Anordnung zum Prüfen von elektrischen Stromimterbrechern, insbesondere von Hochspannungs-Hochleistungsschaltern.
Die Erfindung-betrifft eine Anordnung zum Prüfen des Abschaltvermogens von elek trischen Stromunterbrechern, insbesondere von Hochspannungs-Hochleistungsschaltern. Das Ahsehaltvermögen dieser Apparate wird dabei bestimmt durch das Produkt des abzuschal- tenden Stromes und der nach der Stromunter breehung auftretenden wiederkehrenden Spannung.
Neuzeitliehe Hochspannungssehalter werden für grosse Schaltleistungen gebaut, und zwar bedingt durch die Zusammenballung grosser Kurzsehlussleistungen infolge der Ver masehung der Netze. Es ist daher mit Rüeksicht auf den Kostenaufwand für entspre chende Prüfsätze nicht mehr möglich, diese Sehaltapparate direkt mittels eines Kurzschlu#- generatoraggregates zu prüfen. Ebenso kommt eine Prüfung im Netz paraktisch kaum in Betracht, weil sie nicht ohne Gefahr für die Stromversorgung grosser Gebietsteile durch- führbar ist.
Aus diesem Grunde hat man bereits frühzeitig Prüfanordnungen entwickelt, bei denen der Absehaltstrom einer Energiequelle hoher Stromstärke, aber geringer Spannung entnommen wird. Die Spannungsbeanspruchung durch die wiederkehrende Spannung dagegen wird in der Weise nachgeahmt, dass naeh der Stromunterbrechung eine entsprechend hohe Spannung an die Kontakttrennstelle gelegt wird, die einer zweiten Energiequelle mit hoher Spannung, aber geringer Stromstärke entnommen wird. Es ist daher ausreichend und bekannt, als Prüfspannung eine Stossspannung zu benutzen. Für das zeitgerechte Einsetzen des Prüfspannungsstosses sind dabei besondere Zünd-bzw. Steuerkreise vorgesehen.
Derartige Prüfanordnungen mit getrennten Strom-und Spannungsprüfkreisen gewährleisten aber nur dann eine vollgültige Prüfung, wenn dafür gesorgt wird, dass die Prüfung hinsichtlieh der Strom-und Span nungsbeanspruchung des Prüflings möglichst unter genau den gleichen Bedingungen erfolgt, denen später die Schalter im Netzbetrieb ausgesetzt sein können. Dabei ist anderseita Vorsorge zu treffen, dass nicht die hohe Prüfspannung beim Anlegen an die Kontakttrennstelle nach erfolgter Stromunterbrechung auch in den den Abschaltstroin liefernden Stromkreis übertritt, der für diese hohe Spannung nicht isoliert ist.
Von den zahlreich bekannt gewordenen Prüfsehaltungen ist in dieser Hinsicht eine Anordnung vorteilhaft, bei der in Reihe mit dem Prüfling eine zweite Sehaltstrecke vorgesehen ist, deren Aufgabe darin besteht, den den Prüfstrom liefernden Kreis nach erfolgter Stromunterbreehung abzuschalten, damit nunmehr die hohe Prüfspannung an die zu prüfende Kontakttrennstelle gelegt werden kann.
Da jedoch dieser Prüfspannungsstoss die für kleinere Spannung isolierte Strom quelle grosser Stromstärke in keinem Falle beanspruehen darf, muss die Serienschal. tstrecke entweder sieherer arbeiten als der Prüfling, was beim Erreichen der Grenzlei- stung nicht mehr ohne weiteres gewährleistet ist, oder aber man muss zwischen dem nul- durchgang des Absehaltstromes und dem Anlegen der die wiederkehrende Spannung verkörpernden hohen Prüfspannung eine kurze Pause einlegen, um der Serienschaltstrecke Gelegenheit Zll geben, eine genügend hohe Spannungsfestigkeit zu erlangen.
Highdurch aber werden die Prüfbedingungen, wenn aueh nur geringfügig, so doch gerade in dem kritischen Zeitpunkte der Prüfung gegenüber den tatsäehlieh im Netzbetrieb möglieherweise auftretenden Bedingungen etwas abgewandelt t und dadurch der Wert der vorgenommenen Schalterprüfung herabgesetzt.
