrett” die Anschlüsse zur Verbindung der Transformatorenanzapfungen mit dem Stufenschalter vorgesehen sind.
Aufgabe der Neuerung ist es, die Nachteile dieser bekannten Lösung zu vermeiden und insbesondere ein Transformatoren-Board überflüssig zu machen.
Diese Aufgabe wird durch einen Stufenschalter mit den Merkmalen des ersten Schutzanspruches gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Neuerung.
Gemäß der Neuerung weist ein Stufenschalter kein eigenes, ihn vollständig umschließendes Gehäuse mehr auf; das bedeutet, dass es nur noch ein einziges Ölgefäß gibt, nämlich das des Transformators, von dessen Isolieröl auch der an- oder eingebaute Stufenschalter oder dessen Komponenten umgeben sind.
Damit lässt sich der Stufenschalter besonders vorteilhaft z. B. an einer Trafo- bzw. Aufnahmetasche, d. h. einer Aussparung bzw. einem räumlichen Bereich, der vom Transformatorhersteller bei der Konzipierung des Transformatorkesseis vorgesehen wird, anbringen. Dadurch, dass der Stufenschalter kein separates, ihn vollständig umschließendes und abdichtendes Gehäuse und damit kein separates Ölvolumen mehr aufweist, sind weder ein Transformatoren-Board noch besondere Dichtungen mehr notwendig.
Diese neuerungsgemäße Lösung ist auch für Hermetiklösungen geeignet. Das Volumen des Transformatorkessels ist um Größenordnungen größer als das bisherige separate Ölvolumen von Stufenschaltern nach dem Stand der Technik, so dass eine eventuelle geringfügige Ölverschmutzung durch den Stufenschalter hingenommen werden kann. Dies besonders dann, wenn der Stufenschalter mit Vakuumschaltzellen statt mechanischer, lichtbogenerzeugender Kontakte ausgestattet ist.
Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet des neuerungsgemäßen Stufenschalters liegt im Leistungsbereich von ca. 300 A bei Netztransformatoren.
Aus der DE 10 2008 027 274 ist es zwar bereits bekannt, entgegen dem langjährigen Stand der Technik eine Durchmischung der Ölvolumen von Transformator und Stufenschalter zuzulassen, dies bezieht sich dort aber lediglich auf ein vorgeschlagenes gemeinsames Ölausdehnungsgefäß oberhalb des Transformators. Die Neuerung hingegen verzichtet konsequent auf ein eigenes Gehäuse des Stufenschalters selbst.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Neuerung ist der Stufenschalter als eigenständiges, komplettes Gerät mit komplett umschließendem Gehäuse aufgelöst, und stattdessen sind separate, getrennte Komponenten, nämlich der Lastumschalter einerseits sowie ein oder mehrere Wähler andererseits, vorgesehen. Diese Komponenten ohne eigene Gehäuse, die vorteilhafter Weise als Baukasten gestaltet sind, können an unterschiedlichen Orten am bzw. im Transformator angeordnet werden. Dadurch entfallen die aufwendigen Leitungsgerüste des Standes der Technik Beim Einbau des Stufenschalters bzw. einzelner Komponenten davon sind lediglich mechanische Mittel zur Fixierung, nicht jedoch ein Gehäuse zur Volumentrennung erforderlich.
Dies hat mehrere Vorteile: Zunächst einmal dient das gesamte Ölvolumen des Transformators zur Kühlung. Weiterhin sind weder ein separates Ausdehnungsgefäß noch ein eigenständiger Ölwechsel des Stufenschalters mehr erforderlich. Schließlich kann der Transformatorenhersteller bereits einen für ihn vorteilhaften Platz vorsehen, an dem der Stufenschalter oder bestimmte Komponenten davon später auf einfache Weise montiert werden kann bzw. können.
Die Neuerung soll nachfolgend an Hand von Zeichnungen beispielhaft näher erläutert werden.
Es zeigen in schematischer Darstellung:
1 eine erste Ausführungsform eines in einem Transformatorenkessel angeordneten Stufenschalters
2 eine zweite Ausführungsform mit getrennten Wählern sowie gemeinsamem Lastumschalter
3 eine dritte Ausführungsform mit drei modularen einphasigen Stufenschalterkomponenten
4 eine vierte Ausführungsform mit drei modular getrennten jeweils einphasigen Wähler- sowie Lastumschalterkomponenten
5 eine fünfte Ausführungsform mit drei einphasigen Stufenschaltern
6 eine sechste Ausführungsform mit einem Lastumschalter mit teilweise ihn umschließenden Gehäuse.
In 1 ist ein Transformator von oben schematisch gezeigt. Er weist einen Transformatorkessel 1 auf, der mit Isolieröl gefüllt ist und in dem sich die Regelwicklungen 2 für alle drei Phasen befinden.
