DE1516136B1

DE1516136B1 - Schutzschaltung fuer kapazitive Spannungswandler

Info

Publication number: DE1516136B1
Application number: DE19661516136
Authority: DE
Inventors: Gertsch Dipl-Math Georg Albert; Knoth Dipl-Ing Walter
Original assignee: Micafil AG
Current assignee: Micafil AG
Priority date: 1966-03-18
Filing date: 1966-03-18
Publication date: 1970-03-12
Also published as: ES337365A1; GB1163655A; NL6617745A; AT269263B; FR1514634A; SU571207A3; US3458764A; CH458528A; DE1516136C2; NL135716C; BE694223A; SE323742B

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schutzschaltung für spannung der Mittelspannung proportional ist. Dieser kapazitive Spannungswandler mit einer Dämpfungs- Vergleich erfaßt jedoch lediglich die Sättigungseinrichtung gegen unerwünschte Schwingungen, vorgänge in der Resonanzdrossel und im Transweiche mit Hilfe der Differenzspannung aus einer formator. Es wird jedoch nicht die Primärspannung der Zwischentransformatorspannung proportionalen 5 oder ein Teil von ihr zum Vergleich herangezogen. Spannung und einer vom kapazitiven Wandler ab- Daher versagt auch diese bekannte Anordnung dann, genommenen Spannung schaltbar ist. wenn die Ferroresonanz durch die Bürdeninduktivität

Kapazitive Spannungswandler dienen unter ande- verursacht wird und der Zwischentransformator

rem den Zwecken der Spannungsmessung, der Über- nicht in die Sättigung gerät.

tragung von Hochfrequenzsignalen auf die Hoch- io All diesen erwähnten Schaltungen ist gemeinsam, Spannungsleitung, dem Netzschutz und der Speisung daß Spannungen und Ströme nur im induktiven von Synchronisiereinrichtungen. Das grundsätzliche Kreis (Zwischenspannungskreis und/oder Bürden-Verhalten von kapazitiven Spannungswandlern ist kreis) gemessen und ausgewertet werden,
aus der Literatur hinreichend bekannt. Zu ihren Die Aufgabe der Erfindung besteht dagegen in Eigenschaften zählen unter anderem ihr besonderes 15 der Verbesserung der bekannten Schaltungen dahin-Übertragungsverhalten, das hauptsächlich durch zwei gehend, daß auch an anderen Stellen auftretende wesentliche Merkmale bedingt ist, nämlich die Schalt- Abweichungen erfaßt werden, welche ein Indiz für kombinationen von Induktivitäten und Kapazitäten das Vorhandensein unerwünschter Schwingungen und die Verwendung von eisenhaltigen Induktivitäten. sind, welche sich mit Hilfe der bekannten Anord-Diese Merkmale können in bekannter Weise bei 20 nungen nicht feststellen lassen. Der Erfindung liegt elektrischen Zustandsänderungen des Wandlers, wie die Erkenntnis zugrunde, daß sich ein größerer Teil Ein- und Ausschalten, Kurzschluß, Wanderwellen unerwünschter Schwingungszustände erfassen läßt, und Überspannungen, ausgedehnte Ausgleichsvor- wenn man nicht die Bürdenspannung mit einer im gänge sowie innere Überspannungen und Spannungs- Mittelspannungskreis auftretenden Teilspannung ververzerrungen durch Ferroresonanz verursachen. 25 gleicht, wie es bei der letztgenannten bekannten

Um einen kapazitiven Wandler für einen weiten Schaltung der Fall ist, sondern wenn man zum

Anwendungsbereich zu erhalten, d. h., um neben Spannungsvergleich eine der an der Oberspannungs-

seinen Eigenschaften als Kopplungskondensator auch kapazität auftretenden Spannung proportionale

noch möglichst gut die Fähigkeiten eines induktiven Spannung heranzieht.

Spannungswandlers (mit seinem guten Ubertragungs- 30 Bei einer Schutzschaltung für kapazitive Spanverhalten und seiner hohen Genauigkeitsleistung) zu nungswandler mit einer Dämpfungseinrichtung gegen verwirklichen, sind verschiedene Schutzvorrichtungen unerwünschte Schwingungen, welche mit Hilfe der gegen Ferroresonanz, Ausgleichsvorgänge und Über- Differenzspannung aus einer der Zwischentransforspannungen bekanntgeworden. matorspannung proportionalen Spannung und einer

