EP0763835A2 - Tap selector - Google Patents
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- EP0763835A2 EP0763835A2 EP96112981A EP96112981A EP0763835A2 EP 0763835 A2 EP0763835 A2 EP 0763835A2 EP 96112981 A EP96112981 A EP 96112981A EP 96112981 A EP96112981 A EP 96112981A EP 0763835 A2 EP0763835 A2 EP 0763835A2
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- 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
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01H9/0005—Tap change devices
- H01H9/0016—Contact arrangements for tap changers
Definitions
- the invention relates to a tap selector of a tap changer for a tap changer.
- Step switches have been known for many years in order to be able to adjust the voltage, active and reactive power of electrical networks by changing the gear ratio under load.
- tap changers worldwide operate according to the principle of high-resistance switching. Basically, such tap changers consist of the tap selector and the diverter switch and work in two steps.
- the tap adjacent to the live tap is pre-selected by the tap selector.
- the current is switched by the diverter switch from the current-carrying to the preselected tap.
- the step change is usually effected by a motor drive, which actuates the selector via a Maltese transmission and at the same time tensions a spring energy store, which in turn drives the diverter switch abruptly after tripping.
- a tap selector W consists of fixed tap contacts 1 ... 6, which are electrically connected to the individual winding leads of the tap transformer and are usually arranged in two planes per phase in the wall of an insulating material cylinder, such that the even numbered and in the odd-numbered step contacts are arranged on the other level.
- the tap selector W also consists of two movable selector contacts W1, W2, which are usually rotatably arranged in the interior of the insulating material cylinder and can connect the fixed tap contacts 1 ... 6.
- Fig. 1a the switching principle of such a known tap changer is shown: Each time the load is switched, the tap adjacent to the current-carrying tap is preselected, then the current is switched by the load switch from the current-carrying tap to the preselected tap.
- both selector contacts W1 and W2 are moved alternately; when switching from 2 to 3, W1 leaves the fixed contact 1 and contacts the adjacent contact 3, during the subsequent switchover W2 leaves the previous fixed contact 2 and contacts the adjacent fixed contact 4, etc.
- the process of each load changeover takes about 40 to 60 ms.
- the load changeover that has been initiated inevitably takes place after the spring energy storage device has been triggered, with the switching resistors R being loaded for about 20 to 30 ms.
- the total time of the tap changer from the activation of the motor drive to the end of the load changeover is, depending on the design, about 3 to 6 seconds.
- the object of the invention is to provide a tap selector for a tap changer in which any switching between freely selectable, not necessarily adjacent, winding taps is possible.
- the tap selector according to the invention allows switching between any winding taps without the intermediate taps having to be run through and without, as is customary in the prior art, adding up the times for several individual load switches.
- Fig. 2 shows a first embodiment of a tap selector according to the invention.
- the selector contacts each consist of two parts, a fixed contact part 1a, 2a, ... and a corresponding, separately operable, movable contact part 1b, 2b ....
- the fixed contact parts 1a, 2a, ... are U per phase , V, W arranged in two planes A, B in the wall of the insulating cylinder Z; the corresponding movable contact parts 1b, 2b, ... are located inside the insulating cylinder Z on a support T.
- the movable contact parts 1b, 2b, ... are designed such that they extend a contact tongue or the like when actuated and this comes into electrical connection with the corresponding fixed contact part, such that the electrical connection between the two parts of the corresponding Selector contact and thus for the corresponding winding rejection of the step winding is produced.
- the movable contact pieces which, as already explained, can be actuated separately and independently of one another in any order, can be actuated, for example, hydraulically or by electromagnetic means.
- Each movable contact part of each phase is electrically connected to both sides of the diverter switch, not shown, such that the diverter switch can switch between any winding taps. What is essential to the tap selector according to the invention is the complete decoupling of the tap selector and diverter switch on the one hand and the possibility of arbitrary tap preselection on the other.
- a step voltage i.e. the voltage between adjacent taps of the step winding is present, but possibly a multiple thereof.
- 3 and 3a show a schematic representation of the corresponding switching scheme and a possible direct switching sequence between non-adjacent tap taps with the tap selector according to the invention.
- Fig. 4 shows a second embodiment of the invention, in which, in contrast to the design shown so far, the contacts are not arranged in horizontal planes, but in vertical assignment.
- the fixed contact parts 1a, 2a,... Being arranged in each case in two — preferably adjacent — areas for each phase.
- the movable contact parts are in turn inside the insulating cylinder Z on a carrier T. Operation and function do not change as a result of this changed design, but this arrangement has certain advantages with regard to contact rejection, ie the routing of lines from the movable contact parts to the diverter switch.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Stufenwähler eines Stufenschalters für einen Stufentransformator.The invention relates to a tap selector of a tap changer for a tap changer.
Stufenschalter sind seit vielen Jahren bekannt, um durch Änderung des Übersetzungsverhältnisses unter Last die Spannung, Wirk- und Blindleistung von elektrischen Netzen einstellen zu können.
Durch die Einführung von Stufenschaltern wurde die Betriebsmöglichkeit elektrischer Netze erheblich verbessert, so daß heute z.B. in Deutschland 96 % der Leistungstransformatoren über 10 MVA mit Stufenschaltern ausgerüstet sind.
Mit Ausnahme der USA und teilweise der ehemaligen Sowjetunion arbeiten Stufenschalter weltweit nach dem Prinzip der Widerstandsschnellschaltung.
Grundsätzlich bestehen solche Stufenschalter aus dem Stufenwähler und dem Lastumschalter und arbeiten in zwei Schritten. Die zur stromführenden Anzapfung benachbarte Anzapfung wird durch den Stufenwähler stromlos vorgewählt. Danach erfolgt die Umschaltung des Stromes durch den Lastumschalter von der stromführenden auf die vorgewählte Anzapfung. Die Stufenschaltung wird in der Regel durch einen Motorantrieb bewirkt, dieser betätigt über ein Maltesergetriebe den Wähler und spannt gleichzeitig einen Federenergiespeicher, der seinerseits den Lastumschalter nach Auslösung sprungartig antreibt.Step switches have been known for many years in order to be able to adjust the voltage, active and reactive power of electrical networks by changing the gear ratio under load.
The introduction of on-load tap-changers considerably improved the operating options for electrical networks, so that today, for example, in Germany 96% of power transformers over 10 MVA are equipped with on-load tap-changers.
With the exception of the USA and partly the former Soviet Union, tap changers worldwide operate according to the principle of high-resistance switching.
Basically, such tap changers consist of the tap selector and the diverter switch and work in two steps. The tap adjacent to the live tap is pre-selected by the tap selector. Then the current is switched by the diverter switch from the current-carrying to the preselected tap. The step change is usually effected by a motor drive, which actuates the selector via a Maltese transmission and at the same time tensions a spring energy store, which in turn drives the diverter switch abruptly after tripping.
In Fig. 1 ist solch ein bekannter Stufenschalter nach dem Stand der Technik schematisch dargestellt.
Ein Stufenwähler W besteht aus festen Stufenkontakten 1...6, die mit den einzelnen Wicklungsausleitungen des Stufentransformators elektrisch in Verbindung stehen und üblicherweise pro Phase in zwei Ebenen in der Wandung eines Isolierstoffzylinders angeordnet sind, derart, daß in jeweils einer Ebene die geradzahligen und in jeweils der anderen Ebene die ungeradzahligen Stufenkontakte angeordnet sind. Der Stufenwähler W besteht weiterhin aus zwei beweglichen Wählerkontakten W1, W2, die üblicherweise im Inneren des Isolierstoffzylinders drehbar angeordnet sind und die festen Stufenkontakte 1...6 beschalten können. Die beiden beweglichen Wählerkontakte jeder Phase W1, W2 führen zum Lastumschalter LU, durch den die Umschaltung von dem jeweils stromführenden auf den neu vorgewählten Stufenkontakt erfolgt.
In Fig. 1a ist das Schaltprinzip eines solchen bekannten Stufenschalters dargestellt: Bei jeder Lastumschaltung wird jeweils die zur stromführenden Anzapfung benachbarter Anzapfung vorgewählt, danach erfolgt die Umschaltung des Stromes durch den Lastumschalter von der stromführenden auf die vorgewählte Anzapfung.In Fig. 1 such a known tap changer according to the prior art is shown schematically.
A tap selector W consists of fixed
In Fig. 1a, the switching principle of such a known tap changer is shown: Each time the load is switched, the tap adjacent to the current-carrying tap is preselected, then the current is switched by the load switch from the current-carrying tap to the preselected tap.
Es werden bei mehreren Schaltungen also abwechselnd beide Wählerkontakte W1 und W2 bewegt; bei Umschaltung von 2 auf 3 verläßt W1 den festen Kontakt 1 und kontaktiert den dazu benachbarten Kontakt 3, bei der nachfolgenden Umschaltung verläßt W2 den bisherigen festen Kontakt 2 und kontaktiert den benachbarten festen Kontakt 4 usw.
Der Vorgang jeder Lastumschaltung erfordert je nach Typ und Konstruktion eine Zeit von etwa 40 bis 60 ms. Die einmal eingeleitete Lastumschaltung läuft nach Auslösung des Federenergiespeichers zwangsläufig ab, wobei die Überschaltwiderstände R etwa 20 bis 30 ms lang belastet werden. Die Gesamtzeit der Stufenschaltung von der Ansteuerung des Motorantriebes bis zum Ende der Lastumschaltung beträgt, abhängig von der Bauweise, etwa 3 bis 6 Sekunden.If there are several circuits, both selector contacts W1 and W2 are moved alternately; when switching from 2 to 3, W1 leaves the
Depending on the type and construction, the process of each load changeover takes about 40 to 60 ms. The load changeover that has been initiated inevitably takes place after the spring energy storage device has been triggered, with the switching resistors R being loaded for about 20 to 30 ms. The total time of the tap changer from the activation of the motor drive to the end of the load changeover is, depending on the design, about 3 to 6 seconds.
Für bestimmte Regelaufgaben ist es erforderlich, schnell größere Anzapfungsänderungen zu realisieren, d.h. mit dem Stufenschalter zwischen weiter auseinanderliegenden Anzapfungen, beispielsweise den festen Stufenkontakten 1 und 6, zu schalten. Dies ist mit den bekannten Stufenschaltern nur in der Weise möglich, daß, da sie prinzipiell und fuktionsbedingt nur zwischen benachbarten Anzapfungen schalten können, alle zwischenliegenden Anzapfungen als jeweils separate Umschaltungen durchlaufen werden müssen, wie dies aus Fig. 1a ersichtlich ist.
Dies ist für viele Anwendungsfälle zu langsam.For certain control tasks, it is necessary to implement larger tapping changes quickly, ie to switch with the tap changer between taps further apart, for example the
This is too slow for many applications.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stufenwähler für einen Stufenschalter anzugeben, bei dem eine beliebige Umschaltung zwischen frei wählbaren, nicht notwendigerweise benachbarten, Wicklungsanzapfungen möglich ist.The object of the invention is to provide a tap selector for a tap changer in which any switching between freely selectable, not necessarily adjacent, winding taps is possible.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.
Der erfindungsgemäße Stufenwähler gestattet eine Umschaltung zwischen beliebigen Wicklungsanzapfungen, ohne daß die dazwischenliegenden Anzapfungen durchlaufen werden müssen und ohne daß sich dadurch, wie nach dem Stand der Technik üblich, die Zeiten für mehrere einzelne Lastumschaltungen addieren.This object is achieved by the invention.
The tap selector according to the invention allows switching between any winding taps without the intermediate taps having to be run through and without, as is customary in the prior art, adding up the times for several individual load switches.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Zeichnungen beispielhaft noch näher erläutert werden.
Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stufenwählers.
Die Wählerkontakte bestehen dabei aus jeweils zwei Teilen, einem festen Kontaktteil 1a, 2a,... und einem korrespondierenden, jeweils separat betätigbaren, beweglichen Kontaktteil 1b, 2b.... Die festen Kontaktteile 1a, 2a,... sind pro Phase U, V, W in zwei Ebenen A, B in der Wandung des Isolierzylinders Z angeordnet; die korrespondieren beweglichen Kontaktteile 1b, 2b,... befinden sich im Inneren des Isolierzylinders Z auf einem Träger T.The invention will be explained in more detail below with reference to drawings.
Fig. 2 shows a first embodiment of a tap selector according to the invention.
The selector contacts each consist of two parts, a
Die beweglichen Kontaktteile 1b, 2b,... sind derart ausgebildet, daß sie bei der Ansteuerung eine Kontaktzunge o. dgl. ausfahren und diese mit dem korrespondierenden festen Kontaktteil elektrisch in Verbindung tritt, derart, daß die elektrische Verbindung zwischen den beiden Teilen des entsprechenden Wählerkontaktes und damit zur entsprechenden Wicklungsausleitung der Stufenwicklung hergestellt wird.
Die Betätigung der beweglichen Kontaktstücke, die, wie bereits erläutert, separat und unabhängig voneinander einzeln in beliebiger Reihenfolge ansteuerbar sind, kann beispielsweise hydraulisch oder auf elektromagnetischem Wege erfolgen.
Jedes bewegliche Kontaktteile jeder Phase steht mit beiden Seiten des nicht näher dargestellten Lastumschalters elektrisch in Verbindung, derart, daß der Lastumschalter zwischen beliebig gewählten Wicklungsanzapfungen umschalten kann.
Wesentlich am erfindungsgemäßen Stufenwähler ist die völlige Entkoppelung von Stufenwähler und Lastumschalter einerseits und Möglichkeit einer beliebigen Stufenvorwahl andererseits.The
The movable contact pieces, which, as already explained, can be actuated separately and independently of one another in any order, can be actuated, for example, hydraulically or by electromagnetic means.
Each movable contact part of each phase is electrically connected to both sides of the diverter switch, not shown, such that the diverter switch can switch between any winding taps.
What is essential to the tap selector according to the invention is the complete decoupling of the tap selector and diverter switch on the one hand and the possibility of arbitrary tap preselection on the other.
Bei der Dimensionierung des zugehörigen Lastumschalters ist lediglich zu berücksichtigen, daß nicht nur, wie nach dem Stand der Technik, eine Stufenspannung, d.h. die Spannung zwischen benachbarten Anzapfungen der Stufenwicklung, ansteht, sondern möglicherweise ein Mehrfaches davon.When dimensioning the associated diverter switch, it should only be taken into account that not only, as in the prior art, a step voltage, i.e. the voltage between adjacent taps of the step winding is present, but possibly a multiple thereof.
Fig. 3 und Fig. 3a zeigen in schematischer Darstellung das entsprechende Schaltschema und eine mögliche direkte Schaltsequenz zwischen nicht benachbarten Stufenanzapfungen mit dem erfindungsgemäßen Stufenwähler.3 and 3a show a schematic representation of the corresponding switching scheme and a possible direct switching sequence between non-adjacent tap taps with the tap selector according to the invention.
Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der im Gegensatz zur bisher dargestellten Bauform die Kontakte nicht in horizontalen Ebenen, sondern in vertikaler Zuordnung angeordnet sind. Hierbei sind am Umfang des Isolierzylinders Z sechs vertikale Bereiche vorgesehen, wobei jeweils in zwei - vorzugsweise nebeneinanderliegenden - Bereichen für jede Phase jeweils untereinander die festen Kontaktteile 1a, 2a,... angeordnet sind. Die beweglichen Kontaktteile befinden sich dazu korrespondierend wiederum im Inneren des Isolierzylinders Z auf einem Träger T.
Betätigung und Funktion ändern sich durch diese veränderte Bauform nicht, jedoch besitzt diese Anordnung gewisse Vorteile hinsichtlich der Kontaktausleitungen, d.h. der Leitungsführungen von den beweglichen Kontaktteilen zum Lastumschalter.Fig. 4 shows a second embodiment of the invention, in which, in contrast to the design shown so far, the contacts are not arranged in horizontal planes, but in vertical assignment. Here, six vertical areas are provided on the circumference of the insulating cylinder Z, the fixed
Operation and function do not change as a result of this changed design, but this arrangement has certain advantages with regard to contact rejection, ie the routing of lines from the movable contact parts to the diverter switch.
Claims (1)
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