DD262493B3

DD262493B3 - Schaltungsanordnung zur messung des ableitstromes an isolierungen

Info

Publication number: DD262493B3
Application number: DD30330387A
Authority: DD
Inventors: Lutz Materna; Klaus Liebscher; Hans-Joachim Hille
Original assignee: Lutz Materna; Klaus Liebscher; Hille Hans Joachim
Priority date: 1987-05-29
Filing date: 1987-05-29
Publication date: 1992-08-20
Also published as: DD262493A1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Messung des Ableitstromes an Isolierungen in Hochspannungsanlagen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Das Stehvermögen von Isolierungen unter Fremdschichtbedingungen kann mit Hilfe der Amplitude des höchsten Ableitstromimpulses bewertet werden. Zu diesem Zweck werden der über die Isolatoroberfläche zur Erde fließende nichtstationäre impulsförmige Ableitstrom über einen Widerstand zur Erde geführt und der an diesem Meßwiderstand erzeugte Spannungsabfall ausgewertet (Verma, M. P.: Höchster Ableitstromimpuls als Kenngröße für das Isolierverhalten verschmutzter Isolatoren, ETZ-A, 9911973] 5, S. 302-303).

Ein Primärschutz durch galvanische Trennung zwischen Meßobjekt und Meßgerät, ζ. B. durch Wandler, führt zu erheblichen Aufwendungen, da diese für den Fehlerfall am Isolator kurzschlußfest ausgelegt sein müssen, um die Meßtechnik vor Zerstörung zu bewahren und das Bedienungspersonal durch das Auftreten hoher Spannungen nicht zu gefährden. Beim Einsatz von induktiven Wandlern treten bei der Messung von nichtstationären Strömen erhebliche Meßwerverfälschungen auf.

Damit wird ein direkter Anschluß der Meßtechnik ohne galvanische Trennung erforderlich. Das macht den Einsatz einer Überspannungsschutzeinrichtung notwendig, die den hohen Strom im Fehlerfall tragen kann und die Spannung am Ausgang

auf zulässige Werte herabgesetzt. ,

Für die Ableitung von Überspannungen ist es bekannt, Funkenstrecken einzusetzen. Da das Ansprechen der Funkenstrecken bei Überspannungen mit Zeitverzögerung erfolgen kann, wird parallel zur Funkenstrecke ein Varistor geschaltet, der im Nano-Sekunden-Bereich leitend wird und die Zeitverzögerung überbrückt (DE-OS 2718188).

Nachteilig ist jedoch, daß Varistoren durch große Strombelastung zerstört werden können.

In DD 238292 wird vorgeschlagen, zwischen die Platten der Funkenstrecke ein nichtlineares symmetrisches Bauelement, z.B.

Diac, anzuordnen, das bei einem definierten Spannungsperiel leitend wird und zum Durchschlag der Funkenstrecke führt. Aus der Literatur ist bekannt, auch zur Messung des Ableitstromes unter Betriebsbedingungen Funkenstrecken und spannungsbegrenzende Bauelemente zu verwenden und eine mehrstufige Schutzschaltung vorzusehen (Verma, M. P.: Leakage current as criterion for the insulation performance of polluted insulators; International Conference on the design and application of EHV Substrations 22.-24.11.1977, London).

Da der Meßwiderstand in die Schutzbeschaltung integriert ist, muß die Auswerteeinheit in der Nähe dieser angeordnet werden, um einen geringen Spannungsfall zu sichern.

Bei dieser Schaltungsanordnung erfolgt im Fehlerfall keine Unterbrechung der Meßleitung, so daß beim Versagen von Schutzelementen Gefährdungen auftreten können.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist, die Messung des Ableitstromes an Isolierungen unter Betriebsbedingungen zu vereinfachen, kostengünstig und bedienungsfreundlich zu gestalten, aber dennoch Gefährdungen im Fehlerfall auszuschließen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Erfüllung der Zielstellung eine Schaltungsanordnung zur Messung des an einem Meßwiderstand abfallenden Ableitstromes mit einer zwischen dem verwendeten Spannungemeßgerät und der Isolierung

liegenden Schutzschaltung mit einer Schutzfunkenstrecke und einem Varistor zu schaffen, bei der sich der Einsatz spannungsfester Meßtechnik in unmittelbarer Nähe der Schutzschaltung erübrigt und Bauelemente sowohl für Meß- als auch Schutzfunktionen herangezogen sind.

Dabei wird davon ausgegangen, daß zwischen dem Spannungsmeßgerät und der Schutzschaltung eine Verbindungsleitung mit einer Schmelzsicherung vorgesehen ist.

Erfindungsgemäß ist zur galvanischen Kopplung des Spannungsmeßgerätes über die Verbindungsleitung zur Schutzschaltung und die Schutzschaltung zum Meßanschluß an der Isolierung der Meßwiderstand gleichzeitig als Schutzwiderstand ausgebildet, wobei er aus einem ersten und einem zweiten Zweigwiderstand besteht. Der erste Zweigwiderstand ist in der Schutzschaltung parallel zum Varistor und der zweite Zweig widerstand am Spannungsmeßgerät angeordnet.

Zur Erzeugung einer definierten Ansprechspannung für die Funkenstrecke der Schutzschaltung ist ein Vorwiderstand in Reihe mit der Parallelschaltung vom ersten Zweigwiderstand und Varistor gelegt.

Die Schaltungsanordnung bewirkt, daß über die Zweigwiderstände eine Aufteilung des Ableitstromes erfolgt und sowohl Schutzschaltung als auch Meßgerät niederohmig an die Erde angeschlossen sind. Am Meßgerät wird der über den zweiten

Zweigwiderstand auftretende Spannungsabfall ausgewertet. Damit die Funkenstrecke im Fehlerfall beim Überschreiten eines vorgegebenen Stromwertes anspricht, ist der Vorwiderstand zur Potentialanhebung in Reihe mit den Zweigwiderständen und dem Varistor angeordnet. Der Varistor übernimmt in an sich bekannter Weise den Überspannungsschutz, solange die Funkenstrecke infolge ihrer Ansprechverzögerung noch nioht wirksam wird.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt einen Stromlaufplan der Schaltungsanordnung.

Dargestellt ist die Messung des Ableitstromes I_n, an einem Hochspannungsstützisolator 1. Der Meßanschluß 2 erfolgt über einen Abgriff auf dem Isolierkörper, der gegen die Schutzerde E 1.1 isoliert angebracht ist. In einem definierten Abstand zum letzten Schirm ist eine Fangelektrode 3 an der Erdarmatur montiert, die die Meßsonde elektrisch abschirmt und den Lichtbogen von dieser fernhält. Parallel zum Meßanschluß 2 und der Schutzerde E 1.1 erfolgt der Anschluß einer Funkenstrecke Q. Der Gesamtableitstrom i_m teilt sich durch die parallelen Zweigwiderstände Rm und R'm auf. Dabei fließt der Teilableitstrom I_m) über den Zweigwiderstand R'm zur Schutzerde E 1.1, parallel zu diesem Zweig wird der Varistor R 2 angeschlossen. DerTeilableitstrom l_m2 fließt über die Schmelzsicherung F, die Meßleitung 4 und den Meßwiderstand Rm zur Meßerde E 1.2. Das Meßgerät P wird parallel zum Meßwiderstand Rm angeschlossen und erfaßt den Spannungsabfall. Bevorzugt ist dieser Widerstand Bestandteil des Meßgerätes P. Im Meßgerät P wird das Verhalten der beiden Teilströme f_m, zu f_m2 berücksichtigt. Im Fehlerfall, d.h. bei einem Fremdschichtüberschlag am Hochspannungs-Schutzisolator 1, wird der Lichtbogen auf die Fangelektrode kommutiert. Dabei ist jedoch nicht auszuschließen, daß bis dahin eine oder mehrere Halbwellen vergehen. Durch den hohen Anstieg des Fehlerstromes wird der Varistor R 2 leitend und begrenzt die Spannung über den Zweigwiderständen Rm und R'm. Die Reihenschaltung der Widerstände R1 und R'm bewirkt durch den hohen Strom eine Potentialanhebung, so daß die Durchschlagspannung der Funkenstrecke Q überschritten wird und diese den Fehlerstrom trägt. Die Schaltung ist so dimensioniert, daß bis zum Ansprechen der Funkenstrecke Q ein Fehlerteilstrom über den Zweig Schmelzsicherung F und Meßschaltung fließt, der die Schmelzsicherung Fzum Ansprechen bringt und das Meßgerät P von der Schutzschaltung elektrisch abtrennt. Die Sicherung F löscht selbsttätig durch die spannungsbegrenzende Wirkung des Varistors R 2, spätestens jedoch, wenn die Funkenstrecke Q wirkt und die Meßelektrode Erdpotential aufweist.

Claims

1. Schaltungsanordnung zur Messung des Ableitstromes an Hochspannungsisolierungen unter Betriebsbedingungen durch Erfassung des Spannungsabfalls, den der über die Isolatorflächo zur Erde fließende Ableitstrom an einem mit einem Meßanschluß an der Isolierung verbundene Meßwiderstand hervorruft, mittels eines Spannungsmeßgerätes mit einem Schutzwiderstand parallel zum Eingangswiderstand, wobei zwischen dem Meßanschiuß und dem Spannungsmeßgerät eine Schutzschaltung, bestehend aus parallel angeordneter Funkenstrecke und Varistor, und zum externen Anschluß des Spannungsmeßgerätes eine Verbindungsleitung mit einer Schmelzsicherung zur Schutzschaltung vorgesehen sind, gekennzeichnet dadurch, daß zur galvanischen Kopplung des Spannungsmeßgerätes (P) über die Verbindungsleitung (4) und die Schutzschaltung zum Meßabschluß (2) der Meßwiderstand gleichzeitig als Schutzwiderstand ausgebildet ist und aus einem ersten (Rm') und einem zweiten Zweigwiderstand (Rm) besteht, wobei der erste Zweigwiderstand (Rm') in der Schutzschaltung parallel zum Varistor (R2) angeordnet ist und der zweite Zweigwiderstand (Rm) den Schutzwiderstand des Spannungsmeßgerätes (P) bildet.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Erzeugung der definierten Ansprechspannung für die Funkenstrecke (Q) ein Vorwiderstand (R1) in Reihe mit dem ersten Zweigwiderstand (Rm') und dem Varisator (R2) angeordnet ist.