DE657792C - Lastumschalter fuer Stufentransformatoren mit hoher Betriebsspannung - Google Patents

Description

Das Hauptpatent 656482 betrifft einen Lastumschalter für Stufentransformatoren mit hober Betriebsspannung, der derart ausgebildet ist, daß die zu wechselnden Anzapfungen 5' des Transformators mit einer elektrolytischen Flüssigkeit in Verbindung stehen, die beim Lastumschalten sowohl zur Begrenzung des zwischen den Anzapfungen über die Lastschaltelemente entstehenden Ausgleichstromes als auch zum funkenlosen Überleiten des Betriebsstromes von der einen Anzapfung zur anderen dient. Bei den in Abb. 1 und 2 dieser Patentschrift dargestellten Ausführungsformen ist die zu jeder Anzapfung gehörige elektro-Iytische Flüssigkeit in einem ruhenden Gefäß zusammen mit dem 'entsprechenden Anzapfkontakt untergebracht. Die Umschaltung erfolgt durch die Schaltstifte A-D. Zum. Umschalten großer Leistungen ist eine solche

ao Ausführungsart zweifellos die richtige. Da sie jedoch die Einhaltung gewisser Betriebsbedingungen erfordert, nämlich gleichmäßigen Flüssigkeitsstand durch ein Vorratsgefäß, gleichmäßige Flüssigkeitskonzentration durch Vermeidung der Verdampfung, möglichst geringe Störung des Flüssigkeitsspiegels zum Zwecke des richtigen Ablaufes des Schaltvorganges, kommen solche Lastumschalter aus preislichen Gründen nur für große Transformatoren in Frage. Es besteht somit für kleine Transformatoren die Notwendigkeit zu einer erheblichen Vereinfachung derartiger Lastumschalter. Dies wird durch die Erfindung dadurch -erreicht, daß die zur Strombegrenzung und zum funkenlosen Schalten dienende elektrolytische' Flüssigkeit zusammen mit einer den Dauerkontakt bildenden Quecksilberbrücke in einem ganz oder teilweise aus Isolierstoff bestehenden Rohr untergebracht ist, in das die Anzapfungs- und Ableitungskontakte hineinragen.

In den Abb. 1 und 2 der Zeichnung sind zwei Flüssigkeitslastumschalter dargestellt, bei denen sämtliche Anzapfungskontakte 1, 2, 3 und Ableitungskontakte A, B, C sowie die elektrolytische Flüssigkeit F in einem Isolierrohr/ untergebracht sind. Die abwechselnde Herstellung der erforderlichen Ein- und Ausschaltungen zwischen den mit den Anzapfungen und den mit der Ableitung verbundenen Kontakten geschieht unter Zuhilfenahme einer eingefüllten, schwarz gezeichneten Quecksilbermenge Hg in üblicher Weise durch Drehen des Ringrohres / um seine Mittelachse M.

Betrachten wir zunächst die Ausführungsform der Abb. 1, bei der das Isolierrohr/ aus Glas besteht. Die eingeschmolzenen Kontakte i, 2 und 3 sind dauernd mit den drei Anzapfungen eines Stufentransformators verbunden. Eine von ihnen, in der gezeichneten Stellung die Anzapfung 2, soll jeweils ver-

möge der eingeschmolzenen, miteinander elektrisch verbundenen Kontakte. A, B, C mit der Stramableitung verbunden werden. Diese metallische Verbindung wird in der gezeichnet ten Stellung über die schwarz dargestelift^ Quecksilbermenge Hg von der Anzapfung 2 z^| den Ableituingsfcontakten A und B hergestellt*: Die über dem Quecksilber stehende, horizontal schraffierte elektrolytische Flüssigkeit ist in dieser Stellung ohne Wirkung, da sie nur Kontakte gleichen Potentials berührt. Sie tritt erst in Tätigkeit, wenn die Umschaltung von der Anzapfung 2 z. B. nach der Anzapfung 1 erfolgt. Dies geschieht durch .eine schnelle Rechtsdrehung des ganzen Glasrohres/ um 120°, wobei die Kontakte 1, 2 und 3 ihre Stellung so ändern, daß nach der Schaltung der Kontakt ι unten und die Kontakte 2 und 3 oben liegen. Im einzelnen ist der Schalt-Vorgang folgender:

Zu Beginn der Rechtsdrehung bleibt die Anzapfung 2 durch das Quecksilber metallisch mit dem Ableitungskontakt A verbunden. Tritt die Anzapfung 2 an der linken Seite aus dem Quecksilber heraus', so ist immer noch durch die elektrolytische Flüssigkeit eine indirekte Verbindung gegeben, deren Widerstand sich allerdings mit zunehmender Entfernung zwischen der Anzapfung 2 und dem Quecksüberspiegel auch zunehmend vergrößert. Ehe jedoch die Anzapfung 2 ganz aus dem Elektrolyten links heraustritt, ist die Anzapfung 1 auf der rechten Seite in den Elektrolyten hineingetreten. In der Mittelstellung, in der der Äbleitungskontakt A in der Mitte unten liegt, ist deshalb der Schaltzustand so, daß sowohl von der Anzapfung 2 als auch von der Anzapfung 1 der Ström durch die elektrolytische Flüssigkeit zum Ableitungskontakt A in gleicher Stärke geleitet wird. Bei der Weiterbewegung im Rechtsdrehsinn taucht die Anzapfung 1 tiefer in den Elektrolyten, und die Anzapfung 2 bebt sich allmählich heraus. Durch die hiermit bewirkte stetige Wider standsveränderung geht nunmehr der Hauptanteil des Stromes auf die Anzapfung 1 über, bis der Übergangswiderstand an der Anzapfung 2 seinen Grenzwert erreicht hat. Da diese Widerstandsverschiebung kontinuierlich vonstatten geht, ist mit dem Auftreten eines Unterbrechungsfunkens beim Verlassen der Flüssigkeit durch die Anzapfung 2 nicht zu rechnen. Nunmehr fließt der Strom allein ^; von der Anzapfung 1 zu dem Ableitungskontakt .4 über den Elektrolyten, bis bei der Weiterbewegung die Quecksilberbrücke Hg die Anzapfung 1 direkt mit dem Ableitungskontakt A verbindet. Der Umschaltvorgang ist beendet, wenn die Anzapfung 1 in der ^o Mitte unten angekommen ist, wo bisher die Anzapfung 2 stand.

Da man beim Übergang von einer Anzapfung zur anderen nicht wie bei den bisherigen mit Lichtbogen arbeitenden Lastum-Vsjchaltern für die einzelnen Schaltphasen Null- ^.ä!üichgänge des Stromes abzuwarten braucht, fiiann der Schaltvorgang durch Drehen des SiKingrohres / um seine Mittelachse M beliebig schnell vorgenommen werden. Die elektrolytische Flüssigkeit und das Quecksilber behalten dann ihre räumliche Lage nicht nur unter dem Einfluß des Schwergewichtes, sondern auch unter dem Einfluß ihrer Massenträgheit weitgehendst bei. Es ist nur dafür zu sorgen, daß die Anzapfungs- und Ableitungskontakte 1 bis 3 und A bis C der Flüssigkeitssäule im Rohrinneren möglichst keine Reibungswiderstänide bieten; sie müssen deshalb entweder, wie in Abb. 2 gezeichnet, düsenförmig ausgebildet oder, wie in Abb. 1 gezeichnet, in die Glaswand bündig eingesetzt sein, so daß der volle Ringrohrinnenquerschnitt für die Flüssigkeitsbewegung frei bleibt.

