DE2844297C2

DE2844297C2 - Synthetische Prüfanordnung zur Prüfung des Einschaltvermögens eines Hochspannungsschalters

Info

Publication number: DE2844297C2
Application number: DE2844297A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter Klingnau Aargau Schmidt
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1978-09-29
Filing date: 1978-10-11
Publication date: 1986-03-27
Also published as: CH634153A5; US4326167A; DE2844297B1

Description

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Die Erfindung betrifft eine synthetische Prüfanordnung zur Prüfung des Einschaftvermögens eines Hochspannungsschalters, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Seit längerer Zeit werden bekanntlich bei der IEC JO Prüfmethoden für Einschaltprüfungen bei voller Spannung erwogen. Da sich bei solchen Methoden jedoch die direkten Prüffeldleistungen als niefei ausreichend erweisen, müssen derartige Prüfungen mit Hilfe von sogenannten Zweikreisschaltungen, Jas heißt mittels .w eines Hochspannungskreises sowie eines Hochstromkreises, vorgenommen werden. Die Hochstromquelle besteht hierbei aus einem Hochstromgenerator. Als Hochspannungsquelle kann entweder eine Kondensatorbatterie oder ein Prüftransformator verwendet werden, wie dies beispielsweise aus der Fachzeitschrift ELEKTRIE, Jahrgang 31 (1977), den Seiten 321 bis 324 bekannt ist Bei beiden vorgenannten Ausführungen übernimmt eine Funkenstrecke die Funktion eines notwendigen Trennelementes zwischen dem Hochspannungskreis einerseits und dem Hochstromkreis andererseits. Erst nachdem der zu prüfende Schalter vorgezündet hat, soll diese Funkenstrecke möglichst verzögerungsfrei zum Ansprechen gebracht werden, so daß der zu prüfende Schalter mit dem richtigen Einschaltstrom beaufschlagt wird. Die Funkenstrecke dient hierbei als schnelles Schaltelement

Die Zündung einer solchen Funkenstrecke kann beispielsweise derart erfolgen, wie in der DE-AS 15 16094 beschrieben ist. Bei dieser Prüfanordnung ist -s dem zu zündenden Hilfsschalter eine Reihenschaltung zweier Kondensatoren und einer Hilfsfunkenstrecke mit einer im Vergleich zur Kapazität dieser Kondensatoren kleinen Eigenkapazität parallelgeschaltet, wobei die beiden Kondensatoren auf eine gleichgroße, aber fto entgegengesetzt gerichtete Gleichspannung aufgeladen werden, die zur Zündung der Hilfsfunkenstrecke sowie des zu zündenden Hilfsschalters ausreicht.

Weiteres ist aus der DE-OS 21 13 798 bekannt, einen Lichtbogen zwischen den Kontakten eines Hochspan- f>5 nungsleistungsschalters durch eine Sprengladung, die einen Strom ionisierten Gases zwischen die Kentakte treibt, kurzzeitig wiederzuzünden, wobei zumindest ein oder beide Kontakte bzw. Elektroden einer solchen Funkenstrecke ionisiert werden.

Die vorbeschriebenen Maßnahmen sind nun bei einer als schnelles Schaltelement dienenden Funkenstrecke bei einer synthetischen Prüfanordnung unerläßlich, weil die Spannung über der Funkenstrecke nach dem Vorzünden des zu prüfenden Schalters nur noch die Summe aus der Spannung des Hochstromkreises und der Lichtbogenspannung des zu prüfenden Schalters beträgt, in jedem Fall demnach im allgemeinen wesentlich kleiner als die Spannung des Hochspannungskreises ist

Bei synthetischen Prüfanordnungen der vorbeschriebenen Ausführungen erweist es sich nun als äußerst schwierig, Funkenstrecken zu realisieren, die einerseits die erforderliche Ansprechgenauigkeit aufweisen und andererseits in der Lage sind, den Kurzschlußstrom bzw. Einschaltprüfstrom während einer bestimmten Zeit zu führen. Außerdem müssen solche Funkenstrekken nach dem Ansprechen geshuntet werden, um sie nicht unnötig lange mit dem Einschaltprüfstrom zu belasten. Hierfür ist wiederum ein Hochspannungsschalter mit einer entsprechenden Isolation erforderlich. Darüber hinaus ist die Steuerung des Prüfablaufes aufwendig und die Prüfanordnung wird durch die vorgenannten notwendigen Anordmungselemente relativ kompliziert

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, die bekannten synthetischen Prüfanordnungen erheblich zu vereinfachen, indem vor allem jegliche als schnelles Schaltelement dienende Funkenstrecke bzw. Hilfsfunkenstrecke der vorbeschriebenen Art mit den damit verbundenen Nachteilen vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen durch die Merkmale der Kennzeichnung des Anspruches 1 gelöst

Die mit der Erfindung gemäß Anspruch 1 erzielten Vorteile bestehen in einer besonderen Vereinfachung der synthetischen Prüfanordnung hinsichtlich wenigstens eines Teiles der Anordnungselemente, aber auch hinsichtlich deren Steuerung. Insbesondere erübrigt die Erfindung weitere Hilfseinrichtungen wie Hilfsschalter zum Shunten der bisher als schnelles Schaltelement dienenden Funkenstrecke, abgesehen davon, daß die für Einschaltprüfungen erforderlichen Funkenstrecken nicht ohne weiteres auf dem Marfct bezogen werden können und deshalb Eigenentwicklungen mit den damit verbundenen Versuchen erfordern.

Besonders vorteilhaft ist es, die Prüfanordnung gemäß den Merkmalen der Ansprüche 1 und 2 sowie 3 auszuführen, um dadurch eine möglichst einfache Steuerung des den Hochstromkreis auf den zu prüfenden Hochspannungs-Leistungsschalter aufschaltenden Schalters mit Sprengantrieb zu erreichen.

Nach einer bevorzugten Ausfülirungsform ist die Ausbildung der Prüfanordnung nach den Merkmaien der Ansprüche I bis 4 von besonderem Vorteil, weil es sich bei dem für die Aufschaltung des Hochstromkreises auf den zu prüfenden Schalter erforderlichen Kurzschließer mit Sprengantrieb um ein auf dem Markt erhältliches Produkt handelt, das im Zuge seiner auch anderwärtigen Verwendung einer ständigen Weiterentwicklung unterworfen ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachstehend erläutert. Es zeigen die

Fig. 1 und 2 zur besseren Verdeutlichung der Erfindung bekannte Prüfanordnungen, wobei in F i g. 1

Jic 1 loehspannungsquclle aus einer Kondensatorbatterie und in F i g. 2 aus einem Prüftransformator besteht, F i g. 3 eine Prüfanordnung gemäß der Erfindung. In Fig. 1 besteht der Hochstromkreis aus einem Hochstromgenerator It, der über einen Sicherheitsschalter 12 auf einen Transformator 13 arbeitet Im Sekundärkreis dieses Transformators 13 liegt der Prüfling 14, insbesondere Schalter, in Reihe mit einer Funkenstrecke 15, der ein Hilfsschalter 16 parallelgeschaltct ist Eine Auslösevorrichtung für die funkenstrecke 15 ist mit 17 bezeichnet Zum Schutz des Hochsttom-Generators 11 sowie des Transformators 13 vor unzulässigen Hochspannungen ist in Serie zur Funkenstrecke 15 dem Transformator 13 eine Serienschaltung aus einem Kondensator 18 und einem Widerstand 19 parallelgeschaltet Gleichzeitig liegt der Prüfling 14 im Hochspannungskreis, der eine Kondensatorbatterie bestehend aus einem Kondensator 20 in Serie mit einer Induktivität 21 enthält, welche letzteren Anordnungselementen eine Serienschaltung aus einem Widerstand 22 und einem Kondensator 23 parallelgeschaltet ist Die Spannung des Hochspannungskreises ist hierbei durch den Spannungspfeil U₂ und die Spannung des Hochstromkreises durch den Spannungspfeil ui symbolisch angedeutet wobei Uz wesentlich größer als Ui ist Die Erdung ist mit 24 bezeichnet

Im Zuge der Einschaltbewegung des Prüflings 14 erfolgt zwischen den sich schließenden Schaltstücken ein Durchschlag, wodurch u. a. die Auslösevorrichtung 17 aktiviert wird, die wiederum die Funkenstrecke 15 auslöst so daß der dadurch eingeschaltete Hochstromkreis auf den Prüfling 14 aufgeschaltct wird. Die Funkenstrecke 15 wirkt dabei in bekannter Weise als schnelles Schaltelement der zur Vermeidung eines zu großen Abrandes zufolge einer zu großen Belastung zur Shuntung ein Hilfsschalter 16 parallelgeschaltet werden muß.

In Fig.2 sind die den Anordnungselementen der Fig. 1 entsprechenden Elemente gleich wie in Fig. 1 positioniert Die bekannte Prüfanordnung nach F i g. 2 weist anstatt einer Kondensatorbatterie einen als Hochspannungsquelle dienenden Prüftransformator 25 auf. Auch bei dieser Prüfanordnung ist eine Funkenstrecke 15 vorgesehen, die im nichteingeschalteten Zustand den Hochstromkreis vom Hochspannungskreis getrennt hält

Im Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig.3 sind die den F i g. 1 und 2 entsprechenden Anordnungselemente wieder gleich wie in den letztgenannten Figuren bezeichnet Der Prüfling, insbesondere ein Hochspannungs-Leistungsschalter, ist mit 1 benannt Anstelle d<;r Funkenstrecke 15 und des Hilfsschalters 16 ist ein besonders schnellschaltendes Schaltgerät 2 vorgesehen, dessen Sprengantrieb mit der Position 3 bezeichnet ist. Eine in den Hochspannungskreis geschaltete Spannungsquelle, insbesondere in der Form eines Widerstandes oder einer Spule, für die Zündung der Spreng- bzw. Gaspatronen des Sprengantriebes 3 weist die Position 4 auf. Die den Sprengantrieb 3 mit dem Widerstand 4 verbindenden elektrischen Leiter sind mit 5 benannt Zum Schutz des Hochstromgenerators 11 sowie des Transformators 13 vor unzulässig hohen Spannungen ist dem Transformator 13 eine Schutzbatterie bestehend aus einer Serienschaltung aus einer Schutzfunkenstrecke 6, einem Widerstand 7 und einem Kondensator 8 parallelgeschaltet.

Das Schaltgerät 2 ist nun derart ausgebildet, daß es im offenen Zustand eine hinreichende Isolation zwischen dem Hochspannungskreis und dem Hochslromkreis gewährleistet, im geschlossenen Zustand den Kurzschlußstrom bzw. Einschaltstrom genügend lange ohne zusätzliche Hilfsmittel, wie einen Shunt, führen kann und außerdem die erwünschte Aufschaltung des Hochstromkreises auf den zu prüfenden Hochspannungs-Leistungsschalter in der notwendigen sowie hinreichend kurzen Zeit ermöglicht.
Das Schaltgerät 2 kann insbesondere aus einem

ι» Kurzschließer mit Sprengantrieb bestehen, wobei der Sprengantrieb im Gegensatz zur Ausführung nach DE-OS 21 13 798 nicht zur Erzeugung eines elektrisch leitenden Gasstrahles zur Ionisierung einer Funkenstrecke, sondern zur plötzlichen Erzeugung eines Gasvolumens mit hohem Druck dient, der das bewegliche Schaltstück des Schutzerders in hinreichend kurzer Zeit in dessen eingeschaltete Stellung treibt, so daß Schließzeiten des Kurzschließers 2 von weniger als 1 ms erreicht werden. Dies ist weiter dadurch realisierbar, indem der Kurzschließer 2 in einem mit Isoliergas, vorzugsweise SchwefeKvycafluond (SFe), gefüllten und abgeschlossenen Gehäuse ?. !geordnet ist, wodurch die Isolierstrecke des Kurzschließers 2 bei entsprechendem Gasdruck sehr klein gehalten werden kann.

Bei bsifendem Hochstromgenerator 11 sowie geschlossenem Sicherheitsschalter 12 erfolgt zwischen den sich schließenden Schaltstücken des im Hochspannungskreis angeordneten Prüflings 1 eine Durchzün-

M) dung. Dadurch wird in weiterer Folge der Sprengantrieb 3 durch die Spannungsquelle 4 über die elektrischen Leiter 5 gezündet und somit der Kurzschließer 2 und dadurch der Hochstromkreis über den zu prüfenden Schalter 1 geschlossen. Entscheidend ist hierbei, daß die Zeit zwischen dem Vorzünden des Schalters bzw. Prüflings 1 und dem Aufschalten des Hochstromes auf den Prüfling i se klein als möglich ist

Bezeichnungsliste

Prüfling bzw. Schalter

schnellschaltendes Schaltgerät bzw. Schalter mit Sprengantrieb bzw. Kurzschließer Sprengantrieb

Spannungsquelle für 3

elektrische Leiter

Schutzfunkenstrecke

Widerstand zu 6

Kondensator zu 6

leer

Hochstromgenerator
■ Sicherheitsschalter
■■ Transformator

Prüfling (F i g. 1 und 2) bzw. Schalter Funkenstrecke

Hilfsschalter zu 15

Auslösevorrichtung zu 15

Kondensator zu 19

Widerstand zu 18

Kondensator zu 21 bzw. Spannungsquelle Induktivität zu 20

Widerstand zu 23

Kondensator zu 22

Erdung

Prüftransfonrator

Spannung des Hochstromkreises Spannung des Hochspannungskreises

1 =

10 =

3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
«4

15

16

17 .

18 .

19 =

20 ■

21 .
22-

23 =

24 =

25 =

Ul = U₂'

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: ■

1. Synthetische Prüfanordnung zur Prüfung des Einschaltvermögens eiens Hochspannungsschalters, bei der der Hochspannungsschalter an eine Hochspannugsquelle gelegt und über eine im Mikro- bis Millisekundenbereich durchkontaktierbare Schaltstelle auf eine Hochstromquelle schaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltstelle >° ein Schalter (2) mit einem Sprengantrieb vorgesehen ist, wobei der Schalter als in einem isoliergasgefüllten Gehäuse angeordneter Kurzschließer mit Schließzeiten kleiner 1 Millisekunde ausgebildet ist

2. Synthetische Prüfanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprengantrieb (3) für die Zündung seiner Sprengpatronen mit einer in den Hochspannungskreis geschalteten Spannungsquelle (4) mittels elektrischer Leiter (5) verbunden ist

3. Synthetische Prüfanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelle (4) aus einem Widerstand oder einer Spule besteht