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Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Prüfen der elektrischen Durchschlagfestigkeit von Isolier- und/oder Kühlmedien, insbesondere von Isolierölen für elektrische Apparate und Ge- räte (Transformatoren, Wandler, Schalter od. dgl.) mit einem Behälter und einer darin angeordne- ten, an der Hochspannungsseite eines Transformators angeschlossenen Funkenstrecke.
Solche Geräte sind bekannt (AT-PS Nr. 333379). Diese weisen einen Behälter auf, zur Aufnahme der auf die elektrische Durchschlagfestigkeit zu prüfenden Medien. Innerhalb dieses Behälters ist eine Funkenstrecke mit zwei Elektroden angeordnet. Mittels eines regelbaren Transformators, der hochspannungsseitig an die Funkenstrecke angeschlossen ist, wird die Spannung der Funkenstrecke so lange hochgefahren, bis die Spannung an der Funkenstrecke durchschlägt. Der Wert dieser Span- nung (Durchschlagsspannung) ist ein Mass für die Güte des geprüften Mediums. Durch den beim
Durchschlag auftretenden Stromfluss im Sekundärkreis wird primärseitig über entsprechende und hinreichend bekannte Steuerglieder die Stromzuführung zur Primärwicklung des Regeltransforma- tors unterbrochen.
Um durch solche Durchschlagprüfungen vergleichbare Messergebnisse zu erhal- ten, sind Prüfvorschriften ausgearbeitet worden, die durch zwischenstaatliche und zum Teil inter- nationale Abmachungen geregelt sind. Es ist dabei vorgesehen, dass eine Behälterfüllung in zeit- licher Folge mehrmals bis zum Durchschlag belastet wird. Das eingangs erwähnte Gerät und auch die bisherigen Prüfvorschriften haben sich durchaus bewährt. Schwierigkeiten sind nunmehr aller- dings dadurch entstanden, dass im modernen Elektromaschinen- und Gerätebau in bestimmten Fäl- len statt mineralischen Isolierölen synthetische Öle auf Silikonbasis benutzt werden.
Diese hin- sichtlich ihrer Isolier- und Kühleigenschaften ohne Zweifel hervorragenden synthetischen Isolier- öle haben gegenüber den mineralischen Ölen allerdings den Nachteil, dass im Falle eines Durchschlages die Elektroden der Funkenstrecke stark verschmutzen, so dass nach jedem im Prüfgerät erzwungenen Durchschlag die Elektroden herausgenommen und gereinigt werden müssen, bevor der nächste Durchschlag im Prüfzyklus gemacht werden konnte, widrigenfalls nur verfälschte Prüfungsergebnisse gewonnen werden konnten. Dass durch diese laufende Reinigung der Prüfvorgang erheblich erschwert worden ist, bedarf wohl keiner näheren Erläuterung.
Durch die Lichtbogenenergie beim Durchschlag bilden sich in diesen synthetischen Ölen Zersetzungsprodukte, die mittels der bei solchen Prüfgeräten üblicherweise eingebauten Rühreinrichtungen nicht aus der Funkenstrecke entfernt werden können. Die erwähnten Zersetzungsprodukte, die in diesen synthetischen Ölen durch die Lichtbogenenergie entstehen, sind gelartig, haften fest an den Elektroden der Funkenstrecke an und können nur durch eine intensive Reinigung derselben beseitigt werden. Es wurde dabei festgestellt, dass solche Zersetzungsprodukte in umso grösserem Ausmass anfallen, je grösser die im Lichtbogen beim Durchschlag freigesetzte Energie ist.
Wird die beim Durchschlag freigesetzte Lichtbogenenergie kleiner gehalten, so fallen Zersetzungsprodukte in kaum mehr nennenswertem Ausmass an, so dass die vorstehend erwähnte und sehr umständliche Reinigung der Elektroden entfallen kann. Vielmehr kann ein Prüfzyklus, der ja mehrere Durchschläge in zeitlicher Folge beinhaltet, abgewickelt werden, ohne dass nach jedem Durchschlag nunmehr die Elektroden gereinigt werden müssen und ohne dadurch das Messergebnis zu verfälschen, wie umfangreiche Versuche bescheinigt haben.
Um diese Lichtbogenenergie beim Durchschlag klein zu halten und damit das Entstehen dieser gelartigen, nachfolgende Messungen fälschende Zersetzungsprodukte zu unterbinden, wäre es zweckmässig, den Prüftransformator mit einem möglichst hohen Innenwiderstand auszubilden. Dem steht jedoch die Forderung entgegen, dass der Kurzschlussstrom beim Durchschlag an der Funkenstrecke der Prüfeinrichtung nach den schon oben erwähnten Prüfvorschriften (beispielsweise nach VDE 0370) bei Spannungen, die grösser als 15 kV sind, mindestens 20 mA betragen muss.
Diese Forderung rührt daher, dass sich bei zu hohem Innenwiderstand der Prüfeinrichtung und damit zu kleinem Kurzschlussstrom nicht in jedem Fall bei einem Durchschlag sofort ein Lichtbogen von einer Elektrode zur andern bilden kann, sondern unter Umständen nur ein Teildurchschlag entsteht, da durch den hohen Innenwiderstand die Spannung zusammenbricht. Durch diesen Effekt würde man dann falsche Durchschlagwerte erhalten.
Hier setzt nun die Erfindung ein, die zur Überwindung dieser antagonistischen Forderungen und zur Lösung des anstehenden Problems vorschlägt, dass die Kurzschlussimpedanz der Schalungsanordnung spannungsabhängig veränderbar ist und mit steigender Spannung vergrössert wird.
Dies kann mittels ohmscher und/oder induktiver Widerstände geschehen. Dabei können mit wachsen-
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der, steigender Spannung Widerstände einzeln zugeschaltet werden oder bei entsprechendem Schaltungsaufwand kann der Widerstand kontinuierlich mit steigender Spannung wachsen.
Grundsätzliche Ausführungsbeispiele - ohne die Erfindung darauf einzuschränken - zeigen die Fig. l bis 4 in schematischen Schaltbildern.
Fig. 1 veranschaulicht eine erste Ausführungsform der Erfindung. Die Funkenstrecke --1--, die in einem zu prüfenden Medium aufnehmenden Behälter --2-- angeordnet ist, ist über die spannungsführenden Leitungen --3-- und die Schutzwiderstände --4-- hochspannungsseitig mit der Sekundärwicklung --5-- des Prüftransformators verbunden.
Die Primärwicklung --6-- wird netzseitig angespeist, wobei zum Hochfahren der Prüfspannung ein Regeltransformator oder das Po- tentiometer--7--dient. In der zur Primärwicklung --6-- des Regeltransformators führenden Leitung --8-- sind nun mehrere Widerstände --9-- hintereinander geschaltet, wobei jeder Widerstand --9-- mit einem parallel zu ihm angeordneten Schalter --10-- kurzschliessbar ist. Ein an
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chem der Durchschlag an der Funkenstrecke erwartet werden kann, mehrere oder gar alle Wider- staande --9-- in der Zuleitung --8-- zur Primärwicklung --6-- zugeschaltet sind.
Durch ent- sprechende Bemessung der Widerstände wird dadurch erreicht, dass nicht nur, wie die Prüfvor- schriften verlangen, bei Spannungen grösser als 15 kV der Kurzschlussstrom mindestens 20 mA auf- weist, vielmehr wird dadurch erreicht, dass auch bei höheren Prüfspannungen, die ja in der Regel stets angefahren werden, der Kurzschlussstrom dieses Ausmass nicht oder je nach Bemessung der Widerstände nur unerheblich überschreitet, wodurch wie die Erfahrung zeigt, das Entstehen der eingangs geschilderten Zersetzungsprodukte in den synthetischen Ölen mit Erfolg so herabgesetzt werden kann, dass eine normale Messung möglich ist.
Im Falle des Durchschlages öffnet der im Sekundärkreis fliessende Kurzschlussstrom über entsprechende hier nicht dargestellte Steuerglieder den Schalter --12-- und unterbricht die weitere Leistungszufuhr zur Primärwicklung --6--. Dies ist auch bei den herkömmlichen Prüfgeräten dieser Art der Fall, so dass die Steuerung des Schalters --12-- hier nicht weiter erläutert werden muss.
Zur Symmetrierung der Einrichtung kann auch eine Schaltung vorgesehen werden, wie sie Fig. 2 schematisch zeigt. Zur Bezeichnung gleicher Teile sind hier gleiche Hinweisziffern wie in Fig. l verwendet worden. Die Widerstände --9-- und die ihnen parallel zugeordneten Schalter --10-- sind hier symmetrisch und paarweise vorhanden und werden vom Steuergerät --11-- auch jeweils symmetrisch angesteuert.
Die Widerstände, die in den Schaltbildern nach den Fig. l und 2 gezeigt worden sind, sind ohmsche Widerstände. Die Widerstandszunahme mit steigender Spannung ist bei dieser Schaltung diskontinuierlich, d. h. der innere Widerstand des Regeltransformators nimmt mit steigender Spannung schritt- oder stufenweise zu. Die Grösse der einzelnen Stufen der Zunahme des Innenwiderstandes hängt ab von der Bemessung dieser Widerstände, deren Anzahl je nach Bedarf vergrössert wird oder verkleinert werden kann. Die in einem Leitungszug in Serie liegenden Widerstände können jeweils gleich bemessen sein, es ist aber auch möglich, Widerstände unterschiedlicher Grösse hintereinander zu schalten.
Eine zweckmässige Regelmöglichkeit auf induktiver Basis zeigt Fig. 3. Die der Spannungsregelung dienende Wicklung --7'-- ist hier als einseitig offene Wicklung ausgebildet, wobei die netzseitige Anspeisung U, eventuell mit einer gegenüber der üblichen Netzspannung reduzierten Spannung, dieser Wicklung weniger Windungen umfasst als der für die Regelung der Spannung über-
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ten Spar-Regel-Transformator. Beim Hochfahren der primären Spannung werden immer mehr Windungen der Wicklung --7'-- in den Stromkreis einbezogen und dadurch der Kurzschlusswiderstand des Transformators erhöht.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist ersichtlich, dass zur Änderung des Widerstandes
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auch ein Potentiometer --13-- oder auch eine regulierbare Drossel eingesetzt werden können. Ein solches Potentiometer --13-- bzw. eine regulierbare Drossel können mit dem Regeltransformator - bzw. achsgleich gekoppelt werden, so dass bei steigender Spannung sich gleichzeitig der Widerstand in dem Potentiometer bzw. der Drossel entsprechend erhöht.
Unter den Begriff Isolier- und/oder Kühlmedien fallen selbstverständlich alle gasförmigen, flüssigen oder festen Medien, die den Isolier- und/oder Kühlanforderungen entsprechen.
Durch die erfindungsgemäss vorgeschlagene Zuschaltung von Widerständen ohmscher und/oder induktiver Art in Abhängigkeit der Zunahme der Primärspannung der Primärwicklung des Transformators können auch synthetische Isoliermedien unter Berücksichtigung der Prüfvorschriften getestet werden, ohne dass es einer umständlichen oder aufwendigen Reinigung der Funkenstrecke nach jedem Durchschlag bedarf. Die gezeigten Ausführungsbeispiele sollen die Erfindung nicht auf ohmsche und/oder induktive Widerstände einschränken.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Gerät zum Prüfen der elektrischen Durchschlagfestigkeit von Isolier- und/oder Kühlmedien, insbesondere von Isolierölen für elektrische Apparate und Geräte (Transformatoren, Wandler, Schalter od. dgl.) mit einem Behälter und einer darin angeordneten, an der Hochspannungsseite eines Transformators angeschlossenen Funkenstrecke, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzschlussimpedanz der Schaltungsanordnung spannungsabhängig veränderbar ist und mit steigender Spannung vergrössert wird.