Man versucht normalerweise, derartige uner- 35 vom kapazitiven Wandler abgenommenen Spannung wünschte Schwingungen mit Dämpfungsbürden zu schaltbar ist, wird die Aufgabe der Erfindung daunterdrücken. Da diese Dämpfungsbürde den Wand- durch gelöst, daß die Differenzspannung als Diffeler in gleicher Weise wie die Nutzbürde belastet, renz der Spannung einer Tertiärwicklung des Zwibeeinträchtigt sie auch seine Genauigkeit und ist schentransformators und einer vom selben Strom daher für den Normalbetrieb unerwünscht. Man 40 wie der hochspannungsseitige Teilerkondensator verwendet deswegen Schaltmittel, die die Dämpfungs- durchflossenen Teilkapazität des kapazitiven Spanbürde nur beim Auftreten unerwünschter Schwin- nungsteilers abgenommenen Spannung gebildet wird, gungen anschließen. Zur Steuerung dieser Schalt- Hierbei werden eine der Spannung am Oberspanmittel sind verschiedene Möglichkeiten bekannt. So nungsteil des kapazitiven Teilers proportionale kann man sie in Abhängigkeit der Amplitude der 45 Spannung und die Spannung am induktiven Kreis Sekundärspannung auslösen. Eine andere Auslösung (Zwischenspannungskreis oder Bürdenkreis) in bezug arbeitet frequenzabhängig mit Hilfe von Resonanz- auf Ober- und Unterwellengehalt und/oder auf kreisen. Diese Schaltung erfordert, um genau zu Amplitudenproportionalität verglichen. Eine der arbeiten, einen großen Aufwand an Material und Spannung am Oberspannungsteil des kapazitiven Abgleicharbeit. Eine weitere Möglichkeit besteht 50 Teilers proportionale Vergleichsspannung U_c erhält darin, Spannungsänderungen als Auslösesignal zu man über jeden beliebigen Teilabschnitt dieser Oberverwenden. Hier besteht die Gefahr der unsicheren kapazität oder auch über eine zwischen der UnterAuslösung, besonders bei kurzzeitgem Spannungs- Spannungskapazität und Erde eingeschaltete Teilerausfall. Auch in Abhängigkeit des Zwischenwandler- kapazität, die jedoch nicht im Zwischenspannungs-Frimärstromes kann man auslösen. 55 kreis liegt, d. h., der Zwischenspannungstransforma-

AlIe genannten Schaltungen sind jedoch unsicher tor ist in diesem Fall mit seinem unteren Ende an

oder versagen im Falle von Unterschwingungen den Verbindungspunkt der Unterspannungskapazität

(Schwingfrequenz kleiner als Netzfrequenz), weil mit dem Teilerkondensator angeschlossen. Im erst-

Ströme und Spannungen von stabilen Unterschwin- genannten Fall wählt man den Teilerabschnitt

gungen kleiner sein können als die maximalen noch 60 zweckmäßig zwischen der Meßspannungsanzapfung

zulässigen Ströme und Spannungen bei Nennfrequenz für den induktiven Kreis und einem etwas höher

des Netzes. gelegenen Abgriff des Kondensatorteilers. Der Zwi-

In dieser Hinsicht bringt eine Anordnung, welche schentransformator erhält eine isolierte Tertiär-

die Primär- und Sekundärströme des Zwischen- wicklung, die bei Normalbetrieb eine Spannung^

transformators vergleicht und deren Differenzen als 65 gleicher Amplitude und fast gleicher Phasenlänge

Auslösekriterium verwendet, eine Verbesserung. Im erzeugt wie die an dem Teilerkondensator C_n Me-

einzelnen werden hierzu zwei Spannungen ver- gende Vergleichsspannung U_c. Man schaltet dann

glichen, wobei feststellbar ist, ob die Sekundär- U_c und U_t so gegeneinander, daß die resultierende

Differenz Δ U gleich U_c —U_t im Normalbetrieb möglichst klein ist und nur durch die Sekundärbürde verursacht wird. Im Fall von unerwünschten Schwingungen im induktiven Kreis wächst J U gegenüber seinem Normalwert beträchtlich und kann zum Einschalten der Dämpfungsbürde benutzt werden.

