DE3635611A1

DE3635611A1 - Partial-discharge measurement of a high-voltage transformer

Info

Publication number: DE3635611A1
Application number: DE19863635611
Authority: DE
Inventors: Hans-Juerg Weber; Walter S Prof Dr Zaengl
Original assignee: TETTEX AG
Current assignee: TETTEX AG
Priority date: 1986-10-20
Filing date: 1986-10-20
Publication date: 1988-04-28

Abstract

For measuring the partial discharge, the low-voltage winding (NW) of a flyback transformer (T) to be tested is excited with flyback pulses for a short time in order to charge the transformer (T) to the specified high voltage. During the charging process, a partial-discharge detector (D) is decoupled from a measuring impedance (Zm) connected in series to the high-voltage winding (HW) of the transformer (T). The partial discharge is measured during the direct-voltage state existing after the charging process, in which state the coupling between measuring impedance (Zm) and partial-discharge detector (D) is restored. To calibrate the partial-discharge measuring device by means of a calibration pulse of known charge quantity, diodes (D1...Dn) connected into the high-voltage winding and moulded together with the transformer are biased in the forward direction. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Teilentladungsmessung eines Hochspannungstransformators gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 7 und ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kalibrieren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 14 bzw. 15.The invention relates to a method and a device for partial discharge measurement of a high-voltage transformer and a method according to the preamble of claim 1 or 7 and a device for calibration according to the preamble of Claims 14 and 15, respectively.

Fachliteratur folgend, wird im weiteren Teilentladung abge kürzt mit TE.Following specialist literature, the partial discharge will be abbreviated with TE .

In Fernsehgeräten, Videomonitoren und Computerterminals werden die erforderlichen Bildröhren-Beschleunigungsspannun gen mittels kompakter Hochspannungstransformatoren erzeugt, deren primärseitige Niederspannungswicklung an einen Gleich spannungskreis von einigen 10 V angeschlossen ist, der mit Hilfe eines gesteuerten elektronischen Schalters periodisch plötzlich unterbrochen wird. Durch diesen Vorgang wird in der sekundärseitigen Hochspannungswicklung kurzzeitig eine hohe Spannung induziert, über welche Beschleunigungsspannungen im Bereich von typischerweise 10 kV bis 25 kV bereitgestellt werden.In television sets, video monitors and computer terminals the required picture tube acceleration voltage generated using compact high-voltage transformers, their primary-side low-voltage winding to a DC voltage circuit of some 10 V is connected to the With the help of a controlled electronic switch periodically is suddenly interrupted. Through this process, in the secondary-side high-voltage winding for a short time high voltage induces what acceleration voltages in the range of typically 10 kV to 25 kV will.

Zur Vermeidung von Bildstörungen erfolgt dieser Unterbrechungs schaltvorgang während des Zeilenrücklaufs (flyback). Aus diesem Grund ist dieser Hochspannungstransformator zur Er zeugung der Beschleunigungsspannung in Fachkreisen unter der Bezeichnung Flyback-Transformator bekannt.This interruption takes place to avoid image interference switching process during the line rewind (flyback). Out for this reason, this high voltage transformer is Er generation of the acceleration voltage in specialist circles under the Designation known flyback transformer.

Bei einem CCIR-Fernsehsignal beträgt die Zeilenfrequenz 15,625 kHz. Bei Computerterminals liegt die Zeilenfrequenz normalerweise höher, z. B. bei 64 kHz. Der Ausgang des Fly back-Transformators wird über ein kurzes Hochspannungskabel direkt auf die Bildröhre geführt, welche die eigentliche Last des Transformators darstellt.For a CCIR television signal, the line frequency is 15.625 kHz. The line frequency is at computer terminals usually higher, e.g. B. at 64 kHz. The exit of the fly back-transformer is connected to a short high voltage cable led directly to the picture tube, which is the actual Represents load of the transformer.

