DE2900753C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Prüfanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der US 20 88 445 sind Prüfanordnungen angegeben, welche insbesondere für die synthetische Prüfung des Abschaltver­ mögens von Hochspannungs-Leistungsschaltern geeignet sind. Ähnliche Prüfanordnungen sind in der US 28 88 639 und auch in der DE-AS 10 97 561 beschrieben. Keine dieser Prüfan­ ordnungen ist jedoch geeignet für eine wirklichkeitsnahe syn­ thetische Einschaltprüfung von Hochspannungs-Leistungsschaltern.

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 Spannungsnull­ durchgang, verlangt wird, so daß die Höhe der treibenden Spannung in diesem Augenblick nicht von ausschlaggebender Bedeutung ist. Jedenfalls kann die treibende Spannung selbst­ verständlich kleiner als die Phasenspannung des Prüfobjektes sein.

Aus der CH 5 88 081 ist ein Verfahren zum Prüfen des Einschalt­ vermögens von Schaltgeräten mit einer Hochstromquelle bekannt, die eine niedrigere Spannung als die Nennspannung des Schalt­ gerätes aufweist. Hierbei wird bei Nennspannung des Schaltge­ rätes mit Hilfe einer Spannungsquelle die maximale Zünddistanz bei sich schließenden Schaltstücken des Schaltgeräts ermittelt. Es wird danach zwischen den sich schließenden Schaltstücken des Prüflings ein Zünddraht angeordnet. Der Prüfkreis wird dann durch ein Einschaltgerät bzw. einen geeigneten Draufschal­ ter in dem Moment geschlossen, wenn das angetriebene Schaltstück die in Vorversuchen bei Nennspannung des Prüflings ermittelte Position der Vorzünddistanz erreicht hat.

Bei der IEC besteht der Trend zur Einschaltprüfung bei voller Spannung. Bis vor einiger Zeit war es herrschende Meinung, als Hochspannungsquelle die ohnehin wegen der synthetischen Prüfung des Ausschaltvermögens von Leistungsschaltern 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, auf den Seiten 321 bis 324 beschrieben ist, wobei Prüfanordnungen mit den beiden vorgenannten Hochspannungs­ quellen abgebildet und die damit verbundenen Zweikreismethoden gegenübergestellt sind. Wenn demnach der Hochspannungskreis ebenfalls wie der Hochstromkreis im wesentlichen durch einen Transformator gespeist wird, so handelt es sich hierbei 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 Ver­ wendung eines Transformators immer die richtige Phasenlage des Kurzschlußstromes zur Durchzündspannung des Prüfobjektes gewährleistet ist. Wird bei dieser Schaltung ein mehrere Unter­ brechungsstellen aufweisender Leistungsschalter als Prüfling eingesetzt, von dem nur das Einschaltvermögen einer Unter­ brechungsstelle geprüft werden kann, da die Leistung der Prüf­ anlage für die gleichzeitige Prüfung mehrerer Unterbrechungs­ stellen nicht genügt, so müssen die übrigen Unterbrechungs­ stellen überbrückt werden. Bei einer Einschaltung wird dann jeweils nur die zu prüfende Unterbrechungsstelle mit Strom beaufschlagt, was zur Folge hat, daß das Resultat dieser Prüfung nicht unbedingt für den gesamten Leistungsschalter repräsentativ ist. Der Schalterantrieb, welcher in der Regel alle Unterbrechungsstellen gemeinsam betätigt, muß bei den überbrückten Unterbrechungsstellen lediglich deren mechani­ sche Reibungswiderstände überwinden, während gerade beim Einschal­ ten beträchtliche elektrodynamische Kräfte auftreten können, die bei dieser Art von Einschaltprüfung nicht berücksichtigt werden. Es ist daher auch nicht möglich, das Leistungsvermögen des Schalterantriebs beim Einschalten zu begutachten.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Prüfanordnung für die synthetische Prüfung des Einschalt­ vermögens von Leistungsschaltern mit mehreren in Reihe schalt­ baren Unterbrechungsstellen zu schaffen, welche einfach aufge­ baut ist und zudem erlaubt, den Schalterantrieb wirklichkeits­ nahe zu prüfen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Prüfanord­ nung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die anzulegende Spannung nur für eine Unterbrechungs­ stelle bzw. eine Schaltkammer eines Hochspannungs-Leistungsschal­ ters ausgelegt zu werden braucht, was im allgemeinen keine Neuinvestitionen im jeweiligen Prüffeld verursachen dürfte.

Ein mehrere Unterbrechungsstellen bzw. Schaltkammern aufweisen­ der Hochspannungs-Leistungsschalter wird wirklichkeitsnahe geprüft, da sofort nach dem Vorzünden der einschaltenden Unter­ brechungsstelle die weiteren Unterbrechungsstellen durchzünden, so daß durch alle Unterbrechungsstellen des oder der Schalter­ pole der volle Kurzschlußstrom fließt. Dies ist vor allem bei gekapselten Hochspannungsschaltern wegen der wirklich­ keitsnahen Rückwirkungen auf den Schalterantrieb wichtig. Überdies läßt sich das Durchzünden der weiteren Unterbrechungs­ stellen einfacher bewerkstelligen, weil sich die Distanz zwi­ schen den sich schließenden Schaltstücken der weiteren Unter­ brechungsstellen laufend reduziert. Zudem erübrigt sich ein zusätzlicher Hilfsschalter samt zugehöriger Synchronsteuerung.

Die Erfindung ermöglicht Einschaltprüfungen insbesondere von Hochspannungs-Leistungsschaltern mit vorhandenen Prüfanlagen, und auch zukünftige Prüfanforderungen dürften ohne erhebliche Neuinvestitionen erfüllt werden können.

Die Erfindung, ihre Weiterbildung und die damit erzielbaren Vorteile werden nachstehend anhand der Zeichnungen, welche lediglich Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine bekannte Prüfanordnung,

Fig. 2 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Prüfanordnung,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Prüfanordnung,

Fig. 4 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Prüfanordnung, und

Fig. 5 eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Prüfanordnung.

Bei allen Figuren sind gleich wirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 besteht der Hochstromkreis aus einem Hochstromgene­ rator 11, der über einen Sicherheitsschalter 12 einen Transfor­ mator 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 bezeich­ net. Zum Schutz des Hochstromgenerators 11 sowie des Transforma­ tors 13 vor unzulässigen Hochspannungen ist parallel zur Sekun­ därwicklung des Transformators 13 eine Reihenschaltung aus einem Kondensator 18 und einem Widerstand 19 geschaltet. Gleich­ zeitig liegt der Prüfling 14 im Hochspannungskreis, der durch einen Prüftransformator 25 gespeist wird. Die einseitige Erdung des Prüflings ist mit 24 bezeichnet.

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 dadurch der Hochstromkreis dem Prüfling 14 aufgeschaltet wird. Die Funkenstrecke 15 wirkt dabei bekanntlich als schnelles Schalt­ element, welches zur Vermeidung eines zu großen Abbrandes mittels eines Hilfsschalters 16 kurzgeschlossen werden muß.

Fig. 2 zeigt nun einen in die Prüfanordnung eingebauten einpoli­ gen Prüfling 1 mit drei Unterbrechungsstellen 1 a, 1 b und 1 c, dessen Unterbrechungsstelle 1 a in den Hochspannungskreis ge­ schaltet ist, der durch die Wicklung 13 b des Transformators 13 gespeist wird, wogegen die beiden weiteren Unterbrechungs­ stellen 1 b und 1 c den Hochstromkreis auf die Unterbrechungs­ stelle 1 a aufschalten. Hierbei weist der Hochstromkreis zum Schutz der ihn speisenden Wicklung 13 a des Transformators 13 eine der Wicklung 13 a parallelgeschaltete Schutzbatterie auf, die aus einer Reihenschaltung einer Schutzfunkenstrecke 6, einem Kondensator 7 und einem Widerstand 8 besteht. Bei laufen­ dem Hochstromgenerator 11 sowie geschlossenem Sicherheitsschal­ ter 12 leiten die sich schließenden Schaltkontakte der Unter­ brechungsstelle 1 a deren Vorzündung ein. Die Auslösevorrich­ tung 17, die nicht Gegenstand der Erfindung ist, bringt un­ mittelbar danach die übrigen Unterbrechungsstellen 1 b und 1 c zum Durchschlag, worauf der volle Kurzschlußstrom durch den Prüfling 1 fließt. Der Schalterantrieb bewegt dann die Unter­ brechungsstellen 1 a, 1 b und 1 c in die definitive Einschalt­ stellung. Bei diesem Einschaltversuch werden sowohl die Unter­ brechungsstelle 1 a strom- und spannungsmäßig als auch der Schalterantrieb wirklichkeitsnahe geprüft.

In Fig. 3 ist eine Prüfanordnung ähnlich der in Fig. 2 gezeigt, bei welcher der Prüfling 1 dreipolig aufgebaut ist, wobei jeder Pol beispielsweise je eine Unterbrechungsstelle 1 a, 1 b, 1 c aufweist. Diese Unterbrechungsstellen 1 a, 1 b, 1 c werden vorteilhaft durch einen gemeinsamen Antrieb betätigt. Die Unterbrechungsstelle 1 a ist zunächst als Bestandteil des Hoch­ spannungskreises anzusehen, während die beiden übrigen zu ihr in Reihe geschalteten Unterbrechungsstellen 1 b und 1 c in den Hochstromkreis geschaltet sind. Bei einer Einschaltprüfung beginnen nun alle Unterbrechungsstellen 1 a, 1 b, 1 c gleichzeitig, durch den gemeinsamen Antrieb bewegt, die Einschaltbewegung. Die mit Hochspannung beaufschlagte Unterbrechungsstelle 1 a zündet zuerst durch, da die beiden anderen in Reihe geschalte­ ten Unterbrechungsstellen 1 b und 1 c gemeinsam etwa die doppel­ te Spannungsfestigkeit aufweisen. Unmittelbar nach dem Durch­ zünden der Unterbrechungsstelle 1 a werden jedoch die übrigen Unterbrechungsstellen 1 b und 1 c mit Hilfe der Auslösevorrichtung 17 gezielt zum Durchzünden gebracht und so der Hochstromkreis auf die zu prüfende Unterbrechungsstelle 1 a draufgeschaltet, welche somit neben der vollen Spannungsbeanspruchung nachfol­ gend auch der vollen Strombeanspruchung unterworfen wird. Die Zeitspanne zwischen der Vorzündung und dem Draufschalten des Hochstromkreises ist äußerst kurz, so daß eine wirklich­ keitsnahe Einschaltbeanspruchung der Unterbrechungsstelle 1 a gewährleistet ist. Der Schalterantrieb wird dabei ebenfalls wirklichkeitsnahe beansprucht.

Sollte es schwierig sein, mit der Auslöseeinrichtung 17 direkt auf die Unterbrechungsstellen 1 b und 1 c in den jeweiligen Hochstromkreisen einzuwirken, so kann, wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt, parallel zu diesen Unterbrechungsstellen 1 b und 1 c eine Funkenstrecke 15 geschaltet werden, auf welche die Auslöseeinrichtung 17 einwirken kann. Unmittelbar nach dem Vorzünden der Unterbrechungsstelle 1 a erfolgt dann beim Einschaltvorgang das Durchzünden der Funkenstrecke 15, welche damit den Hochstromkreis auf die voll zu prüfende Unterbre­ chungsstelle 1 a draufschaltet. Die in Reihe zu dieser Unter­ brechungsstelle 1 a geschalteten Unterbrechungsstellen 1 b und 1 c wirken als eine Art Hilfsschalter und schließen kurz darauf die Funkenstrecke 15 kurz, welche dadurch vor allzu großem Abbrand bewahrt wird. Vorteilhaft ist dabei, daß sich dieser Schutz der Funkenstrecke 15 ohne einen separaten, synchron anzusteuernden Hilfsschalter auf einfache Weise erreichen läßt. Der Einsatz der Funkenstrecke 15 erlaubt ein genaueres Arbeiten der Prüfanordnung, da die Ansprechspannung und auch die Ansprechzeitkonstante der Funkenstrecke 15 für den jeweili­ gen Betriebsfall nahezu konstant bleiben.

Selbstverständlich kann bei der Prüfung anstatt eines Trans­ formators 13 mit den beiden Sekundärwicklungen 13 a und 13 b die Speisung des Hochstrom- sowie des Hochspannungskreises durch je einen separaten Transformator erfolgen.

Claims (5)

1. Prüfanordnung für die synthetische Prüfung des Einschaltver­ mögens eines Hochspannungs-Leistungsschalters mit einem eine Hochstromquelle aufweisenden Hochstromkreis, mit einem eine Hochspannungsquelle aufweisenden Hochspannungskreis, mit mindestens einer sowohl im Hochstrom- als auch im Hoch­ spannungskreis liegenden ersten Unterbrechungsstelle (1 a) des Leistungsschalters und mit einer vom Hochspannungskreis gesteuerten und den Hochstromkreis schließenden Auslösevor­ richtung (17), dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Leistungsschalter mindestens drei in Reihe geschal­ tete Unterbrechungsstellen (1 a, 1 b, 1 c) aufweist, von denen mindestens eine zweite (1 b) und eine dritte (1 c) im Hochstromkreis angeordnet sind.

2. Prüfanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die mindestens drei in Reihe geschalteten Unterbre­ chungsstellen (1 a, 1 b, 1 c) einen Pol des Leistungsschalters bilden.

3. Prüfanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Leistungsschalter als wenigstens dreipoliger Schalter ausgebildet ist, welcher pro Pol wenigstens eine Unterbrechungsstelle (1 a, 1 b, 1 c) aufweist.

4. Prüfanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Auslösevorrichtung (17) auf die Reihenschaltung der im Hochstromkreis angeordneten Unterbrechungsstellen (1 b, 1 c) wirkt.

5. Prüfanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Auslösevorrichtung (17) auf die zu der Reihenschal­ tung der im Hochstromkreis angeordneten Unterbrechungs­ stellen (1 b, 1 c) parallel geschaltete Funkenstrecke (15) wirkt.