DE1516094B2

DE1516094B2 - Synthetische pruefanordnung fuer das verhalten von hoch spannungsleistungsschaltern beim einschalten

Info

Publication number: DE1516094B2
Application number: DE19641516094
Authority: DE
Inventors: Dietrich Dipl Ing 3500 Kassel Hoffmann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH, 6000 Frankfurt
Priority date: 1964-12-28
Filing date: 1964-12-28
Publication date: 1971-12-16
Also published as: GB1137888A; CH468645A; DE1516094A1

Description

Es sind synthetische Prüfanordnungen für das Verhalten von Hochspannungsleistungsschaltern beim Einschalten bekannt, in denen die Hochstromquelle vom Prüfling durch eine Schaltvorrichtung abgetrennt ist und letztere beim Zünden des Lichtbogens im Prüfling einen Zündimpuls erhält, durch den der Hochstromfluß eingeleitet wird. Als solche Schaltvorrichtung ist in den bekannten Prüfanordnungen eine Funkenstrecke vorgesehen. Da es aber schwierig ist, eine Funkenstrecke, an der eine veränderliche Spannung liegt, zu einem bestimmten Augenblick zum Durchzünden zu bringen, hat man auch schon vorgeschlagen, den Hochstromkreis vom Prüfling nicht durch eine Funkenstrecke zu trennen, sondern ihn unmittelbar galvanisch mit dem Prüfling zu verbinden. In diesem Falle wird dann in dem Hochstromkreis ein Sperrkreis angeordnet, der das Eindringen der Hochspannung in die Hochstromquelle verhindert. Eine solche Maßnahme setzt jedoch eine Hochspannungsquelle mit höherer Frequenz als Netzfrequenz voraus, die damit aber der im Netzbetrieb auftretenden Spannung nicht genau entspricht.

Die Erfindung geht von der vorerwähnten synthetischen Prüfanordnung mit einer in Reihe mit dem Prüfling liegenden Schaltvorrichtung aus. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, die Prüfung möglichst netzgetreu durchzuführen, also mit einer Hochspannungsquelle von Netzfrequenz und Netzspannung zu arbeiten, die die gleiche Phasenlage wie die treibende Spannung im Hochstromkreis hat. Um die Mängel der bekannten Prüfanordnung in bezug auf die zeitliche schwankende Durchzündung der Schaltvorrichtung bei Wechselspannungen zu vermeiden, sieht die Erfindung vor, daß parallel zur Schaltvorrichtung eine Reihenschaltung zweier Kondensatoren und einer Hilfsfunkenstrecke mit einer im Vergleich zur Kapazität dieser Kondensatoren kleinen Eigenkapazität liegt und daß beide Kondensatoren auf eine gleichgroße, aber entgegengesetzt gerichtete Gleichspannung aufgeladen sind, die zur Zündung der Hilfsfunkenstrecke sowie der Schaltvorrichtung ausreicht, und daß zu einem der beiden Kondensatoren eine Zündfunkenstrecke parallel liegt, die ihren Zündimpuls vom Beginn des aus der Hochspannungsquelle über den Prüfling fließenden Stromes ableitet.

Da die natürliche Kapazität der Hilfsfunkenstrecke sehr klein ist gegenüber der Kapazität der mit ihr in Reihe liegenden Kondensatoren, folglich an ihr fast die gesamte zwischen der Hochspannungsquelle und der Hochstromquelle bestehende Wechselspannung abfällt, steht danach an der Zündfunkenstrecke nur reine Gleichspannung an. Mit dieser Gleichspannung kann der Zündzeitpunkt der Zündfunkenstrecke unabhängig vom Augenblickswert der am Prüfling bzw. an der Hilfsfunkenstrecke liegenden Wechselspannung stets genau eingehalten werden, so daß auch die den Hochstrom einschaltende Vorrichtung im Hochstromkreis unmittelbar nach dem über den Prüfling fließenden Strom aus der Hochspannungsquelle gezündet werden kann. Damit weist die Prüfanordnung nach der Erfindung erhebliche Vorteile gegenüber der bekannten Prüfanordnung mit Schaltfunkenstrecken auf.

Wenngleich auch die Prüfanordnung nach der Erfindung mit einer Funkenstrecke als Schaltvorrichtung im Hochstromkreis, die mit einer Einrichtung zum Beblasen des Lichtbogens versehen sein sollte, arbeiten kann, so ist doch als Schaltvorrichtung eine solche vorzuziehen, die eine sich während des Prüf vorganges vermindernde Spannungsfestigkeit aufweist. Dies ist ein Hochspannungsschalter, der einen Strom von unbegrenzter Höhe führen kann, ohne daß sich wie bei einer Schaltfunkenstrecke durch einen etwaigen Abbrand an seiner Kontaktfläche sein Durchzündungszeitpunkt wesentlich verändert. Um eine höhere Spannungsfestigkeit gegenüber dem Prüfling zu erzielen, kann dieser Hilfsschalter von vornherein eine höhere

ίο elektrische Festigkeit der Schaltstrecke durch bauliche Maßnahmen oder z. B. durch ein Druckgas mit erhöhter Durchschlagsfestigkeit erhalten. Es ist aber auch möglich, bei praktisch gleicher Bauart des Prüflings und des Hilfsschalters letzteren kurz nach dem Prüfling auszulösen, so daß seine Einschaltbewegung gegenüber der des Prüflings verzögert wird.

Eine Prüfanordnung gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Der Hochstromkreis A umfaßt einen Hochstromgenerator G, der über einen Sicherheitsschalter S_s und eine Drossel D₁ auf einen Transformator T₁ arbeitet. Im Sekundärkreis dieses Transformators liegt der Prüfling S_p in Reihe mit einer Funkenstrecke oder einem Hilfsschalter S,,. Zum Schutz des Hoch-Stromtransformators vor Zündimpulsen dient eine Drossel D₂. Die etwa in den Hochstromkreis noch eindringende Hochspannung kann durch einen Kondensator C₃ bzw. einen .Überspannungsableiter S_a kurzgeschlossen bzw. begrenzt werden. Vom Generator G wird ferner ein Hochspannungstransformator kleiner Leistung T₂ gespeist, der im Hochspannungskreis B die Netzspannung an den -PrüflingS_p legt. Ein Zündkreis C enthält einen Transformator T₃, von dem aus über einen Gleichrichter Gl und zwei Widerstände R_L zwei Kondensatoren C₁ und C₂ mit entgegengesetzten Spannungen gleicher Höhe aufgeladen werden. Zu dem Kondensator C₁ liegt eine Zündfunkenstrecke F₁ parallel, die von einem Verstärker V ausgelöst wird. Die Kondensatoren C₁ und C₂ Hegen wiederum parallel zu einer Reihenschaltung aus einer Hilfsfunkenstrecke F₂ und dem Hilfsschalter S_h. Die am Kondensator C₁ liegende Zündfunkenstrecke F₁ kann über den Verstärker V von einer Fotozelle F₀, die von dem Einschaltlichtbogen des Prüflings erregt wird, oder_; durch einen am Shunt 5 gemessenen Beginn des Stromflusses im Hochspannungskreis ausgelöst werden.

Die Wirkungsweise dieser Schaltungsanordnung ist derart, daß in dem Augenblick, in dem bei genügender Annäherung der an der Einschaltbewegung des Prüflings beteiligten Kontaktstücke zwischen diesen ein Lichtbogenüberschlag auftritt oder — was bei sehr schneller Schaltstückbewegung möglich ist — im Spannungsnulldurchgang ohne vorherige Lichtbogenerscheinungen die Zuschaltung durch metallische Berührung der Kontaktstücke erfolgt, entweder über die Fotozelle F₀ oder den Shunt 5 die Zündfunkenstrecke F₁ ausgelöst wird, so daß diese durchschlägt und der Kondensator C₁ kurzgeschlossen wird. Dadurch liegt an der Reihenschaltung aus dem Hilfsschalter S_n und der Funkenstrecke F, plötzlich und mit sehr großer Anstiegsgeschwindigkeit die Spannung des Kondensators C₂ allein. Diese Spannung reicht einerseits aus, sowohl die Hilfsfunkenstrecke F₂ als auch den Hilfsschalter S₁, zu zünden, andererseits ist es verhältnismäßig einfach, in bekannter Weise ihr Eindringen in die Wicklung des Hochstromtransformators C₁ durch die Schutzdrossel D₂ zu verhin-

