EP4111480A1 - Vorrichtung zur begrenzung eines kurzschlussstromes in einem laststufenschalter sowie laststufenschalter mit dieser vorrichtung - Google Patents

Vorrichtung zur begrenzung eines kurzschlussstromes in einem laststufenschalter sowie laststufenschalter mit dieser vorrichtung

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EP4111480A1
EP4111480A1 EP21715521.7A EP21715521A EP4111480A1 EP 4111480 A1 EP4111480 A1 EP 4111480A1 EP 21715521 A EP21715521 A EP 21715521A EP 4111480 A1 EP4111480 A1 EP 4111480A1
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EP
European Patent Office
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current
changer
load tap
power line
measurement signal
Prior art date
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EP21715521.7A
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Laurenc KIRCHNER
Sebastian Rehkopf
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Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Scheubeck GmbH and Co
Original Assignee
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
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    • H01H9/541—Contacts shunted by semiconductor devices
    • H01H9/542—Contacts shunted by static switch means

Definitions

  • the invention relates to a device for limiting a short-circuit current in an on-load tap-changer, in particular in a diverter switch of the on-load tap-changer, and an on-load tap-changer comprising a device for limiting a short-circuit current in the on-load tap-changer.
  • On-load tap-changers are known to be used for uninterrupted switching between tween different winding taps of a control winding of a Jardinntransforma sector and thus for voltage regulation. They usually consist of a selector for the powerless selection of the winding tap of the step transformer that is to be switched to, as well as a diverter switch for the actual, uninterrupted switchover from the previously wired winding tap to the new, pre-selected winding tap.
  • the selector usually has two movable selector contacts which peel off the winding taps.
  • the diverter switch usually has switching contacts and resistors for the actual load switching.
  • the switching contacts are arranged in the main load branches of the diverter switch and are used to directly connect the winding tap connected by the respective selector contact to a load derivation device via the main load branch.
  • the resistors are used to limit the short-term circulating current flowing in the diverter switch during the switching process and are also referred to as transition resistors.
  • a possible malfunction is a short circuit in the on-load tap-changer, more precisely in the diverter switch, triggered by a flashover between the two main load branches. Since the two main load branches are each electrically connected to a winding tap of the control winding via a selector contact, this can result in a step short circuit. Specifically, this means that the short-circuit current flows via the main load branches and the selector contacts via a control stage of the control winding of the step transformer.
  • circuit breakers are provided that are designed to safely switch off high currents in the event of a fault. However, they require a relatively long time for this, for example 50 ms. During this period, the short-circuit current flows indefinitely via the conductive components of the tap changer and transformer, which can lead to considerable damage to the on-load tap-changer and the transformer's control winding. It is important to avoid this.
  • the improved concept is based on the idea of providing a device that makes it possible, in the event of a short circuit in the diverter switch of an on-load tap-changer, to recognize this quickly enough and to commutate the rising short-circuit current to a resistor before reaching critical values limited to permissible values until a higher-level protection system, for example a circuit breaker, trips and disconnects the transformer from the transmission network.
  • a higher-level protection system for example a circuit breaker
  • the invention proposes a device for limiting a short-circuit current in an on-load tap-changer, in particular in a diverter switch of the on-load tap-changer.
  • the device has a first sensor for measuring a current in a first power line of the on-load tap-changer, an interrupt element, a control device and a current-limiting element.
  • the interruption element is arranged in the first power line of the on-load tap-changer.
  • the current limiting element is arranged in a parallel path to the interruption element, that is, parallel to the first power line.
  • the first sensor is designed to transmit a first measurement signal, which presents the measured current in the first power line of the on-load tap changer, to the control device.
  • the current measurement and the transmission of the measurement signal can take place continuously or uninterrupted in time, preferably with a sampling rate of less than one microsecond.
  • the transmission of the measurement signal to the control unit can take place via radio, via an optical waveguide or preferably via a wire, particularly preferably via a shielded wire.
  • the sensor is preferably designed as a current transformer. In principle, however, any type of sensor that can continuously measure the temporal course of a current in a line and transmit it to a control unit in the form of a measurement signal can be used for implementing the solution according to the invention.
  • the control device is preferably designed to detect and / or determine the course over time of the measurement signal that represents the measured current.
  • the first sensor can be arranged outside a housing of the respective transformer, the voltage of which is regulated by the on-load tap changer, preferably on a cover of the transformer housing, or inside the transformer housing.
  • the interruption element can be actuated by the control device in such a way that it can interrupt the current conduction in the first power line of the on-load tap-changer, so that the current carried in the first power line commutates on the parallel path with the strombe limiting element, i.e. transferred, and through the current limiting element ment is limited.
  • the first power line electrically connects the selector, preferably a first movable selector contact, and the diverter switch, preferably a first main load branch of the on-load tap-changer.
  • the interruption element is arranged in a section of the first power line which is outside the on-load tap-changer, that is to say outside the selector and the diverter switch.
  • the interruption element has a switching time for interrupting the current conduction of less than 1.0 ms, preferably less than 0.5 ms and particularly preferably less than 0.1 ms. Due to the short reaction time of the interruption element, the rising short-circuit current is commutated to the current-limiting element before the short-circuit current reaches a critical value.
  • the interruption element can be arranged outside the transformer housing, preferably on the cover, or inside the transformer housing.
  • the interruption element is designed as a semiconductor switching element or as an explosive or explosive charge or as a mechanical Kunststoffan arrangement with an electrodynamic drive.
  • the semiconductor switching elements can be formed, for example, as IGBTs and / or thyristors.
  • Explosive charges for separating electrical connections such as cables or rails are sufficiently known from the prior art.
  • Suitable release agents include pyrotechnic cutting charges such as, for example, in the EP 0052521 A1, or detonators as they have been used for decades in medium-voltage applications such as the so-called “I s limiter”.
  • a mechanical contact arrangement with an electrodynamic drive can be designed, for example, in the form of a contact ring system, as described in DE 199 53 551 C1, and also be a possible means of interrupting the current conduction in the first power line.
  • the current-limiting element is designed for a current intensity which corresponds to a multiple of the rated current, for example 2 times the rated current of the on-load tap-changer.
  • the rated current which is also referred to as the rated through current in the relevant standards, is the current for which the on-load tap-changer is rated in continuous operation.
  • a current-limiting element of an on-load tap-changer which has a rated current of 800 A, is designed in such a way that it can briefly limit a short-circuit current to 1600 A for a period of 50 ms, for example.
  • the current-limiting element can stand as a resistor, for example as an ohmic resistance, as a PTC thermistor, as a fuse with fusible conductor or as an inductance, in particular as a coil.
  • a resistor for the device one of the transition resistors in the load switch of the on-load tap changer can preferably also be connected in parallel to the first power line.
  • the device for current limiting comprises, in addition to the first sensor, a second sensor for measuring the current in a second power line of the on-load tap changer.
  • the second sensor is designed to transmit a second measurement signal, which represents the measured current in the second power line of the on-load tap changer, to the control device.
  • the second power line preferably connects the selector, preferably a second movable selector contact, and the diverter switch, preferably a second main load branch of the diverter switch, electrically to one another.
