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Stufenschalter für Hochspannungstransformatoren
Zum Schalten von Transformatoranzapfungen werden Stufenschalter benutzt. Wenn die Anzapfungen unter Last umgeschaltet werden müssen, so ist darauf zu achten, dass der Betriebsstrom während der Schaltung nicht unterbrochen wird. Gleichzeitig muss der Stufenschalter selbst diesen Betriebsstrom aushalten können. Aus diesem Grunde sind Stufenschalter so ausgeführt worden, dass ausser den eigentlichen Anzapfschaltern, welche von einer Anzapfung zu andern umschalten, noch Lastschalter vorgesehen sind, welche die Stromumschaltung vornehmen, wobei die Umschaltung über Widerstände erfolgt. Diese liegen zwischen den beiden umzuschaltenden Anzapfungen des Transformators.
Um eine stromlose Umschaltung zu ermöglichen, müssen erst beide Anzapfungen gleichzeitig im Betrieb sein, was einen Kurzschluss der zwischen ihnen liegenden Windungen bedeuten würde. Der Widerstand vr indert aber das Entstehen grö- sserer Ströme.
Die Umschaltung von einer Anzapfung auf eine andere wird an Hand der Fig. l näher erläutert. Dort ist mit 1 die Transformatorwicklung bezeichnet ; sie besitzt Anzapfungen I - VI. Diese werden durchdie Schleifer 2 und 3 umgeschaltet. Diese gleiten auf den Schienen 4 und 5. Ausserdem sind die Widerstände 6 und 7 und Lastschalter 8 und 9 vorgesehen. An der Stelle 10 wird die Spannung abgenommen. In der Fig. l ist die Anzapfung I gerade eingeschaltet. In Fig. l sind beide Lastschalter 8 und 9 in Ausschaltstellung dargestellt. Wenn beide Lastschalter 8 und 9 in der Einschaltstellung stehen, so kann der Strom vom Transformator über die beidenS chleifer 2 und 3 parallel über die Schienen 4 und 5, die Lastschalter 8 und 9 nach 10 fliessen.
Soll nun auf die Anzapfung II umgeschaltet werden, so wird zunächst der Lastschalter 8 geöffnet, dann fliesst der Strom nur noch über den Schleifer 3, die Schiene 5 und den Lastschalter 9. Der Widerstand 6 ist hiebei praktisch stromlos. Der Schleifer 2 kann nun auf die Anzapfung II umgeschaltet werden. Dann ist das Windungsstück I, II über den Widerstand 6 kurzgeschlossen. Der Widerstand selbst verhindert einen grösseren Strom. DerLastschalter 9 wird dann geöffnet. Nun beteiligen sich beide Widerstände 6 und 7 an der Stromführung. Dieser Zustand dauert nur kurze Zeit, da sofort der Lastschalter 8 wieder geschlossen wird. Nun fliesst der Strom im wesentlichen von der Anzapfung II über den Schalter 8. Am Widerstand 7 fliesst wieder nur der Strom der kurzgeschlossenen Wicklung I, II.
Nun geht der Schleifer 3 auf die Stellung 1I, der Widerstand wird stromlos und der Schalter 9 wieder geschlossen. Dann beteiligen sich beide Zwischenstücke gleichmässig an der Stromführung. Bei dieser bekannten Ausführung müssen die Schleifer und die Schalter abwechselnd betätigt werden. Die Reihenfolge ist, Schalter 8 aus, Schleifer 2, Schalter 9 aus, Schalter 8 ein, Schleifer 3, Schalter 9 ein. Die Betätigung der Lastschalter
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Funkenkontakte, die in der Figur durch 11 und 12 angedeutet sind. Diese führen nur kurzzeitigstrom, müssen aber die Schaltleistung bewältigen. Da der Schaltweg jeweils überbeide Kontaktarten gehen muss, wird die Schaltzeit verhältnismässig lang. Ausserdem ist die Ausführung des Schalters selbst kompliziert.
