EP0123176A1 - Festkontakt zur Anordnung in der Wand von Isolierzylindern von Lastwählern für Transformatoren - Google Patents

Festkontakt zur Anordnung in der Wand von Isolierzylindern von Lastwählern für Transformatoren Download PDF

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EP0123176A1
EP0123176A1 EP84103725A EP84103725A EP0123176A1 EP 0123176 A1 EP0123176 A1 EP 0123176A1 EP 84103725 A EP84103725 A EP 84103725A EP 84103725 A EP84103725 A EP 84103725A EP 0123176 A1 EP0123176 A1 EP 0123176A1
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pins
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Transformatoren Union AG
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H9/0005—Tap change devices
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    • H01H2009/0022—Mounting of the fixed contacts or taps on cylindrical wall of oil vessel containing the tap changer; Details of screening

Definitions

  • the invention relates to the formation of fixed contacts for arrangement in the wall of insulating cylinders of load selectors for transformers, wherein a contact carrier end led through the insulating cylinder to the outside is connected to winding rejects of step windings and with pins projecting into the interior of the insulating cylinder, the contact carrier having a movable mating contact interacting interchangeable wear pieces are worn.
  • Load selectors are used to set the voltage of transformers under load. When the load selector is switched from level to level, electrical arc occurs on the surface of these contacts due to the arcing that occurs. As the number of switching operations increases, more and more contact material is lost. This contact erosion limits the life of the contacts. The contacts must therefore be replaced when certain switching numbers are reached.
  • the fixed contacts attached to the insulating cylinder consist of a contact carrier fastened to the insulating cylinder and a contact coating screwed onto this contact carrier or held by special screws and exposed to contact erosion.
  • the isolating cylinders of conventional load selectors have a relatively small inside diameter of around 400 mm and at the same time have a relatively large length of 1000 - 1500 mm.
  • the always vertically arranged load voters are usually hung on the boiler lid of a transformer.
  • the interior of the load selector which represents a switching chamber, is accessible after removing a cover and after removing the oil and the rotatable contact system with contact arms still present within the insulating cylinder. Given the dimensions of the insulating cylinders, however, unscrewing the used contact linings is extremely laborious and practically no longer feasible above certain lengths of the insulating vessels.
  • the invention is therefore based on the object of developing a fixed contact for load selectors of transformers, the part of which is exposed to contact erosion is easily exchangeable and ensures negligible contact resistance, even over long operating times, due to a high contact force with respect to the contact body carrying it.
  • a gap between the pin and the wear piece due to dimensional tolerances is filled with an electrically conductive paste with an oil-insoluble binder, and that the wear pieces are constructed from a bimetal, which faces the movable counter-contact Surface of a low-erosion material and the webs comprising the pegs are formed from a material which in the long term ensures a minimal contact resistance.
  • the surface of the wear piece facing the movable counter contact is curved and at the same time serves as a cam track for controlling movements of the movable contact in the contact arm carrying it.
  • each wear piece is held by only one clamping sleeve and the line of action lies on one of these the wear piece exerted clamping force between support points of the wear piece on the end face of the pin which are offset from one another in the circumferential direction of the insulating cylinder.
  • Fixed contacts designed in accordance with the invention can be used very advantageously in load selectors of transformers, because the clamping sleeves arranged parallel to the selector axis can be easily removed and used from outside with simple tools using simple tools, and thus the wear parts on the fixed contacts can also be exchanged in a simple manner.
  • the clamping sleeves due to the spring force emanating from them, ensure a constant contact pressure of the wearing parts on the contact bodies carrying them, even under the influence of impact loads.
  • a wear piece is fastened by means of the clamping sleeves in an assembly tool designed in the form of a fork at the lower end. The wear piece is then placed on the contact body using the tool. A plunger is then pressed down by means of a lever mechanism arranged at the upper end of the tool, as a result of which the clamping sleeves are brought into the correct position.
