Anordnung zur Stossprüfung eines Spartransformators, dessen Zusatzwick#ung durch einen Überspannungsableiter geschützt ist Zur Kupplung von elektrischen Verteilungsnetzen hoher Spannung werden in steigendem Mass Spar transformatoren benützt. Es ist schon vorgeschlagen worden, zum Schutz der Zusatzwicklung solcher Spartransformatoren überspannungsableiter, insbe sondere Ventilableiter mit Löschfunkenstrecke und spannungsabhängigem Widerstand zu verwenden, da derartige Zusatzwicklungen als Serienwicklung zwi schen zwei Netzen Überspannungsbeanspruchungen ausgesetzt sind, die im Verhältnis zu ihrer Nennspan nung ausserordentlich gross sind.
Wird z. B. ein Hochspannungsnetz mit 400<B>kV</B> verketteter Nennspannung mit einem 231-kV-Netz <B>-</B> beide Netze seien starr geerdet<B>-</B> verbunden, so beträgt die Phasen-Nennspannung der Zusatzwick lung nur<B>170</B> kV/173- ## <B>100 kV.</B> Auf diese Wicklung können nun aber Überspannungen aus dem 400-kV- Netz kommen, die dem Isolationspegel des 400-kV- Netzes entsprechen.
Isoliert man nun die Zusatz wicklung für diese hohen möglichen überspannungen, so muss also eine 100-kV-Wicklung in sich wie eine 400-kV-Wicklung isoliert werden, was einen ausser ordentlichen Isolationsaufwand und bei Grenz- leistungstransformatoren eine entsprechende Lei stungsreduktion zur Folge hat.
Der Isolationsaufwand lässt sich erheblich redu zieren, wenn die Zusatzwicklung durch Parallel schaltung eines Ableiters entsprechender Spannung geschützt wird. Wenn auch in dem oben erwähnten Beispiel kein Ableiter mit einer Nennspannung von <B>100 kV</B> verwendet werden kann, da im praktischen Betrieb mit erheblichen Spannungsüberhöhungen an der Zusatzwicklung zu rechnen ist, so bedeutet die Parallelschaltung eines Ableiters mit beispielsweise <B>230</B> kV Nennspannung schon eine erhebliche Redu zierung der erforderlichen Isolation und damit unter Umständen die Möglichkeit einer beträchtlichen Lei stungssteigerung gegenüber einem Transformator mit ungeschützter Zusatzwicklung.
Das wird deutlich, wenn man in Betracht zieht, dass der Schutzpegel eines Ableiters mit<B>230</B> kV Nennspannung etwa <B>870 kV</B> beträgt, der Schutzpegel für die Reihe 400<B>E</B> jedoch<B>1280 kV.</B>
Ein derartiger zur Zusatzwicklung parallel ge schalteter Überspannungsableiter ist als ein dem Transformator fest zugeordneter Bestandteil zu be trachten. Soll daher in einer Stossprüfung die Isolier- festigkeit eines so geschützten Spartransformators nachgeprüft werden, so ist eine solche Prüfung, sie sei zunächst auf die Prüfung mit einer vollen Stoss welle beschränkt, nur sinnvoll, wenn die Zusatzwick lung einschliesslich des parallel geschalteten überspan- nungsableiters mit einer Stossspannung geprüft wird,
die über dem Schutzpegel der ihrem überspannungs- schutz dienenden Ableiter liegt bzw. die mindestens dem untern Isolationspegel der dem fraglichen<B>Ab-</B> leiter zugeordneten Reihenspannung entspricht.
Gleichzeitig muss dabei aber auch der freie Pol der Zusatzwicklung gegen Erde entsprechend dem untern Isolationspegel der höchsten Reihenspannung des Spartransformators gestossen werden.
Aus diesen Forderungen er,-eben sich zunächst nun Schwierigkeiten insofern, als es kaum möglich sein dürfte, mittels eines wirtschaftlich tragbaren Stossgenerators Stossspannungen an eine mit einem Ableiter hoher Spannung geschützte Zusatzwicklung zu legen, die über diesem Ableiter Spannungen, die etwa<B>10</B> oder 1511/o über seinem Schutzpegel liegen, zur Folge haben und gleichzeitig den freien Pol der Zusatzwicklung entsprechend hoch beanspruchen.