Man kann deshalb in bekannter Weise wie Fig. 2 zeigt, auch anders vorgehen. Man lässt die beiden Schleifer nicht an der gleichen Stelle stehen, sondern ordnet die gradzahligen Anzapfungen dem einen und die ungradzahligen dem andern Schleifer zu. Die beiden Schleifer 2 und 3 stehen daher auf verschiedenen Stellen, von denen die eine die Betriebsstellung ist. Gezeichnet ist die Stellung I als Betriebsstellung. Der Strom geht vom Transformator 1 über die Anzapfung I, den Schleifer 2, die Schiene 4, den
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Lastschalter 11 zum Punkt 10. Jeder Lastschalter besteht hiebei wieder aus einem Haupt- und einem Schaltkontakt, was durch die doppelten Kontakte in der Figur angedeutet ist.
Soll nun auf die Anzapfung 11 umgeschaltet werden, so wird zunächst der Lastschalter 11 geöffnet.
In dieser Stellung geht der Strom über die Widerstände 6 und 7. Das Windungsstück I, 11 ist über diese kurzgeschlossen. Dann schaltet der Lastschalter 12 um. In diesem Fall fliesst der Strom bereits über die Anzapfung II, da der Schleifer 3 bereits auf der Anzapfung II steht. Der ganze Vorgang kann also mit den Lastschaltern allein durchgeführt werden. Der Schleifer kann vorher oder nachher stromlos ohne Beeinflussung der Stromführung geschaltet werden. Man kann also hinterher stromlos von der Anzapfung 1 auf III umschalten, wenn man die Absicht hat, später den Transformator auf diese Anzapfung umzuschalten. Man kann aber auch den Schleifer auf I stehen lassen, wenn zu erwarten ist, dass die nächste Schaltung wieder auf die erste Anzapfung zurückgeht.
Der Vorteil dieser Anordnung ist also, dass die Anzapfungen unabhängig von der Betriebsstellung umgeschaltet werden, während bei der Anordnung nach Fig. 1 jeweils Schleifer und Lastschalter abwechselnd hintereinander schalten müssen.
Diese Anordnung erfordert aber noch einen verhältnismässig komplizierten Lastschalter. Es sind zwei Lastschalter nötig, welche beide mit Doppelkontakten als Umschalter arbeiten müssen. In beiden Umschaltstellen müssen der Hauptkontakt und der Lastschaltkontakt in der richtigen Reihenfolge arbeiten.
Das Hintereinanderarbeiten beider Kontaktarten erfordert längere Zeit, in welcher der Strom über die Widerstände fliesst. Es ist aber wünschenswert, dass diese Zeit möglichst kurz gehalten wird, weil ja durch die Widerstände ein Teil der Wicklungen kurzgeschlossen ist.
Es wurden bereits Lastschalter bekannt, die je Phase drei Schaltelemente aufweisen, deren eines als Umschalt-Trennkontakt und für die Dauerstromführung dient, wogegen die beiden andern als Leistungsschaltkontakte kurz hintereinander umschaltbar sind. Die Erfindung bezieht sich auf einen Schalter dieser Art und zeichnet sich dadurch aus, dass alle drei Schaltkontakte von einem einzigen Kraftspeicher betätigt werden, welcher während der Betätigung der Wählerachse aufgeladen wird.
Durch diese Massnahme kann die Umschaltung beider Leistungsschaltkontakte so schnell hintereinander geschehen, dass die Zeit, in der der Widerstand Strom führt, genügend klein ist. Ausserdem ist es durch diese Massnahme möglich, den Kraftspeicherantrieb zu vereinfachen. Man kann den ganzen Vorgang mit Hilfe eines einzigen Kraftspeichers durchführen. Dieser wird von der Achse betätigt, welche mit den Wahlkontakten verbunden ist. Diese brauchen nämlich nicht als Schleife ausgebildet zu sein, wie es der Übersichtlichkeit halber in den Figuren dargestellt ist, sondern es können in an sich bekannter Weise an eine drehbare stromführende Achse Schaltsegmente angebracht sein, welche je nach der Stellung der Achse mit einer bestimmten Anzapfung in Verbindung kommen.
In Fig. 3 ist eine Schaltung dargestellt, welche der erfindungsgemässen Konstruktion eines Lastschalters zugrunde liegt. Die Lastschalterkontakte haben hier nur einen einzigen Kontakt, welcher in der Lage ist, den Strom abzuschalten. Zwischen ihnen ist ein weiterer Umschaltkontakt 13 vorgesehen, welcher den Betriebsstrom dauernd führen kann, aber stromlos schaltet. Er besitzt eine offene Mittelstellung. Der Umschaltvorgang ist dann folgender. Zuerst wird der Schalter 13 in Mittelstellung gebracht und der Kontakt 11 übernimmt den Strom. Er wird dann umgeschaltet und kurz hinterher wird auch der Kontakt 12 betätigt, so dass nur während dieser kurzen Umschaltzeit Strom über die beiden Kontakte 11 und 12 und über die Widerstände fliesst. Schliesslich wird der Schalter 13 wieder eingeschaltet, u. zw. auf den rechten Kontakt.
