DD233464A1

DD233464A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR THE CONTROLLED CUTTING OF IMPULSE VOLTAGES

Info

Publication number: DD233464A1
Application number: DD27189384A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Schufft; Juergen Wolf
Original assignee: Transform Roentgen Matern Veb
Priority date: 1984-12-28
Filing date: 1984-12-28
Publication date: 1986-02-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum gesteuerten Abschneiden von Impulsspannungen mittels einer triggerbaren Abschneidefunkenstrecke, wobei eine Triggerelektrode in der hochspannungsseitigen Hauptelektrode angeordnet und der Triggerimpuls durch einen von der Impulsspannung aufgeladenen Kondensator der Triggerelektrode zugefuehrt ist. Ziel ist es, das Ansprechen einer derartigen Funkenstrecke zu anderen als durch den Triggerimpuls bestimmten Zeitpunkten zu vermeiden. Aufgabe ist es, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die keine einen Funken ausloesende Spannung zwischen hochspannungsseitiger Hauptelektrode und Triggerelektrode durch die Impulsspannung zulaesst, aber die Erzeugung eines Funkens bei Zufuehrung eines Triggerimpulses mit Sicherheit gewaehrleistet. Erfindungsgemaess wesentlich ist, dass zwischen Haupt- und Triggerelektrode und in Serie zum Kondensator ein Gleichrichter geschaltet ist, derart, dass dieser beim Aufladen des Kondensators in Durchlassrichtung arbeitet, hingegen bei einem positiven Triggerimpuls dieser Impuls als Sperrspannung am Gleichrichter liegt und den Triggerfunken zwischen Trigger- und Hauptelektrode bewirkt und dass die Entladung des Kondensators beim Abfall der Impulsspannung in deren Ruecken ueber einen dem Gleichrichter parallelgeschalteten Widerstand erfolgt.The invention relates to a circuit arrangement for the controlled cutting off of pulse voltages by means of a triggerable cut-off spark gap, wherein a trigger electrode is arranged in the high-voltage side main electrode and the trigger pulse is fed by a capacitor of the trigger electrode charged by the pulse voltage. The aim is to avoid the response of such a spark gap to other than determined by the trigger pulse times. The object is to provide a circuit arrangement which does not allow a sparks tripping voltage between the high-voltage side main electrode and trigger electrode by the pulse voltage, but ensures the generation of a spark when supplying a trigger pulse with certainty. According to the invention, it is essential that a rectifier is connected between the main and trigger electrodes and in series with the capacitor such that it operates in the forward direction during charging of the capacitor, whereas with a positive trigger pulse this pulse lies as reverse voltage on the rectifier and blocks the trigger spark between triggering and main electrode causes and that the discharge of the capacitor takes place at the fall of the pulse voltage in their backs via a resistor connected in parallel with the rectifier.

Description

Schaltungsanordnung zum gesteuerten Abschneiden von ImpulsspannungenCircuit arrangement for the controlled truncation of pulse voltages

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum gesteuerten Abschneiden von Impulsspannungen mit Hilfe einer extern triggerbaren Abschneidefunkenstrecke, wobei eine Triggerelektrode in der einen auf zeitlich veränderlichem Hochspannungspotential befindlichen Hauptelektrode angeordnet und der Triggerimpuls durch einen von der Impulsspannung aufgeladenen Kondensator der Triggerelektrode zugeführt ist.The invention relates to a circuit arrangement for the controlled truncation of pulse voltages by means of an externally triggerable Abschneidefunkenstrecke, wherein a trigger electrode disposed in the one located on time-varying high voltage potential main electrode and the trigger pulse is supplied by a charged by the pulse voltage capacitor of the trigger electrode.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Zur Nachbildung der betriebsmäßigen Oberspannungsbeanspruchungen, wie sie beispielsweise als Folge von Blitzeinschlägen in elektrische Anlagen auftreten, und zum Nachweis einer ausreichenden Isolationsfestigkeit derart beanspruchter elektrischer Apparate ist es erforderlich, diese elektrischen Apparate einer Hochspannungsprüfung mit abgeschnittenen Impulsspannungen zu unterziehen. Abgeschnittene Impulsspannungen werden erzeugt, indem am Ausgang eines Hochspannungsprüfge ierators eine sogenannte Aoachneidefunkenstrecke angeordnet ist, die, zu einem vorwählbaren Zeitpunkt gezündet, für einen plötzlichen Zusammenbruch der Spannung am Prüfling sorgt. Als Abschneidefunkenstrecken dienen meistens als Dreielektrodenfunkenstrecke ausgeführte Kugelfunkenstrecken, wobei die geerdete Hauptelektrode eineCharacteristic of the Known Technical Solutions In order to simulate the operational high-voltage stresses, such as occur as a result of lightning strikes in electrical systems, and to demonstrate sufficient insulation resistance of such claimed electrical apparatus, it is necessary to subject these electrical apparatuses to a high voltage test with truncated pulse voltages. Cut off pulse voltages are generated by a so-called Aoachneidefunkenstrecke is arranged at the output of a Hochspannungsprüfge ierators, which ignited at a pre-selected time, ensures a sudden collapse of the voltage at the DUT. As Abschneidefunkenstrecken are usually executed as a three-electrode spark gap ball spark gaps, the grounded main electrode a

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Triggerelektrode aufweist (DD-PS 25 786). Ein zwischen der Triggerelektrode und der Hauptelektrode angelegter Zündimpuls führt dabei zum Durchschlag der Abschneidefunkenstrecke» deren andere, gegenüberliegende Hauptelektrode vorher bei der Entladung des Hochspannungsgenerators auf ein zeitlich veränderliches Hochspannungspotential angehoben wurde. Insbesondere für Prüfspannungen über 500 kV ist es ferner bekannt, Abschneidefunkenstrecken aus einer Hehrzahl von in Reihe geschalteten Funkenstrecken aufzubauen, wobei nur die unterste der Funkenstrecken extern getriggert wird und auch hierbei in der erdseitigen Hauptelektrode dieser Funkenstrecke eine Triggerelektrode angeordnet ist (DD-PS 64 745). Außerdem ist es bekannt, daß der Triggerbereich, das heißt der Bereich, der sich aus der Differenz von statischer Ansprechspannung (das ist die minimale Spannung, bei der die Funkenstrecke ohne externe Triggerung durchzündet) und der Triggerspannung (das ist die minimale Spannung, bei der die Funkenstrecke mit externer Triggerung durchzündet) bezogen auf die statische Ansprechspannung ergibt, polaritätsabhängig ist. So liegt bei Funkenstrecken mit erdseitiger Triggerung der Triggerbereich für negative Impulsspannung als Prüfspannung in der Größenordnung von 30 % bis 50 %, für positive Impulsspannung hingegen nur bei 10 %» Um den Triggerbereich für positive Impulsspannungen zu vergrößern, so daS selbiger weitestgehend von der Polarität der Prüfspannung unabhängig ist, ist es fernerhin bekannt, auch die hochspannungsseitige Hauptelektrode mit einer Triggerelektrode zu versehen (DD-PS 128 284). Die Ankopplung der Triggerelektrode der hochspannungsseitigen Hauptelektrode erfolgt dabei üblicherweise über einen Kondensator. Nachteilig ist bei eira- derartigen Schaltungsanordnung zum Triggern der hochspannungsseitigen Hauptelektrode der Abschneidefunkenstrecke jedoch, daß beim Anstieg der Impulsspannung eine Spannung zwischen der hochspannungsseitigen Hauptelektrode und der hochohmig mit dieser HauptelektrodeTrigger electrode has (DD-PS 25 786). An ignition pulse applied between the trigger electrode and the main electrode thereby leads to the breakdown of the cutoff spark gap whose other, opposite main electrode was previously raised to a time-varying high-voltage potential during the discharge of the high-voltage generator. In particular, for test voltages above 500 kV, it is also known to build Abschneidefunkenstrecken from a Hehrzahl of series spark gaps, only the lowest of the spark gaps is triggered externally and in this case in the ground-side main electrode of this spark gap a trigger electrode is arranged (DD-PS 64 745 ). In addition, it is known that the trigger range, that is, the range consisting of the difference of static response voltage (that is, the minimum voltage at which the spark gap ignites without external triggering) and the trigger voltage (that is, the minimum voltage at which the spark gap is ignited with external triggering) based on the static response voltage, is polarity-dependent. Thus, for spark gaps with earth-side triggering the trigger range for negative pulse voltage as test voltage in the order of 30 % to 50 %, for positive pulse voltage, however, only at 10 % » To increase the trigger range for positive pulse voltages, so that selbiger largely by the polarity of Test voltage is independent, it is also known to provide the high-voltage side main electrode with a trigger electrode (DD-PS 128 284). The coupling of the trigger electrode of the high voltage side main electrode is usually carried out via a capacitor. A disadvantage of eira- such a circuit arrangement for triggering the high-voltage side main electrode of the cut-off spark gap, however, that when the pulse voltage increases, a voltage between the high voltage side main electrode and the high impedance with this main electrode

TuR-Akte 1919 - 3 -TuR file 1919 - 3 -

verbundenen T_riggerelektrode auftritt, die einen Funken zwischen Haupt- und Triggerelektrode zur Folge haben kann und somit ein ungewolltes Zünden der Abschneidefunkenstrecke nicht ausgeschlossen ist.combined T _r iggerelektrode occurs, which may have a spark between the main and trigger electrode and thus result in an unintentional firing of the cutting spark gap is not excluded.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Die Erfindung verfolgt das Ziel, eine Schaltungsanordnung zur externen Triggerung der hochspannungsseitigen Hauptelektrode einer Abschneidefunkenstrecke anzugeben, bei der ein Ansprechen der Funkenstrecke zu anderen als durch den Triggerimpuls bestimmten Zeitpunkten vermieden wird,The invention aims to provide a circuit arrangement for the external triggering of the high-voltage side main electrode of a cut-off spark gap, in which a response of the spark gap is avoided at other than the trigger pulse determined times,

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

D_er Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum gesteuerten Abschneiden von Impulsspannungen zu schaffen, die einerseits keine einen Funken auslösende Spannung zwischen der hochspannungsseitigen Hauptelektrode und der in dieser Hauptelektrode angeordneten Triggerelektrode durch die Impulsspannung zuläßt, andererseits aber die Erzeugung eines Funkens bei Zuführung eines Triggerimpulses mit Sicherheit gewährleistet.D _e r invention has for its object to provide a circuit arrangement for controlled cutting of pulse voltages on the one hand does not permit a spark inducing voltage between the high-voltage side main electrode and disposed in this main electrode trigger electrode by the pulse voltage, on the other hand the generation of a spark when supplied with Guaranteed a trigger pulse with certainty.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen die Hauptelektrode und die Triggerelektrode und in Serie zum Kondensator ein Gleichrichter geschaltet ist, de?art, daß der Gleichrichter beim Aufladen des Kondensators in Durchlaßrichtung arbeitet, hingegen bei einem positiven Triggerimpuls dieser Triggerimpuls als Sperrspannung am Gleichrichter liegt und den Triggerfunken zwischen Triggerelektrode und Hauptelektrode bewirkt und daß die Entladung des Kondensators beim Abfall der Impulsspannung in deren Rücken über einen dem Gleichrichter parallelgeschalteten Widerstand erfolgt.This object is achieved in a circuit arrangement according to the preamble of claim 1 according to the invention that is connected between the main electrode and the trigger electrode and in series with the capacitor, a rectifier, de? Art that the rectifier when charging the capacitor works in the forward direction, however, at a positive trigger pulse of this trigger pulse as blocking voltage is applied to the rectifier and causes the trigger spark between the trigger electrode and the main electrode and that the discharge of the capacitor takes place at the fall of the pulse voltage in the back over a resistor connected in parallel to the rectifier.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß dem Kondensator ein beim Durchzünden der Funkenstrecke eine ungedämpfte Entladung des Kondensators verhindernderAn advantageous embodiment of the invention is that the capacitor when igniting the spark gap preventing an undamped discharge of the capacitor

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Widerstand in Reihe geschaltet ist.Resistor is connected in series.

