DE1006520B

DE1006520B - Circuit arrangement for testing the recurring electrical strength of gas discharge paths in valve arresters

Info

Publication number: DE1006520B
Application number: DEL18883A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Werner Bothe
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1954-05-20
Filing date: 1954-05-20
Publication date: 1957-04-18

Description

Schaltungsanordnung zur Prüfung der wiederkehrenden elektrischen Festigkeit von Gasentledungsstrecken in Ventilableitern Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Prüfung der wiederkehrenden elektrischen Festigkeit von Gasentladungsstrecken in Ventilableitern nach einer vorausgegangenen elektrischen Entladung. Circuit arrangement for testing the recurring electrical Strength of gas discharge lines in valve traps The invention relates to on a circuit arrangement for testing the recurring electrical strength of gas discharge paths in valve arresters after a previous electrical one Discharge.

Bekanntlich werden Überspannungsableiter mit Funkenstrecke und spannungsabhängigem Widerstand zum Nachweis ihres Löschvermögens einer sogenannten Arbeitsprüfung unterworfen, wobei der Ableiter an einer möglichst ergiebigen Spannungsquelle vorgeschriebener Spannungshöhe und maximaler Nennfrequenz liegt, während gleichzeitig durch eine Stoßbatterie ein Stromstoß gezündet wird. Bei ueber spannungsableitern für Wechselspannung technischer Frequenzen, die hier allein betrachtet werden sollen, findet nach dem Abklingen des Stromstoßes je nach der Phasenlage der Wechselspannung, in der der Stoß gezündet wurde, ein Ausgleichsvorgang zwischen Transformator und Ableiter statt, nach dessen Abklingen ein betriebsfrequenter Strom durch den Ableiter fließt, der kurz vor seinem Nulldurchgang löscht. It is well known that surge arresters with spark gaps and voltage-dependent Resistance to prove its extinguishing ability subjected to a so-called work test, where the arrester is prescribed to a voltage source that is as rich as possible Voltage level and maximum rated frequency, while at the same time by a Battery an electric shock is ignited. With over voltage arresters for alternating voltage technical frequencies, which are to be considered here only, are found after the Decay of the current surge depending on the phase position of the alternating voltage in which the Shock has been ignited, a balancing process takes place between transformer and arrester, after its decay, an operating-frequency current flows through the arrester, which clears shortly before its zero crossing.

Wenn der Ableiter die Prüfung besteht, ist die wiederkehrende elektrische Festigkeit seiner Löschfunkenstrecke so groß, daß sie unter der Wirkung der Wechselspannung entgegengesetzter Polarität nicht wieder zündet.If the arrester passes the test, it is recurring electrical Strength of its extinguishing spark gap so great that it is under the action of the alternating voltage opposite polarity does not re-ignite.

Die üblichen Schaltungen zur Prüfung von Über spannungsableitern, bei denen der Ableiter über einen Transformator aus einem Wechselstromnetz gespeist und parallel dazu von einer Stromstoßbatterie belastet wird, haben sich gut bewährt. Diese Verfahren ermöglichen, den sich aus der Zusammenwirkung von Löschfunkenstrecke und spannungsabhängigen Widerständen ergebenden Löschvorgang zu erfassen. Dabei ist es aber nur sehr schwer möglich, die charakteristischen Eigenschaften der Löschfunkenstrecken einerseits und der spannungsabhängigen Widerstände andererseits, die beide zum Gelingen des Löschvorganges beitragen, aus dem bei der normalen Arbeitsprobe gemessenen Werten der Ströme und Spannungen festzustellen und zu trennen. Für den Hersteller von Ventilableitern ist es aber äußerst wichtig, die Eigenschaften und Wirkungsweisen von Löschfunkenstrecken genau zu kennen. Mit ihrer Kenntnis läßt sich die Ventilableiterkonstruktion entscheidend beeinflussen. The usual circuits for testing surge arresters, in which the arrester is fed via a transformer from an alternating current network and is loaded in parallel by a surge battery, have proven themselves well. These procedures enable the result of the interaction of the extinguishing spark gap and voltage-dependent resistances resulting erasure process. Included however, it is very difficult to find the characteristic properties of the quenching spark gaps on the one hand and the voltage-dependent resistances on the other hand, both to succeed of the deletion process from the values measured during the normal work sample determine and separate the currents and voltages. For the manufacturer of valve traps but it is extremely important to understand the properties and modes of action of extinguishing spark gaps to know exactly. With their knowledge, the valve arrester design can be decisive influence.

Dies wird unter Vermeidung der vorbeschriebenen Nachteile dadurch ermöglicht, daß erfindungsgemäß zu der Spannungsquelle, die den Entladungsstrom über die Funkenstrecke treibt und deren Spannung nach dem Löschen der Funkenstrecke selbst nicht zur Wiederzündung der Gasentladungsstrecke ausreicht, im Augenblick der Löschung der Entladung oder kurze Zeit später eine Spannungsquelle in Reihe ge- schaltet wird, deren Spannung so groß ist, daß es zu einer Wiederentzündung der Gasentladungsstrecke kommt. Außerdem existiert noch eine Stoßstrombatterie, die einen Stoßstrom gewünschter Dauer und Amplitude durch den Ableiter treibt. Der Stoßstrom muß dabei so synchronisiert werden, daß er in der gegensinnigen Halbwelle der Wechselspannung auftritt. Es hat sich erwiesen, daß ein Ventilableiter bei der Löschung am stärksten beansprucht wird, wenn der Stoßstrom gegensinnige Polarität hat, und diese Erkenntnis hat auch international Anerkennung und Niederschlag in den entsprechenden Prüfbestimmungen gefunden. Die eine der beiden Wechselspannungsquellen ist sehr ergiebig und liefert ähnlich wie bei der normalen Arbeitsprüfung den vor allem vom spannungsabhängigen Widerstand des Ventilableiters begrenzten nachfließenden Betriebsstrom (Folgestrom) des Ableiters, der nach dem Abklingen der obenerwähnten Ausgleichsvorgänge fließt und kurz vor seinem Nulldurchgang abreißt. Während dieser Zeit wird die zweite Wechselspannungsquelle, die zur ersten in Reihe liegt, durch eine Glübkathodenröhre mit Quecksilberdampffüllung kurzgeschlossen, da ihr Gitter am Kathodenpotential liegt. Erst kurz vor dem Nullwerden des Arbeitsstromes erhält das Gitter dieser Röhre einen negativen Impuls, so daß diese nach dem Löschen des Arbeitsstromes sperrt und die Spannungen der beiden Wechselspannungsquellen in Reihe an der Funkenstrecke liegen. Bei entsprechender Spannungshöhe, die an der genannten Hilfsspannungsquelle reguliert wird, wird es an der Ableiterfunkenstrecke zu einem Durchbruch der noch nicht völlig entionisierten Entladungsstrecke kommen. This is done while avoiding the disadvantages described above allows that according to the invention to the voltage source that the discharge current across the spark gap and its voltage after the spark gap has been extinguished itself is not sufficient to reignite the gas discharge gap at the moment the extinction of the discharge or a short time later a voltage source in series ge is switched, the voltage of which is so great that it reignites the Gas discharge path is coming. There is also a surge battery that drives a surge current of the desired duration and amplitude through the arrester. The surge current must be synchronized so that it is in the opposite half-wave of the alternating voltage occurs. It has been found that a valve arrester is the most powerful when extinguishing is claimed when the surge current has opposite polarity, and this knowledge also has international recognition and is reflected in the corresponding test regulations found. One of the two AC voltage sources is very productive and delivers similar to the normal work test, especially the voltage-dependent one Resistance of the valve arrester limited subsequent operating current (follow current) of the arrester that flows after the abovementioned equalization processes have subsided and breaks off shortly before its zero crossing. During this time the second AC voltage source, which is in line with the first one, through an incandescent cathode tube with mercury vapor filling short-circuited because their grid is at the cathode potential. Only shortly before zero of the working current, the grid of this tube receives a negative impulse, so that this blocks after deleting the working current and the voltages of the two AC voltage sources lie in series on the spark gap. With a corresponding voltage level, which is at the called auxiliary voltage source is regulated, it is at the arrester spark gap a breakthrough of the not yet fully deionized discharge path occurs.

Als zweite Spannungsquelle läßt sich sowohl ein Wechselspannungstransformator als auch ein Stoßgenerator verwenden, wobei der letztere durch geeignete Wahl seiner Schaltelemente einen Spannungsstoß mit willkürlich einstellbarer Stirnsteilheit liefert. Dieser wird nach dem Löschen des Arbeitsstromes willkürlich zur Auslösung gebracht. Mit der so gewonnenen Reihenschaltung einer Wechselspannungsquelle mit einem Stoß generator veränderbarer Stirnzeit läßt sich vor allem der zeitliche Verlauf der wiederkehrenden elektrischen Festigkeit der Ableiterfunkenstrecken feststellen. An alternating voltage transformer can be used as the second voltage source as well as use a surge generator, the latter being through suitable Choice of its switching elements generates a voltage surge with an arbitrarily adjustable forehead steepness supplies. After the operating current has been deleted, this becomes a random trip brought. With the series connection thus obtained with an alternating voltage source A shock generator with a variable front time can be used to determine, above all, the course over time determine the recurring electrical strength of the arrester spark gaps.

Fig. 1 zeigt die Schaltung gemäß der Erfindung mit zwei in Reihe geschalteten Wechselspannungsquellen. Fig. 1 shows the circuit according to the invention with two in series switched AC voltage sources.

Mit 1 ist die zu prüfende Ableiterfunkenstrecke bezeichnet, 2 ist ein spannungsabhängiger Widerstand, der mit dieser in Reihe liegt und auch durch einen ohmschen Widerstand ersetzt werden kann. 3 ist der Stoßkondensator, der von dem Hochspannungstransformator 5 über das Ventil 6 und den Vorwiderstand 7 aufgeladen wird und sich über die Drossel 4, die zusammen mit der Kapazität 3 die Kurvenform der Entladung bestimmt, und die Dreifachfunkenstrecke 8 auf den Ableiter 1, 2 entlädt. Dabei wird der linke Teil der Funkenstrecke 8 so eingestellt, daß er von der aufgeladenen Stoßbatterie gerade nicht durchgezündet wird, und der rechte Teil so, daß dieWechselspannung nicht zum Durchbruch führt, und der mittlere Teil ist über einen Widerstand 9 an Erde gelegt.1 with the arrester spark gap to be tested is designated, 2 is a voltage-dependent resistor that is in series with this and also through an ohmic resistor can be replaced. 3 is the surge capacitor used by the high-voltage transformer 5 via the valve 6 and the series resistor 7 charged is and is about the throttle 4, which together with the capacitance 3 the curve shape the discharge determined, and the triple spark gap 8 discharges to the arrester 1, 2. The left part of the spark gap 8 is set so that it is charged by the The shock battery is just not ignited, and the right part so that the AC voltage does not lead to a breakthrough, and the middle part is connected via a resistor 9 Earth laid.

An der linken Elektrode wird dann zwischen der Kalotte und dem Zündstift eine Vorentladung ausgelöst, die die ganze Funkenstrecke zum Durchbruch bringt. Der Spannungsimpuls dazu kommt über den Koppelkondensator 11 aus dem Synchroniesiergerät 10, mit dessen Hilfe es möglich ist, die Zündung der Funkenstrecke 8 zu jeder beliebigen Phase der Wechselspannung erfolgen zu lassen. Der Ableiter 1, 2 liegt weiter über einem hohen Widerstand 15 am Wechselspannungs-Transformator 22. Parallel -dazu liegt das Thyratron 14. In der gezeichneten Darstellung wird die Röhre in Durchlaßrichtung beansprucht, wenn der Stoß in Gegenphase zur Wechselspannung erfolgt. Zum Zeitpunkt des Stoßes- ist der Kondensator 19 leer, und das Gitter der Röhre liegt über den Widerstand 18 an der Kathode, so daß das Thyratron einen Kurzschluß bildet. Erst kurz vor dem Nulldurchgang des Ableiterbetriebsstromes wird der Kondensator 19 aus dem Impulsgerät i3 über die Koppelkondensatoren 20 und 21 negativ aufgeladen.The left electrode is then placed between the spherical cap and the firing pin a pre-discharge is triggered that breaks the entire spark gap. The voltage pulse for this comes from the synchronizing device via the coupling capacitor 11 10, with the help of which it is possible to ignite the spark gap 8 at any desired Phase of the alternating voltage. The arrester 1, 2 is further above a high resistance 15 on the AC voltage transformer 22. In parallel therewith the thyratron 14. In the illustration shown, the tube is in the forward direction stressed when the shock occurs in phase opposition to the alternating voltage. At the time of the surge, the capacitor 19 is empty and the grid of the tube is over the Resistor 18 at the cathode, so that the thyratron forms a short circuit. First shortly before the arrester operating current passes through zero, the capacitor 19 turns off the pulse device i3 via the coupling capacitors 20 and 21 are negatively charged.

Die Zeitkonstante, die sich aus dem Widerstand 18 und dem Kondensator 19 errechnet, muß dabei so groß sein, daß die Röhre 14 während der ganzen benötigten Zeitdauer des folgenden Spannungsanstieges sperrt. Über den Spannungsteiler 12 wird das Impulsgerät 13 vom Vorgang derart gesteuert, daß vor dem Nulldurchgang der Spannung an 12 und 13 ein Impuls erzeugt wird. Das läßt sich in bekannter Weise mit Hilfe einer Drossel mit einem Kern aus ferromagnetischem Material mit rechteckiger Hystereseschleife erreichen, die außerdem noch mit Gleichstrom vormagnetisiert wird, wodurch sich der Impuls zeitlich verschieben läßt. Nach dem Abreißen des nachfließenden Arbeitsstromes sperrt nun die Röhre 14, da ihr Gitter eine negative Netzspannung gegenüber der Kathode hat. Ein Teil der Spannung des Transformators 16 liegt über den hohen Widerstand 17 an dem Widerstand 15 und damit in Reihe zur Spannung des Haupttransformators 22. Macht man diese Spannung durch Regelung des Schiebetransformators 23 groß genug, so wird es zur Wiederzündung der Ableiterfunkenstrecke 1 kommen. Das Maß der wiedererlangten elektrischen Festigkeit der Ableiterfunkenstrecke, das auf diese Weise abhängig von verschie- denen Bedingungen wie Dauer und Größe des Stoßstromes, Dauer und Größe des nachfließenden Arbeitsstromes, Material der Funkenstreckenelektroden und deren konstruktiven Ausbildung festgestellt werden kann, ist ein Maß für ihre Eignung als Löschfunkenstrecke.The time constant resulting from the resistor 18 and the capacitor 19 calculated, must be so large that the tube 14 required during the whole The duration of the following voltage rise is blocked. About the voltage divider 12 is the pulse device 13 controlled by the process so that before the zero crossing of the voltage a pulse is generated at 12 and 13. This can be done in a known way with the help a choke with a core made of ferromagnetic material with a rectangular hysteresis loop Achieve, which is also biased with direct current, whereby the impulse can be shifted in time. After the interruption of the working current flowing in afterwards now blocks the tube 14 because its grid has a negative line voltage compared to the Has cathode. Part of the voltage of the transformer 16 is across the high resistance 17 at the resistor 15 and thus in series with the voltage of the main transformer 22. If this voltage is made large enough by regulating the shift transformer 23, this will cause the arrester spark gap 1 to reignite. The measure of the regained electrical strength of the arrester spark gap, which depends in this way of different which conditions such as duration and size of the surge current, duration and size of the working current flowing in, the material of the spark gap electrodes and their Constructive training can be determined is a measure of their suitability as a quenching spark gap.

