ON-LOAD TAP CHANGER FOR TAPPED TRANSFORMER

Abstract: 1. Load selector for step transformers with main (16) and step windings (18) for switching over from one tap to the next with fixed step contacts (1 to 14), which are arranged in a circle in an insulating cylinder (17) and are connected with the taps, and with switching contacts (20, 21, 22) of three current branches, which can be rotated simultaneously in the circle and are constituted by rollers, on a common contact carrier (15), - in which all three switching contacts (20, 21, 22), in each case, in their rest position conduct the potential of the same step contact (1 to 14) and lie in the direction of the switching movement in a series one after the other and - in which radial movements of the switching contacts (20, 21, 22) in respect of the contact carrier (15) are controlled by the fixed step contacts (1 to 14) which simultaneously constitute cams, characterised - in that the centre distance and accordingly for the contact carrier (15) the angle of rotation between a fixed step contact (1) connected to the main winding (16) and the two fixed step contacts (2 or 14) adjacent to said contact (1) is 20% to 60% greater than the centre distance or the angle of rotation between the other fixed step contacts (2 to 14) and - in that the sides of the step contact (1) connected to the main winding (16) and the sides facing said contact (1) of the two adjacent step contacts (2 to 14) bear extensions which are similar to a horn in cross section and are held at a distance from the surface of the insulating cylinder (17), the distances of which extensions from each other are approximately equal to the distances of the other step contacts (2 to 14) in the direction of the switching movement.

Description: Lastwähler für Stufentransformatoren Die Erfindung betrifft Lastwähler für Stufentransformatoren mit Stamm- und Stufenwicklungen zum Umschalten von einer Anzapfung zur nächsten mit auf einem Kreis in einem Isolierzylinder angeordneten, mit den Anzapfungen verbundenen festen Stufenkontakten und mit auf dem Kreis gleichzeitig verschwenkbaren, von Rollen dargestellten Schaltkontakten von drei Stromzweigen auf einem gemeinsamen Kontaktträger. Dabei führen alle drei Schaltkontakte in ihrer Ruhestellung jeweils das Potential desselben Stufenkontaktes und liegen in Richtung der Schaltbewegung in einer Reihe hintereinander. Radiale Bewegungen dieser Schaltkontakte gegenüber dem Kontaktträger sind von den gleichzeitig Nocken darstellenden festen Stufenkontakten gesteuert. Schaltkontaktanordnungen für derartige Lastwähler sind beispielsweise durch die DE-OS 33 26 549 sowie die DE-OS 34 01 297 bekannt. Die DE-OS 29 14 928 sowie die DE-OS 31 23 894 zeigen die übliche Anordnung der Stufenkontakte von Lastwählern mit untereinander gleichen Abständen auf einem Kreis in einnem Isolierzylinder. Dabei sind die jeweils derselben Phase zugeordneten Stufenkontakte auf je einem einzigen Kreis zusammengefasst. Diese Anordnung führt jedoch bei steigenden Nennspannungen und den üblichen Stufenzahlen von 11 und 13 Stufen schon bei Transformatornennspannungen über 60 kV zu häufig unwirtschaftlich grossen Durchmessern für die Isolierzylinder und den zugehörigen Aufbau der Lastwähler. Dabei trägt insbesondere das Erfordernis, eine Stehstossspannung zwischen benachbarten Kontakten von ca. 300 kV zu gewährleisten, zur Vergro"sse- rung der erforderlichen Abstände bei. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Lastwäh ler mit Schaltkontaktanordnungen der eingangs beschriebenen Art so zu gestalten, dass ihre Herstellung und ihr Einsatz auch in Transformatoren mit Nennspannungen von mehr als 60 kV bei voller Gewährleistung der Betriebssicherheit und der erwarteten Lebensdauer möglich ist. Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass der Mittenabstand zwischen einem an der Stammwicklung liegenden festen Stufenkontakt und den beiden diesem benachbarten festen Stufenkontakten 20 % bis 60 % grösser ist als der Mittenabstand zwischen den übrigen festen Stufenkontakten und dass die Seiten des an der Stammwicklung liegenden Stufenkontaktes und die diesem zugekehrten Seiten der beiden benachbarten Stufenkontakte im Querschnitt hornähnliche Fortsätze tragen, deren Abstande voneinander annähernd gleich den Abständen der ubri- gen Stufenkontakte in Richtung der Schaltbewegung der Schaltkontakte sind. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung haben ausserhalb des Isolierzylinders liegende, die Befestigungsmittel der Stufenkontakte abdeckende Elektroden einen kleineren Abstand voneinander als die zugehörigen Stufenkontakte innerhalb des Isolierzylinders. Nach zweckmässiger Ausgestaltungen der Erfindung ist vorgesehen, da die von dem in der Stammwicklung liegenden Stufenkontakt ausgehenden Kriechstronstrecken um mindestens 20 % grösser sind als die elektrisch parallel liegenden Abstände der Stufenkontakte und dass die die kleineren Mittenabstände flankierenden Seiten der Stufenkontakte aufeinander zu gerichtete Ausbauchungen aufweisen, durch die die zugehörigen Kriechstromstrecken um weniger als 20 grösser sind als die elektrisch parallel liegenden Abstände. Gemäss einer weiteren Fortbildung der Erfindung sind die Stufenkontakte lediglich in ihren Randzonen im Auflaufbereich der Schaltkontakte ballig vorgewölbt, in ihrem Mittenbereich jedoch entsprechend dem Radius der Schwenkbahn der Schaltkontakte konkav zurückgewölbt. Der erfindungsgemässe Aufbau eines Lastwählers hat den Vorteil, dass unter Verwendung von im wesentlichen schon bei kleineren Nennspannungen eingesetzten Bauteilen auch in für höhere Nennspannungen vorgesehenen Lastwählern einsetzbar bleiben, wobei als wichtigster Vorteil ein verhältnismässig kleiner Durchmesser für den die Stufenkontakte tragenden Isolierzylinder erreichbar ist. Diese Vorteile ergeben sich bei Ausführung eines Lastwählers mit unterschiedlich grossen Mittenabständen der Stufenkontakte, weil die von Rollen dargestellten Schaltkontakte in den Stellungen auf Stufenkontakten mit normaler Breite jeweils links und rechts des Stufenkontaktes und im Gegensatz hierzu in den Stellungen auf verbreiterten Stufenkontakten die Kontaktrollen der Schaltkontakte nicht seitlich an den Stufenkontakten, sondern auf deren innerer Oberfläche liegen. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigt: Fig. 1 die Schaltung für einen Transformator mit Stamm und Stufenwicklung und Fig. 2 die Anordnung der für eine Phase vorgesehenen Stufen- und Schaltkontakte in einem Isolierzylin der. Einander entsprechende Bauteile sind in beiden Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Eine Stawicklung 16 einer beliebigen Phase eines Trans formators liegt zwischen einer Hochspannungsklemme 23 und einem Stufenkontakt 1. Uber einen Wender 19 ist eine Stufenwicklung 18 mit der Stammwicklung 16 elektrisch in Reihe geschaltet, wobei je nach Stellung des Wenders 19 die von der Stufenwicklung 18 abgegriffene Spannung zu derjenigen der Stammwicklung 16 addiert oder von dieser subtrahiert wird Mit dem niederspannungsseitigen Ende der Stammwicklung 16 bzw. mit den Anzapfungen der Stufenwicklung 18 verbundene Stufenkontakte 1 bis 14 sind in einer Ebene auf der Innenseite eines Isolierzylinders 17 angeordnet und liegen demzufolge auf einem Kreis. Auf diesem Kreis werden von einem Kontaktträger 15 geführte Schaltkontakte 20, 21 und 22 bewegt, die in bekannter Art und Weise eine Laststroileitung 24 unterbrechungslos von Stufenkontakt zu Stufenkontakt umschalten. Durch die ständige Verbindung der Stufenkontakte 2 bis 14 mit den zugehorigen Anzapfungen der Stufenwicklung 18 liegt zwischen den jeweils einander benachbarten dieser Stufenkontakte 2 bis 14 lediglich die von jeweils einer Stufe abgegriffene, auch beim Auftreten von Stehstossspannungen verhältnismässig kleine Stufenspannung. Für die Abstände und die Länge der Kriechstromstrecken zwischen jeweils benachbarten der Stufenkontakte 2 bis 14 genügen daher die in bisher üblichen Lastwählern erreichten Grossen. Dies gilt auch bei einer Erhöhung der Nennund Betriebsspannung des Transformators auf Werte über 60 kV. Zwischen dem Stufenkontakt 1 und, je nach Stellung des Wenders 19, dem Stufenkontakt 14 bzw. dem Stufenkontakt 2, liegt Jedoch die wesentlich grössere Spannung der gesamten Stufenwicklung 18. Wird nun die Nenn- und Betriebsspannung des Transformators erhöht, so steigt auch die Spannung an der Stufenwicklung 18 und damit auch die elektrische Belastung des Raumes zwischen dem Stufenkontakt 1 und dem Stufenkontakt 14 bzw. dem Stufenkontakt 2. In Abweichung von den bisher im Hinblick auf die Schaltkontaktanordnung vorgesehenen, für alle Stufenkontakte 1 bis 14 gleich grossen Mittenabständen sind die Mittenabstände zwischen den Stufenkontakten 1 und dem Stufenkontakt 14 bzw. dem Stufenkontakt 2 erfindungsgemäss beim dargestellten Ausführungsbeispiel um 50 % grösser als die übrigen Mittenabstände. Um trotzdem mit ein und derselben Schaltkontaktanordnung alle Stufenkontakte 1 bis 14 anwählen zu können, sind die Stufenkontakte 1, 2 und 14 breiter als die Stufenkontakte 3 bis 13 ausgeführt, indem ihre einander zugekehrten Seiten mit im Querschnitt hornähnlichen Fortsätzen versehen sind. Dadurch ist für den seitlichen Abstand für alle Stufenkontakte 1 bis 14 ein annähernd gleiches Mass erreicht. Überraschenderweise genügt es, dass lediglich der Kriechstromweg zwischen dem Stufenkontakt 1 und den diesem benachbarten Stufenkontakten 2 bzw. 14 vergrössert bleibt, wenn eine Erhöhung der Nennund Betriebsspannung des Transformators auf Werte über 60 kV vorgenommen wird. Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine Anordnung mit dreizehn Stufen. Entsprechend ist eine Vergrösserung des Mittenabstandes eines mit dem Stammwicklungsende verbundenen Stufenkontaktes von ihm benachbarten Stufenkontakten auch bei anderen Stufenzahlen, beispielsweise bei elf oder fünfzehn, möglich. 2 Figuren 5 Patentansprüche Bezugszeichenliste 1 - i4 Stufenkontakte 15 Kontaktträger von 20, 21, 22 16 Stawicklung 17 Isolierzylinder 18 Stufenwicklung 19 Wender 20,21,22 Schaltkontakte, die in bekannter Art und Weise unterbrechungslos von Stufenkontakt zu Stufen kontakt umschalten 23 Hochspannungsklemme von 16 24 Laststromleitung

Claims: Patentansprüche 1. Lastwähler für Stufentransformatoren mit Stamm- (16) und Stufenwicklungen (18) zum Umschalten von einer Anzapfung zur nächsten mit auf einem Kreis in einem Isolierzylinder (17) angeordneten, mit den Anzapfungen verbundenen festen Stufenkontakten (1 bis 14) und mit auf dem Kreis gleichzeitig verschwenkbaren, von Rollen dargestellten Schaltkontakten (20, 21, 22) von drei Stromzweigen auf einem gemeinsamen Kontaktträger (15) - wobei alle drei Schaltkontakte (20, 21, 22) in ihrer Ruhestellung jeweils das Potential desselben Stufen kontaktes (1 bis 14) führen und in Richtung der Schalt bewegung in einer Reihe hintereinander liegen und - wobei radiale Bewegungen der Schaltkontakte (20, 21, 225 gegenüber dem Kontaktträger (15) von den gleichzeitig Nocken darstellenden festen Stufenkontakten (1 bis 14) gesteuert sind, dadurch gekennzeichnet, - dass der Mittenabstand und entsprechend für den Kontakt träger (15) der Schwenkwinkel zwischen einem an der Stammwicklung (16) liegenden festen Stufenkontakt (1) und den beiden diesem benachbarten festen Stufenkon takten (2 bzw. 14) 20 % bis 60 % grösser ist als der Mittenabstand bzw. der Schwenkwinkel zwischen den üb rigen festen Stufenkontakten (2 bis 14) und - dass die Seiten des an der Stammwicklung (16) liegenden Stufenkontaktes (1) und die diesem zugekehrten Seiten der beiden benachbarten Stufenkontakte (2 bis 14) im Querschnitt hornähnliche und auf Abstand zur Oberflä che des Isolierzylinders (17) gehaltene Fortsätze tra gen, deren Abstände voneinander annähernd gleich den Abständen der übrigen Stufenkontakte (2 bis 14) in Richtung der Schaltbewegung sind. 2. Lastwähler nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ausserhalb des Isolierzylinders (17) liegende, die Befestigungsmittel der Stufenkontakte (1 bis 14) abdeckende Elektroden einen kleineren Abstand voneinander haben als die zuge übrigen Stufenkontakte (1 bis 14). 3. Lastwähler nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die von dem an der Stammwicklung (16) liegenden Stufenkontakt (1) ausgehenden Kriechstromstrecken um mindestens 20 % grösser sind als die elektrisch parallel liegenden Abstände der Stufenkontakte (l, 2 bzw. 14). 4. Lastwähler nach Anspruch 1 bis 3, da d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die die kleineren Mittenabstande flankierenden Seiten der Stufenkontakte (2 bis 14) aufeinanderzu gerichtete Ausbauchungen aufweisen, durch die die zugehörigen Kriechstromstrecken um weniger als 20 X grosser sind als die elektrisch parallel liegenden Abstande. 5. Lastwähler nach Anspruch 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Stufenkontakte (1 bis 14) lediglich in ihren Randzonen im Auflaufbereich der Schaltkontakte (20, 21, 22) ballig vorgewölbt, in ihrem Mittenbereich jedoch entsprechend dem Radius der Schwenkbahn der Schaltkontakte (20, 21, 22) konkav zuruckgewölbt sind.

Inventors: WIDMANN, WERNER
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT BERLIN UND MUNCHEN
Application year: 1984
Main classification: H01H9
IPC codes: H01F29, H01H19, H01H9