Eine Vereinfachung der Schaltung ergibt sich, wenn man die Resonanzdrossel, die normalerweise zwischen dem hochspannungsseitigen Teilermeßabgriff und dem Zwischentransformator sitzt, zwisehen das erdseitige Teilerende und den Zwischentransformator einschleift. Die Tertiärwicklung braucht dann nicht von der Primärwicklung des Zwischentransformators isoliert zu werden, sondern kann als Fortsetzung der Primärwicklung gewickelt werden. Greift man die Vergleichsspannung an einem zwischen das erdseitige Ende der Unterspannungskapzität und Erde eingeschalteten Teilerkondensator ab, so wird die Tertiärwicklung als erdseitige Fortsetzung der Primärwicklung des Zwischentransformators gewickelt, so daß die Differenzspannung gegen Erde gemessen werden kann. Die Primärwicklung des Zwischentransformators ist dann lediglich parallel zur Unterspannungskapazität geschaltet, so daß der erdseitige Teilerkondensator nicht vom Strom des Zwischenspannungskreises durchflossen wird.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Darstellungen von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem die Vergleichsspannung von einem auf der Oberspannungsseite der Unterspannungskapazität angeordneten Teilerkondensator abgegriffen wird,

F i g. 2 eine abgewandelte Ausführungsform der in F i g. 1 gezeigten Schaltung und

F i g. 3 eine weitere Variante der Erfindung, bei welcher der Vergleichsspannnungskreis erdseitig angeordnet ist.

Fig. 1 zeigt zur Erläuterung die prinzipielle Schaltung. Darin stellen die Kapazitäten C₁ und C₂, eine Resonanzdrossel D und die Wicklungen W₁ und W₂ des Transformators T die konventionellen Elemente eines kapazitiven Spannungswandlers dar.

Mit C_n ist ein Teilerkondensator bezeichnet, an dem eine Vergleichsspannung U_c abgegriffen wird, die porportional zur Spannung an C₁ ist. Von einer Tertiärwicklung W_n des Transformators T wird eine Spannung U_t genommen, die im Normalbetrieb praktisch in Phase mit U_c und von fast gleicher Amplitude ist, so daß an Steuerspannungsausgangs- klemmenK die Differenz U_c—U_t = AU anliegt.'

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die Resonanzdrossel D in die Erdleitung der Primärwicklung W₁ des Zwischentransformators T eingeschaltet, so daß die Tertiärwicklung W_H als Fortsetzung der Primärwicklung W₁ gewickelt werden kann. Dadurch vereinfacht sich der Aufbau des Zwischentransformators. Eine weitere Variante zeigt F i g. 3. Hier ist der Teilerkondensator C_n zwischen das erdseitige Ende der Unterspannungskapazität C, und Erde geschaltet, und die Tertiärwicklung W_n ist als erdseitige Fortsetzung der Primärwicklung W₁ des Zwischentransformators T gewickelt und liegt über die Steuerspannungsausgangsklemmen K parallel zur Teilerkapazität C_n. Der Zwischenspannungskreis umfaßt hierbei nur die Unterspannungskapazität C₂, die Resonanzdrossel D und die Primärwicklung W₁ des Zwischentransformators T. Der Zwischenspannungskreis ist über die unmittelbare Verbindung zwischen dem der Unterspannungskapazität C, und dem Teilerkondensator C_n gemeinsamen Punkt und dem der Primärwicklung W₁ und der Tertiärwicklung W_n des Zwischentransformators T gemeinsamen Punkt in sich geschlossen, so daß von ihm kein Strom in den erdseitigen Vergleichskreis eingekoppelt wird. Im Teilerkondensator C_n fließt daher genau der gleiche Strom wie in der Oberspannungskapazität C₁'.

Claims

Patentansprüche:

1. Schutzschaltung für kapazitive Spannungswandler mit einer Dämpfungseinrichtung gegen unerwünschte Schwingungen, welche mit Hilfe der Differenzspannung aus einer der Zwischentransformatorspannung proportionalen Spannung und einer vom Wandler abgenommenen Spannung schaltbar ist, dadurchgekennzeichn e t, daß die Differenzspannung (J U) als Differenz der Spannungen einer Tertiärwicklung (W_n) des Zwischentransformators (T) und einer vom selben Strom wie der hochspannungsseitge Teilerkondensator (C₁) durchflossenen Teilkapazität (C_n) des Spannungsteilers abgegriffenen Spannung gebildet wird.

2. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilkapazität (C_n) ein Teil des hochspannungsseitigen Teilerkondensators (C₁) ist.

3. Schutzschaltung nach Anspruch 2 mit einer im Zwischenspannungskreis angeordneten Resonanzdrossel, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzdrossel (D) in der erdseitigen Verbindung von kapizitivem Teiler (C₁, C_n, C₂) und Zwischentransformator (T) eingeschleift ist.

4. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tertiärwicklung (W_n) als erdseitige Fortsetzung der parallel zur Niederspannungskapazität geschalteten Primärwicklung (PF₁) des Zwischentransformators (T) gewickelt ist und der Teilerkondensator (C_n), an dem die Vergleichsspannung abgenommen wird, zwischen die Niederspannungskapazität (C₀) und Erde geschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen