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Einrichtung zur Verlängerung der Lichtbogendauer bei der Prüfung
von Stromunterbrechern Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Verlängerung
der Lichtbogendauer bei der Prüfung von Stromunterbrechern, insbesondere Hochspannungsleistungsschaltern,
in einer Prüfanordnung mit getrennten Energiequellen für den Hochstrom und die Hochspannung.
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Da in solchen Prüfanordnungen die Spannung der Hochstromquelle nicht
ausreicht, um den Lichtbogen iiber 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 Hochstrom 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.
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Eine möglichst einfache und wirtschaftliche Einrichtung zur wirklicbkeitsgetreuen
Nachbildung aller vorkommenden Betriebsverhältnisse vermeidet die angegebenen Nachteile
dadurch, daß erfindungsgemäß im Hochstromkreis vor dem Prüfschalter ein steuerbarer
Doppelweggleichrichter angeordnet ist, der so gesteuert ist, daß die gleichgerichteten
Hochstromhalbwellen einander derart überlappen, daß das vorzeitige Nullwerden des
Hochstromes in der Schaltstrecke des zu prüfenden Schalters vermieden wird.
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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.
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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.
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Bei sehr hohen Kurzschluß strömen werden jedoch zweckmäßigerweise
steuerbare Leistungsschaltstrecken von Druckgasschaltern 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 synchronisierter
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.
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Zur näheren Erläuterung 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.
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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 Yi und V2 sowie der Hilfsschalter
Sh und 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 FunkenstreckeF, die Drossel Ls sowie ein dem Prüfschalter parallel
geschaltetes RdCd-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 HochstromhalbwelleilI dem Hochstrom
ein Schwingstrom is überlagert wird, wobei mit dem Nullwerden des Schwingstromes
iS die Wiederkehrspannung itw als Prüfspannung erscheint, wie dieses in Fig. 2 gezeigt
ist.
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Die beiden Ventile V und V2 werden durch Stromwandler W1, W2 und
Steuergeräte S1, S2 so gesteuert, daß jeweils nur positive Halbwellen des Hochstromes
über die Schalter Sh und Sp geleitet werden. Von den Steuergeräten S1 und S2 werden
die Hilfselektroden H, und H2 gezündet, bevor der Strom seinen Nullwert erreicht
hat. Es ergibt sich dann eine Stromkurve für i*, wie sie aus Fig. 2 hervorgeht.
Dadurch ist es dem Lichtbogen nicht möglich, in den Schaltstrecken des Hilfs- und
Prüfschalters zu erlöschen.
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Um einen besonderen synchronisierten Einschalter zu vermeiden, der
den Hochstrom anfangs bei seinem Nulldurchgang im Maximum der Generatorspannung
einschaltet, kann das Ventil Vi zusätzlich diese Aufgabe übernehmen. Zu diesem Zweck
wird von der vorhandenen Synchronisierungseinrichtung, die aus dem Generator g und
dem Steuergerät Sy besteht, ein Steuerimpuls abgeleitet, der ebenfalls der Hilfszündelektrode
H1 des Ventils V, zugeführt wird. Die Ventile VI 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 V2 können selbstverständlich auch solche
genommen 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.
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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.
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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.
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Mit T1 und T2 sind die beiden Einphasentransformatoren bezeichnet,
deren Primärwicklungen parallel an den Generatorklemmen liegen.
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PATENTANSPROCHE: 1. Einrichtung zur Verlängerung der Lichtbogendauer
bei der Prüfung von Stromunterbrechern, insbesondere Hochspannungsleistungsschaltern,
in einer Prüfanordnung mit getrennten Energiequellen für den Hochstrom und die Hochspannung,
dadurch gekennzeichnet, daß im Hochstromkreis vor dem Prüfschalter ein steuerbarer
Doppelweggleichrichter angeordnet ist, der so gesteuert ist, daß die gleichgerichteten
Hochstromhalbwellen einander derart überlappen, daß das vorzeitige Nullwerden des
Hochstromes in der Schaltstrecke des zu prüfenden Schalters vermieden wird.