Um für solche Flyback-Transformatoren eine kompakte Bauweise zu erreichen, werden sie als vollständig vergossene Einheit aufgebaut. Mit eingegossen sind in die Hochspannungswicklung eingebaute Gleichrichterdioden, die somit von außen nicht zugänglich sind.To have a compact design for such flyback transformers To achieve this, they will be a completely shed unit built up. Are also cast into the high-voltage winding built-in rectifier diodes, therefore not from the outside are accessible.

Durch die heute üblichen kleinen äußeren Abmessungen und die hohen Ausgangsspannungen wird die Isolation von Flyback-Trans formatoren elektrisch stark beansprucht. Kleine Inhomogenitäten innerhalb der Isolation, wie etwa infolge des Einschlusses von kleinen Gasblasen im Gießharz, können zu einer lokal sehr hohen Beanspruchung durch das elektrische Feld führen. Während des Betriebes entstehen dann vorzugsweise an solchen Schwachstellen sogenannte Teilentladungen (TE), welche im Lauf der Zeit eine Zerstörung der Isolation bewirken können.Due to the small external dimensions and high output voltages common today, the insulation of flyback transformers is subjected to high electrical stress. Small inhomogeneities within the insulation, such as due to the inclusion of small gas bubbles in the casting resin, can lead to a very high local stress from the electrical field. During operation, so-called partial discharges (TE) , which can destroy the insulation over time, preferably occur at such weak points.

Bekannte TE -Meßmethoden und TE-Meßvorrichtungen orientieren sich an der international anerkannten Prüfvorschrift IEC-270, 1981, die in der VDE-Richtlinie 0434/05.83 gemäß DIN 57 434 ihren Niederschlag gefunden hat. Entsprechende TE-Meßverfahren und Meßgeräte sind in den Tettex-INFORMATIONEN 21 und 23 be schrieben. Diese Richtlinien und INFORMATIONEN befassen sich mit TE-Prüfungen mit Wechselspannung. Gemäß DIN 57 434/VDE 0434 existieren bisher weder Erfahrungen noch ein allgemein aner kanntes Verfahren zur Bestimmung der TE bei Gleichspannungs prüfungen.Known TE measuring methods and TE measuring devices are based on the internationally recognized test specification IEC-270, 1981, which has been reflected in the VDE guideline 0434 / 05.83 according to DIN 57 434. Corresponding TE measurement methods and measuring devices are described in Tettex INFORMATION 21 and 23 be. These guidelines and INFORMATION deal with PD tests with AC voltage. According to DIN 57 434 / VDE 0434 exist so far neither experience tests in DC yet a generally accepted method for determining the kanntes TE.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Prüf- und Kali brierungsmethode und -Vorrichtung zur TE-Messung eines Hoch spannungstransformators, insbesondere Flyback-Transformators, verfügbar zu machen. The invention has for its object to provide a test and calibration method and device for TE measurement of a high voltage transformer, in particular flyback transformer.

Lösungen dieser Aufgabe sind im Anspruch 1 für ein Meßver fahren, im Anspruch 7 für eine Meßvorrichtung, im Anspruch 14 für ein Kalibrierverfahren und im Anspruch 15 für eine Kali briervorrichtung angegeben.Solutions to this problem are in claim 1 for a Meßver drive, in claim 7 for a measuring device, in claim 14 for a calibration method and in claim 15 for a potash brier device specified.

Weiterbildungen dieser Lösungen sind in Unteransprüchen ange geben.Further developments of these solutions are specified in the subclaims give.

Für die erfindungsgemäße Meßmethode kann ein TE-Detektor be kannter Art eingesetzt werden, der einen breitbandigen Band paßverstärker aufweisen kann. Trotzdem erlaubt die erfindungs gemäße Meßmethode, Flyback-Transformatoren unter den gleichen Bedingungen, wie sie schließlich im Einsatz zur Hochspannungs erzeugung herrschen, einer TE-Messung zu unterziehen. Dadurch ist sichergestellt, daß die innere Spannungsverteilung, und dadurch auch die Beanspruchung der Isolation, genau gleich ist wie im normalen Hochspannungserzeugungsbetrieb.For the measurement method according to the invention, a TE detector of known type can be used, which can have a passband with a broadband band. Nevertheless, the measurement method according to the invention allows flyback transformers to be subjected to a TE measurement under the same conditions as they ultimately prevail in use for high-voltage generation. This ensures that the internal voltage distribution, and thus the stress on the insulation, is exactly the same as in normal high-voltage generation operation.

Eine TE-Meßanordnung herkömmlicher Art enthält eine Parallel schaltung aus dem Prüfling und einem Koppelkondensator, die von einer Wechselhochspannungsquelle gespeist wird. Bei Teil entladungen, beispielsweise in Lufteinschlüssen von Isolierun gen, fließen lokale Entladeströme, die selbst nicht gemessen werden können, die jedoch infolge des mit der Teilentladung einher gehenden Spannungsstoßes einen meßbaren Strom zwischen Prüf ling und Koppelkondensator hervorrufen, der vom Verhältnis zwischen Prüflingskapazität und Koppelkapazität abhängt. Mittels der Meßimpedanz werden dem impulsförmigen Ausgleichs strom entsprechende Spannungsimpulse gewonnen, die, nach Ver stärkung durch einen Bandpaßverstärker, auf einen Spitzenwert indikator gelangen, dessen Spitzenwert von einer Anzeigevor richtung ablesbar ist und ein Maß für die Stärke der Teilent ladung darstellt. A TE measuring arrangement of conventional type contains a parallel circuit consisting of the test object and a coupling capacitor, which is fed by an AC high-voltage source. In the case of partial discharges, for example in air pockets in insulation, local discharge currents flow which cannot be measured themselves, but which, as a result of the voltage surge associated with the partial discharge, produce a measurable current between the device under test and the coupling capacitor, which depends on the ratio between the device under test and the coupling capacity . By means of the measuring impedance, the pulse-shaped compensation current corresponding voltage pulses are obtained, which, after amplification by a bandpass amplifier, reach a peak value indicator, the peak value of which can be read from a display device and represents a measure of the strength of the partial discharge.

In Übereinstimmung mit der bekannten Meßanordnung wäre es naheliegend, eine hochspannungsseitige Wechselspannungser regung des zu messenden Transformators durchzuführen. Aller dings müßten dann die mit der Hochspannungswicklung verbundenen Dioden zusätzlich auch die negativen Halbwellen sperren. Da die Dioden nicht für derart hohe negative Sperrspannungen aus gelegt sind, würden sie solche negativen Sperrspannungen nicht aushalten. Außerdem ist für eine Wechselspannungserregung die innere Spannungsverteilung nicht gleich wie im normalen, impuls weisen Flyback-Betrieb.In accordance with the known measuring arrangement it would be obvious, a high-voltage AC voltage carry out excitation of the transformer to be measured. Everything things would then have to be connected to the high-voltage winding Diodes also block the negative half-waves. There the diodes are not designed for such high negative reverse voltages they would not have such negative reverse voltages withstand. In addition, for an AC excitation internal stress distribution not the same as in normal, impulse have flyback operation.

Eine weitere Möglichkeit wäre eine niederspannungsseitige Er regung des Transformators mit einer Wechselspannung, die von einer Wechselspannungsquelle stammt oder mit Hilfe eines Serienresonanzkreises erzeugt wird. Bei einer niederspannungs seitigen Wechselspannungserregung ist jedoch der Strom in der Niederspannungswicklung wesentlich größer als im Flyback-Be trieb, was zu einer thermischen Beschädigung des Transformators führen könnte. Außerdem bestünde wieder der Nachteil, daß bei einer Wechselspannungserregung die innere Spannungsverteilung nicht gleich ist wie im normalen Flyback-Betrieb.Another possibility would be a low-voltage side Er excitation of the transformer with an alternating voltage comes from an AC voltage source or with the help of a Series resonance circuit is generated. With a low voltage side AC excitation, however, is the current in the Low voltage winding much larger than in the flyback-Be drove, causing thermal damage to the transformer could lead. In addition, there would be the disadvantage that of an AC excitation, the internal voltage distribution is not the same as in normal flyback mode.