  • the second sensor is preferably configured analogously to the first sensor and the second measurement signal is preferably configured analogously to the first measurement signal.
  • the second sensor can be arranged outside the transformer housing, in particular on the cover, or inside the transformer housing.
  • the control device is configured to actuate the interruption element when both the first measurement signal and the second measurement signal are greater than or equal to a set limit value.
  • the control device determines whether both the measured current in the first power line and the measured current in the second power line have reached or exceeded the limit value, and actuates the interruption element if this is the case.
  • the set limit value is a maximum value of the current which is a multiple of the rated current of the on-load tap-changer. Accordingly, according to this embodiment of the invention, the limit value for a load tap changer with a rated current of, for example, 800 A is set to a maximum value of the current of 1600 A. Specifically, this means that the interruption element is actuated by the control device when a current of at least 1600 A is measured in both the first and the second power line.
  • the set limit value is a maximum change in the current within a predetermined period of time.
  • a limit value according to this embodiment is 1.2 A / ps for an on-load tap-changer that is designed for a rated current of 800 A.
  • the invention proposes an on-load tap-changer for uninterrupted switching between winding taps of a tapped transformer.
  • the on-load tap-changer has a selector for powerless preselection to a selected winding tap, a diverter switch for the actual load switching from the previous winding tap to the preselected winding tap, and a first power line that electrically connects the selector and the diverter switch, preferably a first selector arm and a first main load branch connects with each other.
  • the on-load tap-changer according to the invention comprises a device for limiting a short-circuit current in the on-load tap-changer, in particular in the diverter switch of the On-load tap changer, which is formed according to the first aspect of the invention.
  • the on-load tap-changer comprises a second power line which electrically connects the selector and the diverter switch, preferably a second selector arm and a second main load branch, to one another.
  • the device comprises a second sensor for measuring the current in the second power line. The second sensor is designed to transmit a second measurement signal, which presents the measured current in the second power line of the on-load tap-changer, to the control device.
  • the invention proposes a method for limiting a short-circuit current in an on-load tap-changer, in particular in a diverter switch of the on-load tap-changer, wherein the on-load tap-changer is designed according to the second aspect of the invention and comprises a device that is designed according to the first aspect of the invention .
  • the method has the following method steps: measuring a current in a first power line of the on-load tap-changer by means of a first sensor, transmitting a first measurement signal, which represents the measured current in the first power line of the on-load tap-changer, from the first sensor to a control device, actuating an interrupt element , which is arranged in the first power line of the on-load tap-changer, in such a way that the current conduction in the first power line of the on-load tap-changer is interrupted and the current is commutated to a current-limiting element.
  • the current-limiting element is arranged parallel to the interruption element, in particular in a current path parallel to the first current line.
  • the steps of the method correspond to the features of the device according to the first aspect of the invention and to the features of the on-load tap-changer according to the second aspect of the invention. Accordingly, for the method according to the third aspect of the invention, reference is made to the advantageous explanations, preferred features and / or advantages in an analogous manner to that already explained for the device and the on-load step switch according to the second and third aspects of the invention are.
  • the method comprises the further steps, according to which, in addition to measuring the current in the first power line, a current in a second power line of the on-load tap-changer is measured by means of a second sensor, in addition to transmitting the first measurement signal, a second measurement signal, which presents the measured current in the second power line of the on-load tap-changer re, is transmitted from the second sensor to the control device, in addition, the first and second measurement signals are compared by means of the control device with a set limit value and the interruption element is actuated when both the first measurement signal and the second measurement signal is greater than or equal to the set limit value.
  • a current in a second power line of the on-load tap-changer is measured by means of a second sensor
  • a second measurement signal which presents the measured current in the second power line of the on-load tap-changer re
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of an on-load tap-changer in a schematic representation
  • FIG. 2 shows a first embodiment of the device in a schematic representation
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the device in a schematic representation
  • FIG. 4 shows a third embodiment of the device in a schematic representation
  • FIG. 5 shows a first embodiment of a method for limiting a short-circuit current in a schematic representation
  • FIG. 6 shows a second embodiment of the method in a schematic representation.
  • an exemplary embodiment of an on-load tap changer 2 for a step transformer 20 is shown schematically.
  • the step transformer 20 has a main winding 25 and a control winding 21 with different winding taps Ni, Nj, N N , which are switched on and off by the on-load tap changer 2.
  • the on-load tap-changer 2 comprises a selector 11, which can contact the different winding taps Ni, ..., Nj, ..., N N of the control winding 21 by means of two movable selector contacts, and a diverter switch 8, which does the actual load switching from the currently wired to the new, preselected winding tap.
  • the load current flows from the currently connected winding tap N + i via the respective selector contact and the diverter switch 8 to a load diverter 12.
  • the device 1 serves to limit a short-circuit current in the event of a fault in the on-load tap-changer 2, in particular the diverter switch 8.
  • the diverter switch 8 has several switching contacts and resistors for the switchover. However, the specific circuit arrangement of the diverter switch is not essential for the implementation of the invention, so that it will not be discussed in more detail.
  • the on-load tap changer 2 comprises a selector 11 with two movable selector arms, which each tap a winding Nj, NJ + I of a control winding of a step transformer (not shown) con tact.
  • the device 1 comprises a first sensor 3, which is arranged in a first power line 4, and a second sensor 9, which is arranged in a second power line 10.
  • the sensors 3, 9 are used to continuously measure the current flowing through the respective power line 4, 10 and to continuously transmit the measured current in the form of a measurement signal M1, M2 to a control device 6.
  • the sensors 3, 9 can receive the measurement signals M1 , M2 for example via a signal connection 13 to the Control device 6 transferred.
  • the first power line 4 connects a first movable selector contact of the selector 11 with the diverter switch 8 of the on-load tap-changer 2.
  • the second power line 10 connects a second movable selector contact of the selector 11 with the diverter switch 8.
  • the first power line 4 is an interruption element 5 arranged, which according to the first embodiment is designed as an IBGT switch 5, and is designed and actuated in such a way that it can commutate a short-circuit current that occurs in the diverter switch 8 in the event of a fault.
  • the semiconductor switching element 5 is actuated by the control device 6 when both the first measurement signal M1 and the second measurement signal M2 are greater than or equal to a fixed limit value.
  • the current conduction in the first current line 4 is then interrupted by the semiconductor switching element 5, so that the current is commutated to a current-limiting element 7.
  • the current-limiting element 7 is designed here, for example, as an ohmic resistor and arranged parallel to the semiconductor switching element 5, or in a current path 14 parallel to the first Stromlei device 4 and designed in such a way that it can limit the rising short-circuit current until a higher-level protection system For example, a circuit breaker is actuated and the step transformer concerned, which is regulated by the on-load tap-changer 2, is disconnected from the transmission network.
  • FIG. 3 a second embodiment of the device according to the invention is shown schematically table.
  • the device 1 from FIG. 3 has an interruption element 5 and a current-limiting element 7, which are designed, for example, in the form of a current-limiting switching unit, as is known, for example, from DE 199 53 551 C1.
  • This switching unit comprises a contact ring system with an electrodynamic drive, which interrupts the current flow in the first power line 4 in the event of a short circuit.
