DE1024170B

DE1024170B - Arrangement for testing the breaking capacity of high-performance switches in the event of a short interruption

Info

Publication number: DE1024170B
Application number: DEL25989A
Authority: DE
Inventors: Dr Techn Ernst Slamecka
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1956-10-15
Filing date: 1956-10-15
Publication date: 1958-02-13

Description

Anordnung zur Prüfung der Ausschaltleistung von Hochleistungsschaltern bei Kurzunterbrechung Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Prüfung der Ausschaltleistung von Hochleistungsschaltern bei zwei in kurzem zeitlichen Abstand aufeinanderfolgenden Kurzschlußausschaltungen, mit getrennten Energiequellen für den Hochstrom und die Hochspannung und mit einer Synchronsteuervorrichtung für das Einschaltgerät für den Hochstrom. Die Prüfung eines Leistungsschalters für Kurzunterbrechung ist durch zwei schnell aufeinanderfolgende Kurzschlußausschaltungen, charakterisiert. Da hierbei sehr hohe Ausschaltleistungen. auftreten, die weit über die Grenzleistung der üblichen Kurzschlußgeneratoren hinausgehen können, ist es bei derartigen Schalterprüfungen zweckmäßig, sowohl für mittlere Hochspannungen als auch für Höchstspannungen eine besondere Gleich-oder Wechselspannungsquelle zu verwenden, d. h. eine synthetische Prüfanordnung vorzunehmen. Eine solche Prüfanordnung erfordert zur betriebsgetreuen Nachbildung der Netzverhältnisse eine Synchronisierung von Hochspannung und Hochstrom und besonders für die Kurzunterbrechung ist es wichtig, daß der während der zweiten Kurzschlußausschaltung am Ende der letzten Hochstromhalbwelle zugeschaltete Strom aus der Hochspannungsquelle in der gleichen Richtung fließt, wie dies der abzuschaltende Hochstrom tut. Bei einer entgegengesetzt verlaufenden Stromrichtung würde sich eine Verzerrung des resultierenden Stromes und damit keine genaue Nachbildung der Netzverhältnisse ergeben. Arrangement for testing the breaking capacity of high-performance switches in the event of a short interruption The invention relates to an arrangement for testing the breaking capacity of high-performance switches with two in a short time interval successive short-circuit trips, with separate energy sources for the high current and the high voltage and with a synchronous control device for the Switch-on device for the high current. The test of a circuit breaker for short interruption is characterized by two short circuit trips in rapid succession. Since this is very high breaking power. occur that far exceed the limit power the usual short-circuit generators, it is with such switch tests expedient, both for medium high voltages and for extra high voltages to use a special direct or alternating voltage source, d. H. a synthetic one To carry out the test arrangement. Such a test arrangement requires to be operational Simulation of the network conditions a synchronization of high voltage and high current and especially for the short break it is important that during the second Short-circuit switch-off at the end of the last high-current half-wave flows from the high voltage source in the same direction as the one to be switched off High current does. In the case of a current direction running in the opposite direction, a Distortion of the resulting current and therefore no exact replication of the network conditions result.