Die Erfindung geht einen ganz anderen Weg, nämlich den Trans formator niederspannungsseitig auf eine Weise zu erregen, die dem normalen Flyback-Betrieb entspricht. Das heißt, der Transfor mator wird auf der Niederspannungsseite mit Impulsen erregt, die der Zeilenfrequenz entsprechen, für welche der jeweils betrachtete Transformator spezifiziert ist. Denn auf diese Weise erreicht man im Transformator die gleiche innere Spannungs verteilung wie in seinem Normalbetrieb.The invention goes a completely different way, namely the Trans energize the low-voltage side in a way that corresponds to normal flyback operation. That is, the Transfor mator is excited with pulses on the low voltage side, which correspond to the line frequency for which of the respective considered transformer is specified. Because on this In this way, the same internal voltage is achieved in the transformer distribution as in its normal operation.

Im Normalbetrieb eines Flyback-Transformators werden durch den Schaltbetrieb starke elektrische Störungen erzeugt (Stromab riß an einer Induktivität). Diese Störsignale, die bis zu Frequenzen von einigen MHz reichen, machen den Einsatz eines handelsüblichen breitbandigen TE-Meßsystems praktisch un möglich. Beim Frequenzspektrum dieser Störsignale handelt es sich um ein ausgeprägtes Linienspektrum. Die erste Linie erscheint dabei bei der Zeilenfrequenz (Grundfrequenz), mit welcher der Transformator betrieben wird. Die weiteren Linien folgen dann bei entsprechenden Vielfachen dieser Zeilenfrequenz. In den Lücken zwischen diesen Linien kann mit einem schmal bandigen, durchstimmbaren TE-Detektor eine TE-Messung durchge führt werden. Da aber mit zunehmender Bandbreite des TE-Meß systems auch die Empfindlichkeit der TE-Messung zunimmt, wird man versuchen, diese Lücken im Störspektrum möglichst breit zu machen, indem man die Frequenz der Erregungsschaltfolge des Flyback-Transformators möglichst hoch ansetzt. In der Praxis kann aber die für den jeweiligen Flyback-Transformator spezi fizierte Zeilenfrequenz nur unwesentlich variiert werden, da sonst Sättigungseffekte eintreten und die maximale Ausgangs spannung nicht mehr erreicht wird. Für die üblichen Zeilen frequenzen im Bereich von 15 kHz bis 64 kHz bleibt daher nur die Schmalband-Meßmethode, die jedoch nicht sonderlich ge eignet ist, um TE-Messungen mit sehr hoher Empfindlichkeit durchzuführen.In normal operation of a flyback transformer, strong electrical disturbances are generated by the switching operation (current tear at an inductance). These interference signals, which range up to frequencies of a few MHz, make the use of a commercially available broadband TE measurement system practically impossible. The frequency spectrum of these interference signals is a pronounced line spectrum. The first line appears at the line frequency (basic frequency) with which the transformer is operated. The other lines then follow at corresponding multiples of this line frequency. A TE measurement can be carried out in the gaps between these lines using a narrow-band, tunable TE detector. However, since the sensitivity of the TE measurement increases with increasing bandwidth of the TE measuring system, attempts will be made to make these gaps in the interference spectrum as wide as possible by setting the frequency of the excitation switching sequence of the flyback transformer as high as possible. In practice, however, the line frequency specified for the respective flyback transformer can only be varied insignificantly, otherwise saturation effects will occur and the maximum output voltage will no longer be reached. For the usual line frequencies in the range from 15 kHz to 64 kHz, therefore, only the narrowband measuring method remains, which is not particularly suitable, however, for performing TE measurements with very high sensitivity.

Dieses Problem wird nun erfindungsgemäß dadurch überwunden, daß der Transformator zwar niederspannungsseitig einer dem normalen Flyback-Betrieb entsprechenden Erregung ausgesetzt wird, daß diese Erregung aber nur kurzzeitig vorgenommen wird, bis der Transformator hochspannungsseitig auf die ge wünschte hohe Gleichspannung aufgeladen ist. Während dieser kurz zeitigen Erregungs- oder Aufladungszeitdauer wird der TE- Detektor von der Meßimpedanz entkoppelt. Nach Beendigung der Aufladungszeitdauer wird dann die Kopplung zwischen Meßimpe danz und TE-Detektor wieder hergestellt. Auf diese technisch einfache Weise werden die während der Flyback-Erregung auf tretenden hohen Störanteile vom TE-Detektor ferngehalten und kann in der nachfolgenden eigentlichen Meßphase eine breit bandige und hochempfindliche TE-Messung durchgeführt werden.This problem is now overcome according to the invention in that the transformer is exposed to an excitation corresponding to normal flyback operation on the low-voltage side, but this excitation is only carried out for a short time until the transformer is charged on the high-voltage side to the desired high DC voltage. During this brief excitation or charging period, the TE detector is decoupled from the measuring impedance. After the end of the charging period, the coupling between measuring impedance and TE detector is then restored. In this technically simple manner, the high interference components occurring during the flyback excitation are kept away from the TE detector and a broadband and highly sensitive TE measurement can be carried out in the subsequent actual measurement phase.

Meist wird ein Aufladevorgang auf die gewünschte Hochspannung die niederspannungsseitige Erregung mit mehreren Flyback- Impulsen erforderlich machen. Die Entkopplung des TE-Detektors von der Meßimpedanz wird über die Zeitdauer dieser mehreren Flyback-Impulse durchgeführt.Usually, a charging process to the desired high voltage will require the excitation on the low voltage side with several flyback pulses. The decoupling of the TE detector from the measurement impedance is carried out over the duration of these several flyback pulses.

Vorzugsweise wird man Beginn und Ende der Entkopplungsdauer mit einem gewissen Sicherheitsabstand gegenüber dem Beginn des ersten und dem Ende des letzten der zu einem Aufladevor gang gehörenden Flyback-Impulse steuern. Vorzugsweise kann dieser Sicherheitsabstand im Bereich einer Halbimpulsbreite bis etwa fünffachen Impulsbreite eines jeden Flyback-Impulses liegen.It is preferable to start and end the decoupling period with a certain safety margin from the beginning the first and the end of the last one for charging control the associated flyback impulses. Preferably can this safety distance in the range of a half pulse width up to about five times the pulse width of each flyback pulse lie.

Nach dem Aufladevorgang, der vorzugsweise eine Aufladezeit dauer von etwa 0,5 Sekunden hat, behält der Transformator aufgrund seiner Eigenkapazität weitgehend seine Ausgangs spannung, so daß nun die TE-Messung ohne Störungen folgen kann.After the charging process, which preferably has a charging time of about 0.5 seconds, the transformer largely retains its output voltage due to its own capacity, so that the TE measurement can now follow without interference.

Vorzugsweise wird der kurzzeitige Auflagevorgang alle drei bis fünf Sekunden wiederholt, um den Spannungsabfall, hervor gerufen durch den inneren Isolationswiderstand, wieder auszu gleichen. Damit während des Nachladevorgangs der TE-Detektor vor den starken Störsignalen geschützt ist und nicht in die Sättigung geht, wird der hochempfindliche TE-Detektor nicht nur während des anfänglichen Aufladevorgangs sondern auch während dieser Nachladevorgänge von der Meßimpedanz ent koppelt.The brief application process is preferably repeated every three to five seconds in order to compensate for the voltage drop caused by the internal insulation resistance. So that the TE detector is protected from the strong interference signals during the recharging process and does not go into saturation, the highly sensitive TE detector is decoupled from the measuring impedance not only during the initial charging process but also during these recharging processes.

Diese Entkopplung kann entweder mittels einer Unterbrecher einrichtung zwischen Meßimpedanz und TE-Detektor oder mittels einer die Meßimpedanz kurzschließenden Schaltereinrichtung bewirkt werden. Hierfür verwendet man elektronische Schalter.This decoupling can be effected either by means of an interrupter device between the measuring impedance and the TE detector or by means of a switching device which short-circuits the measuring impedance. Electronic switches are used for this.

Zur niederspannungsseitigen Aufladungserregung des Transforma tors kann man eine Gleichspannungsquelle verwenden, die eine Reihen schaltung aus der Niederspannungswicklung und einem weiteren elektronischen Schalter speist.For low-voltage excitation of the Transforma tors one can use a dc voltage source which is a series circuit from the low-voltage winding and another electronic switch feeds.

Zusätzlich ist eine elektronische Steuereinrichtung vorgesehen, welche den zeitlichen Ablauf der Schaltvorgänge der Entkopp lungsschaltereinrichtung einerseits und des niederspannungs seitigen, weiteren Schalters andererseits in der gewünschten zeitlichen Zuordnung steuert.In addition, an electronic control device is provided, which decouples the timing of the switching operations switch device on the one hand and the low voltage sided, further switch on the other hand in the desired controls timing.

Ein Koppelkondensator, wie er bei den üblichen TE-Meßanordnun gen in Parallelschaltung zu dem Prüfling verwendet wird, ist bei der erfindungsgemäßen TE-Messung nicht erforderlich, da hierfür die Streukapazität des Transformators ausreicht. Dies erleichtert den Meßaufbau und verkürzt die Zeitdauer, die zur Messung eines jeden der vielen bei Massenfertigung zu messen den Transformatoren benötigt wird.A coupling capacitor, as is used in the conventional TE measurement arrangements in parallel with the test specimen, is not necessary in the TE measurement according to the invention, since the stray capacitance of the transformer is sufficient for this. This facilitates the measurement setup and shortens the time required to measure each of the many transformers to be mass-produced.

Vorteilhafterweise kann man für die erfindungsgemäße gleich spannungsmäßige TE-Messung ein an sich für Wechselspannungs messungen vorgesehenes TE-Meßsystem verwenden, indem man die Entladezeitkonstante der Spitzenwertanzeigeeinrichtung frei einstellbar macht. Mit einer hohen Entladezeitkonstante funktioniert die Spitzenwertanzeigeeinrichtung als Analog speicher und es lassen sich dadurch unregelmäßig auftretende TE-Impulse während einer Gleichspannungsprüfung erfassen.Advantageously, one can use a measurements per se for AC provided TE measurement system by making the discharge time of the peak display device adjustable for the novel direct-voltage TE measurement. With a high discharge time constant, the peak value display device functions as an analog memory and thus irregularly occurring TE pulses can be detected during a DC voltage test.

Mit der erfindungsgemäßen Meßmethode ist vorteilhafterweise erreicht worden, daß man Flyback-Transformatoren nicht nur unter ihren normalen Betriebsbedingungen sondern breitbandig und mit hoher Empfindlichkeit messen kann. Mit der zerstörungs freien TE-Messung lassen sich auf diese Weise auch Transfor matoren mit nur sehr kleinen Isolationsstörungen entdecken und von der Auslieferung zu dem Einbau in Fernsehgeräte und ähnliche Geräte ausschließen, wo sie über kurz oder lang Geräteausfälle verursachen könnten.With the measuring method according to the invention it has advantageously been achieved that flyback transformers can be measured not only under their normal operating conditions but also over a broad band and with high sensitivity. With the non-destructive TE measurement, transformers with only very small insulation faults can be discovered in this way and excluded from delivery for installation in TV sets and similar devices, where sooner or later they could cause device failures.

Um TE-Messungen quantitativ bewerten zu können, bedarf es einer Kalibration der TE-Meßanordnung. Zu diesem Zweck wird mittels eines Kalibrierimpulsgenerators ein Ladungsimpuls bekannter Ladungsmenge auf das Prüfobjekt gegeben und der Ausschlag der TE -Anzeigevorrichtung mit dieser Ladungsmenge in Beziehung gesetzt.In order to be able to evaluate TE measurements quantitatively, a calibration of the TE measurement arrangement is required. For this purpose, a charge pulse of known amount of charge is applied to the test object by means of a calibration pulse generator and the deflection of the TE display device is related to this amount of charge.

