DE2211986A1 - Schaltungsanordnung zum schutz von hochspannungs-prueftransformatoren gegen ueberspannungen - Google Patents

Schaltungsanordnung zum schutz von hochspannungs-prueftransformatoren gegen ueberspannungen

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DE2211986A1
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/06Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage using spark-gap arresters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/04Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for transformers

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  • Power Engineering (AREA)
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  • Protection Of Transformers (AREA)
  • Testing Relating To Insulation (AREA)
  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)

Description

  • Schaltungsanordnung zwm Schutz von Hochspannungs-Prüftransformatoren gegen Uberspannungen Die Untersuchung elektrischer Betriebsmittel auf ihre Spanntmgsfestigkeit ist eine wesentliche Voraussetzung für den späteren. zuverlässigen Betrieb elektrischer Anlagen. Ein wichtiges Hilfsmittel für diese Zwecke sind Hochspannungs-Prüf transformatoren, die in Verbindung mit Stellgliedern eine stufenlos veränderliche Wechselspannung bereitstellen.
  • Im Betrieb sind Prüftransformatoren - ähnlich wie in Umspannanlagen eingesetzte Transformatoren » durch Stoßspannungen geSahrdet, darüber hinaus aber auch durch steile Sparniungs zusammenbrüche und Einschwingvorgänge, die hohe negative Überspannungen hervorrufen. Diese zuletzt genannten Beanspruchungen entstehen insbesondere bei der Prüfung von Betriebsmitteln, deren tiberschlag bzw. Durchschlagspannung von der Polarität abhängig ist. Hat der Prüfling beispielsweise die Charakteristik einer Stab-Platte-Punkenstrecke, so ist seine Durchschlagspannung bei negativer Polarität an. der Stabelektrode rund doppelt so groß wie bei positiver Polarität der StabelektrodeO Auf einen Durchschlag in einer positiven Halbwelle der Wechselspannung kann. deshalb durch Einschwingvorgänge eine dem Betrage nach wesentlich größere Spannungsbeanspruchung des Transformators in der anschließenden negativen Halbwelle folgen. Vorgänge dieser Art sind insbesondere bei der. Prüfung von gasisolierten Betriebsmitteln zu beachten, die Schwefelhexafluorid enthalten, weil bei diesen Objekten sowohl der Spannungs zusammenbruch beim Durchschlag als auch die anschließende Wiederverfestigung der Isolierstrecke besonders rasch erfolgt, Zwar können die erwahnten Beanspruchungen der Prüftransformatoren durch Stoßspannungen und Einschwingvorgänge schon bei der Konstruktion berücksichtigt werden, jedoch erfordert dies einen, unwirtschaftlich hohen Aufwand für die Isolierung.
  • In IIochspannungs-Prüfschaltungen ist es an sich üblich, dem Prüfling einen Widerstand vorzuschalten. Dieser Widerstand kann jedoch mit Rücksicht auf die Verluste nicht so groß bemessen werden, daß die beschriebenen Schwingungen wirksam gedämpft werden.
  • Die Erfindung befaßt sich mit einer Schaltungsanordnung zum Schutz von IIochspannungs-Prüftransformatoren gegen Uberspannungen, die von der Spannungsbeanspruchung eines Prüflings herrühren. Gemäß der Erfindung ist parallel zu der Priiiiärwicklung des Prüftransformators eine triggerbare Funkenstrecke geschaltet, die in Abhängigkeit vom Überschlag bzw, Durchschlag des Prüflings einen Zündimpuls erhält. Die Punkenstrekke bildet einen außerordentlich rasch ansprechenden Schalter, der die Primärwicklung kurzschließt und dadurch Überspannungen auf der Hochspannungsseite, d.h. an der Sekundärwicklung des Prüftransformators verhindert. Da die Funkenstrecke erst dann gezündet wird, wenn eine kritische f Knspruchung des Prüftransformators auftreten kann, beeinflußt sie nicht den normalen Betrieb der Prüfschaltung. Es muß lediglich eine geringe Hilfsenergie für die Zündung der triggerbaren Funkenstrecke bereitgestellt werden, wie noch erläutert wird.
  • Eine Zündung der erwähnten triggerbaren Funkenstrecke in Abhängigkeit vom Überschlag bzw. Durchschlag des Prüflings läßt sich auf einfache Weise mittels eines Triggergerätes erreichen, dessen Steuereingang mit dem Erdanschluß des Prüflings verbunden ist. Im Augenblick des Uberschlags bzw. Durchschlags wird das Potential am Erdanschluß des Prüflings soweit angehoben, daß hieraus eine wirksame Steuergröße gewonnen werden kann. Beispielsweise kann zur Zündung der triggerbaren Funkenstrecke ein aufgeladener Kondensator benutzt werden, der mit tels einer triggerbaren Hilfsfunkenstreoke an die Zündelektrode der ersten triggerbaren Funkenstrecke anlegbar ist. Der Kondensator liefert die Hilfsenergie zur Zündung der Funkenstrecke, die die Primärwicklung des Prüftransformators kurzschließt.
  • Zur Beeinflussung der Hilfsfunkenstrecke kann zwischen den Erdan'schluß des Prüflings und die Zündelektrode der Hilfsfunkenstrecke ein Koppelkondensator geschaltet sein, und ferner kann zwischen die Zündelektrode und die zugehörige Haupt--elektrode ein induktivitätsbehafteter Widerstand sowie zwischen die Hau'otelektrode und Erde ein ohmscher Widerstand geschaltet sein. Die impulsartige Potentialanhebung am Erdanschluß des Prüflings führt dann. zu einer Spannungsdifferenz zwischen der Zündelektrode und der diese umgebenden Hauptelektrode der Hilfsfunkenstrecke, die zur Zündung der Hilfsfunkenstrecke ausreicht, Dadurch kann sich die in dem Kondensator gespeicherte Hilfsenergie auf die der Primänzicklung des Prüftransformators parallelgeschaltete Funkenstrecke entladen und diese zünden.
