Einrichtung zur Verlängerung der Lichtbogendauer bei der Prüfung von Stromunterbrechern
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Verlängerung der Lichtbogendauer bei der Prü- fung von Stromunterbrechern, insbesondere Hochspannungsleistungsschaltern, in einer Prüfanordnung mit getrennten Energiequellen für den Hochstrom und die Hochspannung.
Da in solchen Prüfanordnungen die Spannung der Hoch stromquelle nicht ausreicht, um den Lichtbogen über mehrere Halbwellen so lange aufrechtzuerhalten, bis die Schaltkontakte des Prüfschalters in ihre günstigste Löschstellung bzw. Ausschaltstellung gelangt sind, werden besondere Massnahmen notwendig, den Lichtbogen über die Nulldurchgänge fortzuzünden.
Man kann hierfür besondere Spannungsquellen vorsehen, die über geeignete Zündvorrichtungen kurz vor dem Nullwerden des Hochstromes eingeschaltet werden und einen zusätzlichen Strom über die Schaltkontakte treiben, der dann den Hochstrom mit sich fortreisst und so eine neue Halbwelle ermöglicht. Andere Massnahmen bestehen darin, den Hoch strom im Anfang durch einen Gleichstrom oder durch einen Wechselstrom so niedriger Frequenz zu ersetzen, dass ein Nulldurchgang dieses Stromes bis zum Einsatz der Prüfspannung vermieden wird.
Diese Verfahren setzen jedoch entweder einen grösseren Aufwand an Steuerelementen und zusätzlichen Energiequellen voraus oder beeinträchtigen die Nachbildung der Schalterbeanspruchung durch den betriebsmässigen Kurzschlussstrom, so dass die Wirtschaftlichkeit der Prüfanordnung bzw. die Nachbildung der Netzverhältnisse bei der Ausschaltung in Frage gestellt ist.
Eine möglichst einfache und wirtschaftliche Einrichtung zur wirklichkeitsgetreuen Nachbildung aller vorkommenden Betriebsverhältnisse vermeidet die angegebenen Nachteile dadurch, dass erfindungsgemäss im Hoch stromkreis vor dem Prüfschalter ein steuerbarer Doppelweggleichrichter angeordnet ist, der so gesteuert ist, dass die gleichgerichteten Hochstromhalbwellen einander überlappen, damit das vorzeitige Nullwerden des Hochstromes in der Schaltstrecke des zu prüfenden Schalters vermieden wird. Die Erfindung geht hierbei von der Erkenntnis aus, dass es für die Beanspruchung der Prüfschaltstrecke durch den Lichtbogen vollkommen gleichgültig ist, ob dieser Lichtbogen völlig durch Null geht oder diesem Werte nur zustrebt, wenn nur die maximale Stromstärke und die Frequenz des Hochstromes den Netzverhältnissen entsprechen.
Dieses ist aber bei einem in der beschriebenen Weise gleichgerichteten Hochstrom der Fall, weil die Lichtbogenleistung aus Strom und Lichtbogenspannung die gleiche bleibt wie bei einem normalen Wechselstrom.
Die Erfindung hat damit den Vorteil, dass durch das Einschalten von zwei steuerbaren Gleichrichtern in den Hochstromkreis eine bedeutende Vereinfachung und auch Verbilligung der Prüfanordnung eintritt, wobei noch hinzu kommt, dass vor der eigentlichen Spannungsprüfung die gleichen Stromverhältnisse vorhanden sind wie beim Netzbetrieb, weil am Ende der letzten Hochstromhalbwelle der Hochstrom seinen Nullwert erreicht. Solange es sich um niedrigere Stromstärken handelt, kann man als Gleichrichter gittergesteuerte Entladungsröhren nehmen. Bei sehr hohen Kurzschlussströmen werden jedoch zweckmässigerweise steuerbare Leistungsschaltstrecken von Druckgasschal tern vorgesehen, die mit Hilfszündelektroden versehen sein können. Diese Schaltstrecken werden so eingestellt, dass sie ohne Hilfszündung keinen Durchschlag ergeben.
Erst bei Anlegen eines Zündimpulses erfolgt der Durchschlag in der einen oder anderen Stromrichtung. Mit der Erfindung ist auch gleichzeitig der Vorteil verbunden, dass man auf den sogenannten Draufschalter verzichten kann, da dieser durch eines der Gleichrichterelemente ersetzt wird, das als syn chronisierter Einschalter des Hochstromes dient. Um ferner eine einseitige Beanspruchung der Schaltkontakte durch den Lichtbogen vor der Spannungsprüfung zu vermeiden, kann im Verlauf einer Versuchsserie die Stromrichtung nach jeweils einem Ausschaltversuch umgekehrt werden, so dass beide Schaltkontakte abwechselnd Anode und Kathode sind.
