NO318793B1 - Elektrisk installasjon omfattende en transformator, en trinnkobler i tomgang og en lastbryteranordning - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører generelt elektriske apparater med induktanser og som er utstyrt med en trinnnkobler i tomgang.

Trinnkoblere i tomgang er vanligvis anvendt for å endre antall vindinger i en vikling som fører en strøm. Spesielt, og som angitt i dokument US-A-4 504 811, anvendes disse trinnkoblere for trefase-transformatorer for å justere transformatorens forhold til den ønskede spenning. Vanligvis er noen av viklingene for hver fase i transformatoren delt på primær eller sekundær side i seksjoner hvor hver seksjon er utstyrt med en inngangspol eller tapp. Trinnkobleren omfater, for hver fase, flere stasjonære kontakter som hver er koblet til en av disse tappene og en bevegelig kontakt som kan beveges slik at den kobles til en hvilken som helst av de stasjonære kontakter. Ved å sjalte trinnkoblere, endres antallet vindinger i viklingene for hver fase som fører strøm. En annen anvendelse av trinnkoblere i tomgang i trefase-transformatorer omfatter å sjalte viklingene fra seriekobling til stjernekobling. En annen anvendelse omfatter å sjalte viklingene i hver fase fra parallellkobling til seriekobling.

Med en slik arkitektur må sjalting av trinnkobleren utføres i tomgang, hvorfra navnet. I praksis, må en bryteranordning som er plassert på kildesiden av transformatoren åpnes. Denne avbrytelse av tjenesten er ikke betraktet som en stor ulempe, siden justeringen av transformatorens forhold bare utføres sjeldent, ikke mer enn ti ganger i transformatorens levetid som kan overskride 30 år. Risikoen som følger av håndteringsfeil når tappene byttes er på den annen side betraktelig både for personalet og utstyret. Når transformatoren mates primært, vil endringen i trinnkoblingen generere en elektrisk bue som fører til ødeleggelse av trinnkobleren. Denne bue kan i tillegg ha store konsekvenser for utstyrets og menneskenes trygghet, med en stor risiko for eksplosjon siden trinnkobleren vanligvis er plassert innenfor en inneslutningstank i transformatoren.

Transformatorinstallasjoner er dessuten kjent som omfatter en transformator og en bryteranordning, som er plassert på transformatorens kildeside og som er utformet blant andre funksjoner for å avbryte kraftleveransen til transformatoren. Denne bryteranordningen kan f.eks. være en kretsbryter, som beskrevet i dokument EP-A-0 468 299, eller en svitsj. Åpning av bryteranordningen kan utløses enten manuelt eller automatisk under unormale driftsbetingelser, spesielt når transformatoren er underkastet overbelastning eller en intern feil.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er å oppheve risikoene for utstyret og menneskene når de håndterer en trinnkobler i tomgang i en elektrisk transformatorinstallasjon. Mer spesielt er dens hensikt å oppheve disse risikoene med lave kostnader, i en installasjon som omfatter i tillegg til transformatoren en lastbryteranordning.

Ifølge oppfinnelsen, oppnås denne hensikten ved hjelp av en elektrisk transformatorinstallasjon som omfatter: - en elektrisk transformator omfattende primære viklinger og sekundære viklinger, som danner en primær krets som omfatter én eller flere primære faser og som er matet av kraftforsyningsledninger og en sekundærkrets som omfatter én eller flere sekundære faser, - en trinnkobler i tomgang omfattende ■ - stasjonære elektriske koblingskontakter som er elektrisk koblet til viklingene, - én eller flere bevegelige brokontakter som tillater at koblinger utføres mellom noen av nevnte stasjonære kontakter, - én sjalteanordning for den bevegelige kontakt eller kontaktene, som tillater at den bevegelige kontakt eller kontaktene beveges i det minste mellom en første stilling hvor det dannes en første kobling mellom de stasjonære kontakter og en andre stilling hvor det dannes en andre kobling mellom de stasjonære kontakter, - en betjeningsanordning som kan innta i det minste en første stilling, en andre stilling og en tredje stilling, mellomliggende mellom den første og den

andre stilling,

- et kinematisk overføringssystem mellom betjeningsanordningen og sjalteanordningen, slik at når betjeningsanordningen beveges fra den første stilling til den andre stilling, beveges sjalteanordningen fra den første stilling til den andre stilling,

