DE1293346B - Pruefanordnung zum Untersuchen des Verhaltens von Hochspannungs-leistungsschaltern beim Unterbrechen kapazitiver Stroeme - Google Patents

Description

• Für Hochspannungsschaltanlagen gewinnt die Kenntnis über das Verhalten der Leistungsschalter beim Unterbrechen kapazitiver Ströme immer mehr an Bedeutung, so daß man sehr anSchalterkonstruktionen interessiert ist, die kapazitive Stromkreise, wie z. B. leerlaufende lange und kurze Freileitungen oder Kabel, Transformatorenbänke zur Blindstromkompensation, Saugkreisanlagen und Rundsteueranlagen rückzündungsfrei abschalten. In Versuchsfeldern ist das Prüfen der Leistungsschalter oft sehr schwierig, da eine ausreichende Anzahl von Kondensatoren oder erforderlichen langen Leitungen häufig nicht zur Verfügung steht. Hinzu kommt, daß zur Erzeugung einer bestimmten Form der Wiederkehrspannung der innere Widerstand der Spannungsquelle entweder sehr klein oder in manchen Fällen auch einstellbar sein muß.
• Es sind bereits Prüfanordnungen zum Untersuchen des Verhaltens von Hochspannungsleistungsschaltern beim Unterbrechen kapazitiver Ströme bekannt, bei denen in einer synthetischen Schaltung nach der Hochstrombeanspruchung der Prüfschaltstrecke und Abtrennung der Hochstromquelle vom Hochspannungskreis durch einen Hilfsschalter eine alsWiederkehrspannung wirkende hohe Spannung an die Prüfschaltstrecke gelegt wird. Die bekannten Prüfanordnungen verwenden einen Generator, der über einen Transformator entweder einen induktiv/ ohmschen oder einen kapazitiven Hochstromkreis speist und über einen anderen Transformator einen kapazitiven Hochspannungskreis. Werden jedoch an Stelle von kapazitiven Strömen induktive oder ohmsche Ströme im Hochstromkreis unterbrochen, so ergeben sich im Gegensatz zur Unterbrechung von kapazitiven Strömen Abweichungen in der Stabilität des Lichtbogens, wodurch die Prüfung nicht mehr den Verhältnissen im Netzbetrieb entspricht.
• Werden außerdem die Ströme, auch wenn sie kapazitiv sind, außer in der Prüfschaltstrecke auch stets von dem ihr vorgeschalteten Hilfsschalter unterbrochen, so treten ebenfalls andere Löschbedingungen auf als es im Netzbetrieb der Fall ist, wo nur ein Schalter den Strom unterbrechen muß.
• Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, eine für kapazitive Abschaltungen netzgetreue Prüfbedingungen ergebende Prüfanordnung zu schaffen. Sie geht ebenfalls von einer synthetischen Schaltung aus, in der sich dem Hochstrom kurz vor dessen Nullwerden aus einem Hochspannungsschwingkreis ein Strom von kleiner Amplitude, aber von höherer Frequenz als der des Hochstromes überlagert und nach Öffnung eines die Hochstromquelle vom Hochspannungsschwingkreis trennenden Hilfsschalters allein über die Prüfschaltstrecke fließt, worauf nach seinem Nullwerden eine die Prüfschaltstrecke beanspruchende einschwingende Spannung aus dem Hochspannungsschwingkreis auftritt. Erfindungsgemäß ist in den Stromkreis des überlagerten Schwingstromes eine so bemessene ungeladene Kapazität eingeschaltet, daß durch deren Aufladung der Schwingstrom gegenüber dem induktiven Hochstrom kapazitiv wird, und schaltet sich vor dem Nullwerden des Schwingstromes ein weiterer auf die Betriebsfrequenz abgestimmter Hochspannungsschwingkreis dem erstgenannten Hochspannungsschwingkreis zu. Die Prüfanordnung macht zwar zunächst von einem hohen induktiven Strom Gebrauch, der die Prüfschaltstrecke vorbelastet, aber im entscheidenden Augenblick vor der Löschung des Lichtbogens fließt über letztere ein kapazitiver Strom, an dessen Nullwerden sich unmittelbar die Hochspannung in der Form der bei kapazitiven Abschaltungen einschwingenden Wiederkehrspannung anschließt. Damit werden gerade im Bereich des Stromnulldurchganges genau die Bedingungen erfüllt, wie sie im Netzbetrieb, z. B. bei der Abschaltung von Kondensatorbatterien, auftreten.
• Derartige Verhältnisse treten aber nicht bei der bekannten synthetischen Prüfanordnung mit Voraufladung des Kondensators im Einschwingglied auf. Dieser Kondensator, dessen Kapazität je nach der Frequenz der Einschwingspannung von kleinen zu größeren Werten reicht, wird bereits vor dem Einsetzen des Schwingstromes von dem die Hochspannung liefernden Kondensator über den noch geschlossenen Prüfschalter aufgeladen. Die Voraufladung soll ein Absinken der Hochspannung beim Einsatz des Schwingstromes in den Fällen verhindern, in denen bei niedrigen Einschwingfrequenzen der Einschwingkondensator eine größere Kapazität aufweist. Beim Öffnen des Prüfschalters fließt daher kein kapazitiver Strom, sondern nur der letzte Teil des induktiven Hochstromes und daran anschließend der Schwingstrom aus dem Hochspannungsschwingkreis.
• Die Erzeugung des überlagerten Schwing- oder Ausgleichstromes und der mannigfachen Formen der Einschwingspannung kann z. B. so erfolgen, daß der Hochspannungsschwingkreis einen mit Gleichspannung aufgeladenen Kondensator enthält, der kurz vor dem Nullwerden des Hochstromes über die Prüfschaltstrecke und Schwingkreiselemente einen anderen Kondensator auflädt, dessen Spannung dann an der Prüfschaltstrecke in der charakteristischen Form nach dem Nullwerden des überlagerten kapazitiven Stromes ansteht. An Stelle des Schwingkreiskondensators kann auch eine Leitung, eine Leitungsnachbildung oder eine andere Ersatzschaltung treten.
• Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sei auf die Zeichnung verwiesen, in der in F i g. 1 ein Schaltschema der neuen Prüfanordnung und in F i g. 2 ein Strom-Spannungs-Diagramm dargetsellt ist.
• Der Hochstromkreis 1 einer synthetischen Prüfschaltung enthält einen Generator G, einen als Draufschalter D bezeichneten Einschalter, eine Strombegrenzungsschalter Lb sowie einen Transformator T, dessen Sekundärwicklung einen über einen Hilfsschalter H und eine Prüfschaltstrecke P geführten Hochstromik erzeugt. DerHochspannungskreisII enthält einen mit Gleichspannung aufgeladenen Kondensator Cs, Schwingkreiselemente Re, L1, Ce, einen Dämpfungswiderstand R1, einen Schwingkreiskondensator C1 und eine FunkenstreckeF1 mit einem Oberbrückungsschalter Si sowie die PrüfschaltstreckeP. Die FunkenstreckeFl sowie der SchalterS werden über einen Stromwandler W1 und ein Steuergerät Stl kurz vor dem Nullwerden des Hochstromes ik gezündet bzw. eingeschaltet. Über einen Stromwandler W2. und ein Steuergerät St2 wird kurz vor dem Nullwerden des überlagerten kapazitiven Schwingstromes iS durch eine Funkenstrecke F2 eine Schwingdrossel Ls parallel zum Kondensator Cs geschaltet.
