DD143130A1

DD143130A1 - CONTROLLED CUTTING RANGE

Info

Publication number: DD143130A1
Application number: DD21228579A
Authority: DD
Inventors: Werner Schrader
Original assignee: Werner Schrader
Priority date: 1979-04-18
Filing date: 1979-04-18
Publication date: 1980-07-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abschneidefunkenstrecke, bestehend aus einer Vielzahl von Einzelfunkenstrecken mit zur Spannungssteuerung parallelgeschalteten Kondensatoren. Mit der Erfindung soll ein verbessertes Zündverhalten der Abschneidefunkenstrecke bei verringertem baulichem Aufwand erreicht werden. Hierzu weist neben der erdnächsten mindestens die folgende Einzelfunkenstrecke ebenfalls eine Triggerelektrode auf, welche gleichfalls mit dem zugehörigen Kondensatoranschluß durch einen von der Querverbindung für die Potentialsteuerung distanzierten Leitungszug direkt verbunden ist. Die Erfindung ist in der Hochspannungsprüftechnik anwendbar.The invention relates to a cut-off spark gap, consisting from a variety of single sparkling distances with the Voltage control parallel connected capacitors. With the Invention is an improved ignition behavior of the Abschneidefunkenstrecke be achieved with reduced structural complexity. For this purpose, next to the earliest, at least the following Einzelfunkenstrecke also a trigger electrode, which also with the associated capacitor terminal by one of distanced the cross connection for the potential control Cable is connected directly. The invention is in the High voltage test technology applicable.

Description

-- 212285- 212285

Gesteuerte AbschneidefunkenstreckeControlled clipping spark gap

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abschneidefunkenstrecke, die aus einer Vielzahl von Einzelfunkenstrecken besteht und deren Spannungsverteilung durch eine parallelgeschaltete Kette von Kondensatoren, ggf. in Verbindung mit ohmschen Widerständen gesteuert wird.The invention relates to a cut-off spark gap, which consists of a plurality of individual spark gaps and whose voltage distribution is controlled by a parallel-connected chain of capacitors, possibly in conjunction with ohmic resistors.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Entsprechend den international vereinbarten FrüfvorSchriften ist es erforderlich, Hochspannungsprüfungen an elektrischen Betriebsmitteln, z„ B. Transformatorwicklungen, mit abgeschnittenen Prüfspannungen, insbesondere mit Prüfblitzspannungen vorzunehmen. Dies wird gewährleistet, indem am Ausgang des Hochspannungsprüfgenerators eine als Kugelfunkenstrecke ausgebildete Abschneidefunkenstrecke angeordnet ist, die, zu einem vorwählbaren Zeitpunkt gezündet, für einen plötzlichen Zusammenbruch der Spannung am Prüfling sorgte Da eine aus einer einzigen Funkenstrecke bestehende Abschneidefunkenstrecke bei Spannungen über 500 kV zu- . meist keine zuverlässige Funktionsweise mehr besitzt, ist man dazu übergegangen, derartige Abschneidefunkenstrecken aus einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Einzelfunkenstrecken auszuführen. Eine einwandfreie Funktion einer solchen Abschneidefunkenstrecke setzt jedoch eine lineare Spannungsverteilung längs der Abschneidefunkenstrecke und damit eine sichere Steuerung der Zrwischenpotentiale der Einzelfunkenstrecken sowie die Gewährleistung eines raschenCharacteristic of the Known Technical Solutions In accordance with the internationally agreed specifications, it is necessary to carry out high-voltage tests on electrical equipment, for example transformer windings, with truncated test voltages, in particular with test flash voltages. This is ensured by at the output of Hochspannungsprüfgenerators designed as a ball spark gap Abschneidefunkenstrecke is arranged, ignited at a pre-selectable time, provided for a sudden collapse of the voltage on the specimen Since a consisting of a single spark gap Abschneidefunkenstrecke at voltages above 500 kV. Usually no longer has reliable operation, one has gone over to perform such Abschneidefunkenstrecken from a plurality of series-connected single spark gaps. However, a proper function of such a cut-off spark gap sets a linear voltage distribution along the cut-off spark gap and thus a secure control of Zrwischenpotentiale the single spark gaps and ensuring a rapid

TuR-Akte 1700 - 2 - 2 1 2 28 5TuR File 1700 - 2 - 2 1 2 28 5

Durchzündens sämtlicher Einzelfunkenstrecken nach Iriggerung der untersten Funkenstrecke voraus. Es ist bekannt, die Abschneidefunkenstrecke unmittelbar an einem mehrstufigen Prüfgenerator in Marxscher Vervielfachungsschaltung anzuordnen und die Zwischenpotentiale durch den Prüfgenerator selbst zu steuern (DD-PS 64 745)· Jeder Stufe des Prüfgenerators 1st dabei eine" Einze!funkenstrecke parallelgeschaltete Zur Vermeidung unkontrollierter Zündun- ' gen einzelner Einzelfunkenstrecken, insbesondere an den oberen Generatorstufen infolge, des generatorseitigen Auftretens von Überspannungen, wurde diese Lösung insofern verbessert, als zwischen den Stufen des Prüfgenerators und den zugehörigen Einzelfunkenstrecken der Abschneideeinrichtung Widerstände zur ₍Dämpfung der UTd er spannung en bzw. den Stufen parallelgeschaltete Steuerkondensatoren zur Vermeidung der Überspannungen eingesetzt wurden (DD-PS 7^ 295; DD-PS 74 903)o Generell ist die Anordnung und Steuerung einer Vielfachabschneidefunkenstrecke unmittelbar am und mit Hilfe des Hochspannungsprüfgenerators jedoch mit Nachteilen behaftet insofern, als diese räumliche Nähe von Hochspannungsprüfgenerator und Abschneideeinrichtung zugleich wegen der .bei sehr hohen Spannungen im MV-Bereich nicht zu unterschreitenden Isolationsabständen einem relativ großen Abstand der Abschneideeinrichtung vom Prüfling bedingt, so daß am Prüfling auf Grund unvermeidlicher Eigeninduktivitäten der Leitungen sowie der Kapazität des Prüflings kein hinreichend steiler SpannungsZusammenbruch erreichbar ist (z. B. bei der BlitzSpannungsprüfung großer Transformatoren).Durchzündens all single spark gaps after Iriggerung the lowest spark gap ahead. It is known to arrange the cut-off spark gap directly on a multi-stage test generator in Marxian multiplication circuit and the intermediate potentials through the test generator itself to control (DD-PS 64 745) · Each stage of the test generator is doing a "single spark gap in parallel to avoid uncontrolled ignition" conditions of individual single spark gaps, in particular at the upper generator stages due to the generator-side occurrence of overvoltages, this solution was improved insofar as between the stages of the test generator and the associated single spark gaps of the cutter resistors for ₍ damping of UTd he voltage or the stages parallel control capacitors To avoid the overvoltages were used (DD-PS 7 ^ 295, DD-PS 74 903) o In general, the arrangement and control of a Mehrfachabschneidefunkenstrecke directly on and with the help of the high voltage test generator, however, with Na fraught in so far as this spatial proximity of Hochspannungsprüfgenerator and cutter at the same time because of. At very high voltages in the MV range not to be undershot isolation distances a relatively large distance of the cutter from the device under test, so that the DUT due to unavoidable Eigeninduktivitäten the lines and the Capacity of the test object no sufficiently steep voltage breakdown is achievable (z. In the lightning voltage test of large transformers).

Es ist auch bereits bekannt, die Spannungsverteilung an · einer Vielfachabschneidefunkenstrecke mit Hilfe eines ohmsc"hen Spannungsteilers zu steuern (DE-AS 1 255 192). Dabei werden neben der üblichen Eremdtriggerung der untersten Stufe nach deren Zündung weitere Stufen mit Hilfe eines Spannungsimpulses getriggert_/der-durch in die Verbindungen zwischen Spannungsteiler und Abschneidefunkenstrecke eingesetzte Widerstände gewonnen wird. Da ohmsche Spannungsteiler jedochIt is also already known to control the voltage distribution to · a multiple cutting spark gap with the help of a ohmsc "hen voltage divider (DE-AS 1,255,192). In addition to the usual Eremdtriggerung the lowest level after the ignition further stages are triggered by means of a voltage pulse _/ The resistors used in the connections between the voltage divider and the cut-off spark gap, however, resistive voltage dividers

TuR-Akte 1700 . . - -3 - 212285TuR file 1700. , - -3 - 212285

in vielen Fällen eine unzulässig hohe Belastung des Prüfgenerators darstellen, ist man dazu übergegangen, zur Steuerung der Zwischenpotentiale von Abschneidefunken strecken mit mehreren Einzelfunkenstrecken kapazitive Spannungsteiler einzusetzen (CH-PS 526 212)»Hierbei ist jeder der in Reihe geschalteten Einzelfunkenstrecken ein Kondensator parallelgeschaltet, wobei die Kondensatoren untereinander ebenfalls in Reihe geschaltet sind. In die Verbindungsleitungen der Zwischenpotentiale sind zwischen dem Spannungsteiler und der Vielfachabschneidefunkenstrecke ohmsche Widerstände oder Drosseln eingeschaltet. Die an diesen Impedanzen abfallenden Spannungen werden zum Triggern der jeweils nächstfolgenden Einzelfunkenstrecken benutzt. Auch können an Stelle der Drosseln Impulstransformatoren zur Erzeugung der Triggerspannungen eingesetzt sein, Auch diese Maßnahmen zur GewährIeistung eines raschen Durchzündens der Abschneidefunkenstrecke erfordern jedoch in nachteiliger Weise für jede Einzelfunkenstrecke ein diskretes, der Hochspannung entsprechend dimensioniertes Bauelement. Insbesondere bei sehr hohen Spannungen (U·^ 2 MV) und entsprechend großer Stufenzahl der Abschneidefunkenstrecke ist der Aufwand für die Zündung der Abschneidefunkenstrecke beträchtlich.In many cases represent an unacceptably high load on the test generator, it has gone to stretch to control the intermediate potentials of cut-off sparks with multiple single spark gaps use capacitive voltage divider (CH-PS 526 212) »Each of the series-connected single spark gaps, a capacitor is connected in parallel, wherein the capacitors are also connected in series with each other. In the connecting lines of the intermediate potentials ohmic resistors or chokes are turned on between the voltage divider and the Mehrfachabschneidefunkenstrecke. The voltages dropping at these impedances are used to trigger each subsequent single spark gap. However, instead of the chokes, pulse transformers can also be used to generate the trigger voltages. However, these measures for ensuring rapid penetration of the cut-off spark gap also disadvantageously require a discrete component corresponding to the high voltage for each individual spark gap. In particular, at very high voltages (U · ^ 2 MV) and correspondingly large number of stages of Abschneidefunkenstrecke the effort for the ignition of the Abschneidefunkenstrecke is considerable.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der wesentlichen Verringerung des Aufwandes für das sichere Durchzünden einer gesteuerten Abschneidefunkenstrecke.The object of the invention consists in the substantial reduction of the expense for the secure ignition of a controlled cut-off spark gap.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die mit Hilfe von Kondensatoren erfolgende Potenzialsteuerung einer aus mehreren Einzelfunkenstrecken bestehenden Abschneidefunkenstrecken so auszubilden, daß eine zuverlässige und verzögerungsarme Zündung der Abschneidefunkenstrecke bei verringertem baulichen Aufwand sowie ein vereinfachter Teilbetrieb gewährleistet ist.The invention has for its object to make the taking place with the help of capacitors potential control of a plurality of individual spark gaps Abschneidefunkenstrecken so that a reliable and low-delay ignition of the Abschneidefunkenstrecke with reduced structural complexity and a simplified partial operation is guaranteed.

TuR-Akte 1700 - 4 - 212 2TuR File 1700 - 4 - 212 2

Diese Aufgabe wird bei einer fremdgetriggerten Abschneidefunkenstrecke, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in für sich bekannter Weise wenigstens eine zweite, benachbarte Einzelfunkenstrecke ebenfalls eine Hilfselektrode aufweist und diese durch einen zur Querverbindung für die Potentialsteuerung distanzierten Leitungszug gleichfalls mit dem zugehörigen Kondensatoranschluß direkt verbunden ist. Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gegeben, daß der Leitungszug bzw. die Querverbindung, die den gleichen Kondensatoranschluß zum einen mit der Hilfselektrode und zum anderen mit der vorzugsweise diese umgebenden Hauptelektrode der zugehörigen Einzelfunkenstrecke verbinden, zumindest teilweise parallel und in einem Abstand voneinander geführt sind, der durchschnittlich etwa der Hälfte des Abstandes zwischen dem Kondensator und der Einzelfunkenstrecke entspricht.This object is achieved in a triode triggered truncation distance, according to the invention that in a known manner at least a second, adjacent single spark gap also has an auxiliary electrode and this is also directly connected by a distanced to the cross connection for the potential control cable train with the associated capacitor terminal. An advantageous embodiment of the invention is given by the fact that the line or the cross-connection, which connect the same capacitor terminal to one with the auxiliary electrode and the other preferably with the surrounding main electrode of the associated Einzelfunkenstrecke, at least partially parallel and at a distance from each other , which corresponds on average to about half the distance between the condenser and the single spark gap.

