-
Stufenschalteinrichtung für Anzapftransformatoren Zur Umschaltung
der Anzapfungen von Stufentransformatoren während des Betriebes benutzt man bei
großen zu schaltenden Transformatorleistungen Stufenschalteinrichtungen, die aus
einem Stufenwähler und .aus einem hiervon getrennten Lastumschalter bestehen. Solche
Stufenschalteinrichtungen erfordern infolge der getrennten Bauart von Stufenwähler
und Lastumschalter einen sehr großen Platzbedarf, der sich bei hohen Betriebsspannungen,
wo große Isolationsstrecken erforderlich werden, unangenehm bemerkbar macht. Unterbringungsschwierigkeiten
für diese Stufenschalteinrichtungen ergeben sich besonders dann, wenn das Bahnprofil
durch den Transformierungsteil des Stufentransformators sowie durch die notwendigen
Kühleinrichtungen bereits weitgehend ausgefüllt ist.
-
Man hat deshalb versucht, solche Stufenschalteinrichtungen dadurch
zu verkleinern, daß man, wie bei den kleinen Leistungen üblich, Wähl- und Lastumschaltvorgang
in dieselben Kontakte verlegte. Hierbei zeigte sich aber, daß man auf diesem Wege
nicht die gleiche Leistungsfähigkeit erzielen kann, wie sie erreicht wird bei Stufenschalteinrichtungen
mit voneinander getrenntemWähl-und Umschaltvorgang.
-
Aufgabe der Erfindung ist es nun, den Platzbedarf von Stufenschalteinrichtungen
für große Leistungen, die die getrennte Bauart von Stufenwähler und Lastumschalter
besitzen, zu verkleinern. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß der Lastumschalter
im Inneren des Stufenwählers angeordnet ist.
-
Die Zeichnung gibt Ausführungsbeispiele der Erfindung wieder.
-
In Abb. z ist eine Stufenschalteinrichtung für einen Einphasentransformator
dargestellt, bei der der Lastumschalter L im Inneren des Stufenwählers W untergebracht
ist. Der Stufenwähler W besitzt die festen Anza.pfungskontakt@e kii bis kül und
die beweglichen Stromabnehmerkontakte k2, k6, k9. Die @ersteren sind in gleichem
Abständen auf dem Umfang eines Isolierzylinders J1,der am Transformatorgehäuse befestigt
ist, angeordnet und reit den einzelnen Transformatoranzapfungen
verbunden.
Der Lastumschalter I_ hat feste Eingangskontakte k3, l,°7, k,0 und einen beweglichen
Hauptkontakt k_,, der jeweils einen der Eingangskontakte mit der Ableitung A verbindet.
Außerdem besitzt der Lastumschalter zum Zwecke der unterbrechungslosei1 Überleitung
von der einen Anzapfungsstufe zur anderen in bekannter Weise zwei Hilfskontakte
lt und zwei überschaltwiderstände w. In der gezeichneten Stellung kommt der Strom
aus der Transformatoranzapfung i an den festen Wählerkontakt k11, geht durch den
beweglichen Wählerkontakt k. zum Lastumschaltereingangskontakt k3 und von dort durch
den beweglichen Lastumschalterhauptkontakt k_, zur Ableitung A.
-
Die Umschaltung von einer Anzapfung zur nächsten (z. B. von Anzapfung
i nach 2) geschieht folgendermaßen. Während, wie vorbeschrieben, die Transformatoran7apfung
i mit der Ableitung.4 verbunden bleibt und den Betriebsstrom führt wird der Isolierzylinder
J., der in dem Transformatorgehäuse drehbar angeordnet ist, so lange nach rechts
gedreht (Drehung um den Winkel a), bis der mit der Anzapfung 2 verbundene Kontakt
k,5 über k s mit k7 leitend verbunden ist. Dann ist es nur noch notwendig, den beweglichen
Lastumschalterhauptkontaktk, aus der Richtung nach i rechtsherum in die neue Richtung
nach 2 zu drehen. In bekannter Weise sorgen hierbei die Hilfskontakte h, die vorübergehend
die Lastumschaltereingangskontakte k3 und k7 über die Widerstände i1, mit der Ableitung
A verbinden, für eine unterbrechungslose Lastumschaltung. Ist diese Lastumschaltung
vollzogen, so wird der Kontakt k6 durch eine weitere Drehung des lsolierzylinders
J2 um den Winkel a in seine Dauerbetriebsstellung gebracht.
-
Die eigentliche Lastumschaltung erfolgt in bekannter Weise durch eine
schnelle Bewegung der Kontakte !z, und lt. Zur Ausführung dieser Bewegung
dient ein bekannter Kraftspeicher 1K, der am Lastumschalter L angreift und während
der Wählbewegung des Isolierzylinders J2 durch den isolierenden Antrieb J3 gespannt
wird. Der Kraftspeicher K ist mit Klinken ausgerüstet, die die Bewegung des Lastumschalters
L erst freigeben, wenn die Wählbewegung um den Winkel a vollendet ist.
