WO2011012181A1 - Anordnung eines stufenschalters an einem regeltransformator - Google Patents

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Dieter Dohnal
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    • H01H9/0005—Tap change devices
    • H01H9/0044—Casings; Mountings; Disposition in transformer housing

Definitions

  • the invention relates to the arrangement of a tap changer, in particular an electronic tap changer, to a control transformer, in particular a distribution transformer.
  • Tap changers are used for uninterrupted switching between winding taps of a control transformer. They have been state of the art for many years and in numerous
  • the laterally mounted tap changer has a separate oil volume.
  • a tap changer with at least one switching resistor and semiconductor switching elements is known, wherein only the tap selector is housed in the oil-filled transformer tank, while the actual load switch with thyristors as semiconductor switching elements in a laterally mounted separate housing is in the air , Of the
  • Overload resistor in turn is arranged in a further lateral separate housing part in air.
  • a disadvantage of the known arrangements of the tap changer in the transformer or the side of the transformer is a required correspondingly wider or longer transformer design. Especially in distribution transformers or local power transformers such a correspondingly wider or longer transformer design, which includes the space for the tap changer, would lead to correspondingly larger compact stations. This is undesirable because larger ones
  • the object of the invention is therefore to provide an arrangement of a tap changer on a
  • control transformer which does not increase the predetermined by the transformer base and overall allows efficient, space-saving and cost-effective integration of the tap changer with a control transformer. This object is achieved by an arrangement having the features of the first claim.
  • the subclaims relate to advantageous developments of the invention.
  • the invention is based on the general idea to provide the tap changer above the iron yoke of the control transformer and thus a total of above or on the control transformer. This is particularly advantageous in compact stations, which usually provide up enough space. Especially with such compact stations the smallest possible space is desired to keep the necessary land acquisition for setting up as low as possible. In contrast, the height of the compact stations installed on the corresponding area does not affect these costs.
  • the complete tap d is located. H. Both the mechanical contact system and the diverter switch, below the
  • the diverter switch as a power electronic
  • Figure 1 shows a first embodiment of an arrangement according to the invention
  • Figure 2 shows a second embodiment of an inventive arrangement.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a boiler 1 of a regulating transformer, in the interior of which windings 2 and at least one iron yoke 3 are located. Above is the boiler 1 through completed a transformer cover 4. Usually, the complete boiler 1 is filled with oil. Above the transformer cover 4, the MS bushing 5 and the NS bushing 6 are still indicated. The connection to the primary or secondary side of the winding 2 inside the transformer and the electrical connections from the control winding to the tap changer are not shown. Above the iron yoke 3, a tap changer is arranged, which has an electronic diverter switch 7 and below a mechanical contact system 8, the selector.
  • Diverter switch 7 and contact system 8 are hermetically separated by a horizontal lead-through plate 9.
  • the electrical connections of the two parts of the tap changer through the fürf ⁇ hrungsplatte 9 therethrough are not shown again. It can be seen that in this embodiment, the electronic diverter switch 7 is located above the transformer cover 4, while the mechanical contact system 8 is inside the transformer, i. H.
  • FIG 2 shows another embodiment of the invention, in which, deviating from the solution described so far, both electronic diverter switch 7 and mechanical
  • the invention operates in an advantageous manner with an electronic diverter switch, the power electronic

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  • Power Engineering (AREA)
  • Housings And Mounting Of Transformers (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft die Anordnung eines Stufenschalters an einem Regeltransformator, wobei entweder nur das mechanische Kontaktsystem (8) des Stufenschalters oder auch dessen Lastumschalter (7) innerhalb des Kessels (1) des Transformators unterhalb des Transformatordeckels (4) und oberhalb des Eisenjochs (3) angeordnet ist bzw. sind.

