-
Synthetische Prüfschaltung zur Prüfung der Ausschaltleistung von Hochspannungsschaltern
Zusatz zur Anmeldung: S 80764 IX d/21 e -Auslegeschrift 1 180 841 Gegenstand des
Hauptpatentes ist eine synthetische Prüfschaltung mit einer Hochstrom- und einer
Hochspannungsquelle, bei der im Anschluß an den Nulldurchgang des Hochstromes zunächst
der Hochstromkreis die wiederkehrende Spannung liefert und bei der erst nach dem
Nulldurchgang des Hochstromes die Hochspannungsquelle zur Bildung der wiederkehrenden
Spannung herangezogen wird. Gemäß der Hauptpatentanmeldung ist ein Kondensator,
der gegebenenfalls in Reihe mit einem ohmschen Widerstand parallel zu dem in Reihe
mit dem zu prüfenden Schalter liegenden Hilfsschalter liegt, über eine gesteuerte
Schalteinrichtung und einen Widerstand (ohmschen und/oder induktiven) mit der Hochspannungsquelle,
z. B. einem geladenen Kondensator, verbunden, und es wird die gesteuerte Schalteinrichtung
erst nach dem Nulldurchgang des Hochstromes - geschlossen. Gemäß der Erfindung wird
zur Nachbildung eines Abstandskurzschlusses in Reihe mit dem zu prüfenden Schalter
eine entsprechende Leitung eingeschaltet. Dadurch ist es möglich, in der Prüfschaltung
die Beanspruchung von Schaltern bei einem Abstandskurzschluß nachzuahmen.
-
Wie die Bemessung getroffen werden muß, ergibt sich aus folgendem:
Es sei beispielsweise durch Bestimmungen von Fachverbänden oder durch Auflagen des
Abnehmers das Verhalten eines Schalters zu untersuchen, wenn auf einer Leitung mit
einer verteilten Induktivität L je Kilometer und einer verteilten Kapazität C je
Kilometer in einer Entfernung I (in Kilometer) vom Schalter ein Kurzschluß auftritt,
wobei ein Strom bei einer gegebenen Netzspannung fließen soll. Die in die synthetische
Prüfschaltung eingeschaltete Leitung muß so ausgelegt werden, daß sie hinsichtlich
der verteilten Induktivität und der verteilten Kapazität mit den obengenannten Werten
übereinstimmt, und es wird ein Kurzschluß in der gleichen Entfernung Z durchgeführt.
Aus der Gleichheit des Stromes bei dem erwähnten Abstandskurzschluß im Netz mit
dem Strom in der synthetischen Prüfschaltung und der Forderung, daß am Anfang der
Leitung im Prüffeld die gleiche Spannung im stationären Zustand herrschen muß wie
am Anfang der Leitung im Netz, ergibt sich die Induktivität Lp des Hochstromkreises
zu: U - J . # . L # l Lp = . w J Unter der Induktivität Lp ist dabei die Streuinduktivität
des Generators des Hochstromkreises, die Streuinduktivität eines etwa vorhandenen
Transfor-
mators und die Induktivität einer gegebenenfalls vorhandenen Begrenzungsdrossel
zu verstehen ausschließlich der Induktivität der einzuschaltenden Leitung. U ist
die Spannung des Hochstromkreises, a> die Kreisfrequenz.
-
Das gleiche Ergebnis erhält man, wenn nicht der Strom, sondern die
Induktivität des Netzes gegeben ist, die bei einem Klemmenkurzschluß wirksam ist.
-
Die Leitung, die in die synthetische Prüfschaltung eingeschaltet
wird, ist so ausgelegt, daß sie hinsichtlich der verteilten Induktivität und der
verteilten Kapazität mit der Leitung des Netzes oder den Werten übereinstimmt, die
durch Prüfvorschriften gefordert werden. Die Isolation dieser Leitung braucht nur
entsprechend der SpannungJ cs-L-I bemessen zu sein. Sie kann im Querschnitt klein
sein, weil sie nur kurzzeitig belastet ist.
-
An Stelle einer Leitung kann auch ein Kettenleiter oder eine Kombination
aus Kettenleiter und Leitung vorgesehen sein.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt F i g. 1 die Schaltung und F i g. 2 die am Schalter auftretende Spannung.
-
Mit 1 ist der zu prüfende Schalter, mit 2 der mit ihm in Reihe liegende
Hilfsschalter bezeichnet. Diese Reihenschaltung liegt an der Sekundärseite des Transformators
3, der primär über die Drosselspule 4 und den Draufschalter 5 an den Hochstromgenerator
6 angeschlossen ist. Parallel zur Sekundärseite
des Transformators
liegt die Reihenschaltung eines ohmschen Widerstandes 7 und eines Kondensators 9.
-
Der Generator 6 bildet mit dem Transformator 3 die Hochstromquelle,
die den geforderten Ausschaltstrom für den Schalter bei einer gegenüber der Nennspannung
des Schalters geringeren Spannung liefert.
