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EP3794621B1 - Contact system for an on-load tap changer - Google Patents

Contact system for an on-load tap changer Download PDF

Info

Publication number
EP3794621B1
EP3794621B1 EP19724478.3A EP19724478A EP3794621B1 EP 3794621 B1 EP3794621 B1 EP 3794621B1 EP 19724478 A EP19724478 A EP 19724478A EP 3794621 B1 EP3794621 B1 EP 3794621B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact
load tap
fixed
additional
movable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP19724478.3A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP3794621C0 (en
EP3794621A1 (en
Inventor
Emir HEJUB
Nikolaus Unterreiner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Scheubeck GmbH and Co
Original Assignee
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maschinenfabrik Reinhausen GmbH, Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG filed Critical Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Priority to HRP20250601TT priority Critical patent/HRP20250601T1/en
Publication of EP3794621A1 publication Critical patent/EP3794621A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP3794621C0 publication Critical patent/EP3794621C0/en
Publication of EP3794621B1 publication Critical patent/EP3794621B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/0005—Tap change devices
    • H01H9/0016—Contact arrangements for tap changers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/50—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/32—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts
    • H01H3/44—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts using Geneva movement
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/0005—Tap change devices
    • H01H9/0027—Operating mechanisms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/38—Auxiliary contacts on to which the arc is transferred from the main contacts
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/38—Auxiliary contacts on to which the arc is transferred from the main contacts
    • H01H9/383—Arcing contact pivots relative to the movable contact assembly
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/38—Auxiliary contacts on to which the arc is transferred from the main contacts
    • H01H9/386—Arcing contact pivots relative to the fixed contact assembly

Definitions

  • the invention relates to an on-load tap-changer with a selector device and a contact system.
  • On-load tap-changers are used for uninterrupted switching between different winding taps of an inductive device, such as a transformer or a reactor.
  • a fundamental problem is the occurrence of arcing between the current-carrying contacts of the on-load tap-changer. Such arcing occurs when a closed contact pair opens while a current is flowing through the contact pair. This can be an intentional opening, namely when the current is to be switched off. On the other hand, the opening can also be unintentional, for example when external oscillations, vibrations or force impulses act on the on-load tap-changer, or when internal movements in the on-load tap-changer transmit force impulses to the contacts.
  • the contacts can be surrounded by an insulating fluid, for example, the insulating fluid of the on-load tap-changer.
  • the contacts can also be directly surrounded by the insulating fluid of the equipment. In both cases, arcing caused by combustion products leads to a deterioration in the quality of the insulating fluid, particularly increased electrical conductivity, and thus shortens the maintenance intervals or the service life of the on-load tap-changer or the equipment.
  • the arcs also lead to increased wear, particularly burn-off, of the contacts. This also shortens the maintenance intervals and the service life of the on-load tap-changer.
  • DE 17 65 467 B1 discloses a high-voltage switching device.
  • the device has fixed contacts and a movable contact bridge.
  • the fixed contacts comprise a A contact rod and a shielding element with a cap that partially encloses the contact rod.
  • the shielding element has a circular opening through which the contact rod protrudes from the inside of the shielding element to the outside. In a resting state, the contact rod is completely shielded by the shielding element and the cap.
  • the contact bridge performs a circular movement and, against the action of a spring, presses the cap into the cup-shaped shielding element and engages the contact rod to establish contact.
  • mechanical coupling includes, for example, detachable connections such as plugging, clamping or similar, as well as fixed connections such as gluing, soldering or similar.
  • the distance between the first and second regions is greater than or equal to the maximum contact distance between the movable contact and the fixed contact.
  • the additional contact is designed as a lamella or sheet metal strip, in particular a self-sprung one, which is fixedly connected to the movable contact and is pressed against the surface of the fixed contact during the steady state. During the interruption, the auxiliary contact slides along the fixed contact, maintaining electrical contact.
  • the auxiliary contact part is in direct contact with the fixed contact during the stationary state. Because the auxiliary contact and the movable contact are movable relative to each other, direct contact between the auxiliary contact and the fixed contact can be maintained even during the interruption, thus preventing arcing. This is especially true if the mass of the auxiliary contact is significantly smaller than that of the movable contact.
  • the part of the additional contact that is movable relative to the movable contact is preloaded against the fixed contact in the stationary state. This is a further way to ensure that indirect contact via the additional contact is maintained during an interruption and that no arcing occurs.
  • a mass of the additional contact is at least one order of magnitude, i.e. a factor of 10, smaller than a mass of the movable contact.
  • the movable contact consists at least partially of a solid metal, for example copper, or a solid metal alloy, in particular in order to ensure a low electrical resistance and a high current-carrying capacity.
  • the additional contact consists at least partially of a copper alloy, for example a bronze, in particular a beryllium bronze or beryllium copper, such as CuBe2, or a tin bronze, such as CuSn6.
  • a copper alloy for example a bronze, in particular a beryllium bronze or beryllium copper, such as CuBe2, or a tin bronze, such as CuSn6.
  • the electrical resistance requirement of the auxiliary contact is lower than that of the moving contact. This is due to the fact that the auxiliary contact only carries a current during the relatively short duration of the interruption, while the moving contact must carry the current permanently.
  • the additional contact is spring-mounted or mounted on the movable contact.
  • the additional contact is spring-mounted or mounted on a component of the contact system or of the on-load tap-changer, which moves with the movable contact.
  • the selector device comprises an insulating plate having a first side and a second side, the second side being opposite the first side.
  • the movable contact is arranged on the first side.
  • the contact system comprises a further movable contact arranged on the second side.
  • the further movable contact is configured to directly contact the fixed contact.
  • the movable contact and the further movable contact can both directly contact the same movable contact in the stationary state.
  • the selector device is configured to switch the movable contact from a further fixed contact of the contact system to the fixed contact and subsequently switch the further movable contact from the further fixed contact or from a further fixed contact to the fixed contact.
  • the fixed contact can be considered the first fixed contact, the further fixed contact as the second fixed contact, and the additional further fixed contact as the third fixed contact.
  • the selector device comprises a Geneva wheel which is rotatably mounted on the insulating plate about an axis, is arranged on the first side and carries the movable contact.
  • the additional contact is attached or mounted on the Geneva wheel in a resilient manner, for example by means of a spring.
  • the selector device comprises a further Geneva wheel which is rotatably mounted on the insulating plate about the axis or a further axis, is arranged on the second side and carries the further movable contact.
  • the on-load tap-changer is designed to switch the movable contact from the fixed contact to the other fixed contact of the contact system and/or vice versa without current.
  • a current can flow between the movable contact and the fixed contact. This applies accordingly to a further stationary state in which the movable contact directly contacts the other fixed contact.
  • the moving contact and the fixed contact are designed to carry high currents, but not necessarily to switch high currents.
  • Such contacts are typically optimized for their electrical resistance, not necessarily for their resistance to arcing. Therefore, the improved concept is particularly advantageous here.
  • an inductive device is also specified, for example, designed as a transformer, in particular a power transformer, or designed as a choke, wherein the device comprises an on-load tap-changer according to the improved concept.
  • the device comprises a tank for filling with an insulating medium, in particular with an insulating liquid, for example an insulating oil.
  • an insulating medium for example an insulating oil.
  • the on-load tap-changer itself can include an insulating container for filling with an insulating material.
  • the moving contact and the fixed contact are in direct contact with the insulating material of the on-load tap-changer.
  • Figures 1A and 1B show a schematic representation of an exemplary embodiment of a contact system for an on-load tap-changer according to the improved system.
  • the contact system comprises a fixed contact FK, which does not move during a switching operation of the on-load tap-changer, and a movable contact BK.
  • the contact system comprises an additional contact ZK, which is formed, for example, as a sheet metal strip, in particular made of a copper alloy.
  • the additional contact ZK is, for example, firmly connected to the movable contact BK, in particular on an outer side of the movable contact BK.
  • the additional contact ZK contacts the fixed contact FK.
  • the additional contact ZK which can be self-resilient, for example, is pressed onto the fixed contact FK.
  • Figure 1B shows a situation involving the same contact system, where an interruption has occurred between the moving contact BK and the fixed contact FK.
  • the moving contact BK has moved away from the fixed contact FK by a contact distance KA in the opposite direction to the contact force KK, for example, due to impulse transmission caused by internal and/or external mechanical influences. Due to the current flow in the steady state, an arc would therefore form between the moving contact BK and the fixed contact FK if the additional contact ZK were not present.
  • Figure 2 shows a section of an exemplary voter device, or voter for short, with a contact system according to the improved concept.
  • Figure 3A shows part of the contact system in side view
  • Figure 3B shows a corresponding top view.
  • the selector comprises a first Maltese wheel M1 and a second Maltese wheel M2, which are opposite sides of an insulating plate (not shown for reasons of better visualization).
  • the selector comprises a fixed contact F1 and further fixed contacts, two of which are shown as examples: F2, F3.
  • the first Geneva wheel M1 carries a first movable contact B1
  • the second Geneva wheel M2 carries a second movable contact B2.
  • both movable contacts B1, B2 contact the fixed contact F1.
  • the movable contacts B1, B2 are each spring-mounted on the corresponding Geneva wheel, for example by a compression spring F, in order to exert a contact force KK from the movable contacts B1, B2 onto the fixed contact F1.
  • the first additional contact Z1 is, for example, self-sprung; in particular, at least a portion of the front side of the first additional contact Z1 is elastically deformable parallel to the contact force KK. As a result, in the stationary state, an additional contact force parallel to the contact force KK is exerted by the first additional contact Z1 on the fixed contact F1. Furthermore, the mass of the first additional contact Z1 is significantly lower, for example, at least by a factor of 10, than the mass of the first movable contact B1.
  • the contact system comprises a second additional contact Z2, which is arranged with respect to the second movable contact B2 in the same way as the first additional contact Z1 is arranged with respect to the first movable contact B1.
  • the above statements regarding the first movable contact B1 and the first additional contact Z1 then apply accordingly.
  • the selector is designed to actuate the Geneva wheels M1, M2 via a drive of the on-load tap-changer, in particular a drive shaft.
  • This actuation takes place, for example, in such a way that during a changeover, the first movable contact B1 is initially switched from one of the other fixed contacts F2, F3 to the fixed contact F1 without current. is switched. Then, in the stationary state, the current can flow between the fixed contact F1 and the first movable contact B1.
  • the second movable contact B2 is then also switched, for example, by one of the other fixed contacts F2, F3 to the fixed contact F1.
  • the various designs of a contact system, selector device, or on-load tap-changer can reduce arcing in an on-load tap-changer. This can reduce wear on the contact system due to contact erosion. It also reduces contamination of the insulating fluid of the on-load tap-changer and/or equipment. This extends the maintenance intervals of the on-load tap-changer and/or equipment, and their corresponding service lives.
  • the on-load tap-changer can also be used under external shock loads.

Landscapes

  • Contacts (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Breakers (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft einen Laststufenschalter mit einer Wählervorrichtung und einem Kontaktsystem.The invention relates to an on-load tap-changer with a selector device and a contact system.

Laststufenschalter werden zum unterbrechungslosen Umschalten zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines induktiven Betriebsmittels, beispielsweise eines Transformators oder einer Drossel, eingesetzt. Eine grundlegende Problematik ist dabei das Auftreten von Lichtbögen zwischen stromführenden Kontakten des Laststufenschalters. Solche Lichtbögen entstehen, wenn ein geschlossenes Kontaktpaar öffnet während ein Strom über das Kontaktpaar fließt. Dies kann zum einen eine beabsichtige Öffnung sein, nämlich wenn der Strom ausgeschaltet werden soll. Zum anderen kann die Öffnung aber auch unbeabsichtigt sein, etwa, wenn externe Schwingungen, Vibrationen oder Kraftimpulse auf den Laststufenschalter einwirken oder interne Bewegungsabläufe im Laststufenschalter Kraftimpulse auf die Kontakte übertragen.On-load tap-changers are used for uninterrupted switching between different winding taps of an inductive device, such as a transformer or a reactor. A fundamental problem is the occurrence of arcing between the current-carrying contacts of the on-load tap-changer. Such arcing occurs when a closed contact pair opens while a current is flowing through the contact pair. This can be an intentional opening, namely when the current is to be switched off. On the other hand, the opening can also be unintentional, for example when external oscillations, vibrations or force impulses act on the on-load tap-changer, or when internal movements in the on-load tap-changer transmit force impulses to the contacts.

Die Kontakte können von einer Isolierflüssigkeit umgeben sein, beispielsweise einer Isolierflüssigkeit des Laststufenschalters. Die Kontakte können aber auch direkt von einer Isolierflüssigkeit des Betriebsmittels umgeben sein. In beiden Fällen führen Lichtbögen durch Verbrennungsprodukte zu einer qualitativen Verschlechterung, insbesondere einer erhöhten elektrischen Leitfähigkeit, der Isolierflüssigkeit und verkürzen somit die Wartungsintervalle beziehungsweise die Lebensdauer des Laststufenschalters oder des Betriebsmittels.The contacts can be surrounded by an insulating fluid, for example, the insulating fluid of the on-load tap-changer. However, the contacts can also be directly surrounded by the insulating fluid of the equipment. In both cases, arcing caused by combustion products leads to a deterioration in the quality of the insulating fluid, particularly increased electrical conductivity, and thus shortens the maintenance intervals or the service life of the on-load tap-changer or the equipment.

Zudem führen die Lichtbögen auch zu einem verstärkten Verschleiß, insbesondere Abbrand, der Kontakte. Auch dadurch werden die Wartungsintervalle beziehungsweise die Lebensdauer des Laststufenschalters verkürzt.In addition, the arcs also lead to increased wear, particularly burn-off, of the contacts. This also shortens the maintenance intervals and the service life of the on-load tap-changer.

DE 34 03 478 A1 offenbart einen Abgriffwechselschalter für einen Transformator. Sowohl die festen Hauptkontakte als auch die beweglichen Kontakte sind jeweils mit Hilfskontakten ausgestaltet welche als zylindrische Rollen über die Stifte der Haupt- bzw. Hilfskontakte gesteckt werden können. Dadurch werden die Kontakte vor Erosionen durch Lichtbogenbildung während einer Umschaltung geschützt. DE 34 03 478 A1 discloses a tap changeover switch for a transformer. Both the fixed main contacts and the moving contacts are each equipped with auxiliary contacts, which can be inserted as cylindrical rollers over the pins of the main or auxiliary contacts. This protects the contacts from erosion caused by arcing during switching.

DE 17 65 467 B1 offenbart eine Hochspannungsschaltvorrichtung. Die Vorrichtung weist feste Kontakte und eine bewegliche Kontaktbrücke auf. Die festen Kontakte umfassen einen Kontaktstab und ein Abschirmelement mit einer Kalotte, welches den Kontaktstab teilweise umschließt. Das Abschirmelement weist dabei eine kreisförmige Öffnung auf, durch die der Kontaktstab von der Innenseite des Abschirmelements zu dessen Außenseite vorsteht. In einem Ruhezustand ist der Kontaktstab durch das Abschirmelement und die Kalotte vollkommen abgeschirmt. Bei einem Schaltvorgang macht die Kontaktbrücke eine Kreisbewegung und drückt die Kalotte entgegen der Wirkung einer Feder in das schalenförmig ausgestaltete Abschirmelement und umgreift den Kontaktstab, um einen Kontakt herzustellen. DE 17 65 467 B1 discloses a high-voltage switching device. The device has fixed contacts and a movable contact bridge. The fixed contacts comprise a A contact rod and a shielding element with a cap that partially encloses the contact rod. The shielding element has a circular opening through which the contact rod protrudes from the inside of the shielding element to the outside. In a resting state, the contact rod is completely shielded by the shielding element and the cap. During a switching operation, the contact bridge performs a circular movement and, against the action of a spring, presses the cap into the cup-shaped shielding element and engages the contact rod to establish contact.

DE 10 2014 107 273 A1 offenbart einen Lastumschalter für einen Laststufenschalter eines Stelltransformators sowie einen Dauerhauptschalter für einen Lastumschalter eines Laststufenschalters. Der Laststufenschalter weist einen Primär-Festkontakt, einen Primär-Bewegtkontakt und einen Primär-Abbrandkontakt auf. Der Primär-Abbrandkontakt ist dabei besonders abbrand- und lichtbogenresistent ausgestaltet und nimmt seine Endposition bei einer Umschaltung vor dem zugeordneten Bewegtkontakt ein, um den Lichtbogen abzufangen DE 10 2014 107 273 A1 discloses a diverter switch for a load tap-changer of a variable transformer and a permanent main switch for a diverter switch of a load tap-changer. The load tap-changer has a primary fixed contact, a primary moving contact, and a primary arc-discharge contact. The primary arc-discharge contact is particularly arc- and arc-resistant and assumes its final position before the associated moving contact during a switchover in order to intercept the arc.

DE 10 2016 104 499 B3 offenbart einen Wähler für einen Laststufenschalter mit einem Lastumschalter. Dieser Wähler ermöglicht durch die sich von der ersten Seite zur zweiten Seite hindurch erstreckenden Festkontakte, dass zwei Bewegtkontakte einen Festkontakt gleichzeitig im stationären Zustand kontaktieren. Damit liegt der gesamte Laststufenschalter auf einem definierten Potential und weist damit eine hohe Stoßspannungsfestigkeit auf. DE 10 2016 104 499 B3 discloses a selector for an on-load tap-changer with a diverter switch. This selector allows two moving contacts to contact a fixed contact simultaneously in a stationary state thanks to the fixed contacts extending from the first side to the second side. This ensures that the entire on-load tap-changer is at a defined potential and thus exhibits high surge voltage resistance.

EP 0 324 262 A1 offenbart einen elektromagnetischen Aktuator zur Verwendung mit einem Verbrennungsmotor-Anlasser. Der Aktuator besteht aus einer Elektromagnetspule, einem Anker, der mit einer Ritzelbaugruppe des Anlassermotors verbunden ist, und zwei festen elektrischen Kontakten. Ein überbrückender Kontakt kann durch die Bewegung des Ankers gegen die Wirkung einer Rückholfeder bewegt werden, um die festen Kontakte zu überbrücken. Ein elektrisch leitendes, flexibles Überbrückungselement bewegt sich zusammen mit dem überbrückenden Kontakt und ermöglicht es diesem, die festen Kontakte zu überbrücken. EP 0 324 262 A1 discloses an electromagnetic actuator for use with an internal combustion engine starter. The actuator consists of an electromagnetic coil, an armature connected to a pinion assembly of the starter motor, and two fixed electrical contacts. A bridging contact can be moved by the movement of the armature against the action of a return spring to bridge the fixed contacts. An electrically conductive, flexible bridging element moves along with the bridging contact, allowing it to bridge the fixed contacts.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Konzept für einen Laststufenschalter mit einer Wählervorrichtung und einem Kontaktsystem anzugeben, durch den Lichtbogenbildung in einem stationären Zustand reduziert wird.It is therefore an object of the present invention to provide an improved concept for an on-load tap-changer with a selector device and a contact system, by means of which arcing in a stationary state is reduced.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Weitere Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved by the subject matter of the independent claim. Further Embodiments are subject of the dependent claims.

Das verbesserte Konzept beruht auf der Idee, in einem Kontaktsystem für einen Laststufenschalter mit einem beweglichen Kontakt und einem Festkontakt einen Zusatzkontakt vorzusehen. Der Zusatzkontakt dient dabei zur kurzzeitigen Überbrückung von beweglichem Kontakt und Festkontakt bei einer Unterbrechung des direkten Kontakts von beweglichem Kontakt und Festkontakt, insbesondere einer unbeabsichtigten Unterbrechung, also einer Unterbrechung durch externe oder interne Störungen oder Bewegungsabläufe. Durch die Umleitung des Stroms über den Weg des geringsten Widerstands, also den Zusatzkontakt, wird die Bildung eines Lichtbogens zwischen beweglichem Kontakt und Festkontakt vermieden.The improved concept is based on the idea of providing an additional contact in a contact system for an on-load tap-changer with a moving contact and a fixed contact. The additional contact serves to temporarily bridge the moving contact and the fixed contact in the event of an interruption in direct contact between the moving contact and the fixed contact, particularly an unintentional interruption, i.e., an interruption caused by external or internal disturbances or movement. By diverting the current via the path of least resistance, i.e., the additional contact, the formation of an arc between the moving contact and the fixed contact is prevented.

Gemäß dem verbesserten Konzept wird ein Laststufenschalter mit einer Wählervorrichtung, die ein Kontaktsystem aufweist, angegeben. Das Kontaktsystem umfasst einen beweglichen Kontakt, vereinzelt auch Bewegtkontakt genannt, und einen Festkontakt sowie einen Zusatzkontakt. Der bewegliche Kontakt ist derart angeordnet und dazu eingerichtet, dass er in einem stationären Zustand den Festkontakt direkt kontaktiert, also mit ihm mechanisch und elektrisch in Verbindung steht. Zusätzlich zu dieser direkten Kontaktierung besteht im stationären Zustand eine indirekte Kontaktierung des beweglichen Kontakts mit dem Festkontakt durch den Zusatzkontakt. Während des stationären Zustands verbindet der Zusatzkontakt also den beweglichen Kontakt elektrisch mit dem Festkontakt, insbesondere wird dadurch ein paralleler Strompfad gebildet. Zudem ist der Zusatzkontakt derart ausgebildet und angeordnet, dass er bei einer Unterbrechung der direkten Kontaktierung einen Strom zwischen dem Festkontakt und beweglichen Kontakt führen kann, insbesondere einen Strom, der vor der Unterbrechung im Wesentlichen über die direkte Kontaktierung geflossen war.According to the improved concept, an on-load tap-changer with a selector device having a contact system is specified. The contact system comprises a movable contact, occasionally also called a moving contact, and a fixed contact, as well as an additional contact. The movable contact is arranged and configured such that, in a stationary state, it makes direct contact with the fixed contact, i.e., is mechanically and electrically connected to it. In addition to this direct contact, in the stationary state there is indirect contact between the movable contact and the fixed contact via the additional contact. During the stationary state, the additional contact thus electrically connects the movable contact to the fixed contact, in particular, this forms a parallel current path. Furthermore, the additional contact is designed and arranged such that, in the event of an interruption in the direct contact, it can conduct a current between the fixed contact and the movable contact, in particular a current that had flowed substantially via the direct contact before the interruption.

In diesem Zusammenhang bedeutet Unterbrechung, dass die mechanische Verbindung zwischen beweglichem Kontakt und Festkontakt vorübergehend unterbrochen ist und nach der Unterbrechung unmittelbar wiederhergestellt wird. Insbesondere handelt es sich dabei um eine unbeabsichtigte Unterbrechung und beispielsweise nicht um eine beabsichtigte Öffnung, die etwa zur Durchführung einer Umschaltung des Laststufenschalters erforderlich ist.In this context, an interruption means that the mechanical connection between the moving contact and the fixed contact is temporarily interrupted and immediately restored after the interruption. In particular, this is an unintentional interruption and not, for example, an intentional opening required to perform a tap-changer transfer.

Wenn ein Laststufenschalter mit dem Kontaktsystem in einem induktiven Betriebsmittel, insbesondere einem Transformator oder einer Drossel, verbaut ist, befinden sich gemäß wenigstens einer Ausführungsform der bewegliche Kontakt und der Festkontakt in direktem Kontakt mit einer Isolierflüssigkeit des Laststufenschalters oder des Betriebsmittels.If an on-load tap-changer with the contact system is installed in an inductive device, in particular a transformer or a reactor, In at least one embodiment, the movable contact and the fixed contact are in direct contact with an insulating liquid of the on-load tap-changer or the equipment.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird während des stationären Zustands eine Kontaktkraft von dem beweglichen Kontakt auf den Festkontakt ausgeübt, beziehungsweise aufgrund des dritten Newtonschen Gesetzes auch eine entsprechende Gegenkraft. Die Kontaktkraft kann beispielsweise durch eine Feder erzeugt werden, insbesondere eine vorgespannte Druckfeder, welche den beweglichen Kontakt in Richtung des Festkontakts drückt.According to at least one embodiment, during the stationary state, a contact force is exerted by the movable contact on the fixed contact, or, due to Newton's third law, a corresponding counterforce is also exerted. The contact force can be generated, for example, by a spring, in particular a preloaded compression spring, which presses the movable contact toward the fixed contact.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Richtung der Kontaktkraft nicht kollinear, insbesondere ist die Kontaktkraft senkrecht, zu einer Bewegungsrichtung des beweglichen Kontakts relativ zum Festkontakt bei einem Umschalten des Laststufenschalters. Dies gilt insbesondere im stationären Zustand.According to at least one embodiment, the direction of the contact force is not collinear, in particular, the contact force is perpendicular, to a direction of movement of the movable contact relative to the fixed contact during a switching of the on-load tap-changer. This applies in particular in the stationary state.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform entspricht die Unterbrechung dem Entstehen eines Abstands, insbesondere eines Kontaktabstands, in Richtung entgegengesetzt zur Kontaktkraft zwischen beweglichem Kontakt und Festkontakt.According to at least one embodiment, the interruption corresponds to the creation of a distance, in particular a contact distance, in the direction opposite to the contact force between the movable contact and the fixed contact.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Zusatzkontakt ausgebildet und angeordnet, bei der Unterbrechung der direkten Kontaktierung den Strom zwischen dem Festkontakt und beweglichen Kontakt zu führen, sofern der Abstand nicht größer ist als ein maximaler Kontaktabstand ist.According to at least one embodiment, the additional contact is designed and arranged to conduct the current between the fixed contact and the movable contact when the direct contact is interrupted, provided that the distance is not greater than a maximum contact distance.

Der maximale Kontaktabstand entspricht dem Abstand, insbesondere parallel zur Kontaktkraft, zwischen beweglichem Kontakt und Festkontakt, welcher bei der Unterbrechung maximal zu erwarten ist, beispielsweise inklusive eines Toleranz- oder Sicherheitszuschlags und/oder eines Aufschlags um geometrische Gegebenheiten zu berücksichtigen. Bei den geometrischen Gegebenheiten kann es sich beispielsweise um eine Form des beweglichen Kontakts und/oder eine Form des Festkontakts handeln.The maximum contact distance corresponds to the maximum distance, particularly parallel to the contact force, between the moving contact and the fixed contact that can be expected during an interruption, for example, including a tolerance or safety margin and/or a surcharge to account for geometric conditions. The geometric conditions can, for example, be the shape of the moving contact and/or the shape of the fixed contact.

Der maximale Kontaktabstand kann daher auch von der Kontaktkraft und den Umständen abhängen, welche zu der Unterbrechung führen. Diese Umstände können beispielsweise das mechanische Aufeinandertreffen weiterer Komponenten des Laststufenschalters umfassen. In diesem Fall handelt es sich um interne Bewegungsabläufe im Laststufenschalter, die für sich oder in Kombination eine direkte oder indirekte Impulsübertragung auf den beweglichen Kontakt und damit die Unterbrechung, auch Prellen oder Abheben genannt, verursachen können. Die Umstände können aber auch externe Vibrationen oder Schwingungen, zum Beispiel des Betriebsmittels, oder Impulsübertragungen von außerhalb des Laststufenschalters auf den Laststufenschalter und den beweglichen Kontakt umfassen, die für sich oder in Kombination mit anderen internen oder externen Umständen die Unterbrechung verursachen.The maximum contact distance can therefore also depend on the contact force and the circumstances leading to the interruption. These circumstances can include, for example, the mechanical collision of other components of the on-load tap-changer. In this case, it is internal movements within the on-load tap-changer that, either individually or in combination, cause a direct or indirect impulse transmission to the moving contact and thus the interruption, also known as bouncing or lifting. However, the circumstances may also include external vibrations or oscillations, for example of the equipment, or impulse transmissions from outside the on-load tap-changer to the on-load tap-changer and the moving contact, which, either individually or in combination with other internal or external circumstances, cause the interruption.

Unter Berücksichtigung der Impulserhaltung in abgeschlossenen Systemen lassen sich Schätzwerte für den jeweiligen Einzelfall berechnen. Diese können bei üblichen Dimensionen eines Laststufenschalters für den maximalen Kontaktabstand Werte in der Größenordnung von 10 µm oder wenigen 10 µm bis zu wenigen 100 µm betragen.Taking into account the conservation of momentum in closed systems, estimates can be calculated for each individual case. For typical on-load tap-changer dimensions, these values for the maximum contact spacing can be in the order of 10 µm or a few 10 µm to a few 100 µm.

Wie beschrieben überbrückt der Zusatzkontakt bei der Unterbrechung den Abstand, welcher zwischen beweglichem Kontakt und Festkontakt entsteht. Dadurch kann ein Strom, welcher vor der Unterbrechung direkt zwischen beweglichem Kontakt und Festkontakt fließt, während der Unterbrechung über den Zusatzkontakt fließen. Da der elektrische Widerstand des Abstands, welcher beispielsweise mit Isolierflüssigkeit gefüllt ist, sehr viel größer ist als der des Zusatzkontakts, bildet sich kein Lichtbogen aus, wodurch die eingangs genannten Probleme gelöst werden.As described, the auxiliary contact bridges the gap between the moving contact and the fixed contact during the break. This allows a current that flows directly between the moving contact and the fixed contact before the break to flow through the auxiliary contact during the break. Since the electrical resistance of the gap, which is filled with insulating fluid, for example, is much greater than that of the auxiliary contact, no arc is formed, thus solving the problems mentioned above.

Dabei ist anzumerken, dass die zeitliche Dauer der Unterbrechung typischerweise sehr kurz ist, beispielsweise in der Größenordnung von mehreren 100 µs, zum Beispiel etwa 500 µs. Dadurch ist die thermische Belastung des Zusatzkontakts sehr gering, so dass auch bei den in einem Laststufenschalter typischerweise auftretenden hohen Stromstärken von mehreren 100 A bis zu mehreren 1000 A sehr geringe Leitungsquerschnitte und damit Massen für den Zusatzkontakt ausreichen. Die Masse des Zusatzkontakts kann also um eine oder mehrere Größenordnungen geringer sein als die des beweglichen Kontakts.It should be noted that the duration of the interruption is typically very short, on the order of several 100 µs, for example, approximately 500 µs. This ensures that the thermal load on the auxiliary contact is very low, so that even at the high currents typically encountered in an on-load tap-changer, ranging from several 100 A to several 1000 A, very small cable cross-sections and thus masses are sufficient for the auxiliary contact. The mass of the auxiliary contact can therefore be one or more orders of magnitude lower than that of the moving contact.

Gemäß mindestens einer Ausführungsform ist der Zusatzkontakt mit dem Festkontakt mechanisch gekoppelt.According to at least one embodiment, the additional contact is mechanically coupled to the fixed contact.

Gemäß mindestens einer Ausführungsform ist der Zusatzkontakt mit dem beweglichen Kontakt derart mechanisch gekoppelt, dass er sich mit dem beweglichen Kontakt mitbewegt.According to at least one embodiment, the additional contact is mechanically coupled to the movable contact in such a way that it moves with the movable contact.

Das Mitbewegen ist hier so zu verstehen, dass der Zusatzkontakt mit dem beweglichen Kontakt mitbewegt wird, wenn der Zusatzkontakt von dem Festkontakt zu einem weiteren Festkontakt bewegt wird oder umgekehrt, also insbesondere während eines Umschaltvorgangs des Laststufenschalters. Insbesondere ist das Mitbewegen hier nicht so zu verstehen, dass sich der Zusatzkontakt bei der Unterbrechung mit dem beweglichen Kontakt mitbewegt, insbesondere parallel zur Kontaktkraft. Letzteres ist zwar in verschiedenen Ausführungsformen möglich, in anderen Ausführungsformen jedoch nicht der Fall.The movement here is to be understood in such a way that the additional contact is moved along with the movable contact when the additional contact is moved from the fixed contact to another The fixed contact is moved or vice versa, i.e., in particular, during a switching operation of the on-load tap-changer. In particular, "movement" here does not mean that the additional contact moves with the movable contact during the interruption, in particular parallel to the contact force. While the latter is possible in various embodiments, it is not the case in others.

Vorteilhaft bei der mechanischen Kopplung des Zusatzkontakts mit dem beweglichen Kontakt ist, dass bei mehreren Festkontakten die von dem beweglichen Kontakt beschaltet werden können, wie es für Laststufenschalter üblich ist, nur ein Zusatzkontakt erforderlich ist.The advantage of the mechanical coupling of the additional contact with the movable contact is that if there are several fixed contacts that can be connected by the movable contact, as is usual for on-load tap-changers, only one additional contact is required.

Der Begriff der mechanischen Kopplung umfasst beispielsweise lösbare Verbindungen, wie Aufstecken, Klemmen oder ähnliches, sowie feste Verbindungen, wie Kleben, Löten oder ähnliches.The term mechanical coupling includes, for example, detachable connections such as plugging, clamping or similar, as well as fixed connections such as gluing, soldering or similar.

Gemäß mindestens einer Ausführungsform kontaktiert der bewegliche Kontakt im stationären Zustand den Festkontakt an einem ersten Bereich des Festkontakts und der Zusatzkontakt kontaktiert den Festkontakt an einem zweiten Bereich des Festkontakts. Der erste und der zweite Bereich haben einen Abstand voneinander, der größer oder gleich einem vorbestimmten Minimalabstand ist.According to at least one embodiment, in the stationary state, the movable contact contacts the fixed contact at a first region of the fixed contact, and the additional contact contacts the fixed contact at a second region of the fixed contact. The first and second regions are spaced apart by a distance greater than or equal to a predetermined minimum distance.

Der Kontakt an dem ersten Bereich stellt die direkte Kontaktierung zwischen beweglichem Kontakt und Festkontakt her, der Kontakt an dem zweiten Bereich die indirekte Kontaktierung zwischen beweglichem Kontakt und Festkontakt über den Zusatzkontakt.The contact in the first area establishes the direct contact between the moving contact and the fixed contact, the contact in the second area establishes the indirect contact between the moving contact and the fixed contact via the additional contact.

Der Abstand ist hier insbesondere als Abstand in Richtung parallel zur Kontaktkraft zu verstehen, also als Betrag der Projektion des kürzesten Verbindungsvektors zwischen erstem und zweiten Bereich auf die Richtung der Kontaktkraft.The distance is to be understood here in particular as the distance in the direction parallel to the contact force, i.e. as the magnitude of the projection of the shortest connecting vector between the first and second area onto the direction of the contact force.

Gemäß mindestens einer Ausführungsform ist der Abstand zwischen erstem und zweiten Bereich größer oder gleich dem maximalen Kontaktabstand zwischen beweglichem Kontakt und Festkontakt.According to at least one embodiment, the distance between the first and second regions is greater than or equal to the maximum contact distance between the movable contact and the fixed contact.

Dies ist eine Möglichkeit sicherzustellen, dass bei der Unterbrechung die indirekte Kontaktierung über den Zusatzkontakt erhalten bleibt und kein Lichtbogen entsteht.This is a way to ensure that in the event of an interruption, the indirect contact via the additional contact is maintained and no arc is generated.

Gemäß mindestens einer Ausführungsform ist der Zusatzkontakt als, insbesondere eigengefederte, Lamelle oder Blechstreifen ausgebildet, welche fest mit dem beweglichen Kontakt verbunden ist und während des stationären Zustands an die Oberfläche des Festkontakts gepresst wird. Während der Unterbrechung schleift der Zusatzkontakt an dem Festkontakt entlang, wobei der elektrische Kontakt beibehalten wird.According to at least one embodiment, the additional contact is designed as a lamella or sheet metal strip, in particular a self-sprung one, which is fixedly connected to the movable contact and is pressed against the surface of the fixed contact during the steady state. During the interruption, the auxiliary contact slides along the fixed contact, maintaining electrical contact.

Gemäß mindestens einer Ausführungsform wird im stationären Zustand eine zur Kontaktkraft parallele weitere Kontaktkraft vom Zusatzkontakt auf den Festkontakt ausgeübt. Wenigstens ein Teil des Zusatzkontakts und der bewegliche Kontakt sind in Richtung der Kontaktkraft relativ zueinander beweglich.According to at least one embodiment, in the stationary state, an additional contact force parallel to the contact force is exerted by the additional contact on the fixed contact. At least a portion of the additional contact and the movable contact are movable relative to each other in the direction of the contact force.

Der Teil des Zusatzkontakts ist beispielsweise während des stationären Zustands in direktem Kontakt mit dem Festkontakt. Dadurch, dass der Zusatzkontakt und der bewegliche Kontakt relativ zueinander beweglich sind, kann der direkte Kontakt zwischen Zusatzkontakt und Festkontakt auch während der Unterbrechung aufrechterhalten werden, wodurch eine Lichtbogenbildung vermieden wird. Dies gilt insbesondere, wenn die Masse des Zusatzkontakts deutlich kleiner ist als die des beweglichen Kontakts.For example, the auxiliary contact part is in direct contact with the fixed contact during the stationary state. Because the auxiliary contact and the movable contact are movable relative to each other, direct contact between the auxiliary contact and the fixed contact can be maintained even during the interruption, thus preventing arcing. This is especially true if the mass of the auxiliary contact is significantly smaller than that of the movable contact.

Gemäß mindestens einer Ausführungsform ist der relativ zum beweglichen Kontakt bewegliche Teil des Zusatzkontakts im stationären Zustand gegen den Festkontakt vorgespannt. Dies ist eine weitere Möglichkeit sicherzustellen, dass bei der Unterbrechung die indirekte Kontaktierung über den Zusatzkontakt erhalten bleibt und kein Lichtbogen entsteht.According to at least one embodiment, the part of the additional contact that is movable relative to the movable contact is preloaded against the fixed contact in the stationary state. This is a further way to ensure that indirect contact via the additional contact is maintained during an interruption and that no arcing occurs.

Gemäß mindestens einer Ausführungsform ist eine Masse des Zusatzkontakts mindestens eine Größenordnung, also einen Faktor 10, kleiner ist als eine Masse des beweglichen Kontakts.According to at least one embodiment, a mass of the additional contact is at least one order of magnitude, i.e. a factor of 10, smaller than a mass of the movable contact.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform besteht der bewegliche Kontakt zumindest zum Teil aus einem massiven Metall, beispielsweise Kupfer, oder einer massiven Metalllegierung, insbesondere um einen geringen elektrischen Widerstand und eine hohe Stromtragfähigkeit zu gewährleisten.According to at least one embodiment, the movable contact consists at least partially of a solid metal, for example copper, or a solid metal alloy, in particular in order to ensure a low electrical resistance and a high current-carrying capacity.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform besteht der Zusatzkontakt wenigstens zum Teil aus einer Kupferlegierung, beispielsweise einer Bronze, insbesondere einer Berylliumbronze oder Berylliumkupfer, wie etwa CuBe2, oder einer Zinnbronze, wie etwa CuSn6.According to at least one embodiment, the additional contact consists at least partially of a copper alloy, for example a bronze, in particular a beryllium bronze or beryllium copper, such as CuBe2, or a tin bronze, such as CuSn6.

Dadurch wird eine hohe mechanische Belastbarkeit bei ausreichend niedrigem elektrischen Widerstand erzielt. Insbesondere ist die Anforderung an den elektrischen Widerstand des Zusatzkontakts geringer als an die des beweglichen Kontakts. Dies liegt darin begründet, dass der Zusatzkontakt einen Strom nur während der relativ kurzen Dauer der Unterbrechung tragen muss, während der bewegliche Kontakt den Strom dauerhaft führen muss.This results in high mechanical strength with sufficiently low electrical resistance. In particular, the electrical resistance requirement of the auxiliary contact is lower than that of the moving contact. This is due to the fact that the auxiliary contact only carries a current during the relatively short duration of the interruption, while the moving contact must carry the current permanently.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Zusatzkontakt eigengefedert ausgebildet, das heißt wenigstens zum Teil elastisch verformbar. Insbesondere ist der Zusatzkontakt als entsprechend der gegebenen räumlichen Bedingungen geformter Blechstreifen ausgebildet.According to at least one embodiment, the additional contact is designed to be self-sprung, meaning it is at least partially elastically deformable. In particular, the additional contact is designed as a sheet metal strip shaped according to the given spatial conditions.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Zusatzkontakt an dem beweglichen Kontakt gefedert befestigt oder gelagert.According to at least one embodiment, the additional contact is spring-mounted or mounted on the movable contact.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Zusatzkontakt an einer Komponente des Kontaktsystems oder des Laststufenschalters, welche sich mit dem beweglichen Kontakt mitbewegt, gefedert befestigt oder gelagert.According to at least one embodiment, the additional contact is spring-mounted or mounted on a component of the contact system or of the on-load tap-changer, which moves with the movable contact.

Bei der Komponente kann es sich beispielsweise um eine Welle, ein Zahnrad oder ein Malteserrad handeln.The component can be, for example, a shaft, a gear or a Geneva wheel.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Wählervorrichtung eine Isolierplatte mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite, wobei die zweite der ersten Seite gegenüberliegt. Der bewegliche Kontakt ist auf der ersten Seite angeordnet. Das Kontaktsystem umfasst einen weiteren beweglichen Kontakt, welcher auf der zweiten Seite angeordnet ist. Der weitere bewegliche Kontakt dazu eingerichtet ist, den Festkontakt direkt zu kontaktieren. Insbesondere können der bewegliche Kontakt und der weitere bewegliche Kontakt im stationären Zustand beide denselben beweglichen Kontakt direkt kontaktieren.According to at least one embodiment, the selector device comprises an insulating plate having a first side and a second side, the second side being opposite the first side. The movable contact is arranged on the first side. The contact system comprises a further movable contact arranged on the second side. The further movable contact is configured to directly contact the fixed contact. In particular, the movable contact and the further movable contact can both directly contact the same movable contact in the stationary state.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Wählervorrichtung dazu eingerichtet, den beweglichen Kontakt von einem weiteren Festkontakt des Kontaktsystems auf den Festkontakt umzuschalten und danach den weiteren beweglichen Kontakt von dem weiteren Festkontakt oder von einem weiteren Festkontakt auf den Festkontakt umzuschalten. Anders ausgedrückt kann der Festkontakt als erster Festkontakt, der weitere Festkontakt als zweiter Festkontakt und der zusätzliche weitere Festkontakt als dritter Festkontakt angesehen werden.According to at least one embodiment, the selector device is configured to switch the movable contact from a further fixed contact of the contact system to the fixed contact and subsequently switch the further movable contact from the further fixed contact or from a further fixed contact to the fixed contact. In other words, the fixed contact can be considered the first fixed contact, the further fixed contact as the second fixed contact, and the additional further fixed contact as the third fixed contact.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Wählervorrichtung ein Malteserrad, das um eine Achse drehbar an der Isolierplatte befestigt ist, auf der ersten Seite angeordnet ist und den beweglichen Kontakt trägt.According to at least one embodiment, the selector device comprises a Geneva wheel which is rotatably mounted on the insulating plate about an axis, is arranged on the first side and carries the movable contact.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Zusatzkontakt federnd, also beispielsweise mittels einer Feder, an dem Malteserrad befestigt oder gelagert.According to at least one embodiment, the additional contact is attached or mounted on the Geneva wheel in a resilient manner, for example by means of a spring.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Wählervorrichtung ein weiteres Malteserrad, das um die Achse oder eine weitere Achse drehbar an der Isolierplatte befestigt ist, auf der zweiten Seite angeordnet ist und den weiteren beweglichen Kontakt trägt.According to at least one embodiment, the selector device comprises a further Geneva wheel which is rotatably mounted on the insulating plate about the axis or a further axis, is arranged on the second side and carries the further movable contact.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Laststufenschalter dazu ausgebildet, den beweglichen Kontakt von dem Festkontakt auf den weiteren Festkontakt des Kontaktsystems und/oder umgekehrt stromlos umzuschalten. Im stationären Zustand kann dagegen ein Strom zwischen beweglichem Kontakt und Festkontakt fließen. Dies gilt entsprechend für einen weiteren stationären Zustand, in dem der bewegliche Kontakt den weiteren Festkontakt direkt kontaktiert.According to at least one embodiment, the on-load tap-changer is designed to switch the movable contact from the fixed contact to the other fixed contact of the contact system and/or vice versa without current. In the stationary state, however, a current can flow between the movable contact and the fixed contact. This applies accordingly to a further stationary state in which the movable contact directly contacts the other fixed contact.

Das heißt, der bewegliche Kontakt und der Festkontakt sind dazu ausgelegt, hohe Ströme zu führen, nicht notwendiger Weise aber auch dazu, hohe Ströme zu Schalten. Solche Kontakte sind üblicherweise hinsichtlich ihres elektrischen Widerstands optimiert, nicht notwendigerweise hinsichtlich ihrer Widerstandsfähigkeit gegenüber Lichtbögen. Daher wirkt sich das verbesserte Konzept hier besonders vorteilhaft aus.This means that the moving contact and the fixed contact are designed to carry high currents, but not necessarily to switch high currents. Such contacts are typically optimized for their electrical resistance, not necessarily for their resistance to arcing. Therefore, the improved concept is particularly advantageous here.

Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch ein induktives Betriebsmittel angegeben, zum Beispiel ausgebildet als Transformator, insbesondere Leistungstransformator, oder ausgebildet als Drossel, wobei das Betriebsmittel einen Laststufenschalter gemäß dem verbesserten Konzept umfasst. Das Betriebsmittel umfasst einen Tank zur Befüllung mit einem Isoliermittel, insbesondere mit einer Isolierflüssigkeit, zum Beispiel einem Isolieröl. Wenn der Tank mit dem Isoliermittel gefüllt ist, also insbesondere während des Betriebs des Betriebsmittels, stehen der bewegliche Kontakt und der Festkontakt in direktem Kontakt mit dem Isoliermittel.According to the improved concept, an inductive device is also specified, for example, designed as a transformer, in particular a power transformer, or designed as a choke, wherein the device comprises an on-load tap-changer according to the improved concept. The device comprises a tank for filling with an insulating medium, in particular with an insulating liquid, for example an insulating oil. When the tank is filled with the insulating medium, i.e., in particular during operation of the device, the movable contact and the fixed contact are in direct contact with the insulating medium.

Alternativ kann der Laststufenschalter selbst ein Isoliermittelgefäß zur Befüllung mit einem Isoliermittel umfassen. Wenn das Isoliermittelgefäß dem Isoliermittel gefüllt ist stehen der bewegliche Kontakt und der Festkontakt in direktem Kontakt mit dem Isoliermittel des Laststufenschalters.Alternatively, the on-load tap-changer itself can include an insulating container for filling with an insulating material. When the insulating container is filled with insulating material, the moving contact and the fixed contact are in direct contact with the insulating material of the on-load tap-changer.

Weitere Ausgestaltungsformen und Implementierungen der Wählervorrichtung, des Laststufenschalters und des Betriebsmittels ergeben sich unmittelbar aus den verschiedenen Ausgestaltungsformen des Kontaktsystems und jeweils umgekehrtFurther designs and implementations of the selector device, the on-load tap-changer and the equipment result directly from the various designs of the contact system and vice versa.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand beispielhafter Ausführungsformen unter Bezug auf die Zeichnungen im Detail erklärt. Komponenten, die funktionell identisch sind oder einen identischen Effekt haben, können mit identischen Bezugszeichen versehen sein. Identische Komponenten oder Komponenten mit identischer Funktion sind unter Umständen nur bezüglich der Figur erklärt, in der sie zuerst erscheinen. Die Erklärung wird nicht notwendigerweise in den darauffolgenden Figuren wiederholt.The invention will now be explained in detail using exemplary embodiments with reference to the drawings. Components that are functionally identical or have an identical effect may be provided with identical reference numerals. Identical components or components with identical functions may only be explained with reference to the figure in which they first appear. The explanation is not necessarily repeated in subsequent figures.

Es zeigen

Figuren 1A und 1B
eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Kontaktsystems nach dem verbesserten Konzept;
Figur 2
eine beispielhafte Ausführungsform einer Wählervorrichtung nach dem verbesserten Konzept; und
Figuren 3A und 3B
eine Seitenansicht und eine Draufsicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines Kontaktsystems nach dem verbesserten Konzept.
It shows
Figures 1A and 1B
a schematic representation of an exemplary embodiment of a contact system according to the improved concept;
Figure 2
an exemplary embodiment of a voter device according to the improved concept; and
Figures 3A and 3B
a side view and a top view of another exemplary embodiment of a contact system according to the improved concept.

Figuren 1A und 1B zeigen eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Kontaktsystems für einen Laststufenschalter nach dem verbesserten System. Das Kontaktsystem umfasst einen Festkontakt FK, der sich während eines Umschaltvorgangs des Laststufenschalters nicht bewegt, und einen beweglichen Kontakt BK. Außerdem umfasst das Kontaktsystem einen Zusatzkontakt ZK, welcher beispielsweise als Blechstreifen, insbesondere aus einer Kupferlegierung, ausgebildet ist. Figures 1A and 1B show a schematic representation of an exemplary embodiment of a contact system for an on-load tap-changer according to the improved system. The contact system comprises a fixed contact FK, which does not move during a switching operation of the on-load tap-changer, and a movable contact BK. Furthermore, the contact system comprises an additional contact ZK, which is formed, for example, as a sheet metal strip, in particular made of a copper alloy.

In Figur 1A befindet sich das Kontaktsystem in einem stationären Zustand, das heißt ein etwaiger Umschaltvorgang ist vollständig abgeschlossen, ein weiterer Umschaltvorgang hat noch nicht begonnen und es fließt ein Strom zwischen beweglichem Kontakt BK und Festkontakt FK. Der bewegliche Kontakt BK wird mit einer Kontaktkraft KK, beispielsweise erzeugt durch eine Feder, auf den Festkontakt FK gedrückt, so dass beweglicher Kontakt BK und Festkontakt FK in einem ersten Bereich B1 direkt miteinander in Kontakt sind. Insbesondere befindet sich der erste Bereich B1 einander zugewandten Stirnseiten des beweglichen Kontakts BK und des Festkontakts FK.In Figure 1A the contact system is in a stationary state, i.e., any switching process has been fully completed, another switching process has not yet begun, and a current flows between the movable contact BK and the fixed contact FK. The movable contact BK is pressed onto the fixed contact FK with a contact force KK, for example, generated by a spring, so that the movable contact BK and the fixed contact FK are in direct contact with each other in a first region B1. In particular, the first region B1 is located on the mutually facing end faces of the movable contact BK and the fixed contact FK.