Man könnte nun die Hochspannung in Abhängigkeit von der Polarität des Hochstromes zuschalten, wie es für die normale Schalterprüfung auf Kurzschlußfestigkeit, auch für mehrere aufeinanderfolgende Hochstromhalbwellen, bekannt ist. Dieses Verfahren erfordert jedoch umfangreiche und teure Umschalteinrichtungen, da für die Steuerung der Hochspannung eine hohe Isolation der Steuerelemente notwendig ist. Dies gilt für Umschalteinrichtungen in einem Hochspannungskreis mit nur einer Energiequelle und in noch größerem Ausmaße dort, wo den beiden Kurzschlußausschaltungen Hochspannungskreise mit zwei Energiequellen zugeordnet sind. One could now set the high voltage depending on the polarity switch on the high current, as it is for the normal switch test for short-circuit resistance, is also known for several successive high-current half-waves. This method however, requires extensive and expensive switching devices, as for the control The high voltage requires a high level of insulation for the control elements. this applies for switching devices in a high-voltage circuit with only one energy source and to an even greater extent there where the two short-circuit switch-offs are high-voltage circuits associated with two energy sources.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, mit nur einer Hochspannungsquelle und ohne Umschalteinrichtung im Hochspannungskreis auszukommen und trotzdem eine den Netzverhältnissen entsprechende Beanspruchung des Prüfschalters bei der Kurzunterbrechung herbeizuführen. Wird der Hochstrom polaritätsrichtig zur Hochspannung zu, geschalter, t, sokann dies auf der Niederspannungsseite geschehen mit Hilfe der bereits vo, rhaaidenen Synchronsteuervorrichtung für das Einschaltgerät für den Hochstrom. Dadurch entfallen die bei einer hochspannungs- mäßigen Synchronisierung erforderlichen Maßnahmen zur Herstellung einer hohen Isolationsfestigkeit und gegenüber den bekannten Prüfanordnungen wird eine bedeutende bauliche Vereinfach. ung und damit eineVerbilligung erreicht. Ernndungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zur Herstellung der polaritätsrichtigen Lage des Hochstromes zur Hochspannung am Ende der ersten Kurzschlußschaltung in dem Betätigungsstromkreis der Synchronsteuervorrichtung zwei Relais liegen, vox dense das eine dem Synchronimpuls für die Einschaltung der positiven Halbwelle, das andere dem Synchronimpuls für die Einschaltung der negativen Halbwelle des Hochstromes zugeordnet ist, und beide Relais über eine Schaltwalze derart gesteuert sind, daß sie nacheinander die Einschaltung des Hochstromes veranlassen, wobei ihre Stromkreise kurze Zeit nach der Einschaltung des Hochstromes durch Steuernocken der Schaltwalze wieder unterbrochen werden, und daß auf der Schaltwalze zwischen den Steuernocken für die Relais zwei weitere Steuernocken derart angeordnet sind, daß durch sie während der Offenzeit des Prüfschalters das Offnen des Hochstromeinschalters bewirkt wird. Letzteres ist notwendig, damit der Hochstrom nach dem Schließen des Prüfschalters erneut im Nulldurchgang zur zweiten Kurzsehlußprüfungeingeschaltet werden kann,,. The invention is based on the object with only one high voltage source and get by without a switching device in the high-voltage circuit and still have one Load on the test switch corresponding to the network conditions during the short interruption bring about. If the high current is connected with the correct polarity to the high voltage, switched, t, so this can be done on the low-voltage side with the help of the rhaaidenen synchronous control device for the switch-on device for the high current. Through this do not apply to a high-voltage moderate synchronization for the production of a high insulation strength and compared to the known test arrangements becomes a significant structural simplification. and thus a discount is achieved. According to this, this is achieved by the fact that for the production of the polarity correct Position of the high current to the high voltage at the end of the first short circuit in the actuating circuit of the synchronous control device are two relays, vox dense the one to the sync pulse for switching on the positive half-wave, the other is the sync pulse for switching on the negative half-wave of the high current is assigned, and both relays are controlled by a shift drum that they cause the switching on of the high current one after the other, with their circuits a short time after switching on the high current through the control cam of the shift drum be interrupted again, and that on the shift drum between the control cams for the relay two more control cams are arranged in such a way that through them during the open time of the test switch causes the high-current switch to open. The latter is necessary so that the high current after closing the test switch can be switched on again in the zero crossing for the second short-circuit test.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung sei auf die Zeichnungen verwiesen, in denen Fig. 1 ein schematisches Schaltbild der Prüfanordnung, Fig. 2 ein Stromspannungsdiagramm, Fig. 3 ein Schema der Schaltwalze und Fig. 4 die Schaltung der Synchronschaltvorrichtung darstellen. For a more detailed explanation of the invention, reference is made to the drawings, in which Fig. 1 is a schematic circuit diagram of the test arrangement, Fig. 2 shows a current-voltage diagram, FIG. 3 shows a diagram of the shift drum, and FIG. 4 shows the circuit represent the synchronous switching device.

Nach Fig. 1 besteht der Hochspannungskreis aus einem Schwingkreis mit einem Kondensator C, der von einer nicht gezeigten Hochspannungsquelle entweder auf eine hohe Gleichspannung oder auf eine hohe Wechselspannung aufgeladen wird, und einer Drosselspule L,. Als Hochstromquelle dient ein Generator G mit weit kleinerer Spannung. Bei geschlossenem Einschalter E fließt über die Strombegrenzungsdrossel L und den Transformator T über den zunächst geschlossenen Hilfsschalter und den Prüfschalter Sp der Hochstrom ik. Nach Öffnen der Schalter Sh und sp wird am Ende der letzten Hochstromhalbwelle il, durch Zündung der Funkenstrecke. F au dem Kondensator C über die Schwingdrossel Ls in an sich bekannter Weise der Schwingstrom is über den geöffneten Prüfschalter Sp, dessen Schaltstrecke noch ionisiert ist, geschickt. Mit dem Nullwerden des Stromes ils erscheint die ihn treibende Spannung als Prüfspannung an den Schaltkontakten des Schalters Sp mit einer Einschwingfrequenz, deren Höhe und Dämpfung durch das Rd Cd-Glied bestimmt ist. Nach einer bestimmten Öffnungszeit von etwa 0, 2 bis 0, 3 Sel :unden erfolgt die zweite Kurzschlußausschaltung, nachdem zuvor die Schalter Sh und Sp wieder geschlossen und ausgelöst worden sind und auch der Einschalter E denHochstromwiedereingeschaltet hat. Unterbricht auch in diesem Fall der Schalter Sp einwandfrei, so ist die Prüfung dieses Schalters auf seine Kurzschlußausschaltung bei, Kurzunterbrechung erfolgreich verlaufen. According to Fig. 1, the high-voltage circuit consists of an oscillating circuit with a capacitor C, which is from a high voltage source, not shown, either is charged to a high DC voltage or to a high AC voltage, and a choke coil L ,. A generator G with a much smaller one is used as the high current source Tension. When the on-switch E is closed, flows through the current limiting choke L and the transformer T via the auxiliary switch, which is initially closed, and the Test switch Sp of high current ik. After opening the switches Sh and sp, the end of the last high-current half-wave il, by igniting the spark gap. F on the capacitor C over the oscillating throttle Ls in a manner known per se the oscillating current is over the open test switch Sp, the switching path of which is still ionized, sent. When the current ils becomes zero, the voltage driving it appears as a test voltage at the switching contacts of the switch Sp with a transient frequency, the level of which and damping is determined by the Rd Cd link. After a certain opening time from about 0, 2 to 0, 3 Sel: unden the second short-circuit switch-off takes place after previously the switches Sh and Sp have been closed and triggered again and also the on-switch E has switched the high current back on. Also interrupts in this one If the switch Sp is faultless, this switch must be checked for its Short-circuit switch-off in the event of short-circuit interruption being successful.

Damit nun der Hochstrom nach der Wiedereinschaltung polaritätsrichtig zur Hochspannung verläuft, ist gemäß der Erfindung die an sich bereits vorhandene Synchronsteuervorrichtung, die normalerweise nur zur einmaligen Einschaltung des Hochstromes in seinem Nulldurchgang dient, weiterhin so ausgebildet, daß sie nach der ersten Kurzschlußausschaltung die polaritätsrichtige Lage der letzten Hochstromhalb-~elle zur Hochspannung auch bei der zweiten Kurzschlußausschaltung sichert. Auf der Welle des Generators G befindet sich ein kleiner Drehstromhilfsgenerator g, der ein Synchronsteuergerät Sy speist, in dessen Stromkreis zwei Relais liegen, die der positiven und der negativen Halbwelle des Hochstromes zugeordnet sind. In dem Stromkreis dieser Relais liegen zwei Schalter Si und S2, die jeweils von einer Schaltwalze so gesteuert werden, daß das Auslösegerät 4 den Ein. schalter E im richtigen Augenblick schließt. Hierzu sei auf die Fig. 2 verwiesen. In dieser bedeutet ik1 die positive Halbwelle des Hochstromes vor der ersten Kurzschlußausschaltung, der in einem Augenblick te, bei dem die Spannung mus des Generators G ihr Maximum hat, eingeschaltet wird. So that the high current has the correct polarity after switching on again runs to the high voltage, according to the invention is the already existing one Synchronous control device, which is normally only used for one-time activation of the Serves high current in its zero crossing, further designed so that it after of the first short-circuit disconnection, the polarity-correct position of the last high-current half-way to high voltage also with the second short-circuit opening. On the wave the generator G is a small three-phase auxiliary generator g, which is a synchronous control unit Sy feeds, in whose circuit there are two relays, the positive and the negative Half-wave of the high current are assigned. In the circuit of these relays lie two switches Si and S2, each controlled by a switching drum, that the trigger device 4 is the one. switch E closes at the right moment. For this reference is made to FIG. In this, ik1 means the positive half-wave of the High current before the first short-circuit switch-off, which occurred in an instant which the voltage mus of the generator G has its maximum, is switched on.

Ucl ist die Spannung des Kondensators C, die kurz vor dem Nullwerden des Stromes ik1 nach Zündung der Funkenstrecke F den Schwingstrom isi über dne Prüfschalter Sp treibt. Beim Nullwerden dieses Stromes tritt die Wiederkehrspannung uw1 auf. Der Hochstrom il,, bleibt während der Zeit tas die 0, 2 bis 0, 3 Sekunden betragt, ausgeschaltet. Ucl is the voltage of the capacitor C, which is just before zero of the current ik1 after ignition of the spark gap F the oscillating current isi via the test switch Sp drives. When this current becomes zero, the recovery voltage uw1 occurs. The high current il ,, remains during the time tas which amounts to 0.2 to 0.3 seconds, switched off.

Da nun der Kondensator C sich umgeladen hat. muß auch die Polarität des Hochstromes :/ ;-bei der folgenden, Kurzschlußausschaltung wechseln. Wie dies erfolgt, geht aus der Fig. 4 hervor. Darin bezeiclmet, g den Drehstromhilfsgenerator, dessen RotorwicklungR zur Ständerwicklung St so verstellt werden kann, daß die im Rotor induzierte Spannung in der Primärwicklung"einesImpulswandlers7ImpulseimMaximum der Spannung des Generators G erzeugt. Der Impulswandler I weist zwei Sekundärwicklungen w1 und w2 auf, von denen die Wicklung w1 der positiven Halbmolle und die Wicklung w2 der negativen Habwelle zugeordnet ist. Beide Wicklungen w1 und w2 speisen mit ihren Impulsen die Gitter von zwei Entladungsröhren E, und E9, In den Anodenkreisen dieser Röhren liegen die Relais RI und R2 sowie die Schalter S1 und s2. Die Kontakte A1 und A2 der Relais steuern den Schalterantrieb M des Einschalters E. Since the capacitor C has now been reloaded. must also be the polarity of the high current: /; -change with the following, short-circuit switch-off. Like this takes place, emerges from FIG. 4. It denotes the three-phase auxiliary generator whose rotor winding R can be adjusted to the stator winding St so that the in Rotor induced voltage in the primary winding "of a pulse converter 7 pulses at the maximum the voltage of the generator G is generated. The pulse converter I has two secondary windings w1 and w2, of which the winding w1 is the positive half-molle and the winding w2 is assigned to the negative Habwelle. Both windings w1 and w2 also feed their impulses the grids of two discharge tubes E, and E9, in the anode circles Relays RI and R2 as well as switches S1 and S2 are located in these tubes. The contacts A1 and A2 of the relays control the switch drive M of the switch E.

Das Relais R3 dieses Antriebs betätigt ein Ventil V1, das den Zutritt von Druckluft aus der Leitung Ll in einen Zylinder Z mit dem Schaltkolben 7J steuert.The relay R3 of this drive actuates a valve V1, which allows access of compressed air from the line Ll in a cylinder Z with the switching piston 7J controls.

\'on dem Kolben 7J wird das Antriebfgestänge für den Einschalter E betätigt. In den Antriehszylinder Z fiihrt eine zweite Leitung L.,, voix der aus nach Offnen des N'entils V2 durch das Relais7DruckluftinAusschaltrichtung in den Zylinder Z geleitet wird. Dieser Vorgang setzt aber erst dann ein. wenn der Schalter U zuvor von der Schaltwalze für kurze Zeit geschlosse ist. Der Schalter E wird dadurch geöffnet.The drive linkage for the on-switch E actuated. A second line L 1 leads into the drive cylinder Z after opening the N'entils V2 through the relay 7 compressed air in the switch-off direction in the Cylinder Z is directed. But this process does not begin until then. when the switch U is previously closed by the shift drum for a short time. The switch E is thereby opened.

Die Wirl : ungsw-eise der Synchronsteuervorrichtung ist folgende : Durch den Steuernocken c1 der Schaltwalze SW in Fig. 3 wird der im Anodenkreis des Entladungsrohres E1 befindliche Schalter S1 geschlossen. Dadurch kann nach Beaufschlagung des Gitters dieser Röhre mit dem positiven Impuls ein Anodenstrom fließen, der in dem Relais R1 ein Schließen des Kontaktes A1 hervorruft und dadurch das Einschaltrelais R3 des Schalterantriebs 11 zum Ansprechen bringt. Die Einschaltung von E erfolgt durch den Druckluftantrieb M in Zeitpunkt te gemäß Fig. 2. Im gleichen Zeitraum werden die schalter Sh und Sp geöffnet, und es fließt eine positive hochstromhalbwelle. wobei ein Lichtbogen entsteht. Am Ende dieser Hochstromhalbwelle wird der Schwingstrom is iiberlagert, wodurcli die Prüfung der Schaltstrecke auf ihre Spannungsfestigkeit in bekannter Weise erfolgt. The operation of the synchronous control device is as follows : The control cam c1 of the switch drum SW in Fig. 3 is the in the anode circuit of the discharge tube E1 located switch S1 closed. This allows after application of the grid of this tube with the positive impulse an anode current flows, which in causes the relay R1 to close contact A1 and thereby the switch-on relay R3 of the switch drive 11 brings about. The activation of E takes place by the compressed air drive M at time te according to FIG. 2. During the same period the switches Sh and Sp are opened and a positive high-current half-wave flows. creating an arc. At the end of this high-current half-wave, the oscillating current becomes is superimposed on what the test of the switching path for its dielectric strength takes place takes place in a known manner.

Die Schaltwalze hat inzwischen mit ihrem Steuernoclten al den Schalter SI geöffnet, so daß die Relais Ri und R3 wieder stromlos werden. Der Einsehalter E muß nun geöffnet werden, damit er die zweite negative Halbwelle des Hochstroms einschalten kaon. Das Offnen des Einschalters E wird eingeleitet durch den Steuernocken , der den Schalter U schließt und dadurch den Stromlireis fiir das Ausschaltrelais R4 herstellt. Das Relais R4 öffnet das Ventil Va, wodurch der Einschalter tuber den Druckluftantrieb in die Ausschaltstellung gebracht wird. The switch drum has now with its control clip al the switch SI opened, so that the relays Ri and R3 are de-energized again. The attendant E must now be opened so that he can get the second negative half-wave of the high current switch on kaon. The opening of the switch E is initiated by the control cam , which closes the switch U and thereby the power supply for the switch-off relay R4 manufactures. The relay R4 opens the valve Va, which activates the on / off switch the compressed air drive is brought into the switch-off position.

Nach kurzer Zeit wird der Schalter LT wieder durch den Steuernccken a2 der Schaltwalze geöffnet.After a short time, the switch LT is again through the control corner a2 of the shift drum open.

Nach der erfolgreichen ersten Kurzschlußausschaltung werden die Schalter Sh und Sp durch ihre Automatit wieder ein-und kurz darauf ausgeschaltet. Die Schaltwalze schaltet nunmehr durch den Nocken e3 den Schalter S2 ein, so daß bei einem Spannungsimpuls entsprechend der umgepolten Kondensatorspannung uC2 am Gitter des Entladungsrohres E2 nun ein Anodenstrom durch das Relais R2 fließen kann. After the first successful short-circuit disconnection, the switches Sh and Sp switched on again due to their automatism and switched off shortly afterwards. The shift drum now switches on the switch S2 through the cam e3, so that in the event of a voltage pulse corresponding to the polarity reversed capacitor voltage uC2 on the grid of the discharge tube E2 an anode current can now flow through the relay R2.

Durch diesen Strom wird der Kontakt A2 geschlossen und so dem Relais R3 Strom zugeführt, wodurch der Einschalter wieder in die Einschaltstellung bewegt wird, Während der Ausschaltung der Schalter Sh und. Sp wird am Ende dieser letzten Hochstromhalbwelle ik2 wieder ein Schwingstrom is2 überlagert, der bei seinem Nullwerden die Wiederkehtrspannung itw2 hervorruft. Darauf wird durch den Steuernocken a3 der Schaltwalze der Schalter S2 wieder geöffnet. Damit ist der Prüfvorgang beendet.This current closes contact A2 and thus the relay R3 is supplied with power, causing the on-switch to move back to the on position while the switches Sh and. Sp will last at the end of this High-current half-wave ik2 is again superimposed by an oscillating current is2, which becomes zero when it becomes zero the recovery voltage causes itw2. Then the control cam a3 the Shift drum of switch S2 opened again. This ends the test process.

Claims

PATENT CLAIM: Arrangement for testing the breaking capacity of High-performance circuit-breakers with two successive ones at short intervals Short-circuit shutdowns, with separate energy sources for the high current and the High voltage and with a synchronous control device for the switch-on device for the high current, characterized in that to produce the polarity correct Position of the high current in relation to the high voltage at the end of the first short-circuit opening in the actuating circuit of the synchronous control device has two relays (R "R2), one of which is the sync pulse for the switch-on the positive half-wave, the other to the sync pulse for switching on the n; egative half-wave of the high current is assigned, and both relays via a switching drum (SW) in such a way are controlled that they one after the other. who initiate the assessment of the high current, with their circuits a short time after switching on the high current through control cams the shift drum are interrupted again, and that on the shift drum between. the. Control cams for the relays two further control cams are arranged in such a way that they open the high-current switch during the open time of the test switch (Sp) (E) is effected.

Considered publications: ETZ, Edition A, Vol. 73, H 13, 1952, p. 417 ff.