• Die Wirkungsweise dieser Schaltung ist folgende: Beim Schließen des Draufschalters D fließt über den Hilfsschalter H und die Prüfschaltstrecke P ein induktiver Strom k Kurz vor dessen Nullwerden bei Erreichen der Löschstellung bzw. der Ausschaltstellung der Schaltkontakte des Prüflings P wird die Funkenstrecke F1 gezündet. Dadurch lädt der Kondensator Cs über die Prüfschaltstrecke P und die Schwingkreiselemente Re, L1, Ce den Kondensator C mit dem Strom iS auf. Der Stromverlauf in der Prüfschaltstrecke P bei diesem Schaltvorgang ist in F i g. 2 näher dargestellt. 1k bezeichnet hierbei den induktiven Anteil des Hochstromes, dem im Augenblick t, über das Steuergerät St1 und die Funkenstrecke F1 der kapazitive Schwingstrom iS überlagert wird. Der Hochstrom erhält dadurch die Form 4 + is-Da der Strom iS im Hilfsschalter H gegen den Strom 4 fließt, wird der Strom 4 in diesem Schalter vorzeitig unterbrochen, so daß die Prüfschaltsrecke P am Ende der Stromhalbwelle nur noch den Strom iS führt. Über den Wandler W2 und das Steuergerät St2 wird kurz vor dem Nullwerden das Stromes die Funkenstrecken, gezündet, so daß beim Nullwerden des Stromes iS im Zeitpunkt t2 der mit der Betriebsfrequenz schwingende Kreis Cs, Ls eingeschaltet ist.
• Kurze Zeit nach dem Nullwerden des Stromes iS hat der SchalterS, die Funkenstrecke F1 überbrückt, wodurch, nach dem Abbau der Spannungen an den Drosseln, und L2, die Differenzspannungen zwischen den Kondensatoren Ci, Ce bzw. Cs in der dargestellten charakteristischen Form fürkapazitiveAbschaltungen an der Prüfschaltstrecke einschwingen können.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Prüfanordnung zum Untersuchen des Verhaltens von Hochspannungs-Leistungsschaltern beim Unterbrechen kapazitiver Ströme, bei der in einer synthetischen Schaltung sich dem Hochstrom kurz vor dessen Nullwerden aus einem Hochspannungsschwingkreis ein Strom von kleiner Amplitude, aber von höherer Frequenz als der des Hochstromes überlagert und nach Öffnung eines die Hochstromquelle vom Hochspannungsschwingkreis trennenden Hilfsschalters allein über die Prüfschaltstrecke fließt, worauf nach seinem Nullwerden eine die Prüfschaltstrecke beanspruchende einschwingende Spannung aus dem Hochspannungsschwingkreis auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stromkreis des überlagerten Schwingstromes (is) eine so bemessene ungeladene Kapazität (Cl) eingeschaltet ist, daß durch deren Aufladung der Schwingstrom gegenüber dem induktiven Hochstrom (in) kapazitiv wird, und daß sich vor dem Nullwerden des Schwingstromes (is) ein weiterer auf die Betriebsfrequenz abgestimmter Hochspannungsschwingkreis (C5, L5) dem erstgenannten Hochspannungsschwingkreis (C5, Ce, L) zuschaltet.
2. 2. Prüfanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochspannungsschwingkreis zum Nachbilden der überlagerten Ausgleichsspannung einen mit Gleichspannung aufgeladenen Kondensator (Cs) enthält, der kurz vor dem Nullwerden des Hochstroms über die Prüfschaltstrecke und Spannungskreiselemente einen Kondensator (C) auflädt.
3. 3. Prüfanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (Cl) durch eine Leitung, eine Leitungsnachbildung oder eine andere Ersatzschaltung ersetzt ist.
4. 4. Prüfanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladekondensator (cis) mit einer über eine Funkenstrecke (F2) kurz vor dem Nullwerden des kapazitiven Stromes zuschaltbaren Schwingdrossel (L5) den auf die Betriebsfrequenz abgestimmten Hochspannungsschwingkreis bildet.