  • a wear piece is dismantled analogously by pushing the clamping sleeves downwards using the plunger after the tool has been put on. With the appropriate length of the tool, it is also possible with relatively long insulation cylinders the wearing parts can be easily installed and removed.
  • An insulating cylinder 1 together with a cover 5 and a base 8, forms a hermetically sealed switching chamber for a load selector which is completely filled with transformer oil in the operating state.
  • the insulating cylinder 1 is suspended with a flange ring 9 in the usual way on a boiler cover 4 of an associated transformer.
  • Movable contacts arranged in the switching chamber and switching arms and linkage carrying them are not shown for a better overview of the fixed contact design according to the invention.
  • the wall of the insulating cylinder 1 carries a plurality of contact carriers 2, which are supported with a circumferential collar on the inside of the insulating cylinder 1 and are held in position by a nut 12 each.
  • spring rings 13 are arranged between the nut 12 and the insulating cylinder 1.
  • each contact carrier 2 is positively guided through the wall of the insulating cylinder 1 in a manner not shown and thereby secured against rotation.
  • the ends of the contact carrier 2 projecting outwards from the insulating cylinder 1 are connected in a conventional manner, not shown, to the leads of fine-stage windings and, if appropriate, also to the ends and leads of further windings, so that the contacts formed by the corresponding wear pieces 3 depend on Show need or fine contacts.
  • Each contact carrier 2 projects radially into the interior of the insulating cylinder 1 with a pin 6 and carries a wear piece 3.
  • the pin 6 has a rectangular cross section and the wear piece 3 in the same sectional plane has an adapted cross section.
  • the wear piece 3 Parallel to the pin axis, the wear piece 3 has a U-shaped cross section and lies closely against the contour of the pin 6.
  • the pin 6 and the side walls of the pot-shaped wear piece 3, which surround it like a bead, are penetrated by a transverse bore 11 or by bores 10.
  • the bores 10 and the transverse bore 11 serve to receive a clamping sleeve 7, which presses the bottom of the blind hole in the cup-shaped wear piece 3 with great force onto the end face of the pin 6. This pressing force is ensured in that the bores 10 are at a smaller distance from the bottom of the blind hole in the wearing piece 3 than the transverse bore 11 from the end face of the associated pin 6.
  • the respective clamping sleeve 7 is initially also the wear piece 3 hal with a simple, not shown tendency and leading tool from above into the holes 10 and 11 and with the same tool down from these holes again.
  • the assembly and the disassembly of the wearing pieces 3 is practically possible with any narrow and any length insulating tubes 1.
  • the locking pieces 3 are fastened in the assembly tool by means of the clamping sleeves 7, but the clamping sleeves 7 are only pressed into the wearing pieces 7 to such an extent that they are adequately held in the assembly tool.
  • the wear pieces 3 are brought onto the pin 6 of the contact carrier 2 fixedly mounted on the insulating cylinder 1 and the clamping sleeves 7 are then fully pressed in there.
  • the clamping sleeves 7 When dismantling, the clamping sleeves 7 are first pushed out with a corresponding tool only to such an extent that they release the pin 2 but are still stuck in the lower part of the wear piece 3. At the same time, the pressed-out part of the clamping sleeves 7 is inserted into corresponding bores in the assembly tool, as a result of which the wearing pieces 3 are held firmly in the assembly tool via the clamping sleeves 7 and can thus be lifted out of the insulating cylinder 1 with the assembly tool without risk of falling out.

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Abstract

Festkontakte von Lastwählern unterliegen einer starken Kontakterosion und müssen demzufolge verhältnismäßig häufig ausgewechselt werden. Üblicherweise werden jedoch lediglich Verschleißstücke (3) erneuert. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, diese Verschleißstücke (3) durch parallel zur Wählerachse ausgerichtete Spannhülsen (7) auf Zapfen (6) von Kontaktträgern (2) zu befestigen und dabei die Verschieißstücke (3) mit der Federkraft der Spannhülsen (7) ständig auf Stirnseiten von Zapfen (6) der Kontaktkörper (2) zu drücken.