-
Der Hochspannungskreis besteht aus dem geladenen Kondensator 10,
der die Hochspannungsquelle bildet, der gesteuerten Funkenstrecke 16, der Induktivität
15 und der parallel zum Schalter 2 liegenden Reihenschaltung aus Kondensator 13
und ohmschem Widerstand 14. Außerdem liegt noch ein Kondensator 22 parallel zum
Schalter 2. In Reihe mit der Drosselspule 15 kann noch ein ohmscher Widerstand liegen,
oder es kann die Drosselspule durch einen ohmschen Widerstand ersetzt sein. Die
Funkenstrecke besitzt eine Zündelektrode 17, die in der linken Elektrode angeordnet
ist und über ein Steuergerät 18, z. B. einen Kondensator oder Gleichrichter, an
die untere Klemme eines ohmschen Widerstandes 20 angeschlossen ist, dessen andere
Klemme mit der oberen Klemme des Hilfsschalters verbunden ist. Der Widerstand 20
liegt in Reihe mit einer Funkenstrecke 19 parallel zu dem zu prüfenden Schalter
und dem Hilfsschalter. In Reihe mit dem zu prüfenden Schalter liegt eine Leitung
21. Die verteilte Induktivität und die verteilte Kapazität je Kilometer dieser Leitung
stimmen mit den entsprechenden Werten der Leitung des Netzes überein, oder sie sind
durch Prüfvorschriften festgelegt. In einer Entfernung 1 wird ein Kurzschluß durchgeführt.
-
Die Größer,, die vorher errechnet wurde, setzt sich zusammen aus
der Induktivität der Drosselspule 4 und den Streukapazitäten des Generators 6 und
des Transformators 3 unter Berücksichtigung des Ubersetzungsverhältnisses des Transformators
3.
-
Zur Prüfung werden die Schalter 1 und 2 geschlossen. Hierauf wird
der geöffnete Schalter 5 geschlossen, dann erhalten die beiden Schalter 1 und 2
den Ausschaltbefehl. Sie werden von einem Strom durchflossen, der von der Hochstromquelle
geliefert wird.
-
Beim ersten oder einem der folgenden Nulldurchgänge haben die Kontakte
der Schalter die Löschdistanz erreicht, wobei in an sich bekannter Weise dafür gesorgt
werden muß, daß bis zu diesem Zeitpunkt die Lichtbögen in beiden Schaltern brennen.
-
Es tritt nunmehr nach dem Nulldurchgang des Hochstromes an den Schalter
1 und 2 eine Einschwingspannung auf, die sich aus der Differenz zweier Spannungen
ergibt, nämlich der Einschwingspannung des Hochstromkreises u3 und der Ausschwingspannung
u21 der abgeschalteten Leitungsstrecke.
-
Macht man die Impedanz, die zum Schalter 2 parallel geschaltet ist
und im Ausführungsbeispiel aus den Schaltelementen 22, 13 und 14 besteht, wesentlich
kleiner als die Parallelimpedanz des Schalters 1, die z. B. nur aus der Eigenkapazität
der Schaltstrecke
besteht, so tritt fast die ganze Differenzspannung an dem zu prüfenden
Schalter 1 auf. Durch entsprechende Wahl der Spannung des Hochstromkreises, seiner
Frequenz und Dämpfung wird erreicht, daß die wiederkehrende Spannung U3 den vorgeschriebenen
Verlauf erhält. Die Frequenz des Hochstromkreises wird im wesentlichen bestimmt
durch seine Induktivität und die Kapazität des Kondensators 9, die Däinpfung im
wesentlichen durch den ohmschen Widerstand 7. Sobald die Spannung 113. einen bestimmten
Wert erreicht hat, beispielsweise kurz vor Erreichen ihres ersten Maximums, schlägt
die Funkenstrecke 19 durch, und dadurch wird über das Steuergerät 18 und die Zündelektrode
17 die Funkenstrecke 16 gezündet.
-
Es entsteht nunmehr in dem Hochspannungskreis eine Schwingung. Durch
den Schwingstrom wird die Spannung an der Impedanz parallel zum Schalter 2, die
die Richtung der wiederkehrenden Spannung am Schalter 1 hat, zunächst vermindert
und dann in ihrer Richtung umgekehrt, so daß sie die gleiche Richtung wie die wiederkehrende
Spannung des Hochstromkreises hat. Diese Spannungu,, die die gleiche Richtung wie
die Spannung U3 hat, addiert sich daher zu der obengenannten Differenzspannung.
-
Die Kondensatoren 22, 13 und 10, die Induktivität 15 und die Höhe
und Polarität der Ladespannung (auto) des Kondensators 10 werden so gewählt, daß
man den geforderten weiteren Verlauf der Spannung u, an den Klemmen des Schalters
1 erhält, wie in der Hauptpatentanmeldung beschrieben.
-
Die Spannungen Ui, 112, U3 und u." sind in F i g. 2 in Abhängigkeit
von der Zeit dargestellt.
-
Man kann die Kontakte der Schalter 1 und 2 auch in die zu prüfende
Löschstellung bringen und sie durch Zünddrähte überbrücken. Beim Einschalten des
Schalters 5 enstehen dann die Lichtbögen. Beim Nulldurchgang des Hochstromes treten
die gleichen Verhältnisse ein, wie sie vorher beschrieben worden sind.