Die Ausführungsart nach Abb. 2 entspricht im Prinzip der nach Abb. 1, nur daß hier statt drei zwei Anzapfungskontakte 1 und 2 und demgemäß auch nur zwei Ableitungskontakte A und B vorhanden sind. Bei 'ihr erfolgt die Umschaltung infolgedessen durch Drehen um 18o°, indem der Anzapfungskontakt ι rechts- oder linksherum nach unten an die Stelle des- Anzapfungskontaktes 2 tritt. Einen solchen zweipoligen Lastumschalter wird man normalerweise dann anwenden, wenn für die abwechselnde Verbindung der geradzahligen und ungeradzahligen Transformatoranzapfungen mit dem Lastumschalter ein. besonderer StufenwäMer Verwendung findet. Der Lastumschalter nach Abb. 2 hat noch zwei weitere Besonderheiten. Zunächst ist zur gleichmäßigen Aufrechterhaltuqg des Flüssigkeitsstandes des Elektrolyten in der linken und rechten Ringrohrhälfte ein Kommunikationsröhrchen R in der Richtung von A nach B angeordnet. Außerdem ist das . Ringrohr dort, wo die Ableitungskontakte sitzen, wesentlich weiter gemacht als an den Stellen der Anzapfungskontakte 1 und 2. Das ist geschehen, um der Flüssigkeitssäule aus up Elektrolyt und Quecksilber je nach der räumlichen Lage des Lastumschalters eine verschiedene Länlge zu geben, so daß z. B. in der Mittelstellung, wenn der Ableitungskontakt A in der Mitte unten ist, der Flüssigkeitsspiegel höher als gezeichnet steht. Dadurch erreicht man, daß z. B. bei der Rechtsdrehung der Anzapfungskontakt ι schon in die Elektrolytflüssigkeit rechts eintaucht, wenn der Anzapfungskontakt 2 auf der linken Seite das Quecksilber noch nicht verlassen hat. Das Entsprechende ergibt sich beim Austritt des

Claims (4)

Anzapfungsikontaktes 2 aus der linken Säule der Elektrolytflüssigkeit., wenn der Anzapfungskontakt ι auf der rechten Seite den Quecksilberspiegel bereits erreicht hat. Einen s praktischen Vorteil hat diese verlängerte Einschaltung der Quecksilbersäule in den Stromweg insofern, als durch die ElektrolytfLüssigkeit nur noch Ausgleidisströme von einer Anzapfung zur anderen fließen, jedoch keine Betriebsströme mehr, die besonders im Kurzschlußfalle von erheblicher Größenordnung sind. Die Umschaltung von einer Anzapfung zur anderen wird man nach Möglichkeit kurzzeitig ausführen, um die Erwärmung der Elektrolytflüssigkeit durch die Überschaltströme auf ein Mindestmaß herabzusetzen. Diese Umschaltung kann durch einen der bekannten Kraftspeicher, z. B. Feder kr aftspeieher, oder durch einen Magneten erfolgen. Gegebenenfalls sind Vorkehrungen zu treffen, die die schnelle Beendigung der Umschaltung unter allen Umständen garantieren, damit ein Verdampfen der Elektrolytflüssigkeit und somit eine Gefährdung des Isolierringrohres J vermieden wird. Ferner kann man auch Sicherheitsvorrichtungen vorsehen, die ein Zerspringen des Ringrohres bei evtl. auftretendem hohem Innendruck verhindern. An die Stelle eines in sich geschlossenen Ringrohres kann auch nur ein gebogenes Rohrstück treten. Ebenso ist es möglich, das Rohr statt ganz aus Isoliermaterial aus Isolierstücken und Metallstücken herzustellen. Die Metallstücke können dann gleichzeitig •als Anzapfungs- und Ableitungskontakte dienen. PatENTANSl'RTTCHK :

1. Lastumschalter für Stufentransformatoren mit hoher Betriebsspannung nach Patent 656 482, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Strombegrenzung und zum funkenlosen Schalten dienende elektrolytische Flüssigkeit zusammen mit einer den Dauerkontakt bildenden Quecksilberbr.ücke in einem ganz oder teilweise aus Isolierstoff bestehenden Rohr untergebracht ist, in das die Anzapfungs- und Ableitungskontakte hineinragen.

2. Lastumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Umschalten von einer Stufenstellung in die andere der gesamte Lastumschalter durch einen Kraftspeicher betätigt wird.

3. Lastumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzapfungs und Ableitungskontakte derart im Inneren des Rohres untergebracht sind, daß sie der Flüssigkeit einen möglichst geringen Reibungswiderstand bieten. ,

4. Lastumschalter nach Anspruch 1, dadurch ge.kennzeichnet, daß das Rohr an einzelnen Stellen eine andere Weite besitzt wie an anderen Stellen. »

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen