WO2015044324A1

WO2015044324A1 - Schaltanordnung mit vorwähler

Info

Publication number: WO2015044324A1
Application number: PCT/EP2014/070585
Authority: WO
Inventors: Uwe Kaltenborn; Thomas Strof; Christian Hurm; Anatoli Saveliev; Gerhard BÄUML; Alfred Bieringer; Eduard ZERR; Wolfgang Albrecht; Martin Hausmann; Andreas Stocker
Original assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Scheubeck GmbH and Co
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2014-09-26
Publication date: 2015-04-02
Anticipated expiration: 2016-03-26
Also published as: EP3050066B1; US20160211090A1; CN105684115B; CN105684115A; DE102013110652B4; DE102013110652A1; UA120840C2; EP3050066A1; US10153101B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung (15) mit Vorwähler (28) für einen Leistungstransformator (10, 40), der mehrere Wicklungen (12, 14) aufweist, wobei der Vorwähler dazu ausgebildet ist, wenigstens eine erste Wicklung (12) wahlweise mit einem der beiden Endkontakte (30, 32) wenigstens einer zweiten Wicklung (14) zu verbinden. In der Verbindung zwischen dem Vorwähler (28) und der ersten Wicklung (12) ist wenigstens ein erster Schalter angeordnet. Dies ermöglicht ein lichtbogenfreies und damit auch gasfreies Umschalten des Vorwählers.

Description

SCHALTANORDNUNG MIT VORWÄHLER

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltanordnung mit Vorwähler und gegebenen- falls einer Polungsschaltung zum wahlweisen Verbinden mehrerer Wicklungen eines Leistungstransformators, d.h. eines Transformators mit einer Leistung von mindestens 100 kW, vorzugsweise mit einer Leistung von mehr als einem MW. Der Transformator kann mehrere Wicklungen aufweisen, die in einem Regeltransformator z.B. als wenigstens eine Stammwicklung und wenigstens eine Regelwicklung mit mehreren Wicklungsanzapfungen ausgebildet sind. In der erfindungsgemäßen Schaltanordnung ist der Vorwähler dazu vorgesehen, eine erste Wicklung des Transformators wahlweise mit einem der beiden Enden einer zweiten Wicklung zu verbinden, zur subtraktiven oder additiven Koppelung der Wicklungen. Weiterhin hat die erfindungsgemäße Schaltanordnung eine Polungsschaltung, die einen definierten Punkt der zweiten Wicklung, z.B. einen Mittenabgriff oder einen der beiden Endabgriffe, über einen Polungswiderstand mit der ersten Wicklung oder einer Lastableitung verbindet. Die Idee der Polungsschaltung besteht darin die zweite Wicklung auf ein definiertes Potential zu bringen. Eine derartige Schaltung ist auch aus der DE 32 24 860 bekannt. Die Polungsschaltung mit dem Polungswiderstand führt beim Umschalten des Vorwählers zu einer deutlich geringeren Lichtbogenbildung, was bei Stufenschal- tern in Ölbadumgebung zu einem deutlich geringeren Gaseintrag in das Ölbad führt. Allerdings fließt über den Polungswiderstand ständig ein Verluststrom, was dazu führt dass sich der Polungswiderstand erhitzt und zu einer Erwärmung des umgebenden Ölmediums führen kann und zudem die Effektivität des Transformators verringert wird.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Stufenschalter zu schaffen, der ein lichtbogen- freies Umschalten des Vorwählers mit geringeren Verlusten als beim Stand der Technik erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Schaltanordnung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Erfindungsgemäß wird eine Schaltanordnung mit Vorwähler für einen Leistungstransformator vorgeschlagen, der mehrere Wicklungen aufweist, wobei der Vorwähler dazu ausgebildet ist, wenigstens eine erste Wicklung wahlweise mit einem der beiden Endkontakte wenigstens einer zweiten Wicklung, üblicherweise einer Regelwicklung, zu verbinden. Erfindungsgemäß ist in der Verbindung zwischen dem Vorwähler und der ersten Wicklung wenigstens ein erster Schalter angeordnet. Mittels dieses ersten Schalters lässt sich der Vorwähler beim Umschalten von der ersten Wicklung entkoppeln, so dass ein gasfreies Umschalten des Vorwählers möglich ist. Vorzugsweise wird hierfür der erste Schalter vor dem Umschalten des Schaltelements des Vorwählers betätigt.

Für den ersten Schalter werden vorzugsweise Schalter verwendet, die selber gasfrei schalten, wie z.B. Halbleiterschalter, Varistoren, Vakuumschalter, Thermistoren verwendet. Diese Schalter können auch miteinander und/oder mit mechanischen Lastschaltern, vorzugsweise in Parallelschaltung, kombiniert sein. So kann z.B. der erste Schalter durch eine Parallelschaltung eines mechanischen Lastschalters mit einem Vakuumschalter oder durch eine Parallelschaltung eines Varistors mit einem Vakuumschalter gebildet sein.

Vorzugsweise ist oder enthält der erste Schalter einen Vakuumschalter. Vakuumschalter haben sich als gasfrei und zuverlässig schaltende Schaltelemente im Leistungsbereich bewährt. Sie können auch in einem Ölbad zusammen mit einem Leistungstransformator angeordnet werden. In der Regel sind diese Vakuumschalter als Vakuumschaltröhre ausgebildet.

Der erste Schalter kann vorzugsweise durch eine Diodenschaltung gebildet sein oder eine Diodenschaltung enthalten. Dies ist insbesondere für Schaltungen vorteilhaft, bei denen im Nulldurchgang der Wechselspannung geschaltet wird. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der mit der ersten Wicklung verbundene Teil des ersten Schalters über einen Varistor und/oder einen Kondensator und/oder einem RLC Netzwerk und oder Kombinationen von RLC Netzwerken und Varistoren geerdet. Auf diese Weise können hochfrequente Widerkehrspannungen abgeleitet werden, die auftreten, wenn die Schaltanordnung beim Umschalten des Vorwählers last- frei ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verbindet eine Polungsschaltung während des Umschaltens des Vorwählers einen definierten Punkt der zweiten Wicklung mit der ersten Wicklung. Der definierte Punkt kann vorzugsweise der Mittenabgriff der zweiten Wicklung sein oder wahlweise einer der beiden Endabgriffe der zweiten Wicklung sein. Es ist aber prinzipiell möglich jeden Punkt der zweiten Wicklung zu verwenden. Weiterhin ist erfindungsgemäß wenigstens ein zweiter Schalter in die Verbindung der Polungsschaltung mit der ersten Wicklung geschaltet oder schaltbar. Auf diese Weise werden die oben in Verbindung mit der Umschaltung des Vorwählers beschriebenen Vorteile durch das Anordnen des ersten Schalters auch beim Schalten der Polungsschaltung mittels des zweiten Schalters realisiert. Damit wird auch die Polungsschaltung gasfrei mittels des zweiten Schalters geschaltet. Als zweiter Schalter kann jeder der oben in Verbindung mit dem ersten Schalter beschriebenen Schaltertypen verwendet werden. Vorzugsweise bildet der erste Schalter auch den zweiten Schalter und ist somit wahlweise in die Verbindung des Vorwählers mit der ersten Wicklung und in die Verbindung der Polungsschaltung mit der ersten Wicklung schaltbar. Die hat den Vorteil, dass nur ein Schalter für den ersten und zweiten Schalter verwendet werden muss. Es kann jedoch auch für jede dieser Verbindungen (Vorwähler, Polungsschaltung) ein separater Schalter, z.B. Va- kuumschalter angeordnet werden.

Die Verbindung des definierten Punkts der zweiten Wicklung mit der ersten Wicklung des Transformators mittels der Polungsschaltung führt beim Umschalten des Vorwählers dazu, dass der definierte Punkt auf dem gleichen Potential wie die erste Wicklung liegt. Die Polungsschaltung wird zum Umschalten des Vorwählers über den zweiten Schalter ein- und ausgeschaltet. Der Schaltvorgang verläuft aufgrund des zweiten Schalters lichtbogenfrei. Auch das Umschalten, d.h. das Trennen und Verbinden des Vorwählers erfolgt hierbei zuerst über einen Vakuumschalter und erst nach der Betätigung des Vakuumschalters wird das Schaltelement des Vorwählers, zum Beispiel eines Wenders, betätigt. Es lässt sich somit ein potentialfreies und damit völlig lichtbogenfreies Umschalten des Vorwählers mittels der Erfindung realisieren. Sowohl die Polungsschaltung als auch der Vorwähler können dabei einen eigenen Vakuumschalter haben oder über eine entsprechende Schaltung gemeinsam einen Vakuumschalter nutzen, was deshalb möglich ist, da die Schaltvorgänge der Polungsschaltung und des Vorwählers zeitlich getrennt erfolgen können.

Falls sowohl der Vorwähler als auch die Polungsschaltung einen eigenen Schalter, z.B. Vakuumschalter aufweisen, können diese, z.B. auf mechanische oder elektrische Weise, miteinander gekoppelt werden, was die Betriebssicherheit erhöht.

Die Polungsschaltung ist vorzugsweise ein Polungswiderstand oder ein anderes elektronische Bauelement mit einer definierten Widerstandskennlinie.

Der zweite Schalter wird in der Verbindung der Polungsschaltung mit der ersten Wicklung so geschaltet, dass die Polungsschaltung vor dem Umschalten des Vorwählers mit der ersten Wicklung verbunden wird. Hierdurch wird die zweite Wicklung auf ein definiertes Potential gezogen. Anschließend wird der erste Schalter in der Verbindung des Vorwählers und der ersten Wicklung geöffnet. Nun ist das Schaltelement des Vorwählers potenti- alfrei und kann auf die neue Position umgeschaltet werden. Nach dem Umschalten des Vorwählers wird der erste Schalter wieder geschlossen. Aufgrund der Polungsschaltung halten sich dabei die mit dem ersten Schalter des Vorwählers zu schaltenden Spannungen/Ströme in Grenzen. Schließlich wird der zweite Schalter zur Verbindung der Polungs- Schaltung mit der ersten Wicklung wieder geöffnet, womit die Polungsschaltung wieder abgeschaltet ist. Der Umschaltvorgang des Vorwählers ist damit abgeschlossen. Die Erfindung erlaubt somit eine zumindest nahezu vollständige gasfreie Betätigung der Polungsschaltung als auch des Vorwählers einer Schaltanordnung, z.B. eines Stufenschalters. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der erste und zweite Schalter durch einen identischen Schalter gebildet, der wahlweise in die Verbindung des Vorwählers oder der Polungsschaltung mit der ersten Wicklung geschaltet werden kann. Dieser Schalter wird nachfolgend als Vakuumschalter beschrieben, kann jedoch auch durch ein anderes Schaltelement gemäß den obigen Ausführungen gebildet sein. Vorzugsweise ist der Va- kuumschalter mit der ersten Wicklung verbunden und mit dem Vakuumschalter ist eine

