DE2211986B2 - Schaltungsanordnung zum Schutz von Hochspannungs-Priiftransformatoren gegen Überspannungen - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Schaltungsanordnung zum Schutz von Hochspannungs-Prüftransformatoren gegen Überspannungen, die von der Spannungsbeanspruchung eines Prüflings herrühren, mittels einer an den Eingangsklemmen der Prüftransforrnatoren angeordneten Überspannungsschutzeinrichtung.

Bei bekannten Anordnungen dieser Art (Bulletin Oerlikon, 1954, Nr. 304, Seiten 32 und 33) werden als Überspannungschutzeinrichtung die bekannten Überspannungsableiter verwendet. Für die außerordentlich hohen Spannungen, die bei der Prüfung von Komponenten der Hochspannungstechnik vorkommen, stehen aber Überspannungsableiter in der bekannten Ausführung mit Funkenstrecken und spannungsabhängigen Widerständen nicht zur Verfügung. Es wäre auch zu befürchten, daß der Entladeverzug derartig großer Überspannungsableiter keinen ausreichenden Schutz der Prüftransformatoren ergeben würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für Hochspannungs-Prüftransformatoren geeignete Überspannungsschutzeinrichtung zu schaffen, die einfach aufgebaut und zuverlässig wirksam ist. Zum Verständnis dieser Aufgabenstellung sei darauf hingewiesen, daß Prüftransformatoren nicht nur wie in Umspannanlagen eingesetzte Transformatoren durch Stoßspannungen, sondern darüber hinaus auch durch steile Spannungszusammenbrüche und Einschwingvorgänge gefährdet sind, die hohe negative Überspannungen hervorrufen. Diese zuletzt genannten Beanspruchungen entstehen insbesondere bei der Prüfung von Betriebsmitteln, deren Überschlag- bzw. Durchschlagspannung von der Polarität abhängig ist Hat der Prüfling beispielsweise die Charakteristik einer Stab-Platte-Funkenstrecke, so ist seine Durchschlagspannung bei negativer Polarität s an der Stabelektrode rund doppelt so groß wie bei positiver Polarität der Stabelektrode, Auf einen Durchschlag in einer positiven Halbwelle der Wechselspannung kann deshalb durch Einschwingvorgänge eine dem Betrage nach wesentlich größere Spannungsbeanspruchung des Prüftransformators 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 Spannungszusammenbruch beim Durchschlag als auch die anschließende Wiederverfestigung der Isolierstrekke besonders rasch erfolgt

Zwar können die erwähnten Beanspruchungen der Prüftransformatoren durch Stoßspannungen und Ein-Schwingvorgänge schon bei der Konstruktion berücksichtigt werden, jedoch erfordert dies einen unwirtschaftlich hohen Aufwand für die Isolierung. Auch durch die üblicherweise den Prüflingen vorgeschalteten Widerstände können die beschriebenen Schwingungen

nicht ausreichend gedämpft werden, weil sich diese Widerstände mit Rücksicht auf die Verluste nicht ausreichend großremessen lassen.

Ferner ist auch die Verwendung von steuerbaren Funkenstrecken zum Überspannungsschutz aus der

DE-OS 20 58 116 schon bekannt

Durch die Erfindung wird eine den vorstehend erläuterten Bedingungen genügende Überspannungsschutzeinrichtung dadurch geschaffen, daß parallel zu der Primärwicklung des Prüftransformators eine triggerbare Funkenstrecke geschaltet ist, die in Abhängigkeit vom Überschlag bzw. Durchschlag des Prüflings einen Zündimpuls erhält Die Funkenstrecke bildet einen außerordnetlich rasch ansprechenden Schalter, der die Primärwicklung kurzsr'iließt und dadurch

Überspannungen auf der Hochspannungsseite, d. h. an der Sekundärwicklung des Prüffansformators, verhindert Da die Funkenstrecke erst dann gezündet wird, wenn eine kritische Beanspruchung 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 Überschlags bzw. Durchschlags wird das Potential am Erdanschluß des Prüflings so weit angehoben, daß hieraus eine wirksame Steuergröße gewonnen werden kann. Beispielsweise kann zur Zündung der triggerbaren Funkenstrecke ein aufgeladener Kondensator benutzt werden, der mittels einer triggerbaren Hilfsfunkenstrecke an die Zündelektrode

M) 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 Erdanschluß des Prüflings und die Zündelektrode der Hilfsfunkenstrecke ein Koppelkondensator geschaltet sein, und ferner kann zwischen die Zündelektrode und die zugehörige Hauptelektrode ein

induktivitätsbehafteter Widerstand sowie zwischen die Hauptelektrode 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 den Kondensator gespeicherte Hilfsenergie auf die der Primärwicklung des Prüftransformators parallelgeschaltete Funkenstrecke entladen und diese zünden.

Für Prüfungen mit Wechselspannung verwendet man je nach der erforderlichen Spannungshöhe einen Prüftransformator oder mehrere Transformatoren in Kaskadenschaltung, die jedoch im Sinne der Erfindung ebenfalls insgesamt einen Prüffa-ansformator bilden. Die vorgesehene triggerbare Funkenstrecke 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, sonder;* auch auf andere Weise gewonnen werden, und zwar ^;m Prinzip mittels jedes in dem Prüfstromkreis enthaltenen Schaltbzw. Bauelementes, an dem bei einem Überschlag oder Durchschlag des Prüflings eine momentane Änderung der elektrischen Größe auftritt. Kleine Spannungen können mittels eines Verstärkers auf eine zur Zündung der Hilfsfunkenstrecke erforderliche Höhe angehoben werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert

In F i g. 1 ist ein Prinzipschaltbild für Wechselspannungsprüfungen dargestellt

Einzelheiten der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung zeigt die F i g. 2.

Die in Fig. 1 gezeigte Prüfschaltung dient zur Prüfung eines Prüflings 1 mit Wechselspannung. Mittels eines Gene.ators 2 wird eine in ihrer Höhe verstellbare Wechselspannung erzeugt, die über einen Leistungsschalter 3 und eine Begrenzungsdrossel 4 der Primärwicklung 5 eines Priiftransformators 6 zugeführt wird. An die Sekundärwicklung 7 des Prüftransformators 6 ist der Prüfling I angeschlossen, wobei in bekannter Weise ein Dämpfungswiderstand 8 vorgesehen ist. Anstelle eines Generators kann in bekannter Weise auch ein Stelltransformator vorgesehen sein.

Parallel zu der Primärwicklung 5 ist eine triggerbare Funkenstrecke IO geschaltet, deren Zündelektrode U an ein Triggergerät 12 angeschlossen ist. Das Triggergerät besKzt einen Steuereingang, der durch eine möglichst kurze Verbindungsleitung 13 mit dem Erdanschlußpunkt E des Prüflings 1 verbunden ist. Die eigentliche Erdungsleitung ist mit 9 bezeichnet.

Einzelheiten des Tr.ggergerätes 12 sind in Verbindung mit der Funkenstrecke 10 in F i g. 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 Erdanschlußpunkt fdes Prüflings 1 gelegt ist. Zwischen die Zündelektrode 14 und die umgebende Hauptelektrode 16 ist ein induktivitätsbehafteter 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 Hauptelektrode 16 sowie die Zündelektroden 11 und 14 im Ruhezustand auf Erdpotential gehalten werden. Der Widerstand 20 besitzt eine induktive Komponente, damit der über die Leitung 13 übertragene Impuls in möglichst unverminderter Höhe zwischen der Zündelektrode 14 und der umgebenden Hauptelektrode 16 wirksam werden kann.

Die der Hauptelektrode 16 gegenüberstehende weitere Hauptelektrode 21 der iVnkenstrecke 15 befindet sich auf dem Potential eines Kondensators 22, dessen Ladeschaltung nicht gesondert gezeigt ist Diese Ladeschaltung sorgt dafür, daß der Kondensator 22 stets Mne 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 so weit 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 Prüflings 1 bewirkt Diese Potentialanhebung wird mittels des Koppelkondensators 17 derart auf die Hilfsfunkenstrekke 15 übertragen, daß zwischen den Elektroden 14 und 16 eine Entladung stattfinden kann, welche die Hauptentladungsstrecke 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 Priiftransformators 6 kurzschließt. Gefährliche Überspannungen können an dem Prüftransformator 6 deshalb nicht mehr auftreten.

V) Die Begrenzungsdrossel 4 begrenzt die Kurzschlußbeanspruchung des Generators 2 und den über die Funkenstrecke 10 fließenden Strom. Die Begrenzungsdroi'cl 4 kann entfallen, wenn ein Leistungsschalter 3 mit besonders geringem Auslöseverzug zur Verfügung

ν, steht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Schutz von Hochspannungs-Prüftransformatoren gegen Oberspannungen, die von der Spannungsbeanspruchung eines Prüflings herrühren, mittels einer an den Eingangsklemmen der Prüftransformatoren angeordneten Oberspannungsschutzeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß als Überspannungsschutzeinrichtung parallel zu der Primärwicklung (5) des Prüftransformators (6) eine triggerbare Funkenstrecke (10) geschaltet ist, die in Abhängigkeit vom Oberschlag bzw. Durchschlag des Prüflings (1) einen Zündimpuls erhält

Z Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Zündimpulses ein Triggergerät (12) dient, dessen Steuereingang mit dem Erdanschluß (E) des Prüflings (1) verbunden ist

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zündung der triggerbaren Funkenstrecke (10) ein Kondensator (22) dient, der mittels einer triggerbaren Hilfsfunkenstrecke (15) an die Zündelektrode der ersten triggerbaren Funkenstrecke (10) anlegbar ist

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, 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 ohmsoher Widerstand \23) geschaltet ist