Bleibt man bei dem oben genannten ZaWenbei- spiel, dann müsste der Stossgenerator in der Lage sein, über einen überspannungsableiter mit<B>230</B> kV Neun spannung einen Spannungsabfall von etwa<B>980 kV</B> (sein Schutzpegel ist<B>870 kV)</B> zu erzeugen und gleichzeitig die freie Klemme der Zusatzwicklung auf 1450<B>kV</B> entsprechend einem untem Isolationspegel der Reihe 400<B>E</B> gegen Erde anzuheben, wobei durch den Ableiter Ströme in der Grösse von etwa <B>10 kA</B> bis 20<B>kA</B> fliessen würden.
Die Schwierigkeiten bei der Stossprüfung eines Spartransformators, dessen Zusatzwicklung mit einem überspannungsableiter geschützt ist, werden erfindungsgemäss dadurch beseitigt, dass parallel zur Erregerwicklung des Zusatztransformators eine Impe danz, insbesondere ein Ohmscher Widerstand parallel geschaltet ist, die bzw. der so ausgelegt ist, dass bei einem vorgegebenen Stossstrom durch den Über- spannungsableiter am gestossenen freien Ende der Zusatzwicklung eine vorgegebene Stossspannung auf tritt.
In Fig. <B>1</B> ist der Erfindungsgedanke näher erläu tert. Der in Frage stehende Spartransformator sei aus der Zusatzwicklung 2 und der Erregerwicklung 4 aufgebaut. Die freie Klemme der Zusa tzwicklung ist mit<B>1</B> bezeichnet, die der Zusatzwicklung und der Erregerwicklung gemeinsame Klemme mit<B>3</B> und die im vorliegenden Beispiel geerdet angenommene Null- punktsklemme des Spartransformators mit<B>5.</B> Zur Fehleranzeige ist die Klemme<B>5</B> nicht unmittelbar mit Erde verbunden,
sondern zwischen die Erregerwick lung 4 und Erde<B>7</B> und zwischen die parallel zur Erregerwicklung geschaltete Impedanz<B>9</B> und Erde<B>7</B> ist<B>je</B> ein Messwiderstand <B>6, 11</B> geschaltet, deren sie durchfliessende Stossströme mittels eines geeigneten Messgerätes, insbesondere Kathodenstrahloszillogra- phen, beobachtet werden. Der Messwiderstand <B>11</B> ist ebenso wie der Messwiderstand <B>6</B> und die weiter noch in der Schaltung verwendeten Messwiderstände 14 und<B>17</B> ein irgendwie gearteter komplexer oder auch ein einfacher elektrischer Widerstand.
Zwischen dem der Zusatzwicklung 2 und Erregerwicklung 4 gemeinsamen Ende<B>3</B> und Erde<B>7</B> und dem freien Ende<B>1</B> der Zusatzwicklung 2 und Erde<B>7</B> sind jeweils Spannungsteiler<B>15, 17; 9, 11</B> eingeschaltet, an denen an den Punkten<B>16, 10</B> der Verlauf der Stoss spannungen der Punkte<B>1, 3</B> gegen Erde und gleich zeitig der Verlauf der Stossspannung über der Zusatz wicklung aufgenommen werden kann.
Ebenso der Spannungsverlauf an der Klemme<B>3</B> mit Hilfe des aus den Bauelementen 12 und 14 aufgebauten Span- nungsteilers durch Anschluss eines Kathodenstrahl- oszillographen an der Klemme<B>13.</B> Zwischen den Klemmen<B>13</B> und<B>16</B> kann ausserdem noch unmittel bar der Spannungsverlauf über der Zusatzwicklung 2 bzw. dem überspannungsableiter <B>8</B> gemessen werden.
Legt man das oben erwähnte Zahlenbeispiel auch hier wieder zugrunde, so ist das Ziel der Stossprüfung, den aus der Erregerwicklung 4 und der Zusatzwick lung 2 gebildeten Spartransformator mit einem über- setzungsverhältnis von 400 auf<B>231</B> kV so zu stossen, dass an der freien Klemme<B>1</B> der Zusatzwicklung ent- sprechend der Reihe 400<B>E</B> eine Stossspannung von 1450 kV auftritt (unterer Isolationspegel) und dass dabei die Zusatzwicklung 2 mit einer Stossspannung von<B>980 kV</B> gestossen wird, entsprechend dem untern Isolationspegel einer fiktiven Reihe<B>230</B> (voll isolier ter Nullpunkt),
da der Überspannungsableiter <B>8</B> mit einer Nennspannung von<B>230</B> kV vorgesehen wurde. Da die Stossspannung in der Zusatzwicklung 2 gleich der Restspannung des zu ihr parallel geschalteten überspannungsableiters ist, muss also die Prüfung dann so durchgeführt werden, dass die Restspannung um Überspannungsableiter bei der Stossprüfung dem untern Isolationspegel der durch ihn geschützten Zusatzwicklung entspricht.
Da es wirtschaftlich nicht tragbar ist, einen Stoss generator zu bauen, der an dem überspannungsablei- ter <B>8</B> die um etwa<B>15</B> 1/o über dem Schutzpegel lie gende Spannung des untern Isolationspegels erzeugt der Nennableitstossstrom solcher Ableiter beträgt etwa<B>10 kA</B> und zur Erzeuaung einer um<B>15 04</B> höhe ren Restspannung sind dann etwa 20<B>kA</B> erforderlich <B>-</B> kann man den untern Isolationspegel dadurch ein facher erzeugen,
dass man die Nennspannung des für die Stossprüfung vorgesehenen überspannungsableiters im Verhältnis der Spannung des untern Isolations pegels zum Schutzpegel des betriebsmässig vorge sehenen Ableiters erhöht. Dann genügt die Erzeugung des Nennableitstossstromes zur Erzeugung eines Spannungsabfalles am überspannungsableiter gleich dem erwähnten untern Isolationspegel, der der vor gegebenen Ableiter-Restspannung entspricht.
Eine noch weitergehende Erleichterung für die Durchfüh rung der Stossprüfung ergibt sich dadurch, dass man bei unveränderter Ansprechspannung des bei der Stossprüfung benützten überspannungsableiters des sen Restspannung so erhöht, dass die vorgegebene Ableiterrestspannung schon bei einem Bruchteil des Nennableitstossstromes von etwa<B>500</B> oder<B>1000 A</B> erreicht wird.
Gemäss der Erfindung wird dann zwischen der Klemme<B>3</B> und der Erde<B>7</B> eine Impedanz, hier der Ohmsche Widerstand<B>9,</B> eingeschaltet, der so ausgelegt wird, dass bei einem vorgegebenen Stossstrom durch den Ableiter<B>8</B> die eingangs erwähnten Forderungen erfüllt sind.
Der Ohmsche Widerstand<B>9 -</B> der Mess- widerstand <B>11</B> kann in diesem Zusammenhang ver nachlässigt werden<B>-</B> ist dann so auszulegen, dass bei dem eben genannten Ableiter-Stossstrom von etwa <B>1000 A</B> über ihm eine Spannung von 470 kV ent steht, so dass zusammen mit der Ableiterrestspannung von<B>980</B> kV die Stossspannung der freien Klemme<B>1</B> im Scheitelwert tatsächlich 1450<B>kV</B> beträgt.
Wenn bei dieser Rechnung in erster Annäherung die Stoss ströme durch die Wicklungen des Spartransformators ausser acht gelassen wurden, so ist das ohne weiteres zulässig, da die Stossströme durch die Wicklung des Spartransformators im allgemeinen wesentlich klei ner sind als der Stossstrom durch den Ableiter und den Stützwiderstand<B>9.</B> Sollte das für einen zuerst der Dimensionierung zugrundegelegten Ableiterstrom nicht voll zutreffen, so kann dieser Ableiterstrom entsprechend grösser gewählt werden oder auch der Widerstand<B>9</B> wird auf Grund von Versuchsergeb nissen so modifiziert, dass die Zusatzwicklung 2 tat sächlich mit der gewünschten Spannung beansprucht wird.
Unter Umständen kann es auch zweckmässig sein, für die Stossprüfung an Stelle des spannungs abhängigen Begrenzungswiderstandes einen linear- ohmschen Widerstand zu verwenden, so dass der überspannungsableiter für die Stossprüfung aus einer Löschfunkenstrecke und einem Ohmschen Widerstand besteht.
Grundsätzlich kann die Stätzimpedanz <B>9</B> auch aus einem spannungsabhängigen Widerstand oder aus einem komplexen Widerstand aufgebaut werden, Voraussetzung ist nur, dass die Zusatzwicklung 2 und die Klemme<B>1</B> innerhalb der zulässigen Toleranzen mit den vorgegebenen Stossspannungen beansprucht werden.