  • the commutation path on which the current is commutated last has a PTC element 7, which serves as a current-limiting element and is designed in such a way that it can limit the short-circuit current, until a higher-level protection system takes effect.
  • FIG. 4 shows in particular an exemplary spatial arrangement of the device 1 according to the invention.
  • the device 1 limits a short-circuit current in the event of a fault in the on-load tap-changer 2, which regulates the voltage ratio of the step transformer 20.
  • the step transformer 20 has a housing 23, in particular an oil tank, with a cover 24.
  • the on-load tap changer 2 is arranged under the cover 24 of the transformer, wherein the selector 11 is spatially below the 8 Lastumschal age.
  • the first sensor 3 arranged in the first power line 4 and the interruption element 5, which is designed here as an explosive charge in the form of an explosive capsule, are attached to the cover 20 outside the transformer housing 23.
  • the first power line 4 leads from a first selector contact that contacts a Wick treatment tap Nj (not shown), each via a bushing 22 from the inside of the housing 23 to the outside or from the outside to the inside and inside finally Lich into the diverter switch 8.
  • the Sensor 3 and the interruption element 5 are arranged between tween the bushings 22.
  • the bushings 22 can, for example, be standard bushings designed in accordance with the DIN standard for applications in the 4 kV range.
  • the resistor 7, which is located in the transformer housing 23, is arranged parallel to the first power line 4.
  • one of the transition resistors in the diverter switch 8 can serve as a current-limiting element 7 and be connected in parallel to the first power line 4.
  • the second power line 10 which leads from a second selector contact that contacts a winding tap N + i (not shown) into the diverter switch 8
  • the second sensor 9 is therefore located inside the transformer housing 23.
  • the load current is transmitted from the diverter switch 8 via a further bushing 22 from the inside to the outside to a load diverter 12.
  • the device 1 comprises the first sensor 3, the interruption element 5, the current-limiting element 7 and the control device 6.
  • the method has, for example, the successive steps 100, 200 and 500.
  • a current in a first power line of the on-load tap-changer is measured by means of the first sensor.
  • a first measurement signal is nal, which represents the measured current in the first power line of the on-load tap-changer, transmitted from the first sensor to the control device.
  • the interruption element which is arranged in the first power line of the on-load tap-changer, is actuated by the control device in such a way that the current flow in the first power line of the on-load tap-changer is interrupted and the current is commutated to the current-limiting element.
  • the device 1 additionally comprises the second sensor 9.
  • the method has, for example, steps 100, 101, 200, 201, 300, 301 and 400, with steps 100 and 200 being identical to steps 100 and 200 from FIG are trained.
  • the method from FIG. 6 additionally includes step 101, according to which, in addition to measuring the current in the first power line, in step 100 a current in a second power line of the on-load tap-changer is measured by means of the second sensor.
  • a second measurement signal which represents the measured current in the second power line of the on-load tap-changer, is transmitted from the second sensor to the control device.
  • step 300 which follows step 200, the control device is used to compare the first measurement signal with a fixed limit value. If the first measurement signal is greater than or equal to the set limit value (indicated by “Yes” in FIG. 6), the second measurement signal is compared with the set limit value in a step 301, likewise by means of the control device. If the second measurement signal is also greater than or equal to the set limit value (indicated by “Yes” in FIG. 6), in a next step 400 the interruption element is actuated by the control device.
  • step 300 In the event that it is determined in step 300 that the first measurement signal is below the set limit value (indicated by “No” in FIG. 6), steps 100 and 101 are carried out again. The interruption element is not actuated.
  • step 301 In the event that it is determined in step 301 that the second measurement signal is below the set limit value (indicated by “No” in FIG. 6), steps 100 and 101 are carried out again. The interruption element is not actuated.
  • the second measurement signal can also be compared with the limit value first and then the first measurement signal.

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  • Protection Of Transformers (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

Vorrichtung (1) zur Begrenzung eines Kurzschlussstromes in einem Laststufenschalter (2), insbesondere in einem Lastumschalter (8) des Laststufenschalters (2), umfassend einen ersten Sensor (3) zur Messung eines Stromes in einer ersten Stromleitung (4) des Laststufenschalters (2), ein Unterbrechungselement (5), eine Steuereinrichtung (6), und ein strombegrenzendes Element (7), wobei das Unterbrechungselement (5) in der ersten Stromleitung (4) des Laststufenschalters (2) angeordnet ist, das strombegrenzende Element (7) parallel zu dem Unterbrechungselement (5) angeordnet ist, der erste Sensor (3) dazu ausgebildet ist, ein erstes Messsignal M, das den gemessenen Strom in der ersten Stromleitung (4) des Laststufenschalters (2) repräsentiert, an die Steuereinrichtung (6) zu übermitteln, das Unterbrechungselement (5) durch die Steuereinrichtung (6) derart betätigbar ist, dass es die Stromführung in der ersten Stromleitung (4) des Laststufenschalters (2) unterbrechen kann, sodass der geführte Strom auf das strombegrenzende Element (7) kommutiert wird.

Description

VORRICHTUNG ZUR BEGRENZUNG EINES KURZSCHLUSSSTROMES IN EINEM LASTSTUFENSCHALTER SOWIE LASTSTUFENSCHALTER MIT DIESER
VORRICHTUNG
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Begrenzung eines Kurzschlussstromes in einem Laststufenschalter, insbesondere in einem Lastumschalter des Laststufenschalters sowie einen Laststufenschalter umfassend eine Vorrichtung zur Begrenzung eines Kurzschluss stromes in dem Laststufenschalter.
Laststufenschalter dienen bekanntermaßen zur unterbrechungslosen Umschaltung zwi schen verschiedenen Wicklungsanzapfungen einer Regelwicklung eines Stufentransforma tors und damit zur Spannungsregelung. Sie bestehen üblicherweise aus einem Wähler zur leistungslosen Vorwahl derjenigen Wicklungsanzapfung des Stufentransformators, auf die umgeschaltet werden soll, sowie einem Lastumschalter zur eigentlichen, unterbrechungs losen Umschaltung von der bisherig beschalteten Wicklungsanzapfung auf die neue, vor gewählte Wicklungsanzapfung. Für die leistungslose Vorwahl der Wicklungsanzapfungen weist der Wähler in der Regel zwei bewegliche Wählerkontakte auf, welche die Wicklungs anzapfungen beschälten. Der Lastumschalter weist für die eigentliche Lastumschaltung üblicherweise Schaltkontakte und Widerstände auf. Die Schaltkontakte sind in den Haupt lastzweigen des Lastumschalters angeordnet und dienen zur direkten Verbindung der durch den jeweiligen Wählerkontakt beschalteten Wicklungsanzapfung mit einer Lastablei tung über den Hauptlastzweig. Die Widerstände dienen zur Begrenzung des kurzzeitig, während des Umschaltvorganges im Lastumschalter fließenden Kreisstroms und werden auch als Überschaltwiderstände bezeichnet.
