EP3465710A1 - Laststufenschalterkopf sowie laststufenschalter mit laststufenschalterkopf - Google Patents

Laststufenschalterkopf sowie laststufenschalter mit laststufenschalterkopf

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EP3465710A1
EP3465710A1 EP17729022.8A EP17729022A EP3465710A1 EP 3465710 A1 EP3465710 A1 EP 3465710A1 EP 17729022 A EP17729022 A EP 17729022A EP 3465710 A1 EP3465710 A1 EP 3465710A1
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EP
European Patent Office
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load tap
changer
region
head
changer head
Prior art date
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EP17729022.8A
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English (en)
French (fr)
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EP3465710B1 (de
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Jörg Atmanspacher
Michael Goss
Johannes Stempfhuber
Klaus Schlepp
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Maschinenfabrik Reinhausen GmbH, Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG filed Critical Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Publication of EP3465710A1 publication Critical patent/EP3465710A1/de
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Publication of EP3465710B1 publication Critical patent/EP3465710B1/de
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    • H01H2009/0061—Monitoring tap change switching devices

Definitions

  • the invention relates to an on-load tap-changer head and an on-load tap-changer with on-load tap-changer head.
  • the diverter switch oil pan is filled with a special insulating oil to cool and insulate the electrical wires.
  • a fault such as, for example, a breakdown due to insulation or insulating action of the insulation medium due to aging or moisture, there may be a strong increase in temperature with a partial decomposition of the oil in the gas and an associated abrupt increase in pressure.
  • Flow relays serve to detect an insulating oil flow triggered by a pressure increase as a result of a fault, from the interior of the on-load tap-changer to the oil expansion vessel.
  • a flow relay - also called protection relay - is known for example from DE 1 952 048 A.
  • the protective relay comprises a housing arranged outside the transformer, which is connected, on the one hand, to a pipeline coming from the tap changer head and, on the other hand, to a line leading to the oil conservator. Inside the housing, a damper with a permanent magnet and a magnetically actuated reed switch are arranged. The lines of the reed switch are usually led through ceramic feedthroughs from the inside of the housing to the outside to above the housing.
  • the invention proposes, according to a first aspect, an on-load tap-changer head for or on an on-load tap-changer comprising
  • a detector device for detecting increased flow velocity of the insulating fluid comprising
  • a flow flap which is arranged in the first region and folds from a first position to a second position from a defined flow velocity of the insulating fluid
  • a second clutch magnet disposed in close proximity to the wall in the second region
  • a switch disposed in the second region and coupled to the second clutch magnet such that flipping the flow flap from the first position to the second position actuates the switch.
  • the invention makes it possible to cleverly combine two components, namely an on-load tap-changer head and a detector device, for example in the form of a flow relay.
  • the flow flap By placing the flow flap in a separate area and the associated separation of the control room in a second area, the cost of the detector device are reduced enormously. Since the switches in the second area are no longer under oil, can be used here on commercial microswitch or the like.
  • Expensive implementation and switching elements, which must control the influences (corrosion, pressure, temperature) of the insulating oil, are superfluous. The transmission of the movements by means of magnetic couplings is particularly durable and reliable.
  • the on-load tap-changer head may be formed in any manner, preferably as a metal cast flange.
  • the first region may be formed in any desired manner, preferably by Casting or milling are introduced into the on-load tap-changer head.
  • the flow flap can be designed in any desired manner and preferably mechanically connected to the first coupling magnet directly or via a first shaft.
  • the second clutch magnet in the second area can directly or indirectly actuate one or more switches. Furthermore, each position of the flow flap in the first area can be detected by a switch in the second area via a corresponding arrangement of the coupling magnets.
  • the second region may be formed in any desired manner and be formed in the on-load tap-changer head or separately.
  • the second area can be formed above the first area outside of the on-load tap-changer, next to and / or below the first area in the on-load tap-changer and / or outside the on-load tap-changer in the multi-stage transformer, and consist of a separate housing.
  • the actuation of the switches can be designed in any desired manner, for example by a rotatable second shaft with cams for the respective switch.
  • the switches can be actuated by a preferably linear or radial movable second clutch magnet directly or via a shaft.
  • the switches can be closed or operated in any position or opened or not actuated.
  • a first coupling magnet can be removed from the immediate vicinity of the second coupling magnet and thus a switch can be opened or no longer actuated.
  • the switches can be designed in any desired manner, for example as a micro-switch, protective gas magnet switch, reed switch, folding switch, Hg tilt switch tube, proximity sensor or Hall sensor.
  • the flow flap has a recess or a panel.
  • the size of the flow flap and the recess determine at which flow rate of the insulating fluid, the flow flap folds.
  • a return divider is mechanically connected to the second clutch magnet via the second shaft, and the first clutch magnet and thus the flow flap can be folded from a second position to a first position by the second clutch magnet by actuation of the return element.
  • a return divider is formed on the flow flap, and by actuating the return spring, the flow flap is moved from a second position into a first position can be folded.
  • the return divider is arranged in the first or second region and serves for the direct or indirect return of the flow flap from the first position to the second position.
  • the cylinder is preferably formed of a glass fiber composite. Inside the cylinder a diverter switch is arranged which preferably has vacuum interrupters, switching resistors and mechanical contacts.
  • the insulating fluid is preferably a mineral or a synthetic oil.