Da ein wesentlieher Teil der Schlaterbean spruehung sieh auf den Bereich kurz vor und kurz naeh dem Nulldurchgang des Stromes erstreekt, ist im Anschlu# an bekannte Sehaltungen für die Prüfung von Schlatern vorgeschlagen worden, eine Prüfsehaltung in Form eines Schwingkreises höherer Frequenz anzuwenden. Hierbei lässt sich ein an die Originalbeanspruchung angepasster steiler Abfall des Stromes vor dem Nulldurchgang und eine unmittelbar ansteigende wiederkehrende Spannung an der Kontakttrennstelle erreichen.
Die Erfindung bezweckt, diesen bekannten Prüfanordnungen gegenüber in erster Linie die richtige strom- und spannungsmässige Beanspruchung des zu prüfenden Stromunterbreehers sicherzustellen. Sie erreicht dies dadurch, dass bei einer Prüfanordnung, bei der der Prüfstrom und die Prüf Spannung getrenn- ten Energiequellen entnommen werden, er findungsgemäss dem Prüfstrom kurz vor seinem Nulldurchgang ein Stromimpuls klei- nerer Amplitude, aber höherer Frequenz so überlagert wird, dass der resultierende Strom im Prüfsehalter die Nullinie mit der richtigen, der Amplitude des Kurzschlu#stromes ent spreehenden Neigung dI/dt erreicht.
Die Hoeh spannungsstromquelle ist zweckmässig so bemessen, dass sie unabhängig von der Kurzschlussstromquelle der Unterbreehungsstreeke des Prüflings einen Strom aufzwingt, der mindestens den Augenblickswerten des auftretenden Kurzschlu#stromes vor dem Null- durehgang entsprieht.
UmdieIIoehstromquellevor der hohen Prüfspannung zu schützen, kann in bekannter Weise in Reihe mit dem Prüfling eine zweite Unterbrechungsstrecke zum Abtrennen der den Prüfstrom liefernden Energiequelle vor dem Anlegen der hohen Prüfspannung an die Schaltstrecke des Prüflings vorgesehen sein.
Dabei wird der Stromimpuls höherer Fre quenz so über beide Unterbrechungsstrecken geführt, dass der Prüfstrom beim Stromnull- durchgang an dem Prüfling zeitgerecht mit der richtigen Neigung auf die Nullinie auftrifft, an der mit ihm in Reihe liegenden Schaltstreeke dagegen vorzeitign durch Null geht.
Die Erfindung wird naehstehend an Hand der Zeichnung in zwei Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.
Entsprechend Fig. 1 besteht die Prüfanordnung aus dem Stromkl eis 1 dem Spannungskreis 2 und dem Steuerkreis 3. Der Stromkreis enthält den Transformator 4, des- sen Leistung so bemessen ist, dass der ge wünschte Kurzsehlussstrom geliefert wird, und zwar bei einer Spannung, die gro# geoug ist, um den Kurzschlu#strom von der Lichtbogenspannung der Schalterkontakte im we sentlichen unabhängig zu machen. Bei Pre#- luftschaltern werden weniger als 10 kV ausreichend sein. weil die Liehtbogenspannung in diesem bis zum Nulldurchgang konstant ist und etwa 1, 5 bis 2 kV beträgt.
Bei Flüssigkeits sehaltern mit starkstromabhängiger Brenn- spannung wird man hoher gehen. Jedoeh wird bei der erfindungsgemässen Anordnung er reieht, da# das kritische Stromgebiet vor dem Nulldurehgang nicht mehr dureil den Kurz- schlusstransformator bestimmt ist.
Der Kurz- sehlussvorgang wird eingeleitet durch das
Schliessen des Sehalters 5, worauf sich die beiden Schaltstreeken 6 und 7 des zu prüfen- den Sehalters dureh die übliche Automatik offnen. Dabei ist die Schaltstrecke 6 der eigentliehe Prüfling, während die Sehaltstrecke 7 einen andern, für die Prüfung un henutzten Sehaltpol bildet, der den Schutz des Hochstrom-oder Kurzschlusskreises 1 vor der Hoehspannung zu übernehmen hat.
Die Energiequelle 2 für den Spannungs kreis bildet der Kondensator 8, der durch einen Hoehspannungswandler 9 über das Ventil 10 aufgeladen wird. Die im Kondensator gespeieherte Energie soll gross genug sein, damit kurz vor dem Nulldurehgang des Kurz- schlussstromes diesem ein Zusatzstrom überlagert werden kann, von einer Amplitude, die etwa den Momentanwerten des vom Transformator 4 gelieferten Hauptstromes entspricht.
Die Entladung des Kondensators 8 über die Drossel 11 wird durch die Zündung der Ventilstrecke 12 eingeleitet, die von dem Zündkreis 3 sichergestellt wird. Durch diesen stromstoss über die jetzt parallelliegenden Sehaltstrecken 6 und 7 werden drei wichtige Funktionen erfüllt, und zwar wird zunächst der Stromflu# durch den Prüfling 6 nicht dureh den mit kleiner Spannung arbeitenden Stromkreis 1 bestimmt, sondern im kritischen Gebiet kleiner Amplitudenwerte, in dem die Liehtbogenspannung unter Umständen stark ansteigen kann, von der hohen treibenden Spannung des Kreises 2. Der Zusatzstrom addiert sich also im Prüfling 6 zum Haupt- strom.
Weiter wird die abfallende Flanke des Stromes und die auftreibende Sprungspan- nung nach dem Nulldurchgang nieht willkürlieh aneinandergereiht, sondern in derselben Weise funktionell miteinander verbunden wie im Netzbetrieb. Schlie#lich vermindert der Zusatzstrom, der über die Kontakte des Serienschalters 7 geführt wird, an diesem den Hauptstrom und schafft einen Nulldurch- gang, in dem die Abtrennung des Stromkrei ses zwanglos und sieher erfolgt.
Im einzelnen ist der Vorgang dabei der, da# beim Auslosen des Hochspannungskreises 2 der Strom über beide Schaltstrecken 6 und 7 fliesst, und zwar bei der Schaltstrecke 6 in Richtung des Kurzsehlussstromes und bei der Schaltstrecke 7 in Gegenrichtung, wie aus Fig. 2a und 2b hervorgeht. In Fig. 2a bedeutet Ik den Kurzschlussstrom (Hauptstrom), der die beiden Schaltstrecken 6 und 7 gleich- zeitig durchfliesst. I6 und I7 sind-nur schematisch angedeutet-die Ströme aus dem Hochspannungskreis.
Die Verhältnisse kurz vor dem letzten Nulldurchgang dieses Kurzschlussstromes, wo sich dem abfallenden Kurzschlussstrom der Stromimpuls kleinerer Amplitude, aber höherer Frequenz iiberlagert, sind in Fig. 2b gesondert dargestellt. Für den Strom aus der Hochspannungsquelle erscheinen die Schaltstrecken 6 und 7 parallel geschaltet, so dass eine Stromverteilung erfolgt. In dem Zweig mit der Schaltstrecke 7 flirt der Teilstrom I7 dem Hauptstrom Il { entgegen. In der Schaltstrecke 6 haben Ik und der andere Teilstrom I6 die gleiche Richtung.
An der Schaltstrecke 6 erfolgt somit eine Addition der Augenblickswerte, in der Schaltstrecke 7 dagegen eine Subtraktion der Augenblickswerte, deren Ergebnis durch die Kurve Ik' dargestellt ist. Die gestrichelte Kurve I7' dient zur leichteren Bestimmung des Nullpunktes des in der Schaltstrecke 7 durch Null gehenden Kurzschlussstromes.
Durch den Wegfall des Teilstromes I7 nach der Offnung der Schaltstrecke 7 steigt die Spannung im Kondensator 8 geringfügig an, so dass der nunmehr allein fliessende Strom 1 ebenfalls geringfügig stärker wird. Dieser mit I6'bezeichnete Strom ist dann der Strom, in den der Kurzschlussstrom Z nach seiner Umwandlung in Ik'übergeht. Die zeitliche Differenz zwischen den Nulldurchgängen der Stroma in den Schaltstrecken 6 und 7 ist mit t bezeichnet. Diese Zeitdifferenz ist von der Grösse des Teilstromes I7, die wiederum durcli die Höhe der Reaktanzen im Stromkreis 1 bestimmt ist, abhängig.