  • Für Prüfungen mit Wechselspannung verwendet man je nach der erforderlichen Spannumgshöhe einen Prüftransformator oder mehrere Transformatoren in Kaskadenschaltung, die jedoch im Sinne der Erfindung ebenfalls insgesamt einen Prüftransformator bilden. Die vorgesehene triggerbare Punkenstrecke wird deshalb bei Kaskadenschaltungen der Primärwicklung des Transformators der untersten Stufe parallelgeschaltet.
  • Ein Zündimpuls für die triggerbare Funkenstrecke -kann im übrigen nicht nur aus der Potentialanhebung des Erdanschlusses des Prüflings, sondern auch auf andere Weise gewonnen werden, und zwar im Prinzip mittels jedes in dem Prüfstromkreis enthaltenen Schalt- bzw. Bauelementes, an dem bei einen Überschlag oder Durchschlag des Prüflings eine momentane Änderung der elektrischen Größen auftritt. Kleine Spannungen können mittels eines Verstärkers auf eine zur Zündung der Hilfsfunkenstrecke erforderliche Höhe angehoben werden.
  • Die Erfindung wird im fölgenden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erlautert.
  • In Fig. 1 ist ein Frinzipschaltbild für Wechselspannungsprüfungen dargestellt.
  • Einzelheiten der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung zeigt die Pigur 2.
  • Die in Fig. 1 gezeigte Prüfschaltung dient zur Prüfung eines Prüflings 1 mit Wechselspannung. Mittels eines Generators 2 wird eine in ihrer Höhe verstellbare Wechselspannung erzeugt, die über einen I.eistungsschalter 3 und eine Begrenzungsdrossel 4 der Primärwicklung 5 eines Prüftransformators 6 zugeführt wird. An die Sekundärwicklung 7 des Prüftransformators 6 ist der Prüfling 1 angeschlossen, wobei in bekannter Weise in DLimpfungswiderstand 8 vorgesehen ist. Anstelle eines Generators kann. in bekannter Weise auch ein Stelltransformator vorgesehen sein.
  • Parallel zu der Primärwicklung 5 ist eine triggerbare Funkenstrecke 10 geschaltet, deren Zündelektrode 11 an ein Triggergerät 12 angeschlossen ist. Das Triggergerät besitzt einen Steuereingang, der durch eine möglichst kurze Verbin.dungc;leitung 13 mit dem Erdanschlußpunkt E des Prüflings 1 verbunden ist. Die eigentliche Erdungsleitung ist mit 9 bezeichnet.
  • Einzelheiten des Triggergerätes 12 sind in Verbindung mit der Funkenstrecke 10 in Fig. 2 dargestellt. Die Zündelektrode 11 der Funkenstrecke 10 ist mit der einen Hauptelektrode 16 einer triggerbaren Hilfsfunkenstrecke 15 verbunden, deren Zündelektrode 14 über einen Koppelkondensator 17 an den Brdanschlußpunkt E des Prüflings 1 gelegt ist. Zwischen die Zündelektrode 14 und die umgebende Hauptelektrode 16 ist ein induktivitätabehafteter Widerstand 20 geschaltet, während zwischen die Hauptelektrode 16 und Erde ein ohmscher Widerstand 23 gelegt ist. Die hochohmigen Widerstände 20 und 23 bewirken, daß die lIauptelektrode 16 sowie die Zündelektroden 11 und 14 im Ruhezustand auf Erdpotential gehalten werden. Der Widerstand 20 besitzt eine induktive Komponente, damit der über die eitung 13 übertragene Impuls in möglichst unverminderter Höhe zwischen der Zündelektrode 14 und der umgebenden Hauptelektrode 16 wirksam werden kann0 Die der Hauptelektrode 16 gegenüberstehende weitere Hauptelektrode 21 der Funkenstrecke 15 befindet sich auf dem Potential eines Kondensators 22, dessen Ladeschaltung nicht gesondert gezeigt ist. Diese Ladeschaltung sorgt dafür, daß der Kondensator 22 stets eine zur Zündung der Funkenstrecke 10 ausreichende Energie enthält. Zweckmäßig wird die Polarität der Ladung so gewählt, daß die Elektrode 21 negativ ist, weil sich dann ein vorteilhaft großer Ansprechbereich ergibt.
  • Die dargestellte Schaltung wirkt in folgender Weise: Durch steigende Erregung des Generators 2 wird die an den Prüfling 1 angelegte Wechselspannung vergrößert. Wird die Spannung soweit gesteigert, daß der Prüfling über- oder durchschlagen wird, so bricht die Spannung zusammen, und es fließt ein Strom über den Durchschlagkanal, der infolge der stets vorhandenen Induktivität der Erdleitung 9 eine Anhebung des Potentials an dem Erdanschlußpunkt E des Pruflings 1 bewirkt.
  • Diese Potentialanhebung wird mittels des Koppelkondensators 17 derart auf die Hilfsfunkenstrecke 15 übertragen, daß zwischen den Elektroden 14 und 16 eine Entladung stattfinden kann, welche die Haupt entladungsstrecke zwischen den Elektroden 16 und 21 leitfähig macht. Dadurch kann sich der Kondensator 22 über die Funkenstrecke 10 entladen, die nun ebenfalls gezündet wird und die Primärwicklung 5 des Prüftransformators 6 kurzschließt. Gefährliche Überspannungen können an dem Prüftransformator 6 deshalb nicht mehr auftreten.
  • Die Begrenzungsdrossel 4 begrenzt die Kurzschlußbeanspruchung des Generators 2 und den über die Funkenstrecke 10 fließenden Strom, Die Begrenzungsdrossel 4 kann entfallen, wenn ein Leistungsschalter 3 mit besonders geringem Auslöseverzug zur Verfügung steht.
  • 4 Ansprüche 2 Piguren

