DE1025985B

DE1025985B - Circuit arrangement for high-voltage insulation testing with voltage half-waves

Info

Publication number: DE1025985B
Application number: DEA26486A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Alfred Asner
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1957-01-22
Filing date: 1957-01-30
Publication date: 1958-03-13

Description

Schaltungsanordnung zur Hochspannungsisolationsprüfung mit Spannungshalbwellen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Hochspannungsisolationsprüfung mit Spannungshalbwellen, die der am Prüfling auftretenden Schaltüberspannung ähneln, im Frequenzbereich von 50 bis 500 Hz, mit einer elektronischen Steuerung für das Schalten von jeweils einer Spannungshalbwelle durch Zünden mindestens einer zündstiftgesteuerten Gasentladung. Circuit arrangement for high-voltage insulation testing with voltage half-waves The present invention relates to a circuit arrangement for high-voltage insulation testing with voltage half-waves that are similar to the switching overvoltage occurring on the test object, in the frequency range from 50 to 500 Hz, with an electronic control for the Switching of one voltage half-wave at a time by igniting at least one ignition pin-controlled Gas discharge.

Im Zusammenhang mit Stoßspannungsprüfungen ist es bekannt, daß zwischen der Halbwellendauer der isetriebsfrequenten Prüfspannungen von 10 000 µs und der Dauer von Prüf-Stoßspannungen von einigen 100 µs eine breite Zeitspanne liegt. Von besonderem Interesse ist der Frequenzbereich bis zu 500 Hz mit einer Ilalbwellendauer bis zu 1000 µs, da innerhalb dieses Frequenzbereiches die meisten Ein-und Ausschaltüberspannungen bei Transformatoren, Kondensatorlinien, rotierenden Maschinen usw. liegen. In connection with surge voltage tests, it is known that between the half-wave duration of the operating-frequency test voltages of 10,000 µs and the Duration of test surge voltages of a few 100 µs is a wide time span. from The frequency range up to 500 Hz with an half-wave duration is of particular interest up to 1000 µs, since most of the switch-on and switch-off overvoltages are within this frequency range in transformers, capacitor lines, rotating machines, etc.

Um eine Prüfung mit Spannungen, die diesen Schaltüberspannungen ähnliche sind, durchführen zu können, muß daher eine Steuerung vorgesehen werden, die eine Isolationsprüfung mit jeweils einem Halbwellenstoß positiver oder negativer Polarität und dem Priifling angepaßter Leistung bei Frequenzen von 5 bis 500'Hz ermöglicht. To perform a test with voltages that are similar to these switching overvoltages are to be able to perform, a control must therefore be provided that a Insulation test with a half-wave surge of positive or negative polarity and performance adapted to the test specimen at frequencies from 5 to 500 Hz.

Es ist bekannt, daß eine bestimmte betriebsfrequente Spannung zur einmaligen oder mit der Frequenz dieser Spannung sich, wiederholenden Auslosung von Stoßvorgängen verwendet werden kann. So können im ersten n Fall Stoßgeneratoren jeweils in einer bestimmten Phasenlage der betriebsfrequenten Wechselspannung durch eine elektronische Steuerung gezündet werden. Auch sind die sogenann, ten Repetitions-Stoßgeneratoren für mäßige Stoßspannungen bekannt, bei welchen der Stoßvorgang, sowie die Zeitablenkung des verwendetenKathodenstrahlo&zillographendauernd mit immer nur einer der Netzspannung entsprechende Frequenz synchron ausgelöst werden, so daß auf dem Leuchtschirm des Kathodenstrahloszillographen ein ruhendes Bild des Stosses vorgetäuscht wird. Die Stoßspannung wird in diesen beiden Fällen nicht unmittelhar der Netzspannung entnommen, sondern rneistens durch eine Kondensatorenentaldung erhalten. It is known that a certain operating frequency voltage to one-time or repetitive draw with the frequency of this voltage can be used by shock processes. In the first n case, for example, surge generators in each case in a specific phase position of the operating-frequency alternating voltage an electronic control can be ignited. The so-called repetition pulse generators are also used known for moderate surge voltages, at which the surge process, as well as the time deflection of the cathode ray & zillograph used continuously with only one of the mains voltage corresponding frequency are triggered synchronously, so that on the luminescent screen of the Cathode ray oscillographs simulate a still image of the shock. the In these two cases, surge voltage is not taken directly from the mains voltage, but usually obtained through a condenser drainage.