-
Während in Abb. i die Stufenwählbewegung durch eine Drehung des Isolierzylinders
J. bewirkt wird, der auch gleichzeitig den äußeren Mantel des Lastumschalters L
darstellt und innen die Lastumschaltereingangskontakte kn, k7, klo trägt, ist bei
der dreiphasigen Stufenschalteinrichtung gemäß Abb.2 für die Stufenwählbewegung
ein besonderer Zwischenkontaktträger Iz vorgesehen. Der Isolierzylinder!, ist hier
im Betriebszustand unbeweglich am Transformatorgehäuse befestigt und trägt lediglich
für jede Phase zwei RingsammeIschienen 1 und 1I, von denen jede mit einem der beiden
jeweils zu wechselnden Lastumschalterpole k3 bzw. k7 verbunden ist. Der Lastumschalter
L verbindet über seine Eingangskontakte k3 bzw. k7 und seinen Hauptkontakt k, abwechselnd
eine der beiden Sammelschienen I bzw. II mit der Ableitung. Im vorliegenden Fall
ist statt der Ableitung eine Nullpunktschiene o vorhanden. In der gezeichneten Stellung
sind die Sammelschienen I der drei Phasen mit o verbunden. Es fließt also in jeder
Phase Strom von der Anzapfung i über den festen Wählerkontakt k11, den am Zwischenkontaktträger
Jz angebrachten beweglichen Wählerkontakt k2, die Ringsammelschiene I, die Lastumschalterkontakte
k3 und k, zum Nullpunkt o. Soll die Umschaltung zu der nächsten Anzapfung 2, die
mit dem festen Wählerkontakt k,5 verbunden ist, erfolgen, so wird zunächst durch
eine Rechtsdrehung des Zwischenkontaktträgers Jz um den Winkel a der bewegliche
Wählerkontakt k6 mit k,5 in Verbindung gebracht. Dabei bleibt jedoch die bisher
bestehende Betriebsverbindung von k,! nach k2 weiter aufrechterhalten. Während der
vorbezeichneten Wählbewegung um den Winkel a wurde durch eine Drehung des Antriebsisolierzylinders
1, der Kraftspeicher 1K aufgeladen. Nach erfolgter Klinkenauslösung bewegt dieser
die inneren Schaltteile des Lastumschalters L (nur durch k,, h und w angedeutet)
kurzzeitig in die neue Betriebsstellung auf k7, so daß nunmehr statt der Sammelschiene
I die Sammelschiene 1I und der darauf schleifende Kontakt k6 in Betrieb sind. Da
dieser Kontakt iks aber durch die Wählbewegung schon über k15 mit der Anzapfung
2 in Verbindung steht, ist also nach beendigter Lastumschaltung statt der bisherigen
Anzapfung i die Anzapfung 2 in Betrieb.
-
Schaltungstechnisch besteht zwischen den Anordnungen nach Abb. i und
2 nur ein Unterschied hinsichtlich der Gruppierung der Stufenwählerkontakte, der
aber nicht ursächlich durch die Art der Lastumschalteranordnung im Stufenwähler
bedingt ist. Abb.2 stellt die bekannte Art der Gruppierung dar, bei der die ungeradzahligen
Anzapfungen i, 3, 5, 7 und die geradzahligen Anzapfungen 2, 4., 6 zu je einer Kontaktgruppe
zusammengefaßt sind. Mit diesen arbeiten die beweglichen Wählerkontakte k_ bzw.
k6 und die Sammelschienen I bzw. il zusammen. Abb. i zeigt eine neuartige Gruppierung
der Wählerkontakte, die nicht nur im Zusammenhang mit der Erfindung, sondern auch
ganz allgemein
von Bedeutung ist; sie bietet aber gerade bei der
Erfindung besondere Vorteile. Bei dieser Gruppierung sind die an den Wähler herangeführten
Anzapfungen cyclisch auf drei Gruppen 1, 4, 7, I o bzw. 2, 5, 8, 11 bzw. 3, 6, 9
verteilt angeordnet. Mit dei: drei Kontaktgruppen arbeiten die beweglichen Wählerkontakte
k2 bzw. k6 bzw. h9 zusammen. Diese sind 'mit den . drei Polen des Lastumschalters
L, nämlich k3 bzw. k7 bzw. klo, fest verbunden. Es arbeitet ,also ein dreipoliger
Lastumschalter mit einem aus drei Kontaktgruppen bestehenden Stufenwähler zusammen.
Gegenüber der bisher bekannten Aufteilung der Wählerkontakte auf zwei Kontaktgruppen
hat die Aufteilung auf drei oder mehr Kontaktgruppen den Vorteil geringeren Gesamtumfanges
des Stufenwählers.