- en lastbryteranordning omfattende:

- for hver kraftforsyningsledning i den primære krets, en pol som kan innta en åpen stilling tilsvarende avbryting av strømmen i kraftforsyningsledningen og en lukket stilling som tilsvarer føring av strømmen i kraftforsyningsledningen, - en energilagrings-åpningsmekanisme, som kan sjalte fra en høy energitilstand til en stabil, lavenergitilstand og som er koblet til hver pol ved et kinematisk overføringssystem slik at åpningsmekanismen beveger polen eller polene fra deres lukkede stilling til deres åpne stilling, når den sjalter fra høyenergi-tilstanden til lavenergitilstanden, idet åpningsmekanismen er utstyrt med en lås som kan innta en låst stilling hvor den er utformet for å låse åpningsmekanismen i høyeenergi-tilstand, og en ulåst stilling hvor den tillater at åpningsmekanismen forlater høyenergi-tilstanden, - koblingsanordninger mellom betjeningsanordningene i trinnkobleren og låsen i åpningsmekanismen i lastbryteranordningen, slik at når betjeningsanordningen beveges fra den første stilling til den mellomliggende stilling, beveges låsen til den ulåste stilling.

Fortrinnsvis overfører ikke det kinematiske overføringssystem bevegelsen til betjeningsanordningen mellom den første stilling og den mellomliggende stillingen til sjalteanordningen, men den beveger sjalteanordningen fra den første stilling til den andre stilling først når betjeningsanordningen beveges fra den mellomliggende stillingen til den andre stilling. Denne montasje sikrer riktig sekvens for avbryting-og sjalteoperasjonene.

Ifølge en utførelse, omfatter koblingsmidlene et kinematisk overføringssystem mellom betjeningsanordningen og låsen. Mekanisk overføring tillater å sikre pålitelighet over svært lange perioder, på over 20 år. Betjeningsanordningen utfører da kontrollfunksjonen for trinnkobleren på sekvensiell måte, og åpningskontrollfunksjonen for bryteranordningen. Betjeningsanordningen kan derfor anvendes som et middel for å styre manuell åpning av bryteranordningen, noe som tillater å oppheve en separat, manuell åpningsstyring for bryteranordningen.

Denne mekaniske overføringen kan tilveiebringes ved hjelp av en kabel. Den anvender den vanlige struktur for serieproduserte, trinnkoblerbetjeningshåndtak, som må trekkes aksielt før de kan svinges fra én stilling til den andre. Som et alternativ kan naturligvis andre anordninger anvendes. Den mekaniske overføringsanordning kan også omfatte en overføring av type tannstang med tanndrev.

Fortrinnsvis omfatter installasjonen en tank som inneslutter transformatoren, polene til bryteranordningen, og venderen eller venderne i trinnkobleren. Denne montasje gjør det mulig å forsyne brukeren med en enhet som er klar for installasjon. Den er spesielt fordelaktig når bryteranordningen er en del av en beskyttelsesanordning for transformatoren, som utfører åpning av primærsiden når unormale driftsbetingelser møtes. En selvbeskyttet enhet er da oppnådd uten noen betraktelige ytterligere kostnader.

Fortrinnsvis er kontaktene til trinnkobleren anordnet mellom den tilsvarende pol i bryteranordningen og transformatorens viklinger. Denne montasje sikrer faktisk at trinnkoblingen foregår uten spenning eller strøm. Den motsatte montasje kan også tenkes, men den tillater bare at trinnkoblingen utføres uten strøm tilstede.

