EP4673959A1 - Laststufenschalterdeckel und laststufenschaltervorrichtung - Google Patents

Laststufenschalterdeckel und laststufenschaltervorrichtung

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Publication number
EP4673959A1
EP4673959A1 EP24710353.4A EP24710353A EP4673959A1 EP 4673959 A1 EP4673959 A1 EP 4673959A1 EP 24710353 A EP24710353 A EP 24710353A EP 4673959 A1 EP4673959 A1 EP 4673959A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
load tap
changer
cover
throttle element
load
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP24710353.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Moritz BENGLER
Klaus Schlepp
Jürgen Niesner
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maschinenfabrik Reinhausen GmbH, Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG filed Critical Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Publication of EP4673959A1 publication Critical patent/EP4673959A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/0005—Tap change devices
    • H01H9/0044—Casings; Mountings; Disposition in transformer housing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/53—Cases; Reservoirs, tanks, piping or valves, for arc-extinguishing fluid; Accessories therefor, e.g. safety arrangements, pressure relief devices
    • H01H33/55—Oil reservoirs or tanks; Lowering means therefor
    • H01H33/555—Protective arrangements responsive to abnormal fluid pressure, liquid level or liquid displacement, e.g. Buchholz relays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/40—Structural association with built-in electric component, e.g. fuse
    • H01F27/402—Association of measuring or protective means
    • H01F2027/404—Protective devices specially adapted for fluid filled transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/10—Liquid cooling
    • H01F27/12—Oil cooling
    • H01F27/14—Expansion chambers; Oil conservators; Gas cushions; Arrangements for purifying, drying, or filling

Definitions

  • the invention relates to an on-load tap-changer cover and an on-load tap-changer device with an on-load tap-changer cover.
  • Pressure relief valves have always been used in electrical equipment such as on-load tap-changers and transformers in order to be able to react adequately to sudden pressure increases. However, these cannot always react quickly enough, especially in the case of high-energy faults, which can lead to the destruction of the pressure relief valve and also to the destruction of parts of the equipment.
  • the object of the invention is therefore to provide an on-load tap-changer cover which is simple in design and easy to install, while offering a high degree of safety and reliability in the event of high-energy faults.
  • a further object of the invention is to provide an on-load tap-changer device which is of simple construction and at the same time provides a high degree of safety and reliability in the event of high-energy faults.
  • the invention proposes an on-load tap-changer cover, comprising: a cover element with a first opening, a throttle element; wherein the throttle element is arranged in the first opening.
  • the on-load tap-changer cover with the built-in throttle element creates a particularly simple and safe solution for reacting to high-energy faults in an on-load tap-changer. Because the throttle element is located in the on-load tap-changer cover, an already installed on-load tap-changer cover can be replaced or retrofitted particularly easily with a new on-load tap-changer cover.
  • the throttle element reduces the pressure that builds up in the on-load tap-changer and prevents a Pressure relief valve is destroyed and insulating medium is released into the environment in an uncontrolled manner.
  • the on-load tap-changer cover can preferably have a cover element in which a first opening is made.
  • the cover element is designed in such a way that it can be placed on the head of a diverter switch vessel and thereby closes it.
  • the cover element is preferably designed as a circular disk.
  • the on-load tap-changer cover is connected or screwed to the diverter switch vessel via the cover element using bolts or screws.
  • the cover element can also have further openings, for example for a drive shaft or oil intake or oil extraction nozzles.
  • the on-load tap-changer cover can have a flange element which is arranged directly above the first opening in the cover element.
  • a tube element of the flange element is connected to the cover element in a form-fitting manner.
  • the inner diameter of the tube element is preferably greater than or equal to the diameter of the first opening. Because the first opening has a smaller diameter than the inner diameter of the tube element, a first throttling of the insulating medium is already created here as it flows through the on-load tap-changer cover.
  • the throttle element can be designed in any way, for example as a static throttle element, preferably this is designed as a cylindrical cup, a truncated cone-shaped cup or a dome-shaped cup.
  • the throttle element is also preferably designed in one piece.
  • the throttle element can have an annular wall, a base part and a second annular disk.
  • the annular wall can have at least one, preferably two, three or four openings.
  • the base part and the openings in the annular wall of the throttle element cause the insulating medium to be throttled when it rises from the diverter switch vessel through the first opening in the on-load tap-changer cover before it then continues to the pressure relief valve.
  • the on-load tap-changer cover can be designed in any desired manner, with the throttle element having an annular groove; the throttle element is fastened to the on-load tap-changer cover by means of a snap ring in the annular groove and the annular disk.
  • the throttle element can be screwed, glued, soldered or welded. This can be any form-fitting or force-fitting connection between the two parts.
  • the invention proposes an on-load tap-changer device, comprising: an on-load tap-changer with a load diverter switch vessel which is filled with an insulating medium, an on-load tap-changer cover; a throttle element; a pressure relief valve; wherein the throttle element is arranged in the on-load tap-changer cover; the on-load tap-changer cover with the throttle element is arranged between the load diverter switch vessel and the pressure relief valve and a flow of the insulating medium is throttled by the throttle element in the event of a rapid pressure increase in the load diverter switch vessel.
  • the on-load tap-changer device offers a particularly high level of safety during operation.
  • the throttle element in the on-load tap-changer cover reduces the pressure that can arise in the on-load tap-changer due to high-energy faults in the diverter switch vessel or in the transformer, thus ensuring that the pressure relief valve functions properly.
  • the insulating medium inside the diverter switch vessel can thus escape in a controlled manner or be directed into the environment via a drain pipe. The destruction of individual elements due to excessive pressure and the uncontrolled flying of these parts is avoided.
  • the on-load tap-changer cover is attached to the diverter switch vessel of the on-load tap-changer and closes it.
  • the throttle element is connected upstream of the pressure relief valve and is located in the on-load tap-changer cover between the load diverter switch vessel and the pressure relief valve.
  • the throttle element is designed in such a way that the remaining and reduced pressure in the insulating medium after the throttle element still allows the pressure relief valve to respond reliably, but is reduced to such an extent that the pressure relief valve is not damaged.
  • the on-load tap changer can be designed in any way and can, for example, have at least one casing that is arranged on the on-load tap changer cover and connected to it.
  • the casing and the on-load tap changer cover are preferably screwed or riveted to the housing of the transformer.
  • the casing also serves as additional reinforcement and support for the on-load tap-changer cover in the event of a fault occurring in the on-load tap-changer vessel.
  • the casing can be designed in different ways, for example in one piece or in multiple pieces.
  • the combination of casing and throttle element creates a particularly safe and reliable device that can withstand high pressures in the event of a fault.
  • the casing and the on-load tap-changer cover are preferably screwed, riveted, glued, soldered or welded to each other and to the transformer housing. This can be any form-fitting or force-fitting connection between the two parts.
  • Figure 1 shows a transformer with an on-load tap changer
  • Figures 2a and 2b show an on-load tap-changer cover and a sectional view of the on-load tap-changer cover
  • Figure 4 is a sectional view of the on-load tap-changer cover with inserted
  • Figure 5 shows another sectional view of the on-load tap-changer cover with inserted
  • Figure 1 shows a transformer 2 with an on-load tap changer 3.
  • the on-load tap changer 3 is arranged inside the transformer 2.
  • the transformer 2 has a housing which consists of a base part 2.2, walls 2.1 and a cover 2.3.
  • the on-load tap changer 3 can have a load diverter switch and a selector or can be designed as a load selector.
  • the on-load tap changer 3 also has a load diverter switch vessel 20 in which a load diverter switch insert is arranged.
  • Both the on-load tap changer 3, and in particular its load diverter switch vessel 20, as the transformer 2 are also filled with an insulating medium 10.
  • the insulating medium 10 in the transformer 2 has no contact with the insulating medium 10 in the on-load tap changer 3; there is no exchange between them.
  • alternative embodiments can enable or have an exchange.
  • the insulating medium 10 can be a natural or artificial insulating medium such as a mineral insulating oil or ester.
  • the on-load tap changer 3 is attached to the cover 2.3 of the transformer 2.
  • the load diverter switch vessel 20 is closed with an on-load tap changer cover 1.
  • the on-load tap changer cover 1 is connected to the cover 2.3 of the transformer 1.
  • a pressure relief valve 12 is attached to the outside of the on-load tap changer cover 1 via a flange element 1.2.
  • the pressure relief valve 12 is connected to a drain pipe 16 in this embodiment.
  • the pressure relief valve 12 is designed and configured to relieve pressure in the load tap changer vessel 20 of the on-load tap changer 3 in the event of pressure increases due to faults or malfunctions.
  • the pressure generated inside the on-load tap changer 3, or in particular the pressure generated inside the load tap changer vessel 20, is released to the environment via the on-load tap changer cover 1 and the pressure relief valve 12 arranged thereon. Pressurized insulating medium 10 and air can be discharged without damaging the transformer 2, the on-load tap changer 3 or other parts.
  • an electrical arc is generated in the on-load tap changer 3, which leads to a large current flow between electrodes.
  • the gas generated in the arc under high pressure is pushed outwards by a pressure wave due to the pressure difference with the environment.
  • a pressure relief valve 12 can provide pressure relief before the pressure rises too high and critical components fail, which in extreme cases can lead to the destruction of the on-load tap-changer 3 or the transformer 1.
  • Existing pressure relief valves are not designed to relieve pressure during such high-energy faults.
  • the pressure relief valve 12 is closed.
  • the pressure in the load diverter switch vessel 20 is within a predetermined limit value.
  • the volume of the insulating medium 10 which is located in the load diverter switch vessel 20 of the on-load tap changer 3 does not exceed its predetermined amount in this first state.
  • a throttle element 30 which is mounted in the on-load tap-changer cover 1 ensures that, in the event of faults with very high energy content and a steep pressure increase, the pressure generated is reduced, thereby preventing possible destruction of the pressure relief valve 12 by a pressure wave is avoided.
  • the throttle element 30 is connected upstream of the pressure relief valve 12 and is located in the on-load tap-changer cover 1 between the load diverter switch vessel 20 and the pressure relief valve 12.
  • the throttle element 30 is designed in such a way that the remaining and reduced pressure in the insulating medium 10 after the throttle element 30 still allows the pressure relief valve 12 to respond reliably, but is reduced to such an extent that the pressure relief valve 12 is not damaged.
  • an on-load tap-changer device 40 which comprises the on-load tap-changer 3, the on-load tap-changer cover 1, the throttle element 30 and the pressure relief valve 12.
  • a transformer cover is also understood to be an on-load tap-changer cover 1.
  • a corresponding transformer cover also has an opening with a throttle element inserted therein.
  • the throttle element is then also connected upstream of a pressure relief valve.
  • the throttle element then throttles a pressure increase in a transformer in its insulating medium and thus prevents the pressure relief valve from being destroyed.
  • the transformer cover can have a corresponding flange with an annular disk for fastening the pressure relief valve above the throttle element.
  • the flow resistance generated by the throttle element is designed such that the pressure relief valve 12 can act or function non-destructively in the event of a high-energy fault.
  • Figures 2a and 2b show an on-load tap changer cover 1.
  • This has a cover element 1.1 designed essentially as a round disk.
  • a first opening 1.5 is arranged in the cover element 1.1, which extends from a first side of the cover element 1.1 to a second opposite side of the cover element 1.1.
  • the first opening 1.5 is preferably circular and has a defined cross-section.
  • the first opening 1.5 can be arranged at any point in the cover element 1.1, but preferably not in the middle.
  • a flange element 1.2 is arranged on the cover element 1.1 immediately above the first opening 1.5.
  • the flange element 1.2 has a tube element 1.3 and a first annular disk 1.4. The first end of the tube element 1.3 is connected to the annular disk 1.4.
  • the second end of the tube element 1.3 is positively connected to the cover element 1.1.
  • the cover element 1.1, the flange element 1.2 with the pipe element 1.3 and the first ring disk 1.4 are designed as a cast part.
  • the inner cross section or diameter of the pipe element 1.3 is larger than the cross section of the first opening 1.5.
  • FIG. 3 shows a detailed view of the throttle element 30.
  • the throttle element 30 is mounted in the opening 1.5 of the on-load tap changer cover 1.
  • the throttle element 30 is designed as a cylindrical cup.
  • the throttle element 30 can also be designed as a truncated cone-shaped cup or as a dome-shaped cup.
  • the throttle element 30 has a circumferential annular wall 32, which has a base part 33 at its first end 32.1.
  • a second end 32.2 which is arranged opposite the first end 32.1, the throttle element 30 is open and has a throttle opening 35.
  • an annular groove 38 and a second annular disk 39 are introduced or formed on an outer surface 37 of the annular wall 32.
  • the outer diameter at the second end 32.2 of the ring wall 32 corresponds essentially to the diameter of the first opening 1.5 of the on-load tap-changer cover 1.
  • the throttle element 30 is inserted into the first opening 1.5 of the on-load tap-changer cover 1 or connected to it.
  • the throttle element 30 is fastened in the first opening 1.5 of the on-load tap-changer cover 1 by means of a snap ring (not shown here) via the annular groove 38 and the second annular disk 39.
  • the throttle opening 35 forms the first opening 1.5 of the on-load tap-changer cover 1.
  • the ring wall 32 also has at least one opening or opening 34. In the embodiment shown here, the ring wall 32 has four openings 34 that are evenly distributed in the ring wall 32.
  • the throttle element 30 is designed as a static throttle with a constant cross-sectional constriction.
  • FIG. 4 shows a sectional view of the on-load tap-changer cover 1 with the throttle element 30 inserted.
  • the throttle element 30 is inserted into the first opening 1.5 of the on-load tap-changer cover 1 or connected to it.
  • the throttle element 30 protrudes into the pipe element 1.3 of the flange element 1.2, i.e. towards the pressure relief valve 12.
  • the dotted arrow 29 shows a possible flow of the insulating medium 10 from the on-load tap-changer 3 and in particular the load diverter switch vessel 20 to the outside.
  • a drain pipe 16 can also be connected to the pressure relief valve 12, which controls or diverts the flow of the insulating medium 10 to the outside.
  • the insulating medium 10 When leaving the load diverter switch vessel 20, the insulating medium 10 flows through the first opening 1.5, in particular the throttle opening 35, into the interior of the throttle element 30, whereby the first throttling of the flow takes place.
  • the insulating medium 10 is throttled or slowed down, among other things, by the base part 33.
  • the insulating medium 10 is further throttled when leaving the throttle element 30 through the openings 34 in the ring wall 32.
  • FIG. 5 shows a sectional view of the on-load tap-changer cover 1 with the throttle element 30 inserted.
  • the throttle element 30 is inserted into the first opening 1.5 of the on-load tap-changer cover 1 or connected to it.
  • the arrow 29 shows a possible flow of the insulating medium 10 from the on-load tap-changer 3 to the outside.
  • two casings 8 are arranged on the on-load tap-changer cover 1, which are designed to reinforce the on-load tap-changer cover 1 and make it more stable.
  • the casings 8 can cover the entire on-load tap-changer cover 1 or only parts of it and thus reinforce it, or can also be designed as a one-piece casing 8 or, in other embodiments, consist of more than two parts.
  • the casing 8 can be designed, for example, as sickle-shaped or arched plates made of metal.
  • the combination of casings 8 and an on-load tap-changer cover 1 with a throttle element 30 creates a particularly safe and reliable on-load tap-changer device 40.