Die Umschaltzeit ist auf diese Weise besonders kurz und die Ausführung der Kontakte einfach. Es gehört natürlich dazu, dass auch der Mechanismus des Antriebes in der Lage ist, die Möglichkeit der kur- zen Abschaltzeit auszunützen. Deshalb ist diesem ein besonderes Augenmerk geschenkt worden. Man kann die Ausführung ein-oder mehrpolig machen.
Die dreipolige Ausführung zeigt die Fig. 4. Hiebei wird der Lasttrennschalter 13 in Sternform ausgeführt, so dass er bei der Drehbewegung der Wählerachse gleichzeitig alle drei Pole schaltet. Die Lastschaltstellen 11 und 12 sind darüber dargestellt und sind elektrisch in Stern geschaltet (Stern-Punkt 14). Die einzelnen Anzapfungen werden ebenfalls durch eine Drehbewegung der Wählerachse umgeschaltet, es sind 18 Stellungen gezeigt. Je Pol sind zwei Umschaltmöglichkeiten 2 und 3 vorgesehen, welche den in den vorhergehenden Figuren dargestelltenSchleifern 2 und 3 entsprechen.
Die Wähler für die Anzapfungen sind in bekannter Weise ausgeführt und daher in den Figuren nicht näher dargestellt. Inhalt der Erfindung ist der Lastschalter, welcher in seiner konstruktiven Form in der Fig. 5 dargestellt ist. Der Übersichtlichkeit halber ist aber nur ein Pol der Anordnung gezeigt. Der ganze Schalter wird von der vom Wähler herkommenden Achse 15 angetrieben. Bei Drehung der Achse wird ein Umschaltvorgang durchgeführt. Hiebei muss der Trennschalter 13 zuerst öffnen und dann wieder schlie- ssen. Das bewegliche Kontaktstück 16 wird aus dem festen Kontaktstück 17 herausgezogen. Die Trennung
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Step switch for high voltage transformers
Step switches are used to switch transformer taps. If the taps have to be switched under load, care must be taken that the operating current is not interrupted during switching. At the same time, the tap changer itself must be able to withstand this operating current. For this reason, step switches have been designed in such a way that, in addition to the actual tap switches, which switch from one tap to another, load switches are also provided which carry out the current switchover, the switchover being carried out via resistors. These are located between the two taps of the transformer to be switched.
In order to enable currentless switchover, both taps must first be in operation at the same time, which would mean a short circuit of the windings between them. The resistance, however, prevents the emergence of larger currents.
The switchover from one tap to another is explained in more detail with reference to FIG. There, 1 denotes the transformer winding; it has taps I - VI. These are switched by the wipers 2 and 3. These slide on rails 4 and 5. In addition, resistors 6 and 7 and load switches 8 and 9 are provided. At point 10, the voltage is removed. In Fig. 1, the tap I is currently switched on. In Fig. L, both load switches 8 and 9 are shown in the off position. When both load switches 8 and 9 are in the on position, the current can flow from the transformer via the two sliders 2 and 3 in parallel via the rails 4 and 5, the load switches 8 and 9 to 10.
If it is now to be switched to the tap II, the load switch 8 is first opened, then the current only flows through the wiper 3, the rail 5 and the load switch 9. The resistor 6 is practically currentless. The slider 2 can now be switched to tap II. Then the winding piece I, II is short-circuited via the resistor 6. The resistance itself prevents a larger current. The load switch 9 is then opened. Now both resistors 6 and 7 participate in the current flow. This state only lasts for a short time, since the load switch 8 is closed again immediately. The current now essentially flows from the tap II via the switch 8. At the resistor 7, only the current from the short-circuited winding I, II flows again.
The wiper 3 now goes to position 1I, the resistor is de-energized and the switch 9 is closed again. Then both intermediate pieces participate equally in the current flow. In this known embodiment, the grinder and the switch must be operated alternately. The order is, switch 8 off, grinder 2, switch 9 off, switch 8 on, grinder 3, switch 9 on. The operation of the load switch
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Spark contacts, which are indicated by 11 and 12 in the figure. These only carry current for a short time, but have to cope with the switching capacity. Since the switching path has to go over both types of contact, the switching time is relatively long. In addition, the design of the switch itself is complicated.
One can therefore proceed differently in a known manner, as shown in FIG. 2. You don't leave the two grinders in the same place, but assign the even-numbered taps to one and the odd-numbered taps to the other grinder. The two grinders 2 and 3 are therefore at different points, one of which is the operating position. Position I is shown as the operating position. The current goes from the transformer 1 via the tap I, the wiper 2, the rail 4, the
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Load switch 11 to point 10. Each load switch here again consists of a main contact and a switching contact, which is indicated by the double contacts in the figure.
If it is now to be switched to the tap 11, the load switch 11 is first opened.
In this position the current goes through the resistors 6 and 7. The winding piece I, 11 is short-circuited through these. Then the load switch 12 switches over. In this case, the current already flows through the tap II, since the slider 3 is already on the tap II. The whole process can therefore be carried out with the load switches alone. The slider can be switched off before or after without influencing the current flow. So you can switch from tap 1 to III without current afterwards if you intend to switch the transformer to this tap later. But you can also leave the slider on I if it is to be expected that the next circuit will go back to the first tap.
The advantage of this arrangement is therefore that the taps are switched over independently of the operating position, while in the arrangement according to FIG. 1 the grinder and load switch must alternately switch one behind the other.
However, this arrangement still requires a relatively complicated load switch. Two load switches are required, both of which have to work with double contacts as changeover switches. In both switching points, the main contact and the load switch contact must work in the correct order.
The successive working of both types of contact requires a longer time in which the current flows through the resistors. However, it is desirable that this time is kept as short as possible, because some of the windings are short-circuited by the resistors.
Load switches have already been known which have three switching elements per phase, one of which is used as a changeover isolating contact and for the continuous current flow, while the other two can be switched over as power switching contacts in quick succession. The invention relates to a switch of this type and is characterized in that all three switching contacts are actuated by a single energy storage device, which is charged while the selector shaft is actuated.
As a result of this measure, the two power switching contacts can be switched over so quickly in succession that the time in which the resistor carries current is sufficiently short. This measure also makes it possible to simplify the energy storage drive. The whole process can be carried out with the help of a single energy store. This is operated by the axis that is connected to the selection contacts. These do not need to be designed as a loop, as shown in the figures for the sake of clarity, but switching segments can be attached to a rotatable current-carrying axle in a manner known per se, which depending on the position of the axle with a certain tap in Connection come.
In Fig. 3 a circuit is shown on which the inventive construction of a load switch is based. The load switch contacts here only have a single contact, which is able to switch off the current. Another changeover contact 13 is provided between them, which can carry the operating current continuously, but switches without current. He has an open middle position. The switching process is then as follows. First the switch 13 is brought into the middle position and the contact 11 takes over the current. It is then switched over and shortly afterwards contact 12 is also actuated, so that current only flows through the two contacts 11 and 12 and through the resistors during this short switching time. Finally, the switch 13 is switched on again, u. between the right contact.
In this way, the switching time is particularly short and the contacts are easy to make. It goes without saying that the drive mechanism must also be able to take advantage of the short switch-off time. Therefore special attention has been paid to this. You can make the design single or multi-pole.
The three-pole design is shown in FIG. 4. The load-break switch 13 is designed in a star shape so that it switches all three poles at the same time when the selector shaft rotates. The load switching points 11 and 12 are shown above and are electrically connected in star (star point 14). The individual taps are also switched by rotating the selector shaft; 18 positions are shown. Two switching options 2 and 3 are provided for each pole, which correspond to the sliders 2 and 3 shown in the previous figures.
The selectors for the taps are designed in a known manner and are therefore not shown in detail in the figures. The content of the invention is the load switch, which is shown in its structural form in FIG. For the sake of clarity, however, only one pole of the arrangement is shown. The whole switch is driven by the axis 15 coming from the voter. A switching process is carried out when the axis is rotated. The disconnector 13 must first open and then close again. The movable contact piece 16 is pulled out of the fixed contact piece 17. The separation
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