Description

Anordnung eines Stufenschalters an einem Regeltransformator
Die Erfindung betrifft die Anordnung eines Stufenschalters, insbesondere eines elektronischen Stufenschalters, an einem Regeltransformator, insbesondere einem Verteiltransformator.
Stufenschalter dienen zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen eines Regeltransformators. Sie sind seit vielen Jahren Stand der Technik und in zahlreichen
Ausführungsformen mit mechanischen Kontakten oder Vakuumschaltröhren oder auch
Halbleiterschaltern als Schaltelementen zur Lastumschaltung bekannt.
Aus der Veröffentlichung„Krämer: On-Load Tap-Changers for Power Transformers", MR-Publication, 2000, Seite 6 sind die unterschiedlichen bekannten Anordnungen eines Stufenschalters am bzw. im Transformator bekannt. Beim sogen.„In-tank-type" (Einbauschalter) befindet sich der Stufenschalter vollständig eingesenkt in den Transformatorkessel seitlich neben den Wicklungen des Transformators und ist von dessen ölvolumen umgeben. Abhängig von der Bauform besitzen der Lastumschalter oder auch der komplette eingelassene Stufenschalter ein separates ölvolumen.
Beim sogen.„Compartment-type" (Anbauschalter) ist der Stufenschalter seitlich am
Transformatorkessel angeordnet und steht über Durchführungen mit der Regelwicklung in
Verbindung. Üblicherweise weist der seitlich angebaute Stufenschalter ein separates ölvolumen auf. Aus der DE 101 02 310 C1 ist ein Stufenschalter mit mindestens einem Überschaltwiderstand und Halbleiter-Schaltelementen bekannt, wobei nur der Stufenwähler im ölgefüllten Transformatorkessel untergebracht ist, während der eigentliche Lastumschalter mit Thyristoren als Halbleiterschalt- Elementen in einem seitlich angebauten separaten Gehäuse in Luft sich befindet. Der
Überschaltwiderstand wiederum ist in einem weiteren seitlichen separaten Gehäuseteil in Luft angeordnet.
Nachteilig bei den bekannten Anordnungen des Stufenschalters im Transformator oder seitlich am Transformator ist eine erforderliche entsprechend breitere oder längere Transformatorbauweise. Speziell bei Verteiltransformatoren bzw. Ortsnetztransformatoren würde eine solche entsprechend breitere oder längere Transformatorenbauweise, die den Platz für den Stufenschalter mit umfasst, zu entsprechend größeren Kompaktstationen führen. Dies ist jedoch unerwünscht, da größere
Kompaktstationen entsprechend teuer sind und vor allem auch mehr Aufstellplatz beanspruchen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anordnung eines Stufenschalters an einem
Regeltransformator vorzusehen, die die durch den Transformator vorgegebene Grundfläche nicht vergrößert und insgesamt eine effiziente, raumsparende und kostengünstige Integration des Stufenschalters mit einem Regeltransformator gestattet. Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Der Erfindung liegt die allgemeine Idee zugrunde, den Stufenschalter oberhalb des Eisenjochs des Regeltransformators und damit insgesamt oberhalb am oder im Regeltransformator vorzusehen. Dies ist besonders vorteilhaft bei Kompaktstationen, die in der Regel nach oben genügend Platz bieten. Besonders bei solchen Kompaktstationen ist ein möglichst geringer Aufstellplatz gewünscht, um den notwendigen Grunderwerb für das Aufstellen so gering als möglich zu halten. Die Höhe der auf der entsprechenden Fläche installierten Kompaktstationen hingegen beeinflusst diese Kosten nicht.
Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung befindet sich das mechanische Kontaktsystem des
Stufenschalters unterhalb des Transformatordeckels und damit innerhalb des Transformators, der eigentliche Lastumschalter hingegen oberhalb des Transformatordeckels und damit außerhalb des
Transformators.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung befindet sich der komplette Stufenschalter d. h. sowohl das mechanische Kontaktsystem als auch der Lastumschalter, unterhalb des
Transformatordeckels und damit innerhalb des Transformators.
Besonders vorteilhaft ist es, das mechanische Kontaktsystem und den Lastumschalter durch eine isolierende Durchführungsplatte voneinander zu trennen.
Weiterhin vorteilhaft ist es, im Rahmen der Erfindung den Lastumschalter als leistungselektronischen
Lastumschalter mit elektronischen Schaltmitteln wie Thyristoren oder IGBTs vorzusehen.
Bei einer Ausführungsform mit einem solchen leistungselektronischen Lastumschalter und einer
Trennung vom mechanischen Kontaktsystem durch die erwähnte isolierende Durchführungsplatte können damit die elektronischen Bauelemente in Luft, das mechanische Kontaktsystem hingegen in öl betrieben werden - ihren bevorzugten Umgebungsmedien.
Auf besonders vorteilhafte Weise ist ein separater Deckel vorgesehen, so dass der
leistungselektronische Lastumschalter ohne weiteres separat von oben zugänglich ist.
Die Erfindung soll nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung
Figur 2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung.
In Figur 1 ist in schematischer Darstellung ein Kessel 1 eines Regeltransformators gezeigt, in dessen Innerem sich Wicklungen 2 und mindestens ein Eisenjoch 3 befinden. Oben ist der Kessel 1 durch einen Transformatordeckel 4 abgeschlossen. Üblicherweise ist der komplette Kessel 1 ölgefüllt. Oberhalb des Transformatordeckels 4 sind noch die MS-Durchführung 5 und die NS-Durchführung 6 angedeutet. Die Verbindung zu der Primär- bzw. Sekundärseite der Wicklung 2 im Inneren des Transformators und die elektrischen Verbindungen von der Regelwicklung zum Stufenschalter sind nicht gezeigt. Oberhalb des Eisenjoches 3 ist ein Stufenschalter angeordnet, der einen elektronischen Lastumschalter 7 und darunter ein mechanisches Kontaktsystem 8, den Wähler, aufweist.
Lastumschalter 7 und Kontaktsystem 8 sind durch eine horizontale Durchführungsplatte 9 hermetisch voneinander getrennt. Die elektrischen Verbindungen von den beiden Teilen des Stufenschalters durch die Durchfϋhrungsplatte 9 hindurch sind wiederum nicht dargestellt. Das Gehäuse des Stufenschalters besitzt oben einen separat zu öffnenden Deckel 10. Es ist zu sehen, dass bei dieser Ausführungsform sich der elektronische Lastumschalter 7 oberhalb des Transformatordeckels 4 befindet, während das mechanische Kontaktsystem 8 sich innerhalb des Transformators, d. h.
unterhalb des Transformatordeckels 4 befindet.
Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der, abweichend von der bisher beschriebenen Lösung, sowohl elektronischer Lastumschalter 7 als auch mechanisches
Kontaktsystem 8 unterhalb des Transformatordeckels 4 und damit im Kessel 1 angeordnet sind.
Bei beiden Ausführungsformen ist durch die Anordnung des Stufenschalters oberhalb des Eisenjochs 3 sichergestellt, dass die benötigte Grundfläche für die Anordnung ausschließlich durch die
Dimensionierung der Wicklung 2 und sich daraus ergebende Größe des Kessels 1 festgelegt ist. Der Stufenschalter hingegen benötigt erfindungsgemäß keine zusätzliche Aufstellfläche.
Wie bereits erläutert, ist dieser Vorteil der minimierten Aufstellfläche besonders für
Verteiltransformatoren in entsprechenden Kompaktstationen bedeutsam. Die Erfindung arbeitet auf vorteilhafte Weise mit einem elektronischen Lastumschalter, der leistungselektronische
Schaltelemente aufweist.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung eines Stufenschalters an einem Regeltransformator,
wobei der Stufenschalter ein mechanisches Kontaktsystem zur Wahl einer Anzapfung einer
Regelwicklung des Regeltransformators sowie einen Lastumschalter zur eigentlichen
Lastumschaltung aufweist,
wobei der Regeltransformator einen ölgefüllten Kessel aufweist, in dem sich mindestens ein
Eisenjoch und Wicklungen befinden
und wobei der Kessel oben durch einen Transformatordeckel abgeschlossen ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das mechanische Kontaktsystem (8) des Stufenschalters innerhalb des Kessels (1 ) unterhalb des Transformatordeckels (4) und oberhalb des Eisenjochs (3) angeordnet ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass auch der Lastumschalter (7) des Stufenschalters innerhalb des Kessels (1) unterhalb des Transformatordeckels (4) und oberhalb des Eisenjochs (3) angeordnet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass Lastumschalter (7) und mechanisches Kontaktsystem (8) des Stufenschalters durch eine horizontale Durchführungsplatte (9) voneinander getrennt sind.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gehäuse des Stufenschalters oben einen separat zu öffnenden Deckel (10) aufweist.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Lastumschalter (7) des Stufenschalters leistungselektronische Schaltmittel, insbesondere Thyristoren oder IGBTs, zur unterbrechungslosen Lastumschaltung besitzt.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Regeltransformator ein Ortsnetztransformator bzw. ein verbrauchernaher
Verteiltransformator ist.
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