Zur näheren Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung sei auf die Zeichnung verwiesen, in der
Fig. 1 die Schaltung der Prüfanordnung,
Fig. 2 ein Stromspannungsdiagramm und
Fig. 3 ein Schaltbild des Gleichrichtertransformators darstellen.
Nach Fig. 1 liegen in dem Hochstromkreis der Wechselstromgenerator G, der auch direkt durch das Netz ersetzt werden kann, ein als Sicherheitsschalter dienender Schalter S und ein Transformator T mit zwei Sekundärwicklungen. Im Sekundärkreis dieses Transformators T liegen die Gleichrichterventile vl und V2 sowie der Hilfsschalter Spund der Prüfschalter Sp An den Prüfschalter Sp ist der Hochspannungskreis angeschlossen.
Dieser enthält den von einer Gleichspannungsquelle auf eine hohe Spannung aufgeladenen Kondensator C, die Funkenstrecke F, die Drossel L, sowie ein dem Prüfschalter parallel geschaltetes Rd Cd-Glied zur Einstellung der erforderlichen Frequenz und Dämpfung der Wiederkehrspannung Uw Bei dem Hochspannungskreis handelt es sich um einen Schwingungskreis, aus dem in bekannter Weise am Ende der letzten Hochstromhalbwelle ik dem Hochstrom ein Schwirgstrom s überlagert wird, wobei mit dem Nullwerden des Schwingstromes iS die Wiederkehrspannung Uw als Prüfspannung erscheint, wie dieses in Fig. 2 gezeigt ist.
Die beiden Ventile V1 und V2 werden durch Stromwandler W1, W2 und Steuergeräte S1 S2 so gesteuert, dass jeweils nur positive Halbwellen des Hochstromes über die Schalter S1 und Sp geleitet werden.
Von den Steuergeräten S1 und 52 werden die Hilfselektroden H1 und H2 gezündet, bevor der Strom seinen Nullwert erreicht hat. Es ergibt sich dann eine Stromkurve für i, ;, wie sie aus Fig. 2 hervorgeht. Da- durch ist es dem Lichtbogen nicht möglich, in den Schaltstrecken des Hilfs- und Prüfschalters zu erlöschen.
Um einen besonderen synchronisierten Einschalter zu vermeiden, der den Hochstrom anfangs bei seinem Nulldurchgang im Maximum der Generatorspannung einschaltet, kann das Ventil V1 zusätzlich diese Aufgabe übernehmen. Zu diesem Zweck wird von der vorhandenen Synchronisierungseinrichtung, die aus dem Generator g und dem Steuergerät Sy besteht, ein Steuerimpuis abgeleitet, der ebenfalls der Hilfszündelektrode H1 des Ventils V1 zugeführt wird. Die Ventile V1 und V2 sind als Leistungsschaltstrecken für Druckgasschalter ausgebildet, sie weisen eine Druckluftbeblasung auf, die dafür sorgt, dass der Lichtbogen zur vorgegebenen Zeit erlischt.
An Stelle von Leistungsschaltstrecken üblicher Bauart für die Ventile V1 und V. z können selbstverständlich auch solche ge- nommen werden, die für den vorliegenden Zweck besonders ausgebildet sind, beispielsweise indem sie Lichtbogen-Leitelektroden von bestimmter Länge erhalten, die der Lichtbogendauer je Halbwelle angepasst ist und die zugleich mit einer Druckluftbeblasung versehen sind.
In der Zeichnung nach Fig. 1 wird für die Doppelweggleichrichtung ein spezieller Gleichrichtertransformator mit Mittelpunktsanzapfung verwendet. Ein derartiger Transformator kann für ein Hochleistungsprüffeld einen zusätzlichen, unerwünschten Aufwand bedeuten. Dieser Nachteil lässt sich jedoch vermeiden, wenn man zwei Phasen des in jedem Leistungsprüffeld vorhandenen und meist aus drei Einphasentransformatoren bestehenden Hochleistungstransformators verwendet.
Die überaus einfache Schaltung der beiden Einphasentransformatoren zeigt die Fig. 3, in der der Einfachheit halber der Hochspannungskreis nicht mit eingezeichnet und auch die Steuerungsvorrichtungen weggelassen worden sind.
Mit TI und T2 sind die beiden Einphasentransformatoren bezeichnet, deren Primärwicklungen parallel an den Generatorklemmen liegen.