DE2806592C2

DE2806592C2 - Schaltungsanordnung zur Auskopplung von Teilentladungsimpulsen

Info

Publication number: DE2806592C2
Application number: DE2806592A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dr.sc. 8010 Dresden Lemke
Original assignee: Transformatoren und Roentgenwerk GmbH
Current assignee: Transformatoren und Roentgenwerk GmbH
Priority date: 1977-05-12
Filing date: 1978-02-16
Publication date: 1984-05-17
Also published as: DE2806592A1; DD131594A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit der Auskopplung von Teileniladungsimpulsen, die z. B. bei der Prüfung von Hochspannungsgeräten zur Beurteilung eier Güte der Isolierung bewertet werden.

Die Auskopplung von Teilentladungsimpulsen aus einem Hochspannungsprüfkreis zum Zwecke der Weiterverarbeitung in Teilentladungsmeßgeräten erfolgt über einen sogenannten Ankoppelvierpol, der im einfachsten Fall aus einem niederohmigen Widerstand, der ca. 100 Ω betragen kann und zu dem parallel eine Induktivität geschaltet ist, besteht. Die Induktivität hat die Aufgabe, den niederfrequenten Anteil des Stromes durch den Prüfling nach Erde abzuleiten, um damit gleichzeitig eine Überbelastung des Meßwiderstandes zu vermeiden. Solche Schaltungsanordnungen sind z. B. in der IEC-Publikation Nr. 270 von 1968 beschrieben. Für sehr empfindliche Messungen ist eine Zwischenschaltung eines Impulsübertragers notwendig. Der Nachteil eines solchen Übertragers, der zwei magnetisch gekoppelte Wicklungen enthält, besteht vor allcim darin, daß bei der geforderten unteren Frequenzgrenze, die im KHz-Bereich liegt, die obere Grenzfrequenz wenige MHz nicht übersteigt. Dadurch werden die Teilentladungsimpulse, die Anstiegszeiten von wenigen Nanosekunden aufweisen, erheblich verfälscht

Ein weiterer Nachteil ist daß zur Anpassung des Ausganges des Übertragers an den niederohmigen Wellenwiderstand des Meßkabels die Zwischenschaltung eines Impedanzwandlers erforderlich ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Angabe ίο einer Schaltungsanordnung zur Auskopplung von Teilentladungsimpulsen, die bei der Prüfung mit Hochspannung aus dem Hochspannungskreis über einen im erdseitigen Anschluß des Prüflings liegenden Übertrager abgenommen werden können. Die Anodnung soll so ausgebildet sein, daß die Übertragung des interessierenden Frequenzbereiches eine große Dämpfung erfolgt Dabei muß einerseits von Hochspannungspotential eine Auskopplung auf Erdpotential und andererseits mittels eines Meßkabels eine Übertragung zur Meß- bzw. Aus-Werteeinrichtung vorgenommen werden. Bei der Auskopplung und Übertragung muß neben der ausreichenden Bandbreite jedoch auch gewährleistet werden, daß es bei einem Durchschlag der Isolation zu keiner schädlichen Erhöhung der Spannung in Meß- oder Auswertegeräten kommt

Die Aufgabe wird £;findungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands des Anspruchs 1 sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung so/i nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und einer Zeichnung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Schaltungsanordnung zur Auskopplung vonTE-ImpuIsen,

Fig.2 eine vereinfachte Schaltungsanordnung mit Koaxialleitung als Übertrager,

F i g. 3 einen Querschnitt durch eine Übertragerwicklung.

In der Fig. 1 ist eine Prinzipschaltung für die Auskopplung von TE-Impulsen gezeigt. Ein Prüfung 1, der an eine in der Zeichnung nicht dargestellte Hochspannungsprüfanlage angeschlossen ist, liegt über der Primärwicklung 2 eines Übertragers 3 an Erdpotential. Zur Gewährleistung des geforderten Übertragungsverhaltens zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung 4 besitzen beide gleichen Wicklungssinn, bei unmittelbarer Nachbarschaft der einander entsprechenden Wicklungsabschnitte. Damit wird nicht die konventionelle magnetische Kopplung, sondern die bei Wellenleitern bekannte elektromagnetische Kopplung wirksam. Damit kann erreicht werden, daß der nicht interessierende niederfrequente Prüflingsstrom zur Erde abgeleitet wird und lediglich der höherfrequente Anteil des Teilentladungssignales formgetreu übertragen wird. Untersuchungen haben ergeben, daß bei einem solchen Übertrager Impulse mit Anstiegszeiten von weniger als 10 ns unverfälscht übertragen werden. Da der nach dem Wellenleiterprinzip arbeitende Übertrager 3 ohnehin mit einem Widerstand abgeschlossen werden muß, ist der 6ö Anschluß eines beliebig langen Meßkabels 5 ohne Zwischenschaltung eines Impedanzwandlers möglich, womit zusätzliche Übertragungsfehler und -Verluste vermieden werden können. Zur Gewährleistung eines Schutzes gegen Überspannungen ist der Übertrager 3 mit einer Tertiärwicklung 6 versehen. Diese ist rein magnetisch mit der Primär- und Sekundärwicklung gekoppelt, so daß Vorgänge im Nanosekundenbereich nicht auf die Tertiärwicklung übertragen werden. Im Falle

eines Durchschlages des Prüflings 1 wird eine Schutzschaltung 7 angesteuert, die die Überspannungsimpulse, welche etwa 100 ns später auftreten, kurzschließt. Die Tertiärwicklung 6 verhindert damit die weitere Signalübertragung zum Teilentladungsmeßgerät 8. Damit kann im Gegensatz zu bisher üblichen Schutzschaltungen ein für Teilentladungsmessungen rückwirkungsfreier Schutz realisiert werden. Ein weiterer Überspannungsschutz wird außerdem durch den Wicklungsaufbau erreicht. Der zum Prüfling 1 führende Anschluß 9 der Primärwicklung 2 liegt dem erdseitigen Anschluß 10 der Sekundärwicklung 4 gegenüber, so daß im Falle eines Funkenüberschlages vom Anschluß S nach Anschluß 10 die Energie nach Erdpotential abgeleitet wird. Ein Anschluß 11 für das Meßkabel 5 ist so gelegt, daß er einem erdseitigen Anschluß 12 der Primärwicklung gegenübediegt, so daß ein Funkenüberschlag zwischen den Anschlüssen 11 und 12 nicht zu befürchten ist. Weiterhin ist ein Trennkondensator 13 vorgesehen, der zur galvanischen Trennung der Erdverbindungen des Prüf- und Meßk.reises dient und damit gleichzeitig eine Schutzfunktion im Falle von Prüflingsdurchschlägen und damit verbundene elektrische Anhebungen des Erdpotentials übernimmt.

Die F i g. 2 zeigt eine prinzipielle Möglichkeit der Einschaltung eines Übertragers, der aus koaxialen Leitungen besteht. In dem Erdkreis des Prüflings 1 liegt der Mantel eines Koaxialkabels 14 als Ableitung für den Prüflingsstrom. Die Seele ist wiederum einseitig über den Trennkondensator 13 wechselspannungsmaßig mit Erde verbunden, während das andere Ende der Seelt mit der Seele des Meßkabels 5 verbunden ist. Die übrigen Bezugszeichen entsprechen denen der Fig. 1. Das Meßkabel 5 ist gleichfalls wie in der Fig. 1 mit einem ohmschen Widerstand R, dem das Teilentladungsmeßgerät 8 folgt, abgeschlossen.

Eine Möglichkeit, wie ein Übertrager mit mehreren Windungen im Übersetzungsverhältnis zwischen Primärwicklur.g 2 und Sekundärwicklung 4 von 1 :1 aufgebaut sein kann, ist in der F i g. 3 dargestellt. Diese zeigt einen Querschnitt durch eine Spule. Die Primär- und Sekundärwicklung 2 und 4 besteht aus Koaxialkabel, über dem sich nach Zwischenfügung einer Isolationsschicht 15 die Tertiärwicklung 6 befindet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Auskopplung yon Teilentladungsimpulsen aus einem Hochspannungskreis mittels eines im erdseitigen Anschluß eines Prüflings (1) liegenden Übertragers, der über ein Meßkabel (5) mit einem Teilentladungsmeßgerät (8) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein nach dem Wellenleiterprinzip arbeitender Übertrager (3) Anwendung findet, bei dem die Windungen der Primär- und Sekundärwicklung (2,4) unmittelbar neben- und übereinander liegen, und daß der dem hochspannungseitigen Wicklungsanschluß (9) der Primärwicklung (2) gegenüberliegende Anschluß (10) der Sekundärwicklung (4) wechselspannungsmäßig mit Erdpotential und dem einen Pol des Meßkabels (5) verbunden ist, während der dem erdseitigen Wicidungsanschluß (12) der Primärwicklung (2) gegenübferfiegende Anschluß (11) der Sekundärwicklung (4) an dem anderen Pol des Meßkabels (5) angeschlossen ist, welches mit seinem Wellenwiderstand (Ty abgeschlossen ist

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertrager (3) eine Tertiärwicklung (6) besitzt, die im Vergleich zur Primär- und Sekundärwicklung (2, 4) magnetisch lose angekoppelt und mit einer Überspannungsschutzschaltung verbunden ist

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (2) des Übertragers (3) durvh den i'Jantel und seine Sekundärwicklung (4) durch die Seele eines Koaxialkabels (14) gebildet ist und dieses ir. einer oder mehreren Lagen auf einen mit Luftspalt versehenen ferromagnetischen Kern aufgebracht ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtquerschnitt der Primärwicklung (2) größer als der der Sekundärwicklung (4) ist und die Windungen der Sekundärwicklung (4) sich in den Rillen der Windungen der Primärwicklungen (2) befinden.