Claims (4)

  1. PatentansPrüche 1. Schaltungsanordnung zum Schutz von Hochspannungs-Prüfransformatoren gegen Uberspannungen, die von der Spannungsbeanspruchung eines Prüflings herrühren, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der Primärwicklung (5) des Prüftransformators (6) eine triggerbare Funkenstrecke (10) geschaltet ist, die in Abhängigkeit vom Überschlag bzw. Durchschlag des Prüflings (1) einen Zündimpuls erhält.
  2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Zündimpulses ein Triggergerät (12) dient, dessen Steuereingang mit dem Brdanschluß (E) des Prüflings (1) verbunden ist (13).
  3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zündung der triggerbaren Funkenstrecke (10) ein Kondensator (22) dient, der mittels einer triggerbaren Hilfsfunkenstrecke (15) 3 an die Zündelektrode der ersten trigger baren Funkenstrecke (10) anlegbar ist.
  4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 9 dadurch gekennzeichnet, daß -zwischen den Erdanschluß (E) des Prüflings (1) und die Zündelektrode (14) der Hilfsfunkenstrecke (15) ein Koppelkondensator (17) geschaltet ist, und daß zwischen die Zündelektrode (14) und die zugehörige Hauptelektrode (16) ein induktivitätsbehafteter Widerstand (20) sowie zwischen die Hauptelektrode (16) und Erde ein ohmscher Widerstand (23) geschaltet ist.
    L e e r s e i t e
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