In der eben beschriebenen Anordnung kann die Stossspannungsfestigkeit der Zusatzwicklung 2 bzw. der zwischen<B>1</B> und Erde eingeschalteten Wicklung für Stosswellen, die auf die Klemme<B>1</B> auflaufen, nach gewiesen werden.
Der Nachweis der Stossspannungs- festigkeit für die Erregerwicklung 4 hat in einer zweiten Stossspannungsprüfung zu erfolgen, wobei die Festlegung des Spannungsverlaufes über der Zu satzwicklung 2 bzw. des Spannungsverlaufes an der Klemme<B>1</B> in erster Linie durch das Verhältnis der Zusatzspannung zur Erregerspannung bzw. das Ver hältnis der Isolationspegel der Zusatzwicklung und Erregerwicklung bestimmt ist. Ist der Isolationspegel der Zusatzwicklung 2 gleich oder grösser als der Isola tionspegel der Erregerwicklung 4, so kann zur Stoss prüfung der Erregerwicklung ohne weiteres das freie Ende<B>1</B> der Zusatzwicklung 2 starr geerdet werden.
In jenen Fällen, in denen der Isolationspegel der Zusatzwicklung 2 kleiner ist als jener der Erreger wicklung 4, wird bei einer Stossspannungsprüfung der Erregerwicklung 4 das freie Ende<B>1</B> der Zusatz wicklung 2 über einen entsprechend bemessenen Widerstand geerdet.
Bei der in Fig. <B>1</B> gemäss der Erfindungsidee vor genommenen Festlegung des Stossspannungsverlaufes an der Klemme<B>3</B> durch den überspannungsableiter <B>8</B> und die Stützimpedanz<B>9</B> kann der Fall eintreten, dass die Messung des Spannungsverlaufes an der Klemme<B>5,</B> das heisst über dem zwischen dem Trans- formatornullpunkt <B>5</B> und Erde eingeschalteten Mess- widerstand <B>6</B> nicht genügend empfindlich ist, um auch kleine Fehler, die bei der Stossprüfung in der Zusatzwicklung 2 aufgetreten sind, anzuzeigen.
In Erweiterung der Erfindung wird eine sehr empfindliche Fehleranzeige für die Zusatzwicklung 2 dadurch erzielt, dass gemäss Fig. 2 der Überspannungs- ableiter <B>8</B> zum Schutz der Zusatzwicklung 2 vor dem freien Ende<B>1</B> der Zusatzwicklung 2 angeschlossen ist, wobei dieser Punkt<B>19</B> mit dem freien Ende<B>1</B> der Zusatzwicklung 2 über einen Messwiderstand <B>18</B> rein Ohmscher oder auch komplexer Art verbunden -ist.
Zwischen dem Anschlusspunkt <B>19</B> des Über- spannungsableiters <B>8</B> und Erde<B>7</B> wird ein Spannungs teiler aus den Widerstandselementen 22 und 20 ange schlossen, an dem zusammen mit dem am freien Pol<B>1</B> der Zusatzwicklung 2 angeschlossenen Spannungs- teiler <B>15, 17</B> der Spannungsverlauf an dem Mess- widerstand <B>18</B> zwischen den beiden Hochspannungs anschlüssen<B>1, 19</B> mittels eines Kathodenstrahl- oszillographen oder sonstigen Messinstrumentes er mittelt werden kann.
Dies wird dadurch erreicht, dass ein Kathodenstrahloszillograph zwischen den Klemmen<B>16</B> und 21 angeschlossen wird, der bei richtiger Auslegung der aus den Elementen 22 und 20 bzw. <B>15</B> und<B>17</B> gebildeten Spannungsteiler die unmittelbar an dem Messwiderstand <B>18</B> auftretende Spannung anzeigt. Diese Spannung ist ein Abbild des durch die Zusatzwicklung 2 fliessenden Stossstromes, der sich nach bekannten Regeln bei einem während der Stossprüfung allenfalls an der Zusatzwicklung 2 auftretenden Fehler in charakteristischer Weise än dert und damit eine sehr empfindliche Fehleranzeige für die Prüfung gibt.
Selbstverständlich kann auch zur Vornahme bestimmter Messungen ein Kathoden- strahloszillograph nur an der Klemme 21 angeschlos sen werden.