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Anordnung zum einpoligen Prüfen der Schalteigenschaften von dreipoligen
Wechselstromleistungsschaltern Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum einpoligen
Prüfen der Schalteigenschaften von dreipoligen Wechselstromleistungsschaltern bei
Schaltfolgen mit mindestens einer Einschaltung und mindestens einer Ausschaltung,
mit einem in Reihe mit dem zu prüfenden Wechselstromleistungsschalterpol (Prüfling)
liegenden, eine Periode nach der Lichtbogenlöschung nach jeder Ausschaltung des
Prüflings mit von einem Schaltprogrammsteuergerät gesteuerten Mitteln ausschaltenden
Hilfsschalter, einer Hochleistungsquelle mit Drosselspule zur Strombegrenzung, einem
im Hochleistungskreis angeordneten Draufschalter, einem in Reihe mit dem Draufschalter
liegenden, nach dar letzten Ausschaltung des Prüflings oder im Not fall den Prüfkreis
unterbrechenden Schutzschalter, einem aus Kondensatoren und Widerständen bestehenden,
der Reihenschaltung des Prüflings und des Hilfsschalters parallel geschalteten,
die wiederkehrende Spannung bestimmenden Glied, einem dem Prüfling parallel geschalteten
hochohmigen Widerstand und einem dem Hilfsschalter parallel geschalten, einen Teilbetrag
des Ohmwertes des dem Prüfling parallel geschalteten Widerstandes aufweisenden Widerstand.
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Es ist bekannt, die einpolige Prüfung der Schalteigenschaften von
dreipoligen Wechselstromleistungsschaltern bei der mit dem Systemfaktor multiplizierten
Phasenspannung durchzuführen Als Systemfaktor
sind in den Regeln
die Werte von 1,3 und 1,5 vorgesehen. Die 1,3...
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1,5 fache Phasenspannung tritt bei dreipoligen Abschaltungen am erstlöschenden
Schalterpol auf, weil nach der Unterbrechung des Kurzschlusstromes im erstlöschenden
Pol eine Verlagerung der speise- und fehlerseitigen Sternpunkte erfolgt. Wenn der
Kurzschlussstrom in allen drei Phasen unterbrochen ist, erscheint an allen 3 Schalterpolen
nur die Phasen spannung. Nach den neuen Entwürfen der internationalen Regeln für
die Brüiung von Leistungsschaltern (IEC 17A (Bureau Central) 83) ist es erlaubt,
bei l-poliger Prüfung von 3-poligen Schaltern eine Periode nach der Lichtbogenlöschung
im Prüfling die an ihm lieyende 1,3- resp. 1,5-fache Phasenspannung auf die Phasenspannung
zu reduzieren.
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Um bei der einpoligen Prüfung die wiederkehrende Spannung eine Periode
nach der Lichtbogenlöschung von der 1,3- resp. 1,5-fachen Phasenspannung auf die
Phasenspannung zu reduzieren sind Anordnungen bekannt, bei welchen in Reihe mit
dem Prüfling ein Hilfsschalter liegt, wobei die Spannungsverteilung mittels der
dem Prüfling und dem Hilfsschalter parallel geschalteten Widerstände gesteuert ist.
Bei ausgeschaltetem Prüfling und ausgeschaltetem Hilfsschalter liegt die Phasenspannung
an Prüfling. Bei eingeschaltetem Hilfsschalter und ausgeschaltetem Prüfling erhält
der Prüfling die 1,3- resp. 1,5-fache Phasenspannung je nach Verhältnis der dem
Prüfling und dem Hilfsschalter parallel geschalteten Widerstände. Der Hilfsschalter
wird eine Periode nach jeder Lichtbogenlöschung im Prüfling ausgeschaltet, wodurch
die Spannung am Prüfling von der 1,3- resp. 1,5-fachen Phasenspannung auf die Phasenspannung
sinkt.
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Bei l-poliger Prüfung eines 3-poligen Wechselstromschalters erlauben
die neuen Entwürfe (IEC (Bureau Central) 83) der internationalen Schalterregeln
beim Einschalten auf Kurzschluss die Anwendung der Phasenspannung.
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Bei einpoligen Prüfungen mit einer Schalt folge, die mindestens eine
Einschaltung und eine oder mehrere Ausschaltungen enthält, nach dem erwähnten bekannten
Prüfverfahren mit einem zum Prüfling in Reihe
liegenden eine Periode
nach der Lichtbogenlöschung öffnenden und am Prüfling die 1,3- resp. 1,5-fache Phasenspannung
auf die Phasenspannung reduzierenden Hilfsschalter wird der zum Prüfling in Reihe
liegende Hilfsschalter vor dem Prüfling eingeschaltet, um bei der Einschaltung des
Prüflings den Stromfluss zu ermöglichen. Der Prüfling muss dann bei der 1,3 -resp.
1,5-fachen Phasenspannung einschal ten und wird bei der 1,3 - resp. 1,5-fachen Phasenspannung
entsprechenden Vorzünddistanz vorzünden. Versuche haben gezeigt, dass das Verhältnis
der Vorzünddistanzen und der Vorzündspannungen zueinander bei weitem nicht proportional
sind. Die 1,3- resp. 1,5-fache Phasenspannung kann eine erheblich grössere Vorzünddistanz
als die Phasenspannung ergeben. Eine Einschaltung auf Kurzschluss mit grossen Vorzünddistanzen
ist aber unerwünscht, da sich im Schalter Bedingungen ergeben können, die im tatsächlichen
Betrieb nie auftreten. So kann z.B. eine grosse Vorzünddistanz unter 1,3- resp.
1,5-facher Phasenspannung einen zu grossen Kontaktabbrand ergeben. Diesen Tatsachen
tragen die neuesten Entwürfe der internationalen Schalterregeln Rechnung indem im
Dokument IEC 17 A (Bureau Central) 83 für einpolige Prüfungen zugelassen ist, bei
Phasenspannung auf den Kurzschlusstrom einzuschalten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung für einpolige Schalterprüfungen
gemäss den internationalen Regeln (IEC 17A (Bureau Central) 83) anzugeben, bei der
einerseits in bekannter Weise beim Ausschalten eine Periode nach der Löschung die
am Schalter wiederkehrende Spannung vom 1,3- resp. 1,5 -fachen Wert der Phasenspannung
auf den einfachen Wert der Phasenspannung reduziert wird, und andererseits das Einschalten
auf Kurzschluss unter Phasenspannung erfolgt.
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Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass parallel
zum Hilfsschalter über impedanzarme Verbindungen eine für die Führung des Kurzschlusstromes
ausgebildete Funkenstrecke liegt, wobei der Hilfsschalter nach jeder Einschaltung
des Prüflings, innerhalb der Zeitspanne zwischen Kontaktberührung beim Einschalten
und Kontakttrennung bei der nachfolgenden Ausschaltung des Prüflinys, mit vom Schaltprogrammsteuergerät
gesteuerten Mitteln eingeschaltet
wird.
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Die Funkenstrecke weist eine zwischen der o,3-fachen Phasenspannung
und der einfachen Phasenspannung liegende Ansprechspannung auf. Die Funkenstrecke
kann aber auch als steuerbare Funkenstrecke ausgebildet und z.B. durch Explosivladung
auslöbsar sein.
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Im folgenden wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführunysbei
spiel der Erfindung näher beschrieben.
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Es zeigen Fig. 1 das Schaltschema der Anordnung Fig. 2 den zeitlichen
Verlauf der Spannung über den Prüfling; der Spannung über den Hilfsschalter und
des Kurzschlusstromes im Prüfkreis.
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Die Anordnung zum einpoligen Prüfen der Schalteigenschaften von dreipoligen
Wechselstromleistungsschaltern besteht nach Fig. 1 aus dem Prüfling 1, aus dem zu
ihm in Reihe liegenden Hilfsschalter 2, aus der Hochleistungsquelle 3 mit der Drosselspule
3' zur Strombegrenzung, aus dem Draufschalter 4, aus dem Schutzschalter 5, aus dem
aus der Reihenschaltung des Kondensators 6 und des Widerstandes 7 bestehenden Glied,
aus dem ohm'schen Teiler mit den Widerständen 8 und 9 und aus der dem Hilfsschalter
2 über die impedanzarmen Verbindungen lo parallel geschalteten Funkenstrecke 11.
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Der Ablauf der Prüfung des Prüflings 1 in der Schaltfolge AUS-EIN-AUS
beginnt bei eingeschaltetem Prüfling 1, bei eingeschaltetem Hilfsschalter 2 und
eingeschaltetem Schutzschalter 5. Die Elochleistungsquelle 3 liefert im Leerlauf
die 1,3- resp. 1,5-fache Phasenspannung des Prüflings 1 und nach Schliessung des
Prüfkreises durch den Draufschalter 4 mittels des Schaltprogrammsteuergerätes 12
den mit Hilfe der Drosselspule 3' eingestellten Kurzschlusstrom. Der Kurzschlusstrom
13 ist in Fig. 2 in Funktion der Zeit dargestellt.
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Nun wird der Prüfling 1 mit vom Schaltprogrammsteuergerät 12 gesteuerten
Mitteln ausgeschaltet. Im Zeitpunkt 14 in Fig. 2 erfolgt die Kontakttrennung im
Prüfling 1 und an den Klemmen des Prüflings 1 tritt die Lichtbogenspannung 15 auf.
Im Zeitpunkt 16, in einem
Stromnulldurchgang wird der Lichtbogen
im Prüfling 1 gelöscht und an den Klemmen des ausgeschalteten Prüflings 1 erscheint
die wiederkehrende Spannung 17. Der inhärente Amplitudenfaktor und die gewünschte
Eigenfrequenz der wiederkehrenden Spannung 17 werden mit dem Kondensator 6 und dem
Widerstand 7 eingestellt. Der netzfrequente Anteil der wiederkehrenden Spannung
is-t die 1,3-resp. 1,5 -fache Phasenspannung. Eine Periode nach der Löschung des
Lichtbogens, im Zeitpunkt 18 wird der Hilfsschalter 2 mit vom Schaltprogrammsteuergerät
12 gesteuerten Mitteln ausgeschalLe-t. Der Serieschaltung des Prüflings 1 und des
Hilfsschalters 2 ist ein aus den hochohmigen Widerständen 8 und 9 gebildeter Teiler
parallel geschaltet. Der Widerstand 9 hat den 0,3 - resp - 0,5-fachen Ohmwert des
Widerstandes 8. Deshalb wird nach der Ausschaltung des Hilfsschalters 2 am Prüfling
1 die Phasenspannung 17 und am Hilfsschalter 2 die o,3- resp- 0,5-fache Phasenspannung
19 auftreten. Die Widerstände 8 und 9 sind so hochohmig gewählt, dass sie weder
die Kreisdaten, noch den Spannungsanstieg am Prüfling 1 beeinflussen. Bei Phasenspannungen
um 50 kV kann beispielsweise für den Widerstand 8 ein Wert von 16k# und für den
Widerstand 9 ein Wert von 4,3 resp.
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8kQ gewählt werden.
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Nach Ablauf der Pausenzeit der Kurzunterbrechung wird der Prüfling
1 mit von dem Schaltprogrammsteuergerät 12 gesteuerten Mitteln eingeschaltet. Der
Schaltstift des Prüflings 1 bewegt sich in Richtung Festkontakt und im Zeitpunkt
21 erfolgt bei der am Prüfling 1 anstehenden Phasenspannung l9 die Vorzündung. Wenn
die Spannung im Zeitpunkt 21 am Prüfling 1 infolge der Vorzündung zusammenbricht,
fällt die Gesamtspannung 22, d.h. der Momentanwert der 1,3- resp.
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1,5-fachen Phasenspannung auf die Funkenstrecke 11, welche sofort
anspricht und dem Prüfling 1 über die impedanzarmen Verbindungen lo den Kurzschlusstrom
23 zuführt.
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Die Funkenstrecke 11 ist für die kurzzeitige Führung des vollen Kurzschlusstromes
bemessen. Ihre Ansprechspannung ist zwischen den
Scheitelwerten
der o,3-fachen und der vollen Phasenspannung eingestellt. Die Vorzündung im Prüfling
1 erfolgt meistens im Eerei-ch des Scheitels der Phasenspannung 19, wobei der Momentanwert
der Gesamtspannung 22 über der Ansprechspannung der Funkenstrecke liegt.
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In seltenen Fällen kann es vorkommen, dass der Momentanwert der Phasenspannung
19 im Vorzündmoment 21 des Prüflings so klein ist, dass der Momentanwert der Gesamtspannung
22 untrjrhalb der Ansprechspannung der Funkenstrecke 11 liegt und nicht für die
Zündung ausreicht. In diesen Fällen löscht zuerst der Vorzündlichtbogen im Prüfling
1 und der Kurzschlussstrom 23 kann erst nach einer späteren Vorzündung bei für die
Zündung der Funkenstrecke 11 ausreichender Spannung über den Prüfling geleitet werden.
Um solche Nichtzündungen der Funkenstrecke 11 zu vermeiden, kann die Funkenstrecke
11 als eine gesteuerte Funkenstrecke ausgebildat sein. Die Funkenstrecke 11 wird
dann von Erdpotential aus über eine geeignete Steuereinheit im Vorzündmoment 21
des Prüflings 1 gezündet. Die Zündung der Funkenstrecke il kann mittels Sprengkapseln
erfolgen, welche z.B. mit Laser-Strahl gezündet werden kann. Bei mehreren nacheinanderfolgenden
Einschaltungen z.B. bei der Schaltreihen:lge AUS-EIN-AUS-EIN-AUS können auch mehrere
gesteuerte Funkenstrecken parallel geschaltet und nacheinander gezündet werden.
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Mach der Kontaktberührung des Prüflings 1 Im Zeitpunkt 24 wird in
Zeitpunkt 25 der Hilfsschalter 2 mit vom Schaltprogrammsteuergerät 12 gesteuerten
Mitteln eingeschaltet. Der Kurzschlusstrom 23 kommutiert von der Funkenstrecke 11
auf den Hilfsschalter 2, wobei der Lichtbogen an der Funkenstrecke 11 löscht. Der
Kurzschlusstrom 23 fliesst über den Hilfsschalter 2 dem Prüfling 1 zu.
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Nun wird der Prüfling 1 mit vom Schaltprogrammsteuergerät 12 gesteuerten
Mitteln ausgeschaltet. Die Kontakttrennung erfolgt in Zeitpunkt 26, wonach am Prüfling
1 zuerst die Lichtbogenspannung 27 und dann nach der Lichtbogenlöschung im zeitpunkt
28 die wiederkehrende Spannung 29 erscheint. Der Hilfsschalter 2 wird im Zeitpunkt
30 geöffnet, worauf am Prüfling 1 die Phasenspannung 31 ansteht.
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An den Klemmen des iiilfsschalters 2 ist die Spannung die o,3- resp.
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o,5-fache Phasenspannung 32. Nach den geltenden Vorschriften muss
man die wiederkehrende Spannung 29 und 31 mindestens fünf Perioden lang am Prüfling
1 anstehen lassen. Die Prüfung ist durch Ausschalten des Schutzschalters 5 im Zeitpunkt
33 beendet.
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Die beschriebene Anordnung ist geeignet, für das einpolige Prüfen
der Schalteigenschaften von dreipoligen Wechselstromleistungsschaltern bei allen
aus Ein- und Ausschaltungen bestehenden Schaltfolgen.