Bei nicht ordnungsgemäßem Betrieb des Laststufenschalters kann es zu Fehlfunktionen des Lastumschalters kommen. Eine mögliche Fehlfunktion ist ein Kurzschluss im Laststu fenschalter, genauer im Lastumschalter, ausgelöst durch einen Überschlag zwischen den beiden Hauptlastzweigen. Da die beiden Hauptlastzweige über jeweils einen Wählerkontakt mit einer Wicklungsanzapfung der Regelwicklung elektrisch verbunden sind, kann dies ei nen Stufenkurzschluss zur Folge haben. Konkret bedeutet das, dass der Kurzschlussstrom über die Hauptlastzweige und die Wählerkontakte über eine Regelstufe der Regelwicklung des Stufentransformators fließt.
Um einen Transformator im Falle eines Kurzschlusses vor größeren Schäden oder Zerstö- rung zu schützen, sind im Übertragungsnetz Leistungsschalter vorgesehen, die dafür aus gelegt sind, im Fehlerfall hohe Ströme sicher abzuschalten. Hierfür benötigen sie jedoch eine relativ lange Zeit, beispielsweise 50 ms. Während dieser Dauer fließt der Kurzschluss strom unbegrenzt über die leitenden Bauteile von Stufenschalter und Transformator, was zu einer erheblichen Schädigung des Laststufenschalters und der Regelwicklung des Transformators führen kann. Dies gilt es zu vermeiden.
Vor diesem Hintergrund schlägt die Erfindung den Gegenstand der unabhängigen Ansprü che vor. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Das verbesserte Konzept beruht auf der Idee, eine Vorrichtung bereitzustellen, die es er möglicht, im Falle eines Kurzschlusses im Lastumschalter eines Laststufenschalters diesen schnell genug zu erkennen und den ansteigenden Kurzschlussstrom noch vor dem Errei chen kritischer Werte auf einen Widerstand zu kommutieren, der den Strom auf zulässige Werte begrenzt, solange bis ein übergeordnetes Schutzsystem, beispielsweise ein Leis tungsschalter, auslöst und den Transformator vom Übertragungsnetz trennt.
Gemäß einem ersten Aspekt schlägt die Erfindung eine Vorrichtung zur Begrenzung eines Kurzschlussstromes in einem Laststufenschalter, insbesondere in einem Lastumschalter des Laststufenschalters, vor. Die Vorrichtung weist einen ersten Sensor zur Messung eines Stromes in einer ersten Stromleitung des Laststufenschalters, ein Unterbrechungselement, eine Steuereinrichtung und ein strombegrenzendes Element auf. Das Unterbrechungsele ment ist in der ersten Stromleitung des Laststufenschalters angeordnet. Das strombegren zende Element ist in einem Parallelpfad zu dem Unterbrechungselement, also parallel zur ersten Stromleitung angeordnet. Der erste Sensor ist dazu ausgebildet, ein erstes Mess signal, das den gemessenen Strom in der ersten Stromleitung des Laststufenschalters re präsentiert, an die Steuereinrichtung zu übermitteln. Die Strommessung und die Übermitt lung des Messsignals kann kontinuierlich bzw. zeitlich ununterbrochen erfolgen, bevorzugt mit einer Abtastrate von weniger als einer Mikrosekunde. Die Übermittlung des Messsignals an die Steuereinheit kann über Funk, über einen Lichtwellenleiter oder bevorzugt über einen Draht, besonders bevorzugt über einen geschirmten Draht erfolgen.
Der Sensor ist bevorzugt als Stromwandler ausgebildet. Grundsätzlich ist jedoch jede Art von Sensor, die den zeitlichen Verlauf eines Stromes in einer Leitung kontinuierlich messen und in Form eines Messsignals an eine Steuereinheit weiter übermitteln kann, für die Aus führung der erfindungsgemäßen Lösung einsetzbar. Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise dazu ausgebildet, den zeitlichen Verlauf des Mess signals, das den gemessenen Strom repräsentiert, zu erfassen und/oder zu ermitteln.
Der erste Sensor kann außerhalb eines Gehäuses des jeweiligen Transformators, dessen Spannung durch den Laststufenschalter geregelt wird, bevorzugt an einem Deckel des Transformatorgehäuses, oder innerhalb des Transformatorgehäuses angeordnet sein.
Das Unterbrechungselement ist durch die Steuereinrichtung derart betätigbar, dass es die Stromführung in der ersten Stromleitung des Laststufenschalters unterbrechen kann, so- dass der in der ersten Stromleitung geführte Strom auf den Parallelpfad mit dem strombe grenzenden Element kommutiert, also übergeben, und durch das strombegrenzende Ele ment begrenzt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform verbindet die erste Stromleitung den Wähler, vorzugsweise einen ersten beweglichen Wählerkontakt, und den Lastumschalter, vorzugs weise einen ersten Hauptlastzweig des Laststufenschalters, elektrisch miteinander.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Unterbrechungselement in einem Abschnitt der ers ten Stromleitung angeordnet, der außerhalb des Laststufenschalters, also außerhalb des Wählers und des Lastumschalters liegt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Unterbrechungselement eine Schaltzeit zum Unterbrechen der Stromführung von kürzer als 1 ,0 ms, bevorzugt kürzer als 0,5 ms und besonders bevorzugt kürzer als 0,1 ms auf. Aufgrund der kurzen Reaktionszeit des Unterbrechungselements wird der ansteigende Kurzschlussstrom auf das strombegren zende Element kommutiert, bevor der Kurzschlussstrom einen kritischen Wert erreicht.
Das Unterbrechungselement kann außerhalb des Transformatorgehäuses, bevorzugt am Deckel, oder innerhalb des Transformatorgehäuses angeordnet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Unterbrechungselement als Halbleiter schaltelement oder als Explosivstoff- oder Sprengladung oder als mechanische Kontaktan ordnung mit einem elektrodynamischen Antrieb ausgebildet.
Die Halbleiterschaltelemente können beispielsweise als IGBT's und/oder Thyristoren aus gebildet sein. Explosiv- bzw. Sprengladungen zur Trennung von elektrischen Verbindungen wie Kabeln oder Schienen sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Geeignete Trennmittel sind unter anderem pyrotechnische Schneidladungen wie zum Beispiel in der EP 0052521 A1 beschrieben, oder Sprengkapseln, wie sie in Mittelspannungsanwendun gen wie dem sogenannten „Is-Begrenzer“ seit Jahrzehnten zum Einsatz kommen. Eine me chanische Kontaktanordnung mit einem elektrodynamischen Antrieb kann beispielweise in Form eines Kontaktringsystems, wie in der DE 199 53 551 C1 beschrieben, ausgebildet sein und ebenfalls ein mögliches Mittel zur Unterbrechung der Stromführung in der ersten Stromleitung sein.
Alle diese Unterbrechungselemente haben den Vorteil, dass sie äußerst kurze Schalt- bzw. Betätigungszeiten im Bereich von 0,1 bis 1 ,0 ms aufweisen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das strombegrenzende Element auf eine Stromstärke ausgelegt, die einem Vielfachen des Nennstromes, beispielsweise dem 2-fa- chen des Nennstromes des Laststufenschalters entspricht. Der Nennstrom, der in den ein schlägigen Normen auch als Bemessungs-Durchgangsstrom bezeichnet wird, ist der Strom, für den der Laststufenschalter im Dauerbetrieb bemessen ist. Demnach ist ein strombegrenzendes Element eines Laststufenschalters, der einen Nennstrom von 800 A aufweist, gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung derart ausgelegt, dass es kurzzeitig, beispielsweise für eine Zeitspanne von 50 ms, einen Kurzschlussstrom auf 1600 A begrenzen kann.
Das strombegrenzende Element kann als Widerstand, beispielsweise als ohmscher Wider stand, als Kaltleiter, als Sicherung mit Schmelzleiter oder als Induktivität, insbesondere als Spule ausgebildet sein. Als Widerstand für die Vorrichtung kann bevorzugt auch einer der Überschaltwiderstände im Lastumschalter des Laststufenschalters parallel zur ersten Stromleitung verschaltet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zur Strombegrenzung neben dem ersten Sensor noch einen zweiten Sensor zur Messung des Stromes in einer zweiten Stromleitung des Laststufenschalters. Der zweite Sensor ist dazu ausgebildet, ein zweites Messsignal, das den gemessenen Strom in der zweiten Stromleitung des Laststu fenschalters repräsentiert, an die Steuereinrichtung zu übermitteln. Die zweite Stromleitung verbindet vorzugsweise den Wähler, bevorzugt einen zweiten beweglichen Wählerkontakt, und den Lastumschalter, vorzugsweise einen zweiten Hauptlastzweig des Lastumschalters, elektrisch miteinander. Der zweite Sensor ist bevorzugt analog zum ersten Sensor und das zweite Messsignal bevorzugt analog zum ersten Messsignal ausgebildet. Der zweite Sen sor kann außerhalb des Transformatorgehäuses, insbesondere am Deckel, oder innerhalb des Transformatorgehäuses angeordnet sein. Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung konfiguriert, das Unterbrechungs element zu betätigen, wenn sowohl das erste Messsignal als auch das zweite Messsignal größer oder gleich einem festgesetzten Grenzwert ist.
Die Steuereinrichtung bestimmt basierend auf dem ersten und dem zweiten Messsignal, ob sowohl der gemessene Strom in der ersten Stromleitung als auch der gemessene Strom in der zweiten Stromleitung den Grenzwert erreicht oder überschritten haben, und betätigt das Unterbrechungselement, wenn dies der Fall ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der festgesetzte Grenzwert ein Maximal wert des Stromes, der ein Vielfaches des Nennstromes des Laststufenschalters beträgt. Demnach wird gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung der Grenzwert bei einem Last stufenschalter mit einem Nennstrom von beispielsweise 800 A auf einen Maximalwert des Stromes von 1600 A festgelegt. Das bedeutet konkret, dass das Unterbrechungselement durch die Steuereinrichtung betätigt wird, wenn sowohl in der ersten als auch in der zweiten Stromleitung ein Strom von mindestens 1600 A gemessen wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der festgesetzte Grenzwert eine maximale Än derung des Stromes innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne. Beispielsweise beträgt ein Grenzwert gemäß dieser Ausführungsform bei einem Laststufenschalter, der auf einen Nennstrom von 800 A ausgelegt ist, 1 ,2 A/ps. Das bedeutet konkret, dass das Unterbre chungselement durch die Steuereinrichtung betätigt wird, wenn der in der ersten und der zweiten Stromleitung gemessene Strom innerhalb einer Mikrosekunde um einen Wert von 1 ,2 A oder größer ansteigt. Dies hat den Vorteil, dass ein auftretender Kurzschlussstrom schneller, beispielsweise innerhalb einer Mikrosekunde erkannt werden kann, da ein unge wöhnlich schneller Anstieg des Stromes über die Sensoren und die Steuereinrichtung früh zeitig detektiert wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt schlägt die Erfindung einen Laststufenschalter zur unterbre chungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators vor. Der Laststufenschalter hat einen Wähler zur leistungslosen Vorwahl auf eine ausge wählte Wicklungsanzapfung, einen Lastumschalter zur eigentlichen Lastumschaltung von der bisherigen Wicklungsanzapfung auf die vorgewählte Wicklungsanzapfung sowie eine erste Stromleitung, die den Wähler und den Lastumschalter, bevorzugt einen ersten Wäh lerarm und einen ersten Hauptlastzweig, elektrisch miteinander verbindet. Außerdem um fasst der erfindungsgemäße Laststufenschalter eine Vorrichtung zur Begrenzung eines Kurzschlussstromes in dem Laststufenschalter, insbesondere in dem Lastumschalter des Laststufenschalters, die gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist. Bezüglich der Vorrichtung wird auf die vorangegangenen Erläuterungen, bevorzugten Merkmale und/oder Vorteile in analoger Weise Bezug genommen, wie sie bereits zu dem ersten As pekt der Erfindung oder einer der zugehörigen, vorteilhaften Ausführungsformen erläutert worden ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Laststufenschalter eine zweite Stromleitung, die den Wähler und den Lastumschalter, bevorzugt einen zweiten Wählerarm und einen zweiten Hauptlastzweig, elektrisch miteinander verbindet. Außerdem umfasst bei dieser Ausführungsform die Vorrichtung einen zweiten Sensor zur Messung des Stromes in der zweiten Stromleitung. Der zweite Sensor ist dazu ausgebildet, ein zweites Messsig nal, das den gemessenen Strom in der zweiten Stromleitung des Laststufenschalters re präsentiert, an die Steuereinrichtung zu übermitteln.
Gemäß einem dritten Aspekt schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Begrenzung eines Kurzschlussstromes in einem Laststufenschalter, insbesondere in einem Lastumschalter des Laststufenschalters vor, wobei der Laststufenschalter gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist und eine Vorrichtung umfasst, die gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist. Das Verfahren weist folgende Verfahrensschritte auf: Messen eines Stromes in einer ersten Stromleitung des Laststufenschalters mittels eines ersten Sensors, Übermitteln eines ersten Messsignals, das den gemessenen Strom in der ersten Stromleitung des Laststufenschalters repräsentiert, von dem ersten Sensor an eine Steu ereinrichtung, Betätigen eines Unterbrechungselementes, das in der ersten Stromleitung des Laststufenschalters angeordnet ist, derart, dass die Stromführung in der ersten Strom leitung des Laststufenschalters unterbrochen und der Strom auf ein strombegrenzendes Element kommutiert wird. Das strombegrenzende Element ist parallel zu dem Unterbre chungselement, insbesondere in einem zu der ersten Stromleitung parallelen Strompfad angeordnet.
Die Schritte des Verfahrens korrespondieren zu den Merkmalen der Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und zu den Merkmalen des Laststufenschalters gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung. Demnach wird für das Verfahren gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung auf die vorteilhaften Erläuterungen, bevorzugten Merkmale und/oder Vorteile in analoger Weise Bezug genommen, wie sie für die Vorrichtung und den Laststu fenschalter gemäß dem zweiten und dem dritten Aspekt der Erfindung bereits erläutert wor den sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren die wei teren Schritte, wonach zusätzlich zum Messen des Stromes in der ersten Stromleitung ein Strom in einer zweiten Stromleitung des Laststufenschalters mittels eines zweiten Sensors gemessen wird, zusätzlich zum Übermitteln des ersten Messsignals ein zweites Messsig nal, das den gemessenen Strom in der zweiten Stromleitung des Laststufenschalters re präsentiert, von dem zweiten Sensor an die Steuereinrichtung übermittelt wird, außerdem das erste und das zweite Messsignal mittels der Steuereinrichtung mit einem festgesetzten Grenzwert verglichen wird und das Unterbrechungselement betätigt wird, wenn sowohl das erste Messsignal als auch das zweite Messsignal größer oder gleich dem festgesetzten Grenzwert ist. Zu dieser bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird auf die Erläu terungen, bevorzugten Merkmale und/oder Vorteile in analoger Weise Bezug genommen, wie sie für die entsprechenden, vorteilhaften Ausgestaltungen der Vorrichtung bereits er läutert worden sind.
Weitere Ausgestaltungsformen und Implementierungen des Verfahrens ergeben sich un mittelbar aus den verschiedenen Ausgestaltungsformen der Vorrichtung.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand beispielhafter Ausführungsformen unter Bezug auf die Zeichnungen im Detail erklärt. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich und in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfin dung auch unabhängig von ihrer Zusammensetzung in den einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbezügen. Komponenten, die identisch oder funktionell identisch sind oder einen identischen Effekt haben, können mit identischen Bezugszeichen versehen sein. Identische Komponenten oder Komponenten mit identischer Funktion sind unter Umständen nur be züglich der Figur erklärt, in der sie zuerst erscheinen. Die Erklärung wird nicht notwendiger weise in den darauffolgenden Figuren wiederholt.
Es zeigen
Figur 1 eine beispielhafte Ausführungsform eines Laststufenschalters in einer schematischen Darstellung;
Figur 2 eine erste Ausführungsform der Vorrichtung in einer schematischen Dar stellung;
Figur 3 eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung in einer schematischen Dar stellung; Figur 4 eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung in einer schematischen Dar stellung;
Figur 5 eine erste Ausführungsform eines Verfahrens zur Begrenzung eines Kurz schlussstromes in einer schematischen Darstellung;
Figur 6 eine zweite Ausführungsform des Verfahrens in einer schematischen Dar stellung.
In Figur 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform eines Laststufenschalters 2 für einen Stu fentransformator 20 schematisch dargestellt. Der Stufentransformator 20 weist eine Stammwicklung 25 und eine Regelwicklung 21 mit unterschiedlichen Wicklungsanzapfun gen Ni, Nj, NN auf, die durch den Laststufenschalter 2 zu- bzw. abgeschaltet werden. Dafür umfasst der Laststufenschalter 2 einen Wähler 11 , der mittels zwei beweglicher Wäh lerkontakte die unterschiedlichen Wicklungsanzapfungen Ni, ..., Nj, ..., NN der Regelwick lung 21 kontaktieren kann, und einen Lastumschalter 8, der die eigentliche Lastumschal- tung von der aktuell beschalteten auf die neue, vorgewählte Wicklungsanzapfung durch führt. In der in Figur 1 dargestellten Position des Lastumschalters 8 fließt der Laststrom von der aktuell beschalteten Wicklungsanzapfung N +i über den jeweiligen Wählerkontakt und den Lastumschalter 8 zu einer Lastableitung 12.
In Figur 2 ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch dargestellt. Die Vorrichtung 1 dient zur Begrenzung eines Kurzschlussstromes im Fehlerfall des Laststufenschalters 2, insbesondere des Lastumschalters 8. Der Lastumschalter 8 weist für die Umschaltung mehrere Schaltkontakte und Widerstände auf. Die konkrete Schaltungsanordnung des Lastumschalters ist jedoch für die Ausführung der Erfindung nicht wesentlich, sodass hierauf nicht näher eingegangen wird. Der Laststufenschalter 2 umfasst einen Wähler 11 mit zwei beweglichen Wählerarmen, die jeweils eine Wicklungs anzapfung Nj, NJ+I einer Regelwicklung eines Stufentransformators (nicht dargestellt) kon taktieren. Die Vorrichtung 1 umfasst einen ersten Sensor 3, der in einer ersten Stromleitung 4 angeordnet ist, und einen zweiten Sensor 9, der in einer zweiten Stromleitung 10 ange ordnet ist. Die Sensoren 3, 9 dienen zur kontinuierlichen Messung des Stromes, der durch die jeweilige Stromleitung 4, 10 fließt und zur kontinuierlichen Übermittlung des gemesse nen Stromes in Form eines Messsignals M1 , M2 an eine Steuereinrichtung 6. Die Sensoren 3, 9 können die Messsignale M1 , M2 beispielsweise über eine Signalverbindung 13 zu der Steuereinrichtung 6 übertragen. Die erste Stromleitung 4 verbindet einen ersten bewegli chen Wählerkontakt des Wählers 11 mit dem Lastumschalter 8 des Laststufenschalters 2. Analog dazu verbindet die zweite Stromleitung 10 einen zweiten beweglichen Wählerkon takt des Wählers 11 mit dem Lastumschalter 8. In der ersten Stromleitung 4 ist ein Unter brechungselement 5 angeordnet, das gemäß der ersten Ausführungsform als IBGT-Schal- ter 5 ausgebildet, und derart ausgelegt und betätigbar ist, dass es einen bei einem Fehlerfall im Lastumschalter 8 auftretenden Kurzschlussstrom kommutieren kann. Betätigt wird das Halbleiterschaltelement 5 durch die Steuereinrichtung 6, wenn sowohl das erste Messsignal M1 als auch das zweite Messsignal M2 größer oder gleich einem festgesetzten Grenzwert ist. Dann wird die Stromführung in der ersten Stromleitung 4 durch das Halbleiterschaltele ment 5 unterbrochen, sodass der Strom auf ein strombegrenzendes Element 7 kommutiert wird. Das strombegrenzende Element 7 ist hier beispielsweise als ohmscher Widerstand ausgebildet und parallel zum Halbleiterschaltelement 5, bzw. in einem zur ersten Stromlei tung 4 parallelen Strompfad 14 angeordnet und derart ausgelegt, dass es den ansteigenden Kurzschlussstrom so lange begrenzen kann, bis ein übergeordnetes Schutzsystem, bei spielsweise ein Leistungsschalter betätigt, und der betroffene Stufentransformator, der durch den Laststufenschalter 2 geregelt wird, von dem Übertragungsnetz getrennt wird.
In Figur 3 ist eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung schema tisch dargestellt. Bezüglich der Vorrichtung 1 aus der Figur 3 wird auf die vorangegangenen Erläuterungen zu der Vorrichtung aus Figur 2 in analoger Weise Bezug genommen und im Folgenden lediglich auf die Unterschiede zu der Vorrichtung aus Figur 2 eingegangen. Die Vorrichtung 1 aus Figur 3 weist ein Unterbrechungselement 5 und ein strombegrenzendes Element 7 auf, die beispielhaft in Form einer strombegrenzenden Schalteinheit ausgebildet sind, wie sie beispielsweise aus der DE 199 53 551 C1 bekannt ist. Diese Schalteinheit umfasst ein Kontaktringsystem mit einem elektrodynamischen Antrieb, das im Kurzschluss fall die Stromführung in der ersten Stromleitung 4 unterbricht. Für die Kommutierung des Stromes sind beispielhaft zwei parallele Kommutierungspfade vorgesehen, wobei der Kom mutierungspfad, auf den der Strom als letztes kommutiert wird, ein PTC-Element 7 aufweist, welches als strombegrenzendes Element dient und derart ausgebildet ist, dass es den Kurzschlussstrom begrenzen kann, bis ein übergeordnetes Schutzsystem greift.
In Figur 4 ist eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch dargestellt. Figur 4 zeigt insbesondere eine beispielhafte, räumliche Anordnung der erfin dungsgemäßen Vorrichtung 1. Bezüglich der Vorrichtung 1 aus der Figur 4 wird auf die vorangegangenen Erläuterungen zu der Vorrichtung 1 aus den Figuren 3 und 4 in analoger Weise Bezug genommen und im Folgenden lediglich auf die Unterschiede und ergänzende Merkmale eingegangen. Die Vorrichtung 1 begrenzt einen Kurzschlussstrom bei einem Fehlerfall des Laststufenschalters 2, der das Spannungsverhältnis des Stufentransforma tors 20 regelt. Der Stufentransformator 20 weist ein Gehäuse 23, insbesondere einen Öltank, mit einen Deckel 24 auf. Der Laststufenschalter 2 ist unter dem Deckel 24 des Transformators angeordnet, wobei sich der Wähler 11 räumlich unterhalb des Lastumschal ters 8 befindet. Der in der ersten Stromleitung 4 angeordnete erste Sensor 3 sowie das Unterbrechungselement 5, das als hier beispielhaft als Sprengladung in Form einer Spreng kapsel ausgebildet ist, sind außerhalb des Transformatorgehäuses 23 auf dem Deckel 20 angebracht. Die erste Stromleitung 4 führt von einem ersten Wählerkontakt, der eine Wick lungsanzapfung Nj kontaktiert (nicht dargestellt), über jeweils eine Durchführung 22 vom Inneren des Gehäuses 23 nach außen bzw. von außen nach innen und im Inneren schließ lich in den Lastumschalter 8. Der Sensor 3 und das Unterbrechungselement 5 sind zwi schen den Durchführungen 22 angeordnet. Die Durchführungen 22 können beispielsweise gemäß DIN-Norm ausgebildete Standard-Durchführungen für Anwendungen im 4 kV-Be- reich sein. Parallel zur ersten Stromleitung 4 ist der Widerstand 7 angeordnet, welcher sich im Transformatorgehäuse 23 befindet. Alternativ kann auch einer der Überschaltwider stände im Lastumschalter 8 als strombegrenzendes Element 7 dienen und parallel zur ers ten Stromleitung 4 geschaltet werden. In der zweiten Stromleitung 10, die von einem zwei ten Wählerkontakt, der eine Wicklungsanzapfung N +i kontaktiert (nicht dargestellt), in den Lastumschalter 8 führt, ist in einem Abschnitt, der außerhalb des Lastumschalters 8 und des Wählers 11 liegt, ein zweiter Sensor 9 angeordnet. Der zweite Sensor 9 befindet sich demnach innerhalb des Transformatorgehäuses 23. Es wäre jedoch ebenso möglich, den Sensor 9 außerhalb des Transformatorgehäuses 23, beispielsweise am Deckel 24 anzu bringen und die zweite Stromleitung 10 hierfür über Durchführungen 22 vom Inneren des Gehäuses 23 nach außen bzw. von außen nach innen zu führen. Der Laststrom wird aus dem Lastumschalter 8 über eine weitere Durchführung 22 von innen nach außen zu einer Lastableitung 12 übertragen.
In Figur 5 ist eine erste Ausführungsform eines Verfahrens zur Begrenzung eines Kurz schlussstromes schematisch dargestellt. Bei dieser Ausführungsform umfasst die Vorrich tung 1 den ersten Sensor 3, das Unterbrechungselement 5, das strombegrenzende Ele ment 7 und die Steuereinrichtung 6. Das Verfahren weist beispielhaft die aufeinanderfol genden Schritte 100, 200 und 500 auf.
In einem Schritt 100 wird mittels dem ersten Sensor ein Strom in einer ersten Stromleitung des Laststufenschalters gemessen. In einem nächsten Schritt 200 wird ein erstes Messsig- nal, das den gemessenen Strom in der ersten Stromleitung des Laststufenschalters reprä sentiert, von dem ersten Sensor an die Steuereinrichtung übermittelt. In einem weiteren nächsten Schritt 500 wird das Unterbrechungselement, das in der ersten Stromleitung des Laststufenschalters angeordnet ist, von der Steuereinrichtung derart betätigt, dass die Stromführung in der ersten Stromleitung des Laststufenschalters unterbrochen, und der Strom auf das strombegrenzende Element kommutiert wird.
In Figur 6 ist eine zweite Ausführungsform des Verfahrens schematisch dargestellt. Bei dieser Ausführungsform umfasst die Vorrichtung 1 zusätzlich den zweiten Sensor 9. Das Verfahren weist beispielhaft die Schritte 100, 101 , 200, 201 , 300, 301 und 400 auf, wobei die Schritte 100 und 200 identisch zu den Schritten 100 und 200 aus Figur 5 ausgebildet sind. Das Verfahren aus Figur 6 umfasst zusätzlich den Schritt 101 , wonach zusätzlich zum Messen des Stromes in der ersten Stromleitung in Schritt 100 mittels dem zweiten Sensor ein Strom in einer zweiten Stromleitung des Laststufenschalters gemessen wird. In einem nächsten Schritt 201 , der auf Schritt 101 folgt, wird zusätzlich zum Übermitteln des ersten Messsignals in Schritt 200 ein zweites Messsignal, das den gemessenen Strom in der zwei ten Stromleitung des Laststufenschalters repräsentiert, von dem zweiten Sensor an die Steuereinrichtung übermittelt. In einem weiteren Schritt 300, der auf Schritt 200 folgt, wird mittels der Steuereinrichtung das erste Messsignal mit einem festgesetzten Grenzwert ver gleichen. Wenn das erste Messsignal größer oder gleich dem festgesetzten Grenzwert ist (in Fig. 6 durch „Yes“ angezeigt), wird in einem Schritt 301 ebenfalls mittels der Steuerein richtung das zweite Messsignal mit dem festgesetzten Grenzwert verglichen. Wenn auch das zweite Messsignal größer oder gleich dem festgesetzten Grenzwert ist (in Fig. 6 durch „Yes“ angezeigt), wird in einem nächsten Schritt 400 das Unterbrechungselement durch die Steuereinrichtung betätigt.
Für den Fall, dass in Schritt 300 festgestellt wird, dass das erste Messsignal unter dem festgesetzten Grenzwert liegt (in Fig. 6 durch „No“ angezeigt), werden die Schritte 100 und 101 erneut ausgeführt. Das Unterbrechungselement wird nicht betätigt.
Für den Fall, dass in Schritt 301 festgestellt wird, dass das zweite Messsignal unter dem festgesetzten Grenzwert liegt (in Fig. 6 durch „No“ angezeigt), werden die Schritte 100 und 101 erneut ausgeführt. Das Unterbrechungselement wird nicht betätigt.
