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Verfahren zur synthetischen Prüfung eines Leistungs-
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schalters Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur synthetischen
Prüfung eines Leistungsschalters mit einer metallischen Kapselung zur Aufnahme eines
Isolationsmediums.
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Es ist bekannt, elektrische Leistungsschalter synthetisch zu prüfen,
d.h. ihnen einen Prüfstrom aus einer Hochstromquelle und eine Prüfspannung aus einer
Hochspannungsquelle in geeigneter Weise zuzuführen. Solche Prüfungen haben sich
deswegen eingebürgert, weil die zu prüfenden Schaltleistungen die Möglichkeiten
direkter Prüfkreise übersteigen. Ueblicherweise sind solche Leistungsschalter in
einer metallischen Kapselung angeordnet, welche ein Isolationsmedium, beispielsweise
SF6 enthält. Um nun die Isolationsfestigkeit des Isolationsmediums ebenfalls zu
prüfen, d.h.
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zusätzlich zur Prüfung der Leistungsschaltung des eigentlich stromführenden
Aktivteiles des Schalters, ist es aus der CH-PS 592 314 bekannt, in dergleichen
Prüfschaltung dem Leistungsschalter über einen Blockierschalter den Hochstrom zuzuführen
und nach Oeffnen der zu prüfenden Kammern, wie die einzelnen-Schaltstreckenbezeichnet
werden, über eine Hochspannungsquelle, bei geöffnetem Blokkierschalter, eine Hochspannung
anzulegen. Gleichzeitig wird die metallische Kapselung, mittels einer weiteren Spannungsquelle,
potentialmässig gegenüber den aktiven Schalterteilen angehoben, um so die genannte
Isolationsfestigkeit zu überprüfen.
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Bedingt durch die Tatsache, dass der eine Anschluss des Schalters
auf Erde geschaltet ist, ergibt sich zwischen diesem Anschluss und der Kapselung
eine Belastung ent-
sprechend der Spannung der weiteren Spannungsquelle,
wogegen sich zwischen dem anderen Anschluss und der Kapselung die Belastung aus
der Ueberlagerung von Spannungen aus der Hochspannungsquekle und der weiteren Spannung
quelle ergibt. Für die Prüfung der Isolationsfestigkeit beider Anschlüsse sind zwei
Prüfabläufe notwendig.
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Um weiter die metallische Kapselung des Leistungsschalters potentialmässig
anheben zu können, ist es notwendig, letztere ungeerdet zu schalten, wodurch am
Antrieb für die einzelnen Kammern relativ aufwendige Vorkehrungen getroffen werden
müssen, um letztere potentialmässig f-liegend schalten zu können. Berücksichtigt
man nun, dass bei der Entwicklung von Leistungsschaltern wesentlich häufiger auf
das Leistungsschaltvermögen geprüft werden muss als auf die Isolationsfestigkeit
des Isolationsmediums, so ist ersichtlich, dass der in solchen Prüfschaltungen getriebene,
äusserst grosse Vorbereitungs-und Schaltungsaufwand für diejenige Teilprüfung, die
wesentlich seltener erfolgenmuss, schlecht ausgenützt wird, und insbesondere auch
die häufigere Teilprüfung auf Leistungsschaltverhalten unnötig kosten- und zeitaufwendig
wird.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, den obgenannten Nachteil dadurch
zu beheben, dass man den Schalter auf Isolationsfestigkeit zwischen Kapselung und
Schalteranschlüssen in einer ersten Prüfschaltung und auf Leistungsschaltvermögen
in einer zweiten prüft.
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Dadurch wird es nun möglich, die erste aufwendige Prüfschaltung, bei
welcher die einzelnen Kammern potentialmässig fliegend angesteuert werden müssen,
da die metallische Kapselung erdfrei zu betreiben ist, nur gerade
dann
bereitzustellen, wenn Isolationsprüfungen vorgenommen werden müssen, die zweite,
häufig verwendete Prüfschaltung ihrerseits aber ohne Sonderaufwand regelmässig bereitgestellt
zu halten.
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Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand von Figuren
erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau eines Zweikammer-Leistungsschalters
mit Steuerorganen, Fig. 2 den prinzipiellen, üblichen Aufbau einer Prüfschaltung
für die synthetische Prüfung eines Leistungsschalters gemäss Fig. 1, auf Leistungsschaltvermögen,
Fig. 3 eine Prüfschaltung zur ausschliesslichen Prüfung der Isolationsfestigkeit
an einem Leistungsschalter gemäss Fig. 1.
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Gemäss Fig. 1 umfassteinLeistungsschalter 1 eine Metallkapselung 2.
Mittels zweier isolierter Durchführungen 3 sind die aktiven Teile, d.h. die Anschlüsse
5, in die, ein Isolationsmedium 7 enthaltende, Kapselung 2 eingeführt. Ein solcher
Schalter als Ganzes wird generell als Pol bezeichnet. Für die Schaltung höherer
Leistungen reicht ein Einkammer-Pol nicht aus. In Fig. 1 sind dementsprechend zwei
Kammern 5a, 5b dargestellt, je mit einer gleichbezeichneten Schaltstrecke 5a resp.
5b. Die beiden Kammern Sa und Sb - selbstverständlich können-auch nur eine oder
aber mehr als zwei rammern vorgesehen sein -werden durch Antriebe 6a resp. 6b betätigt,
welche generell als elektrisch mechanische Wandler E/m ausgebildet sind. Ueblicherweise
kennen die einzelnen Kammern
eines Pols durch einen einzigen Antrieb
betätigt werden.
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Wird ein elektrisches Signal SE, beispielsweise eine Spannung, anden
Eingang der Antriebe 6a resp. 6b gelegt, so wird die entsprechende Kammer geschaltet.
Da im Normalbetrieb üblicherweise die Kapselung 2 geerdet ist, ist es üblich, als
Steuersignale SE auf die Kapselung bezogene Potentiale zu verwenden: Die Antriebe
6a resp. 6b sind üblicherweise galvanisch mit der Kapselung 2 verbunden. Diese Verbindung
kann nicht ohne weiteres gelöst werden, so dass zum Anheben der Kapselung 2 auf
ein vorgegebenes Potential, vor den Antrieben 6a resp.
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6b Trennverstärker vorgesehen werden müssen.
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Gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren wird nun bei der Leistungsprüfung
eines derartigen Schalters, in üblicher Weise (Fig. 2) vorerst eine Hochstromquelle
10 über einen Transformator 12 sowie einen Blockierschalter 14 zugeschaltet Durch
Oeffnen der Kammern 5a resp. 5bmit Hilfe der Antriebe 6a resp. 6b, welche ihrerseits,
wie schematisch dargestellt, von einer Steuerung 16 extern angesteuert werden, werden
die Kammern auf ihr -Schaltvermögen geprüft, indem auf bekannte Art und Weise eine
Hochspannungsquelle 18 gebildet, durch eine steuerbare Funkenstrecke 20, über einen
Schwingkreis aus einem Kondensator 22, einem Widerstand 24 und einer Induktivität
26, auf den Leistungsschalter geschaltet wird, zur Ueberprüfung der Längsspannungsfestigkeit.
Damit ist das Leistungsschaltverhalten des Leistungsschalters geprüft. Diese Prüfung
wird während der Entwicklung eines Leistungsschalters des öftern vorgenommen. Da
die Kapselung 2 dabei auf Erde geschaltet ist, ergibt sich ein relativ wenig aufwendiger
Aufbau.
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Zur Prüfung der Isolationsfestigkeit des in der Kapselung 2 enthaltenen
Isoliermediums wird nun der Leistungs-
schalter 1 gemäss Fig. 3
mit gesch-lossenen Xammern 5a resp. 5b über Sicherheitsschalter 32 mit relativ geringer
Spannungsfestigkeit, und einen Schwingkreis, gebildet aus der Induktivität 34 und
dem parallel zum Leistungsschalter 1 gelegten Kondensator 36, an eine Hochstromquelle
30 geschaltet. Ein Ableiter 38 sowie eine dazu parallelgeschaltete Schutzbatterie
aus Funkenstrecke 40, Kondensator 42 und Widerstand 44 sichern den Generator der
Hochstromquelle 30 gegen schädliche Hochspannungsrückwirkungen, wenn die Metallkapselung
2 des Leistungsschalters potentialmässig angehoben wird und sich diese Spannung,
beispielsweise bei Durchschlag der Durchführungsisolatoren 3 auf die Anschlüsse
4 des Leistungsschalters überträgt. Die Kammern 5a resp. 5b werden mit dem Kurzschlussstrom
beaufschlagt und mit Hilfe der Antriebe 6a resp. 6b geöffnet. Mit einem Stossgenerator
46, gespiesen aus einer Spannungsquelle 48, wird über den aus Induktivität 50 und
Kapazität 52 gebildeten Schwingkreis ein schwingender Schaltstoss an die Kapselung
2 gelegt, wobei'Spannungsform und -Scheitelwert an die in Prüfempfehlungen geforderten
Daten angepasst werden.
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Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind der Stossgenerator 46 und die Hochspannungsquelle
30 einseitig geerdet, zusammen mit dem einen Anschluss 4 des zu prüfenden Leistungsschalters
1, so dass bei Auslösen des Stossgenerators 46, zwischen Kapselung 2 und geerdetem
Schalteranschluss 4 die Schaltstoss-Spannung U5 liegt, während zwischen der Kapselung
2 und dem zweiten Leistungsschalteranschluss 4 die Ueberlagerungsspannung aus Schaltstoss-Spannung
und momentan vorliegender Spannung, vom Hochstromgenerator 30 anliegt. Nun ist die
Spannung des Hochstromgenerators 30, bedingt durch die nur relativ geringen Spannungsabfälle
am Stromprüfnetzwerk 34, 1 relativ gering und verglichen mit der an die Metallkapselung
angelegten Stossspannung vernachlässigbar,
derart, dass die Abweichung
zwischen den Beanspruchungen beider Leistungsschalteranschlüssen 4 mit Bezug auf
die Kapselung 2 vernachlässigbar ist.
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Da bei dieser Isolationsprüfung die MetallkapseTung2 nicht auf ein
Bezugspotential geschaltet ist, müssen nun hier die Antriebe 6a resp. 6b über galvanisch
getrennte Uebertrager 54 angesteuert werden.
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Mit dem vorgeschlagenen Prüfschaltkreis gemäss Fig.-3 kann somit ein
Leistungsschalter gemäss wirklichkeitsnahen Verhältnissen nach erfolgter Strombelastung
auf die Isolationsfestigkeit zwischen aktiven Schalterteilen und der Metallkapselung
geprüft werden, wobei a) kein Blockierschalter notwendig ist, b) eine Hochstromquelle
relativ geringer Leistung verwendet werden kann, c) die Isolationsfestigkeit zwischen
beiden Anschlüssen und der Kapselung gleichermassen in einem Prüfablauf getestet
wird.
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Durch die Verwendung dieser Prüfvorrichtung wird es möglich, den Prüfkreis
gemäss Fig. 2 für die herkömmliche Prüfung auf Leistungsschaltverhalten wesentlich
einfacher auszubilden, welcher erfahrungsgemäss' häufiger verwendet wird, als die
Schaltung zur Prüfung der tsolationsfestigkeit. Die Einsparungen, die bei der Prüfung
auf Leistungsschaltverhälten erzielt werden, rechtferigen bei weitem den separaten
Aufbau einer zweiten, Prüfschaltung gemäss Fig. 3, bei welcher nun keine Blockierschalter,
eine relativ leistungsschwache Quelle,- vorgesehen Sind, jedoch eine galvanischtgb
trenntXammeransteuerung torgenommen werden muss.
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Bezeichnungsliste 1 = Leistungsschalter 2 = Metallkapselung 3 = Durchführungen
4 = Schalteranschluss 5 = Anschlüsse 5a = Rammer 5b = Kammer 6a = Antrieb 6b = Antrieb
7 = Isolationsmedium 10 = Hochstromquelle 12 = Transformator 14 = Blockierschalter
16 = Steuerung 18 = Hochspannungsquelle 20 = Funkenstrecke 22 = Kondensator 24 =
Widerstand 26 = Induktivität 30 = Hochstromquelle 32 = Sicherheitsschalter 34 =
Induktivität 36 = Kondensator 38 = Ableiter 40 = Funkenstrecke 42 = Kondensator
44 = Widerstand 46 = Stossgenerator 48 = Spannungsquelle 50 = Induktivität 52 =
Kapazität 54 = Uebertrager E/m = Elektrischer Wandler
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