dem, da diese Spannung mit einer sehr steilen Stirn auftritt, folglich schon relativ kleine Induktivitäten ihr einen großen Widerstand entgegensetzen.

Die Wechselspannung des Transformators T₂ übt auf die Zündung der Zündfunkenstrecke F₁ keinen Einfluß aus, da sie fast vollständig an der im Vergleich zu den Kapazitäten C₁, C₂ kleinen Eigenkapazität C₄ der Hilfsfunkenstrecke F₂ abfällt. Während also die Zündfunkenstrecke F₁ optimal für die Aufgabe ausgelegt werden kann, bei einer konstanten Gleichspannung zu einem gesteuerten Zeitpunkt durchzuzünden, hat die Hilfsfunkenstrecke F₂ nur die Aufgabe, bis zur Durchzündung eine Trennung zwischen Hochspannungskreis und Hochstromkreis zu bewirken, die verhindert, daß durch die Kapazitäten C₁ und C₂ ein vom Hochspannungstransformator T₂ erzeugter Verschiebungsstrom fließt, wodurch an der Zündfunkenstrecke F₁ eine unerwünschte Wechselspannungskomponente entstehen würde.

Da das Zünden der Funkenstrecken F₁ und F₂ sowie des Hilfsschalters S_h praktisch gleichzeitig mit dem vom Hochspannungstransformator herbeigeführten Beginn des Stromflusses im Prüfling S_p erfolgt, setzt auch der vom Hochstromtransformator gelieferte Hochstrom ohne merkbare Verzögerung ein. Damit ist der .Einschaltvorgang entsprechend den im Netzbetrieb auftretenden Verhältnissen abgeschlossen.

Claims

Patentansprüche: 30

1. Synthetische Prüfanordnung für das Verhalten von Hochspannungsleistungsschaltern beim Einschalten, in der die Hochstromquelle vom Prüfling durch eine Schaltvorrichtung abgetrennt ist und letztere beim Zünden des Lichtbogens im Prüfling einen Zündimpuls erhält, durch den der Hochstromfluß eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Schaltvorrichtung (S_n) eine Reihenschaltung zweier Kondensatoren (C₁, C₂) und einer Hilfsfunkenstrecke (F₂) mit einer im Vergleich zur Kapazität dieser Kondensatoren kleinen Eigenkapazität liegt und daß beide Kondensatoren auf eine gleichgroße, aber entgegengesetzt gerichtete Gleichspannung aufgeladen sind, die zur Zündung der Hilfsfunkenstrecke (F₂) sowie der Schaltvorrichtung (S_n) ausreicht, und daß zu einem der beiden Kondensatoren eine Zündfunkenstrecke (F₁) parallel liegt, die ihren Zündimpuls vom Beginn des aus der Hochspannungsquelle (T₂) über den Prüfling (Sp) fließenden Stromes ableitet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (S_n) mit einer sich während des Prüfvorganges vermindernden Spannungsfestigkeit versehen ist.

3·. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung ein Hochspannungsschalter ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (S„) eine mit einer Einrichtung zum Beblasen des Lichtbogens versehene Schaltfunkenstrecke ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Auslösung der Zündfunkenstrecke (F₁) eine vom Einschaltlichtbogen des Prüflings (S_p) erregte Fotozellensteuerung (F₀) dient.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündfunkenstrecke (F₁) durch einen Impuls ausgelöst wird, der von einem zwischen Prüfling (S_p) und Hochspannungstransformator (T₂) angeordneten Shunt (S) bei Beginn eines durch den Prüfling (S_p) fließenden Stromes abgenommen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen