[0001] Die Erfindung betrifft einen regelbaren Ortsnetztransformator zur Spannungsregelung
unter Last, wobei dieser regelbare Ortsnetztransformator aus dem Transformatorgehäuse
mit dem Transformatordeckel, dem darunter angeordneten Laststufenschaltermodul, den
Drosselspulen und dem Transformatoraktivteil besteht.
[0002] Derartige regelbare Ortsnetztransformatoren werden benötigt, um bei Stromversorgungsnetzen
(beispielsweise Ortsnetzen) die Einhaltung der Spannungsqualität auf der Grundlage
von Standards (gemäß beispielsweise der EN 50160) zu garantieren.
[0003] Auf Grund der immer größer werdenden Einbindung regenerativer Energiequellen in überregionale
Stromversorgungsnetze werden zur Spannungsregulierung der Ortsnetze bzw. der Stromnetze
von Industriebereichen feinstufige Spannungsregulatoren für die Regelung der Einspeisung
aus Hochspannungsnetzen in Niederspannungsnetze bei der Versorgung benötigt. Wichtig
ist dabei, dass die neuen regelbaren Ortsnetz-Verteiltransformatoren in die vorhandenen
Strukturen der Ortsnetz-Verteilstationen integrierbar sind.
[0004] Die bis dato verfügbaren Laststufenschalter führten dazu, dass unter den vorhandenen
Platzbedingungen neuartige Laststufenschalter zum Einsatz kommen müssen.
[0005] Diese neuartigen Laststufenschalter, basierend auf dem reaktiven Schaltungsprinzip,
sind seit 2012 auf dem Markt vorhanden.
[0006] Diese zeichnen sich dadurch aus, dass die Laststufenschalter mit zusätzlichen Drosseln
zwar vorteilhaft als fertiges Pakte angeboten werden, jedoch auf Grund der notwendigen
großen Isolationsabstände zu den unter Spannung stehenden Drosseln ein zu großer Platzbedarf
für das Nachrüsten besteht. Dieser Platzbedarf ist jedoch in den vorhandene Ortsnetz-Verteilstationen
in den überwiegenden Fällen nicht vorhanden.
[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, mit deren Hilfe
es möglich ist, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und in bestehende
Ortsnetz-Verteilstationen mit einem festgelegten Platzbedarf neue regelbare Spannungsregler
mit verbesserten Spannungsregelungsmöglichkeiten auch unter Last anordnen zu können.
[0008] Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 oder 2 gelöst,
wobei die vorteilhaften Ausgestaltungen in den Unteransprüchen beschrieben sind.
[0009] Danach besteht ein regelbarer Ortsnetztransformator zur Spannungsregelung unter Last
aus dem Transformatorgehäuse mit dem Transformatordeckel, dem darunter angeordneten
Laststufenschaltermodul, den Drosselspulen und dem Transformatoraktivteil.
[0010] Erfindungsgemäß sind die Drosselspulen in einem separat vorgefertigten Modul angeordnet,
welches entsprechend der vorhandenen Platzverhältnisse der vorhandenen und nachzurüstenden
Ortsnetztransformatoren sowohl unter dem Laststufenschaltermodul als auch neben diesem
angeordnet werden kann.
[0011] Die Drosselspulen sind dabei auf einem Drosselschlitten, welcher aus zwei separaten
Schlittenkufen besteht, fest auf diesen montiert.
[0012] Auf dem Drosselschlitten sind zwischen den angeordneten speziell konstruierten und
dadurch sehr Platz sparenden Drosselspulen austauschbare und in ihrer Abmessung auf
die notwendige Raumhöhe abgestimmte Abstandshalter angeordnet. Dazu weisen die Schlittenkufen
vorgefertigte Ausnehmungen zur fixierenden Aufnahme und Abstandhalter auf. Vorteilhafterweise
können die Ausnehmungen profiliert ausgebildet sein. Durch diese technischen Maßnahmen
können die Abstandshalter vor dem Zusammenfügen des Drosselmoduls fixiert werden,
ohne diese zeitaufwendig montieren und befestigen zu müssen. Die Abstandshalter für
verschiedene Drosselmodule sind so konstruiert, dass sie immer passfähig zu auf den
Schlitten vorhandenen Ausnehmungen sind. Nur in der Höhe variieren die Abstandhalter
von Modul zu Modul.
[0013] Für die Drosselspulen sind auf den Schlittenkufen hohe Kräfte aufnehmende Verankerungen
in Form von Sicherungsbolzen fest integriert angeordnet.
[0014] Der Drosselschlitten selbst ist aus einem die elektrische Durchschlagfestigkeit und
die mechanische Festigkeit erhöhendem Isolationsmaterial, wie beispielsweise UPMG203
nach EN 60893. Dadurch können möglich Spannungsdurchschläge und Spannungsüberschläge
vermieden werden.
[0015] Die Dimensionierung des Drosselschlittens wird einerseits durch die Höhe der notwendigen
Blechpakete der Drossel aber auch durch den Abstand der Schlittenkufen zueinander
bestimmt, wobei dieser Abstand durch die Größe der zu montierenden Drosseln festgelegt
ist. Die Lage bleibt konstant, so dass die Schlittenkufen immer die gleichen Abmessungen
aufweisen und als Serie vorgefertigt werden können. Die Abstandshalter werden in ihrer
Höhe bestimmt durch die Höhe der Blechpakete der anzuordnenden Drosseln und können
in den entsprechenden Größen vorgefertigt und vorgehalten werden.
[0016] Mit dieser Lösung besteht die Möglichkeit, den Drosselspulenschlitten als Kompaktmodul
vorzufertigen, wodurch sich sowohl die Fertigungszeit für die Drosselanordnung reduziert
als auch die Anschlussnotwendigkeit zum angeordneten Schaltermodul immens reduziert
wird.
[0017] Die Drosseldimensionierung kann vorgefertigt auf dem Drosselspulenschlitten erfolgen
und auf die gestellten Parameter angepasst und abgestimmt werden. Die Dimensionierung
des Drosselspulenschlittens kann auf die vorhandene Raumbegrenzung abgestimmt und
vorgefertigt werden und so kann auf Grund der nunmehr geschaffenen Modulbauweise der
Montageaufwand vor Ort an der zu montierenden Trafostation wesentlich reduziert werden.
[0018] Ein weiterer Vorteil besteht in der geschaffenen Möglichkeit der festen Verankerung
der Drosseln auf dem Drosselspulenschlitten. Die Eigenvibration der Drosseln kann
nach mehreren Jahren zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung innerhalb der Transformatorenstation
führen, wodurch eine Instandsetzungsmaßnahme erforderlich würde. Dies kann erfolgreich
vermieden werden.
[0019] Ein wesentlicher Vorteil besteht auch darin, dass der vorgefertigte Drosselspulenschlitten
als Modul sowohl unter dem Laststufenmodul und dem Transformatorenaktivteil als auch
neben diesen beiden Modulen angeordnet werden kann, je nachdem, welche Möglichkeit
die gegebenen Bedingungen bei der nachzurüstenden Transformatorstation vorgeben.
[0020] Durch die räumliche Trennung von Laststufenschalter und Drosseln kann die Transformatorenanlage
insgesamt kompakter gestaltet werden, da dadurch die notwendigen Isolationsabstände
zwischen Schalter und Drossel geschaffen werden, welche sonst bei einem Modul mit
Schaltereinheit und Drosseleinheit in einem noch zusätzlich eingehalten werden müssten.
[0021] Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
[0022] Nachfolgenden Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Schnittdarstellung eines regelbaren Ortsnetztransformators mit Schaltermodul,
Transformatoraktivteil und Drosselspulenschlitten (unten angeordnet);
- Fig. 2
- eine schematische Schnittdarstellung eines regelbaren Ortsnetztransformators mit Schaltermodul,
Transformatoraktivteil und Drosselspulenschlitten (seitlich angeordnet);
- Fig. 3
- eine schematische Seitenansicht einer Schlittenkufe;
- Fig. 4
- eine schematische Draufsicht einer Schlittenkufe;
- Fig. 5
- eine schematische Seitenansicht eines Drosselspulenschlittens mit Schlittenkufen,
Drosselanordnung, Abstandshalteranordnung und
- Fig. 6
- eine schematische Draufsicht eines Drosselspulenschlittens mit Schlittenkufen, Drosselanordnung,
Abstandshalteranordnung
Ausführungsbeispiel:
[0023] Gemäß den Figuren 1 bis 6 besteht ein unter Last regelbarer Ortsnetztransformator
zur Spannungsregulierung aus einem Laststufenschaltermodul (3), integriert in dem
Transformatorendeckel (2), dem Transformatorenaktivteil (4) und einem Drosselspulenmodul.
Alle Bauteile sind in einem Transformatorgehäuse (1) integriert.
[0024] Dieses Drosselspulenmodul als separate vorgefertigte Einheit besteht aus einem Drosselspulenschlitten
(6), auf dem die Drosselspulen (5) fest montiert angeordnet sind. Dazu ist an den
Schlittenkufen (7) des Drosselspulenschlittens (6) je Spule mindestens ein Sicherungsbolzen
(9) angeordnet, mit dem die Drosselspule an dem Drosselspulenschlitten so befestigt
wird, dass es zu keiner Veränderung der Positionierung der Drosselspulen durch ihre
Eigenschwingung kommen kann.
[0025] Die Schlittenkufen (7) des Drosselspulenschlittens (6) weisen weiterhin Ausnehmungen
(10) auf, welche der Fixierung der Lage der der Abstandhalter (8) dienen. Diese werden
zwischen den Drosselspulen 5 auf dem Drosselspulenschlitten (6) angeordnet, um den
notwendigen Abstand für die Drosselspulen innerhalb des Drosselschlittens zu gewährleisten.
[0026] Die Abstandshalter (8) sind in ihrer Querschnittsform und Abmessung immer konstant
und unterscheiden sich lediglich in ihrem Längenmaß.
[0027] Dadurch können für alle Drosselspulengrößen, welche sich in der Blechpaketanzahl
und dadurch in ihrer Höhe unterscheiden, immer die gleichen Schlittenkufen (7) verwendet
werden, wodurch eine kostengünstige serienmäßige Vorfertigung realisiert werden kann.
Der Abstand der Schlittenkufen zueinander wird bestimmt durch die Abmessung der zu
montierenden Drosselspulen. Der Drosselspulenschlitten (6) kann ohne zusätzlichen
Bauaufwand oder zusätzliche Bauteile auf den jeweiligen Platzbedarf und die Größe
der zu montierenden Drosselspulen (5) eingerichtet werden, wobei lediglich die unterschiedlichen
Höhen der Drosselspulen (5) durch die vorzuhaltenden unterschiedlichen Abstandshalter
(9) variiert werden. Die Größe der Drosselspulenschlitten (6) kann somit flexibel
und ohne zusätzliche Bauteile auf alle gängigen Größen von Drosselspulen (5) eingerichtet
und gestaltet werden. Dadurch entsteht eine erhebliche Kostensenkung bei der Fertigung.
[0028] Ein weiterer Vorteil ist die nunmehr gegebene Möglichkeit der modulartigen Vorfertigung
des Drosselspulenschlittens (6), welcher zudem vorteilhaft sowohl unter dem Transformatoraktivteil
als auch neben diesem angeordnet werden kann. Dadurch kann auf die vorgegebenen Platzverhältnisse
beim Nachrüsten von vorhandenen Transformatorstationen flexibel reagiert werden und
der Drosselspulenschlitten vorteilhaft integriert werden, ohne dass in den überwiegenden
Fällen größere Umbaumaßnahmen durchgeführt werden müssen. Der Anschluss der Drosselspulen
an das Lastschaltermodul ist einfacher, da der Raum für das Montieren größer ist.
[0029] Mit der vorhandenen Lösung ist eine Möglichkeit geschaffen worden, mit deren Hilfe
kostengünstig und flexibel ein Nachrüsten von vorhandenen Verteilertransformatoren
zur Energieversorgung der Infrastruktur mit unter Last regelbaren Transformatorstationen
und mit auf die neuen gesetzlichen Vorgaben erforderlichen Leistungsvorgaben möglich
ist.
Bezugszeichenliste
[0030]
- 1
- Transformatorengehäuse
- 2
- Transformatorendeckel
- 3
- Laststufenschaltermodul
- 4
- Transformatorenaktivteil
- 5
- Drosselspulen
- 6
- Drosselspulenschlitten
- 7
- Schlittenkufen
- 8
- Abstandshalter
- 9
- Sicherungsbolzen
- 10
- Ausnehmungen an den Schlittenkufen für Abstandshalter
1. Regelbarer Ortsnetztransformator zur Spannungsregelung unter Last, bestehend aus dem
Transformatorgehäuse (1) mit Transformatordeckel (2), dem darunter angeordneten Laststufenschaltermodul
(3), den Drosselspulen (5) und dem Transformatoraktivteil (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselspulen (5) in einem separat vorgefertigten Drosselmodul und dort auf einem
Drosselspulenschlitten (6) und dort auf zwei separaten Schlittenkufen (7) fest montiert
angeordnet sind und das Drosselmodul unter dem Laststufenschaltermodul (3) und unter
dem Transformatoraktivteil (4) angeordnet ist.
2. Regelbarer Ortsnetztransformator zur Spannungsregelung unter Last, bestehend aus dem
Transformatorgehäuse (1) mit Transformatordeckel (2), dem darunter angeordneten Laststufenschaltermodul
(3), den Drosselspulen (5) und dem Transformatoraktivteil (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselspulen (5) in einem separat vorgefertigten Drosselmodul und dort auf einem
Drosselspulenschlitten (6) und dort auf zwei separaten Schlittenkufen (7) fest montiert
angeordnet sind und das Drosselmodul unter dem Laststufenschaltermodul (3) und neben
dem Transformatoraktivteil (4) angeordnet ist.
3. Regelbarer Ortsnetztransformator zur Spannungsregelung unter Last, nach einem der
Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Drosselspulenschlitten (6) zwischen den Drosselspulen (5) austauschbare und
der Raumhöhendimensionierung für den Drosselspulenschlitten (6) dienende Abstandshalter
(8) angeordnet sind.
4. Regelbarer Ortsnetztransformator zur Spannungsregelung unter Last, nach einem der
Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Schlittenkufen (7) der festen und Kraft aufnehmenden Verankerung der Drosseln
dienende Sicherungsbolzen (9) angeordnet sind.
5. Regelbarer Ortsnetztransformator zur Spannungsregelung unter Last, nach einem der
Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an den Schlittenkufen (7) der Lagefixierung der Abstandshalter (8) dienende passfähig
sich gegenüberliegende Ausnehmungen (10) angeordnet sind.
6. Regelbarer Ortsnetztransformator zur Spannungsregelung unter Last, nach einem der
Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselspulenschlitten (6) aus einem die mechanische Festigkeit und die elektrische
Durchschlagfestigkeit erhöhendem Isolationsmaterial bestehen.
7. Regelbarer Ortsnetztransformator zur Spannungsregelung unter Last, nach einem der
Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Schlittenkufen (7) durch die Größe der Drosselspulen (5) und der
Abstandshalter(8) bestimmt ist.