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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die Erfindung wird im fölgenden anhand des in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erlautert.
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In Fig. 1 ist ein Frinzipschaltbild für Wechselspannungsprüfungen
dargestellt.
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Einzelheiten der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung zeigt die
Pigur 2.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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4 Ansprüche 2 Piguren