Eine weitere günstige, weil die Spannungsverhältnisse noch besser berücksichtigende Ausführungsforra der Erfindung sieht vor, daß der Gleichrichter und der dem Gleichrichter parallgeschaltete Widerstand durch einen als Netzwerk ausgebildeten polaritätsabhängigen Zweipol ersetzt sind.Another favorable, because the voltage ratios even better considered Ausführungsforra of the invention provides that the rectifier and the rectifier parallel resistor are replaced by a trained as a network polarity-dependent dipole.

Ausführungsbeispielembodiment

Oie Erfindung soll nachstehend anhand eines Beispieles und einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt eine Schaltungsanordnung zum gesteuerten Abschneiden von Impulsspannungen mittels einer extern triggerbaren Abschneidefunkenstrecke.The invention will be explained below with reference to an example and an accompanying drawing. The drawing shows a circuit arrangement for the controlled truncation of pulse voltages by means of an externally triggerable cut-off spark gap.

Die Abschneidefunkenstrecke besteht aus einer mit einem Punkt A elektrisch verbundenen kugelförmigen Hauptelektrode 1, in der eine Triggerelektrode 2 aufgenommen ist, sowie aus einer dieser Hauptelektrode 1 gegenüberliegenden, gleichfalls kugelförmig ausgebildeten und mit Erdpotential verbundenen Hauptelektrode 3. Auch in dieser Hauptelektrode 3 ist im B_eispiel eine Triggerelektroda 4 angeordnet. Zwischen die hochspannungsseitige Hauptelektrode 1 und die Triggerelektrode 2 ist ein Gleichrichter 5 und diesem parallel ein Widerstand 6 geschaltet. Am Verbindungspunkt von Gleichrichter und Triggerelektrode 2 liegt ferner die Serienschaltung eines weiteren Widerstandes 7 und eines Kondensators 8, der mit einem Triggergerät 9 verbunden ist.The cut-off spark gap consists of a ball-shaped main electrode 1 electrically connected to a point A, in which a trigger electrode 2 is accommodated, and a main electrode 3, which is also spherical and connected to earth potential, opposite this main electrode 1. Also in this main electrode 3, in B _e a trigger electrode 4 is arranged. Between the high-voltage side main electrode 1 and the trigger electrode 2, a rectifier 5 and this parallel a resistor 6 is connected. At the connection point of rectifier and trigger electrode 2 is also the series connection of another resistor 7 and a capacitor 8, which is connected to a trigger device 9.

Beim Anliegen einer von einem in der Zeichnung nicht dargestellten Hochspannungsgenerator erzeugten positiven Impulsspannung im Punkt A wird der Kondensator 8 über den Widerstand 7 und den Gleichrichter S aufgeladen. Der Gleichrichtar 5 ist dabei in Durchlaßrichtung gepolt, so daß zwischen dar Triggerelektrode 2 und der Hauptelektrode 1 nur die Flußspannung des Gleichrichters 5 anliegt. Soll nun die am Punkt A und damit an der Hauptelektrode 1 liegende Impulsspannung zu einem definierten Zeitpunkt abgeschnitten werden, so wird diesWhen applying a generated by a high voltage generator, not shown in the drawing positive pulse voltage at point A, the capacitor 8 is charged via the resistor 7 and the rectifier S. The rectifier 5 is poled in the forward direction, so that between the trigger electrode 2 and the main electrode 1, only the forward voltage of the rectifier 5 is applied. If now the pulse voltage lying at point A and thus at the main electrode 1 should be cut off at a defined point in time, then this will be the case