  • FIG. 1 shows a tapped transformer with an on-load tap-changer comprising an on-load tap-changer head in a first embodiment
  • FIG. FIG. 2 is an enlarged sectional view of a portion of the on-load tap-changer head of FIG. 1 ;
  • FIG. 3a is a sectional view taken along section line A of FIG. 2, the on-load tap-changer head of FIG. 1, which comprises a first embodiment of a detector device;
  • FIG. 3b is a sectional view similar to FIG. 3a shows a second embodiment of the on-load tap-changer head comprising the first embodiment of the detector device;
  • FIG. 4a is a perspective view of a portion of the first embodiment of the detector device incorporated in the on-load tap-changer head of FIG. 3a is installed;
  • FIG. 4b is a perspective view similar to FIG. 4a of the part of the detector device of FIG. 4a, which in the on-load tap-changer head of FIG. 3b is installed;
  • FIG. 5a a along the section line A of FIG. 2 is a sectional view of the on-load tap-changer head of FIG. 1, which includes a second embodiment of the detector device;
  • FIG. 5b is a sectional view similar to FIG. 5a of a third embodiment of the on-load tap-changer head
  • FIG. FIG. 6a is a perspective view of a part of the second embodiment of FIG.
  • Detector device incorporated in the on-load tap-changer head of FIG. 5a is installed;
  • FIG. FIG. 6b is a perspective view similar to FIG. 6a of the part of the detector device from FIG. 6a, which in the on-load tap-changer head of FIG. 5b is installed.
  • a step transformer 40 with a control winding and a main winding 41 is shown schematically.
  • an on-load tap-changer 10 which includes an on-load tap-changer head 20 in a first embodiment, a cylinder 1 1, a cover 13 and a bottom 14.
  • the cylinder 1 1 is preferably made of a glass fiber plastic mixture or other insulating material.
  • the on-load tap-changer 10 is fastened via the on-load tap-changer head 20 to the transformer cover 42 of the tapped transformer 40.
  • the on-load tap-changer 10 is on its first, upper side 12 with the cover 13 and on its second, lower side 15 closed with the bottom 14.
  • a load switching unit 16 is arranged in the interior 19 of the on-load tap changer 10. This can, for example mechanical switching contacts, vacuum interrupters, switching resistors, etc. have. Externally on the tapped transformer 40, an Olausdehnungsgefäß 43 is attached.
  • the insulating fluid 17 located in the on-load tap-changer 10 is hydraulically connected to the oil conservator 43 via a first region 21 in the on-load tap changer head 20.
  • the insulating fluid 17 is preferably a mineral oil or a synthetic oil.
  • the tapped transformer 40 is filled with the insulating fluid 17 inside.
  • the on-load tap-changer 10 can be designed either as a diverter switch with selector or load selector. Depending on the type of on-load tap changer 10, a fine selector with or without preselection 47 can be arranged below the bottom 14.
  • the on-load tap-changer 10 is connected via lines 46 to the control winding / main winding 41.
  • the winding structure is only schematically indicated here. Depending on the design of the tapped transformer, one or more windings are arranged on one or more cores. The windings are surrounded by the insulating fluid 17.
  • the first region 21 of the on-load tap-changer head 20 in the first embodiment with a part of a detector device 39 is shown in section.
  • a flow flap 24 is arranged, which is rotatably mounted on a shaft 28.
  • the flow flap 24 is in a first position 24A. Due to the bearing on the shaft 28, the flow flap 24 can be folded from the first position 24A to the second position 24B.
  • the folding over takes place on the basis of a rapid rise in pressure of the insulating fluid 17 in the interior 19 of the on-load tap changer 10.
  • the insulating fluid 17 flows from the interior 19 (flow direction 18) of the on-load tap changer 10 through the first region 21 and a line flange 48 to the oil expansion tank 43.
  • FIG. 3a is a schematic detail view of the section A of FIG. 2 of the on-load tap-changer head 20 in the first embodiment, which comprises a first embodiment of the detector device 39.
  • the first region 21 (oil chamber) is separated by a wall 22 from a second region 23 (switching space).
  • both areas are formed in the on-load tap-changer head 20.
  • the flow flap 24 is mechanically connected via a first shaft 28 with a first coupling magnet 25, which is arranged in the immediate vicinity of the wall 22.
  • In the second region 23 is in the immediate vicinity of the wall 22 of the second Coupling magnet 26 is arranged.
  • the second clutch magnet 26 is connected via a second shaft 29 with two switches 27 on in FIG.
  • the switches 27 are actuated when the flow flap 24 has reached the second position 24B.
  • the position ranges between the first and second position can be monitored or imaged by any number of switches.
  • the switches 27 may be formed as a micro switch, inert gas magnet switch, reed switch, folding switch, Hg tilt switch tube, proximity sensor or Hall sensor.
  • FIG. 3b is a schematic detail view of the on-load tap-changer head 20, which is designed in accordance with a second embodiment and comprises the first embodiment of the detector device 39.
  • the first region 21 is separated from a second region 23 by a wall 22.
  • the first region 21 is formed in the on-load tap-changer head 20
  • the second region 23 is disposed outside of the on-load tap-changer head 20.
  • the detector device 39 is rotated 90 degrees upwardly as compared with the first embodiment of the on-load tap-changer head 20.
  • the second region 23 can be arranged outside in the vicinity of the lid 13 or also inside the tapped transformer 40 and have its own housing.
  • the flow flap 24 is mechanically connected via the shaft 28 with the first coupling magnet 25, which is arranged in the immediate vicinity of the wall 22.
  • the second clutch magnet 26 is arranged in the immediate vicinity of the wall 22.
  • the second clutch magnet 26 is connected via a second shaft 29 with one or more switches 27.
  • FIG. 4a and FIG. 4b shows in two views a part of the first embodiment of the detector device 39.
  • the second shaft 29 cooperates with two switches 27.
  • a plurality of cams 33 are formed on the second shaft 20, the switches 27th actuate.
  • a return divider 32 is formed at one end of the second shaft 29.
  • FIG. 5a shows a schematic detail view of the on-load tap-changer head 20, which is designed in accordance with a third embodiment and comprises a second embodiment of the detector device 39.
  • the first region 21 is separated from a second region 23 by a wall 22.
  • both regions are formed in the on-load tap-changer head 20.
  • the flow flap 24 is mounted on a shaft 28.
  • the first clutch magnet 25 is directly mechanically connected to the flow flap 24.
  • the second clutch magnet 26 is arranged in the immediate vicinity of the wall 22.
  • the second clutch magnet 26 is connected to a switch 27 via a second shaft 29, for example.
  • the first clutch magnet 25 when the flow flap 24 is flipped, the first clutch magnet 25 is moved from a first position 24A to a second position 24B located in the immediate vicinity of the wall 22. In the second position 24B, the first clutch magnet 25 acts through the wall 22 on the second clutch magnet 26 which performs a preferably linear movement and thus actuates the switch 27 directly or via the second shaft 29. In principle, it is also possible that in the first position, the flow flap 24, the switch 27 is actuated in the second region 23 and when folded into the second position 24B, no actuation of the switch 27th more is done.
  • FIG. 5b shows a schematic detail view of the on-load tap-changer head 20, which is designed in accordance with a fourth embodiment and comprises the second embodiment of the detector device 39.
  • the first region 21 is separated from a second region 23 by a wall 22.
  • the first area 21 is formed in the on-load tap-changer head 20
  • the second area 23 is disposed outside of the on-load tap-changer head 20.
  • the detector device 39 is in Compared to the third embodiment of the on-load tap-changer head 20 is rotated by 90 ° upwards.
  • the second region 23 may be arranged outside in the vicinity of the lid 13 or also inside the tapped transformer 40.
  • the flow flap 24 is mechanically connected via the shaft 28 with a first coupling magnet 25, which is arranged in the immediate vicinity of the wall 22.
  • the second coupling magnet 26 is arranged analogously in the immediate vicinity of the wall 22.
  • the second coupling magnet 26 is connected here, for example, via a second shaft 29 with a switch 27.
  • the first clutch magnet 25 is moved from a first position 24 A to a second position 24 B, which is located in the immediate vicinity of the wall 22.
  • the first clutch magnet 25 acts through the wall 22 on the second clutch magnet 26 which performs a preferably linear movement and thus actuates the switch 27 directly or via the second shaft 29.
  • the switch 27 is actuated in the second region 23 and when folded into the second position 24B, no actuation of the switch 27th more is done.
  • FIG. 6a and FIG. 6b shows a part of the second embodiment of the detector device 39 in two views.
  • a first clutch magnet 25 is arranged on the flow flap 24, which is rotatably mounted on the first shaft 28, a first clutch magnet 25 is arranged.
  • the first clutch magnet 25 is brought from the first position 24A to the second position 24B.
  • the first clutch magnet 25 acts on the second clutch magnet 26 in the second area 23 through the wall and actuates the switches 27.

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Abstract

Ein Laststufenschalterkopf (20) für einen Laststufenschalter (10) umfasst einen ersten Bereich (21), der im Laststufenschalterkopf (20) ausgebildet ist und durch den ein Isolierfluid (17) des Laststufenschalters (10) strömen kann; einen zweiten Bereich (23), der durch eine Wand (22) von dem ersten Bereich (21) getrennt ist; eine Detektorvorrichtung (39) zur Detektion von erhöhter Strömungsgeschwindigkeit des Isolierfluids (17), umfassend eine Strömungsklappe (24), die im ersten Bereich (21) angeordnet ist und ab einer festgelegten Strömungsgeschwindigkeit des Isolierfluids (17) aus einer ersten Position (24A) in eine zweite Position (24B) klappt; einen ersten Kupplungsmagneten (25), der an der Klappe (24) befestigt ist und sich in der zweiten Position (24B) der Strömungsklappe (24) in unmittelbarer Nähe der Wand (22) befindet; einen zweiten Kupplungsmagneten (26), der in unmittelbarer Nähe der Wand (22) in dem zweiten Bereich (23) angeordnet ist; einen Schalter (27), der in dem zweiten Bereich (23) angeordnet ist und derart an den zweiten Kupplungsmagnet (26) gekoppelt ist, dass das Umklappen der Strömungsklappe (24) aus der ersten Position (24A) in die zweite Position (24B) den Schalter (27) betätigt.

Description

LASTSTUFENSCHALTERKOPF SOWIE LASTSTUFENSCHALTER MIT
LASTSTUFENSCHALTERKOPF
Die Erfindung betrifft einen Laststufenschalterkopf sowie einen Laststufenschalter mit Laststufenschalterkopf.
An den Laststufenschalter und den Transformator werden beim Einsatz in Elektroenergiesystemen aus Gründen der Versorgungssicherheit höchste Ansprüche gestellt. Gleichzeitig gehören die Transformatoren samt Laststufenschalter zu den finanziell aufwändigsten Anlagenteilen in diesem System. Der Schutz dieser Anlagenteile hat somit höchste Priori- tat und ist im Normenwerk vorgeschrieben. Das Lastumschalterölgefäß ist mit einem speziellen Isolieröl gefüllt, um die elektrischen Leitungen zu kühlen und zu isolieren. Im Fehlerfall, wie zum Beispiel bei einem Durchschlag wegen durch Alterung oder Feuchtigkeit herabgesetzter Isolierwirkung des Isoliermediums, kann es zu einer starken Temperaturerhöhung mit einer teilweisen Zersetzung des Öls in Gas und einem damit verbundenen schlagartigen Druckanstieg kommen.
Strömungsrelais dienen dabei dazu, eine durch einen Druckanstieg infolge einer Störung ausgelöste Isolierölströmung vom Inneren des Laststufenschalters hinaus zum Ölausdeh- nungsgefäß zu detektieren. Ein derartiges Strömungsrelais - auch Schutzrelais genannt - ist beispielsweise aus der DE 1 952 048 A bekannt. Das Schutzrelais umfasst ein außer- halb des Transformators angeordnetes Gehäuse, welches einerseits mit einer Rohrleitung, die aus dem Stufenschalterkopf kommt, und andererseits mit einer Leitung, die zum Ölausdehnungsgefäß führt, verbunden ist. Im Inneren des Gehäuses sind eine Stauklappe mit einem Permanentmagnet sowie ein magnetisch betätigbarer Reed-Schalter angeordnet. Die Leitungen des Reed-Schalters werden meist durch keramische Durchführun- gen aus dem Inneren des Gehäuses nach außen bis oberhalb des Gehäuses geführt. Diese Leitungen sind außen mit einer Warneinrichtung verbunden. Bei einem plötzlichen Druckanstieg im Laststufenschalter fließt das Isolieröl aus dem Laststufenschalter durch das Gehäuse des Strömungsrelais in das Ölausdehnungsgefäß. Dabei wird die Stauklappe umgeworfen, der Permanentmagnet nähert sich dem Reed-Schalter und betätigt die darin verbauten Kontakte, und der Reed-Schalter löst ein Signal in der Warneinrichtung aus.
Vor diesem Hintergrund schlägt die Erfindung die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche vor. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen An- Sprüchen beschrieben.
Die Erfindung schlägt gemäß einem ersten Aspekt einen Laststufenschalterkopf für einen oder an einem Laststufenschalter vor, umfassend
- einen ersten Bereich, der im Laststufenschalterkopf ausgebildet ist und durch den ein Isolierfluid des Laststufenschalters strömen kann;
- einen zweiten Bereich, der durch eine Wand von dem ersten Bereich getrennt ist;
- eine Detektorvorrichtung zur Detektion von erhöhter Strömungsgeschwindigkeit des Isolierfluids, umfassend
• eine Strömungsklappe, die im ersten Bereich angeordnet ist und ab einer festgeleg- ten Strömungsgeschwindigkeit des Isolierfluids aus einer ersten Position in eine zweite Position klappt;
• einen ersten Kupplungsmagneten, der an der Klappe befestigt ist und sich in der zweiten Position der Strömungsklappe in unmittelbarer Nähe der Wand befindet;
• einen zweiten Kupplungsmagneten, der in unmittelbarer Nähe der Wand in dem zweiten Bereich angeordnet ist;
• einen Schalter, der in dem zweiten Bereich angeordnet ist und derart an den zweiten Kupplungsmagnet gekoppelt ist, dass das Umklappen der Strömungsklappe aus der ersten Position in die zweite Position den Schalter betätigt.
Die Erfindung ermöglicht es, zwei Komponenten, nämlich einen Laststufenschalterkopf und eine Detektorvorrichtung, beispielsweise in Gestalt eines Strömungsrelais, geschickt zu kombinieren. Damit wird der Aufbau eines Stufentransformators vereinfacht, da das Ölausdehnungsgefäß direkt an den Laststufenschalterkopf montiert werden kann. Durch die Platzierung der Strömungsklappe in einen separaten Bereich und die damit verbundene Abtrennung des Schaltraumes in einen zweiten Bereich werden die Kosten der Detek- torvorrichtung enorm gesenkt. Da die Schalter im zweiten Bereich nicht mehr unter Öl sind, kann hier auf handelsübliche Mikroschalter oder ähnliches zurückgegriffen werden. Kostspielige Durchführung sowie Schaltelemente, die die Einflüsse (Korrosion, Druck, Temperatur) des Isolieröls beherrschen müssen, werden überflüssig. Die Übertragung der Bewegungen mittels der Magnetkupplungen ist dabei besonders langlebig und zuverläs- sig.
Der Laststufenschalterkopf kann auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein, vorzugsweise als ein aus Metall gegossener Flansch.
Der erste Bereich kann auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein, vorzugsweise durch Gießen oder Fräsen in den Laststufenschalterkopf eingebracht werden.
Die Strömungsklappe kann auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein und vorzugsweise an dem ersten Kupplungsmagnet direkt oder über eine erste Welle mechanisch verbunden werden. Der zweite Kupplungsmagnet im zweiten Bereich kann direkt oder indi- rekt einen oder mehrere Schalter betätigen. Weiterhin kann jede Position der Strömungsklappe im ersten Bereich mit einem Schalter im zweiten Bereich über entsprechende Anordnung der Kupplungsmagnete detektiert werden.
Der zweite Bereich kann auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein und im Laststufenschalterkopf oder separat ausgebildet sein. Der zweite Bereich kann dabei über dem ers- ten Bereich außerhalb des Laststufenschalters, neben und/oder unter dem ersten Bereich im Laststufenschalter und/oder außerhalb des Laststufenschalters im Stufentransforman- tor ausgebildet sein und aus einem separaten Gehäuse bestehen.
Die Betätigung der Schalter kann auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein, beispielsweise durch eine drehbare zweite Welle mit Nocken für den jeweiligen Schalter. Außer- dem können die Schalter durch einen vorzugsweise linear oder radial bewegbaren zweiten Kupplungsmagnet direkt oder über eine Welle betätigt werden. Je nach Ausführung können die Schalter in jeder Position geschlossen bzw. betätigt oder geöffnet bzw. nicht betätigt werden. So kann beispielsweise beim Umklappten der Strömungsklappe ein erster Kupplungsmagnet aus der unmittelbarer Nähe des zweiten Kupplungsmagnets ent- fernt und damit ein Schalter geöffnet bzw. nicht mehr betätigt werden.
Die Schalter können auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein, beispielsweise als Mik- roschalter, Schutzgasmagnet-Schalter, Reed-Schalter, Klappschalter, Hg-Kippschaltröhre, Näherungssensor oder Hall-Sensor ausgebildet sein.
Es kann spezifiziert sein, dass die Strömungsklappe eine Aussparung bzw. eine Blende aufweist. Die Größe der Strömungsklappe und der Aussparung bestimmen, bei welcher Strömungsgeschwindigkeit des Isolierfluides die Strömungsklappe umklappt.
Es kann spezifiziert sein, dass ein Rücksteiler über die zweite Welle mit dem zweiten Kupplungsmagnet mechanisch verbunden ist und durch Betätigung des Rückstellers der erste Kupplungsmagnet und damit die Strömungsklappe von einer zweiten Position in eine erste Position durch den zweiten Kupplungsmagneten umgeklappt werden kann.