Schaltbrücke verbunden, über welche der Vakuumschalter sowohl mit dem Vorwähler als auch mit der Polungsschaltung verbindbar ist. Diese bevorzugte Ausführungsform der Erfindung hat den Vorteil, dass lediglich ein Vakuumschalter, zum Beispiel eine Vakuumschaltröhre, vorgesehen werden muss, um sowohl den Vorwähler als auch die Polungs- Schaltung mittels des Vakuumschalters zu schalten. Je nach Bedarf wird dann der Vakuumschalter in die Verbindung des Vorwählers mit der ersten Wicklung oder in die Verbindung der Polungsschaltung mit der ersten Wicklung geschaltet.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung hat diese Schaltbrücke vier Brückenschalter, von denen ein erster und zweiter Brückenschalter den mit der ersten Wicklung verbundenen ersten Anschluss des Vakuumschalters mit dem Vorwähler und mit der Polungsschaltung verbinden, und von denen ein dritter und vierter Brückenschalter den zweiten Anschluss des Vakuumschalters mit der Polungsschaltung und mit dem Vorwähler verbinden. Eine derartige Brückenschaltung erlaubt es, den Vakuumschalter auf einfache Weise in die Verbindung der Polungsschaltung mit der ersten Wicklung und in die Verbindung des Vorwählers mit der ersten Wicklung zu schalten.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der oben genannten Ausführungsform sind der erste Brückenschalter als auch der dritte Brückenschalter gekoppelt als auch der zweite Brückenschalter und der vierte Brückenschalter gekoppelt. Diese Kreuzbetätigung der Brückenschalter der Schaltungsbrücke stellt eine einfache Art dar, den Vakuumschalter in die Verbindung des Vorwählers mit der ersten Wicklung einerseits und in die Verbindung der Polungsschaltung mit der ersten Wicklung andererseits zu schalten.

Der besondere Vorteil dieser Ausführungsform der Erfindung liegt darin, dass bereits ein einziger Schalter, z.B. Vakuumschalter dazu verwendet wird, sowohl den Vorwähler als auch die Polungsschaltung gasfrei zu schalten, was ein entscheidender Schritt in Richtung auf einen gasfrei arbeitenden Stufenschalter ist. Die Gasfreiheit der Tätigkeit eines Stufenschalters ist deshalb so wichtig, da derartige Stufenschalter in der Regel in einem gemeinsamen Ölbad mit dem Regeltransformator oder in einem separaten Ölbad angeordnet sind. Ein Lichtbogen und ein entsprechender Gaseintrag beim Schalten führt zu einer Verschmutzung des Ölbades und damit zu einer Verringerung seiner Isolationsfähigkeit und Kühlfähigkeit. Hieraus folgt dann ein größerer Wartungsbedarf, insbesondere hinsichtlich des Ölaustauschs beim Regeltransformator, was aufgrund verschärfter Umweltbedingungen einen nicht zu unterschätzenden Aufwand und Kostenfaktor ausmacht.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist sowohl in der Verbindung des Vor- Wählers mit der ersten Wicklung als auch in der Verbindung der Polungsschaltung mit der ersten Wicklung jeweils wenigstens ein separater Schalter, z.B. Vakuumschalter angeordnet. Diese Ausführungsform benötigt zwar zwei Schalter, zum Beispiel Vakuumröhren, jedoch ist diese Ausführungsform mit einem geringeren schalttechnischen Aufwand realisierbar. Vorzugsweise sind in dieser Ausführungsform der erste und zweite Schalter me- chanisch oder elektrisch gekoppelt, was eine einfache Bedienung der Betätigung der Polungsschaltung in Verbindung mit dem Umschalten des Vorwählers ermöglicht. Die zeitliche Abfolge ist nämlich derart, dass vor dem Umschalten des Vorwählers erst die Polungsschaltung den definierten Abgriff der zweiten Wicklung mit der ersten Wicklung verbinden muss, anschließend wird der Vorwähler umgeschaltet und schließlich wird die Verbindung der Polungsschaltung wieder getrennt. Durch eine Kopplung der beiden Vakuumschalter lässt sich diese Schaltabfolge auf einfache Weise realisieren.

Vorzugsweise ist der Vakuumschalter eine Vakuumschaltröhre, die sich im Betrieb in Verbindung mit Stufenschaltern als zuverlässiger und gasfrei schaltender Schalter erwiesen hat. Der mit der Polungsschaltung zu verbindende definierte Punkt der zweiten Wicklung ist vorzugsweise entweder der Mittenabgriff oder wahlweise eines der beiden Endabgriffe der zweiten Wicklung, wobei hier ein Schalter verwendet werden kann, der die Polungsschaltung wahlweise mit einem der beiden Endabgriffe der zweiten Wicklung verbindet, wie das zum Beispiel in der DE 10 2009 060 132 realisiert ist. Prinzipiell kann jedoch die Polungsschaltung mit jedem Punkt der zweiten Wicklung verbunden sein.

Bei der ersten und zweiten Wicklung kann es sich um beliebige Wicklungen, z.B. mehrere Stammwicklungen eines Transformators handeln. Sie können auch durch wenigstens eine Stammwicklung und wenigstens eine Stufenwicklung eines Regeltransformators gebildet sein. Die Schaltanordnung ist im letzten Fall vorzugsweise ein Stufenschalter.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der schematischen Zeichnung beschrieben. In dieser zeigen:

FIG. 1a-m ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Stufenschalters mit einem Va- kuumschalter und einem Brückenschalter zum alternierenden Verbinden des Vakuumschalters mit dem Vorwähler als auch mit der Polungsschaltung in einer Abfolge von 13 Schaltschritten,

FIG. 2 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher sowohl der

Vorwähler als auch die Polungsschaltung einen Vakuumschalter in der Verbindung mit der Stammwicklung aufweisen,

FIG. 3 eine Anordnung gemäß FIG. 2, bei der auch ein mechanischer Schalter vorgesehen ist, der mit dem Vorwähler gekoppelt ist,

FIG. 4 eine Schaltanordnung mit einem Vorwähler und einem ersten Schalter zwischen Vorwähler und einer ersten Wicklung eines Leistungstransfor- mators,

FIG. 5a-d unterschiedliche Ausführungsformen für den ersten Schalter aus FIG. 4,

FIG. 6 eine schematische Darstellung eines Vorwählers in Art eines Drehschalters mit integriertem Vakuumschalter in den Schaltelementen, und

FIG. 7a-d den Schaltablauf des Vorwählers aus FIG. 6 beim Trennen der Verbin- dung zur zweiten Wicklung eines Leistungstransformators.

FIG. 1a zeigt einen Regeltransformator 10, wie er zum Beispiel als Leistungstransformator im Bereich der Stromversorgung eingesetzt wird. Der Transformator 10 hat eine Niederspannungswicklung 11 als auch zwei Hochspannungswicklungen in Form einer Stammwicklung 12 als erster Wicklung und einer Regelwicklung 14 als zweiter Wicklung, die mehrere Anzapfungen 16 aufweist. Der Regeltransformator 0 enthält weiterhin als Schaltanordnung einen Stufenschalter 15, der einen Vorwähler 28, einen Feinwähler 17 und einen Lastumschalter (hier nicht dargestellt) aufweist. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Stufenschalter als ein sog. Lastwähler ausgebildet sein. Die Stammwicklung 12 ist mit einer Brückenschaltung 18 von vier Brückenschaltern 20-26 und einem Vakuumschalter 38, z.B. einer Vakuumschaltröhre verbunden. Der Vakuumschalter 38 bildet sowohl einen ersten Schalter zum Verbinden des Vorwählers 28 mit der Stammwicklung 12 als auch einen zweiten Schalter zum Verbinden einer Polungsschaltung 34 mit der Stammwicklung 12. Ein Zweig der Brückenschaltung ist mit dem Vorwähler 28 verbunden, der wiederum auf beide Enden 30, 32 der Regelwicklung 14 schaltbar ist. Mit dem anderen Zweig der Brückenschaltung ist die Polungsschaltung verbunden, die durch einen Polungswiderstand 34 gebildet ist, der wiederum mit einem Mittenabgriff 36 der Stufenwicklung 14 verbunden ist. Der Vakuumschalter 38 ist in die Mitte der Brückenschaltung 18 geschaltet. Über die Brückenschaltung 18 ist es möglich, den Vakuumschalter 38 wahlweise in die Verbindung des Vorwählers 28 mit der Stammwicklung 12 oder in die Verbindung des Polungswiderstands 34 mit der Stammwicklung 12 zu schalten.

Insbesondere dient die Brückenschaltung 18 dazu, die Regelwicklung 14 während des Umschaltvorgangs des Vorwählers 28 über den Polungswiderstand 34 mit der Stammwicklung 12 zu verbinden, um somit die Regelwicklung 14 auf einem definierten Potential zu halten und damit hohe Potentialdifferenzen und kapazitive Ströme beim Umschalten des Vorwählers 28 zu verringern. Die Tätigkeit der einzelnen Brückenschalter 20-26 der Brückenschaltung 18 während des Umschaltens des Vorwählers wird nachfolgend in den Figuren FIG. 1 a bis FIG. 1 m beschrieben.

FIG. 1a zeigt den normalen Betriebszustand des Transformators 10 vor der Betätigung des Vorwählers 28, bei welchem die Stammwicklung 12 über den ersten Brückenschalter 20 der Brückenschaltung 18 und den Vorwähler 28 mit dem ersten Ende 30 der Stufenwicklung verbunden ist. Der Lastabgriff erfolgt während des Betriebes über den Feinwähler 17 und den Lastumschalter. Vor der Betätigung des Vorwählers wird der Punkt K an der Stammwicklung 12 vom Feinwähler angefahren und die Stammwicklung mit dem Lastabgriffpunkt 19 verbunden. Der Feinwähler ist nur schematisch dargestellt. Natürlich kontaktiert der Feinwähler eine der Anzapfungen 16 der Regelwicklung 14. Es soll nun beabsichtigt werden, den Vorwähler 28 von dem ersten Ende 30 auf das zweite Ende 32 der Stufenwicklung 14 umzuschalten.

Hierzu wird, wie es in FIG. 1 b dargestellt ist, zuerst der dritte Brückenschalter 24 geschlossen, so dass der Polungswiderstand 34 nun über den noch offenen Vakuumschal- ter 38 mit der Stammwicklung 12 verbindbar ist.

In FIG. 1c wird nun der Vakuumschalter 38 geschlossen, so dass einerseits nach wie vor das erste Ende 30 der Stufenwicklung 14 über den ersten Brückenschalter 20 mit der Stammwicklung 12 verbunden ist, andererseits aber auch der Polungswiderstand 34 über den dritten Brückenschalter 24 und den Vakuumschalter 38 mit der Stammwicklung 12 verbunden ist.

In dem nächsten Schritt gemäß FIG. 1 d werden nun auch der zweite Brückenschalter 22 als auch der vierte Brückenschalter 26 geschlossen, so dass nun der Vorwähler 28 als auch der Polungswiderstand 34 über den Vakuumschalter und entsprechend über die ersten und zweiten Brückenschalter 20, 22 mit der Stammwicklung 12 verbunden sind.

Im nächsten Schritt gemäß FIG. 1 e werden der erste Brückenschalter 20 als auch der dritte Brückenschalter 24 geöffnet, womit der Vorwähler 28 nur noch über den geschlossenen Vakuumschalter 38 mit der Stammwicklung 12 verbunden ist, der mit dem Mittenabgriff 36 der Regelwicklung 14 verbundene Polungswiderstand 34 jedoch direkt über den zweiten Brückenschalter 22.

Im nächsten Schritt gemäß FIG. 1f wird der Vakuumschalter 38 geöffnet, womit die Stammwicklung 12 nur noch über den zweiten Brückenschalter 22 und den Polungswiderstand 34 mit dem Mittenabgriff 36 der Regelwicklung 14 verbunden ist. Der Vorwähler 28 ist nun nicht mehr mit der Stammwicklung 12 verbunden, so dass dieser im nächsten Schritt gemäß FIG. 1g geöffnet werden kann, ohne dass es dabei zu einem Lichtbogen kommt.

Der Vorwähler 28 kann nun, wie es in FIG. 1 h dargestellt ist, von der in FIG. 1g dargestellten Neutralposition in die in FIG. 1 h dargestellte Schaltposition durchgeschaltet werden, in welcher der Vorwähler 28 mit dem zweiten Ende 32 der Regelwicklung 14 verbunden ist. Da der Vakuumschalter 38 weiterhin geöffnet ist, führt dies zu keinem Lichtbogen, so dass dieser Umschaltvorgang gasfrei stattfindet. Nach wie vor ist während dieses Vorgangs die Regelwicklung 14 über ihren Mittenabgriff 36 und den Polungswiderstand 34 mit der Stammwicklung 12 verbunden, was die Entstehung hoher Spannungen verhindert.

Nun wird, wie es in FIG. 1 i gezeigt wird, der Vakuumschalter 38 geschlossen, was dazu führt, dass nun das zweite Ende 32 der Regelwicklung 14 über den Vorwähler 28, den geschlossenen vierten Brückenschalter 26 als auch über den geschlossenen Vakuumschalter 38 mit der Stammwicklung 12 verbunden ist. Da diese Verbindung durch den Vakuumschalter 38 realisiert wird, erfolgt auch dieser Schaltvorgang ohne die Erzeugung eines Lichtbogens und damit gasfrei.

Nach dem Anschluss des Vorwählers 28 über den Vakuumschalter 38 kann wie in FIG. 1j nun der erste Brückenschalter 20 wieder geschlossen werden, so dass der Vorwähler 28 direkt über den ersten Brückenschalter 20 mit der Stammwicklung 12 verbunden ist. Hier ist noch hinzuzufügen, dass aufgrund der Anbindung der Regelwicklung 14 an die

Stammwicklung 12 über den Polungswiderstand 34 die Potentialdifferenz bzw. der Schaltstrom an dem Vakuumschalter 38 deutlich reduziert ist, so dass der Vakuumschalter vergleichsweise wenig beim Schaltvorgang belastet wird. Im nächsten Schritt gemäß FIG. 1 k wird nun der zweite Brückenschalter 22 wieder geöffnet, so dass der Polungswiderstand 34 nur noch über den geschlossenen Vakuumschalter 38 mit der Stammwicklung 12 verbunden ist. Nun wird der Vakuumschalter 38 geöffnet, wie es in FIG. 11 dargestellt ist. Hierdurch wird der Polungswiderstand 34 von der Stammwicklung 12 getrennt. Die Regelwicklung 14 ist somit nur noch mit ihrem zweiten Ende 32 über den Vorwähler 28 und den ersten Brückenschalter 20 mit der Stammwicklung 12 verbunden, so wie es die angestrebte Umschaltposition des Vorwählers darstellt. Schließlich wird, wie es in FIG. 1 m gezeigt ist, noch der dritte Brückenschalter 24 geöffnet, so dass wiederum die Ausgangsposition gemäß FIG. 1 a erreicht ist, nur mit dem Unterschied, dass die Stammwicklung 12 nun über den Vorwähler 28 mit dem zweiten Ende 32 der Regelwicklung 14 verbunden ist, statt mit dem ersten Ende 30 der Regelwicklung 14 vor dem Umschaltvorgang.

Diese Schaltabfolge verdeutlicht klar, dass ein lichtbogenfreies Schalten sowohl des Vorwählers 28 als auch der Polungsschaltung während des Umschaltvorganges des Vorwählers 28 mit nur einem einzigen Vakuumschalter 38 durchführbar ist. FIG. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Zur FIG. 1 identische oder funktionsgleiche Teile sind hierbei mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In der Schaltung gemäß FIG. 2 hat der Transformator 40 ebenfalls als erste und zweite Wicklungen eine Stammwicklung 12 und eine Regelwicklung 14. Die Stammwicklung 12 ist über eine Reihenschaltung eines ersten Schalters 42, z.B. einer Vakuumschaltröhre, und des Vor- Wählers 28 mit dem ersten Ende 30 oder dem zweiten Ende 32 der Regelwicklung 14 verbindbar. Die Polungsschaltung ist durch einen Polungswiderstand 34 gebildet, der über einen separaten Mittenabgriff 44 mit der Stufenwicklung 14 verbunden ist. Der Polungswiderstand ist über einen zweiten Schalter 46 mit der Stammwicklung 12 verbindbar. Der zweite Schalter 46 kann als Vakuumschaltröhre ausgebildet sein. In dieser Schaltung sind sowohl für die Verbindung des Vorwählers 28 mit der Stammwicklung 12 als auch für die Verbindung des Polungswiderstands 34 mit der Stammwicklung 12 separate Schalter 42, 46 vorgesehen, die dann entsprechend betätigt werden, so dass sowohl der Vorwähler 28 als auch die Polungsschaltung gasfrei geschaltet werden können.. Hinsichtlich der Betätigung des Vorwählers 28 bedeutet dies, dass vor einem Trennen des Vorwählers 28 der erste Schalter 42 geöffnet wird und erst nach einem Umschalten des Vorwählers 28 der erste Schalter 42 wieder geschlossen wird.

Hinsichtlich der Betätigung des zweiten Schalters 46 bedeutet dies, dass der zweite Schalter 46 geschlossen wird, bevor der erste Schalters 42 geöffnet wird. Der zweite

Schalter 46 wird erst dann wieder geöffnet, wenn der Vorwähler 28 umgeschaltet hat und der erste Schalter 42 wieder geschlossen ist. Nach dem Schließen des zweiten Schalters 46 wird die Regelwicklung über den Polungswiderstand 34 und die Polungsschaltung 47 mit dem Lastabgriffspunkt 19 verbunden. FIG. 3 zeigt eine, zu FIG. 2 fast identische, Ausführungsform der Erfindung, wobei wiederum identische und funktionsgleiche Teile mit den identischen Bezugszeichen versehen sind. Im Unterschied zu der Ausbildungsform der FIG. 2 ist in FIG. 3 ein zusätzlicher Hilfsschalter 48 vorgesehen, der über eine Kopplung 50 mechanischer oder elektrischer Art mit dem Vorwähler 28 gekoppelt ist. Es ist alternativ auch möglich, die Tätigkeit des ersten und zweiten Vakuumschalters 42, 46 über eine elektrische oder mechanische Kopplung zu koppeln, wobei die Kopplung ein zeitversetztes Betätigen der Vakuumschalter 42, 46 ermöglichen sollte.

FIG. 4 zeigt einen Regeltransformator 60, wie er zum Beispiel als Leistungstransformator im Bereich der Stromversorgung eingesetzt wird. Der Transformator 60 hat zwei Hoch- spannungswicklungen in Form einer Stammwicklung 62 als erster Wicklung und einer

Regelwicklung 64 als zweiter Wicklung, die mehrere Anzapfungen wie in FIG. 1 , aufweist. Der Regeltransformator 60 enthält weiterhin einen als Wender ausgebildeten Vorwähler 66, dessen Abgriff 68 mit der Stammwicklung 62 verbunden ist und der zwischen zwei Schaltkontakten 70, 72 schalten kann, die jeweils mit einem der beiden Endkontakte der Regelwicklung 64 verbunden sind. In der Verbindung zwischen der Stammwicklung 14 und dem Wender 66 ist ein erster Schalter 74 angeordnet. Der Vorteil dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform besteht darin, dass während des Umschaltens des Wenders 66 der erste Schalter 74 geöffnet werden kann, so dass der Vorwähler 66 spannungsfrei und damit gasfrei, d.h. ohne einen Lichtbogen im Öl zu erzeugen, geschaltet werden kann. Der erste Schalter 74 wird erst nach dem Umschalten des Wenders 66 wieder geschlossen. Der erste Schalter 74 ist vorzugsweise ein gasfrei schaltender Schalter, wie er z.B. in einer der Figuren 5a bis 5e dargestellt ist. Die in den Figuren 5a bis 5d gezeigten Schaltkonfigurationen können als erster Schalter 74 in die Schaltanordnung der FIG. 4 eingesetzt werden.

FIG. 5a zeigt als ersten Schalter einen Vakuumschalter 76, z.B. eine per se bekannte Vakuumschaltröhre. Der Vorteil dieses Schalters liegt im abgekapseltem und damit gasfreien Schalten, so dass die Schaltvorgänge des ersten Schalters 74 im Zusammenhang mit dem Umschaltvorgang des Vorwählers ebenfalls gasfrei ablaufen.

FIG. 5b zeigt als ersten Schalter 74 eine Schaltanordnung 78 in Form einer Parallelschaltung eines Vakuumschalters 80 mit einem mechanischen Lastschalter 82. Der Vakuumschalter 80 kann hierbei für den reinen Umschaltvorgang verwendet werden, während der mechanische Lastschalter 82 die Dauerkontaktierung übernimmt, um den Vakuumschalter zu schonen. Diese Schaltanordnung 78 hat eine lange Lebensdauer.

FIG. 5c zeigt eine Schaltanordnung 84 gemäß FIG. 5b, bei der identische oder funktionsgleiche Teile mit den identischen Bezugszeichen versehen sind. Zusätzlich zur Schaltanordnung 78 in FIG. 5b hat diese Schaltanordnung 84 zusätzlich einen Varistor 86 über welchen der mit der Stammwicklung 12 verbundene Teil der Schaltanordnung geerdet ist. Dieser Varistor führt Überspannungen während des Schaltvorgangs aus der Schaltanordnung ab, was z.B. den Vakuumschalter 80, den mechanischen Lastschalter 82 sowie Stammwicklung 12 und Regelwicklung 14 schützt. Wenn statt des Varistors oder zusätzlich zum Varistor (in Parallelschaltung) auch ein Kondensator oder Widerstand angeordnet wird, werden auch hochfrequente Induktionsspannungen während des Umschaltvor- gangs des Vorwählers effektiv abgeleitet.

Schließlich zeigt FIG. 5d eine Schaltanordnung 92 bestehend aus einer Serienschaltung eines ersten Wählschalters 94, einer Parallelschaltung zweier gegensinnig geschalteter Dioden 96, 98 und eines Leiters 100 und eines Zusatzschalters 102. Der Wählschalter kann wahlweise auf eine der beiden Dioden 96, 98 oder auf den Leiter schalten. Über den Zusatzschalter 102 kann der Startzeitpunkt für die Schaltung der Dioden 96, 98 gesetzt werden. Somit ist es möglich, beim Nulldurchgang der Wechselspannung, und damit gasfrei zu schalten. FIG. 6 zeigt einen Vorwähler 04, der z.B. koaxial zu einem Feinwähler oder Lastwähler angeordnet sein kann. Hinsichtlich der Schaltkonfiguration des Vorwählers 104 wird auf FIG. 4 (Wender 66) verwiesen. Die beiden mit den Enden der Regelwicklung verbundenen Schaltkontakte 70, 72 sind hierbei stationär angeordnet. Der Vorwählers 104 enthält eine in/gegen die Pfeilrichtung bewegbare Schaltgruppe 106 mit drei Schaltelementen S1 , SO und S2, welche mit den stationären Schaltkontakten 70, 72 zusammenzuwirken. Die beiden äußeren Schaltelemente S1 und S2 sind über einen Vakuumschalter 108 mit dem mittleren Schaltkontakt SO verbunden, der wiederum mit dem Abgriff 68 des Vorwählers 104 verbunden ist. Dieser ist direkt oder über ein einen ersten Schalter 74 mit der

Stammwicklung 12 verbunden.

Die äußeren Schaltelemente S1 und S2 sind über das Zusammenwirken mit den stationären Schaltkontakten 70, 72 derart bewegbar, dass sie den Vakuumschalter 108 betätigen können. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die Trennung der Schaltkonfiguration von einem stationären Schaltkontakt 70, 72 immer über den Vakuumschalter 108, und damit gasfrei erfolgt.

Eine derartige Schaltabfolge ist nun in den Figuren 7a bis 7d dargestellt. FIG. 7a zeigt die Schaltgruppe 106 in Verbindungsstellung. Das mittlere Schaltelement verbindet heirbei direkt den stationären Schaltkontakt 70 oder 72 mit dem Abgriff 68 des Vorwählers 104. Die beiden äußeren Schaltelemente S1 und S2 sind in der Art eines Schnappschalters aufgebaut und haben eine drehbar gelagerte Zunge 1 10, die drehfest mit einem Stellhebel 112 verbunden ist. Der Stellhebel 112 agiert mit einem Betätigungselement 1 14 des Vakuumschalters zusammen, über das der Vakuumschalter geöffnet oder geschlossen werden kann. Im nicht betätigten Zustand des Betätigungselements 1 14 ist der Vakuumschalter 108 geschlossen. Der Strom fließt hier von den stationären Schaltkontakten 70, 72 über SO zur Ableitung 86.

Wenn sich die Schaltgruppe 106 in Pfeilrichtung (FIG. 7b) bewegt, gleitet der stationäre Kontakt 70, 72 weg von dem mittleren Schaltelement SO und kontaktiert zunächst die Zunge 1 10. Dabei lenkt die Zunge 1 10 des ersten äußeren Schaltelements S1 aus. Hier wird nun die leitende Verbindung zwischen 70, 72 getrennt und der Strom fließt vom Kon- takt 70, 72 über die Zunge 1 10 und den Vakuumschalter 108 zum Abgriff 68. Hierdurch wird der Stellhebel 112 dieses Schaltelements S1 nach oben gedreht, wobei es das Betätigungselement 1 14 des Vakuumschalters 108 nach oben schiebt (FIG. 7c), womit diese geöffnet wird. Da nun kein Strom fließt kann 70, 72 von 110 gelöst werden. Dieses Öffnen erfolgt durch den Vakuumschalter 108 im abgekapseltem Raum und somit gasfrei zum Ölmedium. FIG. 7d zeigt den Vorwähler 104 in komplett geöffneter Stellung zwischen den stationären Kontakten 70, 72.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb des Schutzbereichs der nachfolgenden Ansprüche variiert werden. Zur Ausführungsform der FIG. 1 ist hinzuzufügen, dass der Polungswiderstand 34 anstelle des Mittenabgriffs 36 auch über einen weiteren Schalter mit jeweils einem der beiden Enden 30, 32 der Stufenwicklung 14 verbindbar sein kann bzw. an jedem Ende 30, 32 jeweils eine Polungswiderstand 34 über je einen Vakuumschalter mit dem Lastabgriffspunkt 19 verbindbar ist.

Claims

ANSPRÜCHE

1. Schaltanordnung (15) mit Vorwähler (28) für einen Leistungstransformator (10, 40), der mehrere Wicklungen (12, 14) aufweist, wobei

der Vorwähler (28) dazu ausgebildet ist, wenigstens eine erste Wicklung (12) wahlweise mit einem der beiden Endkontakte (30, 32) wenigstens einer zweiten Wicklung (14) zu verbinden,

dadurch gekennzeichnet, dass

in der Verbindung zwischen dem Vorwähler (28) und der ersten Wicklung (12) wenigstens ein erster Schalter angeordnet ist.

2. Schaltanordnung nach Anspruch 1 , bei welcher der erste Schalter ein Vakuumschalter ist oder einen Vakuumschalter enthält.

3. Schaltanordnung nach Anspruch 2, bei welcher der erste Schalter durch eine Parallelschaltung eines Lastschalters mit dem Vakuumschalter gebildet ist.

4. Schaltanordnung nach Anspruch 2 oder 3, bei welcher der Vakuumschalter (38; 42, 46) eine Vakuumschaltröhre ist.

5. Schaltanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der erste Schalter durch eine Diodenschaltung gebildet ist oder eine Diodenschaltung enthält.

6. Schaltanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der mit der ersten Wicklung verbundene Teil des ersten Schalters über einen Varistor und/oder einen Kondensator und/oder Widerstand geerdet ist.

7. Schaltanordnung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche eine Polungsschaltung (34, 36, 22, 24, 38) enthält, die dazu konzipiert ist, einen definierten Punkt (36) der zweiten Wicklung während des Umschaltens des Vorwählers mit der ers- ten Wicklung zu verbinden, und wobei ein zweiter Schalter (38) in die Verbindung der Polungsschaltung mit der ersten Wicklung schaltbar/geschaltet ist.

8. Schaltanordnung nach Anspruch 7, bei welcher der erste Schalter (38) den zweiten Schalter bildet, und wobei der erste Schalter in die Verbindung des Vorwählers mit der ersten Wicklung als auch in die Verbindung der Polungsschaltung mit der ersten Wicklung schaltbar/geschaltet ist.

9. Schaltanordnung nach Anspruch 8, bei welcher eine Schaltbrücke (18) mit dem erste Schalter (38) verbunden ist, über welche der erste Schalter sowohl in die Verbindung (20, 26) des Vorwählers (28) mit der ersten Wicklung (12) als auch in die Verbindung (22, 24) der Polungsschaltung (34, 36, 22, 24, 38) mit der ersten Wicklung schaltbar ist.

10. Schaltanordnung nach Anspruch 9, bei welcher die Schaltbrücke (18) vier Brückenschalter (20, 22, 24, 26) aufweist, von denen ein erster (20) und zweiter (22) Brückenschalter den mit der ersten Wicklung (12) verbundenen ersten Anschluss des ersten Schalters (38) mit dem Vorwähler (28) und mit der Polungsschaltung (34, 36, 22, 24, 38) verbinden, und von denen ein dritter (24) und vierter (26) Brückenschalter den zweiten Anschluss des ersten Schalters mit der Polungsschaltung und mit dem Vorwähler verbinden.

11. Schaltanordnung nach Anspruch 10, bei welcher der erste Brückenschalter (20) und der dritte Brückenschalter (24) als auch der zweite Brückenschalter und der vierte Brückenschalter (26) gekoppelt sind.

12. Schaltanordnung nach Anspruch 7, bei welcher sowohl in der Verbindung des Vorwählers (28) mit der ersten Wicklung (12) als auch in der Verbindung der Polungsschaltung (34, 44, 47) mit der ersten Wicklung (12) jeweils wenigstens ein Vakuumschalter (42, 46) angeordnet sind.

13. Schaltanordnung nach Anspruch 12, bei welcher die beiden Vakuumschalter (42, 46) gekoppelt sind.

14. Schaltanordnung nach Anspruch 12 oder 13, bei welcher ein mechanischer Schalter (48) in der Polungsschaltung (34, 44, 46, 48) angeordnet ist.

15. Schaltungsanordnung nach Anspruch 14, welcher der mechanische Schalter (38) mit dem Vorwähler (28) gekoppelt ist.

16. Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, bei welcher die Polungsschaltung (34, 36, 22, 24, 38; 34, 44, 46, 48) wenigstens einen Polungswiderstand (34) aufweist.

17. Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 16, bei welcher der definierte Punkt (38; 44) der zweiten Wicklung (14) ein Mittenabgriff oder wahlweise eines der bei- den Enden (30, 32) der zweiten Wicklung ist.

18. Schaltanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die als Stufenschalter eines Regeltransformators ausgebildet ist.

19. Regeltransformator (10, 40) mit einer Schaltanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.