Bisher wurde es stets für notwendig gehalten, die kapazitive Steuerung einer aus mehreren Einzelfunkenstrecken bestehenden Abschneidefunkenstrecke unter Einschaltung von Querimpedanzen vorzunehmen. Es hat sich aber gezeigt, daß auch bei unmittelbarer Verbindung der Einzelfunkenstrecken mit den Steuerkondensatoren ein zuverlässiges Zünden aller Einzelfunkenstrecken gewährleistet ist, sofern in weiteren Einzelfunkenstrecken vorgesehene Hilfselektroden ebenfalls direkt mit dem betreffenden Steuerkondensator . verbunden sind und zwar mit dem gleichen Anschluß, an dem auch die sie vorzugsweise umgebende Hauptelektrode der Einzelfunkenstrecke liegt.Previously, it was always considered necessary to carry out the capacitive control of a cut-off spark gap consisting of several individual spark gaps with the aid of transverse impedances. However, it has been shown that even with direct connection of the individual spark gaps with the control capacitors reliable ignition of all individual spark gaps is guaranteed, provided in further individual spark gaps provided auxiliary electrodes also directly with the relevant control capacitor. are connected and indeed with the same connection, in which also the surrounding preferably the main electrode of the single spark gap.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand einer Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt prinzipiell die Steuerung einer Abschneidefunkenstrecke 1 durch einen kapazitiven Spannungsteiler 2. Die gesamte Anordnung befindet sich in der Nähe eines hier nicht dargestellten Prüflings parallel zu einem Hochspannungsprüfgenerator. Die abzuschneidende Prüfspan-The invention will be explained in more detail with reference to a drawing. This shows in principle the control of a cut-off spark gap 1 by a capacitive voltage divider 2. The entire arrangement is located in the vicinity of a test piece, not shown here, parallel to a high-voltage test generator. The test span to be cut off

TuR-Akte 1700 - 5 -TuR file 1700 - 5 -

212 285212 285

nung teilt sich entsprechend den gleichgroß gewählten Kapazitäten gleichmäßig auf die Kondensatoren 3 des Spannungsteilers 2 und damit auch auf jede Einzelfunkenstrekke 4 der Abschneidefunkenstrecke 1 auf. Die Zwischenpotentiäle an den einzelnen Kondensatoranschlüssen 5 des kapazitiven Spannungsteilers 2 sind mit der einen Hauptelektrode 6 der zugehörigen Einzelfunkenstrecke 4 durch eine Querverbindung 7 zur Potentialsteuerung verbundenIn accordance with the equally sized capacities, the voltage is equally divided between the capacitors 3 of the voltage divider 2 and thus also each individual spark gap 4 of the cut-off spark gap 1. The intermediate potentials at the individual capacitor terminals 5 of the capacitive voltage divider 2 are connected to the one main electrode 6 of the associated individual spark gap 4 by a cross connection 7 for potential control

Eine zweite Verbindung zur gleichen Einzelfunkenstrecke 4 erfolgt durch einen Leitungszug 8 mit einer Hilfselektrode 9} die in die besagte Hauptelektrode 6 zur Triggerung der Einzelfunkenstrecke 4 eingesetzt ist. Die Zündung der Abschneidefunkenstrecke geschieht nun auf folgende Weise: A second connection to the same Einzelfunkenstrecke 4 is made by a cable 8 with an auxiliary electrode 9} which is inserted into said main electrode 6 for triggering the Einzelfunkenstrecke 4. Ignition of the cutoff spark gap is now done in the following way:

Die unterste, erdnächste Einzelfunkenstrecke 4 a wird mit Hilfe eines an die Hilfselektrode 9 a gelegten Triggerimpulses in üblicher Weise extern gezündet, so daß sich der Kondensator 3 a dieser ersten Stufe über die Einzelfunkenstrecke 6 a entlädt. Der Entladestrom fließt dabei auch durch die Querverbindung 7· Dies hat nun zum einen in der Querverbindung 7 eine Selbstinduktionsspannung zur Folge und ruft zum anderen in dem in hinreichend großem Abstand geführten Leitungszug 8 eine Gegeninduktionsspannung hervor, die kleiner als die Spannung in der Querverbindung 7 ist. Da sowohl die Querverbindung 7 als auch der Leitungszug 8 im Kondensatoranschluß 5 einen gemeinsamen Verbindungspunkt besitzen, führt die Spannungsdifferenz an der zugehörigen Einzelfunkenstrecke 4 zwischen der Hilfselektrode 9 und der Hauptelektrode 6 zum Durchschlag und damit zu einer Triggerung dieser Einzelfunkenstrecke 4. In analoger Weise erfolgt das Durchzünden der weiteren Stufen und damit der gesamten Abschneidefunkenstrecke 1. In günstiger Weise lassen sich die erforderlichen Isolationsabstände zwischen den Stufen einhalten, wenn die Querver_ bindung 7 und der Leitungszug 8 in jeder Stufe in etwa der gleichen horizontalen Ebene angeordnet.sind, wobeiThe lowest, closest to earth Einzelfunkenstrecke 4 a is externally ignited by means of a set to the auxiliary electrode 9 a trigger pulse in the usual manner, so that the capacitor 3 a of this first stage discharges via the Einzelfunkenstrecke 6 a. The discharge current also flows through the transverse connection 7. This now results in a self-induction voltage in the transverse connection 7 and, on the other hand, causes a mutual induction voltage in the line run 8 which is conducted at a sufficiently great distance, which is smaller than the voltage in the transverse connection 7 , Since both the cross-connection 7 and the cable 8 in the capacitor terminal 5 have a common connection point, the voltage difference leads to the corresponding Einzelfunkenstrecke 4 between the auxiliary electrode 9 and the main electrode 6 for breakdown and thus triggering this single spark gap 4. In an analogous manner that By igniting the further stages and thus the entire cut-off spark gap 1. Conveniently, the required isolation distances between the levels can be maintained if the Querver_ bond 7 and the Leitungszug 8 in each stage in approximately the same horizontal plane arranged.sind,

TuR-Akte I7OO - 6--·TuR file I7OO - 6-- ·

212 28 5212 28 5

der Leitungszug 8 vorzugsweise bogenförmig angeordnet und im Mittel mit einem gegenseitigen Abstand von etwa der halben Entfernung zwischen den Kondensatoren 3 und den Einzelfunkenstrecken 4 geführt ist.the line 8 is preferably arranged arcuately and is guided on average with a mutual distance of about half the distance between the capacitors 3 and the single spark gaps 4.

Da die Entladezeitkonstante der Kondensatoren 3 größer ist als die Ansprechverzögerung der Einzelfunkenstrecken 4 kann gegebenenfalls in den oberen Stufen auf den Leitungszug 8 und damit auf eine Hilfselektrode 9 verzichtet werden, da dann ausreichend hohe u"berspannungen für die Zündung dieser Einzelfunkenstrecken 4 zur Verfugung stehen. An Stelle des rein kapazitiven Spannungsteilers 2 kann zur Steuerung der Abschneidefunkenstrecke 1 auch ein bedampfter kapazitiver Teiler eingesetzt werden* Auch können die Einzelfunkenstrecken 4 konstruktiv verändert sein, z. B, indem die Hilfselektrode 9 außerhalb der Hauptelektroden 6 angeordnet ist. Gleichzeitig kann der Abstand der HaupteIektröden jeder Einzelfunkenstrecken veränderbar sein. Die Erfindung zeichnet sich durch geringem Aufwand aus, gewährleistet eine sichere Funktion der Abschneidefunkenstrecke und erleichtert zudem deren Teilbetrieb beträchtlich.Since the discharge time constant of the capacitors 3 is greater than the response delay of the individual spark gaps 4 may optionally be waived in the upper stages on the cable 8 and thus on an auxiliary electrode 9, since then sufficiently high u berspannungen for the ignition of these individual spark gaps 4 are available. Instead of the purely capacitive voltage divider 2, a damped capacitive divider can also be used to control the cut-off spark gap 1. The individual spark gaps 4 can also be structurally changed, for example by arranging the auxiliary electrode 9 outside the main electrodes 6 The invention is characterized by little effort, ensures a reliable function of the cut-off spark gap and also facilitates their partial operation considerably.

Claims

TuR file 1700 - 7 - 2 1 2 2 S 5

invention claim

Controlled clipping spark gap, consisting of several series-connected single spark gaps, which is connected in parallel to the potential control a chain of capacitors, optionally in conjunction with ohmic resistors and in which a single spark gap for triggers an auxiliary electrode, characterized in that in for. As is known, at least one second, adjacent individual spark gap (4) also has an auxiliary electrode (9) and is likewise directly connected to the associated capacitor terminal (5) by a line train (8) which is distanced to the cross connection (7) for the potential control.

2. cut-off spark gap according to item 1, characterized in that the distance between the cross-connection (7) and the line train (8) on average about half of the distance from the capacitor (3) and single spark gap (4).

For this 1 sheet drawing