Description

  • Die Erfindung betrifft die Ausbildung von Festkontakten zur Anordnung in der Wand von Isolierzylindern von Lastwählern für Transformatoren, wobei ein durch den Isolierzylinder nach außen geführtes Kontaktträgerende mit Wicklungsausleitungen von Stufenwicklungen verbunden ist und wobei von in das Innere des Isolierzylinders hineinragenden Zapfen der Kontaktträger mit einem beweglichen Gegenkontakt zusammenwirkende auswechselbare Verschleißstücke getragen sind.
  • Lastwähler dienen zur Spannungseinstellung von Transformatoren unter Last. Beim Umschalten des Lastwählers von Stufe zu Stufe entsteht infolge des jeweils auftretenden Lichtbogens an der Oberfläche dieser Kontakte ein elektrischer Abbrand. Mit zunehmender Schaltzahl geht dadurch immer mehr Kontaktwerkstoff verloren. Diese Kontakterosion begrenzt die Lebensdauer der Kontakte. Die Kontakte müssen demzufolge beim Erreichen bestimmter Schaltzahlen ausgetauscht werden. Bei einer hierfür vorgesehenen Einrichtung bestehen die am Isolierzylinder angebrachten Festkontakte aus einem am Isolierzylinder befestigten Kontaktträger und einem auf diesen Kontaktträger aufgeschraubten oder durch besondere Schrauben gehaltenen, der Kontakterosion ausgesetzten Kontaktbelag.
  • Die Isolierzylinder üblicher Lastwähler haben mit etwa 400 mm einen relativ kleinen Innendurchmesser und haben mit 1000 - 1500 mm gleichzeitig eine verhältnismäßig große Länge. Die stets senkrecht angeordneten Lastwähler sind meist am Kesseldeckel eines Transformators aufgehängt. Der eine Schaltkammer darstellende Innenraum der Lastwähler ist nach Abnehmen eines Deckels und nach Entnahme des Öles sowie des innerhalb des Isolierzylinders noch vorhandenen drehbaren Kontaktsystems mit Kontaktarmen zugänglich. Bei den vorgenannten Abmessungen der Isolierzylinder ist jedoch das Abschrauben der verbrauchten Kontaktbeläge äußerst mühsam und oberhalb bestimmter Längen der IsoliergefäBe praktisch nicht mehr durchführbar.
  • Darüber hinaus verursachen die mit hoher Geschwindigkeit über die am Isolierzylinder befestigten Kontakte laufenden drehbaren von Kontaktarmen getragenen Kontakte des Lastwählers auf den Festkontakten hohe radiale und tangentiale Schlagbeanspruchungen. Um ein allmähliches Lockerwerden der Verbindung zwischen den beiden Kontaktteilen der am Isolierzylinder befestigten Kontakte zu vermeiden, müssen diese Teile ausreichend stark gegeneinander verspannt sein. Eine Schraubverbindung erfüllt diese Forderung bei hohen Schlagbeanspruchungen nur, wenn unter dem Schraubenkopf entsprechend kräftig wirkende Spannelemente angeordnet sind. Diese Voraussetzungen befriedigend erfüllende Lösungen führen jedoch in Verbindung mit Schraubverbindungen bei den beengten Platzverhältnissen zu erheblichen konstruktiven Schwierigkeiten und darüber hinaus zu unwirtschaftlichen Lösungen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für Lastwähler von Transformatoren einen Festkontakt zu entwickeln, dessen der Kontakterosion ausgesetzter Teil leicht auswechselbar ist und durch eine hohe Anpreßkraft gegenüber dem ihn tragenden Kontaktkörper auch über lange Betriebszeiten vernachlässigbar kleine Übergangswiderstände gewährleistet.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe für einen Festkontakt mit einem von einem Isolierzylinder getragenen Kontaktkörper und mit einem von diesem Kontaktträger in das Innere der Isolierzylinder hineinragenden Zapfen dadurch gelöst,
    • - daß Verschleißstücke auf die Stirnseiten der Zapfen drücken und die Zapfen mindestens teilweise seitlich umfassen,
    • - daß jedes Verschleißstück jeweils durch mindestens eine parallel zur Wählerachse angeordnete Spannhülse auf dem Zapfen gehalten ist und
    • - daß Bohrungen zur Aufnahme der Spannhülsen in den Verschleißstücken von auf Stirnseiten des Zapfens drückenden Auflageflächen einen geringfügig kleineren Abstand haben als Querbohrungen in den Zapfen von deren Auflageflächen.
  • Nach zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung ist vorgesehen, daß ein durch Maßtoleranzen bedingter Spalt zwischen dem Zapfen und dem Verschleißstück mit einer elektrisch leitenden Paste mit einem in Öl nicht löslichen Bindemittel gefüllt ist und daß die Verschleißstücke aus einem Bimetall aufgebaut sind, wobei die dem beweglichen Gegenkontakt zugekehrte Fläche von einem abbrandarmen Werkstoff und wobei die Zapfen umfassende Stege aus einem zu diesem auf Dauer einen minimalen Übergangswiderstand gewährleistenden Werkstoff gebildet ist. Dabei ist die dem beweglichen Gegenkontakt zugekehrte Fläche des Verschleißstückes gewölbt und dient gleichzeitig als Nockenbahn zur Steuerung von Bewegungen des beweglichen Kontaktes in dem ihn tragenden Kontaktarm.
  • Nach vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung ist jedes Verschleißstück nur von einer Spannhülse gehalten und liegt die Wirkungslinie einer von dieser auf das Verschleißstück ausgeübten Einspannkraft zwischen in Umfangsrichtung des Isolierzylinders gegeneinander versetzten Auflagepunkten des Verschleißstückes auf der Stirnseite des Zapfens.
  • Erfindungsgemäß gestaltete Festkontakte sind in Lastwählern von Transformatoren sehr vorteilhaft einsetzbar, weil die parallel zur Wählerachse angeordneten Spannhülsen bei geöffneter Schaltkammer unter Einsatz von einfachen Werkzeugen von außen einfach lösbar und einsetzbar und damit die Verschleißstücke an den Festkontakten ebenfalls auf einfache Weise auswechselbar sind. Gleichzeitig gewähren die Spannhülsen durch die von ihnen ausgehende Federkraft eine auch unter dem Einfluß von Schlagbeanspruchungen gleichbleibende Anpreßkraft der Verschleißstücke auf sie tragende Kontaktkörper.
  • Ausbau und Einbau von Kontakten wird bei der Lösung mit Spannhülsen dadurch wesentlich erleichtert, daß hierzu ein Spezialwerkzeug benutzt wird. Ein Verschleißstück wird mittels der Spannhülsen in einem am unteren Ende gabelförmig ausgebildeten Montagewerkzeug befestigt. Mittels des Werkzeuges wird das Verschleißstück dann auf den Kontaktkörper aufgesteckt. Anschließend wird mittels eines am oberen Ende des Werkzeuges angeordneten Hebelmechanismus ein Stößel nach unten gedrückt, wodurch die Spannhülsen in die richtige Position gebracht werden.
  • Die Demontage eines Verschleißstückes erfolgt sinngemäß indem nach Aufsetzen des Werkzeuges die Spannhülsen mittels des Stößels nach unten herausgedrückt werden. Bei entsprechender Länge des Werkzeuges lassen sich auf diese Weise auch bei relativ langen Isolierzylindern die Verschleißstücke mühelos ein- und ausbauen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert:
    • Fig. 1 zeigt einen achsparallelen Vertikalschnitt durch einen Lastwähler ohne dessen bewegliche Schaltarme und -kontakte.
    • Fig. 2 zeigt in einem größeren Maßstab den Aufbau eines zugehörigen Festkontaktes.
  • Ein Isolierzylinder 1 bildet zusammen mit einem Deckel 5 und einem Boden 8 eine hermetisch geschlossene und im Betriebszustand vollständig mit Transformatoröl gefüllte Schaltkammer für einen Lastwähler. Der Isolierzylinder 1 ist mit einem Flanschring 9 in üblicher Weise an einem Kesseldeckel 4 eines zugehörigen Transformators aufgehängt. In der Schaltkammer angeordnete bewegliche Kontakte und diese tragende Schaltarme und -gestänge sind zur besseren Übersicht für die erfindungsgemäße Festkontaktgestaltung nicht dargestellt.
  • Die Wand des Isolierzylinders 1 trägt einen Vielzahl von Kontaktträgern 2, die sich mit einem umlaufenden Bund auf der Innenseite des Isolierzylinders 1 abstützen und durch je eine Mutter 12 in ihrer Lage gehalten sind. Zur Langzeitgewährleistung der erforderlichen Haltekraft sind zwischen der Mutter 12 und dem Isolierzylinder 1 federnde Ringe 13 angeordnet. Darüber hinaus ist jeder Kontaktträger 2 in nicht dargestellter Art und Weise formschlüssig durch die Wand des Isolierzylinders 1 geführt und dadurch gegen Verdrehen gesichert.
  • Die nach außen aus dem Isolierzylinder 1 herausragenden Enden der Kontaktträger 2 sind in üblicher nicht dargestellter Art und Weise mit den Ausleitungen von Feinstufenwicklungen und gegebenenfalls auch mit den Enden und Ausleitungen von weiteren Wicklungen verbunden, so daß die von den entsprechenden Verschleißstükken 3 gebildeten Kontakte je nach Bedarf Fein- oder Vorwählerkontakte darstellen.
  • Jeder Kontaktträger 2 ragt mit einem Zapfen 6 radial in den Innenraum des Isolierzylinders 1 hinein und trägt ein Verschleißstück 3. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Zapfen 6 einen rechteckigen und das Verschleißstück 3 in derselben Schnittebene einen hieran angepaßten Querschnitt. Parallel zur Zapfenachse hat das Verschleißstück 3 einen U-förmigen Querschnitt und liegt eng an der Kontur des Zapfens 6 an.
  • Parallel zur Achse des Isolierzylinders 1 sind der Zapfen 6 und die diese wie ein Wulst umfassenden Seitenwände des topfförmigen VerschleiBstückes 3 von einer Querbohrung 11 bzw. von Bohrungen 10 durchsetzt. Die Bohrungen 10 und die Querbohrung 11 dienen zur Aufnahme einer Spannhülse 7, die den Boden des Sackloches in dem topfförmigen Verschleißstück 3 mit großer Kraft auf die Stirnfläche des Zapfens 6 preßt. Diese Preßkraft ist dadurch gewährleistet, daß die Bohrungen 10 vom Grund des Sackloches in dem Verschleißstück 3 einen kleineren Abstand haben als die Querbohrung 11 von der Stirnfläche des jeweils zugehörigen Zapfens 6.
  • Durch die Parallelität der Bohrungen 10 und der Querbohrung 11 mit der Achse des Isolierzylinders 1 ist die jeweilige Spannhülse 7 mit einem nicht näher dargestellten einfachen zunächst auch das Verschleißstück 3 haltenden und führenden Werkzeug von oben in die Bohrungen 10 und 11 einpreßbar und mit demselben Werkzeug nach unten aus diesen Bohrungen wieder austreibbar. Dabei ist durch die Verwendung von parallel zur Achse des Isolierzylinders 1 geführten Stangen in diesem Werkzeug sowohl die Montage als auch die Demontage der Verschleißstücke 3 praktisch bei beliebig engen und beliebig langen Isolierrohren 1 möglich.