-
- Will man nun, wie es vielfach üblich ist, die einzelnen Anäapfungskontakte
zwei- oder mehrmal durchlaufen, um eine Zu- und Gegenschaltung der Stufenwicklung
zu erreichen oder um die Stufenwicklung durch Einschaltung einer Grobstufe mehrfach
einzuschalten, so ist bei der Dreigruppenunterteilung der Stufenwählerkontakte eine
besondere Kontaktzahl einzuhalten, die es gestattet, nach Durchlaufen aller Kontakte
vom Endkontakt auf den Anfangskontakt zu schreiten. Die Voraussetzung hierfür ist
eine Gesamtzahl der am Wählerumfang angebrachten Anzapfungskontakte von 3 # x -
i, wobei x eine beliebige ganze Zahl sein kann. In der Abb. i ist die Kontaktzahl
3 # 4 - 1= 11 gewählt. Es ist leicht zu erkennen, daß bei Abb. i diese Forderung
erfüllt ist, da bei einer Linksdrehung des Wählers aus der gezeichneten Stellung
der Kontakte k9 die Stufe i i berührt, während der Kontakt h2 noch auf der Stufe
i steht. Anfang und Ende sind also in der cyclischen Reihenfolge einander benachbart.
Das gleiche ist mit anderen Kontaktzahlen zu erreichen, die der vorgenannten Formel
genügen, z. B. mit den Kontaktzahlen 8 oder 14.
-
Die Tatsache, daß bei den S:tufenschalteinrichtungen, die aus getrennten
Stufenwählern und Lastumschaltern bestehen, ölverschmutzungen und Kontaktabnutzungen
nicht an den stromlos schaltenden Wählerkontakten, sondern nur an den unter Strom
schaltenden Lastumschalterkontakten auftreten, hat es von jeher zweckmäßig erscheinen
lassen, .eine. Trennung von Schalteröl und Transformatoröl durchzuführen und die,
Lastumschalterkontakte leicht auswechselbar zu machen. Deshalb hat man auch den
Lastumschalter nach Möglichkeit an einer leicht zugängigen Stelle angebracht. Das
Hineinverlegen des Lastumschalters in den Stufen-Wähler gemäß der Erfindung würde
nun eine Erschwerung der Öltrennung und der Auswechslung der Lastumschalterkontakte
bedingen, wenn nicht dafür gesorgt würde, daß der Lastumschalter in ein besonderes
Ölgefäß steckkontaktartig eingesetzt wird und dadurch leicht aus dem Stufenwähler
herausgenommen werden kann. Die Abb. i und 2 ,lassen zwei Wege hierfür erkennen.
-
In Abb. i ist der gesamte Lastumschalter einschließlich der beweglichen
Wählerkontakte k2, k6, k9 an dem Isolierzylinder J2 aufgehängt und zusammen mit
diesem ,aus dem am Transformatorgehäuse angebrachten IsolierzylinderJl herausnehmbar.
Da die Kontakte k2, k6, k9 steckkontaktartige Kontakte sind, macht dieses Herausnehmen
keine Schwierigkeiten. Das Öl, in dem der Lastumschalter L gearbeitet hat, kann
auch bei Herausnahme des Lastumschalters nicht mit dem übrigen Transformatoröl gemischt
werden, da der am Transformatorgehäuse verbleibende Isolierzylinder J, mit seinem
Boden einen öldichten Abschluß bildet. Die Herausnahme des Lastumschalters L kann
daher ohne Ablassen des Transformatoröles erfolgen, und die Lastumschalterkontakte
können außerhalb des Transformators nachgesehen und in Ordnung gebracht werden.
Das Schmutzöl im Inneren des Isolierzylinders kann @entfernt und durch neues ersetzt
werden. Dann kann der Lastumschalter L wieder eingesetzt werden, und die gesamte
Stufenschalteinrichtung ist sofort wiederbetriebsbereit. Sollten größere Reparaturen
an dem Lastumschalter L notwendig sein, oder sollte die Abschaltung des Transformators
nur sehr kurzzeitig zulässig sein, so ist es möglich, nach Entfernen des Lastumschalters
L einen einfachen Isolierzylinder mit einigen Dauerkontakten einzusetzen, der einen
Betrieb auf einer einmal :eingestellten festen Stufe ermöglicht. Gegebenenfalls
kann auch ein Reservelastumschalter an die Stelle des ausgebauten Lastumschalters
treten.
-
In Abb.2 ist das öl des Transformatorraumes, in dem sich der Stufenwähler
W befindet, von dem Öl des Raumes, in dem sich der Lastumschalter L befindet, durch
den Zwischenkontaktträger lz getrennt. Dieser ist bis an einen am unteren Ende des
Transformatorölraumes befestigten Flansch F geführt, in dem er sich zentrisch bewegen
kann. Eine -eingesetzte öldichtung d sorgt dafür, daß eine Vermischung des durch
die Lastumschaltung verschmutzten öles mit dem sauberen Transformatoröl verhindert
wird. Diese Art der öltrennung von Transformatoröl und Schalteröl ist für anders
geartete Stufenschalteinrichtungen bereits bekannt. Sie hat den Vorteil, daß der
während des ununterbrochenen
Transformatorbetriebes am Boden angesammelte
Ölschlamm durch Leinen Ablaßhahn 11
abgelassen werden kann. Der Lastumschalter
L kann vermöge seiner steckkontaktartigen Stromverbindungen aus dem Ölgefäß herausgezogen
und nach erfolgter Kontrolle oder Reparatur wieder eingesetzt werden.