Bei grossen Ströme 17 wird die Zeitdifferenz t grösser, bei kleinen Strömen I7 wird die Zeitdifferenz entsprechend kleiner.
Die Löschbedingungen für die Schalter- strecke 7 sind günstig, da als wiederkehrende Spannung nur der Scheitelwert der Spannung des Kurzschlusstransformators auftritt. Es ist also damit zu 1 rechnen, da# die Linter- brechung gelingt und bis zum Auftreten der Sprungspannung eine Ruhezeit eintritt, in der die elektrisehe Festigkeit dieser Sehalt streeke völlig hergestellt ist. Über die Strecke 6 fliesst nach dem Lösehen der Schaltstreeke 7 ein geringfügig erhöhter Stromimpuls aus s dem Spannungskreis 2. Man hat es durez.
Dimensionierung der Schwingkreisinduktivität 11 in der Hand, den kritischen Wert des (-)kurzvordemNulldurehgangzu variie \/ ren. Nach dem Nulldurehgang des Stromimpulses höherer Frequenz erseheint die Spannung des umgeladenen Kondensators als Sprungspannung, wobei ihre Einschwingfre quenz durch gegen Erde geschaltete Zusatzkapazitäten den im Netz praktisch auftretenden Einschwingfrequenzen angepasst werden kann.
Für den Fall der Wiederzündung des Prüflings wird der Stromkreis für den höher frequenten Strom über die Schutzdrossel D@ die Primärwicklung des Transformators 21, die Erdverbindung und das Ventil 13 3 geschlossen. Das Ventil 12 ist in diesem Fall gesperrt, da es den Strom nur in einer Richtung durchlä#t. Das Ventil 13 ermäglicht zusammen mit dem Ventil 1 2 eine mehralige Schwingung des Stromes in Kreis 2, was für Prüfungen wichtig ist, bei denen der Schalter z. B. erst naeh mehrmaligem Strommulldurchgang endgültig unterbrochen werden soll.
Die Anstiegsgeschwindigkeit dieses Rüekzündungs- stromes, auf die es unter Umständen auch ankommen kann, lä#t sieh weitgehend dadurch variieren, dass das Ventil an eine An zapfung der Sehwingdrossel angeschlosson wird.
Die Umladung des Kondensators 8 braucht praktisch nur einmal vorgenommen zu werden, wenn es sich bei den Prüflingen um Schalter handelt, bei denen man mit einer sicheren Unterbrechung im ersten Nulldureh- gang naeh der Kontakttrennung reehnet, so dass also auch eine minmalige Wiederazüng als ein Versager angesehen wird.
Handelt es sich dagegen um Sehalter, bei denen man bei der betriebsmässigen Abschal- tung z. B. erst bei dem dritten Stromnulldurchgang mit der endgültigen Stromunterbreehung rechnet, so ist es zweekmässig, wie vorher erwähnt, dafür wu sorgen, dass die Spannungsprüfung erst bei diesem Nulldurch- gang vor sieh geht. Diese Möglichkeit des Vorgages bedeutet eine Vereinfaehung des Zündkreises 2 für das Ventil 12, das durch das antiparallele Ventil 13 überbrückt ist, damit im Falle einer Wiederzündung des Prüflings der Rückstrom in voller Hoche fliessen kann.
Der Zünkeis 3 hat sieherzustellen, dass der Zündeinsatz des Ventils 12 kurz nach dem Öffnen der Kontakte einige elektrische Grade vor dem Nulldurchgang des Kurzschlussstromes erfolgt. Als Kriterium für die Öffnung der Kontakte wird die Liehtbogenspannung an den Schalterstrecken gegen Erde benutzt, und zwar an dem Kondensator 14, der unter Umständen ein Glied eines kapazitiven Spannungsteilers ist. Unmittelbar lässt sich diese Spanung nur dann als Zündspannung verwendcn, wenn das Trennen der Kontakte immer bei einer Stromriehtung erfolgt.