Bei der üblichen TE-Meßmethode erfolgt die Kalibration im spannungslosen Zustand des Prüflings, indem ein Kalibrier generator direkt an die Anschlüsse des Prüflings angeschlossen wird und so eine genau bekannte Ladungsmenge in den Prüfkreis einge speist wird. Bei einem Flyback-Transformator könnte zwar die Kalibration genau in dieser Art durchgeführt werden und ergäbe auch eine scheinbar hohe Meßempfindlichkeit. Eine solche Kalibration wäre jedoch falsch. Im spannungslosen Zustand, wenn also kein Strom in der Hochspannungswicklung fließt, zeigt der zu prüfende Transformator nach außen hin praktisch keine Eigenkapazität. Die Kapazität der gesamten Wicklung, einschließlich der in Reihe geschalteten Dioden, ist zunächst relativ groß. Diese "innere Kapazität" wird hauptsächlich be stimmt durch die in Reihe liegenden Koppelkapazitäten der einzelnen Lagen der Hochspannungswicklung. Maßgebend für die gesamte Kapazität einer solchen Wicklungsanordnung ist aber die Eigenkapazität der mit dem Hochspannungsende der Wicklung in Reihe liegenden Diode. Da es sich zudem nicht um eine Einzeldiode sondern um mehrere in Reihe geschaltete Dioden handelt, um die erforderliche Spannungsfestigkeit zu erzielen, ergibt sich für den ganzen Flyback-Transformator eine sehr kleine Gesamtkapazität, typischerweise von etwa 1 pF.With the usual TE measurement method, the calibration is carried out in the de-energized state of the test specimen by connecting a calibration generator directly to the connections of the test specimen and thus feeding a precisely known amount of charge into the test circuit. With a flyback transformer, the calibration could be carried out exactly in this way and would also result in an apparently high measuring sensitivity. However, such a calibration would be wrong. In the de-energized state, i.e. when no current flows in the high-voltage winding, the transformer to be tested shows practically no capacitance to the outside. The capacity of the entire winding, including the diodes connected in series, is initially relatively large. This "internal capacity" is mainly determined by the series coupling capacities of the individual layers of the high-voltage winding. Decisive for the total capacitance of such a winding arrangement is the intrinsic capacitance of the diode in series with the high-voltage end of the winding. In addition, since it is not a single diode but several diodes connected in series in order to achieve the required dielectric strength, the total flyback transformer has a very small total capacitance, typically around 1 pF.

Weil der ganze Transformator eine vergossene Einheit darstellt, lassen sich diese Dioden am Wicklungsende während der Kalibra tion nicht entfernen oder überbrücken.Because the whole transformer is a potted unit, these diodes can be found at the end of the winding during the calibra Do not remove or bridge the tion.

Dieses Problem wird nun erfindungsgemäß dadurch überwunden, daß die Dioden der Hochspannungswicklung während der Kali bration mit einer Gleichspannung in Durchlaßrichtung vorge spannt werden.According to the invention, this problem is now overcome by that the diodes of the high voltage winding during the potash bration with a DC voltage in the forward direction be stretched.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird zu diesem Zweck dem Kalibriergenerator eine Gleichspannungsquelle parallel geschaltet, welche die Dioden in Durchlaßrichtung vorspannt.In a preferred embodiment, this is done a DC voltage source in parallel with the calibration generator switched, which biases the diodes in the forward direction.