Es kann spezifiziert sein, dass ein Rücksteiler an der Strömungsklappe ausgebildet und durch Betätigung des Rückstellers die Strömungsklappe von einer zweiten Position in eine erste Position umgeklappt werden kann.
Je nach Ausführungsform ist der Rücksteiler im ersten oder zweiten Bereich angeordnet und dient der direkten oder indirekten Rückstellung der Strömungsklappe von der ersten Position in die zweite Position. Die Erfindung schlägt nach einem zweiten Aspekt einen Laststufenschalter vor, umfassend
- einen Laststufenschalterkopf, der gemäß dem ersten Aspekt ausgebildet ist;
- einen Zylinder der auf einer ersten Seite mit dem Laststufenschalterkopf verbunden ist,
- einen Deckel der mit dem Laststufenschalterkopf verbunden ist;
- einen Boden, der mit dem Zylinder auf einer zweiten, der ersten Seite gegenüber liegenden Seite verbunden ist;
- einen Lastumschalter im Zylinder;
- ein Isolierfluid im Zylinder.
Der Zylinder ist vorzugsweise aus einem Glasfaserverbundstoff gebildet. Im Inneren des Zylinders ist ein Lastumschalter angeordnet der vorzugsweise Vakuumschaltröhren, Überschaltwiderstände und mechanische Kontakte aufweist. Das Isolierfluid ist vorzugsweise ein mineralisches oder ein synthetisches Öl.
Die Erläuterungen zu einem der Aspekte der Erfindung, insbesondere zu einzelnen Merkmalen dieses Aspektes, gelten entsprechend auch analog für die anderen Aspekte der Erfindung.
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die daraus hervorgehenden einzelnen Merkmale sind jedoch nicht auf die einzelnen Ausführungsformen beschränkt, sondern können mit weiter oben beschriebenen einzelnen Merkmalen und/oder mit einzelnen Merkmalen anderer Ausführungsformen verbunden und/oder kombiniert werden. Die Einzelheiten in den Zeichnungen sind nur erläuternd, nicht aber beschränkend auszulegen. Die in den Ansprüchen enthaltenen Bezugszeichen sollen den Schutzbereich der Erfindung in keiner Weise beschränken, sondern verweisen lediglich auf die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen. Die Zeichnungen zeigen in
FIG. 1 einen Stufentransformator mit einem Laststufenschalter, der einen Laststufenschalterkopf in einer ersten Ausführungsform umfasst; FIG. 2 eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils des Laststufenschalterkopfes aus FIG. 1 ;
FIG. 3a eine Schnittansicht, längs der Schnittlinie A aus FIG. 2, des Laststufenschalterkopfes aus FIG. 1 , der eine erste Ausführungsform einer Detektorvorrich- tung umfasst;
FIG. 3b eine Schnittansicht ähnlich FIG. 3a einer zweiten Ausführungsform des Laststufenschalterkopfes, der die erste Ausführungsform der Detektorvorrichtung umfasst;
FIG. 4a eine perspektivische Ansicht eines Teil der ersten Ausführungsform der De- tektorvorrichtung, die in den Laststufenschalterkopf aus FIG. 3a eingebaut ist;
FIG. 4b eine perspektivische Ansicht ähnlich FIG. 4a des Teils der Detektorvorrichtung aus FIG. 4a, die in den Laststufenschalterkopf aus FIG. 3b eingebaut ist;
FIG. 5a eine längs der Schnittlinie A aus FIG. 2 geschnittene Ansicht des Laststufenschalterkopfes aus FIG. 1 , der eine zweite Ausführungsform der Detektorvor- richtung umfasst;
FIG. 5b eine Schnittansicht ähnlich FIG. 5a einer dritten Ausführungsform des Laststufenschalterkopfes;
FIG. 6a eine perspektivische Ansicht eines Teils der zweiten Ausführungsform der
Detektorvorrichtung, die in den Laststufenschalterkopf aus FIG. 5a eingebaut ist;
FIG. 6b eine perspektivische Ansicht ähnlich FIG. 6a des Teils der Detektorvorrichtung aus FIG. 6a, die in den Laststufenschalterkopf aus FIG. 5b eingebaut ist.
In FIG. 1 ist ein Stufentransformator 40 mit einer Regelwicklung und einer Stammwicklung 41 schematisch abgebildet. In das Innere des Stufentransformators 40 ragt von oben ein Laststufenschalter 10 hinein, der einen Laststufenschalterkopf 20 in einer ersten Ausführungsform, einen Zylinder 1 1 , einen Deckel 13 und einen Boden 14 umfasst. Der Zylinder 1 1 besteht vorzugsweise aus einer Glasfaserkunststoffmischung oder einem anderen Isolierstoff. Der Laststufenschalter 10 ist über den Laststufenschalterkopf 20 am Transformatordeckel 42 des Stufentransformators 40 befestigt. Der Laststufenschalter 10 ist auf seiner ersten, oberen Seite 12 mit dem Deckel 13 und auf seiner zweiten, unteren Seite 15 mit dem Boden 14 verschlossen. Im Inneren 19 des Laststufenschalters 10 ist eine Lastumschalteinheit 16 angeordnet. Diese kann beispielsweise mechanische Schaltkontakte, Vakuumschaltröhren, Überschaltwiderstände, etc. aufweisen. Außen am Stufentransformator 40 ist ein Olausdehnungsgefäß 43 angebracht. Das sich im Laststufen- Schalter 10 befindende Isolierfluid 17 ist über einen ersten Bereich 21 im Laststufenschal- terkopf 20 mit dem Olausdehnungsgefäß 43 hydraulisch verbunden. Das Isolierfluid 17 ist vorzugsweise ein mineralisches Öl oder ein synthetisches Öl. Auch der Stufentransformator 40 ist im Inneren mit dem Isolierfluid 17 gefüllt. Zur Betätigung der Lastumschalteinheit
16 wird eine Antriebswelle 44 durch den Deckel 13 geführt, die beispielweise über einen Motor 45 angetrieben wird. Der Laststufenschalter 10 kann entweder als Lastumschalter mit Wähler oder Lastwähler ausgebildet sein. Je nach Art des Laststufenschalters 10 können unterhalb des Bodens 14 ein Feinwähler mit oder ohne Vorwähler 47 angeordnet sein. Der Laststufenschalter 10 ist über Leitungen 46 mit der Regelwicklung/Stammwicklung 41 verbunden. Der Wicklungsaufbau ist hier nur schematisch ange- deutet. Je nach Bauart des Stufentransformators sind eine oder mehrere Wicklungen auf einem oder mehreren Kernen angeordnet. Die Wicklungen sind von dem Isolierfluid 17 umgeben.
In FIG. 2 ist der erste Bereich 21 des Laststufenschalterkopfes 20 in der ersten Ausführungsform mit einem Teil einer Detektorvorrichtung 39 im Schnitt dargestellt. Im ersten Bereich 21 ist eine Strömungsklappe 24 angeordnet, die auf einer Welle 28 drehbar gelagert ist. Die Strömungsklappe 24 befindet sich in einer ersten Position 24A. Durch die Lagerung auf der Welle 28 kann die Strömungsklappe 24 von der ersten Position 24A in die zweite Position 24B umgeklappt werden. Das Umklappen erfolgt auf Grund eines schnellen Druckanstiegs des Isolierfluides 17 im Inneren 19 des Laststufenschalters 10. Dabei strömt das Isolierfluid 17 aus dem Inneren 19 (Strömungsrichtung 18) des Laststufenschalters 10 durch den ersten Bereich 21 und einen Leitungsflansch 48 zum Olausdehnungsgefäß 43.
In FIG. 3a ist eine schematische Detailansicht des Schnittes A aus FIG. 2 des Laststufenschalterkopfes 20 in der ersten Ausführungsform gezeigt, der eine erste Ausführungsform der Detektorvorrichtung 39 umfasst. Der erste Bereich 21 (Ölraum) ist durch eine Wand 22 von einem zweiten Bereich 23 (Schaltraum) abgetrennt. Bei dieser Ausführungsform des Laststufenschalterkopfes 20 sind beide Bereiche im Laststufenschalterkopf 20 ausgebildet. Die Strömungsklappe 24 ist über eine erste Welle 28 mit einem ersten Kupplungsmagneten 25, der in unmittelbarer Nähe der Wand 22 angeordnet ist, mechanisch verbunden. Im zweiten Bereich 23 ist in unmittelbarer Nähe der Wand 22 der zweite Kupplungsmagnet 26 angeordnet. Der zweite Kupplungsmagnet 26 ist über eine zweite Welle 29 mit zwei Schaltern 27 über in FIG. 4a dargestellte Nocken 33 verbunden. In dieser Ausführungsform werden beim Umklappen der Strömungsklappe 24 von der ersten Position 24A in die zweite Position 24B die erste Welle 28 und der erste Kupplungsmag- net 25 gedreht. Diese Drehbewegung wird magnetisch durch die Wand 22 auf den zweiten Kupplungsmagnet 26 und die zweite Welle 29 übertragen, sodass die Schalter 27 betätigt werden. In dieser Ausführungsform werden die Schalter 27 betätigt, wenn die Strömungsklappe 24 die zweite Position 24B erreicht hat. Die Stellungsbereiche zwischen erster und zweiter Position können durch beliebig viele Schalter überwacht bzw. abgebil- det werden. Die Schalter 27 können als Mikroschalter, Schutzgasmagnet-Schalter, Reed- Schalter, Klappschalter, Hg-Kippschaltröhre, Näherungssensor oder Hall-Sensor ausgebildet sein.
In FIG. 3b ist eine schematische Detailansicht des Laststufenschalterkopfes 20 gezeigt, der gemäß einer zweiten Ausführungsform ausgebildet ist und die erste Ausführungsform der Detektorvorrichtung 39 umfasst. Der erste Bereich 21 ist durch eine Wand 22 von einem zweiten Bereich 23 abgetrennt. Bei dieser Ausführungsform des Laststufenschalterkopfes 20 ist zwar der erste Bereich 21 im Laststufenschalterkopf 20 ausgebildet, jedoch ist der zweite Bereich 23 außerhalb des Laststufenschalterkopfes 20 angeordnet. Außerdem ist die Detektorvorrichtung 39 im Vergleich zu der ersten Ausführungsform des Laststufenschalterkopfes 20 um 90° nach oben gedreht. Der zweite Bereich 23 kann außen in der Nähe des Deckels 13 oder auch im Innern des Stufentransformators 40 angeordnet sein und ein eigenes Gehäuse aufweisen. Die Strömungsklappe 24 ist über die Welle 28 mit dem ersten Kupplungsmagneten 25, der in unmittelbarer Nähe der Wand 22 angeordnet ist, mechanisch verbunden. Im zweiten Bereich 23 ist in unmittelbarer Nähe der Wand 22 der zweite Kupplungsmagnet 26 angeordnet. Der zweite Kupplungsmagnet 26 ist über eine zweite Welle 29 mit einem oder mehreren Schaltern 27 verbunden. Auch hier werden beim Umklappen der Strömungsklappe 24 von der ersten Position 24A in eine zweite Position 24B die erste Welle 28 und der erste Kupplungsmagnet 25 gedreht. Diese Drehbewegung wird magnetisch durch die Wand 22 auf den zweiten Kupplungs- magnet 26 und die zweite Welle 29 übertragen, sodass die Schalter 27 über in FIG. 4a dargestellte mögliche Nocken 33 betätigt werden. In dieser Ausführungsform werden die Schalter 27 betätigt, wenn die Strömungsklappe 24 die zweite Position 24B erreicht hat.