An den Transformatorkessel ist eine Aufnahmetasche 3 angeformt, die den Stufenschalter 5 aufnimmt. Der Stufenschalter 5 ist über Leitungen 4, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht alle mit Bezugszeichen versehen sind, mit den Wicklungsausleitungen der Regelwicklungen 2 verbunden. Der Stufenschalter 5, der hier den Wähler 6 sowie den Lastumschalter 7 umfasst, besitzt kein eigenes Gehäuse, so dass er vom Isolieröl im Transformatorkessel 1 mit umgeben ist. Die Aufnahmetasche 3 kann im Rahmen der Neuerung eine beliebige geometrische Ausprägung besitzen, sie kann auch ganz entfallen, derart, dass der Stufenschalter 5 oder bestimmte Komponenten davon direkt im Inneren des Transformatorkessels 1 befestigt sind.
In 2 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt, bei der der Stufenschalter räumlich getrennt in Komponenten aufgelöst ist: jeweils ein einphasiger Wähler 6.1, 6.2, 6.3 ist im Bereich der jeweiligen Stufenwicklung 2 angeordnet, während der Lastumschalter 7 – und nur dieser – in der Aufnahmetasche 3 angeordnet ist.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der drei einphasige Stufenschaltermodule 5.1, 5.2, 5.3, jeweils umfassend einen Wähler und einen Lastumschalter, in der Aufnahmetasche 3 angeordnet sind.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der drei modulare separate Wähler 6.1, 6.2, 6.3 im Bereich der Stufenwicklungen 2 und drei ebenfalls modulare Lastumschalter 7.1, 7.2, 7.3 entfernt davon in der Aufnahmetasche 3 angeordnet sind.
Vorteilhaft an diesem modularen Aufbau ist zunächst das Baukastenprinzip, das die Typenvielfalt reduziert und damit die Kosten senkt. Für den Transformatorenhersteller ergibt sich zudem der große Vorteil, den Stufenschalter 5 oder dessen Komponenten 5.1...5.3, 6.1...6.3 bzw. 7.1...7.3 an für ihn günstigen Stellen im oder am Transformatorenkessel 1 zu platzieren, was ebenfalls Kosten und Bauvolumen spart. Es ist im Rahmen der Neuerung auch möglich, den oder die Antriebe für den Stufenschalter oder seine Komponenten ebenfalls im ölgefüllten Transformatorkessel 1 vorzusehen.
5 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der drei separate Aufnahmetaschen 3.1, 3.2, 3.3 vorgesehen sind, die jeweils ein einphasiges Stufenschaltermodul 5.1, 5.2, 5.3 aufnehmen.
Auf die generellen Vorteile der Neuerung in diesen Ausführungsformen, die das zusammenhängende Ölvolumen bietet, wurde bereits oben hingewiesen: Weder ein Transformatoren-Board noch besondere Dichtungen sind mehr notwendig.
6 schließlich zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der ein Stufenschalter 5 ein eigenes, ihn aber nur teilweise, d. h. nicht vollständig und öldicht, umschließendes Gehäuse 8 aufweist. Dieser Stufenschalter 5 ist an einer entsprechenden Öffnung 9 des Transformatorkessels 1 angeschlossen.
Bei dieser Ausführungsform ist zwar durchaus eine Dichtung 10 erforderlich, die nach außen die Verbindungsstelle zwischen einem Anschlussflansch 11 des Transformatorkessels 1 und einem Anschlussflansch 12 des Gehäuses 8 des Stufenschalters 5 abdichtet, aber auch hierbei entsteht ein gemeinsames Ölvolumen, so dass kein Transformatoren-Board notwendig ist. Die beschriebene Dichtung 10 dient hier vielmehr zur Abdichtung des einzigen, gesamten Ölvolumens nach außen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 2923170 [0005]
DE 102008027274 [0012]

Claims

Stufenschalter (5) zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators, wobei der Stufentransformator in einem mit Isolieröl gefüllten Transformatorkessel (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stufenschalter (5) kein eigenes oder kein ihn vollständig umschließendes Gehäuse aufweist und dass der Stufenschalter (5) innerhalb des Transformatorkessels (1) oder direkt außen am Transformatorkessel (1) und jeweils mit dessen Ölfüllung in Verbindung stehend angeordnet ist.
Stufenschalter (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme des Stufenschalters (5) mindestens eine Aufnahmetasche (3) an den Transformatorkessel (1) angeformt und mit ihm hinsichtlich der Ölfüllung verbunden ist.
Stufenschalter (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stufenschalter modular in mindestens einen Wähler (6.1, 6.2, 6.3) und mindestens einen Lastumschalter (7.1, 7.2, 7.3) aufgelöst ist.
Stufenschalter (5) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wähler (6.1, 6.2, 6.3) im Bereich der Stufenwicklung bzw. -Wicklungen (2) angeordnet ist.
Stufenschalter (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Antrieb für den Stufenschalter (5) oder seine Komponenten (6.1, 6.2, 6.3; 7.1, 7.2, 7.3) ebenfalls im Transformatorkessel (1) vorgesehen ist.