EP2539910A1 - Stufenschalter - Google Patents

Stufenschalter

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EP2539910A1
EP2539910A1 EP10798975A EP10798975A EP2539910A1 EP 2539910 A1 EP2539910 A1 EP 2539910A1 EP 10798975 A EP10798975 A EP 10798975A EP 10798975 A EP10798975 A EP 10798975A EP 2539910 A1 EP2539910 A1 EP 2539910A1
Authority
EP
European Patent Office
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unit
mechanical
tap changer
electronic unit
transformer
Prior art date
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Application number
EP10798975A
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English (en)
French (fr)
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EP2539910B1 (de
Inventor
Oliver BRÜCKL
Udo Hertel
Armin Hirthammer
Anatoli Saveliev
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Scheubeck GmbH and Co
Original Assignee
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/0005—Tap change devices
    • H01H9/0044—Casings; Mountings; Disposition in transformer housing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/541—Contacts shunted by semiconductor devices

Definitions

  • the invention relates to a tap changer with semiconductor switching elements for uninterrupted switching between winding taps of a tapped transformer.
  • a tap changer with semiconductor switching elements which is designed as a hybrid switch, is known from WO 01/22447.
  • This known tap changer has a hybrid switch
  • the mechanical part which is the actual subject of WO 01/22447, has mechanical switching contacts; central part is a moving one
  • the object of the invention is to provide a tap changer of the type mentioned, which is simple in construction and has a high reliability. Furthermore, it is an object of the invention to provide such a tap changer, which can be arranged directly on the regulated stage transformer and thereby does not increase the predetermined by the transformer base and overall efficient, space-saving and cost-effective integration of
  • the subclaims relate to particularly advantageous developments of the invention.
  • the invention is based on a hybrid switch with two semiconductor switching units, wherein each switching unit has two antiparallel-connected IGBTs; Each individual IGBT is assigned a parallel connected varistor.
  • the semiconductor switching units are switched on and off by mechanical contacts and can be connected to the load dissipation.
  • the mechanical contacts also represent the respective connection to the fixed contact of the respective winding tap of the tapped transformer.
  • the tap changer is divided into two parts: it consists of an electronic unit and a mechanical unit, which are divided from each other by a lead-through plate.
  • the tap changer above the iron yoke of the tapped transformer in such a way that the mechanical unit is below the transformer cover and thus within the transformer, the electronic unit but above the transformer cover and thus outside of the transformer.
  • the components of the mechanical unit can thus be operated in oil, while the components of the electronic unit can work in air.
  • the electronics unit of each phase is enclosed by an electrically conductive housing.
  • an electrically conductive housing is enclosed by an electrically conductive housing.
  • FIG. 1 shows a tap changer according to the invention with its electrical circuit
  • FIG. 2 shows an enlarged view of the electronic unit shown in FIG.
  • FIG. 3 shows a device technology implementation of a tap changer according to the invention in a schematic representation
  • Figure 4 shows an electronic unit of such a tap changer in side sectional view
  • FIG. 5 shows such an electronic unit schematically from
  • Figure 6 shows the arrangement of the tap changer according to the invention on a
  • Stepped transformer again shown schematically.
  • FIG. 1 shows a tap changer according to the invention. Shown here are two load branches A and B, which can be connected with two winding taps of a tapped transformer by a respective mechanical contact. Each of the two load branches A and B has a mechanical
  • Main contact MCa or MCb which carries the current of the respectively connected load branch in stationary operation and establishes a direct connection to a load lead LA.
  • each load branch A or B Parallel to the respective main contact MCa, MCb, each load branch A or B has a series connection of a further mechanical contact TCa, TCb and in each case a semiconductor switching unit SCSa, SCSb.
  • the semiconductor switching units SCSa, SCSb are electrically connected to one another and lead to a mechanical transition contact TC whose other side is connected to the load lead LA.
  • FIG. 2 shows once more the electronic unit shown in FIG. 1, ie semiconductor switching units SCSa, SCSb in an enlarged representation.
  • four IGBTs T1 ... T4 are shown, of which two are connected in series in each branch.
  • a diode D1 ... D4 is provided in parallel with each IGBT T1... T4, the diodes (D1, D2, D3, D4) being connected to each other in each branch.
  • the two semiconductor switching units SCSa, SCSb represent the actual semiconductor switch SCS. It consists, as already explained, of the following components: In all, four IGBTs T1... T4 are provided, of which two are in each path.
  • the IGBT's are driven in pairs.
  • the IGBTs T1 and 12 are turned on. Since the current direction in the Umschaltmoment is random, the IGBT's are connected in series against each other.
  • the IGBTs 1 and 2 are switched off and the IGBTs of the other side are switched on almost simultaneously.
  • Parallel to each IGBT T1 ... T4 diodes D1 ... D4 are provided.
  • These varistors are used to discharge or charge the stray impedances (stray inductance) of the transformer stage.
  • each branch A or B is constructed identically and contains the described semiconductor switching units SCSa and SCSb.
  • the electrical junction is seen, leading to the not shown here, discussed above transitional contact TC.
  • FIG. 3 shows an embodiment of a tap changer according to the invention.
  • winding taps here n, n + 1, n + 2, shown, which are electrically connected to elongated, thin pencil-like, fixed contact fingers KF1 ... KF3.
  • Contact fingers KF1 ... KF3 opposite each other, equally trained elongated contact fingers AF1 ... AF3 are provided as Ableitfinger, which are conductively connected to each other and form the load dissipation LA.
  • contact fingers KF1 ... KF3 and AF1 ... AF3 on both sides of a here indicated by dashes contact carrier KT is provided, which is movable perpendicular to the longitudinal extent of the contact fingers. The direction of movement is again symbolized by an arrow.
  • contact pieces are arranged, which are fixed on the contact carrier KT and are moved in a fixed geometric arrangement with each other with this.
  • this is the contact piece MC, which connects the respective winding tapping directly in stationary operation with the opposite contact finger of the load lead LA.
  • two separate further contact pieces TCa and TCb are provided laterally and symmetrically arranged thereon.
  • the contact piece TCa is electrically connected to the input of the first semiconductor switching unit SCSa.
  • the second contact piece TCb is electrically connected to the input of the second semiconductor switching unit SCSb.
  • contact piece TC is provided, which is electrically connected to the output of the two semiconductor switching units SCSa, SCSb.
  • the explained further contact pieces - in addition to the contact piece MC - are geometrically arranged such that, depending on the switching direction, upon movement of the contact carrier KT the contact piece TCa or TCb briefly one of the contact fingers KF1 ... KF3 contacted.
  • the contact piece TC on the other side is geometrically arranged such that it makes contact with one of the contact fingers AF1... AF3 of the load lead LA during a changeover, ie actuation of the contact carrier KT, for a short time. In stationary operation, all these are
  • FIGS. 4 and 5 the electronics unit 1 is shown in different representations. Below it is completed by the already explained bushing plate 3, lead through the bushings 4. These are three separate feedthroughs, wherein the first feedthrough 4a establishes the electrical connection to the contact TCa, the second feedthrough 4b establishes the electrical connection to the contact TC, and the third feedthrough 4c establishes the electrical connection to the contact TCb. These contacts and their technical training have been explained earlier.
  • an electrically conductive connection angle 5 is arranged, on which a printed circuit board 6 is fixed and is conductively connected to him.
  • the printed circuit board 6 carries the electrical or electronic components which have already been shown in FIG. 2 and explained above.
  • This printed circuit board 6 is enclosed by an electrically conductive housing, which consists of two housing parts 7, 8.
  • the entire assembly is enclosed by a cover 9 of electrically conductive material.
  • the cover 9 is grounded. With such a cover 9, in addition to ensuring the contact protection together with the housing parts 7, 8, a parasitic capacitance is clamped, which serves for the potential deflection of the electronics unit 1 in stationary operation. This is advantageous since the electronics unit 1 would otherwise be completely galvanically isolated in stationary operation.
  • a conductive foil 12 and an electrically conductive linkage 13 serve to electrically connect the housing parts 7 and 8 to the potential of the printed circuit board 6.
  • a bore 14 is indicated, which can serve for fastening the housing parts 7, 8.
  • a shielding of the entire electronic unit 1 and a field control is achieved in a simple and cost-effective manner.
  • the housing parts 7, 8 serve the mechanical protection during insertion or replacement of the electronics unit 1. Further, the housing parts 7, 8 also a electrical connection between the Ableitpotential on the electronics unit 1 and a
  • FIG. 6 shows a schematic representation of the arrangement of a tap changer according to the invention on a tapped transformer.
  • FIG. 6 shows a schematic illustration of a boiler 15 of a regulating transformer, in the interior of which windings 16 and at least one iron yoke 17 are located. Above the boiler 15 is closed by a transformer cover 18. Usually, the entire boiler 15 is filled with oil. Above the transformer cover 18, the MS feedthrough 9 and the NS feedthrough 20 are still indicated. The connection to the primary or secondary side of the winding 16 inside the transformer and the electrical connections from the control winding to the tap changer are not shown. Above the iron yoke 17, a tap changer is arranged, which has an electronics unit 1 and below a mechanical unit 2, the selector. Electronics unit 1 and the mechanical unit 2 are by a horizontal
  • Bushing plate 3 hermetically separated from each other.
  • the electrical connections from the two parts of the tap changer through the lead-through plate 3 are again not shown. It can be seen that the actual diverter switch is located in the electronics unit 1 above the transformer cover 18, while the mechanical unit 2 within the transformer, d. H. located below the transformer cover 15 and the lead-through plate 3 of the tap changer.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stufenschalter des Hybrid-Typs mit mechanischen Kontakten zur Stromführung im stationären Betrieb und zur Vorwahl der jeweiligen Wicklungsanzapfung sowie mit Halbleiter-Schalteinheiten zur eigentlichen Lastumschaltung. Der Stufenschalter umfasst eine Mechanikeinheit, die die mechanischen Kontakte enthält, sowie eine Elektronikeinheit, die die Halbleiter-Schalteinheiten enthält; beide Einheiten sind durch eine Durchführungsplatte voneinander getrennt. Die Elektronikeinheit wird von einem elektrisch leitenden Gehäuse umfasst, das zur Abschirmung und Potentialsteuerung dient.

Description

Stufenschalter
Die Erfindung betrifft einen Stufenschalter mit Halbleiter-Schaltelementen zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators.
Ein Stufenschalter mit Halbleiter-Schaltelementen, der als Hybrid-Schalter ausgebildet ist, ist aus der WO 01/22447 bekannt. Dieser bekannte Stufenschalter besitzt als Hybrid-Schalter einen
mechanischen Teil und einen elektrischen Teil. Der mechanische Teil, der der eigentliche Gegenstand der WO 01/22447 ist, besitzt mechanische Schaltkontakte; zentraler Teil ist ein beweglicher
Schiebekontakt, der entlang einer mit dem Sternpunkt verbundenen Kontakt-Laufschiene mittels eines Motorantriebes bewegt wird und dabei feststehende Kontaktelemente beschaltet. Die eigentliche Lastumschaltung selbst erfolgt durch zwei IGBT's mit jeweils vier Dioden in Grätzschaltung.
Dieses bekannte Konzept eines Hybrid-Schalters ist mechanisch anspruchsvoll, um die notwendige Lastumschaltung genau im Nulldurchgang des Laststromes sicherzustellen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stufenschalter der eingangs genannten Art anzugeben, der einfach aufgebaut ist und eine hohe Funktionssicherheit aufweist. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, einen solchen Stufenschalter anzugeben, der direkt am zu regelnden Stufentransformator angeordnet werden kann und dabei die durch den Transformator vorgegebene Grundfläche nicht vergrößert und insgesamt eine effiziente, raumsparende und kostengünstige Integration des
Stufenschalters mit dem Stufentransformator gestattet.
Diese Aufgaben werden durch einen Stufenschalter mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche betreffen besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. Die Erfindung geht aus von einem Hybrid-Schalter mit zwei Halbleiter-Schalteinheiten, wobei jede Schalteinheit jeweils zwei antiparallel geschaltete IGBT's aufweist; jedem einzelnen IGBT ist ein parallel dazu geschalteter Varistor zugeordnet. Die Halbleiter-Schalteinheiten werden durch mechanische Kontakte zu- bzw. abgeschaltet und sind mit der Lastableitung verbindbar. Die mechanischen Kontakte stellen auch die jeweilige Verbindung zum festen Kontakt der jeweiligen Wicklungsanzapfung des Stufentransformators dar.
Gemäß der Erfindung ist der Stufenschalter zweigeteilt: Er besteht aus einer Elektronikeinheit und einer Mechanikeinheit, die voneinander durch eine Durchführungsplatte geteilt sind.
Bei dieser Bauweise ist es erfindungsgemäß möglich, den Stufenschalter oberhalb des Eisenjochs des Stufentransformators anzuordnen und zwar so, dass sich die Mechanikeinheit unterhalb des Transformatordeckels und damit innerhalb des Transformators, die Elektronikeinheit jedoch oberhalb des Transformatordeckels und damit außerhalb des Transformators befindet. Bei der Erfindung können damit die Bauteile der Mechanikeinheit in Öl betrieben werden, während die Bauelemente der Elektronikeinheit in Luft arbeiten können.
Erfindungsgemäß ist die Elektronikeinheit jeder Phase von einem elektrisch leitenden Gehäuse umschlossen. Damit wird auf einfache Weise eine Abschirmung der Elektronikeinheit sowie eine Feldsteuerung erzielt.
Die Erfindung soll nachfolgend an Hand von Zeichnungen noch näher erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1 einen erfindungsgemäßen Stufenschalter mit seiner elektrischen Schaltung
Figur 2 eine vergrößerte Darstellung der in Figur 1 gezeigten Elektronikeinheit
Figur 3 eine gerätetechnische Realisierung eines erfindungsgemäßen Stufenschalters in schematischer Darstellung
Figur 4 eine Elektronikeinheit eines solchen Stufenschalters in seitlicher Schnittdarstellung
Figur 5 eine solche Elektronikeinheit schematisch von vom
Figur 6 die Anordnung des erfindungsgemäßen Stufenschalters an einem
Stufentransformator, wiederum schematisch gezeigt.
Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Stufenschalter. Dargestellt sind hier zwei Lastzweige A und B, die mit zwei Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators durch jeweils einen mechanischen Kontakt beschaltbar sind. Jeder der beiden Lastzweige A bzw. B weist einen mechanischen
Hauptkontakt MCa bzw. MCb auf, der im stationären Betrieb den Strom des jeweils beschalteten Lastzweiges führt und eine direkte Verbindung zu einer Lastableitung LA herstellt. Parallel zum jeweiligen Hauptkontakt MCa, MCb weist jeder Lastzweig A bzw. B eine Reihenschaltung aus einem weiteren mechanischen Kontakt TCa, TCb sowie jeweils einer Halbleiter-Schalteinheit SCSa, SCSb auf. An der den jeweiligen Schaltkontakten TCa, TCb abgewandten Seite sind die Halbleiter- Schalteinheiten SCSa, SCSb elektrisch miteinander verbunden und führen zu einem mechanischen Übergangskontakt TC, dessen andere Seite mit der Lastableitung LA in Verbindung steht.
Damit ist während der Umschaltung, die weiter unten noch detailliert erläutert werden wird, es durch entsprechende Betätigung der mechanischen Kontakte TCa oder TCb sowie des Übergangskontaktes TC möglich, eine elektrische Verbindung von jedem der beiden Lastzweige A oder B über die jeweiligen Halbleiter-Schalteinheiten SCSa oder SCSb zur Lastableitung LA zu schalten.
Figur 2 zeigt noch einmal die in der Figur 1 gezeigte Elektronikeinheit, d. h. Halbleiter-Schalteinheiten SCSa, SCSb in vergrößerter Darstellung. Dabei sind vier IGBT's T1...T4 gezeigt, davon in jedem Zweig zwei in Reihe gegeneinander geschaltet. Ferner ist zu jedem IGBT T1...T4 parallel eine Diode D1...D4 vorgesehen, wobei die Dioden (D1 , D2; D3, D4) in jedem Zweig gegeneinander geschaltet sind. Wiederum parallel dazu ist jeweils noch ein Varistor Varl ...Var4 geschaltet. Die beiden Halbleiter-Schalteinheiten SCSa, SCSb stellen den eigentlichen Halbleiter-Schalter SCS dar. Er besteht, wie bereits erläutert, aus den folgenden Komponenten: Insgesamt sind vier IGBT's T1...T4 vorgesehen, davon in jedem Pfad zwei. Die IGBT's sind paarweise angesteuert. In dem Fall, wenn der Lastzweig bzw. Pfad A die abschaltende Seite ist, werden zuerst die IGBT's T1 und 12 eingeschaltet. Da die Stromrichtung im Umschaltmoment zufällig ist, sind die IGBT's in Reihe gegeneinander geschaltet. Während der Umschaltung auf den anderen Lastzweig bzw. Pfad B werden die IGBT's 1 und 2 ausgeschaltet und die IGBT's der anderen Seite nahezu gleichzeitig eingeschaltet. Parallel zu jedem IGBT T1...T4 sind Dioden D1...D4 vorgesehen. Wiederum parallel dazu ist jeweils noch ein Varistor Varl ...Var4 geschaltet. Diese Varistoren dienen dem Entladen bzw. Laden der Streuimpedanzen (Streuinduktivität) der Transformatorstufe. Es ist zu sehen, dass die elektrische Schaltung des Halbleiter-Schalters SCS in jedem Zweig A bzw. B identisch aufgebaut ist und die beschriebenen Halbleiter-Schalteinheiten SCSa und SCSb enthält. Im unteren Teil der Figur 2 ist die elektrische Zusammenführung zu sehen, die zum hier nicht dargestellten, weiter oben erläuterten Übergangskontakt TC führt.
Figur 3 zeigt eine Realisierungsform eines erfindungsgemäßen Stufenschalters.
Hierbei sind wiederum Wicklungsanzapfungen, hier n, n+1 , n+2, gezeigt, die mit langgestreckten, dünnen bleistiftartigen, festen Kontaktfingern KF1...KF3 elektrisch verbunden sind. Diesen
Kontaktfingern KF1...KF3 gegenüberliegend sind jeweils weitere, ebenso ausgebildete langestreckte Kontaktfinger AF1...AF3 als Ableitfinger vorgesehen, die miteinander leitend verbunden sind und die Lastableitung LA bilden. Oberhalb der horizontal in einer Ebene liegenden Kontaktfinger KF1...KF3 und AF1 ...AF3 beider Seiten ist ein durch Striche hier angedeuteter Kontaktträger KT vorgesehen, der senkrecht zur Längsausdehnung der Kontaktfinger bewegbar ist. Die Bewegungsrichtung ist wiederum durch einen Pfeil symbolisiert.
Auf dem Kontaktträger KT, auf der den Kontaktfingern KF1 ...KF3; AF1... AF3 zugewandten Seite, sind Kontaktstücke angeordnet, die auf dem Kontaktträger KT fixiert sind und in unveränderlicher geometrischer Anordnung zueinander mit diesem bewegt werden. Dabei handelt es sich zum einen um das Kontaktstück MC, das die jeweilige Wicklungsanzapfung direkt im stationären Betrieb mit dem gegenüberliegenden Kontaktfinger der Lastableitung LA verbindet. Zum anderen sind seitlich und symmetrisch dazu angeordnet zwei separate weitere Kontaktstücke TCa und TCb vorgesehen. Das Kontaktstück TCa steht elektrisch mit dem Eingang der ersten Halbleiter-Schalteinheit SCSa in Verbindung. Das zweite Kontaktstück TCb steht elektrisch mit dem Eingang der zweiten Halbleiter- Schalteinheit SCSb in Verbindung. Schließlich ist noch auf der anderen Seite auf dem Kontaktträger KT ein weiteres Kontaktstück TC vorgesehen, das elektrisch mit dem Ausgang der beiden Halbleiter- Schalteinheiten SCSa, SCSb verbunden ist. Die erläuterten weiteren Kontaktstücke - neben dem Kontaktstück MC - sind geometrisch derart angeordnet, dass, je nach Schaltrichtung, bei Bewegung des Kontaktträgers KT das Kontaktstück TCa bzw. TCb kurzzeitig einen der Kontaktfinger KF1...KF3 kontaktiert. Das Kontaktstück TC auf der anderen Seite ist geometrisch derart angeordnet, dass es während einer Umschaltung, d. h. Betätigung des Kontaktträgers KT, kurzzeitig Kontakt zu einem der Kontaktfinger AF1...AF3 der Lastableitung LA herstellt. Im stationären Betrieb sind alle diese
Kontaktstücke TCa, TCb, TC nicht geschaltet; die elektrische Verbindung direkt von der jeweils geschalteten Wicklungsanzapfung, hier n+1 , zur Lastableitung LA erfolgt ausschließlich durch das Kontaktstück MC, während die gesamte Elektronik freigeschaltet ist.
In dieser Figur 3 sind jeweils durch Strichpunktlinie die Elektronikeinheit 1 und die Mechanikeinheit 2 angedeutet, die durch eine Durchführungsplatte 3 voneinander getrennt sind.
In Figur 4 und 5 ist jeweils die Elektronikeinheit 1 in unterschiedlichen Darstellungen gezeigt. Unten wird sie durch die bereits erläuterte Durchführungsplatte 3 abgeschlossen, durch die Durchführungen 4 führen. Dabei handelt es sich um drei separate Durchführungen, wobei die erste Durchführung 4a die elektrische Verbindung zum Kontakt TCa herstellt, die zweite Durchführung 4b die elektrische Verbindung zum Kontakt TC herstellt und die dritte Durchführung 4c die elektrische Verbindung zum Kontakt TCb herstellt. Diese Kontakte und ihre gerätetechnische Ausbildung wurden bereits weiter vorn erläutert. An jeder Durchführung 4 ist ein elektrisch leitender Anschlusswinkel 5 angeordnet, an dem eine Leiterplatte 6 befestigt ist und leitend mit ihm in Verbindung steht. Die Leiterplatte 6 trägt die elektrischen bzw. elektronischen Bauelemente, die bereits in Figur 2 gezeigt und weiter oben erläutert wurden. Diese Leiterplatte 6 wird von einem elektrisch leitendem Gehäuse umschlossen, das aus zwei Gehäuseteilen 7, 8 besteht. Die gesamte Anordnung wird von einer Abdeckung 9 aus elektrisch leitendem Material umschlossen. Die Abdeckung 9 ist geerdet. Mit einer solchen Abdeckung 9 wird neben der Sicherstellung des Berührungsschutzes zusammen mit den Gehäuseteilen 7, 8 eine parasitäre Kapazität aufgespannt, die zur Potentialanlenkung der Elektronikeinheit 1 im stationären Betrieb dient. Dies ist vorteilhaft, da die Elektronikeinheit 1 ansonsten im stationären Betrieb vollständig galvanisch getrennt wäre.
Gezeigt sind weiterhin seitliche Stützen 10, 11 , die die Leiterplatte 6 tragen. Ferner eine leitende Folie 12 und eine elektrisch leitende Anlenkung 13. Diese Bauteile dienen erfindungsgemäß dazu, die Gehäuseteile 7 und 8 elektrisch leitend mit dem Potential der Leiterplatte 6 zu verbinden. Weiterhin ist eine Bohrung 14 angedeutet, die zur Befestigung der Gehäuseteile 7, 8 dienen kann.
Durch die erfindungsgemäße Anlenkung der elektrisch leitenden Gehäuseteile 7, 8, die die Leiterplatte 6 vollständig umschließen, werden mehrere Dinge erreicht. Neben dem - selbstverständlichen - mechanischen Schutz der Leiterplatte 6 und der auf ihr befestigten Bauelemente wird auf einfache und kostengünstige Weise auch eine Abschirmung der gesamten Elektronikeinheit 1 sowie eine Feldsteuerung erzielt. Neben der Abschirmung und Feldsteuerung zur definierten Potentialanlenkung der gesamten Elektronikeinheit 1 dienen die Gehäuseteile 7, 8 dem mechanischen Schutz beim Einstecken bzw. Auswechseln der Elektronikeinheit 1. Ferner können die Gehäuseteile 7, 8 auch eine elektrische Verbindung zwischen dem Ableitpotential auf der Elektronikeinheit 1 sowie eine
Durchführung herstellen; dies ist jedoch nicht zwingend.
Figur 6 zeigt in schematischer Darstellung die Anordnung eines erfindungsgemäßen Stufenschalters an einem Stufentransformator. In Figur 6 ist in schematischer Darstellung ein Kessel 15 eines Regeltransformators gezeigt, in dessen Innerem sich Wicklungen 16 und mindestens ein Eisenjoch 17 befinden. Oben ist der Kessel 15 durch einen Transformatordeckel 18 abgeschlossen. Üblicherweise ist der komplette Kessel 15 ölgefüllt. Oberhalb des Transformatordeckels 18 sind noch die MS- Durchführung 9 und die NS-Durchführung 20 angedeutet. Die Verbindung zu der Primär- bzw. Sekundärseite der Wicklung 16 im Inneren des Transformators und die elektrischen Verbindungen von der Regelwicklung zum Stufenschalter sind nicht gezeigt. Oberhalb des Eisenjoches 17 ist ein Stufenschalter angeordnet, der eine Elektronikeinheit 1 und darunter eine Mechanikeinheit 2, den Wähler, aufweist. Elektronikeinheit 1 und Mechanikeinheit 2 sind durch eine horizontale
Durchführungsplatte 3 hermetisch voneinander getrennt. Die elektrischen Verbindungen von den beiden Teilen des Stufenschalters durch die Durchführungsplatte 3 hindurch sind wiederum nicht dargestellt. Der Stufenschalter besitzt die bereits erläuterte Abdeckung 9. Es ist zu sehen, dass sich der eigentliche Lastumschalter in der Elektronikeinheit 1 oberhalb des Transformatordeckels 18 befindet, während sich die Mechanikeinheit 2 innerhalb des Transformators, d. h. unterhalb des Transformatordeckels 15 und der Durchführungsplatte 3 des Stufenschalters befindet.

Claims

Patentansprüche
1. Stufenschalter des Hybrid-Typs zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen
Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators,
mit mechanischen Kontakten zur Dauerstromführung und zur Vorwahl der neuen
Wicklungsanzapfung, auf die umgeschaltet werden soll,
sowie mit Halbleiter-Schalteinheiten zur eigentlichen unterbrechungslosen Lastumschaltung, dadurch gekennzeichnet,
dass der Stufenschalter in Elektronikeinheit (1 ) und Mechanikeinheit (2) unterteilt ist,
dass die Mechanikeinheit (2) die mechanischen Kontakte (MCa, MCb, TCa, TCb, TC) enthält, dass die Elektronikeinheit (1 ) in jeder Phase die Halbleiter-Schalteinheiten (SCSa, SCSb) enthält, dass Elektronikeinheit (1 ) und Mechanikeinheit (2) durch eine Durchführungsplatte (3) voneinander getrennt sind,
dass die Halbleiter-Schalteinheiten (SCSa, SCSb) jeder Phase auf eine Leiterplatte (6) in der Elektronikeinheit (1 ) angeordnet sind
und dass die Elektronikeinheit (1 ) vollständig von einem elektrisch leitenden Gehäuse (7, 8) umfasst ist, das elektrisch an das Potential der Leiterplatte (6) angelenkt ist.
2. Stufenschalter nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gehäuse (7, 8) aus zwei separaten Gehäuseteilen besteht.
3. Stufenschalter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Elektronikeinheiten (1 ) aller Phasen von einer gemeinsamen Abdeckung (9) aus elektrisch leitendem Material umschlossen sind.
4. Stufenschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mechanikeinheit (2) innerhalb des Kessels (15) des Stufentransformators angeordnet ist, während die Elektronikeinheit (1) außerhalb des Stufentransformators angeordnet ist.
5. Stufenschalter nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Stufenschalter oberhalb eines Eisenjochs (17) des Stufentransformators angeordnet ist, derart, dass die Elektronikeinheit (1 ) oberhalb des Transformatordeckels (18) angeordnet ist.
EP10798975.8A 2010-02-24 2010-12-23 Stufenschalter Not-in-force EP2539910B1 (de)

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