  • This design ensures that the pressure relief valve 12 functions properly in the event of high-energy faults in the on-load tap-changer 3 or transformer 1. This prevents individual parts from breaking off and being thrown into the environment, thus preventing the insulating medium 10 from entering the environment in an uncontrolled manner.
  • the casings 8 are screwed onto the on-load tap-changer 3 and/or the transformer housing with the on-load tap-changer cover 1.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Housings And Mounting Of Transformers (AREA)

Abstract

Laststufenschalterdeckel (1), umfassend: - ein Deckelelement (1.1) mit einer ersten Öffnung (1.5), - ein Drosselelement (30); wobei - das Drosselelement (30) in der ersten Öffnung (1.5) angeordnet ist.

Description

Laststufenschalterdeckel und Laststufenschaltervorrichtung
Die Erfindung betrifft einen Laststufenschalterdeckel und eine Laststufenschaltervorrichtung mit einem Laststufenschalterdeckel.
Seit jeher werden in elektrischen Betriebsmitteln wie Laststufenschaltern und Transformatoren Druckentlastungsventile verwendet, um auf plötzlich auftretende Druckanstiege adäquat reagieren zu können. Diese können jedoch nicht immer, insbesondere nicht bei hochenergetischen Fehlern, schnell genug reagieren, was zu einer Zerstörung des Druckentlastungsventils und auch zur Zerstörung von Teilen des Betriebsmittels führen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es demnach einen Laststufenschalterdeckel bereitzustellen, der einfach aufgebaut und leicht montierbar ist und dabei einen hohen Grad an Sicherheit und Zuverlässigkeit bei hochenergetischen Fehlern bietet.
Diese Aufgabe wird durch einen Laststufenschalterdeckel nach Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche bilden dabei vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es außerdem, eine Laststufenschaltervorrichtung bereitzustellen, die einfach aufgebaut ist und dabei ein hohes Maß an Sicherheit und Zuverlässigkeit bei hochenergetischen Fehlern liefert.
Diese Aufgabe wird durch eine Laststufenschaltervorrichtung nach Anspruch 7 gelöst. Die Unteransprüche bilden dabei vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Die Erfindung schlägt gemäß einem ersten Aspekt einen Laststufenschalterdeckel vor, umfassend: ein Deckelelement mit einer ersten Öffnung, ein Drosselelement; wobei das Drosselelement in der ersten Öffnung angeordnet ist.
Der Laststufenschalterdeckel mit dem verbauten Drosselelement schafft eine besonders einfache und sichere Lösung, um auf hochenergetische Störfälle in einem Laststufenschalter reagieren zu können. Dadurch, dass das Drosselelement im Laststufenschalterdeckel angeordnet ist, kann ein bereits verbauter Laststufenschalterdeckel an einem Laststufenschalter besonders einfach durch einen neuen Laststufenschalterdeckel ersetzt bzw. nachgerüstet werden. Das Drosselelement reduziert den im Laststufenschalter entstehenden Druck und verhindert, dass ein am Laststufenschalter angebrachtes Druckentlastungsventil zerstört wird und dadurch Isoliermedium unkontrolliert in eine Umgebung gelangt.
Der Laststufenschalterdeckel kann vorzugsweise ein Deckelelement aufweisen, in dem eine erste Öffnung eingebracht ist. Das Deckelelement ist derart ausgestaltet, dass dieses auf dem Kopf eines Lastumschaltergefäßes platziert werden kann und dieses dadurch verschließt. Das Deckelelement ist vorzugsweise als kreisrunde Scheibe ausgestaltet. Über Bolzen oder Schrauben wird der Laststufenschalterdeckel über das Deckelelement mit dem Lastumschaltergefäß verbunden bzw. verschraubt. Das Deckelelement kann auch weitere Öffnungen aufweisen, bspw. für eine Antriebswelle oder Ölansaug- bzw. Ölabsaugstutzen.
Weiterhin kann der Laststufenschalterdeckel ein Flanschelement aufweisen, welches unmittelbar über der ersten Öffnung im Deckelelement angeordnet ist. Ein Rohrelement des Flanschelementes ist mit dem Deckelelement formschlüssig verbunden. Der innere Durchmesser des Rohrelements ist vorzugsweise größer oder gleich dem Durchmesser der ersten Öffnung. Dadurch, dass die erste Öffnung einen kleineren Durchmesser als der innere Durchmesser des Rohelements aufweist, wird bereits hier eine erste Drosselung des Isoliermediums beim Durchströmen des Laststufenschalterdeckels erzeugt.
Das Drosselelement kann auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein, beispielsweise als statisches Drosselelement, vorzugsweise ist dieses als zylinderförmiger Becher, als kegelstumpfförmiger Becher oder auch als kuppelförmiger Becher ausgestaltet. Das Drosselelement ist weiterhin vorzugsweise einteilig ausgebildet.
Das Drosselelement kann eine Ringwand, ein Bodenteil und eine zweite Ringscheibe aufweisen. Die Ringwand kann mindestens einen, vorzugsweise zwei, drei oder vier Durchbrüche aufweisen. Durch das Bodenteil und die Durchbrüche in der Ringwand des Drosselelements entsteht eine Drosselung des Isoliermediums, wenn dieses aus dem Lastumschaltergefäß durch die erste Öffnung im Laststufenschalterdeckel aufsteigt, bevor es dann weiter zum Druckentlastungsventil gelangt.
Der Laststufenschalterdeckel kann auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein, wobei das Drosselelement eine Ringnut aufweist; das Drosselelement mittels eines Sprengrings in der Ringnut und der Ringscheibe am Laststufenschalterdeckel befestigt ist.
Weiterhin kann das Drosselelement im Laststufenschalterdeckel verschraubt, verklebt, verlötet oder geschweißt sein. Hierbei kann es sich um jede beliebige form- oder kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Teilen handeln.
Die Erfindung schlägt gemäß einem zweiten Aspekt eine Laststufenschaltervorrichtung vor, umfassend: einen Laststufenschalter mit einem Lastumschaltergefäß, welches mit einem Isoliermedium gefüllt ist, einen Laststufenschalterdeckel; ein Drosselelement; ein Druckentlastungsventil; wobei das Drosselelement im Laststufenschalterdeckel angeordnet ist; der Laststufenschalterdeckel mit dem Drosselelement zwischen dem Lastumschaltergefäß und dem Druckentlastungsventil angeordnet ist und ein Durchfluss des Isoliermediums bei einem rapiden Druckanstieg im Lastumschaltergefäß durch das Drosselelement gedrosselt wird.
Die Laststufenschaltervorrichtung bietet einen besonders hohen Grad an Sicherheit während des Betriebes. Das Drosselelement im Laststufenschalterdeckel reduziert den im Laststufenschalter entstehenden Druck, der durch hochenergetische Fehler im Lastumschaltergefäß oder im Transformator entstehen kann, so dass die ordnungsgemäße Funktion des Druckentlastungsventils gewährleistet wird. Das Isoliermedium im Inneren des Lastumschaltergefäßes kann so in einem Fehlerfall kontrolliert entweichen bzw. gezielt über ein Ablassrohr in die Umgebung geleitet werden. Die Zerstörung von einzelnen Elementen durch zu hohe Drücke, sowie ein unkontrolliertes Umherfliegen dieserTeile wird vermieden. Der Laststufenschalterdeckel ist im montierten Zustand auf dem Lastumschaltergefäß des Laststufenschalters angebracht und verschließt dieses.
Das Drosselelement ist dem Druckentlastungsventil vorgeschaltet und ist im Laststufenschalterdeckel zwischen dem Lastumschaltergefäß und dem Druckentlastungsventil verortet. Das Drosselelement ist dabei so ausgebildet, dass der verbleibende und reduzierte Druck im Isoliermedium nach dem Drosselelement das Druckentlastungsventil noch zuverlässig ansprechen lässt, aber so weit reduziert ist, dass es zu keiner Beschädigung des Druckentlastungsventils kommt. Der Laststufenschalter kann auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein und beispielsweise mindestens eine Verschalung, die auf dem Laststufenschalterdeckel angeordnet und mit diesem verbunden ist, aufweisen. Die Verschalung und der Laststufenschalterdeckel sind vorzugsweise mit dem Gehäuse des Transformators verschraubt oder vernietet.
Die Verschalung dient dem Laststufenschalterdeckel beim Auftreten eines Fehlers im Laststufenschaltergefäß zusätzlich als zusätzliche Verstärkung und als Unterstützung.
Die Verschalung kann dabei auf unterschiedliche Art und Weise ausgebildet sein, beispielsweise einteilig oder mehrteilig. Die Kombination aus Verschalungen und Drosselelement schafft eine besonders sichere und zuverlässige Vorrichtung, welche im Fehlerfall den hohen Drücken stand hält.
Die Verschalung und der Laststufenschalterdeckel sind vorzugsweise miteinander und mit dem Gehäuse des Transformators verschraubt, vernietet, verklebt, verlötet oder geschweißt. Hierbei kann es sich um jede beliebige form- oder kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Teilen handeln.
Nachfolgend sind die Erfindung und ihre Vorteile unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 einen Transformator mit einem Laststufenschalter;
Figuren 2a und 2b einen Laststufenschalterdeckel sowie eine Schnittansicht des Laststufenschalterdeckels;
Figur 3 ein Drosselelement;
Figur 4 eine Schnittansicht des Laststufenschalterdeckels mit eingesetztem
Drosselelement;
Figur 5 eine weitere Schnittansicht des Laststufenschalterdeckels mit eingesetztem
Drosselelement.
Figur 1 zeigt einen Transformator 2 mit einem Laststufenschalter 3. Der Laststufenschalter 3 ist dabei im Inneren des T ransformators 2 angeordnet. Der T ransformator 2 weist ein Gehäuse auf, welches aus einem Bodenteil 2.2, Wänden 2.1 und einem Deckel 2.3 besteht. Der Laststufenschalter 3 kann einen Lastumschalter und einen Wähler aufweisen oder als Lastwähler ausgebildet sein. Der Laststufenschalter 3 weist weiterhin ein Lastumschaltergefäß 20 auf, in dem ein Lastumschaltereinsatz angeordnet ist. Sowohl der Laststufenschalter 3, und insbesondere dessen Lastumschaltergefäß 20, als auch der Transformator 2 sind mit einem Isoliermedium 10 gefüllt. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel hat das Isoliermedium 10 im Transformator 2 keinen Kontakt zum Isoliermedium 10 im Laststufenschalter 3; es findet kein Austausch untereinander statt. Alternative Ausführungsformen können jedoch einen Austausch ermöglichen bzw. aufweisen.
Das Isoliermedium 10 kann ein natürliches oder künstliches Isoliermedium wie z.B. ein mineralisches Isolieröl oder Esther sein. Der Laststufenschalter 3 ist am Deckel 2.3 des Transformators 2 befestigt. Dabei wird das Lastumschaltergefäß 20 mit einem Laststufenschalterdeckel 1 verschlossen. Der Laststufenschalterdeckel 1 schließt sich dabei an den Deckel 2.3 des Transformators 1 an. Außen am Laststufenschalterdeckel 1 ist über ein Flanschelement 1.2 ein Druckentlastungsventil 12 angebracht. Das Druckentlastungsventil 12 ist in dieser Ausführungsform mit einem Ablassrohr 16 verbunden.
Das Druckentlastungsventil 12 ist dazu ausgebildet und eingerichtet, bei Druckanstiegen, auf Grund von Störungen oder Fehlfunktionen, im Lastumschaltergefäß 20 des Laststufenschalters 3 eine Druckentlastung herzustellen. Dabei wird der im Inneren des Laststufenschalters 3 bzw. insbesondere der im Inneren des Lastumschaltergefäßes 20 entstehende Druck über den Laststufenschalterdeckel 1 und das daran angeordnete Druckentlastungsventil 12 an die Umgebung abgegeben. Mit Druck beaufschlagtes Isoliermedium 10 und Luft kann abgeführt werden, ohne dass der Transformator 2, der Laststufenschalter 3 oder andere Teile beschädigt werden. Im Detail entsteht im Laststufenschalter 3 im Fehlerfall ein elektrischer Lichtbogen, der zu einem großen Stromfluss zwischen Elektroden führt. Das in dem Lichtbogen unter großem Druck generierte Gas wird auf Grund des Druckunterschieds zur Umgebung durch eine Druckwelle nach außen gefördert. Abhängig von Fehlerenergie und Fehlerort kann ein Druckentlastungsventil 12 für Druckentlastung sorgen, bevor es zu einem zu großen Druckanstieg kommt, und kritische Komponenten versagen, was im Extremfall zu einer Zerstörung des Laststufenschalters 3 bzw. des Transformators 1 führen kann. Bestehende Druckentlastungsventile sind nicht für die Druckentlastung solcher hochenergetischen Störfälle ausgelegt.
Während des normalen Betriebs des Laststufenschalters 3, ist das Druckentlastungsventil 12 geschlossen. In diesem ersten Zustand liegt der Druck im Lastumschaltergefäß 20 innerhalb eines vorbestimmten Grenzwertes. Das Volumen des Isoliermediums 10 welches sich im Lastumschaltergefäß 20 des Laststufenschalters 3 befindet, übersteigt in diesem ersten Zustand nicht seine vorgegebene Menge.
Ein Drosselelement 30 welches im Laststufenschalterdeckel 1 montiert ist, bewirkt, dass bei auftretenden Störungen mit sehr hohem Energiegehalt und steilem Druckanstieg der entstehende Druck reduziert wird, wodurch eine mögliche Zerstörung das Druckentlastungsventil 12 durch eine Druckwelle vermieden wird.
Das Drosselelement 30 ist dem Druckentlastungsventil 12 vorgeschaltet und ist im Laststufenschalterdeckel 1 zwischen dem Lastumschaltergefäß 20 und dem Druckentlastungsventil 12 verortet. Das Drosselelement 30 ist dabei so ausgebildet, dass der verbleibende und reduzierte Druck im Isoliermedium 10 nach dem Drosselelement 30 das Druckentlastungsventil 12 noch zuverlässig ansprechen lässt, aber so weit reduziert ist, dass es zu keiner Beschädigung des Druckentlastungsventils 12 kommt.
Weiterhin wird eine Laststufenschaltervorrichtung 40 gezeigt, die den Laststufenschalter 3, den Laststufenschalterdeckel 1, das Drosselelement 30 und das Druckentlastungsventil 12 umfasst.
Als Laststufenschalterdeckel 1 wird im Sinne der Erfindung auch ein Transformatordeckel verstanden. Dabei weist ein entsprechender Transformatordeckel ebenfalls eine Öffnung mit einem darin eingebrachten Drosselelement auf. Das Drosselelement ist auch dann vor ein Druckentlastungsventil geschaltet. Das Drosselelement drosselt dann einen in einem Transformator entstehenden Druckanstieg in dessen Isoliermedium und verhindert damit die Zerstörung des Druckentlastungsventils. Der Transformatordeckel kann für die Befestigung des Druckentlastungsventils über dem Drosselelement einen entsprechenden Flansch mit einer Ringscheibe aufweisen.
Der Strömungswiderstand, den das Drosselelement erzeugt, ist so ausgelegt, dass das Druckentlastungsventil 12 bei einem hochenergetischen Fehlerfall zerstörungsfrei agieren bzw. funktionieren kann.
Figuren 2a und 2b zeigen ein Laststufenschalterdeckel 1. Dieser weist ein im Wesentlichen als runde Scheibe ausgebildetes Deckelelement 1.1 auf. Im Deckelelement 1.1 ist eine erste Öffnung 1.5 angeordnet, die sich von einer ersten Seite des Deckelelements 1.1 zu einer zweiten gegenüberliegenden Seite des Deckelelements 1.1 erstreckt. Die erste Öffnung 1.5 ist vorzugsweise kreisförmig ausgestaltet und weist einen definierten Querschnitt auf. Die erste Öffnung 1.5 kann an einer beliebigen Stelle im Deckelelement 1.1 angeordnet sein, jedoch vorzugsweise nicht in der Mitte. Unmittelbar über der ersten Öffnung 1.5 ist am Deckelelement 1.1 ein Flanschelement 1.2 angeordnet. Das Flanschelement 1.2 weist ein Rohrelement 1.3 und eine erste Ringscheibe 1.4 auf. Das erste Ende des Rohrelements 1.3 ist mit der Ringscheibe 1.4 verbunden. Das zweite Ende des Rohrelements 1.3 ist mit dem Deckelelement 1.1 formschlüssig verbunden. Das Deckelelement 1.1, das Flanschelement 1.2 mit dem Rohrelement 1.3 und die erste Ringscheibe 1.4, sind als ein Gussteil ausgestaltet. Der innere Querschnitt bzw. Durchmesser des Rohrelements 1.3 ist dabei größer als der Querschnitt der ersten Öffnung 1.5.
Figur 3 zeigt eine detaillierte Ansicht des Drosselelements 30. Das Drosselelement 30 ist im montierten Zustand in der Öffnung 1.5 des Laststufenschalterdeckels 1 angebracht. Das Drosselelement 30 ist in dieser Ausführungsform als zylinderförmiger Becher ausgestaltet. Weiterhin kann das Drosselelement 30 auch als kegelstumpfförmiger Becher oder auch als ein kuppelförmiger Becher ausgestaltet sein. Das Drosselelement 30 weist eine umlaufende Ringwand 32 auf, die an ihrem ersten Ende 32.1 ein Bodenteil 33 aufweist. An einem zweiten Ende 32.2, welches gegenüber dem ersten Ende 32.1 angeordnet ist, ist das Drosselelement 30 geöffnet und weist eine Drosselöffnung 35 auf. Am zweiten Ende 32.2 der Ringwand 32 sind auf einer Außenfläche 37 der Ringwand 32 eine Ringnut 38 und eine zweite Ringscheibe 39 eingebracht bzw. ausgebildet. Der äußere Durchmesser am zweiten Ende 32.2 der Ringwand 32 entspricht im Wesentlichen dem Durchmesser der ersten Öffnung 1.5 des Laststufenschalterdeckels 1. Im montierten Zustand ist das Drosselelement 30 in der ersten Öffnung 1.5 des Laststufenschalterdeckels 1 eingebracht bzw. mit diesem verbunden. Die Befestigung des Drosselelements 30 in der ersten Öffnung 1.5 des Laststufenschalterdeckels 1 erfolgt in dieser Ausführungsform mittels eines hier nicht gezeigten Sprengrings über die Ringnut 38 und die zweite Ringscheibe 39. Im montierten Zustand bildet die Drosselöffnung 35 die erste Öffnung 1.5 des Laststufenschalterdeckels 1. Die Ringwand 32 weist außerdem mindestens eine Öffnung bzw. einen Durchbruch 34 auf. In der hier gezeigten Ausführungsform weist die Ringwand 32 vier Durchbrüche 34 auf, die in der Ringwand 32 gleichmäßig verteilt sind. Das Drosselelement 30 ist in dieser Ausführungsform als statische Drossel mit gleichbleibender Querschnittsverengung ausgestaltet.
Figur 4 zeigt eine Schnittansicht des Laststufenschalterdeckels 1 mit eingesetztem Drosselelement 30. Das Drosselelement 30 ist dabei in der ersten Öffnung 1.5 des Laststufenschalterdeckels 1 eingebracht bzw. mit diesem verbunden. Im montierten Zustand ragt das Drosselelement 30 in das Rohrelement 1.3 des Flanschelements 1.2, also hin zum Druckentlastungsventil 12. Der gepunktete Pfeil 29 zeigt einen möglichen Fluss des Isoliermediums 10 aus dem Laststufenschalter 3 und insbesondere dem Lastumschaltergefäß 20 nach außen. Dabei kann sich an das Druckentlastungsventil 12 auch ein Ablassrohr 16 anschließen, welches den Fluss des Isoliermediums 10 nach außen steuert oder ableitet. Das Isoliermedium 10 strömt beim Verlassen des Lastumschaltergefäßes 20 durch die erste Öffnung 1.5, insbesondere die Drosselöffnung 35 in das Innere des Drosselelements 30, wodurch die erste Drosselung des Flusses erfolgt. Hier wird das Isoliermedium 10 unter anderem durch das Bodenteil 33 gedrosselt bzw. gebremst. Weiterhin wird das Isoliermedium 10 beim Verlassen des Drosselelements 30 durch die Durchbrüche 34 in der Ringwand 32 weiter gedrosselt.
Figur 5 zeigt eine Schnittansicht des Laststufenschalterdeckels 1 mit eingesetztem Drosselelement 30. Das Drosselelement 30 ist dabei in der ersten Öffnung 1.5 des Laststufenschalterdeckels 1 eingebracht bzw. mit diesem verbunden. Der Pfeil 29 zeigt einen möglichen Fluss des Isoliermediums 10 aus dem Laststufenschalter 3 nach außen. Weiterhin sind auf dem Laststufenschalterdeckel 1 zwei Verschalungen 8 angeordnet, welche dazu eingerichtet sind den Laststufenschalterdeckel 1 zu verstärken und stabiler zu machen. Die Verschalungen 8 können dabei den kompletten Laststufenschalterdeckel 1 oder nur Teile davon bedecken und damit verstärken, oder auch als einteilige Verschalung 8 ausgebildet sein oder in anderen Ausführungsbeispielen aus mehr als zwei Teilen bestehen. Die Verschalung 8 können beispielsweise als sichel- oder bogenförmige Platten aus Metall ausgestaltet sein. Die Kombination aus Verschalungen 8 und einem Laststufenschalterdeckel 1 mit einem Drosselelement 30 schafft eine besonders sichere und zuverlässige Laststufenschaltervorrichtung 40. Diese Ausgestaltung stellt sicher, dass bei hochenergetischen Fehlerfällen im Laststufenschalter 3 oder Transformator 1 das Druckentlastungsventil 12 ordnungsgemäß funktioniert. Es wird vermieden, dass Einzelteile wegbrechen und in die Umgebung geschleudert werden und somit Isoliermedium 10 unkontrolliert in die Umwelt gelangt. Die Verschalungen 8 werden mit dem Laststufenschalterdeckel 1 auf den Laststufenschalter 3 und/oder das Transformatorgehäuse geschraubt.
Bezugszeichenliste
1 Laststufenschalterdeckel
1.1 Deckelelement
1.2 Flanschelement
1.3 Rohrelement
1.4 erste Ringscheibe
1.5 erste Öffnung
2 Transformator
2.1 Wand
2.2 Bodenteil
2.3 Deckel
3 Laststufenschalter
8 Verschalung
10 Isoliermedium
12 Druckentlastungsventil
16 Ablassrohr
20 Lastumschaltergefäß
30 Drosselelement
32 Ringwand
32.1 erstes Ende
32.2 zweites Ende
33 Bodenteil
34 Durchbruch
35 Drosselöffnung
37 Außenfläche
38 Ringnut
39 zweite Ringscheibe
40 Laststufenschaltervorrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Laststufenschalterdeckel (1), umfassend: ein Deckelelement (1.1) mit einer ersten Öffnung (1.5), ein Drosselelement (30); wobei das Drosselelement (30) in der ersten Öffnung (1.5) angeordnet ist.
2. Laststufenschalterdeckel (1) nach Anspruch 2, wobei ein Flanschelement (1.2) mit einem Rohrelement (1.3) vorgesehen ist, welches unmittelbar über der ersten Öffnung (1.5) ausgebildet ist; ein innerer Durchmesser des Rohrelements (1.3) größer ist als ein Durchmesser der ersten Öffnung (1.5).
3. Laststufenschalterdeckel (1) nach einem der Ansprüche 1-2, wobei das Drosselelement (30) als ein statisches Drosselelement (30) ausgebildet ist.
4. Laststufenschalterdeckel (1) nach einem der Ansprüche 1-3, wobei das Drosselelement (30) als zylinderförmiger Becher, als kegelstumpfförmiger Becher oder auch als kuppelförmiger Becher ausgebildet ist.
5. Laststufenschalterdeckel (1) nach einem der Ansprüche 1-4, wobei das Drosselelement (30) eine Ringwand (32), ein Bodenteil (33) und eine zweite Ringscheibe (39) aufweist; die Ringwand (32) mindestens eine Durchbuch (34) aufweist.
6. Laststufenschalterdeckel (1) nach einem der Ansprüche 1-5, wobei das Drosselelement (30) eine Ringnut (38) aufweist; das Drosselelement (38) mittels eines Sprengrings in der Ringnut (38) und der Ringscheibe (39) am Laststufenschalterdeckel (1) befestigt ist.
7. Laststufenschaltervorrichtung (40), umfassend: einen Laststufenschalter (3) mit einem Lastumschaltergefäß (20), welches mit einem
Isoliermedium (10) gefüllt ist, einen Laststufenschalterdeckel (1); ein Drosselelement (30); ein Druckentlastungsventil (12), wobei das Drosselelement (30) im Laststufenschalterdeckel (1) angeordnet ist; der Laststufenschalterdeckel (1) mit dem Drosselelement (30) zwischen dem Lastumschaltergefäß (20) und dem Druckentlastungsventil (12) angeordnet ist und ein Durchfluss des Isoliermediums (10) bei einem rapiden Druckanstieg im Lastumschaltergefäß (20) durch das Drosselelement (30) gedrosselt wird.
8. Laststufenschaltervorrichtung (40) nach Anspruch 7, umfassend mindestens eine Verschalung (8), die auf dem Laststufenschalterdeckel (1) angeordnet und mit diesem verbunden ist.
9. Laststufenschaltervorrichtung (40) nach Anspruch 8, wobei die Verschalung (8) und der Laststufenschalterdeckel (1) mit dem Gehäuse des Transformators (2) verschraubt oder vernietet sind.
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