Es ist auch bekannt, daß Spannungshalbwellen, durch eine Kondensatorenentladung erhalten werden können, wobei jedoch die dann verfügbare Leistung von der Größe der Kondensatoren abhängig ist. Auch ist dann der Aufbau der Prüfeinrichtung durch die notwendigen Kondensatoren, Ladegeräte, zusätzlichen Induktivitäten zur Einstellung der notwendigen Frequenz der Spannungshal. bwelle usw. wesentlich umständlicher als ds beim direkten Herausschneiden einer Halbwelle aus eine Netzspannung mittels mindestens einer ziindstiftgestcuerten Gasentladung. It is also known that voltage half-waves are caused by a capacitor discharge can be obtained, but the power then available depends on the size depends on the capacitors. The construction of the test facility is then complete the necessary capacitors, chargers, additional inductors for setting the necessary frequency of the voltage hal. bwelle etc. much more cumbersome as ds when cutting out a half-wave directly from a mains voltage using at least one pin-controlled gas discharge.

Fiir die Prüfung von Hochspannungsschaltern und -sicherungen sind Kunstschaltungen bekannt, die mindestens zwei getrennte induktiv gekoppelte Stromquellen aufweisen, von denen eine den Kurzschlußstrom liefert, die andere die heim Abschalten an den Kontakten des Schalters entstehende Llberspannung nachahmt. For testing high-voltage switches and fuses are Art circuits known that have at least two separate inductively coupled power sources have, of which one supplies the short-circuit current, the other the home shutdown mimics the overvoltage generated at the contacts of the switch.

Die Schaltung gemäß der Ernndung ist dagegen in erster Linie für die Prüfung von Transformatoren, rotierenden Maschinen und. Kondensatoren mit Hallwellen ähnlich den beim Einschalten vorkommenden Schaltüberspannungen bestimmt. Ihr Vorteil besteht im einfachen Aufbau der Prüfanordnung mit nur einer Stromquelle, welche zuglien Strom- und Spannungsbeanspruchungen der Prüflinge liefert. Auch ist die in der Hallwelle enthaltene Leistung praktisch nur durch die Bescha. ffenheit dieser Stromquelle hegrenzt. The circuit according to the nomination, on the other hand, is primarily for the testing of transformers, rotating machines and. Hall wave capacitors similar to the switching overvoltages that occur when switching on. Your advantage consists in the simple structure of the test arrangement with only one power source, which zuglien supplies current and voltage loads of the test objects. Also is that The power contained in the reverberation wave is practically only due to the acquisition. ffenheit this Power source limited.

Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß eine der Prüfspannung gleichfrequente Spannung über einen Phasenschieber einem Verstärker zugeführt wird. dessen Ausgangsspannung in der eingestellten Phasenlage der an ihn gelegten Spannung die zündstiftgesteuerte Gasentladung zum Durchzünden bringt und dem Prüfling eine positive oder negative Halbwelle der Prüfspannung zuführt. Diese Halbwelle, die unmittelbar der betriebsfrequenten Spannung entnommen wird, erlischt selbsttätig nach wlgefähr einer Halbwalle. This is achieved in that, according to the invention, one of the test voltages constant frequency voltage is fed to an amplifier via a phase shifter. its output voltage in the set phase position of the voltage applied to it the ignition pin-controlled gas discharge ignites and the test object a feeds positive or negative half-wave of the test voltage. This half-wave that taken directly from the operating-frequency voltage will go out automatically after about half a wall.

An, Hand der Zeiclmung sei ein Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung näher erläutert. On the basis of the drawing is an embodiment of the circuit arrangement explained in more detail according to the invention.

Als eigentlicheb Schaltelement im Prüfkreis wird mindestens eine zündstiftgesteuerte Gasentaldung verwendet. Dieselbe wird durch eine elektronische Steuerung jeweils in einer bestimmten. Phasenlage der angelegten Wechselspannung der Frequenz zwischen 50 und. 500 Hz zum Durchzünden gebracht. Nach ungefähr einer Halbwellendauer erlischt bekanntlich der Strom in der zündstiftgesteuerten Gasentladung selbsttätig, und der Vorgang kann wiederholt werden. The actual switching element in the test circuit is at least one Ignition-pin controlled gas discharge used. The same is done by an electronic Control each in a specific. Phase position of the applied alternating voltage the frequency between 50 and. 500 Hz ignited. After about one Half-wave duration is known to extinguish the current in the ignition pin-controlled gas discharge automatically and the process can be repeated.

Die elektronische Steuerung besteht im Wesentlichen aus einem Phasenverschieber 1, Verstärker 2 und einem den. Zündimpuls für die zündstiftgesteuerte Gasentladung I erzeugenden Stromkreis 3. Eine mit der Erregerspannung des Prüftransformator., P gleichfrequente Spannung u wird dem Phasenschieber 1 zugeführt, der beispielsweise durch die Kondensatoren Cl und den Widerstand RI gebildet wird. Nach. entsprechender Phasenschiebung wird dann die Spannung dem negativ vorgespannten Gitter einer als Verstärker wirkenden gittergesteuerten Gasentladun. gsrohre Tl zugeführt. Wird d, ie negative Gittervorspa. nnung durch eine kurzzeitige Betätigung des Schalters Sl unterbrochen, so zündet diese Röhre T1 bei einem bestimmten, Wert der positiven Wechselspannung. Der durch den nachfließenden Strom entstandene Spannungsabfall am Kathodenwiderstand. R2 wird über den Widerstand R3 und Kondenator C2 als scharfer differenzierter postivier Impuls dem Gitter ener gittergesteuerten Gasentladungsrohre T'g zugeführt. Durch das Zünden der Röhre T. entlädt sich der Kondensator C3 über den Widerstand R4 derart, daß die zum Ansprechen der zündstiftgesteuerten Gasentaldung I notwendige Zündspannung Uz während einer bestimmten Zeitdauer am Widerstand R4 abfegriffen und zum Zündstift der Gasentla. d, ung I gelangt. The electronic control essentially consists of a phase shifter 1, amplifier 2 and one den. Ignition pulse for the ignition pin-controlled gas discharge I generating circuit 3. One with the excitation voltage of the test transformer., P voltage u of the same frequency is fed to the phase shifter 1, for example is formed by the capacitors Cl and the resistor RI. To. more appropriate Phase shifting is then considered to be the voltage of the negatively biased grid Amplifier acting grid-controlled gas discharge. gsrohre Tl supplied. Will d, ie negative grid prep. by briefly pressing the switch S1 interrupted, this tube T1 ignites at a certain value of the positive AC voltage. The voltage drop caused by the flowing current at the cathode resistor. R2 is considered sharper via resistor R3 and capacitor C2 differentiated positive impulse to the grid ener grid-controlled gas discharge tubes T'g fed. By igniting the tube T. the capacitor C3 overdischarges the resistor R4 in such a way that the response to the ignition pin-controlled gas discharge I required ignition voltage Uz for a certain period of time at resistor R4 tapped and to the ignition pin of the gas vent. d, ung I reached.

Durch kurzzeitige. Unterbrechung der positiven Anodenspannung der Rohre T1 mittels des Schalters S2 kann der Vorgang wiederholt werden. By short-term. Interruption of the positive anode voltage of the The process can be repeated for pipes T1 by means of switch S2.

An Stelle einer Anordnung, bestehend aus dem Widerstand und dem Kon. d, ensator Cl, kann auch eine Widersta. nds-Induktivitäts-Anordnung fiir den Phasensch, ieber 1 verwende werd. en. Ferner kann auch ein induktive, Drehregler für diesen Zweck zur Anwen, dung kommen. Die Anpassung des Phasenschiebers an die Frequenz der angelegten Spannung erfolgt durch eine Verstellung der Phasenschieberelemente. Instead of an arrangement consisting of the resistor and the con. d, ensator Cl, can also be a resistance. nds inductance arrangement for the phase switch, I will use 1. en. You can also use an inductive rotary control for this Purpose. The adaptation of the phase shifter to the frequency the applied voltage is carried out by adjusting the phase shifter elements.

Für das Schalten höherer Spannungswellen, werden mindestens zwei in Reihe geschaltete zündstiftgesteuerte Gasentladungen und. für größere Ströme mindestens zwei parallel geschaltete, zündstiftgesteuerte Gasentladungen vorgesehen. Ferner wird je nach der gewünschten Polaritaät der zu schaltenden Halbwelle die Gasentladung in der einen oder andern Zuleitung des Prüfkreises angeordnet. In der Figur ist die zündstiftgesteuerte Gasentladung I in der Zuleitung a des Prüfkreises z. B. für eine positive Spannungshalbwelle und die Anordnung der zündstiftgesteuerten Gase. ntladung I in der Zuleitung b für eine negative Halbwelle gestrichelt angedeutet. Die entsprechende Erdung des Prüflings P ist mit vollen bzw. gestricheltne Linien dargestellt. For switching higher voltage waves, at least two series-connected ignition pin-controlled gas discharges and. for larger currents at least two ignition pin-controlled gas discharges connected in parallel are provided. Furthermore, depending on the desired polarity of the half-wave to be switched, the Gas discharge arranged in one or the other supply line of the test circuit. In the Figure is the ignition pin-controlled gas discharge I in the supply line a of the test circuit z. B. for a positive voltage half-wave and the arrangement of the ignition pin-controlled Gases. Charge I in lead b for a negative half-wave indicated by dashed lines. The corresponding grounding of the test object P is shown with full or dashed lines shown.

PATENTANSPROCHE : 1. Schaltungsanordnung zur Hochspannungsisolationsprüfung mit Spannungshalbwellen, die der am Prüfling auftretenden Schaluüberspannung jhneln, im Frequenzbereich von 50 bis 500 Hz. mit einer elektronischen Steuerung für das Schalten von jeweils einer Spannungshalbwelle durch. Zünden mindestens einer zündstiftgesteuerten Gasentladung, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Prüfspannung gleichfrequente Spannung über einen Phasenschieber einem Verstärker zugeführt wird, dessen Ausgangsspannung in der eingestellten Phasenlage der an ihn gelegten Spannung die zündstiftgesteuerte Gasentladung zum Durchzünden bringt und dem Prüfling eine positive oder negative Halbwelle der Prüfspannung zuführt. PATENT CLAIM: 1. Circuit arrangement for high-voltage insulation testing with voltage half-waves, which are similar to the acoustic overvoltage occurring on the test object, in the frequency range from 50 to 500 Hz. with an electronic control for the Switching through one voltage half-wave at a time. Ignition at least one ignition pin-controlled Gas discharge, characterized in that one of the test voltages has the same frequency Voltage is fed to an amplifier via a phase shifter, the output voltage of which in the set phase position of the voltage applied to it, the ignition pin-controlled Brings gas discharge to ignite and the test object a positive or negative Half-wave of the test voltage supplies.

2. schaltungsnaordnung nach Anspuch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auspangsspanung des Verstärkers einem gittergesteuerten Gasentladungsrohr zugeführt wird, dessen Spannungsabfall am Kathodenwiderstand in der gewünschten Phasenlage der angelegten Wechselspannung die Zündung eines zweiten gittergesteuerten Gasentladungsrohres einleitet und eine Kondensatorenentladung durch dieses zweite gittergesteuerte Gasentladungsrohr über einen Widerstand die zündstiftgesteuerte Gasentladung im Prüfspannunrskreis zum Zündefi bringt. 2. circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the output voltage of the amplifier is fed to a grid-controlled gas discharge tube whose voltage drop across the cathode resistor is in the desired phase position the applied alternating voltage causes the ignition of a second grid-controlled gas discharge tube initiates and a capacitor discharge through this second grid-controlled gas discharge tube The ignition pin-controlled gas discharge in the test voltage circuit via a resistor brings to the Zündefi.

Claims

3. schaltunsanordung according to claim 1, characterized in that the phase shifter consists of a resistor-capacitor arrangement.

4. Circuit arrangement according to claim l, characterized in that there. the phase shifter consists of a resistor-inductor arrangement.

5. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the phase shift with respect to the phase of the input voltage by means of an inductive The rotary control.

6. Circuit arrangement according to Claim 1, characterized in that that the adaptation of the phase shifter to the frequency of the applied voltage by an adjustment of the phase shifter elements takes place.

7. Scha. Pipe arrangement according to Claim 1, characterized in that that for the switching of higher voltage half-waves at least two connected in series ignition pin-controlled gas discharges are ignited at the same time.

8. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that for switching larger currents, at least two ignition pin-controlled ones connected in parallel Gas discharges are ignited at the same time.

9. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that according to the desired polarity of the voltage half-wave, the trigger pin-controlled Gas discharge is arranged in one or the other supply line of the test circuit.

Publications considered: Austrian Patent Specification No. 166 180; Swiss Patent No. 242 194; ETZ edition A, vol. 73. H. 13. 1912, pp. 417 to 420.