  • Bei der Montage werden die Verschlußstücke 3 mittels der Spannhülsen 7 in dem Montagewerkzeug befestigt, wobei jedoch die Spannhülsen 7 nur so weit in die Verschleißstücke 7 eingedrückt werden, daß sie im Montagewerkzeug ausreichend gehalten sind. Die Verschleißstücke 3 werden so auf die Zapfen 6 der am Isolierzylinder 1 festmontierten Kontaktträger 2 gebracht und dort die Spannhülsen 7 dann ganz eingedrückt.
  • Bei der Demontage werden die Spannhülsen 7 mit einem entsprechenden Werkzeug zunächst nur so weit herausgedrückt, daß sie den Zapfen 2 freigeben aber im unteren Teil des Verschleißstückes 3 noch stecken. Gleichzeitig steckt der herausgedrückte Teil der Spannhülsen 7 in entsprechenden Bohrungen des Montagewerkzeuges, wodurch die Verschleißstücke 3 über die Spannhülsen 7 fest im Montagewerkzeug gehalten sind und somit mit dem Montagewerkzeug ohne Gefahr des Herausfallens aus dem Isolierzylinder 1 herausgehoben werden können.

Claims (8)

1. Festkontakt zur Anordnung in der Wand von Isolierzylindern (1) von Lastwählern für Transformatoren, wobei ein durch den Isolierzylinder (1) nach außen geführtes Kontaktträgerende mit Wicklungsausleitungen von Stufenwicklungen verbunden ist und wobei von in das Innere der Isolierzylinder (1) hineinragenden Zapfen (6) der Kontaktträger (2) mit einem beweglichen Gegenkontakt zusammenwirkende auswechselbare Verschleißstücke (3) getragen sind, dadurch gekennzeichnet ,
- daß die Verschleißstücke (3) auf die Stirnseiten der Zapfen (6) drücken und die Zapfen (6) mindestens teilweise seitlich umfassen,
- daß jedes Verschleißstück (3) jeweils durch mindestens eine parallel zur Wählerachse angeordnete Spannhülse (7) auf dem Zapfen (6) gehalten ist und
- daß Bohrungen (10) zur Aufnahme der Spannhülsen (7) in den Verschleißstücken (3) vom auf die Stirnseiten des Zapfens (6) drückenden Grund eines Sackloches einen geringfügig kleineren Abstand haben als Querbohrungen (11) in den Zapfen (6) von deren Stirnseite.
2. Festkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekenneichnet , daß ein durch Maßtoleranzen bedingter Spalt zwischen dem Zapfen (6) und dem Verschleißstück (3) mit einer elektrisch leitenden Paste mit einem in Öl nicht löslichen Bindemittel gefüllt ist.
3. Festkontakt nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Verschleißstücke (3) aus einem Bimetall aufgebaut sind, wobei die dem beweglichen Kontakt zugekehrte Fläche von einem abbrandarmen Werkstoff und wobei die Zapfen (6) umfassende Stege aus einem zu diesem auf Dauer einen minimalen Übergangswiderstand gewährleistenden Werkstoff gebildet sind.
4. Festkontakt nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die dem beweglichen Gegenkontakt zugekehrte Fläche des Verschleißstückes (3) gewölbt ist und als Nockenbahn zur Steuerung von Bewegungen des beweglichen Kontaktes in dem ihn tragenden Kontaktarm dient.
5. Festkontakt nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß jedes Verschleißstück (3) nur von einer Spannhülse gehalten ist und daß die Wirkungslinie einer von dieser auf das Verschleißstück (3) ausgeübten Einspannkraft zwischen in Umfangsrichtung des Isolierzylinders gegeneinander versetzten Auflagepunkten des Verschleißstückes (3) auf der Stirnseite des Zapfens liegt.
6. Festkontakt nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Stirnseite des Zapfens (6) als Kegel oder Kegelstumpf ausgebildet ist.
7. Festkontakt nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Zapfen (6) im Querschnitt ein Viereck darstellt.
8. Festkontakt nach Anspruch 1 bis 5 und einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzechnet , daß die Abmessung des Verschleißstückes (3) in Umfangsrichtung des Isolierzylinders kleiner ist als in dessen Achsrichtung.
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