DE2119972A1 - Anordnung zum einpoligen Prüfen der Schalteigenschaften von dreipoligen Wechselstromleistungsschaltern - Google Patents

Anordnung zum einpoligen Prüfen der Schalteigenschaften von dreipoligen Wechselstromleistungsschaltern

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DE2119972A1
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DE19712119972
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Hans Rudolf Dipl Ing Oberentfelden Wuthrich (Schweiz)
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Rockwell Automation Switzerland GmbH
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Sprecher und Schuh AG
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/327Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
    • G01R31/333Testing of the switching capacity of high-voltage circuit-breakers ; Testing of breaking capacity or related variables, e.g. post arc current or transient recovery voltage
    • G01R31/3333Apparatus, systems or circuits therefor

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Description

  • 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.
  • 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...
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Im folgenden wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführunysbei spiel der Erfindung näher beschrieben.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 8kQ gewählt werden.
  • 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.
  • 1,5-fachen Phasenspannung auf die Funkenstrecke 11, welche sofort anspricht und dem Prüfling 1 über die impedanzarmen Verbindungen lo den Kurzschlusstrom 23 zuführt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • An den Klemmen des iiilfsschalters 2 ist die Spannung die o,3- resp.
  • 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.
  • Die beschriebene Anordnung ist geeignet, für das einpolige Prüfen der Schalteigenschaften von dreipoligen Wechselstromleistungsschaltern bei allen aus Ein- und Ausschaltungen bestehenden Schaltfolgen.

Claims (4)

P a t e n t a n s p r ü c h e :
1. Anordnung zum einpoligen Prufen der Schalteigenschaf ten 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 einen? Schaltprogrammsteuergerät gesteuerten Mitteln ausschaltenden Hilfsschalter, einer Hochleistungsquelle mit Drosselspule zur Strombegrenzung, einem im Hochleistungskreis angeordneten Draufschalter, einem in eihe mit dem Draufschalter liegenden, nach der letzten Ausschaltung des Prüflings oder im Notfall aen Prüfkreis unterbrecbenden Schutzscbalter, einem aus Kondensatoren und Widerständen bestehenden, der Reihenschaltung des Prüflings und des Hilfsschalters parallel geschalteten, die wiederkehrende Spannung bestimmenden Glied, eines dem Prüfling parallel geschalteten hochomigen Widerstand und einem dem Hilfsschalter parallel geschalteten, einen Teilbetrag des Ohmwertes des' dem Prüfling parallel geschalteten Widerstandes aufweisenden Widerstand, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum Hilfsschalter (2) über impedanzarme Verbindungen (10) eine für die Führung des Kurzschlusstromes ausgebildete Funkenstrecke (11) liegt, wobei der Hilfsschalter (2) nach jeder Einschaltung des ?:rüflings(1) innerhalb der Zeit-Spanne zwischen Kontaktberührung (24) beim Einschalten und Kontakttrennung (14, 26) bei der nachfolgenden Ausschaltung des Prüflings (1) mit vom Schaltprogrammsteuergergt (12) gesteußr ten Mitteln eingeschaltet wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkenstrecke (11) eine zwischen der 0,3 -fachen Phasenspannung und der einfachen Phasenspannung liegende ansprecbspannung aufweist.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkenstrecke (11) eine steuerbare Funkenstrecke ist.
4. Anordnung nach Anspruch , dadurch gekennzeichnet, dass die Funkenstrecke (11) mittels Explosivstoff zündbar ist.
L e e r s e i t e
DE19712119972 1970-08-12 1971-04-23 Anordnung zum einpoligen Prüfen der Schalteigenschaften von dreipoligen Wechselstromleistungsschaltern Pending DE2119972A1 (de)

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GB9126508D0 (en) * 1991-12-13 1992-02-12 Gec Alsthom Ltd Synthetic test circuits for short-circuit testing of high-voltage alternating current circuit-breakers,and triggered spark gaps for use in such circuits

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