DE19546877A1 - Prüfvorrichtung zur Spannungsprüfung mit VLF-Cosinus-Rechteckspannung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Prüfvorrichtung zur Spannungsprüfung mit VLF-Cosinus- Rechteckspannung von Kabeln- und Kabelgarnituren für Hoch- und Mittelspannung, insbesondere von Kabeln mit PE- oder VPE-Isolation.

Kabel- und Kabelgarnituren werden zur Überprüfung ihrer Be­ triebssicherheit nach einer Reparatur oder in bestimmten zeitlichen Abständen mit Spannungen beaufschlagt, die über der maximalen Betriebsspannung liegen. Die Prüfung kann mit Gleichspannung oder Wechselspannung verschiedener Kurven­ form erfolgen. Insbesondere für die Prüfung von Kabeln mit PE- oder VPE-Isolation ist nach derzeitigen Kenntnissen die VLF-Cosinus-Rechteckspannung die optimale Spannungsform.

Eine Prüfvorrichtung dieser Gattung ist in der deutschen Patentschrift DE 36 29 352 ausführlich beschrieben. Nach einer Methode, die aus der Wechselrichtertechnik bekannt ist, schwingt das zu prüfende, mit Gleichspannung aufge­ ladene Kabel über ein periodisch umschaltbares Schaltele­ ment in einer Schaltstellung über eine Drossel und einem vorgeschalteten Gleichrichter auf Gegenpolarität um. An­ schließend schwingt es durch Umschalten in die Ausgangs­ schaltstellung über die Drossel und einen umgekehrt gepol­ ten Gleichrichter auf die ursprüngliche Polarität zurück.

Um eine separate Drossel und separate Gleichrichter einzu­ sparen, ist eine VLF-Prüfvorrichtung bekannt geworden, bei der die negative Halbwelle der Ausgangswechselspannung eines Hochspannungstransformators über einen entsprechend gepolten Gleichrichter eine negative Spannung und die posi­ tive Halbwelle über einen entgegengesetzten gepolten Gleich­ richter eine positive Spannung erzeugt.

Über einen Umschalter wird das Kabel mit einer Polarität geladen. Durch Umschalten auf die entgegengesetzte Polari­ tät schwingt es über die Induktivität der Sekundärwicklung des Hochspannungstransformators und den entsprechenden Gleichrichter auf Gegenpolarität um. Durch periodische Be­ tätigung des Umschalters entsteht eine Cosinus-Rechteck­ spannung.

Um als Voraussetzung für eine Cosinus-Recheckspannung Um­ schwingzeiten zu erreichen, die klein gegenüber der Peri­ odendauer sind, muß die Induktivität der Transformatorwick­ lung wesentlich kleiner sein, als es bei den Sekundärwicklungen von Hochspannungstransformatoren im hier erforderlichen Leistungsbereich der Fall ist. Selbst die Streuinduktivität, wenn nur sie durch Kurzschluß der Primärwicklung genutzt wird, wäre noch zu groß.

Dem kann nur begegnet werden, wenn der Hochspannungstrans­ formator erheblich überdimensioniert wird und dabei auch für einen Drahtquerschnitt gesorgt wird, der die Umschwingverluste in akzeptalen Grenzen hält. Andere Maß­ nahmen zur Reduzierung der Induktivität, wie z. B. Sätti­ gung des Eisenkerns durch Vormagnetisierung sind sehr auf­ wendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Prüfvorrichtung mit symmetrischer VLF-Cosinus-Rechteckprüfspannung zu schaffen, die zur Erzeugung dieser Spannung keine zusätzlichen Drosseln und Gleichrichter benötigt und bei der der Hoch­ spannungstransformator der erforderlichen Leistung ent­ sprechend dimensioniert werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Prüfvorrichtung aus einem Prüf-, Brenn- und Kondensator­ ladegerät besteht, wie es wahlweise zur Prüfung von Kabeln, Einbrennen von Kabelfehlern und zum Laden von Kondensatoren zur Stoßwellenerzeugung bekannt ist. Ein Prüf-, Brenn- und Kondensatorladegerät besteht in einer be­ kannten Ausführung aus einem Hochspannungstransformator 1, einer ein- oder mehrstufigen Gleichrichterkaskade 3 mit Schubkondensator 2 oder in einen anderen Ausführung aus einem Brückengleichrichter 7. Gemeinsam ist eine als Wan­ derwellenschutzdrossel bezeichnete Drossel 4.

Die Wanderwellenschutzdrossel 4 begrenzt in ihrer ur­ sprünglichen Funktion einen Strom auf zulässige Werte, der über den Kaskaden- bzw. den Brückengleichrichter fließt, wenn das geladene Objekt eine der ursprünglichen Lade­ spannung entgegen polarisierte Spannung annimmt. Diese entsteht durch eine Wanderwelle nach einen Überschlag, oder wenn ein Kondensator zur Stoßwellenerzeug über Lei­ tungs- und Kabelinduktivitäten auf Gegenpolarität umschwingt.

Prüf-, Brenn- und Kondensatorladegeräte werden meistens mit negativer Ausgangsspannung ausgeführt. Es sind aber auch solche bekannt geworden, bei den der Gleichrichter durch Umstecken von Hand umgepolt, und dadurch eine positive Spannung generiert werden kann.

Erfindungsgemäß wird ein solcher Polaritätswechsel zur Er­ zeugung einer VLF-Cosinus-Rechteckspannung durch peri­ odisch gesteuertes, elektromechanisches Umpolen des Gleichrichters vorgenommen. Wird ein Kabel 5 beispiels­ weise durch die entsprechend gepolte Gleichrichterkaskade 3 bzw. Brückengleichrichter 7 positiv geladen und an­ schließend die Gleichrichterkaskade 3 bzw. der Brücken­ gleichrichter 7 auf Gegenpolarität (3′ bzw. 7′) geschal­ tet, schwingt das Kabel 5 über die Wanderwellenschutz­ drossel 4 und diese so umgepolten Gleichrichter auf Gegen­ polarität um, wobei gleichzeitig durch Transformator 1 über den Schubkondensator 2 und der Gleichrichterkaskade 3 bzw. den Brückengleichrichter 7 um- und zur Deckung der Verluste nachgeladen wird. Durch erneute Umpolung der Gleichrichterkaskade 3 bzw. des Brückengleichrichters 7 schwingt das Kabel 5 wieder in die Ausgangspolarität zurück, wobei gleichzeitig um- und zur Deckung der Ver­ luste nachgeladen wird. Durch periodisches Umpolen der Gleichrichter wird so das Kabel 5 mit einer symmetrischen VLF-Cosinus-Rechteckspannung beaufschlagt.

An Stelle von Transformator 1 kann auch ein Mittelfre­ quenzhochspannungsgenerator Verwendung finden.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Prüf-, Brenn- und Kondensatorladegerät in Gleich­ richterkaskadentechnik.

Es besteht aus dem Hochspannungstransformator 1, dem Schubkondensator 2, dem umpolbaren Gleichrichter 3 und der Wanderwellenschutzdrossel 4. In der dargestellten Polung von Kaskadengleichrichter 3 wird das Kabel 5 positiv ge­ laden. Wird Kaskadengleichrichter 3 umgepolt (Polung 3′), schwingt das Kabel 5 auf Gegenpolarität um, wobei gleich­ zeitig um- und nachgeladen wird. Bei Rückpolung der Gleichrichter in die Ausgangsposition wiederholt sich der Vorgang in umgekehrter Richtung.

Fig. 2 zeigt eine vergleichbare Anordnung mit Brücken­ gleichrichter 7 (bzw. 7′).

Claims (2)

1. Prüfvorrichtung zur Spannungsprüfung mit VLF-Cosinus- Rechteckspannung von Kabeln und Kabelgarnituren für Hoch- und Mittelspannung, insbesondere von Kabeln mit PE- oder VPE-Isolation, bestehend aus einem Prüf-, Brenn- und Kondensatorladegerät mit einem Transformator (1), einer Gleichrichterkaskade (3) mit einem Schubkondensator (2) oder einem Brückengleichrichter (7) sowie einer Wanderwellen­ schutzdrossel (4), das ein Kabel (5) auf die gewünschte Span­ nung auflädt, dadurch gekennzeichnet, daß durch Umpolung der Gleichrichterkaskade (3), bzw. des Brückengleichrich­ ters (7) das Kabel (5) über die Wanderwellenschutzdrossel 4 und die Gleichrichter auf Gegenpolarität umschwingt und gleichzeitig durch Transformator (1) und den Kaskadengleich­ richter (3) mit Schubkondensator (2) bzw. Brückengleichrich­ ter (7) um- und zur Deckung der Verluste nachgeladen wird, und danach durch Umpolung der Gleichrichterkaskade (3), bzw. des Brückengleichrichters (7) in die Ausgangspolari­ tät das Kabel (5) wieder in diese Polarität zurückschwingt, wobei gleichzeitig um- und zur Deckung der Verluste nach­ geladen wird und so durch periodisches Umpolen der Gleich­ richter das Kabel (5) mit einer symmetrischen VLF-Cosinus- Rechteckspannung beaufschlagt wird.

2. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Brenn-, Prüf- und Kondensatorladegerät ver­ wendet wird, bei dem die Hochspannung durch einen Mittel­ frequenzhochspannungsgenerator erzeugt wird.