DE1234311B

DE1234311B - Testing device for electrical high-performance switches

Info

Publication number: DE1234311B
Application number: DEA37801A
Authority: DE
Inventors: Ing Jukka Arvo Kalevi Jussila
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1961-06-14
Filing date: 1961-07-03
Publication date: 1967-02-16

Description

Prüfeinrichtung für elektrische Hochleistungsschalter Die Erfindung betrifft eine Prüfeinrichtung für elektrische Hochleistungsschalter zum Prüfen des Abschaltvermögens, bei der der Prüfstrom und die Prüfspannung aus verschiedenen Stromkreisen geliefert werden und die Prüfspannung mit höherer Frequenz als die Netzfrequenz bereits vor dem Nulldurchgang des Stromes über Funkenstrecken an den Prüfling gegeben wird, wobei sie dann nach dem Stromnulldurchgang als mindestens zweifrequente wiederkehrende Spannung über dem Prüfling auftritt.Test device for electrical high-performance switches The invention relates to a test device for electrical high-performance switches for testing the Breaking capacity, in which the test current and the test voltage from different Circuits are supplied and the test voltage with a higher frequency than the Mains frequency already before the zero crossing of the current via spark gaps to the Test object is given, and then after the current zero crossing as at least two-frequency recurring voltage occurs across the device under test.

Diese Prüfmethode wird bekanntlich als synthetische Prüfung bezeichnet.This test method is known as synthetic test.

Bei diesen Prüfungsmethoden muß darauf geachtet werden, daß trotz der Trennung von Spannung und Strom die Verhältnisse möglichst weitgehend den tatsächlichen im Netz auftretenden Bedingungen entsprechen. With these test methods, care must be taken that despite the separation of voltage and current, the ratios are as close as possible to the actual ones correspond to the conditions occurring in the network.

Hierfür sind Schaltungen bekanntgeworden, bei denen der Strom aus einem Hochstromgenerator gewonnen und über den zu prüfenden Schalter geleitet wird. Nach der Abschaltung durch den Schalter wird an den Schalter eine Spannung gelegt, welche aus einer anderen Spannungsquelle, beispielsweise einem aufgeladenen Kondensator, gewonnen wird. Diese Spannung wird über Schwingkreise an den Schalter gegeben. Der Resonanzkreis soll hierbei eine Frequenz herstellen, welche der Eigenfrequenz des Netzes entspricht. For this purpose, circuits have become known in which the power is off obtained from a high-current generator and passed through the switch to be tested. After the switch has been switched off, a voltage is applied to the switch, which comes from another voltage source, for example a charged capacitor, is won. This voltage is sent to the switch via resonant circuits. Of the The resonance circuit is supposed to produce a frequency that corresponds to the natural frequency of the Network corresponds.

Der Übergang zwischen der Erzeugung des Kurzschluß stromes und der wiederkehrenden Spannung muß nun so erfolgen, wie er im tatsächlichen Netz auftritt. Da gerade der Augenblick des Stromnulldurchganges für das Abschaltvermögen des Schalters besonders wichtig ist, sollten an diesem Zeitpunkt Strom und Spannung möglichst aus der gleichen Kraftquelle herstammen. Man hat aus diesem Grund vorgeschlagen, den Übergang von der Speisung aus dem Stromgenerator zum Spannungsgenerator schon vor den Nulldurchgang zu legen. Der letzte Teil des Stromes kurz vor dem Nulldurchgang muß dann durch den Spannungserzeuger geliefert werden, damit er sich möglichst genau an die ursprüngliche Stromkurve anpassen kann. Wird von dem Spannungsgenerator eine Halbwelle höherer Frequenz erzeugt, welche gerade um so viel größer ist, wie die Amplitude kleiner ist, so erreicht man einen verhältnismäßig gleichmäßigen Übergang. Diese hierfür gewählte Frequenz liegt zwischen der Betriebsfrequenz und der Eigenfrequenz des Netzes, sie ist durch die Kapazität des als Energiequelle des Hochspannungskreises dienenden Kondensators und die Induktivität dieses Kreises gegeben. The transition between the generation of the short-circuit current and the Recurring voltage must now take place as it occurs in the actual network. Since the moment of the current zero crossing for the breaking capacity of the switch It is particularly important that current and voltage should be used at this point come from the same source of strength. For this reason it has been suggested the transition from the supply from the current generator to the voltage generator is already to be placed before the zero crossing. The last part of the current just before the zero crossing must then be supplied by the voltage generator so that it is as accurate as possible can adapt to the original current curve. If a Half-wave higher frequency generated, which is just as much larger as the Amplitude is smaller, a relatively smooth transition is achieved. This frequency chosen for this lies between the operating frequency and the natural frequency of the network, it is due to the capacity of the high-voltage circuit as an energy source serving capacitor and the inductance of this circuit given.

Nach der Stromunterbrechung wird eine bis dahin durch den Prüfschalter kurzgeschlossene weitere Kapazität wirksam, die der Netzkapazität entspricht und durch deren Hinzutreten die wiederkehrende Spannung des Hochspannungskreises mit gewünschter Frequenz schwingt, die der Eigenfrequenz des Netzes entspricht. After the power interruption, an up to then through the test switch short-circuited additional capacity effective, which corresponds to the network capacity and by their addition, the recurring voltage of the high-voltage circuit with desired frequency oscillates, which corresponds to the natural frequency of the network.

Es ist auf diese Weise möglich, sowohl den Stromals auch den Spannungsverlauf wirklichkeitsgetreu und mit Hilfe einer nahezu wirklichkeitsgemäßen Kapazität und Induktivität nachzubilden, sofern die wiederkehrende Spannung nur eine Frequenz aufweist. In this way it is possible to have both the current and the voltage profile realistic and with the help of an almost realistic capacity and To mimic inductance, provided the returning voltage is only one frequency having.

Soll jedoch ein vom Kurzschlußstrom durchflossener Schwingkreis oder eine in bestimmter Entfernung vom Schalter kurzgeschlossene Leitung vom speisenden Netz abgeschaltet werden (wobei eine zweifrequente wiederkehrende Spannung auftritt), so ist dieser Schaltfall nicht ohne weiteres mit Hilfe der besclrriebenen Schaltung nachzubilden. Man könnte daran denken, einen zweiten Schwingkreis, welcher die Leitung nachbildet, so in Reihe mit dem Schalter zu legen, daß er sowohl im Hochstrom- und als auch im Hochspannungskreis liegt, dann muß auch die Spannung des Hochstromgenerators so hoch gewählt werden, daß der Spannungsabfall an diesem zweiten Schwingkreis gedeckt werden kann. Dadurch würde aber die Wirtschaftlichkeit der synthetischen Schalterprüfung in Frage gestellt. However, if a short-circuit current flows through an oscillating circuit or a short-circuited line from the feeding line at a certain distance from the switch Mains are switched off (whereby a two-frequency recurring voltage occurs), so this switching case is not straightforward with the aid of the circuit described to recreate. One could think of a second resonant circuit, which the line to be placed in series with the switch so that it can be used in both high current and as well as in the high-voltage circuit, then the voltage of the high-current generator must also be be chosen so high that the voltage drop across this second resonant circuit is covered can be. This would but the economics of synthetic Switch test questioned.

Es ist deshalb notwendig, den zweiten Schwingkreis nur in den Hochspannungskreis zu legen, was jedoch den Nachteil hat, daß nach dem Zuschalten des Hochspannungskreises zunächst die Kapazitäten sowohl des zweiten Schwingkreises als auch diejenige des ersten Schwingkreises aufgeladen werden muß. It is therefore necessary to only place the second resonant circuit in the high-voltage circuit to put, but this has the disadvantage that after switching on the high-voltage circuit first the capacities of both the second resonant circuit and that of the first resonant circuit must be charged.

Das Aufladen der Kapazität des Hochspannungskreises mit einfrequenter wiederkehrender Spannung, erübrigt sich, weil diese Kapazität des Hochspannungskreises durch den Prüfschalter kurzgeschlossen war. Nach dem Hinzutreten des zweiten Schwingkreises (der Leitung) ist dies nicht mehr der Fall, denn jetzt liegt auch der Spannungsabfall über dem zweiten Schwingkreis (der Leitung) an der Kapazität.Charging the capacity of the high voltage circuit with single frequency recurring voltage, is unnecessary because this capacity of the high voltage circuit was short-circuited by the test switch. After joining the second resonant circuit (of the line) this is no longer the case, because now there is also the voltage drop across the second resonant circuit (the line) to the capacitance.

Durch das Aufladen der Kapazitäten (vor allem der größeren Kapazität des ersten Schwingkreises) wird nun der Stromverlauf im Prüfschalter gestört, da bereits beide Schwingkreise wirken. Um diese Störung des Stromverlaufes unmittelbar vor dem Stromnulldurchgang zu vermeiden, wird nun erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß für die Erzeugung der Eigenfrequenz des Netzes mindestens zwei Schwingkreise im Prüfspannungskreis liegen, und die Kapa zität mindestens des einen, höherfrequenten Schwingkreises vorgeladen über eine zusätzliche Funkenstrecke angeschaltet ist, wobei Polarität und Höhe der Vorladung derart gewählt sind, daß die Spannungsverteilung im Gesamtkreis im Zündmoment der Funkenstrecken jener entspricht, welche herrscht, wenn der Gesamtkreis mit der niedrigsten Frequenz (Grundfrequenz) schwingt.By charging the capacities (especially the larger capacity of the first resonant circuit) the current flow in the test switch is now disturbed because both oscillating circuits are already working. To this disruption of the current flow immediately To avoid before the current zero crossing is now proposed according to the invention, that for the generation of the natural frequency of the network at least two resonant circuits lie in the test voltage circuit, and the capacity of at least one, higher frequency The resonant circuit is pre-charged via an additional spark gap, wherein the polarity and level of the precharge are chosen such that the voltage distribution in the overall circle at the ignition moment of the spark gap corresponds to that which prevails, when the entire circle oscillates with the lowest frequency (basic frequency).

Die Schaltung zeigt die Zeichnung. Mit 1 ist der Kurzschluß strom generator bezeichnet, welcher den Abschaltstrom erzeugt und den Prüfschalter 3 über die Induktivität 2 speist. Parallel dazu liegt die Kapazität 4. Dem Prüfschalter ist noch der Hilfsschalter 5 vorgeschaltet. Der Spannungsgenerator besteht aus dem aufgeladenen Kondensator 7, der sich über die Funkenstrecke 6, den Induktivitäten 8 und 9 über den Schalter 3 entlädt. Die Funkenstrecke wird über den Stromwandler 11 und die Steuereinrichtung 12 gezündet. Der hierdurch entstehende Strom überlagert sich zunächst dem vom Stromgenerator erzeugten Strom. Seine Frequenz wird wesentlich durch die Induktivitäten 8 und 9 und die Kapazität 7 bestimmt. The circuit shows the drawing. With 1 the short-circuit current is generator denotes, which generates the cut-off current and the test switch 3 via feeds the inductance 2. Parallel to this is the capacity 4. The test switch the auxiliary switch 5 is still connected upstream. The voltage generator consists of the charged capacitor 7, which is via the spark gap 6, the inductances 8 and 9 discharged via switch 3. The spark gap is via the current transformer 11 and the control device 12 ignited. The resulting current is superimposed First of all, the electricity generated by the electricity generator. Its frequency becomes essential determined by the inductances 8 and 9 and the capacitance 7.

Kurz nach der Zündung der Funkenstrecke 6 wird der Schalter 5 geöffnet und damit der Strom des Generators 1 unterbrochen. Die Zündung erfolgt etwa im Maximum der durch die Kapazität 7 und die Induktivität 8 und 9 bestimmten Frequenzkurve. Diese wählt man entsprechend dem Zeitpunkt, in welchem die Funkenstrecke innerhalb der Periode der Betriebsfrequenz zündet. Erfolgt dies beispielsweise am Beginn des letzten Zehntels der Halbwelle, so muß die Frequenz die zehnfache der Betriebsfrequenz sein, dann überlagert sich der vom Spannungsgenerator erzeugte Strom gerade mit seiner Amplitude dem vom Stromgenerator erzeugten Strom. Die Kondensatoren 10 und 14 sind vor der Prüfung bereits aufgeladen worden, was durch die gestrichelte Anordnung angedeutet ist. 15 ist eine Hochspannungsgleichstromquelle und 16 ein Schalter, mit welchem die Gleichspannung an die Kondensatoren 10 und 14 gelegt wird. Der Schalter 16 wird dann wieder geöffnet.Shortly after the spark gap 6 has been ignited, the switch 5 is opened and thus the current of the generator 1 is interrupted. The ignition takes place at about the maximum the frequency curve determined by the capacitance 7 and the inductance 8 and 9. This is chosen according to the point in time at which the spark gap is within the period of the operating frequency ignites. If this is done, for example, at the beginning of the the last tenth of the half-wave, the frequency must be ten times the operating frequency then the current generated by the voltage generator is just superimposed its amplitude corresponds to the current generated by the current generator. The capacitors 10 and 14 have already been charged before the test, which is indicated by the dashed arrangement is indicated. 15 is a high voltage DC power source and 16 is a switch, with which the DC voltage is applied to the capacitors 10 and 14. The desk 16 is then opened again.

Gleichzeitig mit der Funkenstrecke 6 wird nun die Funkenstrecke 13 entladen. Da aber die Konden- satoren 10 und 14 aufgeladen sind, kann sich die Resonanzfrequenz des Kreises 9 und 10 und des Kreises 14, 7, 8 noch nicht auswirken, so daß die von dem Kreis 7, 8, 9 gelieferte Frequenz nicht durch andere Frequenzen gestört wird. Nach der Stromunterbrechung im Prüfschalter 3 baut sich dann die wiederkehrende Spannung über die Frequenzen der beiden Schwingungskreise 9, 10 und 14, 7, 8 auf. At the same time as the spark gap 6, the spark gap 13 now becomes unload. But since the condensate Sators 10 and 14 are charged, the resonance frequency can of the circle 9 and 10 and of the circle 14, 7, 8 do not yet have an effect, so that the of The frequency supplied to circuit 7, 8, 9 is not disturbed by other frequencies. After the current interruption in the test switch 3, the recurring one then builds up Voltage across the frequencies of the two oscillating circuits 9, 10 and 14, 7, 8.

Man erhält also eine zweifrequente wiederkehrende Spannung.So you get a two-frequency recurring voltage.

Den Schwingkreis 9, 10 kann man auch durch eine natürliche Leitung selbst ersetzen oder durch die künstliche Leitung, bestehend aus Tl- oder T-Gliedern, nachbilden. The oscillating circuit 9, 10 can also be achieved through a natural line replace by yourself or by the artificial line, consisting of Tl- or T-links, to recreate.

Im Falle einer natürlichen Leitung kann der KondensatorlO, der ja dann eine auf der Leitung verteilte Kapazität ist, nicht vorher aufgeladen werden. Dies ist in der Zeichnung gestrichelt dargestellt. In the case of natural conduction, the capacitor 10, which yes then is a capacity distributed on the line, not be charged beforehand. This is shown in dashed lines in the drawing.

Hierdurch entsteht im vom Spannungsgenerator gelieferten Strom mit der Frequenz des Schwingungskreises 7, 8, 9, also beispielsweise der 10flachen Netzfrequenz entsprechend dem Schwingungskreis9, 10 eine Störfrequenz. Diese ist aber sehr hoch, da die Leitung kurz ist, so daß ihre Amplitude bis zum Nulldurchgang des Stromes infolge des SKIN-Effektes abgeklungen ist. Wichtiger ist, daß der Kondensator 14 aufgeladen ist, da dieser eine kleinere Eigenfrequenz liefert.This results in the current supplied by the voltage generator the frequency of the oscillating circuit 7, 8, 9, for example the 10-flat network frequency corresponding to the oscillation circuit 9, 10 an interference frequency. But this is very high, because the line is short, so that its amplitude goes up to the zero crossing of the current has subsided as a result of the SKIN effect. It is more important that the capacitor 14 is charged, as this provides a lower natural frequency.

Der Vorteil der Anordnung ist, daß die die hochfrequente, wiederkehrende Spannung erzeugende Leitung wie im Netz vor dem Schalter in Reihe liegt, aber nicht so gelegt ist, daß auch der hohe Kurzschlußstrom durch den Resonanzkreis gehen muß. The advantage of the arrangement is that the high-frequency, repetitive Voltage-generating line as in the network is in series in front of the switch, but not is placed so that the high short-circuit current must also go through the resonance circuit.

Ein weiterer Vorteil ist die Unterdrückung von Störfrequenzen mit Hilfe der Aufladung der Kondensatoren.Another advantage is the suppression of interference frequencies with Help charging the capacitors.

Claims

Claims: 1. Test device for electrical high-power switches for testing the breaking capacity, at which the test current and the test voltage are off different circuits and the test voltage with a higher frequency than the network frequency before the current crosses zero via spark gaps is given to the test object, and then after the current zero crossing as at least two-frequency recurring voltage occurs across the test object, characterized in that that for the generation of the natural frequency of the network at least two resonant circuits lie in the test voltage circuit, and the capacity of at least one, higher frequency The resonant circuit is pre-charged via an additional spark gap, wherein the polarity and level of the precharge are chosen such that the voltage distribution in the overall circle at the ignition moment of the spark gap corresponds to that which prevails, when the entire circle oscillates with the lowest frequency (basic frequency).

2. Test device with two oscillating circuits according to claim 1, characterized characterized in that the capacitors (10, 14) of both resonant circuits via the additional Spark gap (13) are connected to the rest of the resonant circuit.

3. Test device according to claim 1 or 2, characterized in that that the spark gaps such a control device (12) possess that they ignite at the same time.

4. Testing device according to claim 1, characterized in that the The higher-frequency resonant circuit consists of members of an artificial line.

5. Testing device according to claim 1, characterized in that the higher frequency resonant circuit is formed by natural conduction.

Documents considered: German Auslegeschrift No. 1014 014659.