EP4677632A1 - Laststufenschalter und verfahren zur betätigung - Google Patents

Laststufenschalter und verfahren zur betätigung

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Publication number
EP4677632A1
EP4677632A1 EP24714413.2A EP24714413A EP4677632A1 EP 4677632 A1 EP4677632 A1 EP 4677632A1 EP 24714413 A EP24714413 A EP 24714413A EP 4677632 A1 EP4677632 A1 EP 4677632A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
load
switching
resistor
changeover switch
tap changer
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
EP24714413.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Sachsenhauser
Sebastian Rehkopf
Konrad RÄDLINGER
Laurenc KIRCHNER
Dazhong Shen
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 EP4677632A1 publication Critical patent/EP4677632A1/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
    • H01H9/0038—Tap change devices making use of vacuum switches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F29/00—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
    • H01F29/02—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with tappings on coil or winding; with provision for rearrangement or interconnection of windings
    • H01F29/04—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with tappings on coil or winding; with provision for rearrangement or interconnection of windings having provision for tap-changing without interrupting the load current
    • 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
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P13/00—Arrangements for controlling transformers, reactors or choke coils, for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P13/06—Arrangements for controlling transformers, reactors or choke coils, for the purpose of obtaining a desired output by tap-changing; by rearranging interconnections of windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/027—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being an over-current

Definitions

  • the invention relates to an on-load tap changer for uninterrupted switching between winding taps of a control winding of a tapped transformer and to a method for operating the on-load tap changer.
  • on-load tap changers are used for uninterrupted switching between different winding taps of a control winding of a tapped transformer and thus for voltage regulation. They usually consist of a selector for powerless pre-selection of the winding tap of the tapped transformer to which switching is to take place, as well as a load changeover switch for the actual, uninterrupted switching from the previously connected winding tap to the new, pre-selected winding tap.
  • the selector usually has two movable selector contacts which switch the winding taps.
  • the load changeover switch usually has switching contacts and resistors for the actual load switching.
  • the switching contacts are arranged in the main load branches of the load changeover switch and are used to directly connect the winding tap connected by the respective selector contact to a load discharge via the main load branch.
  • the resistors serve to limit the short-term circulating current flowing in the load changeover switch during the switching process and are also referred to as switching resistors.
  • the on-load tap changer If the on-load tap changer is not operated correctly, malfunctions can occur.
  • One possible malfunction is a short circuit in the on-load tap changer, or more precisely in the load 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 tap short circuit. In concrete terms, 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 tapped transformer.
  • circuit breakers are provided in the transmission network that are designed to safely switch off high currents in the event of a fault.
  • they require a relatively long time to do this, for example 50 milliseconds.
  • the short-circuit current flows unlimitedly through the conductive components of the on-load tap-changer and the transformer, which can lead to significant damage to the on-load tap-changer and the transformer. This must be avoided. the.
  • a device for limiting a short-circuit current in such a fault case is known from the publication DE 10 2020 110 935 B3.
  • This device comprises a current sensor and an interruption element, which are arranged in a first power line of the on-load tap-changer.
  • a current-limiting element is arranged parallel to the interruption element.
  • the current sensor is designed to transmit a first measurement signal, which represents the measured current in the first power line of the on-load tap-changer, to a control device of the device.
  • the interruption element can be actuated via the control device in such a way that it can interrupt the current flow in the first power line of the on-load tap-changer, so that the current flowing is commutated to the current-limiting element.
  • the invention proposes an on-load tap changer for uninterrupted switching between winding taps of a control winding of a tapped transformer, which comprises a selector for powerless pre-selection of a selected winding tap of the control winding and a load changeover switch for the actual load switching from the previous winding tap to the winding tap preselected by the selector.
  • a safety device is connected in series between the selector and the load changeover switch, which is designed to limit a short-circuit current occurring in the event of a fault in the on-load tap changer, more precisely the selector and/or the load changeover switch and/or the safety device, and/or in the control winding. Damage to the on-load tap changer and the transformer can thus be avoided until the circuit breaker trips and safely switches off the fault current.
  • the selector has a first th selector arm and a second selector arm
  • the load changeover switch has a first switching side which is electrically connected to the first selector arm via a first current path, and a second switching side which is electrically connected to the second selector arm via a second current path
  • the safety device has a first resistor which can be switched into and out of the first current path by means of a first switching element which is arranged parallel to the first resistor, and a second resistor which can be switched into and out of the second current path by means of a second switching element which is arranged parallel to the second resistor.
  • the resistors can be switched on or off via the switching elements.
  • the resistors in the safety device serve to limit a short-circuit current occurring in the event of a fault.
  • the resistors in the safety device are designed as ohmic resistors.
  • the first switching element and the second switching element are designed as mechanical switching contacts.
  • the first switching element and the second switching element are designed as vacuum interrupters.
  • the first switching element and the second switching element are designed as semiconductor switching elements.
  • either the first resistor is connected to the first current path or the second resistor is connected to the second current path.
  • indirect or passive protection against short-circuit currents is provided during the entire switching process, since one of the two resistors of the safety device is always connected to the circuit. Consequently, no active triggering of the protection is required. Additional monitoring measures for detecting faults, such as current sensors in the current paths, can therefore be omitted.
  • At least one resistor of the safety device is therefore not only switched on during the switching process, but also actively in the Switching process is integrated. This is advantageous in that the resistors in the load changeover switch can be made smaller, since the current load is distributed between the resistors in the load changeover switch and in the safety device. This saves costs.
  • the first resistor is or will be connected into the first current path when no current flows through the first selector arm
  • the second resistor is or will be connected into the second current path when no current flows through the second selector arm.
  • the second resistor is connected into the second current path or is connected into it when the on-load tap-changer is in a first stationary state in which the on-load tap-changer contacts the previous winding tap
  • the first resistor is connected into the first current path or is connected into it when the on-load tap-changer is in a second stationary state in which the on-load tap-changer contacts the new winding tap.
  • the safety device has a first permanent main contact, which is arranged parallel to the first resistor and the first switching element and is designed to carry a permanent current in the stationary state of the on-load tap changer, and a second permanent main contact, which is arranged parallel to the second resistor and the second switching element and is designed to carry a permanent current in the stationary state of the on-load tap changer.
  • the load diverter switch has a third permanent main contact, which is assigned to the first switching side of the load diverter switch and is designed to carry a permanent current in the stationary state of the on-load tap changer, and a fourth permanent main contact, which is assigned to the second switching side of the load diverter switch and is designed to carry a permanent current in the stationary state of the on-load tap changer.
  • the first and the third permanent main contact and in the second stationary state the second and the fourth Permanent main contact current flows through.
  • the safety device, the load changeover switch and/or the selector are mechanically coupled via a common drive unit such that the switching elements of the safety device and the load changeover switch and/or the selector arms are actuated in dependence on one another.
  • the common drive unit comprises a first gear that is assigned to the safety device, a second gear that is assigned to the load changeover switch and/or the selector, a coupling shaft via which the first gear and the second gear are mechanically connected to one another, a drive shaft and a common motor drive.
  • the motor drive is actuated via a control unit.
  • the control unit can be designed in any way.
  • the control unit can be designed as a voltage regulator or as a control room.
  • the communication connection to the drive unit can be implemented as a cable connection or wirelessly.
  • the safety device and the load changeover switch and/or the selector are electronically coupled via a common control unit such that the switching elements are actuated in dependence on one another.
  • the common control unit can be designed in any way.
  • the control unit can be designed as a voltage regulator or as a control room.
  • the safety device is actuated via a first drive, a first drive shaft and the first gear and the load changeover switch and/or the selector via a second drive, a second drive shaft and the second gear.
  • the first and second drives are actuated via a common electronic control unit in dependence on one another.
  • the communication connection to the first and second drives can be implemented as a cable connection or wirelessly.
  • the mechanical and/or electronic coupling of the safety device and the load changeover switch is designed such that the first permanent main contact and the third permanent main contact are opened simultaneously and the second permanent main contact and the fourth permanent main contact are opened simultaneously.
  • the safety device is in a first with iso- insulating agent-filled housing
  • the load changeover switch is arranged in a second housing filled with insulating agent
  • the first housing is arranged inside and/or outside a transformer housing
  • the second housing is arranged inside and/or outside the transformer housing.
  • the first housing and the second housing are arranged side by side in the transformer housing.
  • the invention proposes a method for operating an on-load tap changer for uninterrupted switching between winding taps of a control winding of a tapped transformer.
  • the on-load tap changer has a selector for powerless pre-selection of a selected winding tap, a load changeover switch for the actual load changeover from the previous winding tap to the pre-selected winding tap, and a safety device that is connected in series between the selector and the load changeover switch.
  • switching takes place from a first stationary state in which the on-load tap changer contacts the previous winding tap to a second stationary state in which the on-load tap changer contacts the new winding tap.
  • the safety device is designed to limit a short-circuit current that occurs in the event of a fault in the on-load tap changer and/or in the control winding.
  • the safety device is designed to limit, in the stationary state, a short-circuit current occurring in the event of a fault in the on-load tap-changer and/or in the control winding and/or in the transformer.
  • the safety device is designed to limit a short-circuit current occurring in the event of a fault in the on-load tap-changer and/or in the control winding and/or in the transformer during the switchover.
  • the selector has a first selector arm and a second selector arm
  • the load changeover switch has a first switching side which is electrically connected to the first selector arm via a first current path, and a second switching side which is electrically connected to the second selector arm via a second current path
  • the safety device has a first resistor which can be switched into and out of the first current path by means of a first switching element which is arranged parallel to the first resistor, and a second resistor which can be switched into and out of the second current path by means of a second switching element which is arranged parallel to the second resistor.
  • the first resistor is or will be switched into the first current path, a load current in the load changeover switch is switched from the second switching side to the first switching side of the load changeover switch, the second resistor is switched into the second current path.
  • the safety device has a first permanent main contact, which is arranged in parallel with the first resistor and the first switching element, and a second permanent main contact, which is arranged in parallel with the second resistor and the second switching element
  • the load changeover switch has a third permanent main contact, which is assigned to the first switching side of the load changeover switch, and a fourth permanent main contact, which is assigned to the second switching side of the load changeover switch, wherein during the switchover from the first stationary state to the second stationary state, when the second resistor is switched into the second current path or after the second resistor has been switched into the second current path, the first permanent main contact and the third permanent main contact are opened simultaneously.
  • Figure 1 shows an exemplary embodiment of a known on-load tap changer in a schematic representation
  • Figure 2 shows a first exemplary embodiment of an on-load tap-changer according to the invention in a schematic representation
  • Figures 3a to 3h show an exemplary switching sequence of the on-load tap-changer according to the invention from Figure 2;
  • Figure 4 shows an exemplary, schematic arrangement of an exemplary embodiment of the on-load tap changer according to the invention in a tapped transformer
  • Figure 5 shows an exemplary, schematic arrangement of another exemplary
  • Embodiment of the on-load tap changer according to the invention in a tap transformer Embodiment of the on-load tap changer according to the invention in a tap transformer.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of an on-load tap changer 1 known from the prior art for a tapped transformer 2.
  • the tapped transformer 2 has a main winding 3 and a control winding 4 with different winding taps Ni, ..., Nj, ..., N N , which are switched on or off by the on-load tap changer 1.
  • the on-load tap changer 1 comprises a selector 5, which can contact the different winding taps Ni, ..., Nj, ..., N N N of the control winding 4 by means of two movable selector contacts, and a load changeover switch 6, which carries out the actual load switching from the currently connected to the new, preselected winding tap.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of an on-load tap changer according to the invention schematically.
  • the on-load tap changer 1 is used for uninterrupted switching between winding taps Nj, Nj+i of a control winding 4 of a tapped transformer 2.
  • the on-load tap changer 1 comprises a selector 5 with a first selector arm 8, which contacts the winding tap Nj of the control winding 4, and a second selector arm 9, which contacts the winding tap Nj+i of the control winding 4.
  • the on-load tap changer 1 comprises a load changeover switch 6, which has a first switching side 10 and a second switching side 11.
  • the first switching side 10 is electrically connected to the first selector arm 8 via a first current path 12 and the second switching side 11 is electrically connected to the second selector arm 9 via a second current path 13.
  • a safety device 7 is connected in series between the selector 5 and the load diverter switch 6 and is designed to limit a short-circuit current that occurs in the event of a fault in the on-load tap changer 1 and/or in the tapped transformer 2, more precisely in the control winding 4.
  • the safety device 7 is constructed in two parts. It comprises a first ohmic resistor 14, which can be switched in and out of the first current path 12 by means of a first switching element 16, which is arranged parallel to the ohmic resistor 14.
  • a first permanent main contact 18 is arranged parallel to the first ohmic resistor 14 and the first switching element 16 and is designed to carry a permanent current when the on-load tap changer 1 is in the stationary state.
  • the safety device 7 comprises a second ohmic resistor 15, which can be switched in and out of the second current path 13 by means of a second switching element 17, which is arranged parallel to the ohmic resistor 15.
  • a second permanent main contact 19 is arranged parallel to the second ohmic resistor 15 and the second switching element 17 and is designed to carry the continuous current in the stationary state of the on-load tap changer 1.
  • an electrical connection can be established between the second selector arm 9 and the load derivation 33, which is connected via the second ohmic resistor 15 and/or the second switching element 17 and/or the second Permanent main contact 19 runs via the second current path 13 and the second switching side 11 of the load changeover switch 6.
  • the first switching element 16 and the second switching element 17 are designed as vacuum switching tubes 16, 17.
  • other mechanical switching elements and/or semiconductor switching elements can also be used here.
  • the load changeover switch 6 has several switching contacts and resistors for carrying out the switching.
  • the specific circuit arrangement of the load changeover switch is not essential for the implementation of the invention, so that the design of the load changeover switch 6 described below is to be interpreted merely as an example and in principle other suitable and known arrangements of load changeover switches can also be used for the implementation of the invention.
  • a third permanent main contact 20 is assigned to the first switching side 10 of the load changeover switch 6 and a fourth permanent main contact 21 is assigned to the second switching side 11 of the load changeover switch 6.
  • the permanent main contacts 20 and 21 are designed to take over the permanent current conduction in a manner known per se when the load tap changer 1 is in the stationary state.
  • the first switching side 10 also has a first vacuum interrupter 34 and, in parallel thereto, a first switching resistor 36 with a second vacuum interrupter 35 connected in series.
  • the second switching side 11 has a third vacuum interrupter 37 and, in parallel thereto, a second switching resistor 39 with a fourth vacuum interrupter 38 connected in series.
  • a first mechanical switch 40 is provided between the electrical connection of the two vacuum interrupters 34 and 35 on the first switching side 10 and the load discharge line 33 and, analogously, a second mechanical switch 41 is provided between the electrical connection of the two vacuum interrupters 37 and 38 on the second switching side 11 and the load discharge line 33.
  • the on-load tap changer 1 is in a stationary state in which it switches the winding tap Nj. Accordingly, a load current flows from the control winding 4 via the winding tap Nj and the first selector arm 8 into the safety device 7. In the safety device 7, the load current flows further via the permanent main contact 18 and the first vacuum interrupter 16 and from there via the first current path 12 into the first switching side 10 of the load changeover switch 6. There, the load current flows via the third permanent main contact 20, the vacuum interrupter 34 and the first mechanical switch 40 to the load discharge 33. If If a fault occurs in the stationary state of the on-load tap-changer 1, the second ohmic resistor 15 is switched on and can limit a short-circuit current that occurs as a result of the fault.
  • FIGs 3a to 3h show an example of a switching sequence of the on-load tap changer according to the invention from Figure 2.
  • the first permanent main contact 18, which is located in the safety device 7, and the third permanent main contact 20, which is located in the load diverter switch 6, are opened simultaneously and the second mechanical switch 41 of the load diverter switch 6 is closed at the same time.
  • the permanent main contacts 18 and 20 are preferably opened via a mechanical coupling using a common drive unit and/or via an electronic coupling using a common control unit.
  • the load current now flows in the safety device 7 only via the first vacuum interrupter 16 and in the load diverter switch 6 via the first vacuum interrupter 34.
  • the first vacuum interrupter 34 is also opened.
  • the load current is thereby commutated in the load changeover switch 6 to the first switching resistor 36 and the second vacuum interrupter 35.
  • the fourth vacuum interrupter 38 of the load changeover switch 6 is closed (see Figure 3c) and a circulating current flows from the winding tap Nj via the first selector arm 6, the first vacuum interrupter 16 of the safety device 7, the first current path 12, the first switching resistor 36, the second vacuum interrupter 35 and the first mechanical switch 40 of the load changeover switch 6 back via the second mechanical switch 41, the fourth vacuum interrupter 38, the second switching resistor 39, the second current path 13, and finally via the ohmic resistor 15 of the safety device 7 and the second selector arm 9 into the new winding tap Nj+i to which switching is to take place.
  • the second ohmic resistor 15 is used to limit the current.
  • the second vacuum interrupter 35 of the load changeover switch 6 is opened.
  • the load current now only flows via the new winding tap Nj+i, the second selector arm 8, the second ohmic resistor 15 of the safety device 7 and from there via the second current path 13 into the second switching side 11 of the load changeover switch 6, where the current continues via the second switching resistor 39, the fourth vacuum switching tube 38 and the second mechanical switch 41 to the load discharge 33.
  • the third vacuum switching tube 37 of the load diverter switch 6 is closed.
  • the second permanent main contact 19 of the safety device 7 is closed.
  • the new stationary position of the on-load tap changer 1 is thus reached and the switching process is completed.
  • the load current now flows from the winding tap Nj+i via the second selector arm 9, the second vacuum interrupter 17 and the second permanent main contact 19 of the safety device 7 via the second current path 13 into the second switching side 11 of the load diverter switch 6 and from there via the third vacuum interrupter 37, the fourth permanent main contact 21 and the second mechanical switch 41 to the load diverter 33. If a fault occurs in this stationary state of the on-load tap changer 1, the first ohmic resistor 14 is switched on and can limit a short-circuit current occurring as a result of the fault.
  • the second ohmic resistor 15 of the safety device 7 is integrated into the regular switching process of the on-load tap changer 1 (see Figures 3c, 3d, 3e, 3f).
  • the first ohmic resistor 14 of the safety device 7 is integrated into the switching process in the opposite direction, for example when switching from the winding tap Nj+i to the winding tap Nj.
  • the integration of the ohmic resistors 14, 15 of the safety device 7 into the proper switching process of the on-load tap changer 1 has the advantage that the switching resistors 36 and 39 of the load tap changer 6 can be made smaller and costs can therefore be saved.
  • either the first ohmic resistor 14 or the second ohmic resistor 15 of the safety device 7 is switched on both during the stationary state and during the switching process of the on-load tap changer 1. are such that passive protection of on-load tap changer 1 and transformer 2 is provided.
  • the second ohmic resistor 15 is connected in the positions or switching steps shown in Figure 2 and Figures 3a to 3f
  • the first ohmic resistor 14 is connected in the positions or switching steps shown in Figures 3g and 3h.
  • the ohmic resistors 14 and 15 are connected in the opposite direction.
  • FIG 4 shows an exemplary, schematic arrangement of an exemplary embodiment of the on-load tap changer 1 according to the invention in a tapped transformer 2.
  • the safety device 7 is arranged in a first housing 30 filled with insulating material (not shown), and the load diverter switch 6 is arranged in a second housing 31 filled with insulating material (not shown).
  • the selector 5 is located directly below the load diverter switch 6.
  • the first housing 30 and the second housing 31 are arranged next to one another in a transformer housing 32, which is also filled with an insulating material (not shown), and are each attached to the transformer housing 32 via a fastening flange 42.
  • the safety device 7, the load diverter switch 6 and the selector 5 are mechanically coupled via a common drive mechanism.
  • This comprises a first gear 26, which is assigned to the safety device 7, a second gear 27, which is assigned to the load changeover switch 6 and the selector 5, a coupling shaft 28, which mechanically connects the first gear 26 and the second gear 27 to one another, and a drive shaft 29, which mechanically connects a drive unit 22 to the first gear 27.
  • a common drive unit 22 is provided, which actuates both the safety device 7 and the load changeover switch 6 and the selector 5 via the drive shaft 29, the coupling shaft 28 and the two gears 26 and 27.
  • the drive unit 22 is in turn actuated by a control unit 23.
  • FIG. 5 shows an exemplary, schematic arrangement of a further exemplary embodiment of the on-load tap changer 1 according to the invention in a tapped transformer 2.
  • the safety device 7, the load changeover switch 6 and the selector 5 are electronically coupled via the control unit 23.
  • the control unit 23 actuates a first drive 24 in dependence on one another, which is in mechanical operative connection via a first drive shaft 43 with the first gear 26, which is assigned to the safety device 7. and a second drive 25, which is mechanically connected via a second drive shaft 44 to the second gear 27, which is assigned to the load changeover switch 6 and the selector 5.

Landscapes

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

Abstract

Laststufenschalter (1) zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen (N1... NJ,..., NN) einer Regelwicklung (4) eines Stufentransformators (2) umfassend einen Wähler (5) zur leistungslosen Vorwahl einer ausgewählten Wicklungsanzapfung (NJ), einen Lastumschalter (6) zur eigentlichen Lastumschaltung von der bisherigen Wicklungsanzapfung (NJ-1) auf die vorgewählte Wicklungsanzapfung (NJ), wobei seriell zwischen den Wähler (5) und den Lastumschalter (6) eine Sicherheitseinrichtung (7) geschaltet ist, die dazu ausgebildet ist, einen im Fehlerfall auftretenden Kurzschlussstrom in dem Laststufenschalter (1) und/oder in der Regelwicklung (4) zu begrenzen.

Description

LASTSTUFENSCHALTER UND VERFAHREN ZUR BETÄTIGUNG
Die Erfindung betrifft einen Laststufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen einer Regelwicklung eines Stufentransformators sowie ein Verfahren zur Betätigung des Laststufenschalters.
Laststufenschalter dienen bekanntermaßen zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen einer Regelwicklung eines Stufentransformators 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, unterbrechungslosen Umschaltung von der bisherig beschalteten Wicklungsanzapfung auf die neue, vorgewählte Wicklungsanzapfung. Für die leistungslose Vorwahl der Wicklungsanzapfungen weist der Wähler in der Regel zwei bewegliche Wählerkontakte auf, welche die Wicklungsanzapfungen beschälten. Der Lastumschalter weist für die eigentliche Lastumschaltung üblicherweise Schaltkontakte und Widerstände auf. Die Schaltkontakte sind in den Hauptlastzweigen des Lastumschalters angeordnet und dienen zur direkten Verbindung der durch den jeweiligen Wählerkontakt beschalteten Wicklungsanzapfung mit einer Lastableitung 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 kommen. Eine mögliche Fehlfunktion ist ein Kurzschluss im Laststufenschalter, 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 einen 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 gar Zerstörung zu schützen, sind im Übertragungsnetz Leistungsschalter vorgesehen, die dafür ausgelegt sind, im Fehlerfall hohe Ströme sicher abzuschalten. Hierfür benötigen sie jedoch eine relativ lange Zeit, beispielsweise 50 Millisekunden. Während dieser Dauer fließt der Kurzschlussstrom unbegrenzt über die leitenden Bauteile von Laststufenschalter und Transformator, was zu einer erheblichen Schädigung des Laststufenschalters und des Transformators führen kann. Dies gilt es zu vermei- den.
Eine Vorrichtung zur Begrenzung eines Kurzschlussstromes in einem derartigen Fehlerfall ist aus der Druckschrift DE 10 2020 110 935 B3 bekannt. Diese Vorrichtung umfasst einen Stromsensor und ein Unterbrechungselement, die in einer ersten Stromleitung des Laststufenschalters angeordnet sind. Parallel zu dem Unterbrechungselement ist ein strombegrenzendes Element angeordnet. Der Stromsensor ist dazu ausgebildet, ein erstes Messsignal, das den gemessenen Strom in der ersten Stromleitung des Laststufenschalters repräsentiert, an eine Steuereinrichtung der Vorrichtung zu übermitteln. Das Unterbrechungselement ist über die Steuereinrichtung derart betätigbar, dass es die Stromführung in der ersten Stromleitung des Laststufenschalters unterbrechen kann, sodass der geführte Strom auf das strombegrenzende Element kommutiert wird. Nachteilig an dieser bekannten Lösung ist, dass zusätzliche Überwachungsmaßnahmen, insbesondere Sensorik in den Stromleitungen erforderlich ist, um einen Kurzschlussstrom zu erkennen und daraufhin den Schutz, also das Unterbrechungselement, durch die Steuereinheit aktiv auszulösen. Ein weiterer Nachteil ergibt sich aus den Anforderungen an das Unterbrechungselement an sich. Da im Fehlerfall äußerst schnell, innerhalb von 0,1 bis 1,0 Millisekunden reagiert werden muss, um größere Schäden am Transformator zu verhindern, eignen sich vor allem Halbleiterschaltelemente als Unterbrechungselemente. Diese Bauelemente sind äußerst sensibel und daher häufig anfällig für Fehler.
Vor diesem Hintergrund schlägt die Erfindung den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche vor. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Gemäß einem ersten Aspekt schlägt die Erfindung einen Laststufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen einer Regelwicklung eines Stufentransformators vor, der einen Wähler zur leistungslosen Vorwahl einer ausgewählten Wicklungsanzapfung der Regelwicklung und einen Lastumschalter zur eigentlichen Lastumschaltung von der bisherigen Wicklungsanzapfung auf die durch den Wähler vorgewählte Wicklungsanzapfung umfasst. Seriell zwischen den Wähler und den Lastumschalter ist eine Sicherheitseinrichtung geschaltet, die dazu ausgebildet ist, einen im Fehlerfall auftretenden Kurzschlussstrom in dem Laststufenschalter, genauer dem Wähler und/oder dem Lastumschalter und/oder der Sicherheitseinrichtung, und/oder in der Regelwicklung zu begrenzen. Eine Schädigung des Laststufenschalters und des Transformators kann somit vermieden werden, bis der Leistungsschalter auslöst und den Fehlerstrom sicher abschaltet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Laststufenschalters weist der Wähler einen ers- ten Wählerarm und einen zweiten Wählerarm, und der Lastumschalter eine erste Schaltseite, die über einen ersten Strompfad mit dem ersten Wählerarm elektrisch verbunden ist, und eine zweite Schaltseite, die über einen zweiten Strompfad mit dem zweiten Wählerarm elektrisch verbunden ist, auf. Außerdem weist die Sicherheitseinrichtung einen ersten Widerstand, der mittels eines ersten Schaltelementes, das parallel zu dem ersten Widerstand angeordnet ist, in den ersten Strompfad hineingeschaltet und herausgeschaltet werden kann, und einen zweiten Widerstand, der mittels eines zweiten Schaltelementes, das parallel zu dem zweiten Widerstand angeordnet ist, in den zweiten Strompfad hineingeschaltet und herausgeschaltet werden kann, auf. Mit anderen Worten können die Widerstände über die Schaltelemente zu- oder weggeschaltet werden.
Erfindungsgemäß dienen also die Widerstände in der Sicherheitseinrichtung zur Begrenzung eines im Fehlerfall auftretenden Kurzschlussstromes.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Widerstände in der Sicherheitseinrichtung als ohmsche Widerstände ausgebildet.
Bevorzugt sind das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement als mechanische Schaltkontakte ausgebildet.
Besonders bevorzugt sind das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement als Vakuumschaltröhren ausgebildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement als Halbleiterschaltelemente ausgebildet.
Gemäß einer Ausführungsform ist während des Umschaltvorgangs des Laststufenschalters entweder der erste Widerstand in den ersten Strompfad geschaltet oder der zweite Widerstand in den zweiten Strompfad geschaltet. Mit anderen Worten ist also während des gesamten Schaltvorgangs ein indirekter bzw. passiver Schutz vor Kurzschlussströmen gegeben, da immer einer der beiden Widerstände der Sicherheitseinrichtung in den Stromkreis hineingeschaltet ist. Folglich ist keine aktive Auslösung des Schutzes erforderlich. Zusätzliche Überwachungsmaßnahmen zur Erkennung von Fehlerfällen, wie beispielsweise Stromsensoren in den Strompfaden, können damit entfallen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind während des Umschaltvorgangs der erste und/oder der zweite Widerstand zeitweise stromdurchflossen. Mindestens ein Widerstand der Sicherheitseinrichtung ist also während des Schaltvorgangs nicht nur zugeschaltet, sondern auch aktiv in den Umschaltvorgang integriert. Dies ist dahingehend von Vorteil, dass die Widerstände im Lastumschalter kleiner dimensioniert werden können, da die Stromlast auf die Widerstände im Lastumschalter und in der Sicherheitseinrichtung verteilt wird. Damit können Kosten eingespart werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist oder wird der erste Widerstand in den ersten Strompfad hineingeschaltet, wenn der erste Wählerarm nicht stromdurchflossen ist, und ist oder wird der zweite Widerstand in den zweiten Strompfad hineingeschaltet, wenn der zweite Wählerarm nicht stromdurchflossen ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der zweite Widerstand in den zweiten Strompfad hineingeschaltet ist oder hineingeschaltet wird, wenn sich der Laststufenschalter in einem ersten stationären Zustand befindet, in dem der Laststufenschalter die bisherige Wicklungsanzapfung kontaktiert, und der erste Widerstand in den ersten Strompfad hineingeschaltet ist oder hineingeschaltet wird, wenn sich der Laststufenschalter in einem zweiten stationären Zustand befindet, in dem der Laststufenschalter die neue Wicklungsanzapfung kontaktiert. Mit anderen Worten ist also, wenn sich der Laststufenschalter im stationären Betrieb befindet, ein indirekter bzw. passiver Schutz vor Kurzschlussströmen gegeben, da immer einer der beiden Widerstände der Sicherheitseinrichtung in den Stromkreis hineingeschaltet ist. Folglich ist keine aktive Auslösung des Schutzes erforderlich. Zusätzliche Überwachungsmaßnahmen zur Erkennung von Fehlerfällen, wie beispielsweise Stromsensoren in den Strompfaden, können damit entfallen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Sicherheitseinrichtung einen ersten Dauerhauptkontakt, der parallel zu dem ersten Widerstand und dem ersten Schaltelement angeordnet und dazu ausgebildet ist, im stationären Zustand des Laststufenschalters einen Dauerstrom zu führen, und einen zweiten Dauerhauptkontakt, der parallel zu dem zweiten Widerstand und dem zweiten Schaltelement angeordnet und dazu ausgebildet ist, im stationären Zustand des Laststufenschalters einen Dauerstrom zu führen, auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Lastumschalter einen dritten Dauerhauptkontakt, der der ersten Schaltseite des Lastumschalters zugeordnet und dazu ausgebildet ist, im stationären Zustand des Laststufenschalters einen Dauerstrom zu führen, und einen vierten Dauerhauptkontakt, der der zweiten Schaltseite des Lastumschalters zugeordnet und dazu ausgebildet ist, im stationären Zustand des Laststufenschalters einen Dauerstrom zu führen, auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind in dem ersten stationären Zustand der erste und der dritte Dauerhauptkontakt und in dem zweiten stationären Zustand der zweite und der vierte Dauerhauptkontakt stromdurchflossen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Sicherheitseinrichtung, der Lastumschalter und/oder der Wähler mechanisch über eine gemeinsame Antriebseinheit derart gekoppelt, dass die Schaltelemente der Sicherheitseinrichtung und des Lastumschalters und/oder die Wählerarme in Abhängigkeit voneinander betätigt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die gemeinsame Antriebseinheit ein erstes Getriebe, das der Sicherheitseinrichtung zugeordnet ist, ein zweites Getriebe, das dem Lastumschalter und/oder dem Wähler zugeordnet ist, eine Koppelwelle, über die das erste Getriebe und das zweite Getriebe mechanisch miteinander verbunden sind, eine Antriebswelle und einen gemeinsamen Motorantrieb. Der Motorantrieb wird über eine Steuereinheit betätigt. Die Steuereinheit kann beliebig ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Steuereinheit als Spannungsregler oder als Leitwarte ausgebildet sein. Je nach Ausbildungsweise kann die Kommunikationsverbindung zu der Antriebseinheit als Kabelverbindung oder kabellos realisiert sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Sicherheitseinrichtung und der Lastumschalter und/oder der Wähler elektronisch über eine gemeinsame Steuereinheit derart gekoppelt, dass die Schaltelemente in Abhängigkeit voneinander betätigt werden. Die gemeinsame Steuereinheit kann beliebig ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Steuereinheit als Spannungsregler oder als Leitwarte ausgebildet sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Sicherheitseinrichtung über einen ersten Antrieb, eine erste Antriebswelle und das erste Getriebe betätigt und der Lastumschalter und/oder der Wähler über einen zweiten Antrieb, eine zweite Antriebswelle und das zweite Getriebe. Der erste und der zweite Antrieb werden über eine gemeinsame, elektronische Steuereinheit in Abhängigkeit voneinander betätigt. Je nach Ausbildungsweise kann die Kommunikationsverbindung zu dem ersten und dem zweiten Antrieb als Kabelverbindung oder kabellos realisiert sein.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die mechanische und/oder die elektronische Koppelung von der Sicherheitseinrichtung und dem Lastumschalter derart ausgebildet, dass der erste Dauerhauptkontakt und der dritte Dauerhauptkontakt gleichzeitig geöffnet und der zweite Dauerhauptkontakt und der vierte Dauerhauptkontakt gleichzeitig geöffnet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Sicherheitseinrichtung in einem ersten mit Iso- liermittel gefüllten Gehäuse angeordnet, der Lastumschalter in einem zweiten mit Isoliermittel gefüllten Gehäuse angeordnet, und ist das erste Gehäuse innerhalb und/oder außerhalb eines Transformatorgehäuses angeordnet, und das zweite Gehäuse innerhalb und/oder außerhalb des Transformatorgehäuses angeordnet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind das erste Gehäuse und das zweite Gehäuse nebeneinander in dem Transformatorgehäuse angeordnet.
Gemäß einem zweiten Aspekt schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Betätigung eines Laststufenschalters zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen einer Regelwicklung eines Stufentransformators vor. Der Laststufenschalter weist einen Wähler zur leistungslosen Vorwahl einer ausgewählten Wicklungsanzapfung, einen Lastumschalter zur eigentlichen Lastumschaltung von der bisherigen Wicklungsanzapfung auf die vorgewählte Wicklungsanzapfung, und eine Sicherheitseinrichtung, die seriell zwischen den Wähler und den Lastumschalter geschaltet ist, auf. Erfindungsgemäß wird dabei von einem ersten stationären Zustand, in dem der Laststufenschalter die bisherige Wicklungsanzapfung kontaktiert, in einen zweiten stationären Zustand, in dem der Laststufenschalter die neue Wicklungsanzapfung kontaktiert, umgeschaltet. Die Sicherheitseinrichtung ist dazu ausgebildet, einen im Fehlerfall auftretenden Kurzschlussstrom in dem Laststufenschalter und/oder in der Regelwicklung zu begrenzen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Sicherheitseinrichtung dazu ausgebildet, im stationären Zustand einen im Fehlerfall auftretenden Kurzschlussstrom in dem Laststufenschalter und/oder in der Regelwicklung und/oder im Transformator zu begrenzen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Sicherheitseinrichtung dazu ausgebildet, während der Umschaltung einen im Fehlerfall auftretenden Kurzschlussstrom in dem Laststufenschalter und/oder in der Regelwicklung und/oder im Transformator zu begrenzen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Wähler einen ersten Wählerarm und einen zweiten Wählerarm, der Lastumschalter eine erste Schaltseite, die über einen ersten Strompfad mit dem ersten Wählerarm elektrisch verbunden ist, und eine zweite Schaltseite, die über einen zweiten Strompfad mit dem zweiten Wählerarm elektrisch verbunden ist, und die Sicherheitseinrichtung einen ersten Widerstand, der mittels eines ersten Schaltelementes, das parallel zu dem ersten Widerstand angeordnet ist, in den ersten Strompfad hineingeschaltet und herausgeschaltet werden kann, und einen zweiten Widerstand, der mittels eines zweiten Schaltelementes, das parallel zu dem zweiten Widerstand angeordnet ist, in den zweiten Strompfad hineingeschaltet und herausgeschaltet werden kann, auf, wobei bei der Umschaltung von dem ersten stationären Zustand in den zweiten stationären Zustand der zweite Widerstand in den zweiten Strompfad hineingeschaltet ist oder hineingeschaltet wird, ein Laststrom im Lastumschalter von der ersten Schaltseite auf die zweite Schaltseite des Lastumschalters umgeschaltet wird, der erste Widerstand in den ersten Strompfad hineingeschaltet wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass bei der Umschaltung in der Gegenrichtung von dem zweiten stationären Zustand in den ersten stationären Zustand der erste Widerstand in den ersten Strompfad hineingeschaltet ist oder hineingeschaltet wird, ein Laststrom im Lastumschalter von der zweiten Schaltseite auf die erste Schaltseite des Lastumschalters umgeschaltet wird, der zweite Widerstand in den zweiten Strompfad hineingeschaltet wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Sicherheitseinrichtung einen ersten Dauerhauptkontakt, der parallel zu dem ersten Widerstand und dem ersten Schaltelement angeordnet ist, und einen zweiten Dauerhauptkontakt, der parallel zu dem zweiten Widerstand und dem zweiten Schaltelement angeordnet ist, auf, und weist der Lastumschalter einen dritten Dauerhauptkontakt, der der ersten Schaltseite des Lastumschalters zugeordnet ist, und einen vierten Dauerhauptkontakt, der der zweiten Schaltseite des Lastumschalters zugeordnet ist, auf, wobei bei der Umschaltung von dem ersten stationären Zustand in den zweiten stationären Zustand, wenn der zweite Widerstand in den zweiten Strompfad hineingeschaltet ist oder nachdem der zweite Widerstand in den zweiten Strompfad hineingeschaltet wurde, der erste Dauerhauptkontakt und der dritte Dauerhauptkontakt gleichzeitig geöffnet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass bei der Umschaltung in der Gegenrichtung von dem zweiten stationären Zustand in den ersten stationären Zustand, wenn der erste Widerstand in den ersten Strompfad hineingeschaltet ist oder nachdem der zweite Widerstand in den zweiten Strompfad hineingeschaltet wurde, der zweite Dauerhauptkontakt und der vierte Dauerhauptkontakt gleichzeitig geöffnet werden.
Weitere Ausgestaltungsformen und Implementierungen des Verfahrens ergeben sich unmittelbar aus den verschiedenen Ausgestaltungsformen des Laststufenschalters. Insbesondere können einzelne oder mehrere der bezüglich des Laststufenschalters beschriebenen Komponenten und/oder Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens entsprechend implementiert sein.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand beispielhafter Ausführungsformen unter Bezug auf die Zeichnungen im Detail erklärt. 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 bezüglich der Figur erklärt, in der sie zuerst erscheinen. Die Erklärung wird nicht notwendigerweise in den darauffolgenden Figuren wiederholt.
Es zeigen:
Figur 1 eine beispielhafte Ausführungsform eines bekannten Laststufenschalters in einer schematischen Darstellung;
Figur 2 eine erste beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Laststufenschalters in einer schematischen Darstellung;
Figuren 3a bis 3h ein beispielhafter Schaltablauf des erfindungsgemäßen Laststufenschalters aus Figur 2;
Figur 4 eine beispielhafte, schematische Anordnung einer beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laststufenschalters in einem Stufentransformator;
Figur 5 eine beispielhafte, schematische Anordnung einer weiteren beispielhaften
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laststufenschalters in einem Stufentransformator.
Die Figuren stellen lediglich Ausführungsbeispiele der Erfindung dar, ohne jedoch die Erfindung auf die dargestellten Ausführungsbeispiele zu beschränken.
In Figur 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform eines aus dem Stand der Technik bekannten Laststufenschalters 1 für einen Stufentransformator 2 schematisch dargestellt. Der Stufentransformator 2 weist eine Stammwicklung 3 und eine Regelwicklung 4 mit unterschiedlichen Wicklungsanzapfungen Ni, ..., Nj, ..., NN auf, die durch den Laststufenschalter 1 zu- bzw. abgeschaltet werden. Dafür umfasst der Laststufenschalter 1 einen Wähler 5, der mittels zwei beweglicher Wählerkontakte die unterschiedlichen Wicklungsanzapfungen Ni, ..., Nj, ..., NN der Regelwicklung 4 kontaktieren kann, und einen Lastumschalter 6, der die eigentliche Lastumschaltung von der aktuell beschalteten auf die neue, vorgewählte Wicklungsanzapfung durchführt. In der in Figur 1 dargestellten Position des Lastumschalters 6 fließt der Laststrom von der aktuell beschalteten Wicklungsanzapfung Nj+i über den jeweiligen Wählerkontakt und den Lastumschalter 6 zu einer Lastableitung 33. In Figur 2 ist eine erste beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Laststufenschalters schematisch dargestellt. Der Laststufenschalter 1 dient zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen Nj, Nj+i einer Regelwicklung 4 eines Stufentransformators 2.
Der Laststufenschalter 1 umfasst einen Wähler 5 mit einem ersten Wählerarm 8, der die Wicklungsanzapfung Nj der Regelwicklung 4 kontaktiert, und einem zweiten Wählerarm 9, der die Wicklungsanzapfung Nj+i der Regelwicklung 4 kontaktiert. Außerdem umfasst der Laststufenschalter 1 einen Lastumschalter 6, der eine erste Schaltseite 10 und eine zweite Schaltseite 11 aufweist. Die erste Schaltseite 10 ist über einen ersten Strompfad 12 mit dem ersten Wählerarm 8 elektrisch verbunden und die zweite Schaltseite 11 ist über einen zweiten Strompfad 13 mit dem zweiten Wählerarm 9 elektrisch verbunden.
Seriell zwischen den Wähler 5 und den Lastumschalter 6 ist eine Sicherheitseinrichtung 7 geschaltet, die dazu ausgebildet ist, einen im Fehlerfall auftretenden Kurzschlussstrom in dem Laststufenschalter 1 und/oder in dem Stufentransformator 2, genauer in der Regelwicklung 4 zu begrenzen. Die Sicherheitseinrichtung 7 ist zweiteilig aufgebaut. Sie umfasst einen ersten ohmschen Widerstand 14, der mittels eines ersten Schaltelementes 16, das parallel zu dem ohmschen Widerstand 14 angeordnet ist, in den ersten Strompfad 12 hinein- und herausgeschaltet werden kann. Ein erster Dauerhauptkontakt 18 ist parallel zu dem ersten ohmschen Widerstand 14 und dem ersten Schaltelement 16 angeordnet und dazu ausgebildet, im stationären Zustand des Laststufenschalters 1 einen Dauerstrom zu führen. Je nach dem in welchem stationären Zustand oder in welchem Schaltschritt während der Umschaltung sich der Laststufenschalter 1 gerade befindet, kann also wahlweise eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Wählerarm 8 und der Lastableitung 33 hergestellt werden, die über den ersten ohmschen Widerstand 14 und/oder das erste Schaltelement 16 und/oder den ersten Dauerhauptkontakt 18 über den ersten Strompfad 12 und die erste Schaltseite 10 des Lastumschalters 6 verläuft. Außerdem umfasst die Sicherheitseinrichtung 7 einen zweiten ohmschen Widerstand 15, der mittels eines zweiten Schaltelementes 17, das parallel zu dem ohmschen Widerstand 15 angeordnet ist, in den zweiten Strompfad 13 hinein- und herausgeschaltet werden kann. Ein zweiter Dauerhauptkontakt 19 ist parallel zu dem zweiten ohmschen Widerstand 15 und dem zweiten Schaltelement 17 angeordnet und dazu ausgebildet, im stationären Zustand des Laststufenschalters 1 den Dauerstrom zu führen. Je nach dem in welchem stationären Zustand oder in welchem Schaltschritt während der Umschaltung sich der Laststufenschalter 1 gerade befindet, kann also wahlweise eine elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Wählerarm 9 und der Lastableitung 33 hergestellt werden, die über den zweiten ohmschen Widerstand 15 und/oder das zweite Schaltelement 17 und/oder den zweiten Dauerhauptkontakt 19 über den zweiten Strompfad 13 und die zweite Schaltseite 11 des Lastumschalters 6 verläuft.
Gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform sind das erste Schaltelement 16 und das zweite Schaltelement 17 als Vakuumschaltröhren 16, 17 ausgebildet. Grundsätzlich können hierbei jedoch auch sonstige mechanische Schaltelemente und/oder Halbleiterschaltelemente zum Einsatz kommen.
Der Lastumschalter 6 weist für die Durchführung der Umschaltung mehrere Schaltkontakte und Widerstände auf. Die konkrete Schaltungsanordnung des Lastumschalters ist jedoch für die Ausführung der Erfindung nicht wesentlich, sodass die nachfolgend beschriebene Ausführung des Lastumschalters 6 lediglich beispielhaft auszulegen ist und grundsätzlich auch andere, geeignete und bekannte Anordnungen von Lastumschaltern für die Ausführung der Erfindung herangezogen werden können. Gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist der ersten Schaltseite 10 des Lastumschalters 6 ein dritter Dauerhauptkontakt 20 und der zweiten Schaltseite 11 des Lastumschalters 6 ein vierter Dauerhauptkontakt 21 zugeordnet. Die Dauerhauptkontakte 20 und 21 sind dazu ausgebildet, auf an sich bekannte Weise im stationären Zustand des Laststufenschalters 1 die Dauerstromführung zu übernehmen. Weiterhin weist die erste Schaltseite 10 eine erste Vakuumschaltröhre 34 sowie parallel dazu einen ersten Überschaltwiderstand 36 mit einer in Reihe geschalteten zweiten Vakuumschaltröhre 35 auf. Analog dazu weist die zweite Schaltseite 11 eine dritte Vakuumschaltröhre 37 sowie parallel dazu einen zweiten Überschaltwiderstand 39 mit einer in Reihe geschalteten vierten Vakuumschaltröhre 38 auf. Zudem ist zwischen der elektrischen Verbindung der beiden Vakuumschaltröhren 34 und 35 auf der ersten Schaltseite 10 und der Lastableitung 33 ein erster mechanischer Schalter 40 vorgesehen und analog dazu zwischen der elektrischen Verbindung der beiden Vakuumschaltröhren 37 und 38 auf der zweiten Schaltseite 11 und der Lastableitung 33 ein zweiter mechanischer Schalter 41 vorgesehen.
In Figur 2 befindet sich der Laststufenschalter 1 in einem stationären Zustand, in dem er die Wicklungsanzapfung Nj beschältet. Dementsprechend fließt ein Laststrom von der Regelwicklung 4 über die Wicklungsanzapfung Nj und den ersten Wählerarm 8 in die Sicherheitseinrichtung 7. In der Sicherheitseinrichtung 7 fließt der Laststrom weiter über den Dauerhauptkontakt 18 und die erste Vakuumschaltröhre 16 und von dort über den ersten Strompfad 12 in die erste Schaltseite 10 des Lastumschalters 6. Dort fließt der Laststrom über den dritten Dauerhauptkontakt 20, die Vakuumschaltröhre 34 und den ersten mechanischen Schalter 40 hin zur Lastableitung 33. Sollte es im stationären Zustand des Laststufenschalters 1 zu einem Fehlerfall kommen, so ist der zweite ohmsche Widerstand 15 zugeschaltet und kann einen in Folge des Fehlerfalls auftretenden Kurzschlussstrom begrenzen. Dieser Schutz ist somit passiv im stationären Zustand des Laststufenschalters immer vorhanden und muss nicht extra durch einen Auslösemechanismus aktiviert werden. Analog dazu ist im zweiten stationären Zustand, also wenn die Wicklungsanzapfung Nj+i beschältet ist und der erste Wählerarm 8 nicht stromdurchflossen ist, der erste ohmsche Widerstand 14 der Sicherheitseinrichtung 7 passiv zugeschaltet.
In den Figuren 3a bis 3h ist ein beispielhafter Schaltablauf des erfindungsgemäßen Laststufenschalters aus Figur 2 dargestellt. Ausgehend von der stationären Stellung in Figur 2 werden in einem ersten Schaltschritt, der in Figur 3a abgebildet ist, der erste Dauerhauptkontakt 18, der sich in der Sicherheitseinrichtung 7 befindet, und der dritte Dauerhauptkontakt 20, der sich in dem Lastumschalter 6 befindet, zeitgleich geöffnet und gleichzeitig der zweite mechanische Schalter 41 des Lastumschalters 6 geschlossen. Vorzugsweise erfolgt das Öffnen der Dauerhauptkontakte 18 und 20 über eine mechanische Kopplung mittels einer gemeinsamen Antriebseinheit und/oder über eine elektronische Kopplung mittels einer gemeinsamen Steuereinheit. Der Laststrom fließt nunmehr in der Sicherheitseinrichtung 7 nur noch über die erste Vakuumschaltröhre 16 und im Lastumschalter 6 über die erste Vakuumschaltröhre 34. Im nächsten Schritt (vgl. Figur 3b) wird auch die erste Vakuumschaltröhre 34 geöffnet. Der Laststrom wird dadurch im Lastumschalter 6 auf den ersten Überschaltwiderstand 36 und die zweite Vakuumschaltröhre 35 kommutiert. Daraufhin wird in einem nächsten Schritt die vierte Vakuumschaltröhre 38 des Lastumschalters 6 geschlossen (vgl. Figur 3c) und es fließt ein Kreisstrom von der Wicklungsanzapfung Nj über den ersten Wählerarm 6, die erste Vakuumschaltröhre 16 der Sicherheitseinrichtung 7, den ersten Strompfad 12, den ersten Überschaltwiderstand 36, die zweite Vakuumschaltöhre 35 und den ersten mechanischen Schalter 40 des Lastumschalters 6 zurück über den zweiten mechanischen Schalter 41, die vierte Vakuumschaltröhre 38, den zweiten Überschaltwiderstand 39, den zweiten Strompfad 13, und schließlich über den ohmschen Widerstand 15 der Sicherheitseinrichtung 7 und den zweiten Wählerarm 9 in die neue Wicklungsanzapfung Nj+i, auf die umgeschaltet werden soll. In diesem Schaltschritt wird der zweite ohmsche Widerstand 15 zur Strombegrenzung beansprucht. Im darauffolgenden Schritt (vgl. Figur 3d) wird die zweite Vakuumschaltröhre 35 des Lastumschalters 6 geöffnet. Der Laststrom fließt nunmehr nur noch über die neue Wicklungsanzapfung Nj+i, den zweiten Wählerarm 8, den zweiten ohmschen Widerstand 15 der Sicherheitseinrichtung 7 und von dort über den zweiten Strompfad 13 in die zweite Schaltseite 11 des Lastumschalters 6, wo der Strom weiter über den zweiten Überschaltwiderstand 39, die vierte Vakuum- schaltröhre 38 und den zweiten mechanischen Schalter 41 zur Lastableitung 33 fließt. Im nächsten Schritt, der in Figur 3e gezeigt ist, wird die dritte Vakuumschaltröhre 37 des Lastumschalters 6 geschlossen. Dies bewirkt, dass der Strom im Lastumschalter 6 nun über die dritte Vakuumschaltröhre 37 und den zweiten mechanischen Schalter 41 zur Lastableitung 33 fließt. Im darauffolgenden Schritt (vgl. Figur 3f) wird der vierte Dauerhauptkontakt 21 des Lastumschalters 6 geschlossen und der erste mechanische Schalter 40 geöffnet. Folglich fließt der Laststrom im Lastumschalter nun über die dritte Vakuumschaltröhre 37, den vierten Dauerhauptkontakt 21 und den zweiten mechanischen Schalter 41 zur Lastableitung 33. Daraufhin wird die erste Vakuumschaltröhre 16 der Sicherheitseinrichtung 7 geöffnet und gleichzeitig die zweite Vakuumschaltröhre 17 der Sicherheitseinrichtung geschlossen (vgl. Figur 3g). Der Laststrom fließt nun in der Sicherheitseinrichtung 7 nicht mehr über den zweiten ohmschen Widerstand 15, sondern über die zweite Vakuum- schaltöhre 17. Im letzten Schaltschritt, der in Figur 3h gezeigt ist, wird der zweite Dauerhauptkontakt 19 der Sicherheitseinrichtung 7 geschlossen. Damit ist die neue stationäre Stellung des Laststufenschalters 1 erreicht und der Umschaltvorgang abgeschlossen. Der Laststrom fließt nun von der Wicklungsanzapfung Nj+i über den zweiten Wählerarm 9, die zweite Vakuumschaltröhre 17 und den zweiten Dauerhauptkontakt 19 der Sicherheitseinrichtung 7 über den zweiten Strompfad 13 in die zweite Schaltseite 11 des Lastumschalters 6 und dort über die dritte Vakuumschaltröhre 37, den vierten Dauerhauptkontakt 21 und den zweiten mechanischen Schalter 41 zur Lastableitung 33. Sollte es in diesem stationären Zustand des Laststufenschalters 1 zu einem Fehlerfall kommen, so ist der erste ohmsche Widerstand 14 zugeschaltet und kann einen in Folge des Fehlerfalls auftretenden Kurzschlussstrom begrenzen.
Wie anhand des beschriebenen Schaltablaufs ersichtlich ist, ist der zweite ohmsche Widerstand 15 der Sicherheitseinrichtung 7 in den regulären Umschaltvorgang des Laststufenschalters 1 integriert (vgl. Figuren 3c, 3d, 3e, 3f). Analog dazu ist der erste ohmsche Widerstand 14 der Sicherheitseinrichtung 7 in den Umschaltvorgang in der Gegenrichtung, also beispielsweise, wenn von der Wicklungsanzapfung Nj+i auf die Wicklungsanzapfung Nj umgeschaltet wird, integriert. Die Integration der ohmschen Widerstände 14, 15 der Sicherheitseinrichtung 7 in den ordnungsgemäßen Umschaltvorgang des Laststufenschalters 1 bringt den Vorteil mit sich, dass die Überschaltwiderstände 36 und 39 des Lastumschalters 6 kleiner dimensioniert und dadurch Kosten eingespart werden können.
Grundsätzlich gilt, dass gemäß dieser Ausführungsform sowohl während des stationären Zustands also auch während des Umschaltvorgangs des Laststufenschalters 1 entweder der erste ohmsche Widerstand 14 oder der zweite ohmsche Widerstand 15 der Sicherheitseinrichtung 7 zugeschaltet sind, sodass ein passiver Schutz von Laststufenschalter 1 und Transformator 2 gegeben ist. Gemäß dem Schaltablauf in der Schaltrichtung, die in den Figuren 2 und 3a bis 3f dargestellt ist, ist in den Positionen bzw. Schaltschritten, die in Figur 2 sowie den Figuren 3a bis 3f gezeigt sind, der zweite ohmsche Widerstand 15 zugeschaltet und in den Positionen bzw. Schaltschritten, die in den Figuren 3g und 3h gezeigt sind, der erste ohmsche Widerstand 14 zugeschaltet. In der entgegengesetzten Schaltrichtung erfolgt die Zuschaltung der ohmschen Widerstände 14 und 15 entsprechend umgekehrt.
In Figur 4 ist eine beispielhafte, schematische Anordnung einer beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laststufenschalters 1 in einem Stufentransformator 2 gezeigt. Die Sicherheitseinrichtung 7 ist in einem ersten, mit Isoliermittel (nicht dargestellt) gefüllten Gehäuse 30 angeordnet und der Lastumschalter 6 in einem zweiten, mit Isoliermittel (nicht dargestellt) gefüllten Gehäuse 31. Der Wähler 5 befindet sich direkt unterhalb des Lastumschalters 6. Das erste Gehäuse 30 und das zweite Gehäuse 31 sind nebeneinander in einem ebenfalls mit einem Isoliermittel (nicht dargestellt) gefüllten Transformatorgehäuse 32 angeordnet über jeweils einen Befestigungsflansch 42 an dem Transformatorgehäuse 32 angebracht. Die Sicherheitseinrichtung 7, der Lastumschalter 6 und der Wähler 5 sind mechanisch über einen gemeinsamen Antriebsmechanismus gekoppelt. Dieser umfasst ein erstes Getriebe 26, das der Sicherheitseinrichtung 7 zugeordnet ist, ein zweites Getriebe 27, das dem Lastumschalter 6 und dem Wähler 5 zugeordnet ist, eine Koppelwelle 28, die das erste Getriebe 26 und das zweite Getriebe 27 mechanisch miteinander in Wirkverbindung bringt, sowie eine Antriebswelle 29, die eine Antriebseinheit 22 mit dem ersten Getriebe 27 mechanisch verbindet. Dementsprechend ist eine gemeinsame Antriebseinheit 22 vorgesehen, die über die Antriebswelle 29, die Koppelwelle 28 und die beiden Getriebe 26 und 27 sowohl die Sicherheitseinrichtung 7 als auch den Lastumschalter 6 und den Wähler 5 betätigt. Die Antriebseinheit 22 wird wiederum von einer Steuereinheit 23 betätigt.
In Figur 5 ist eine beispielhafte, schematische Anordnung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laststufenschalters 1 in einem Stufentransformator 2 dargestellt. Bezüglich der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform wird auf die vorangegangenen Erläuterungen zu der in Figur 4 gezeigten Ausführungsform in analoger Weise Bezug genommen und im Folgenden lediglich auf die Unterschiede eingegangen. Gemäß der beispielhaften Ausführungsform aus Figur 5 sind die Sicherheitseinrichtung 7, der Lastumschalter 6 und der Wähler 5 elektronisch über die Steuereinheit 23 gekoppelt. Die Steuereinheit 23 betätigt in Abhängigkeit voneinander einen ersten Antrieb 24, der über eine erste Antriebswelle 43 mit dem ersten Getriebe 26, das der Sicherheitseinrichtung 7 zugeordnet ist, in mechanischer Wirkverbindung steht, und einen zweiten Antrieb 25, der über eine zweite Antriebswelle 44 mit dem zweiten Getriebe 27, das dem Lastumschalter 6 und dem Wähler 5 zugeordnet ist, in mechanischer Wirkverbindung steht.
Es wird angenommen, dass die vorliegende Offenbarung und viele ihrer begleitenden Vorteile durch die vorstehende Beschreibung verstanden werden. Ferner ist es offensichtlich, dass verschiedene Änderungen an der Form, Konstruktion und Anordnung der Komponenten vorgenommen werden können, ohne vom offenbarten Gegenstand abzuweichen oder ohne auf alle materiellen Vorteile zu verzichten. Die beschriebenen Ausführungsformen sind lediglich erläuternd und solche Änderungen werden durch die nachstehenden Ansprüche mit umfasst. Weiterhin versteht es sich, dass die Erfindung durch die nachstehenden Ansprüche definiert ist.
BEZUGSZEICHEN
1 Laststufenschalter
2 Stufentransformator
3 Stammwicklung von 2
4 Regelwicklung von 2
5 Wähler
6 Lastumschalter
7 Sicherheitseinrichtung
8 erster Wählerarm
9 zweiter Wählerarm
10 erste Schaltseite von 6
11 zweite Schaltseite von 6
12 erster Strompfad
13 zweiter Strompfad
14 erster ohmscher Widerstand von 7
15 zweiter ohmscher Widerstand von 7
16 erstes Schaltelement von 7
17 zweites Schaltelement von 7
18 erster Dauerhauptkontakt von 7
19 zweiter Dauerhauptkontakt von 7
20 dritter Dauerhauptkontakt von 6
21 vierter Dauerhauptkontakt von 6
22 Antriebseinheit
23 Steuereinheit
24 Antrieb von 7
25 Antrieb von 5 und 6 26 erstes Getriebe
TI zweites Getriebe
28 Koppelwelle
29 Antriebswelle von 22
30 erstes Gehäuse
31 zweites Gehäuse
32 Transformatorgehäuse
33 Lastableitung
34 erste Vakuumschaltröhre von 6
35 zweite Vakuumschaltröhre von 6
36 erster Überschaltwiderstand von 6
37 dritte Vakuumschaltröhre von 6
38 vierte Vakuumschaltröhre von 6
39 zweiter Überschaltwiderstand von 6
40 erster mechanischer Schalter von 6
41 zweiter mechanischer Schalter von 6
42 Befestigungsflansche von 30 und 31
43 erste Antriebswelle
44 zweite Antriebswelle

Claims

ANSPRÜCHE
1. Laststufenschalter (1) zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen (Ni ... Nj, ..., NN) einer Regelwicklung (4) eines Stufentransformators (2) umfassend einen Wähler (5) zur leistungslosen Vorwahl einer ausgewählten Wicklungsanzapfung (Nj), einen Lastumschalter (6) zur eigentlichen Lastumschaltung von der bisherigen Wicklungsanzapfung (NM) auf die vorgewählte Wicklungsanzapfung (Nj), wobei seriell zwischen den Wähler (5) und den Lastumschalter (6) eine Sicherheitseinrichtung (7) geschaltet ist, die dazu ausgebildet ist, einen im Fehlerfall auftretenden Kurzschlussstrom in dem Laststufenschalter (1) und/oder in der Regelwicklung (4) zu begrenzen.
2. Laststufenschalter (1) nach Anspruch 1, wobei der Wähler (5) einen ersten Wählerarm (8) und einen zweiten Wählerarm (9) aufweist, der Lastumschalter (6) eine erste Schaltseite (10), die über einen ersten Strompfad (12) mit dem ersten Wählerarm (8) elektrisch verbunden ist, und eine zweite Schaltseite (11), die über einen zweiten Strompfad (13) mit dem zweiten Wählerarm (9) elektrisch verbunden ist, aufweist, die Sicherheitseinrichtung (7) o einen ersten Widerstand (14), der mittels eines ersten Schaltelementes (16), das parallel zu dem ersten Widerstand (14) angeordnet ist, in den ersten Strompfad (12) hineingeschaltet und herausgeschaltet werden kann, und o einen zweiten Widerstand (15), der mittels eines zweiten Schaltelementes (17), das parallel zu dem zweiten Widerstand (15) angeordnet ist, in den zweiten Strompfad (13) hineingeschaltet und herausgeschaltet werden kann, aufweist.
3. Laststufenschalter (1) nach Anspruch 2, wobei während des Umschaltvorgangs des Laststufenschalters (1) entweder der erste Widerstand (14) in den ersten Strompfad (12) geschaltet ist oder der zweite Widerstand (15) in den zweiten Strompfad (13) geschaltet ist.
4. Laststufenschalter (1) nach einem der vorigen Ansprüche 2 oder 3, wobei während des Umschaltvorgangs der erste und/oder der zweite Widerstand (12, 15) zeit- weise stromdurchflossen sind.
5. Laststufenschalter (1) nach einem der vorigen Ansprüche 2 bis 4, wobei der erste Widerstand (14) in den ersten Strompfad (12) hineingeschaltet ist oder wird, wenn der erste Wählerarm (8) nicht stromdurchflossen ist, der zweite Widerstand (15) in den zweiten Strompfad (13) hineingeschaltet ist oder wird, wenn der zweite Wählerarm (9) nicht stromdurchflossen ist.
6. Laststufenschalter (1) nach einem der vorigen Ansprüche 2 bis 5, wobei die Sicherheitseinrichtung (7) einen ersten Dauerhauptkontakt (18), der parallel zu dem ersten Widerstand (14) und dem ersten Schaltelement (16) angeordnet und dazu ausgebildet ist, im stationären Zustand des Laststufenschalters (1) einen Dauerstrom zu führen, und einen zweiten Dauerhauptkontakt (19), der parallel zu dem zweiten Widerstand (15) und dem zweiten Schaltelement (17) angeordnet und dazu ausgebildet ist, im stationären Zustand des Laststufenschalters (1) einen Dauerstrom zu führen, aufweist.
7. Laststufenschalter (1) nach einem der vorigen Ansprüche 2 bis 6, wobei der Lastumschalter (6) einen dritten Dauerhauptkontakt (20), der der ersten Schaltseite (10) des Lastumschalters
(6) zugeordnet und dazu ausgebildet ist, im stationären Zustand des Laststufenschalters
(1) einen Dauerstrom zu führen, und einen vierten Dauerhauptkontakt (21), der der zweiten Schaltseite (11) des Lastumschalters (6) zugeordnet und dazu ausgebildet ist, im stationären Zustand des Laststufenschalters (1) einen Dauerstrom zu führen, aufweist.
8. Laststufenschalter (1) nach einem der vorigen Ansprüche 2 bis 7, wobei die Sicherheitseinrichtung (7) und der Lastumschalter (6) mechanisch über eine gemeinsame Antriebseinheit (22) derart gekoppelt sind, dass die Schaltelemente (16, 17, 18, 19, 20, 21, 34, 35, 37, 38) in Abhängigkeit voneinander betätigt werden.
9. Laststufenschalter (1) nach einem der vorigen Ansprüche 2 bis 7, wobei die Sicherheitseinrichtung (7) und der Lastumschalter (6) elektronisch über eine gemeinsame Steuereinheit (23) derart gekoppelt sind, dass die Schaltelemente (16, 17, 18, 19, 20, 21, 34, 35, 37, 38) in Abhängigkeit voneinander betätigt werden.
10. Laststufenschalter (1) nach einem der vorigen Ansprüche 1 bis 9, wobei die Sicherheitseinrichtung (7) in einem ersten Gehäuse (30) angeordnet ist, der Lastumschalter (6) in einem zweiten Gehäuse (31) angeordnet ist, das erste Gehäuse (30) innerhalb und/oder außerhalb eines Transformatorgehäuses (32) angeordnet ist, das zweite Gehäuse (31) innerhalb und/oder außerhalb des Transformatorgehäuses (32) angeordnet ist.
11. Verfahren zur Betätigung eines Laststufenschalters (1) zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen (Ni ... Nj, ..., NN) einer Regelwicklung (4) eines Stufentransformators (2), wobei der Laststufenschalter (1) einen Wähler (5) zur leistungslosen Vorwahl einer ausgewählten Wicklungsanzapfung (Nj), einen Lastumschalter (6) zur eigentlichen Lastumschaltung von der bisherigen Wicklungsanzapfung (Nj.i) auf die vorgewählte Wicklungsanzapfung (Nj), und eine Sicherheitseinrichtung (7), die seriell zwischen den Wähler (5) und den Lastumschalter (6) geschaltet ist, aufweist, wobei von einem ersten stationären Zustand, in dem der Laststufenschalter (1) die bisherige Wicklungsanzapfung (NM) kontaktiert, in einen zweiten stationären Zustand, in dem der Laststufenschalter (1) die neue Wicklungsanzapfung (Nj) kontaktiert, umgeschaltet wird, die Sicherheitseinrichtung (7) dazu ausgebildet ist, einen im Fehlerfall auftretenden Kurzschlussstrom in dem Laststufenschalter (1) und/oder in der Regelwicklung (4) zu begrenzen.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Wähler (5) einen ersten Wählerarm (8) und einen zweiten Wählerarm (9) aufweist, der Lastumschalter (6) eine erste Schaltseite (10), die über einen ersten Strompfad (12) mit dem ersten Wählerarm (8) elektrisch verbunden ist, und eine zweite Schaltseite (11), die über einen zweiten Strompfad (13) mit dem zweiten Wählerarm (9) elektrisch verbunden ist, aufweist, die Sicherheitseinrichtung (7) einen ersten Widerstand (14), der mittels eines ersten Schaltelementes (16), das parallel zu dem ersten Widerstand (14) angeordnet ist, in den ersten Strompfad (12) hineingeschaltet und herausgeschaltet werden kann, und einen zweiten Widerstand (15), der mittels eines zweiten Schaltelementes (17), das parallel zu dem zweiten Widerstand (15) angeordnet ist, in den zweiten Strompfad (13) hineingeschaltet und herausgeschaltet werden kann, aufweist, wobei bei der Umschaltung von dem ersten stationären Zustand in den zweiten stationären Zustand der zweite Widerstand (15) in den zweiten Strompfad (13) hineingeschaltet ist oder hineingeschaltet wird, ein Laststrom im Lastumschalter (1) von der ersten Schaltseite (10) auf die zweite Schaltseite (11) des Lastumschalters (6) umgeschaltet wird, der erste Widerstand (14) in den ersten Strompfad (12) hineingeschaltet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Sicherheitseinrichtung (7) einen ersten Dauerhauptkontakt (18), der parallel zu dem ersten Widerstand (14) und dem ersten Schaltelement (16) angeordnet ist, und einen zweiten Dauerhauptkontakt (19), der parallel zu dem zweiten Widerstand (15) und dem zweiten Schaltelement (17) angeordnet ist, aufweist, der Lastumschalter (6) einen dritten Dauerhauptkontakt (20), der der ersten Schaltseite
(10) des Lastumschalters (6) zugeordnet ist, und einen vierten Dauerhauptkontakt (21), der der zweiten Schaltseite (11) des Lastumschalters (6) zugeordnet ist, aufweist, wobei wenn der zweite Widerstand (15) in den zweiten Strompfad (13) hineingeschaltet ist oder nachdem der zweite Widerstand (15) in den zweiten Strompfad (13) hineingeschaltet wurde, der erste Dauerhauptkontakt (18) und der dritte Dauerhauptkontakt (20) gleichzeitig geöffnet werden.
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