-
Synthetische Prüfschaltung Die Erfindung betrifft eine synthetische
Prüfschaltung zur Prüfung des Schaltvermögens von Hochspannungs-Leistungsschaltern
o.dgl.
-
(Prüfling) mit einem Hochstromkreis, in dem der Prüfling mit einem
Hilfsschalter in Reihe liegt, und einem aus einer Kapazität, einer Induktivität,
einer steuerbaren Funkenstrecke und entweder einem Hilfsschalter oder dem Prüfling
bestehenden Hochspannungskreis, r nach dem Unterbrechen des Hochstromkreises eine
Schwingspannung zur Nachbildung der wiederkehrenden Spannung eines Wechselstromnetzes
hervorbringt. Eine solche Schwingspannung unterscheidet sich von der aperiodischen
Spannung bei der aus der deutschen Auslegeschrift 1 146 196 bekannten Prüfschaltung
durch bessere öglichkeiten zur Anpassung an die gewünschte SpannungsbeanspruChung
des Prüflings. Dies gilt besonders für die zur Nachbildung der Spannungsbeanspruchung
neuerdings von IEC mit 4-Parametern definierte Kurve der wiederkehrenden Spannung,
deren Scheitelwert gegenüber dem Verlauf der bisher üblichen Prüfspannungen verzögert
auftritt.
-
Die Erfindung hat eine Steigerung der mit der oben definierten Prüfschaltung
prüfbaren Ausschaltleistung zum Ziel. Erfindungsgemäß wird mindestens einem Element
des Hochspannungskreises eine Kapazität zur Erniedrigung der Frequenz derart parallelgeschaltet,
daß eine mehrfrequente Schwingspannung zur Anpassung an die nach dem 4-Parameterverfahren
definierte wiederkehrende Spannung auftritt. Dadurch wird die Prüfschaltung so abgewandelt,
daß mit geringem Aufwand eine genau den Vorschriften entsprechende Prüfung möglich
ist. Die genaue Anpassung an die Vorschriften läßt gegenüber den bisher üblichen
Prüfungen eine erhöhte Spannungsbeanspruchung zu. Dies läßt sich in dem Sinne als
Steigerung der geprüften Ausschaltleistung ausdrücken, daß Schalter, die in der
elektrischen
Wiederverfestigung ihrer Schaltstrecke von der Steilheit
der wiederkehrenden Spannung abhängen, mit der neuen Prüfschaltung bessere Prüfergebnisse
zeigen. Deshalb kann man sagen, daß die neue Prüfschaltung die Prüfung um bis zu
10 ,0 größerC Ausschaltleistungen, je nach Schaltertype, ermöglicht.
-
Die mehrfrequente Schwingspannung kann man dadurch erhalten, daß Prüfling
oder Hilfsschalter eine Kapazität über ein Schaltgerät, insbesondere eine steuerbare
Funkenstrecke, parallelgeschaltet ist.
-
Mit dem Schließen des Schaltgerätes wird die Frequenz des Hochspannungskreises
von ihrem ursprünglichen Wert, der die für den ersten Teil der wiederkehrenden Spannung
ausreichende Steilheit ergibt, durch das Zuschalten der Kapazität erniedrigt, damit
ein für den Teil der Prüfspannung geeigneter, weniger steiler Verlauf erreicht wird.
Mehrfrequent bedeutet also in diesem Falle, daß der Schwingkreis in zwei verschiedenen
Zeitabschnitten nicht mehr durch eine einzige Frequenz gekennzeichnet ist. Die parallelgeschaltete
Kapazität sollte dabei etwa das Fünf- bis Zwanzigfache, vorzugsweise etwa das Zehnfache,
der anfänglichen Kapazität des Hochspannungskreises ausmachen, die im wesentlichen
durch den dem Prüfling oder Hilfsschalter unmittelbar parallelgeschalteten Kondensator
gegeben ist.
-
Eine andere Möglichkeit besteht in der Verwendung eines Hochspannungskreises,
bei dem die zusätzliche Kapazität über eine zusätzliche Induktivität entweder dem
Prüfling bzw. Hilfsschalter oder der Induktivität des Hochspannungskreises parallelgeschaltet
ist.
-
Zusatzkapazität und -induktivität liegen dabei etwa in der gleichen
Größenordnung wie die die Schwingung bestimmenden Induktivitäts-und Kapazitätswerte
des Hochspannungskreises. Hierbei ist der Hochspannungskreis von vornherein mehrfrequent
in dem Sinne, daß an einzelnen Elementen gleichzeitig Schwingungen verschiedener
Frequenz auftreten.
-
Einige Ausführungsformen der Erfindung kann man unter Umständen noch
dadurch verbessern, daß man Spannungssprünge, die durch Zuschalten einer Kapazität
an sich'verursacht werden, durch eine der Spannung im Schaltzeitpunkt angemessene
Ladung der Kapazität vermeidet. Hierfür kann man besondere Ladeeinrichtungen oder
aber Wirkungen der vor dem Wirksamwerden der Kapazität bei der Schalterprüfung sich
einstellenden Ströme oder Spannungen benutzen.
-
Im folgenden werden an Hand der beiliegenden Figuren drei vereinfachte
Ausführungsbeispiele beschrieben. Bs handelt sich jeweils um Prüfschaltungen mit
Spannungsüberlagerung, für deren übereinstimmende Teile gleiche Bezugszeichen verwendet
werden.
-
In Fig. 1 ist mit 1 der Hochstromkreis bezeichnet, der im wesentlichen
von einer generatorischen Hochstromquelle 2 und einer den Strom begrenzenden Induktivität
3 gebildet wird. Im Hochstromkreis liegt die Reihenschaltung des zu prüfenden Leistungsschalters
(Prüflings) 4 mit einem Hilfsschalter 5.
-
Dem Hilfsschalter 5 ist ein Kondensator 6 parallelgeschaltet, der
in der als Spannungsüberlagerungsschaltung bekannten Anordnung dafür sorgt, daß
nach dem Unterbrechen des Stromes der erste Teil der Spannungsbeanspruchung vom
Hochstromkreis selbst geliefert wird. Die wiederkehrende Spannung des Hochstromkreises
wird dabei durch einen Kondensator 10 und einen Widerstand 11 der erforderlichen
Prüfspannung angepaßt.
-
Der Hochspannungskreis 14, der etwa im Scheitelwert der wiederkehrenden
Spannung des Hochstromkreises 1 wirksam wird, liegt parallel zum Hilfsschalter 5,
so daß sich die Spannungen von Hochstromkreis 1 und Hochspannungskreis 14 addieren.
Als Hochspannungsquelle ist ein Kondensator 16 vorgesehen, der von einer nicht dargestellten
Ladeeinrichtung aufgeladen wird. Zur Zuschaltung des Hochspannungskreises dient
die Funkenstrecke 17, die über eine Induktivität 18 einen Schwingkreis schließt,
der durch den Widerstand 19 gedämpft ist.
-
Die beschriebene Schaltung ist erfindungsgemäß durch eine Kapazität
20 erweitert, -die mit einer steuerbaren Funkenstrecke 21 in Reihe geschaltet ist.
Die Reihenschaltung 20, 21 liegt parallel zum Hilfsschalter 5, so daß ein von einer
Steuereinrichtung 22 verursachtes Zünden der Funkenstrecke 21 unmittelbar die am
Prüfling 4 wirksam werdende Hochspannung beeinflußt. Das Zuschalten der Kapazität
20, die etwa den zehnfachen Kapazitätswert des Kondensators 6 hat, bewirkt eine
Erniedrigung der Schwingungsfrequenz der Hochspannung, so daß sich eine mehrfrequente
Einschwingspannung mit einer Kurvenform ergibt, die in besonders günstiger Weise
dem nach dem 4-Parameter-Verfahren definierten Verlauf der IEC-Prüfspannung angepaßt
ist.
-
Die Kapazität 20 wird beim Ausführungsbeispiel über einen hochohmigen
Widerstand 24 aufgeladen, so daß beim Zuschalten keine nennenswerte Spannungsdifferenz
vorhanden ist, die etwa einen Spannungseinbruch in der Prüfspannung zur Folge haben
könnte. Für dieFunkenstrecke 21 verwendet man aus diesem Grunde zweckmäßig einen
sogenannten Plasmastrahl, der mit genügend genauer Steuerbarkeit eine leitende Verbindung
zwischen den Elektroden der Funkenstrecke 21 auch dann herstellt, wenn keine Spannungsdifferenz
vorliegt.
-
In Fig. 2 ist der Hochstromkreis 1 in gleicher Weise wie in Fig. 1
ausgebildet. Auch der Hochspannungskreis 14 besitzt die gleichen Elemente. Hier
wird aber die Kapazität 20 in Reihe mit einer Induktivität 26 parallel zum Hilfsschalter
5 geschaltet, um einen mehrfrequenten Schwingungskreis zu erhalten. Das ohne Steuermittel
in den Hochspannungskreis eingefügte L-C-Glied 20, 26 sorgt von vornherein für einen
mehrfrequenten Schwingungsvorgang im Hochspannungskreis, dessen Spannungsverlauf
am Prüfling 4 die den IEC-Vorschriften in den 4-Parametern entsprechende Spannung
liefert.
-
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist das L-C-Glied 20, 26 umgesteuert
parallel zur Induktivität 18 des Hochspannungskreises 14 geschaltet. Die damit erreichbare
Spannungsbeanspruchung des Prüflings 4 ist aus der Figur 4 ersichtlich. Man erkennt,
daß die wiederkehrende Spannung aus zwei überlagerten Komponenten zusammengesetzt
ist. Mit U1 ist der aus dem Hochstromkreis 1 stammende Teil bezeichnet. Diesem überlagert
sich nach dem Zünden der Funkenstrecke 17 die mehrfrequente Schwingspanaung des
Hochspanndngskreises 14, so daß insgesamt die Spannung U2 entsteht. Die Spannung
U2 paßt sich der IEC-Prüfspannung sehr gut an, und man erhält mit der neuen Prüfschaltung
bis zu 10 eS größere Ausschaltleistungen.
-
Bei den Ausführungsbeispielen der Erfindung handelt es sich um die
synthetische Prüfschaltung mit Spannungsüberlagerung, wobei der Hochspannungskreis
14 parallel zum Hilfsschalter 5 angeordnet ist. Die Erfindung kommt aber auch für
andere synthetische Prüfschaltungen in Frage, z.B. solche, bei denen der Hochspannungskreis
direkt an den Prüfling gelegt ist, und auch für Prüfschaltungen mit Stromüberlagerung,
bei denen der Hochspannungskreis bekanntlich vor dem letzten Nulldurchgang des Hochstromes
zugeschaltet wird.
-
4 Figuren 7 Ansprüche