In FIG. 4a und FIG. 4b ist in zwei Ansichten ein Teil der ersten Ausführungsform der Detektorvorrichtung 39 gezeigt. Die zweite Welle 29 wirkt mit zwei Schaltern 27 zusammen. Dabei sind auf der zweiten Welle 20 mehrere Nocken 33 ausgebildet, die die Schalter 27 betätigen. Ein Rücksteiler 32 ist an einem Ende der zweiten Welle 29 ausgebildet. Durch dessen Betätigung, d.h. durch Drehen, wird über die beiden Kupplungsmagnete 25, 26 die Strömungsklappe von der zweiten Position 24B zurück in die erste Position 25A geklappt. Die Strömungsklappe 24 wird dabei durch das Isolierfluid 17 bei einer festgelegten Strömungsrichtung 18 umgeklappt. Durch die Größe der Aussparung 30, auch Blende genannt, und der Größe der Strömungsklappe kann die zu detektierende Strömungsgeschwindigkeit, bei der die Strömungsklappe 24 umklappt bzw. ausgelöst wird, festgelegt werden.
In FIG. 5a ist eine schematische Detailansicht des Laststufenschalterkopfes 20 gezeigt, der gemäß einer dritten Ausführungsform ausgebildet ist und eine zweite Ausführungsform der Detektorvorrichtung 39 umfasst. Der erste Bereich 21 ist durch eine Wand 22 von einem zweiten Bereich 23 abgetrennt. Bei dieser Ausführungsform des Laststufenschalterkopfes 20 sind wie bei der ersten Ausführungsform beide Bereiche im Laststufen- schalterkopf 20 ausgebildet. Die Strömungsklappe 24 ist auf einer Welle 28 gelagert. Bei dieser Ausführungsform der Detektorvorrichtung 39 ist der erste Kupplungsmagnet 25 direkt mechanisch mit der Strömungsklappe 24 verbunden. Im zweiten Bereich 23 ist in unmittelbarer Nähe der Wand 22 der zweite Kupplungsmagnet 26 angeordnet. Der zweite Kupplungsmagnet 26 ist hier beispielsweise über eine zweite Welle 29 mit einem Schalter 27 verbunden. In dieser Ausführungsform wird beim Umklappen der Strömungsklappe 24 der erste Kupplungsmagnet 25 von einer ersten Position 24A in eine zweite Position 24B, die sich in unmittelbarer Nähe der Wand 22 befindet, bewegt. In der zweiten Position 24B wirkt der erste Kupplungsmagnet 25 durch die Wand 22 auf den zweiten Kupplungsmagnet 26 der eine vorzugsweise lineare Bewegung durchführt und damit den Schalter 27 direkt oder über die zweite Welle 29 betätigt. Das Betätigen des Schalters erfolgt durch Drücken bzw. Ziehen des zweiten Kupplungsmagneten 26. Prinzipiell ist es auch möglich, dass in der ersten Position die Strömungsklappe 24 die Schalter 27 im zweiten Bereich 23 betätigt und beim Umklappen in die zweite Position 24B keine Betätigung des Schalters 27 mehr erfolgt.
In FIG. 5b ist eine schematische Detailansicht des Laststufenschalterkopfes 20 gezeigt, der gemäß einer vierten Ausführungsform ausgebildet ist und die zweite Ausführungsform der Detektorvorrichtung 39 umfasst. Der erste Bereich 21 ist durch eine Wand 22 von einem zweiten Bereich 23 abgetrennt. Bei dieser Ausführungsform des Laststufenschalterkopfes 20 ist zwar wie bei der zweiten Ausführungsform der erste Bereich 21 im Laststufenschalterkopf 20 ausgebildet, jedoch ist der zweite Bereich 23 außerhalb des Laststufenschalterkopfes 20 angeordnet. Außerdem ist die Detektorvorrichtung 39 im Vergleich zu der dritten Ausführungsform des Laststufenschalterkopfes 20 um 90° nach oben gedreht. Der zweite Bereich 23 kann außen in der Nähe des Deckels 13 oder auch im Innern des Stufentransformators 40 angeordnet sein. Die Strömungsklappe 24 ist über die Welle 28 mit einem ersten Kupplungsmagneten 25, der in unmittelbarer Nähe der Wand 22 angeordnet ist, mechanisch verbunden. Im zweiten Bereich 23 ist analog in unmittelbarer Nähe der Wand 22 der zweite Kupplungsmagnet 26 angeordnet. Der zweite Kupplungsmagnet 26 ist hier beispielsweise auch über eine zweite Welle 29 mit einem Schalter 27 verbunden. Auch hier wird beim Umklappen der Strömungsklappe 24 der erste Kupplungsmagnet 25 von einer ersten Position 24A in eine zweite Position 24B, die sich in unmittelbarer Nähe der Wand 22 befindet, bewegt. In der zweiten Position 24B wirkt der erste Kupplungsmagnet 25 durch die Wand 22 auf den zweiten Kupplungsmagnet 26 der eine vorzugsweise lineare Bewegung durchführt und damit den Schalter 27 direkt oder über die zweite Welle 29 betätigt. Das Betätigen des Schalters erfolgt durch Drücken bzw. Ziehen des zweiten Kupplungsmagneten 26. Prinzipiell ist es auch möglich, dass in der ersten Position die Strömungsklappe 24 die Schalter 27 im zweiten Bereich 23 betätigt und beim Umklappen in die zweite Position 24B keine Betätigung des Schalters 27 mehr erfolgt.
In FIG. 6a und FIG. 6b ist in zwei Ansichten ein Teil der zweiten Ausführungsform der Detektorvorrichtung 39 gezeigt. An der Strömungsklappe 24, die drehbar auf der ersten Welle 28 gelagert ist, ist ein erster Kupplungsmagnet 25 angeordnet. Beim Umklappen der Strömungsklappe 24 durch die Strömung des Isolierfluids 17 in eine Strömungsrichtung 18, wird der erste Kupplungsmagnet 25 von der ersten Position 24A in die zweite Position 24B gebracht. In der zweiten Position 24B wirkt der erste Kupplungsmagnet 25 durch die Wand auf den zweiten Kupplungsmagnet 26 im zweiten Bereich 23 und betätigt die Schalter 27.
BEZUGSZEICHEN
10 Laststufenschalter
1 1 Zylinder
12 erste Seite von 10
13 Deckel
14 Boden
15 zweite Seite von 10
16 Lastumschalter
17 Isolierfluid 18 Strömungsrichtung
19 Innere von 10
20 Laststufenschalterkopf
21 erster Bereich (Ölraum)
22 Wand
23 zweiter Bereich (Schaltraum)
24 Strömungsklappe
24A/24B erste/zweite Position von 24
25 erster Kupplungsmagnet
26 zweiter Kupplungsmagnet
27 Schalter
28 erste Welle
29 zweite Welle
30 Aussparung, Blende
31 Stift
32 Rücksteiler
33 Nocke
39 Detektorvorrichtung
40 Stufentransformator
41 Stammwicklung/Regelwicklung
42 Transformatordeckel
43 Ölausdehnungsgefäß
44 Antriebswelle
45 Motor
46 Leitungen
47 Feinwähler/Vorwähler
48 Leitungsflansch

Claims

ANSPRÜCHE
Laststufenschalterkopf (20) für einen Laststufenschalter (10), umfassend
einen ersten Bereich (21 ), der im Laststufenschalterkopf (20) ausgebildet ist und durch den ein Isolierfluid (17) des Laststufenschalters (10) strömen kann;
einen zweiten Bereich (23), der durch eine Wand (22) von dem ersten Bereich (21 ) getrennt ist;
eine Detektorvorrichtung (39) zur Detektion von erhöhter Strömungsgeschwindigkeit des Isolierfluids (17), umfassend
• eine Strömungsklappe (24), die im ersten Bereich (21 ) angeordnet ist und ab einer festgelegten Strömungsgeschwindigkeit des Isolierfluids (17) aus einer ersten Position (24A) in eine zweite Position (24B) klappt;
• einen ersten Kupplungsmagneten (25), der an der Klappe (24) befestigt ist und sich in der zweiten Position (24B) der Strömungsklappe (24) in unmittelbarer Nähe der Wand (22) befindet;
• einen zweiten Kupplungsmagneten (26), der in unmittelbarer Nähe der Wand (22) in dem zweiten Bereich (23) angeordnet ist;
• einen Schalter (27), der in dem zweiten Bereich (23) angeordnet ist und derart an den zweiten Kupplungsmagnet (26) gekoppelt ist, dass das Umklappen der Strömungsklappe (24) aus der ersten Position (24A) in die zweite Position (24B) den Schalter (27) betätigt.
Laststufenschalterkopf (20) nach dem vorigen Anspruch, wobei
der zweite Bereich (23) im Laststufenschalterkopf (20) oder außerhalb des Laststufen- schalterkopfes (20) ausgebildet ist.
Laststufenschalterkopf (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei
der erste Kupplungsmagnet (25) über eine erste Welle (28) mit der Strömungsklappe
(24) verbunden ist;
der zweite Kupplungsmagnet (26) über eine zweite Welle (29) mit dem Schalter (27) verbunden ist;
durch das Umklappen der Strömungsklappe (24) aus der ersten Position (24A) in die zweite Position (24B) der Schalter (27) durch Drehung der ersten und der zweiten Welle (28, 29) sowie des ersten und des zweiten Kupplungsmagneten (25, 26) betätigt wird.
4. Laststufenschalterkopf (20) nach dem vorigen Anspruch, wobei
- ein Rücksteiler (32) über die zweite Welle (29) mit dem zweiten Kupplungsmagneten (26) mechanisch verbunden ist;
- durch Betätigung des Rückstellers (32) der erste Kupplungsmagnet (25) und damit die Strömungsklappe (24) von einer zweiten Position (24B) in eine erste Position (24A) durch den zweiten Kupplungsmagneten (26) umgeklappt werden kann.
5. Laststufenschalterkopf (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei
- der erste Kupplungsmagnet (25) direkt mit der Strömungsklappe (24) verbunden ist;
- der zweite Kupplungsmagnet (26) mit dem Schalter (27) verbunden ist;
- durch das Umklappen der Strömungsklappe (24) aus der ersten Position (24A) in die zweite Position (24B) der erste Kupplungsmagnet (25) in unmittelbare Nähe des zweiten Kupplungsmagneten (26) gebracht wird und damit der Schalter (27) durch den zweiten Kupplungsmagneten (26) betätigt wird.
6. Laststufenschalterkopf (20) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
- der Schalter (27) als Mikroschalter ausgebildet ist.
7. Laststufenschalterkopf (20) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
- die Strömungsklappe (24) eine Aussparung (30) aufweist.
8. Laststufenschalterkopf (20) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
- ein Rücksteiler (32) an der Strömungsklappe (24) ausgebildet ist;
- durch Betätigung des Rückstellers (32) die Strömungsklappe (24) von einer zweiten Position (24B) in eine erste Position (24A) umgeklappt werden kann.
9. Laststufenschalter (10), umfassend
- einen Laststufenschalterkopf (20), der gemäß einem der vorigen Ansprüche ausgebildet ist;
- einen Zylinder (1 1 ), der auf einer ersten Seite (12) mit dem Laststufenschalterkopf (20) verbunden ist,
- einen Deckel (13), der mit dem Laststufenschalterkopf (20) verbunden ist;
- einen Boden (14), der mit dem Zylinder (1 1 ) auf einer zweiten, der ersten Seite (12) gegenüber liegenden Seite (15) verbunden ist;
- einen Lastumschalter (16) im Zylinder (1 1 );
- ein Isolierfluid (17) im Zylinder (1 1 ).
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