DE2125810A1 - Schaltungsanordnung für eine Prüfanlage - Google Patents

Schaltungsanordnung für eine Prüfanlage

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DE2125810A1
DE2125810A1 DE19712125810 DE2125810A DE2125810A1 DE 2125810 A1 DE2125810 A1 DE 2125810A1 DE 19712125810 DE19712125810 DE 19712125810 DE 2125810 A DE2125810 A DE 2125810A DE 2125810 A1 DE2125810 A1 DE 2125810A1
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Transformatoren und Roentgenwerk GmbH
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    • GPHYSICS
    • 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
    • G01R31/12Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/14Circuits therefor, e.g. for generating test voltages, sensing circuits

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Relating To Insulation (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

  • Schaltungsanordnung für eine Prüfanlage Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für eine Prüfanlage zur Uberlagerung einer Gleichspannung mit einer Wechselspannung, um beispielsweise Geräte, Apparate und Einrichtungen der Hochspannungs-Gle ichstrom-Ubertragung (HGt) mit der entstehenden Mischspannung zu prüfen.
  • In der Elektro energie erzeugung und dem - Verbrauch hat die Drehstromtechnik eine dominierende Rolle erlangt. Bei der Fernübertragung großer Energiemengen bei ausgedehnten Kabelverbindungen und der Eupplung asynchroner Netze stößt sie aber heute schon auf wirtsdbaftliche und teilweise auch technische Grenzen. Die HGU ist in der Iage, die steigenden anforderungen bei diesen Anwendungsfällen zu erfüllen. Da auf der Erzeuger-, Verbraucherseiter die Drehstromtechnik beibehalten wird, werden bei der HGU sogenannte Kopfstationen oder Stromrichterstationen vorgesehen. Abzweige der Gleichstromleitung zur Leistungsentnahme oder -zufuhr lassen sich durch parallel oder in Reihe geschaltete Zwischenstationen verwirklichen. Sie beeinflussen aber die Wirtachaftlichkeit der Anlage ungünstig. Man untersucht deshalb, ob Gleichstrom und Drehstrom gleichzeitig über ein Fernleitungssystem übertragen werden können, wobei der Drehstrom zur Versorgung der Zwischenstationen dienen soll. Hieraus ist zu erkennen, daß bestimmte Geräte und Apparate dieser Kopf- und Zwischenstationen der EG8, z.B.
  • die Stromrichtertransformatoren, mehr oder weniger, sowohl im normalen Betrieb als auch bei Störungsfällen mit komplizierten SpannungRformen beansprucht werden.
  • In der Prüftechnik werden aus diesem Grunde für eine, den tatsächlichen Beanspruchungen entsprechende prüfung der Geräte und Einrichtungen verschiedene Spannungsformen benötigt.
  • Eine dieser benötigten Spannungsformen ist eine Mischspannung aus einer Gleickispannung mit einer überlagerten Wechselspannung.
  • Im allgemeinen stehen in einem Prüffeld schon eineGleichspannungsprüfanlage mit einem Gleichspannungserzeuger und eine Wechselspannungsprüfanlage mit einem Wechselspannwigserzeuger zur Verfügung1 so daß es zweckmäßig ist,diese Anlagen zu kombinieren, um die Mischspannung zu erzielen. Zur Xombination der Anlage werden Trenn- und Koppelglieder benötigt. Die Verwendung von Trenn- und Koppelgliedern ist wesentlich ökonomischer als eine spezielle Anlage für eine Mischapannung aufzubauan.
  • Zur Uberlagerung von Gleichspannungen mit Wecbselspannung sind bereits die sogenannte Widerstands schaltung und die GeneratorschFltung bekannt. Bei der letztgenannten Schaltung wird ein Prüftransformator auf das Gleichspannungspotential angehoben und von einem für die volle Gleichspannung isolierten Synchrongenerator erregt. Der Antrieb des Generators erfolgt über eine Isollerwell*. Sie ist wegen der notwendigen Isolierung nur für niedrigere Spannungen geeignet, weil sonst die erf orderlichen Isolierabmessungen zu groß werde. Bei der erst erwähnten sogenannten Widerstandsschaltung arbeiten ein Gleichspannungserzeuger und ein Wechselspannungserzeuger parallel auf einem Prüfling. Damit sich die Spannungserzeuger gegenseitig nicht beeinflussen, ihre Spannungsanteile aber am Prüfling anliegen, werden jeweils zwischen Prüfling und Spannungserzeuger Eoppel- bzw. Trennglieder eingesetzt.
  • Sie wirken für die eine Spannungsquelle als Koppel- und für die andere Spannungsquelle als Trennglied0 Es sind damit im allgemeinen bei der Prallelschaltung zwei Eoppel- oder Urennglieder notwendig. In der Widerstandsschaltung wird wie schon der Name sagt, als Koppelglied für die GleichBpannung zum Prüfling ein Widerstand verwendet, der gleichzeitig die Funktion des Trenngliedes für die Wechselspannung zum Gleichspannungserzeuger wahrnimmt während als Koppelglied für die Wechselspannung zum Prüfling ein Kondensator verwendet wird, der gleichzeitig als Trennglied für die Gleichspannung zum Wechselspannungserzeuger dient. Die Schall tungsanordnung ist zwar für höhere Spannungen geeignet, dafür aber in der praktischen Aus~ führbarkeit nur für kleinere Ströme anwendbar, weil nur bei diesen eine technisch zweckmäßige und ökonomisch realisierbare Ausführung in Bezug auf Leistung und Temperatur möglich ist, da im Koppelwiderstand eine große Leistung umgesetzt werden muß, Es ist iweck der Erfindung, die angeführten Nachteile des geschilderten Standes der Technik insbesondere in Bezug auf notwendige Isolierung und mit dem Koppelglied ökonomisch realisierbare Leistung zu überwinden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung für eine Mischspannungsanlage anzugeben, die aus einem Gleicspannungserzeuger und einem Wechselspannungserzeuger zusammengesetzt ist, welche mittels Trenn-bzw. Koppigliedern kombiniert werden, wobei die Trenn- bzw. Koppelglieder bei einwandfreier Trennung bzw. Kopplung der beiden Spannungserzeuger keine Beschränkung in Bezug auf die Leistung der Mischspannungsanlage ergeben und die Mischspannungsanlage oder ihre einzelnen Teile keine außergewöhnlichen Isoliermaßnahmen erfordern.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch ge löst, daß in der Schaitungsanordnung für die Prüfanlage zur Überlagerung einer Gleichspannung mit einer Wechselspannung, in der ein Gleiotispannungserzeuger und ein Wechselspannungs erzeuger parallel auf einen Prüfling arbeiten und als Koppelglied vom ectiselspannungserzeuger zum Prüfling ein Kondensator goschaltet ist, als Koppelglied vom Gleichspannungserzeuger zum Prüfling bzw. als Trennglied vom Wechselspannungserzeuger zum Gleichspannungs erzeuger im leitungszug des Gleichspa.nnungszweigs, vor dem gemeinsamen Verbindungspunkt des Gleichspannungszweiges mit dem Wechselspannungszweig in Richtung zum Prüfling, ein Ventil geschaltet ist0 Für den Fall, daß der Gleichspannungserzeuger mit einer höheren Frequenz als der Wechselspannungser#æeuger gespeist wird, ergibt sich eine Verformung der Mischspannung bei Belastung der Anlage mit einem kapazitiven ohmschen Prüfling, die dadurch beseitigt wird, daß in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung im Leitungszug des Gleichspannungserzeugers zwischen dem Gleichspannungserzeuger und dem Koppelventil eine zusätzliche RC-Kombination eingeschaltet ist.
  • Die Ereindung wird nachstehend an Hand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnunzen zeigen: Fig. 1s eine Schaltungsanordnung für eine Mischspannungsanlage, die eine mit Wechselspannung überlagerte Gleichspannung liefert, unter erfindungs gemser Verwendung eines Koppelventils.
  • Fig. 2s den Potentialverlauf im Leerlauf an verschiedenen Punkten der Schaltungsanordnung nach der Fig. 1.
  • Fi.g 3s den Potentialverlauf bei Belastung an verschiedenen Punkten der Schaltungaanordnung nach Figur 1.
  • Fig. 4: eine weitere erfindungsgemäße Schaltungsanordnung für eine Mischspannungsanlage unter Verwendung eines Koppelventiles mit einer zusätzlichen RC-Eombination.
  • Fig. 5s den Potentialverlauf bei Belastung an verschiedenen Punkten der Schaltungsanordnung nach der Fig. 4.
  • In der Schaltungsanordnung nach der Fig. 1 erbeitet ein GleichspEnnungßerzeuger 1 und ein Wechselspannungserzeuger bzw. dessen Wechselspannungskoppeltransformator 2 parallel auf einen Prüfling 3. Damit ihre Spannungsanteile möglichst vollständig an Prüfling 3 anliegen, die Spannung erzeuger sich aber gegenseitig nicht beeinflussen, wird in bekannter Weise zwischen jedem Spannnungserzeuger und dem Prüfling 3 ein Koppel- bzw.
  • Trennglied geschaltet. In der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung nach der Fig. 1 wird als Koppelglied für die Gleichspannung zum Prüfling ein Ventil 4 eingesetzt, das so geschaltet ist, daß es die vom Gleichspannungserzeuger 1 erzeugte Gleichspannung zum Prüfling 3 durchläßt. Damit ist ein eindeutiges Koppelglied für die Gleichspannung zum Prüfling 3 und ein Trennglied für die Wechselspannung zum Gleichspannungserreger 1 geschaffen. Bls Koppelglied für die Wechselspannung zum Prüfling 3 dient in bekannter Weise ein Koppelkondensator 5. Mit dem Koppelventil wird auch bei großer Belastung des Gleichspannungserzeugers eine gute Kopplung zwischen ihm und dem Prüfling 3 gewährleistet, da zwischen dem Gleichspannungserzeuger 1 und dem Prüfling 3 nur ein geringer Spannungsabfall auftritt, der bedingt ist durch den Durchlaßwiderstand des Koppelventils 4 und eines eventuell für das Koppelventil 4 vorzusehenden Schttzwiderstandes 6. Mit 7 ist der Glättungskondensator bezeichnet, der zum Gleichspannungserzeuger 1 gehört und verschiedentlich auch als ladekondensator beszeichnet wird. Die mit dieser Schaltungsanordnung im gemeinsamen Verbindungspunkt II von Gleichspannungszweig und Wechselspannungszweig sich ergebende Mischspannung entsteht nach folgendem Prinzip: Da der Wechselspannungskoppeltransformator 2 mit dem Eo,,pelkondensator 5, dem Koppelventil 4 und dem Gleichspannungserzeuger 1 auch eine Gleichrichterschaltung bildet wird der Koppel-Kondensator 5 auf den Scheitelwert der Wechselspannung aufgeladen. Dazu addiert sich noch die Wechselspannung, die vom Wechselspannungskoppeltransformator 2 erzeugt wird, so daß am Punkt II der Schaltungsanordnung nach der Figur 1 eine vom Wechselspannungskoppeltransformator 2 verursachte pulsierende Spannung entsteht, die zwischen 0 und dem zweifachen Scheitelwert der Wechselspannung des Wechselspannungskoppeltransformators 2 schwankto Zu dieser Spannung addiert sich noch die vom Gleichspannungser zeuger 1 erzeugte Gleichspnnnungw Im eingeschwungenen Zustand ist die maximale Spannung im Punkt II der Schaltungsanordnung nach der Figur 1 gleich der Summe der Gleichspannung vom Gleichspannungserzeuger 1 und dem doppelten Sccheitelwert der Wechsel spannung des Wechselspannungskoppeltransformators 2.
  • In der Figur 2 wird der im eingeschwungenen Leerlaufzustand der Schaltungsanordnung nach der Figur 1 sich herausbildende Potentialverlauf / an drei verschiedenen Punkten (I,II,III) der Schaltunsanordnung dargestellt.
  • Wenn die Prüfanlage nach der Schaltungsanordnung der Figur 1 mit einem kapazitivohmschen Prüfling 3 belastet wird, entlädt sich der Koppelkondensator 5 über den Yrüfling 3. Dadurch sinkt die Spannung am Koppelkondensator 5 ab. Das Minimum der Wechselspannung am Koppelkondensator 5 sinkt unter das Gleichspannungspotential. Beim Unterschreiten des Gleichspannungspotentials wird der Koppelkondensator 5 durch den Gleichspannungserzeuger nachgeladen. Das Nachladen hat eine Überlagerung der Gleichspannungswelligkeit auf die Wechselspannung zur Folge, 10v durch die Sinusform der Wechselspannung in ihrem Minimum verfälscht wird. Dieser Effekt tritt auf, wenn der Gleichspannungserzeuger 1 mit einer Spannung erregt wird, deren Frequenz größer als die zu überlagernde Frequenz der Spannung des Wechselspannungskoppeltransformators 2 ist. Weil diese Verfälschungen der Spannungsform meist unerwünscht sind, ist die Schaltungsanordnung nach Figur 1 für den Anwendungsfall geeignet, wenn die Speiseapannung oder Erregerspannung des Wleichsppnnungs erzeugers 1 und die zu überlagernde Wechselspannung des Wchselspannungskopp eitransf orma tors 2 wenigstens annähernd die gleiche Frequenz haben. Die Phasenverschiebung zwischen diesen beiden Spannungen kann dabei entweder Oo oder 1806 betragen.
  • Andererseits ist aber für den Gleichspannungserzeuger 1 eine Speisespannung mit höberer Frequenz erwünscht, weil dann bei geringem Spannungsabfall und einer geringen Welligkeit der erzeugten Gleichspannung eine kleinere Kapazität für den Glättungskondensator 7 verwendet werden kann, Für diesen Fall, daß die Speisespannung des Gleichspannungserzeugers 1 eine höhere Frequenz als die zu überlagernde Wechselspannung des Wechselspannungskoppeltransformators 2 besitzt, ist in der Figur 3 der Potentialverlauf der Schaltungsanordnung nach der Figur 1 schematisch dargestellt. Dießer Nachteil der SchaltungsX anordnung nach der Fig. 1 wird durch eine zusätzliche Schaltungsmaßnabme in einer weiteren erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, die in der Figur 4 dargestellt ist, vermindert.
  • Durch die RC-Eombination, bestehend aus dem Widerstand 8 und dem Glättungskondensator 9 wird die Welligkeit der Gleichspannung wesentlich vermindert und die Nachladung des Eoppelkondensators 5 erfolgt nun durch die am Glättungskondensator 9 liegende stärker geglättete Gleichspannung, Der Glättungskondensator 9 wirkt somit als Stützkondensattr für das Potential des Koppelkondensators 50 Der entsprechende Potentialverlauf an den drei erwähnten Punkten der Schaltungsanordnung nach der Figur 4 wird vereinfacht in der Figur 5 dargestellt.

Claims (2)

Pat entansprüche
1. Schaltungsanordnung für eine Prüfanlage zur Überlagerung einer Gleichspannung mit einer Wechselspannung' in der ein Gleichspannungserzeuger und ein Wechselspannungserzeuger parallel geschaltet auf einen Prüfling arbeiten und als Koppelglied vom Wechselspannungserzeuger zum Prüfling ein Kondensator geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet* daß als Koppelglied vom Gleichspannungserzeuger zum Prüfling bzw. als Trennglied vom Wechselspannungs erzeuger zum Gleichspannungserzeuger im Leitungszug: des Gleichspannungseweiges vor dem gemeinsamen Verbindungspunkt mit dem Wechselspannungszweig ein Ventil geschaltet ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß im Leitungszug des Gleichspannungszweiges zwischen dem Gleichspannungserzeuger und dem Koppelventil.eine R¢-Koubination eingeschaltet ist.
DE19712125810 1970-11-25 1971-05-25 Schaltungsanordnung für eine Priifanlage Expired DE2125810C3 (de)

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DE2125810B2 DE2125810B2 (de) 1979-03-22
DE2125810C3 DE2125810C3 (de) 1979-11-22

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2356259A1 (de) * 1973-11-10 1975-05-15 Transform Roentgen Matern Veb Hochspannungsgenerator
EP4145145A1 (de) * 2021-08-25 2023-03-08 Hamilton Sundstrand Corporation Schaltungsprüfung und -diagnose

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DE2356259A1 (de) * 1973-11-10 1975-05-15 Transform Roentgen Matern Veb Hochspannungsgenerator
EP4145145A1 (de) * 2021-08-25 2023-03-08 Hamilton Sundstrand Corporation Schaltungsprüfung und -diagnose
US11879931B2 (en) 2021-08-25 2024-01-23 Hamilton Sundstrand Corporation Circuit testing and diagnosis

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DE2125810C3 (de) 1979-11-22
DE2125810B2 (de) 1979-03-22

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