Som et alternativ til et kinematisk overføringssystem, kan det tenkes en ikke ren mekanisk kobling. Dette er tilfellet når lastbryteranordningen omfatter elektromekaniske utløsingsanordninger, idet koblingsanordningene omfatter en sensor som sender et elektrisk signal når betjeningsanordningen er i den tredje stilling og også overføringsanordninger for å overføre sensorsignalet til de elektromekaniske utløsningsanordninger, idet de elektromekaniske utløsningsanordninger er i stand til å bevege låsen fra den låste stilling til den ulåste stilling som svar på dette signalet. Overføringsanordningen kan være av en hvilken som helst type, og spesielt fastkoblet eller radioelektrisk.

Som en fordel omfatter bryteranordningen en lukkemekanisme som er utformet for å bevege polen eller polene fra deres åpne stilling til deres lukkede stilling, idet installasjonen i tillegg omfatter koblingsanordninger mellom betjeningsanordningene for trinnkobleren og lukkemekanismen for lastbryteranordningen, slik at når betjeningsanordningen er i den mellomliggende stilling, kan ikke lukkemekanismen bevege polen eller polene fra deres åpne stilling til deres lukkede stilling. Risikoen for å lukke igjen i en ikke sjaltestilling for trinnkobleren er således hindret.

Som en fordel er bryteranordningen en kretsbryter som er plassert på lastsiden til trinnkobleren slik at den også utfører en beskyttelsesfunksjon for transformatoren.

Andre fordeler og trekk vil fremgå klarere av den etterfølgende beskrivelse av en utførelse av oppfinnelsen, som gis som et ikke-begrensende eksempel bare og som representeres i de vedlagte tegninger hvor: fig. 1 representerer et koblingsskjema for en transformator ifølge en første utførelse av oppfinnelsen;

fig. 2 representerer et perspektivriss av en mellomspennings-lavspennings-transformatorfordelingsinstallasjon ifølge den første utførelse av oppfinnelsen;

fig. 3 representerer et skjematisk riss av innsiden til installasjonen i fig. 2;

fig. 4 representerer skjematisk en trinnkobler ifølge oppfinnelsen, i en utkoblingsstilling; og

fig. 5 representerer trinnkobleren i fig. 4 i en mellomliggende driftsstilling.

Med henvisning til figurene 1 og 2 omfatter, en elektrisk fordelingstransformator installasjon en trefase-mellomspennings-/lavspenningstransformator 1 som er utstyrt med primære viklinger 2 og sekundære viklinger 3 og som er innesluttet i en forseglet tank 4 som er fylt med en dielektrisk væske eller gass 5.

Tankens 4 øvre flate omfatter et deksel 29 hvor et bestemt antall gjennomføringer er festet. Hver fase i transformatorens primære krets føres inn i tanken 4 ved hjelp av en mellomspennings-gjennomføring 7, mens den elektriske kobling mellom de sekundære poler til transformatoren og den lavspenningskrets som ligger på utsiden av tanken utføres ved hjelp av en enkel gjennomføring 28 som beskrives i den franske patentsøknad 98 14172, hvor beskrivelsen som er omfattet i denne innlemmes her i dette punktet som referanse.

Gjennomføringen virker sammen med en ende av en sikring 11. Den andre ende av sikringen 11 er koblet til en koblingsflate 14 i en kretsbrytermodul 15 ved hjelp av en elektrisk kobling 16 som omfatter en skjermet elektrisk ledning. Gjennomføringen og dens kobling til sikringen kan følge læren i den franske patentsøknad 98 12517, hvor beskrivelsen innlemmes her i dette punktet som referanse.

Kretsbrytermodulen 15 omfatter, for hver fase, en vakuumpatron 17 av konvensjonell struktur, med et legeme som danner et sylindrisk kammer som omfatter en stasjonær kontaktanordning 19 (representert skjematisk i fig. 1) og en bevegelig kontaktanordning 20 som styres aksielt i patronen og som forlenges av en driftsstang 21. En patron av denne typen beskrives f.eks. i US-A-4 323 871 hvor beskrivelsen innlemmes her i dette punktet som referanse.

Kretsbryteren er utstyrt med en åpning- og lukkeoperasjonsmekanisme 22 som påvirkes av en betjeningsarm 23 som tillater at en aksel 25 drives i rotasjon (fig. 5) med en alternerende pumpebevegelse, noe som forårsaker belastning av en energilagringsfjær og deretter, når dødpunktet er passert, impulsutløsning av energien til fjæren, noe som forårsaker samtidig lukking av kontaktene for de tre faser.

Koblingsflaten på lastsiden av kretsbrytermodulen 15 er koblet til de primære viklinger 2 i transformatoren 1 ved hjelp av en trinnkobler 26. Trinnkobleren omfatter på kjent måte en glidestang 58 som kan beveges i translasjon og som bærer brokontakter 59. Den bevegelige glidestang 58 glir langs en fast koblingsstang 60 som for hver fase har to kontakter 61 for å tilveiebringe matere til to forskjellige punkter i den primære viklingen og en kontakt som er koblet til lastsidekoblingsflaten i kretsbryteren. Bevegelse av den bevegelige stang tillater, samtidig for alle faser i primærsiden, at koblingsflaten til kretsbryteren på lastsiden kobles selektivt til den ene eller den andre av matepunktene 61 til den tilsvarende primære vikling.

Trinnkobleren 26 representeres i fig. 4 og 5. Den omfatter en velger 30 utstyrt med et håndtak 32 som er festet til et tannkronehjul 34 som i seg selv er festet til en spindel 36 som styres i rotasjon og translasjon i forhold til en festet støtte 38. Hjulet 34 omfatter i periferien en rad med tenner 40 og aksielle utsparinger 42 som er utformet for å virke sammen med en fast tapp 44. En fjær 46 presser kronhjulet 34 aksielt mot tappen 44.

Spindelen 36 i velgeren er kinematisk koblet til en aksel 50 som er utstyrt med et tanndrev 52 ved hjelp av et kinematisk overføringssystem 54 slik at vinkeldreiing av håndtaket 32 forårsaker en tilsvarende rotasjon av tanndrevet 52, og at translasjonen til håndtaket 32 ikke har noen effekt på stillingen til tanndrevet 52. En slik bevegelsesoverføring kan utføres f.eks. ved hjelp av en serratert profil for spindelen 36 som glir i en komplementær hulldel i akselen 50 som er festet på sikker måte til tanndrevet 52.

På vanlig måte, og i samsvar med de trinnkoblere som er tilgjengelige på markedet, og spesielt trefase-trinnkoblere med kronhjul som markedsføres av firmaet ASP (Appareils Scientifiques de Précision), med tilholdssted i Fontaine, Isére, Frankrike, driver tanndrevet 52 et kronhjul 56 som er festet til glidestangen 58.

Kronhjulet 34 er i tillegg utstyrt med et radielt periferisk spor 60. En finger 62 i en overføringstannstang 64 som kan beveges i translasjon parallelt med spindelen 36 i velgeren 30 er i inngrep i dette spor 60. Tannstangen 64 er kinematisk koblet, f.eks. ved hjelp av en kabel 66, til en trekkstang 68 som er utstyrt med to fingre 70, 72. Den første finger 70 virker sammen med en sperrehake 74 i en lasteanordning 76 som omfatter et sperrehjul 78. Den andre finger 72 virker på en åpningslås 80 i betjeningsmekanismen, dannet av en halvmåne 82 som holder en åpningssperrehake 84.

I stillingen vist i fig. 4, er tappen 44 i inngrep i en av utsparingene 42 på en slik måte at det ikke er mulig å dreie håndtaket 32 til velgeren 30. Den bevegelige glidestang 56 er derfor immobilisert. Trekkstangen 68 vil ikke være i veien hverken med lastemekanismen 76 eller med åpningslåsen 80, uansett stillingene for den siste.

Når en operatør betjener håndtaket 32, må han først trekke det slik at man oppnår stillingen vist i fig. 5. Denne translasjonsbevegelsen for håndtaket 32 forårsaker en bevegelse av overføringstannstangen 64 som driver trekkstangen 68 slik at fingrene 70, 72 griper inn i respektivt sperrehaken 74 i lasteanordningen 76 og med åpningshalvmånen 82. Kretsbryteren, uansett den forrige stilling, er i den åpne stilling og kan ikke lenger belastes. Den elektriske krets er åpen og det er ikke noe strøm som strømmer over kontaktene til glidestangen. 1 tillegg har translasjonsbevegelsen til håndtaket 32 befridd kronhjulet 34 fra tappen 44 slik at det er mulig å dreie håndtaket 32 rundt dets akse og å velge en ny vinkelstilling. Hver utsparing 42 tilsvarer en lovlig (indeks-) byttestilling for den bevegelige glidestang 58. Hvis håndtaket 32 utløses mens tappen 44 er på nivå med en tann 40, mellom to utsparinger 42, hindres håndtaket 32 i å innta hvilestillingen, idet trekkstangen 68 forblir i den aktive stilling og derved griper inn med sperrehaken i lastemekanismen og med åpningslåsen. En hvilken som helst elektrisk risiko forårsaket av ikke riktig posisjonering av den bevegelige glidestang 58 unngås således, siden kretsen forblir åpen og en ny belastning ikke er mulig.

Når tappen 44 ligger overfor en utsparing 42 og håndtaket 32 frigis, vil fjæren 46 presse håndtaket 32 slik at tappen 44 går inn i utsparingen 42.

Oppfinnelsen er naturligvis ikke begrenset til det ovennevnte eksempel.

Spesielt kan det kinematiske overføringssystem mellom kronhjulet og tanndrev innta en hvilken som helst form, gitt at den oppfyller dens funksjon. Driving av den bevegelige glidestang med et tanndrev kan dessuten erstattes av en annen egnet drivertype, og spesielt av kabler.

Ytterligere kan det være fordelaktig å tilveiebringe en motgir-overføring, ved hjelp av f.eks. et universalledd, mellom en hul aksel som virker sammen med den serrerte spindel 36 som er festet til kronhjulet og akselen 50 som bærer tanndrevet 52.

Håndtaket kan anordnes i en stilling som ikke er rettvinklet til planet for tankens deksel, f.eks. i en vinkel på omtrent 45°.

Nedgiring kan være innlemmet i det kinematiske system 54 for overføring av rotasjonsbevegelsen til håndtaket.

For å imøtekomme kravene ved de spesielle bruksforhold, er flere koblinger mulige, ifølge teknikkens stand. Antallet stasjonære kontakter pr. fase kan være større. Fem kontakter er f.eks. ofte tilveiebragt.

Som et alternativt til den mekaniske kobling mellom håndtaket og åpningslåsen, kan en elektrisk kobling tilveiebringes. <*>

Oppfinnelsen kan anvendes ved en hvilken som helst type kretsbryter eller bryteranordning.

Den kan anvendes til en hvilken som helst type kobling for trinnkobleren i tomgang: trekantjusterings-kobling, seriejusterings-kobling, stjernetrinn-kobling, seri e/parall e 11 -trinnkobling.

Claims (8)

1. Elektrisk transformatorinstallasjon, karakterisert ved at den omfatter: - en elektrisk transformator (1) omfattende primære viklinger (2) og sekundære viklinger (3), som danner en primær krets som omfatter én eller flere primære faser og som er matet av kraftforsyningsledninger, og en sekundær krets som omfatter én eller flere sekundære faser, - en trinnkobler i tomgang (26) omfattende - stasjonære elektriske koblingskontakter (61) som er elektrisk koblet til viklingene, - én eller flere bevegelige brokontakter (59) som tillater at koblinger utføres mellom noen av nevnte stasjonære kontakter, - en sjalteanordning (58) for den bevegelige kontakt eller kontaktene (59), som tillater at den bevegelige kontakt eller kontaktene beveges i det minste mellom en første stilling hvor det dannes en første kobling mellom de stasjonære kontakter (61) og en andre stilling hvor det dannes en andre kobling mellom de stasjonære kontakter (61), - en betjeningsanordning (32) som kan innta i det minste en første stilling, en andre stilling og en tredje stilling, mellomliggende mellom den første og den andre stilling, - et kinematisk overføringssystem (54) mellom betjeningsanordningen og sjalteanordningen, slik at når betjeningsanordningen beveges fra den første stilling til den andre stilling, beveges sjalteanordningen fra den første stilling til den andre stilling, - en lastbryteranordning (15) omfattende: - for hver kraftforsyningsledning i den primære krets, en pol som kan innta en åpen stilling tilsvarende avbryting av strømmen i kraftforsyningsledningen og en lukket stilling som tilsvarer føring av strømmen i kraftforsyningsledningen, - en energilagringsåpningsmekanisme (22) som kan sjalte fra en høyenergi-tistand til en stabil lavenergi<:>tilstand og som er koblet til hver pol ved et kinematisk overføringssystem slik at åpningsmekanismen beveger polen eller polene fra deres lukkede stilling til deres åpne stilling, når den sjalter fra høyenergitilstanden til lavenergitilstanden, idet åpningsmekanismen er utstyrt med en lås (82) som kan innta en låst stilling hvor den er utformet for å låse åpningsmekanismen i høyenergi-tilstanden, og en ulåst stilling hvor den tillater at åpningsmekanismen forlater høyenergitilstanden, - koblingsanordninger (66) mellom betjeningsanordningene (32) i trinnkobleren og låsen (82) i åpningsmekanismen for lastbryteranordningen, slik at når betjeningsanordningen (32) beveges fra den første stilling til den mellomliggende stilling beveges låsen (32) til den ulåste stilling.

2. Installasjon ifølge krav 1, karakterisert ved at det kinematiske overføringssystem (54) ikke overfører bevegelsen til betjeningsanordningen (32) mellom den første stilling og den mellomliggende stilling til sjalteanordningen (58), og gjør at sjalteanordningen (58) beveges fra den første stilling til den andre stilling når betjeningsanordningen (32) beveges fra den mellomliggende stilling til den andre stilling.

3. Installasjon ifølge krav 1, karakterisert ved at koblingsanordningen (66) omfatter et kinematisk overføringssystem mellom betjeningsanordningen (32) og låsen (82).

4. Installasjon ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter en tank (4) som inneslutter transformatoren (1), bryteranordningens poler og trinnkoblerkontaktene (59, 61).

5. Installasjon ifølge krav 1, karakterisert ved at trinnkoblerens kontakter (59, 61) er koblet mellom den tilsvarende pol i bryteranordningen (15) og transformatorviklingene (2, 3).

6. Installasjon ifølge krav 1, karakterisert ved at lastbryteranordningen (15) omfatter en elektromekanisk utløsningsanordning, og hvor nevnte koblingsanordninger (66) omfatter en sensor som sender et elektrisk signal når betjeningsanordningen er i den tredje stilling og også overføringsanordninger for å overføre sensorsignalet til den elektromekaniske utløsningsanordning, idet den elektromekaniske utløsningsanordning er i stand til å bevege låsen fra den låste stilling til den ulåste stilling som svar på dette signalet.

7. Installasjon ifølge krav 1, karakterisert ved at bryteranordningen omfatter en lukkemekanisme som er utformet for å bevege polen eller polene fra deres åpne stilling til deres lukkede stilling, og omfattende koblingsanordninger mellom betjeningsanordningene i trinnkobleren og lukkemekanismen i lastbryteranordningen slik at når betjeningsanordningen er i den mellomliggende stilling, kan ikke lukkemekanismen bevege polen eller polene fra deres åpne stilling til deres lukkede stilling.

8. Installasjon ifølge krav 1, karakterisert ved at bryteranordningen er en kretsbryter som er plassert på lastsiden til trinnkobleren.