Alternativ zu der Abfolge, dass auf den Schritt 300 der Schritt 301 folgt kann auch zuerst das zweite Messsignal mit dem Grenzwert verglichen werden und anschließend das erste Messsignal. BEZUGSZEICHEN
1 Vorrichtung
2 Laststufenschalter
3 erster Sensor
4 erste Stromleitung
5 Unterbrechungselement
6 Steuereinrichtung
7 strombegrenzendes Element
8 Lastumschalter
9 zweiter Sensor
10 zweite Stromleitung 11 Wähler 12 Lastableitung
13 Signalverbindung
14 Strompfad 20 Stufentransformator 21 Regelwicklung 22 Durchführung
23 Gehäuse von 20
24 Deckel von 20
25 Stammwicklung
(Ni, .... Nj, .... Nn) Wicklungsanzapfungen M1 , M2 Messsignale
100 Verfahrensschritt
101 Verfahrensschritt 200 Verfahrensschritt
201 Verfahrensschritt
300 Verfahrensschritt
301 Verfahrensschritt 400 Verfahrensschritt
500 Verfahrensschritt

Claims

ANSPRÜCHE
1. Vorrichtung (1) zur Begrenzung eines Kurzschlussstromes in einem Laststufenschalter (2), insbesondere in einem Lastumschalter (8) des Laststufenschalters (2), umfassend einen ersten Sensor (3) zur Messung eines Stromes in einer ersten Stromleitung (4) des Laststufenschalters (2), ein Unterbrechungselement (5), eine Steuereinrichtung (6), und ein strombegrenzendes Element (7), wobei das Unterbrechungselement (5) in der ersten Stromleitung (4) des
Laststufenschalters (2) angeordnet ist, das strombegrenzende Element (7) parallel zu dem Unterbrechungselement (5) angeordnet ist, der erste Sensor (3) dazu ausgebildet ist, ein erstes Messsignal M1 , das den gemessenen Strom in der ersten Stromleitung (4) des Laststufenschalters (2) repräsentiert, an die Steuereinrichtung (6) zu übermitteln, das Unterbrechungselement (5) durch die Steuereinrichtung (6) derart betätigbar ist, dass es die Stromführung in der ersten Stromleitung (4) des
Laststufenschalters (2) unterbrechen kann, sodass der geführte Strom auf das strombegrenzende Element (7) kommutiert wird.
2. Vorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das
Unterbrechungselement (5) eine Schaltzeit zum Unterbrechen der Stromführung von kürzer als 1 Millisekunde aufweist.
3. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das
Unterbrechungselement (5) als Halbleiterschaltelement oder als Explosivstoff- oder Sprengladung oder als mechanische Kontaktanordnung mit einem elektrodynamischen Antrieb ausgebildet ist.
4. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , wobei das strombegrenzende Element (7) auf eine Stromstärke ausgelegt ist, die einem Vielfachen des Nennstromes des Laststufenschalters (2) entspricht.
5. Vorrichtung (1 ) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das strombegrenzende Element (7) als Widerstand, oder als Induktivität, insbesondere als Spule ausgebildet ist.
6. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Vorrichtung (1) einen zweiten Sensor (9) zur Messung des Stromes in einer zweiten Stromleitung (10) des Laststufenschalters (2) aufweist, der dazu ausgebildet ist, ein zweites Messsignal M2, das den gemessenen Strom in der zweiten Stromleitung (10) des Laststufenschalters (2) repräsentiert, an die
Steuereinrichtung (6) zu übermitteln.
7. Vorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die
Steuereinrichtung (6) konfiguriert ist, das Unterbrechungselement (5) zu betätigen, wenn sowohl das erste Messsignal M1 als auch das zweite Messsignal M2 größer oder gleich einem festgesetzten Grenzwert ist.
8. Vorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der festgesetzte Grenzwert ein Maximalwert des Stromes ist, der ein Vielfaches des Nennstroms des Laststufenschalters (2) beträgt.
9. Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, wobei der festgesetzte Grenzwert eine maximale Änderung des Stromes innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne ist.
10. Laststufenschalter (2) zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen (Ni, ...Nj, ..., Nn) eines Stufentransformators (20), umfassend einen Wähler (11) zur leistungslosen Vorwahl auf eine ausgewählte Wicklungsanzapfung (Nj), einen Lastumschalter (8) zur eigentlichen Lastumschaltung von der bisherigen Wicklungsanzapfung (Nj-i) auf die vorgewählte Wicklungsanzapfung (Nj), eine erste Stromleitung (4), die den Wähler (11) und den Lastumschalter (8) elektrisch miteinander verbindet, eine Vorrichtung (1), die gemäß Anspruch 1 ausgebildet ist.
11. Laststufenschalter (2) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Laststufenschalter (2) eine zweite Stromleitung (10) umfasst, die den Wähler (11) und den Lastumschalter (8) elektrisch miteinander verbindet, die Vorrichtung (1) einen zweiten Sensor (9) zur Messung des Stromes in der zweiten Stromleitung (10) aufweist, der dazu ausgebildet ist, ein zweites Messsignal M2, das den gemessenen Strom in der zweiten Stromleitung (10) des Laststufenschalters (2) repräsentiert, an die Steuereinrichtung (6) zu übermitteln.
12. Verfahren zur Begrenzung eines Kurzschlussstromes in einem Laststufenschalter (2), insbesondere in einem Lastumschalter (8) des Laststufenschalters (2), der gemäß einem der vorherigen Ansprüche 10 oder 11 ausgebildet ist, und der eine Vorrichtung (1) umfasst, die gemäß einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:
100: Messen eines Stromes in einer ersten Stromleitung (4) des Laststufenschalters (2) mittels eines ersten Sensors (3),
200: Übermitteln eines ersten Messsignals M1 , das den gemessenen Strom in der ersten Stromleitung (4) des Laststufenschalters (2) repräsentiert, von dem ersten Sensor (3) an eine Steuereinrichtung (6),
500: Betätigen eines Unterbrechungselementes (5), das in der ersten Stromleitung (4) des Laststufenschalters (2) angeordnet ist, derart, dass die Stromführung in der ersten Stromleitung (4) des Laststufenschalters (2) unterbrochen und der Strom auf ein strombegrenzendes Element (7) kommutiert wird.
13. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei in einem Schritt (101) zusätzlich zum Messen des Stromes in der ersten
Stromleitung (4) ein Strom in einer zweiten Stromleitung (10) des
Laststufenschalters (2) mittels eines zweiten Sensors (9) gemessen wird, in einem Schritt (201) zusätzlich zum Übermitteln des ersten Messsignals M1 ein zweites Messsignal M2, das den gemessenen Strom in der zweiten
Stromleitung (10) des Laststufenschalters (2) repräsentiert, von dem zweiten
Sensor (9) an die Steuereinrichtung (6) übermittelt wird, in einem Schritt (300) das erste Messsignal M1 mit einem festgesetzten
Grenzwert verglichen wird mittels der Steuereinrichtung (6), in einem Schritt (301) das zweite Messsignal M2 mit einem festgesetzten
Grenzwert verglichen wird mittels der Steuereinrichtung (6), in einem Schritt (400) das Unterbrechungselement (5) betätigt wird, wenn sowohl das erste Messsignal M1 als auch das zweite Messsignal M2 größer oder gleich dem festgesetzten Grenzwert ist.
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