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Synthetische Prüfanordnung
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Die Erfindung betrifft eine synthetische Prüfanordnung zur Prüfung
des Einschaltvermögens eines wenigstens zwei Unterbrechungsstellen aufweisenden
Hochspannungs-Leistungsschaltersmit Hilfe einer Hochstromquelle in einem Hochstromkreis
sowie einer Hochspannungsquelle in einem Hochspannungskreis.
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Derzeit werden Einschaltprüfungen an Hochspannungsschaltern sowie
Hochspannungsapparaten hauptsächlich nach den nachstehend beschriebenen Verfahren
durchgeführt: So ist die direkte Prüfung mit vollem Strom bei reduzierter Spannung
geläufig. Die bestehenden Prüfvorschriften kommen dieser Methode prinzipiell entgegen,
weil die Einschaltprüfung mit voll verlagertem Kurzschlussstrom, also im Spannungsnulldurchgang,
verlangt wird, die Höhe der treibenden Spannung dann nicht von ausschlaggebender
Bedeutung ist.
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Jedenfalls kann die treibende Spannung selbstverständlich kleiner
als die Phasenspannung des Prüfobjektes sein.
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Aus der CH-PS 588 081 ist weiters ein Verfahren zum Prüfen des Einschaltvermögens
von Schaltgeräten mit einer Hochstromquelle bekannt, die eine niedrigere Spannung
als die Nennspannung des Schaltgerätes aufweist. Hiebei wird bei Nennspannung des
Schaltgerätes mit Hilfe einer Spannungsquelle die maximale Zünddistanz bei sich
schliessenden Schaltstücken des Schaltgeräts ermittelt, die getrennten Schalt stücke
des Prüflings galvanisch miteinander verbunden und schliesslich der Prüfling mittels
eines Einschaltgerätes in einem direkten Prüfkreis mit der Hochstromquelle in einem
vorbestimmten Zeitpunkt seiner Einschaltbewegung
verbunden. Es wird
demnach zwischen den sich schliessenden Schaltstücken des Prüflings ein Zünddraht
angeordnet. Der Prüfkreis wird dann durch ein Einschaltgerät bzw. einen geeigneten
Draufschalter in dem Moment geschlossen, wenn das angetriebene Schaltstück die in
Vorversuchen bei Nennspannung des Prüflings ermittelte Position der Vorzünddistanz
erreicht hat.
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Weiters besteht bei der IEC der Trend zur obligatorischen Einschaltprüfung
bei voller Spannung. Bis vor einiger Zeit war es herrschende Meinung, als Hochspannungsquelle
die ohnehin wegen der synthetischen Schalterprüfung in den jeweiligen Prüffeldern
bereits vorhandene Kondensatorbatterie zu verwenden. In der Praxis hat es sich auch
ergeben, anstatt Kondensatorbatterien Transformatoren einzusetzen, wie dies beispielsweise
in der Fachzeitschrift "ELEKTRIE", Jahrgang 31 (1977), H.6, den Seiten 321 bis 324
beschrieben ist, wobei Prüfanordnungen mit den beiden vorgenannten Hochspannungsquellen
abgebildet und die damit verbundenen Zweikreismethoden gegenübergestellt sind. Wenn
demnach der Hochspannungskreis ebenfalls wie der Hochstromkreis im wesentlichen
durch einen Transformator gebildet wird, so handelt es sich hiebei prinzipiell um
eine modifizierte Skeats-Schaltung, die seit langem bekannt ist. Voraussichtlich
wird sich die letztgenannte Prüfanordnung künftig durchsetzen, da im Gegensatz zu
einer Anordnung mit einer Kondensatorbatterie bzw. Gleichspannungsquelle bei Verwendung
eines Transformators immer die richtige Phasenlage des Kurzschlussstromes zum Durchzündmoment
des Prüfobjektes gewährleistet ist.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die bekannten synthetischen
Prüfanordnungen mittels einer entsprechenden Schaltungsanordnung des zu prüfenden
Schalters in der Prüfanordnung hinsichtlich ihrer Prüfanordnungselemente zu vereinfachen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss im wesentlichen durch die Merkmale
der Kennzeichnung des Anspruchs 1 gelöst.
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Die mit der Erfindung gemäss Anspruch 1 erzielten Vorteile bestehen
insbesondere darin, dass die anzulegende Spannung nur für eine Unterbrechungsstelle
bzw. eine Schaltkammer eines Hochspannungs-beistungsschalters ausgelegt zu werden
braucht, was im allgemeinen keine Neuinvestitionen im jewelligen Prüffeld verursacht.
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Ausserdem wird ein mehrere Unterbrechungsstellen bzw.
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Schalteinheiten aufweisender Hochspannungs-Leistungsschalter trotzdem
richtig geprüft, da sofort nach dem Durchzünden der weiteren Unterbrechungsstellen
durch alle Unterbrechungsstellen des oder der Schalterpole der volle Kurzschlussstrom
fliesst. Dies ist vor allem bei gekapselten Hochspannungsschaltern u.a. wegen der
Rückwirkungen auf den Schalterantrieb wichtig. Ueberdies lässt sich das Durchzünden
der die Funktion der Funkenstrecke übernehmenden Unterbrechungsstelle bzw. Unterbrechungsstellen
einfacher bewerkstelligen, weil sich die Distanz zwischen den sich schliessenden
Schalt stücken der Unterbrechungsstellen laufend reduziert, was bei einer Funkenstrecke
nicht der Fall ist, die ausserdem dem Abbrand unterworfen und deshalb aufwendig
ist. Durch den Entfall der Funkenstrecke erübrigt sich überdies ein zusätzlicher
Schalter samt dessen Synchronsteuerung zum Shunten bzw. Kurzschliessen dieser Funkenstrecke.
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Besonders vorteilhaft ist es, die Prüfanordnung gemäss den Merkmalen
der Ansprüche 1 und 5 auszubilden, wobei dies vor allem dann von Vorteil ist, wenn
der Schalter mit einem gemeinsamen Antrieb der beweglichen Schalt stücke aller Unterbrechungsstellen
der Pole ausgerüstet ist oder sich die Unterbrechungsstellen in einer zemeinsamen
Kapselung
befinden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Ausbildung der Prüfanordnung
nach den Merkmalen der Ansprüche 1 und 2 von besonderem Vorteil, weil die der Funkenstrecke
parallelgeschaltete Serienschaltung der Schaltkontakte der weiteren Unterbrechungsstellen,
die als Hilfsschalter dient, keine separate Synchronsteuerung erfordert, weil das
Kurzschliessen der Funkenstrecke automatisch erfolgt, wobei die Zeit zwischen Zünden
und Kurzschliessen bekannt ist. In vorteilhafter Weise werden auch die Schaltkontakte
derjenigen Unterbrechungsstellen, durch die das Kurzschliessen der Funkenstrecke
erfolgt, trotzdem sowohl dynamisch als auch thermisch geprüft, obwohl sie vom Vorzündlichtbogen
nicht beaufschlagt werden.
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Bei gesamthafter Betrachtung der Erfindung sind demnach Einschaltprüfungen
insbesondere von Hochspannungs-Leistungsschaltern im wesentlichen mit vorhandenen
Prüfanordnungen mit voller Leistung möglich, so dass die zukünftigen Prüfanforderungen
ohne erheblichen Neuinvestitionen erfüllt werden können.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und nachstehend erläutert. Es zeigen Fig. 1 zur besseren Verdeutlichung der Erfindung
eine bekannte Prüfanordnung und die Figuren 2, 2a, 3 und 3a verschiedene Varianten
der Prüflings- und der Prüfanordnung.
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In Fig. 1 besteht der Hochstromkreis aus einem Hochstromgenerator
11, der über einen Sicherheitsschalter 12 einen Transformator 13 speist. Im Sekundärkreis
des Transformators
13 liegt der Prüfling bzw. Schalter 14 in Reihe
mit einer Funkenstrecke 15, der ein Hilfsschalter 16 parallelgeschaltet ist. Eine
Auslösevorrichtung für die Funkenstrecke 15 ist mit 17 bezeichnet. Zum Schutz des
Hochstromgenerators 11 sowie des Transformators 13 vor unzulässigen Hochspannungen
ist in Serie zur aus der Funkenstrecke 15 und dem Hilfsschalter 16 bestehenden Parallelschaltung
dem Transformator 13 eine Serienschaltung aus einem Kondensator 18 und einem Widerstand
19 parallelgeschaltet. Gleichzeitig liegt der Prüfling 14 im Hochspannungskreis,
der durch einen Prüftransformator 25 gespeist wird. Die Erdung ist mit 24 bezeichnet.
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Bei der Einschaltbewegung des Prüflings 14 erfolgt zwischen dessen
sich schliessenden Schaltstücken ein Durchschlag, wodurch in bekannter Weise u.a.
die Auslösevorrichtung 17 aktiviert wird, die wiederum die Funkenstrecke 15 auslöst,
so dass der dadurch eingeschaltete Hochstromkreis dem Prüfling 14 aufgeschaltet
wird. Die Funkenstrecke 15 wirkt dabei bekanntlich als schnelles Schaltelement,
der zur Vermeldung eines zu grossen Abbrandes zufolge einer zu grossen 16 Belastung
zur Shuntung der Hilfsschalter/Parallelgeschaltet werden muss.
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In den verschiedene Erfindungsvarianten darstellenden Figuren 2, 2a,
3 und 3a sind die den Anordnungselementen in Fig. 1 entsprechenden Elemente der
Prüfanordnungen gleich wie in Fig. 1 bezeichnet. Im wesentlichen geht es bei der
Erfindung bzw. bei den Erfindungsvarianten darum, möglichst auf die Funkenstrecke,
wie diese in den bekannten Prüfanordnungen unerlässlich und beispielsweise aus Fig.
1 als Funkenstrecke 15 ersichtlich ist, zu verzichten und als Ersatz dafür wenigstens
eine Unterbrechungsstelle des zu prüfenden Mehrfachunterbrechungs-Schalters 1 zu
benützen,
wobei mindestens eine andere Unterbrechungsstelle dem
Einleiten der Vorzündung dient. Auf diese Weise kann nun ein einpoliger Hochspannungs-Leistungsschalter
1 mit mehreren Unterbrechungsstellen la, lb, lc oder ein mehrpoliger Prüfling 1
mit je einerUnterbrechungsstelle la bzw. lb bzw. lc pro Pol in die Prüfanordnung
eingebaut und geprüft werden.
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Fig. 2 zeigt nun einen in die Prüfanordnung eingebauten einpoligen
Prüfling 1 mit drei Unterbrechungsstellen la, lb und lc, dessen Unterbrechungsstelle
la in den Hochspannungskreis geschaltet ist, der durch die Wicklung 13b des Transformators
13 gespeist wird, wogegen die beiden weiteren Unterbrechungsstellen lb und lc als
Ersatz der vorgenannten Funkenstrecke 15 den Hochstromkreis auf die Unterbrechungsstelle
la aufschalten. Hiebei weist der Hochstromkreis zum Schutz der ihn speisenden Wicklung
13a des Transformators 13 eine der Wicklung 13a parallelgeschaltete Schutzbatterie
auf, die aus einer Serienschaltung aus einer Schutzfunkenstrecke 6, einem Kondensator
7 und einem Widerstand 8 besteht. Bei laufendem Hochstromgenerator 11 sowie geschlossenen
Sicherheitsschalter 12 leiten die sich schliessenden Schaltkontakte der Unterbrechungsstelle
la deren Vorzündung ein. Die Auslösevorrichtung 17, die nicht Gegenstand der Erfindung
ist, bringt dadurch die übrigen Unterbrechungsstellen lb und lc zum Durchschlag,
worauf der Kurzschlussstrom durch den Prüfling 1 fliesst.
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Fig. 3 zeigt nun die Prüfanordnung gemäss der Erfindung mit einem
in die Anordnung geschalteten dreipoligen Prüfling 1 mit je einer Unterbrechungsstelle
la bzw. lb bzw. lc pro Pol.
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Die Figuren 2a und 3a zeigen Prüfanordnungen samt Prüflingen 1 für
den Fall, dass Hochstromkreise mit je einer Funken-
strecke 15
versehen werden, die jeweils wieder durch eine zugeordnete Auslösevorrichtung 17
durchgezündet wird. Während die Unterbrechungsstelle la wieder in den Hochspannungskreis
geschaltet ist und dieser die Einleitung der Vorzündung obliegt, übernehmen die
übrigen Unterbrechungsstellen lb und lc des Mehrfachunterbrechungs-Schalters 1 das
erforderliche Shunten der Funkenstrecke 15, was sich besonders vorteilhaft erweist,
weil weder ein zusätzlicher Hochspannungsschalter als Hilfsschalter noch die dazu
erforderliche Synchronsteuerung notwendig ist. Das Shunten der Funkenstrecke erfolgt
automatisch durch die sich schliessenden Kontakte der Unterbrechungsstellen lb und
lc, wobei die Zeit zwischen dem Zünden der Funkenstrecke und dem Kurzschliessen
derselben bekannt ist. Gemäss Fig. 2a besteht hiebei der Prüfling 1 aus einem einpoligen
gekapselten Schalter mit drei Unterbrechungsstellen la, Ib und lc und nach Fig.
3a aus einem dreipoligen Schalter mit den drei Unterbrechungsstellen la, lb und
lc. Selbstverständlich kann bei der Prüfung anstatt eines Transformators 13 mit
den beiden Sekundärwicklungen 13a und 13b die Speisung des Hochstrom- sowie des
Hochspannungskreises durch je einen separaten Trafo erfolgen.
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Bezeichnungsliste 1 = Prüfling bzw. Schalter bzw.
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Mehrfachunterbrechungs-Schalter la, lb, lc = Unterbrechungsstellen
von 1 6 = Schutzfunkenstrecke 7 = Kondensator zu 6 8 = Widerstand zu 6 11 = Hochstromgenerator
12 = Sicherheitsschalter 13 = Transformator 13a, 13b = sekundärseitige Wicklungen
von 13 14 = Prüfling bzw. Schalter in Fig. 1 15 = Funkenstrecke 16 = Hilfsschalter
zu 15 17 = Auslösevorrichtung zu 15 18 = Kondensator zu 19 19 = Widerstand zu 18
24 = Erdung 25 = Prüftransformator