Da das nieht vorausgesetzt werden soll, die Spannung also sowohl positiv als auch negativ gegen Erde sein kann, werden von den Teilspannungen 15 bzw. 16 die Gitter der im Gegentakt geschalteten Röhren 17 bzw. 18 erregt, so dass in jedem Fall an dem gemeinsamen Anodenwiderstand 19 ein einsinniger Impuls entsteht, der entgegen der sperrenden Vorspannung 20 das Ventil 12 zündbereit macht. Der eigentliehe Zündimpuls wird durch den Kurzschlussstrom selbst ausgelöst, der über den Wandler 21 den gesättigten Transformator 22 erregt, so dass hier in der Umgebung des Nulldurehganges bei der Ummagnetisierung ein Zündimpuls für 12 erzeugt wird.
Die genaue Lage des Zündimpul- ses in bezug auf den Nulldurchgang wird durch die Vormagnetisierungswieklung 23 eingeregelt.
Die Ventilstrecke 12 und die antiparallele Ventilstreeke 13 können als Quecksilberdampf
Hochspannungsventile ausgeführt werden, wobei die Präzision des Zündeinsatzes ohne weiteres gesichert ist. Wenn man annimmt, da# die Sperrspannung 250 kV betragen soll, die als Sprungspannung von einer Sehalterstreeke ausgehalten werden sollen, und die Amplitude des Zündstromes 5 to des Kurz- sehlussstromes sein soll, so erhält man bei den zu beherrschenden Maximalstromen eine Ventilbelastung mit 1000 Amax. Die Ventile sind sperrspannungsmässig nur vor dem Zündpro- xess belastet.
Diese Tatsache ermöglicht es, die Sprungspannung an der Schalterstrecke noch zu verdoppeln. Wenn man an Stelle des Ventils 13 einen Serienschwingkreis mit der doppelten oder vierfaehen Frequenz gegenüber der Frequenz des Zusatzstromes legt, wie Fig. 3 zeigt, so wird in der llalbwelle der Umladung des Konden sators 8a über die Drossel 11a das Potential des Kondensators 8b gegen Erde durch dop pelte Umladung über die Drossel 116 wieder auf den urspriinglichen Wert gebracht, so da# die Kondensatorspannungen sich jetzt addieren.
Das Ventil 12 ist jetzt vor der Zündung und naeh dem Ausgleichsvorgang sperrspannungsmässig ausgenutzt.
In der Schaltung entspreehend Fig. 1 kann die Kombination der antiparallelen Ventile 12 und 13 durch eine gesteuerte Funkenst reeLenanordnung genügender Leistungsfähig- keit ersetzt werden, wie sie in Fig. 4 darge- stellt ist. In dieser Figur bedeuten die Kugeln F1 und 2 die beiden Funkenstreeken und Z eine Zündelektrode der Funkenstrecke-Fg, die an dem einen Ende der Sekundärwick- lung eines Impulstransformators Ti liegt, während die Funkenstreeke F, mit dem andern Ende dieser Wicklung verbunden ist.
I) er Transformator Ti wird über eine Steuer- einriehtung St von dem Transformator 21 her mit Steuerimpulsen versehen. Die Funkenstrecke wird dadurch gezündet, dass durch Verformung des elektrischen Feldes an der Zundelektrode Z eine starke Feldzusammen- drängung hervorgerufen wird, die zu einem Überschlag zwischen den Funkenstrecken führt. Da die Funkenstrecken in beiden Richtungen zünden, entfällt eine ähnliche Einrich- tung, wie sie das Entladungsventil 13 darstellt.
Der Vorteil, den die Funkenstrecken gegen- über Entladungsröhren besitzen, beruht darin, dass sie leicht den jeweilig erforderlichen Prüfspannungen durch einfache Abstands änderungen angepasst werden können und auch an keine Spannungsbegrenzung gebunden sind. Entladungsröhren dagegen können nur für bestimmte Höchstspannungen, die weit unter den häufig erforderlichen liegen, gebaut werden, ausserdem benötigen sie Heiz sspannungsquellen, die auf Hochspannungspotential liegen müssen.
Dadurch wird die ganze Prüfanlage, abgesehen von dem gegen über Funkenstrecken an sich schon höheren Preis der Entladungsröhren, verteuert, so dass man in der Praxis die gesteuerten Funkenstrecken zur Auslösung der Prüfspannung bevorzugt.
Arrangement for testing electrical current interrupters, in particular high-voltage high-performance switches.
The invention relates to an arrangement for checking the disconnection capacity of elec tric circuit breakers, in particular of high-voltage high-performance switches. The holding capacity of these devices is determined by the product of the current to be switched off and the voltage that occurs after the current is interrupted.
Modern high-voltage switches are built for large switching capacities due to the accumulation of large short-circuit outputs as a result of the disruption of the networks. With a view to the cost of the corresponding test sets, it is therefore no longer possible to test these safety devices directly using a short circuit generator set. Likewise, a test in the network is hardly considered in practice because it cannot be carried out without endangering the power supply for large areas.
For this reason, test arrangements were developed at an early stage in which the cut-off current is taken from an energy source with a high current but low voltage. The voltage stress due to the recurring voltage, on the other hand, is imitated in such a way that, after the power interruption, a correspondingly high voltage is applied to the contact separation point, which is taken from a second energy source with high voltage but low current. It is therefore sufficient and known to use a surge voltage as the test voltage. For the timely onset of the test voltage surge, special ignition or Control circuits provided.
Such test arrangements with separate current and voltage test circuits only guarantee a fully valid test if it is ensured that the test with regard to the current and voltage stress on the device under test is carried out under exactly the same conditions as possible to which the switches may later be exposed in mains operation . On the other hand, precautions must be taken to ensure that the high test voltage when applied to the contact separation point does not also pass into the circuit supplying the switch-off current, which is not isolated for this high voltage.
Of the numerous test circuits that have become known, an arrangement is advantageous in this regard in which a second stop section is provided in series with the test object, the task of which is to switch off the circuit supplying the test current after the current has been interrupted, so that now the high test voltage is applied to the testing contact separation point can be placed.
However, since this test voltage surge must under no circumstances place a strain on the current source of high amperage that is isolated for lower voltage, the series scarf must. Either work safer than the test object, which is no longer guaranteed when the limit is reached, or you have to take a short break between the zero crossing of the cut-off current and the application of the high test voltage, which embodies the recurring voltage, in order to Series switching path give Zll the opportunity to achieve a sufficiently high dielectric strength.
As a result, however, the test conditions are somewhat modified, if only slightly, at the critical point in time of the test compared to the conditions that might actually occur in network operation, and the value of the switch test carried out is thereby reduced.
Since a substantial part of the Schlaterbean spruehung see the range shortly before and shortly after the zero crossing of the current, it has been proposed following known Sehungen for testing Schlater to use a test circuit in the form of a resonant circuit of higher frequency. A steep drop in the current before the zero crossing and an immediately increasing, recurring voltage at the contact separation point can be achieved here, which is adapted to the original stress.
The aim of the invention is to ensure, in relation to these known test arrangements, primarily the correct current and voltage loading of the current interruptor to be tested. It achieves this in that in a test arrangement in which the test current and the test voltage are taken from separate energy sources, according to the invention, a current pulse of smaller amplitude but higher frequency is superimposed on the test current shortly before its zero crossing so that the resulting Current in the test switch reaches the zero line with the correct slope dI / dt corresponding to the amplitude of the short-circuit current.
The high voltage current source is expediently dimensioned in such a way that, regardless of the short-circuit current source, it forces the interruption path of the DUT a current that corresponds to at least the instantaneous values of the short-circuit current that occurs before the zero passage.
In order to protect the low voltage source from the high test voltage, a second interruption path can be provided in a known manner in series with the test object to disconnect the energy source supplying the test current before the high test voltage is applied to the switching path of the test object.
The higher-frequency current pulse is routed over both interruption paths in such a way that the test current hits the zero line with the correct inclination on the test object at the right time, while at the switching path in series with it, it passes through zero prematurely.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawing in two exemplary embodiments.
According to FIG. 1, the test arrangement consists of the current circuit 1, the voltage circuit 2 and the control circuit 3. The circuit contains the transformer 4, the power of which is dimensioned so that the desired short-circuit current is delivered, namely at a voltage that is large in order to make the short-circuit current essentially independent of the arc voltage of the switch contacts. With Pre # air switches, less than 10 kV will be sufficient. because the arc voltage in this is constant up to the zero crossing and is about 1.5 to 2 kV.
In the case of liquid holders with an operating voltage that is dependent on a high current, you will go higher. In any case, with the arrangement according to the invention it is achieved that the critical current area before the zero transition is no longer determined by the short-circuit transformer.
The short-circuit process is initiated by the
Closing of the holder 5, whereupon the two switching paths 6 and 7 of the holder to be tested open by the usual automatic. The switching section 6 is the actual test item, while the contact section 7 forms another contact pole which is not used for the test and which has to protect the high-current or short-circuit circuit 1 from the high voltage.
The energy source 2 for the voltage circuit forms the capacitor 8, which is charged by a high voltage converter 9 via the valve 10. The energy stored in the capacitor should be large enough so that an additional current can be superimposed on it shortly before the short-circuit current passes zero, with an amplitude that corresponds approximately to the instantaneous values of the main current supplied by the transformer 4.
The discharge of the capacitor 8 via the throttle 11 is initiated by the ignition of the valve path 12, which is ensured by the ignition circuit 3. This surge of current through the now parallel power lines 6 and 7 fulfills three important functions, namely first of all the current flow through the test object 6 is not determined by the circuit 1 operating with low voltage, but in the critical area of small amplitude values, in which the light arc voltage can increase sharply under certain circumstances, from the high driving voltage of circuit 2. The additional current is added to the main current in test item 6.
Furthermore, the falling flank of the current and the upward surge voltage after the zero crossing are not randomly strung together, but functionally linked to one another in the same way as in network operation. Finally, the additional current, which is routed via the contacts of the series switch 7, reduces the main current at the latter and creates a zero crossing in which the circuit is disconnected in an unconstrained manner.
In detail, the process is that # when the high-voltage circuit 2 is triggered, the current flows over both switching paths 6 and 7, namely in the switching path 6 in the direction of the short-circuit current and in the switching path 7 in the opposite direction, as shown in FIGS. 2a and 2b emerges. In FIG. 2a Ik denotes the short-circuit current (main current) which flows through the two switching paths 6 and 7 at the same time. I6 and I7 are - only indicated schematically - the currents from the high-voltage circuit.
The relationships shortly before the last zero crossing of this short-circuit current, where the falling short-circuit current is superimposed by the current pulse of smaller amplitude but higher frequency, are shown separately in FIG. 2b. For the current from the high-voltage source, the switching paths 6 and 7 appear to be connected in parallel, so that the current is distributed. In the branch with the switching path 7, the partial flow I7 flirts against the main flow II {. In the switching path 6 Ik and the other partial current I6 have the same direction.
The instantaneous values are thus added at the switching path 6, whereas the instantaneous values are subtracted in the switching path 7, the result of which is represented by the curve Ik '. The dashed curve I7 'is used to more easily determine the zero point of the short-circuit current going through zero in the switching path 7.
Due to the elimination of the partial current I7 after the switching path 7 has opened, the voltage in the capacitor 8 rises slightly, so that the current 1, which now flows alone, is also slightly stronger. This current labeled I6 'is then the current into which the short-circuit current Z changes after its conversion to Ik'. The time difference between the zero crossings of the stroma in the switching paths 6 and 7 is denoted by t. This time difference depends on the size of the partial current I7, which in turn is determined by the level of the reactances in the circuit 1.
In the case of large currents 17, the time difference t becomes greater; in the case of small currents I7, the time difference becomes correspondingly smaller.
The quenching conditions for the switch section 7 are favorable, since only the peak value of the voltage of the short-circuit transformer occurs as the recurring voltage. It is therefore to be reckoned with, that the linter break succeeds and a rest period occurs before the jump voltage occurs, in which the electrical strength of this line is completely established. After the switching path 7 has been released, a slightly increased current pulse flows over the path 6 from s of the voltage circuit 2. It takes time.
Dimensioning of the resonant circuit inductance 11 in hand to vary the critical value of the (-) short before zero transition. After the zero transition of the higher frequency current pulse, the voltage of the reloaded capacitor appears as a jump voltage, with its transient frequency being practically that in the network due to additional capacitances connected to earth occurring transient frequencies can be adapted.
In the event of re-ignition of the test object, the circuit for the higher-frequency current is closed via the protective inductor D @, the primary winding of the transformer 21, the earth connection and the valve 13 3. The valve 12 is blocked in this case, since it only allows the flow through in one direction. The valve 13 allows together with the valve 1 2 a multiple oscillation of the current in circuit 2, which is important for tests in which the switch z. B. should only be finally interrupted after repeated electricity zero passage.
The rate of increase of this re-ignition current, which may also be important under certain circumstances, can be largely varied by connecting the valve to a tap of the vibrating throttle.
The recharging of the capacitor 8 only needs to be carried out once if the test objects are switches that are operated with a safe interruption in the first zero turn near the contact separation, so that a minimal repeat as a failure is seen.
If, on the other hand, it is a question of Sehalter, in which one z. If, for example, the final current interruption is only expected at the third current zero crossing, then it is two-fold, as mentioned before, to ensure that the voltage test only takes place at this zero crossing. This possibility of the preliminary means a simplification of the ignition circuit 2 for the valve 12, which is bridged by the anti-parallel valve 13, so that in the event of a reignition of the test object, the return current can flow at full level.
The trigger 3 has to ensure that the ignition start of the valve 12 takes place shortly after the contacts have opened a few electrical degrees before the short-circuit current crosses zero. As a criterion for the opening of the contacts, the arc voltage on the switch paths to earth is used, namely on the capacitor 14, which may be a member of a capacitive voltage divider. This voltage can only be used directly as ignition voltage if the contacts are always separated when the current is connected.
Since this should not be assumed, i.e. the voltage can be positive as well as negative to earth, the grids of the push-pull tubes 17 and 18 are excited by the partial voltages 15 and 16, so that in each case at the common anode resistor 19 a unidirectional impulse arises which, against the blocking bias 20, makes the valve 12 ready to ignite. The actual ignition pulse is triggered by the short-circuit current itself, which excites the saturated transformer 22 via the converter 21, so that an ignition pulse for 12 is generated here in the vicinity of the zero transition during magnetization reversal.
The exact position of the ignition pulse in relation to the zero crossing is regulated by the bias voltage 23.
The valve section 12 and the anti-parallel valve section 13 can be used as mercury vapor
High-voltage valves are carried out, the precision of the ignition insert is easily ensured. If one assumes that the blocking voltage should be 250 kV, which should be withstood as a jump voltage by a Sehalterstreeke, and the amplitude of the ignition current should be 5 to of the short-circuit current, then one obtains a valve load of 1000 Amax with the maximum currents to be controlled . The valves are only loaded in terms of blocking voltage before the ignition process.
This fact makes it possible to double the step voltage on the switch path. If, instead of the valve 13, a series resonant circuit with twice or four times the frequency compared to the frequency of the additional current is laid, as shown in FIG. 3, the potential of the capacitor 8b to earth is in the half-wave of the charge reversal of the capacitor 8a via the throttle 11a brought back to the original value by double reloading via the choke 116, so that the capacitor voltages now add up.
The valve 12 is now used in terms of blocking voltage before the ignition and after the compensation process.
In the circuit according to FIG. 1, the combination of the anti-parallel valves 12 and 13 can be replaced by a controlled spark arrester arrangement of sufficient performance, as shown in FIG. In this figure, the balls F1 and 2 denote the two spark lines and Z an ignition electrode of the spark gap-Fg, which is at one end of the secondary winding of a pulse transformer Ti, while the spark line F, is connected to the other end of this winding.
I) the transformer Ti is provided with control pulses from the transformer 21 via a control device St. The spark gap is ignited in that the deformation of the electrical field at the ignition electrode Z causes a strong field compression, which leads to a flashover between the spark gaps. Since the spark gaps ignite in both directions, a device similar to that represented by the discharge valve 13 is not required.
The advantage that the spark gaps have over discharge tubes is that they can easily be adapted to the test voltages required in each case by simply changing the distance and are also not tied to any voltage limitation. Discharge tubes, on the other hand, can only be built for certain maximum voltages, which are far below the often required ones, and they also require heating svoltage sources that must be at high voltage potential.
As a result, the entire test system is made more expensive, apart from the price of the discharge tubes, which is already higher compared to spark gaps, so that in practice the controlled spark gaps are preferred for triggering the test voltage.