DE2103472A1

DE2103472A1 - Circuit arrangement for the detection of electrical alternating current arcs,

Info

Publication number: DE2103472A1
Application number: DE19712103472
Authority: DE
Inventors: Ulrich 1000 Berlin Baumgärtl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-01-18
Filing date: 1971-01-18
Publication date: 1972-08-03
Also published as: JPS4714636A

Description

Schaltungsanordnung zur Erfassung von elektrischen Wechselstromlichtbögen Die in elektrischen Anlagen vorkommenden Kurzschlüsse können verschiedene Ursachen haben. Die beiden wesentlichen Arten sind galvanische Kurzschlüsse und Lichtbogenkurzschlüsse. Die galvanischen Kurzschlüsse entstehen durch die Verbindung von Leitern durch einen weiteren Leiter, beispielsweise durch ein in einen Sammelschienenzug hineinfallendes Werkzeug. Lichtbogenkurzschlüsse dagegen entstehen durch einen in beliebiger Weise entstandenen Überschlag. In jedem Fall stellt ein Kurzschluß in einer elektrischen inlage einen Gefahrenzustand dar, der möglichst rasch behoben werden muß. Für die zu treffenden Maßnahmen ist jedoch die Kenntnis wesentlich, ob es sich um einen galvanischen Kurzschluß oder um einen solchen infolge eines Lichtbogens handelt. Lichtbogenkurzschlüsse lassen sich nämlich durch kurzzeitige Abschaltung der Anlage löschen, während galvanische Kurzschlüsse auf diese Weise nicht zu beseitigen sind. Es ist daher wünschenswert, durch eine in der elektrischen Anlage installierte Sinrichtung eine Anzeige zu vermitteln, um welche Art von Kurzschluß es sich handelt.Circuit arrangement for the detection of electrical alternating current arcs The short circuits that occur in electrical systems can have various causes to have. The two main types are galvanic shorts and arcing shorts. The galvanic short circuits are caused by the connection of conductors through a further conductor, for example by one falling into a busbar train Tool. Arc short circuits, on the other hand, are caused by one in any way resulting rollover. In either case, it represents a short circuit in an electrical inlage is a dangerous condition that must be remedied as quickly as possible. For the However, it is essential to know whether the action to be taken is a galvanic short circuit or one as a result of an electric arc. Arc short circuits can be eliminated by briefly switching off the system delete, while galvanic short circuits cannot be eliminated in this way. It is therefore desirable through a device installed in the electrical system to convey an indication of what type of short circuit it is.

Das Problem der Unterscheidung zwischen galvanischen Kurzschlüssen und Lichtbogenkurzschlüssen tritt aber beispielsweise auch bei der Prüfung von Werkstoffen auf Lichtbogenteständigkeit auf. Bei dieser Prüfung ist der Zeitpunkt festzustellen, zu dem der Lichtbogenkurzschluß in den galvanischen Kurzschluß übergeht.The problem of distinguishing between galvanic short circuits and arcing short circuits also occur, for example, when testing materials on arc resistance. During this test, the point in time is to be determined to which the arc short circuit changes into the galvanic short circuit.

Durch die Erfindung wird eine Schaltungsanordnung zur Erfassung von Lichtbögen geschaffen, welche die gewünschte Unterscheidung gestattet. Gemäß der Erfindung ist ein auf die Zünd- und Löschfrequenzen von Lichtbögen abgestimmter Sperrkreis sowie ein mit seinem Eingang parallel zu dem Sperrkreis liegender Verstärker vorgesehen, der bei seiner Ansteuerung ein Signal abgibt. ei der Erfindung wird der Umstand ausgenutzt, daß der Spannungsverlauf beim Brennen von Lichtbögen sich von dem normalen; bei galvanlscher Leitung bestehendem Spannungsverlauf in der Kurvenform unterscheidet. Für Lichtbögen sind Zünd- und Löschspitzen im Spannungsverlauf kennzeichnend, denen eine höhere Frequenz als die normale Notzfrequenz zukommt. Der auf die Zünd- und Löschfrequenz der Lichtbögen abgestimmte Sperrkreis läßt Impulse ztu:i Eingang des nachfolgenden Verstärkers durch, der infolgedessen ein in geeigneter Weise verwertbares Signal abgibt. Beispielsweise kann ein Relais über den Verstärker geschaltet werden. Bei anderer Kurvenform der Spannung wird der Verstärker nicht angesteuert.The invention provides a circuit arrangement for detecting Arcs created, which make the desired distinction allowed. According to the invention, one is matched to the ignition and extinguishing frequencies of arcs Trap circuit and an amplifier with its input parallel to the trap circuit provided, which emits a signal when it is activated. ei of the invention exploited the fact that the voltage curve when burning arcs from the normal; in the case of galvanic conduction, there is a voltage curve in the form of a curve differs. Ignition and extinguishing peaks in the voltage curve are characteristic of arcs, who have a higher frequency than the normal emergency frequency. The one on the ignition and extinction frequency of the arcs matched blocking circuit allows pulses to: i input of the subsequent amplifier through which, as a result, a suitably usable Emits signal. For example, a relay can be switched via the amplifier. If the voltage waveform is different, the amplifier is not activated.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die dargestellte Schaltung ist zur Verwendung bei einem Isolierstoffprüfgerät vorgesehen, mit dem die Lichtbogenbeständigkeit eines Isolierstoffes bestimmt werden soll.The invention is illustrated below with reference to the in the drawing Embodiment explained in more detail. The circuit shown is for use provided for an insulating material tester with which the arc resistance an insulating material is to be determined.

Die Schaltungsanordnung besitzt drei Klemmen 17, 18 und 19, von denen die Klemmen 17 und 18 zum Anschluß der I4eßgröße und die Klemmen 17 und 19 für die Stromversorgung, beispielsweise mit 24 V Gleichspannung, vorgesehen sind. Die 7 EIngansstufe der Schaltualgsanordnung besteht aus einem Sperrkreis, der eine Induktivität 1 und eine Kapazität 2 enthalt. Parallel hierzu liegen antiparallel geschaltete Dioden 3 und 4. Der Eingang der Schaltungsanordnung (Klemmen 17 und 18) kann über einen hochohmigen Widerstand an die Spannungsquelle angeschlossen sein, und zwar im vorliegenden Fall an die Hochspannungselektrode der Lichtbogenprüfstrecke. Der aus den Elementen 1 und 2 bestehende Sperrkreis läßt die Zündspannur.gsimpulse des Lichtbogens über einen aus dem Kondensator 5 und dem Widerstand 6 bestehenden ISochpan auf die Basis eines Transistors 7 gelangen, der dadurch leitend wird und einen in der Kollektorstrecke liegenden Kondensator 8 auflädt. Der Transistor 7 bleibt dagegen nichtleitend, wenn der Eingang der Schaltung mit ImpuBen beaufschlagt wird, die nicht der Resonanzfrequenz des Sperrkreises (Elemente 1 und 2) entsprechen, weil diese einen zu geringen Spannusfnll hervorrufen. Die antiparallel geschalteten Dioden 3 und 4 haben die Aufgabe, die Singangsspannung für den Transistor 7 zu begrenzen. The circuit arrangement has three terminals 17, 18 and 19, of which terminals 17 and 18 for connecting the I4eß size and terminals 17 and 19 for the Power supply, for example with 24 V DC voltage, are provided. The 7th The input stage of the switching arrangement consists of a blocking circuit which has an inductance 1 and a capacity 2 contains. In parallel, there are anti-parallel connected Diodes 3 and 4. The input of the circuit arrangement (terminals 17 and 18) can be via a high-resistance resistor must be connected to the voltage source, namely in the present case to the high-voltage electrode of the arc test section. Of the The blocking circuit consisting of elements 1 and 2 allows the ignition voltage pulses of the Arc through a capacitor 5 and resistor 6 consisting of ISochpan on the base of a transistor 7 get that conductive and charges a capacitor 8 located in the collector section. The transistor 7, however, remains non-conductive when the input of the circuit receives pulses which do not correspond to the resonance frequency of the trap circuit (elements 1 and 2), because these cause too little tension. The anti-parallel connected Diodes 3 and 4 have the task of limiting the input voltage for transistor 7.

Von der Lade spannung des Kondensators 8 wird das Potential der Basis eines Schalttransistors 10 bestimmt. Ist der Kondensator 8 geladen, so ist das Basispotential negativ, und der Transistor 10 ist gesperrt. Ein im Kollektorkreis des Transistors 10 liegendes Relais 11 befindet sich infolgedessen in seiner Ruhelage. Bei einer Anderung der Kurvenform der Singangsspalmunffl wird der Kondensator 8 entladen, wodurch das Basispotential des Transistors 10 positiv wird und das Relais 11 anzieht. Damit ist das Prüfgerät ausgeschaltet. Zusammen mit dem Prüfgerät kann eine Uhr abgeschaltet werden, die anzeigt, wie lange der Prüfling dem Lichtbogen ohne galvanischen Kurzschluß widerstanden hat.From the charging voltage of the capacitor 8 is the potential of the base a switching transistor 10 is determined. If the capacitor 8 is charged, it is the base potential negative, and the transistor 10 is blocked. One in the collector circuit of the transistor 10 lying relay 11 is consequently in its rest position. At a If the curve shape of the Singangsspalmunffl the capacitor 8 is discharged, whereby the base potential of the transistor 10 becomes positive and the relay 11 picks up. The test device is now switched off. Together with the test device, a clock switched off, which shows how long the test object has been exposed to the arc without galvanic Has withstood short circuit.

Damit das Prüfgerät auch wieder eingeschaltet werden kann, ist im abgeschalteten Zustand der Entladewiderstand 9 durch einen Schalter 12 von den Kondensator 8 abgetrennt. Der Schalter 12 kann ein Kontakt eines Schützes sein, mit dem die Prüfeinrichtung ein- und ausgeschaltet wird. Ist- der Schalter 12 geöffnet, so wird der Kondensator 8 über einen hochohmigen Ladewiderstand 13 aufgeladen. Dadurch wird das Ausschaltkommando aufgehoben und kann dann erst beim Ausbleiben der Zü;ldspitzen des Lichtbogens wieder auftreten. Der Gleichrichter 15 in Verbindung mit dem Widerstand 14 bestimmt das Emitterpotential des Transistors 10 und legt damit dessen ArbeitspunLt fest. Als Löschkapazität für die Relaisspule des Relais 11 ist ein Kondensator 16 vorgesehen.So that the test device can be switched on again, the switched off state of the discharge resistor 9 by a switch 12 of the capacitor 8 separated. The switch 12 can be a contact of a contactor with which the Test device is switched on and off. If the switch 12 is open, then the capacitor 8 is charged via a high-resistance charging resistor 13. This will the switch-off command is canceled and can then only be used if the ignition peaks do not occur of the arc occur again. The rectifier 15 in connection with the resistor 14 determines the emitter potential of transistor 10 and thus sets its work point fixed. A capacitor 16 is used as a quenching capacity for the relay coil of the relay 11 intended.

Soll bei einer anderen Anwendung der Schaltung, beispielsweise zur Überwachung einer Freileitung, die Abschaltung beim Auftreten eines Kurzschlußlichtbogens erfolgen, so ist sinngemä3 das Relais 11 anstelle mit einem Ruhekontakt mit einem Arbeitskofltft zu versehen. Die beschriebene Schaltungsanordnung ist im Prinzip auch zur Überwachung von Hochspannungsanlagen geeignet. Beim Einsatz in Schaltanlagen ist es zweckmäßig, die Zeitkonstante des aus dem Kondensator 8 und dem Widerstand 9 bestehenden Entladekreises so zu wählen, daß sich im Ansprechen des Relais 11 eine so große Verzögerung ergibt, daß Lichtbögen in Schaltern nicht zur Auslösung führen.Should in another application of the circuit, for example for Monitoring an overhead line, disconnection when it occurs one Short-circuit arc occur, the relay 11 is analogous instead of with a To provide normally closed contact with a work suitcase. The circuit arrangement described is in principle also suitable for monitoring high-voltage systems. In use In switchgear it is useful to measure the time constant of the capacitor 8 and to choose the resistor 9 existing discharge circuit so that the response of the relay 11 results in such a large delay that arcs in switches are not lead to tripping.

1 Anspruch 1 Figur1 claim 1 figure

Claims

Circuit arrangement for the detection of electrical AC arcs, characterized by an on the ignition and extinguishing frequency of arcs matched blocking circuit (5, 6) and one with its input parallel to the blocking circuit amplifier (7, 10), which sends a signal when it is activated gives away. Blank page