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mit Hilfe eines im Triggergerät 9 erzeugten positiven Triggerimpulses erreicht, welcher durch den Kondensator 8 übei— tragen wird und dann als Sperrspannung über dem Gleichrichter 5 anliegt und schließlich das Durchschlagen der Strecke zwischen der Hauptelektrode 1 und der Triggerelektrode 2, das heißt den Triggerfunken, bewirkt. Der Triggerfunken zündet sodann die Abschneidefunkenstrecke. Der dem Gleidirichter 5 paralleJ geschaltete Widerstand 6 bewirkt die Entladung des Kondensators 8 beim Abfall der Impulsspannung in deren Rücken. Der Widerstand 7 verhindert beim Durchzünden der Funkenstrecke die ungedämpfteEntladung des Kondensators 8. Durch die Möglichkeit der Tpiggerung der hochspannungsseitigen Hauptelektrode 1 wird für Impulsspannungen mit positiver Polarität eine Vergrößerung des T_riggerbereiches erreicht. Die erfindungsgemäße Beschaltung der ansonsten hochohmig miteinander verbundenen Haupt- und Triggerelaktrode 1 bzw, 2 mit dem Gleichrichter 5 und dem hierzu parallelgeschaltaten Widerstand 6 sorgt dafür, daß keine einen Funken auslösende Spannung zwischen eben dieser hochspannungsseitigen Hauptelektrode 1 und der hierin angeordneten Tpiggerelaktrode 2 durch die Impulsspannung zugelassen wird, wohl aber die Ei— zeugung eines Funkens bei Zuführung eines Triggerimpulses mit Sicherheit gewährleistet ist.achieved by means of a positive trigger pulse generated in the trigger device 9, which will carry through the capacitor 8 and then applied as blocking voltage across the rectifier 5 and finally the strike-through of the distance between the main electrode 1 and the trigger electrode 2, that is the trigger sparks causes , The trigger spark then ignites the cutoff spark gap. The resistor 6 connected in parallel with the charger 5 causes the discharge of the capacitor 8 when the pulse voltage drops in the back thereof. The resistor 7 prevented during flashover of the spark gap the ungedämpfteEntladung of the capacitor 8. The possibility of Tpiggerung the high-side main electrode 1 is for pulse voltages of positive polarity achieved an increase of the T _r iggerbereiches. The circuit according to the invention of the otherwise high-impedance interconnected main and Triggerelaktrode 1 and 2 with the rectifier 5 and parallel thereto resistor 6 ensures that no spark triggering voltage between just this high voltage side main electrode 1 and the Tpiggerelaktrode 2 arranged therein by the pulse voltage admittedly, but the generation of a spark when supplying a trigger pulse is guaranteed with certainty.

Selbstverständlich ist es auch denkbar, daß der Gleichrichter 5 einschließlich des parallel geschalteten Widerstandes 6 durch einen als Netzwerk ausgebildeten polaritätsabhängigen Zweipol, beispielsweise bestehend aus einem mit nichtlinearen Widerständen beschalteten Gleichrichter, ersetzt ist, wodurch die herrschenden Spannungsverhältnisse noch besser Berücksichtigung finden können,Of course, it is also conceivable that the rectifier 5, including the resistor 6 connected in parallel, is replaced by a polarity-dependent two-pole formed as a network, for example consisting of a rectifier connected to non-linear resistors, whereby the prevailing voltage conditions can be better taken into account.

Die innerhalb der erdseitigen Hauptelektrode 3 befindliche Triggerelektrode 4 wird bei negativer Polarität der Impulsspannung angesteuert. Auch sine gleichzeitige Ansteuerung der Triggerelektroden 2 und 4 ist möglich.The trigger electrode 4 located within the ground-side main electrode 3 is driven at negative polarity of the pulse voltage. Also sine simultaneous control of the trigger electrodes 2 and 4 is possible.

Claims

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claims

1. A circuit arrangement for the controlled truncation of Irapulsspannungen by means of an externally triggerable Abschneidefunkenstrecke, wherein a trigger electrode disposed in the one located on time-varying high voltage potential main electrode and the trigger pulse is supplied by a charged by the pulse voltage capacitor of the trigger electrode, characterized in that between the main electrode (1) and the trigger electrode (2) and in series with the capacitor (8) a rectifier (5) is connected, such that the rectifier (5) during charging of the capacitor (8) works in the forward direction, however, at a positive trigger pulse this Trigger pulse as blocking voltage at the rectifier (5) and causes the trigger spark between the trigger electrode (2) and the main electrode (1) and that the discharge of the capacitor (8) in the fall is pulse voltage in the back of a rectifier (5) parallel¬ connected resistor (5 ) he follows.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized g ekennzeichnet in that the capacitor (8) during the Qurchzünden the spark gap an undamped discharge of the capacitor (8) preventing resistor (7) is connected in series.

3. A circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the rectifier (5) and the rectifier (5) in parallel resistor (5) are replaced by a trained as a network polarity-dependent two-pole.

For this 1 sheet drawing ...