Fig. 2 zeigt eine weitere Schaltungsanordnung, die sich von der in Fig. 1 gezeigten dadurch unterscheidet, daß die Zusatzspannung von einem Stoßgenerator geliefert wird. Dieser tritt hier an die Stelle des Transformators 16 von Fig. 1 und ist mit 24 bezeichnet. Seine Auslösung geschieht mit einer vorgespannten Dreifachfunkenstrecke, die vom Impulsgerät 13 einen Impuls erhält, der durch die Verzögerungsleitung 25 gegenüber dem Impuls für das Gitter der Röhre 14 verzögert ist. Die Verzögerungsleitung wird zweckmäßig mit mehreren Anzapfungen versehen, damit verschiedene Verzögerungszeiten eingestellt werden können. Die Schaltelemente des Stoßgenerators sind zum Teil veränderbar, so daß verschiedene Stirnzeiten der Stoß spannung eingestellt werden können. Damit läßt sich dann der zeitliche Verlauf der wiederkehrenden Festigkeit der Ableiterfunkenstrecke ermitteln. Fig. 2 shows a further circuit arrangement which differs from that in Fig. 1 differs in that the additional voltage from a surge generator is delivered. This takes the place of the transformer 16 from FIG. 1 and is denoted by 24. It is triggered with a preloaded triple spark gap, which receives a pulse from the pulse device 13, which is transmitted through the delay line 25 with respect to the pulse for the grid of the tube 14 is delayed. The delay line is expediently provided with several taps, thus different delay times can be adjusted. The switching elements of the surge generator are partly changeable, so that different front times of the surge voltage can be set. In order to The time course of the recurring strength of the arrester spark gap can then be determined determine.

PATENTANSPROCHE: 1. Schaltungsanordnung zur Prüfung der wiederkehrenden elektrischen Festigkeit von Gasentladungsstrecken in Ventilableitern nach einer vorausgegangenen elektrischen Entladung, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Spannungsquelle, die den Entladungsstrom über die Funkenstrecke treibt und deren Spannung nach dem Löschen der Funkenstrecke selbst nicht zur Wiederzündung der Gasentladungsstrecke ausreicht, im Augenblick der Löschung der Entladung oder kurze Zeit später eine Spannungsquelle in Reihe geschaltet wird, deren Spannung so groß ist, daß es zu einer Wiederzündung der Gasentladungsstrecke kommt. PATENT CLAIMS: 1. Circuit arrangement for testing the recurring electrical strength of gas discharge paths in valve arresters after a previous electrical discharge, characterized in that to the voltage source, which drives the discharge current over the spark gap and its voltage according to the The spark gap itself is not extinguished to reignite the gas discharge gap sufficient at the moment the discharge is deleted or a short time later a Voltage source is connected in series, the voltage of which is so high that it is too a reignition of the gas discharge path occurs.

Claims

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the connection the - second voltage source happens that a hot cathode tube, the is in the main circuit and parallel to this voltage source, is blocked.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the connected voltage source consists of a transformer that is operated by the same Voltage is fed like the transformer, which carries the discharge current over the gas discharge path drives.

4. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the connected voltage source consists of a surge generator.

5. Arrangement according to claim 1, 2 and 4, characterized in that With the surge generator, surge voltages of different face steepness can be generated can.

6. Arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that the operating-frequency discharge current to be tested Gas discharge path (1) a surge current with the operating-frequency discharge current opposite polarity is sent ahead.

7. Arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that the surge current is generated in that a charged Capacitor (3) via a Throttle (4) and a resistor (2) the gas discharge path (1) is discharged.

8. Arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that the amplitude and the duration of the current by choice the charging voltage of the capacitor and by dimensioning the capacitor accordingly and the throttle can be changed.

9. Arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that the surge current through a suitable device by means of a specially designed spark gap for each phase position of the opposite half-wave the alternating voltage that drives the discharge current over the gas discharge path (1), can be ignited.

10. Arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that the disabling of the hot cathode tube by a voltage pulse which is supplied by a pulse device and at or before zeroing of the discharge current arises.

11. Arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that the shock generator by the same pulse source as the Hot cathode tube is controlled.

12. The arrangement according to claim 11, characterized in that the trigger pulse for the surge generator against the blocking pulse for the hot cathode tube a delay line is delayed in time.