Der Zusatzkontakt ZK ist beispielsweise fest mit dem beweglichen Kontakt BK verbunden, insbesondere an einer Außenseite des beweglichen Kontakts BK. An einem zweiten Bereich B2 des Festkontakts FK, insbesondere an einer Außenseite des Festkontakts FK, kontaktiert der Zusatzkontakt ZK den Festkontakt FK. Hier besteht jedoch keine feste Verbindung, der Zusatzkontakt ZK, der zum Beispiel eigenfedernd ausgebildet sein kann, wird auf den Festkontakt FK gedrückt.The additional contact ZK is, for example, firmly connected to the movable contact BK, in particular on an outer side of the movable contact BK. At a second area B2 of the fixed contact FK, in particular on an outer side of the fixed contact FK, The additional contact ZK contacts the fixed contact FK. However, there is no fixed connection here; the additional contact ZK, which can be self-resilient, for example, is pressed onto the fixed contact FK.

In dieser Situation kontaktiert der bewegliche Kontakt BK den Festkontakt FK also direkt im ersten Bereich B1 und indirekt über den Zusatzkontakt ZK. Da der elektrische Widerstand des Zusatzkontakts ZK deutlich größer ist als derjenige der direkten Kontaktierung, fließt der Strom nahezu ausschließlich über letztere, wie schematisch durch entsprechende Linien I angedeutet.In this situation, the movable contact BK contacts the fixed contact FK directly in the first area B1 and indirectly via the additional contact ZK. Since the electrical resistance of the additional contact ZK is significantly greater than that of the direct contact, the current flows almost exclusively via the latter, as schematically indicated by the corresponding lines I.

Figur 1B zeigt eine Situation desselben Kontaktsystems, wobei hier eine Unterbrechung zwischen beweglichem Kontakt BK und Festkontakt FK eingetreten ist. Der bewegliche Kontakt BK hat sich, beispielsweise durch eine Impulsübertragung aufgrund interner und/oder externer mechanischer Einwirkungen, vom Festkontakt FK in entgegengesetzter Richtung zur Kontaktkraft KK um einen Kontaktabstand KA entfernt. Aufgrund des Stromflusses im stationären Zustand würde sich daher ein Lichtbogen zwischen beweglichem Kontakt BK und Festkontakt FK bilden, wenn der Zusatzkontakt ZK nicht vorhanden wäre. Figure 1B shows a situation involving the same contact system, where an interruption has occurred between the moving contact BK and the fixed contact FK. The moving contact BK has moved away from the fixed contact FK by a contact distance KA in the opposite direction to the contact force KK, for example, due to impulse transmission caused by internal and/or external mechanical influences. Due to the current flow in the steady state, an arc would therefore form between the moving contact BK and the fixed contact FK if the additional contact ZK were not present.

Der Zusatzkontakt ZK ist derart dimensioniert und angeordnet, dass ein Abstand A zwischen den Bereichen B1 und B2 stets groß genug ist, dass die indirekte Kontaktierung auch dann bestehen bleibt, wenn der Kontaktabstand KA einen Maximalwert annimmt. Insbesondere ist der Abstand A mindestens so groß wie der maximale Kontaktabstand.The additional contact ZK is dimensioned and arranged such that the distance A between the areas B1 and B2 is always large enough to maintain indirect contact even when the contact distance KA reaches a maximum value. In particular, the distance A is at least as large as the maximum contact distance.

Dadurch wird sichergestellt, dass während der Unterbrechung der Strom weiter über den Zusatzkontakt ZK, welcher den Weg des geringsten elektrischen Widerstands darstellt, geführt wird, wie die schematischen Linien I andeuten. Da die zeitliche Dauer der Unterbrechung sehr kurz ist, ist die thermische Belastung des Zusatzkontakts ZK trotz seines relativ hohen elektrischen Widerstands und der mitunter hohen Ströme gering und daher unproblematisch. Abschätzungen für eine Masse des beweglichen Kontakts BK von 40 g, einer Kontaktkraft KK von 25 N, einer Unterbrechungsdauer von 500 µs und einem Strom von 200 A haben eine Temperaturerhöhung des Zusatzkontakts ZK von weniger als 1 K ergeben. Dabei wurde ein Zusatzkontakt ZK aus CuBe2 mit einem Querschnitt von 1 mm2 zugrunde gelegt.This ensures that during the interruption the current continues to flow via the additional contact ZK, which represents the path of least electrical resistance, as indicated by the schematic lines I. Since the duration of the interruption is very short, the thermal load on the additional contact ZK is low and therefore unproblematic despite its relatively high electrical resistance and the sometimes high currents. Estimates for a mass of the movable contact BK of 40 g, a contact force KK of 25 N, an interruption duration of 500 µs and a current of 200 A have resulted in a temperature increase of the additional contact ZK of less than 1 K. This was based on an additional contact ZK made of CuBe2 with a cross-section of 1 mm2 .

Figur 2 zeigt einen Ausschnitt einer beispielhaften Wählervorrichtung, kurz Wähler, mit einem Kontaktsystem nach dem verbesserten Konzept. Figur 3A zeigt einen Teil des Kontaktsystems in Seitenansicht, während Figur 3B eine entsprechende Draufsicht zeigt. Der Wähler umfasst ein erstes Malteserrad M1 und ein zweites Malteserrad M2, welche auf gegenüberliegenden Seiten einer Isolierplatte (aus Gründen der besseren Visualisierung nicht dargestellt) angeordnet sind. Des Weiteren umfasst der Wähler einen Festkontakt F1 sowie weitere Festkontakte, von denen beispielhaft zwei gezeigt sind F2, F3. Das erste Malteserrad M1 trägt einen ersten beweglichen Kontakt B1, das zweite Malteserrad M2 einen zweiten beweglichen Kontakt B2. In der dargestellten Situation kontaktieren beide beweglichen Kontakte B1, B2 den Festkontakt F1. Die beweglichen Kontakte B1, B2 sind jeweils beispielsweise durch eine Druckfeder F gefedert an dem entsprechenden Malteserrad gelagert um eine Kontaktkraft KK von den beweglichen Kontakten B1, B2 auf den Festkontakt F1 auszuüben. Figure 2 shows a section of an exemplary voter device, or voter for short, with a contact system according to the improved concept. Figure 3A shows part of the contact system in side view, while Figure 3B shows a corresponding top view. The selector comprises a first Maltese wheel M1 and a second Maltese wheel M2, which are opposite sides of an insulating plate (not shown for reasons of better visualization). Furthermore, the selector comprises a fixed contact F1 and further fixed contacts, two of which are shown as examples: F2, F3. The first Geneva wheel M1 carries a first movable contact B1, and the second Geneva wheel M2 carries a second movable contact B2. In the situation shown, both movable contacts B1, B2 contact the fixed contact F1. The movable contacts B1, B2 are each spring-mounted on the corresponding Geneva wheel, for example by a compression spring F, in order to exert a contact force KK from the movable contacts B1, B2 onto the fixed contact F1.

Ein erster Zusatzkontakt Z1, welcher beispielsweise als geformter Blechstreifen ausgebildet ist, liegt zum Beispiel mit einer Kante auf dem ersten beweglichen Kontakt B1 auf und kontaktiert diesen. Mit einer Stirnseite kontaktiert der erste Zusatzkontakt Z1 den Festkontakt F1. Dadurch wird eine indirekte Kontaktierung von erstem beweglichen Kontakt B1 und Festkontakt F1 über den ersten Zusatzkontakt Z1 erzielt.A first additional contact Z1, which is designed, for example, as a shaped sheet metal strip, rests with one edge on the first movable contact B1 and contacts it. The first additional contact Z1 contacts the fixed contact F1 with one end face. This achieves indirect contact between the first movable contact B1 and the fixed contact F1 via the first additional contact Z1.

Der erste Zusatzkontakt Z1 ist beispielsweise eigengefedert ausgebildet, insbesondere ist wenigstens ein Teil an der Stirnseite des ersten Zusatzkontakts Z1 parallel zur Kontaktkraft KK elastisch verformbar. Dadurch wird im stationären Zustand eine zusätzliche Kontaktkraft parallel zur Kontaktkraft KK vom ersten Zusatzkontakt Z1 auf den Festkontakt F1 ausgeübt. Zudem ist die Masse des ersten Zusatzkontakts Z1 wesentlich geringer, zum Beispiel mindestens um einen Faktor 10 geringer, als die Masse des ersten beweglichen Kontakts B1.The first additional contact Z1 is, for example, self-sprung; in particular, at least a portion of the front side of the first additional contact Z1 is elastically deformable parallel to the contact force KK. As a result, in the stationary state, an additional contact force parallel to the contact force KK is exerted by the first additional contact Z1 on the fixed contact F1. Furthermore, the mass of the first additional contact Z1 is significantly lower, for example, at least by a factor of 10, than the mass of the first movable contact B1.

Diese Konstruktion führt dazu, dass im Falle einer Unterbrechung zwischen erstem beweglichen Kontakt B1und Festkontakt F1 die indirekte Kontaktierung über den ersten Zusatzkontakt Z1 erhalten bleibt und eine Lichtbogenbildung verhindert wird.This design ensures that in the event of an interruption between the first movable contact B1 and the fixed contact F1, the indirect contact via the first additional contact Z1 is maintained and arcing is prevented.

Optional umfasst das Kontaktsystem einen zweiten Zusatzkontakt Z2, der bezüglich dem zweiten beweglichen Kontakt B2 entsprechend angeordnet ist, wie der erste Zusatzkontakt Z1 bezüglich dem ersten beweglichen Kontakt B1. Die obigen Ausführungen zu dem ersten beweglichen Kontakt B1 und dem ersten Zusatzkontakt Z1 gelten dann entsprechend.Optionally, the contact system comprises a second additional contact Z2, which is arranged with respect to the second movable contact B2 in the same way as the first additional contact Z1 is arranged with respect to the first movable contact B1. The above statements regarding the first movable contact B1 and the first additional contact Z1 then apply accordingly.

Der Wähler ist dazu eingerichtet, über einen Antrieb des Laststufenschalters, insbesondere eine Antriebswelle, die Malteserräder M1, M2 zu betätigen. Diese Betätigung erfolgt beispielsweise derart, dass während einer Umschaltung zunächst der erste bewegliche Kontakt B1 von einem der weiteren Festkontakte F2, F3 stromlos auf den Festkontakt F1 geschaltet wird. Dann kann im stationären Zustand der Strom zwischen Festkontakt F1 und dem ersten beweglichen Kontakt B1 fließen. Der zweite bewegliche Kontakt B2 wird dann beispielsweise ebenfalls von einem der weiteren Festkontakte F2, F3 auf den Festkontakt F1 geschaltet.The selector is designed to actuate the Geneva wheels M1, M2 via a drive of the on-load tap-changer, in particular a drive shaft. This actuation takes place, for example, in such a way that during a changeover, the first movable contact B1 is initially switched from one of the other fixed contacts F2, F3 to the fixed contact F1 without current. is switched. Then, in the stationary state, the current can flow between the fixed contact F1 and the first movable contact B1. The second movable contact B2 is then also switched, for example, by one of the other fixed contacts F2, F3 to the fixed contact F1.

Durch die verschiedenen Ausführungsformen eines Kontaktsystems, einer Wählervorrichtung oder eines Laststufenschalters kann die Lichtbogenbildung in einem Laststufenschalter reduziert werden. Dadurch kann zum einen der Verschleiß des Kontaktsystems durch Kontaktabbrand verringert werden. Zum anderen wird auch eine Kontamination der Isolierflüssigkeit von Laststufenschalter und/oder Betriebsmittel reduziert. Die Wartungsintervalle des Laststufenschalters und/oder des Betriebsmittels, beziehungsweise die entsprechenden Lebensdauern, werden damit verlängert. Der Einsatz des Laststufenschalters auch unter externer Schockbelastung wird ermöglicht.The various designs of a contact system, selector device, or on-load tap-changer can reduce arcing in an on-load tap-changer. This can reduce wear on the contact system due to contact erosion. It also reduces contamination of the insulating fluid of the on-load tap-changer and/or equipment. This extends the maintenance intervals of the on-load tap-changer and/or equipment, and their corresponding service lives. The on-load tap-changer can also be used under external shock loads.

BEZUGSZEICHENREFERENCE SYMBOL

FestkontakteFixed contacts FK, F1, F2FK, F1, F2 bewegliche Kontaktemovable contacts BK, B1, B2BK, B1, B2 ZusatzkontakteAdditional contacts ZK, Z1, Z2ZK, Z1, Z2 MalteserräderMaltese wheels M1, M2M1, M2 KontaktkraftContact force KKKK Linien für StromLines for electricity II FederFeather FF AbstandDistance AA KontaktabstandContact distance KAKA KontaktbereicheContact areas B1, B2B1, B2

Claims (13)

  1. On-load tap-changer characterized by a selector device comprising a contact system, wherein the contact
    - comprises a fixed contact (FK, F1) and a movable contact (BK, B1, B2) which are arranged to contact the fixed contact (FK, F1) directly in a stationary state; and
    - an additional contact (ZK, Z1, Z2) which, in addition to the direct contacting, electrically connects the moving contact (BK, B1, B2) to the fixed contact (FK, F1) during the stationary state and;
    - the additional contact (ZK, Z1, Z2) is designed and arranged to briefly conduct a current between the fixed contact (FK, F1) and moving contact (BK, B1, B2) in the event of an interruption in which the direct contacting between the moving contact (BK, B1, B2) and the fixed contact (FK, F1) is temporarily interrupted and is immediately restored after the interruption.
  2. On-load tap-changer according to claim 1, wherein the additional contact (ZK, Z1, Z2)
    - is mechanically coupled to the moving contact (BK, B1, B2) in such a way that it moves with the moving contact (BK, B1, B2); or
    - is mechanically coupled to the fixed contact (FK, F1).
  3. On-load tap-changer according to one of claims 1 or 2, wherein in the stationary state
    - the moving contact (BK, B1, B2) contacts the fixed contact (FK, F1) at a first area (B1);
    - the additional contact (ZK, Z1, Z2) contacts the fixed contact (FK, F1) at a second area (B2); and
    - the first and second regions (B1, B2) have a distance (A) from one another which is greater than or equal to a predetermined minimum distance.
  4. On-load tap-changer according to one of claims 1 or 2, wherein in the stationary state
    - a contact force (KK) is exerted by the moving contact (BK, B1, B2) on the fixed contact (FK, F1);
    - a further contact force parallel to the contact force (KK) is exerted by the additional contact (ZK, Z1, Z2) on the fixed contact (FK, F1); and
    - at least one part of the additional contact (ZK, Z1, Z2) and the movable contact (BK, B1, B2) are movable relative to each other in the direction of the contact force (KK).
  5. On-load tap-changer according to any one of claims 1 to 4, wherein a mass of the additional contact (ZK, Z1, Z2) is at least one order of magnitude smaller than a mass of the movable contact (BK, B1, B2).
  6. On-load tap-changer according to one of claims 1 to 5, wherein
    - the additional contact (ZK, Z1, Z2) is self-sprung; or
    - is spring-mounted or mounted on the moving contact (BK, B1, B2); or
    - is spring-mounted or mounted on a component (M1, M2) of the contact system, which moves with the moving contact (BK, B1, B2).
  7. The on-load tap-changer according to any one of claims 1 to 6, wherein the interruption corresponds to the occurrence of a gap between the movable contact (BK, B1, B2) and the fixed contact (FK, F1).
  8. The on-load tap-changer according to any one of claims 1 to 7, wherein the additional contact (ZK, Z1, Z2) comprises a beryllium bronze or a tin bronze.
  9. The on-load tap-changer according to any one of claims 1 to 8, wherein the selector device comprises an insulating plate having a first side and a second side opposite to the first side;
    - the movable contact (B1) is arranged on the first side,
    - the contact system comprises a further movable contact (B2) arranged on the second side; and
    - the further movable contact (B2) is set up to contact the fixed contact (F1) directly.
  10. On-load tap-changer according to any one of claims 1 to 9, wherein the selector device is arranged to switch the movable contact (B1) from a further fixed contact (F2, F3) of the contact system to the fixed contact (F1) and then to switch the further movable contact (B2) from the further fixed contact (F2, F3) or from an additional further fixed contact (F2, F3) to the fixed contact (F1).
  11. On-load tap-changer according to one of claims 9 or 10, comprising a Maltese wheel (M1), which is rotatably fixed to the insulating plate about an axis and carries the movable contact (B1).
  12. On-load tap-changer according to one of claims 1 to 11, wherein the on-load tap-changer is designed to switch the moving contact (BK, B1, B2) from the fixed contact (FK, F1) to a further fixed contact (F2, F3) of the contact system in a de-energized state.
  13. An inductive operating means comprising an on-load tap-changer according to any one of claims 1 to 12 and a tank for filling with an insulating agent, wherein the movable contact (BK, B1, B2) and the fixed contact (FK, F1, F2, F3) are in direct contact with the insulating agent when the tank is filled with the insulating agent.
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