Durch dieses Vorspannen werden die Dioden in der Hochspannungs wicklung leitend und verlieren dadurch ihre Eigenkapazität. Dieser Zustand entspricht auch dem normalen Arbeitsbetrieb des Flyback-Transistors, bei welchem in der Hochspannungswicklung stets ein Strom fließt. This biasing causes the diodes to become high voltage conductive and lose their own capacity. This state also corresponds to the normal work of the Flyback transistor, in which in the high voltage winding a current always flows.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden nun anhand von Ausführungsformen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigtThe invention and developments of the invention will now explained in more detail using embodiments. In the drawings shows

Fig. 1 eine erfindungsgemäße TE-Meßvorrichtung; . Figure 1 is a TE gage according to the invention;

Fig. 2 ein Impulsdiagramm, das die Steuerimpulse für einen niederspannungsseitigen Schalter und für eine Meß impedanz-Entkopplungseinrichtung der in Fig. 1 ge zeigten Meßvorrichtung zeigt; und Fig. 2 is a timing diagram showing the control pulses for a low-voltage side switch and for a measuring impedance decoupling device of the measuring device shown in Fig. 1; and

Fig. 3 eine Kalibriervorrichtung für die in Fig. 1 gezeigte Meßvorrichtung. Fig. 3 shows a calibration device for the measuring device shown in Fig. 1.

Ein in Fig. 1 gezeigter Flyback-Transformator T weist eine primärseitige Niederspannungswicklung NW und eine sekundär seitige Hochspannungswicklung HW auf. Einzelne Teile der Hoch spannungswicklung HW befinden sich in Reihenschaltung mit mehreren Gleichrichter-Dioden D 1, D 2, . . . Dn. Der Transfor mator bildet eine vollständig vergossene Einheit, wobei auch die Dioden D 1 . . . Dn mit eingegossen sind.A flyback transformer T shown in FIG. 1 has a low-side winding NW on the primary side and a high-voltage winding HW on the secondary side. Individual parts of the high voltage winding HW are connected in series with several rectifier diodes D 1 , D 2 ,. . . Dn . The transformer forms a completely encapsulated unit, with the diodes D 1 . . . Dn are cast in.

Fig. 1 zeigt den Transformator T in einer TE-Meßvorrichtung. Dabei bildet die Niederspannungswicklung NW mit einem steuer baren elektronischen Schalter S 1 eine Reihenschaltung, die parallel zu einer Gleichspannungsquelle G geschaltet ist, und zwar mit der in Fig. 1 gezeigten Polarität. Fig. 1 shows the transformer T in a TE measuring device. The low-voltage winding NW with a controllable electronic switch S 1 forms a series circuit which is connected in parallel with a DC voltage source G , with the polarity shown in FIG. 1.

Die Hochspannungswicklung HW mit den in sie eingefügten Dioden D 1 . . . Dn ist in Reihe zu einer Meßimpedanz Zm geschal tet. Bei der dargestellten Ausführungsform befindet sich die Meßimpedanz Zm auf der Niederspannungsseite der Hochspannungs wicklung HW. Die Dioden D 1 . . . Dn sind in der in Fig. 1 gezeigten Weise gepolt. The high-voltage winding HW with the diodes D 1 inserted into it. . . Dn is switched in series to a measuring impedance Zm . In the illustrated embodiment, the measuring impedance Zm is on the low-voltage side of the high-voltage winding HW . The diodes D 1 . . . Dn are poled in the manner shown in FIG. 1.

Die beiden Anschlüsse der Meßimpedanz Zm sind über eine als Kopplungseinrichtung fungierende Schaltereinrichtung S 2 an die beiden Leiter einer koaxialen Meßleitung M angeschlossen. Deren Ausgang speist einen TE-Detektor D. Dieser ist als Spitzenwert-Detektor ausgelegt und enthält eine Anzeigevor richtung A, mit deren Anzeigeskala pC angezeigt werden können.The two connections of the measuring impedance Zm are connected to the two conductors of a coaxial measuring line M via a switching device S 2 functioning as a coupling device. Its output feeds a TE detector D. This is designed as a peak value detector and contains a display device A , with whose display scale pC can be displayed.

Die Schaltereinrichtung S 2 enthält zwei synchron steuerbare elektronische Schalter S 21 und S 22, mit denen die beiden Ver bindungsleitungen zwischen den beiden Anschlüssen der Meß impedanz Zm und den beiden Leitern des Meßkabels M unter brochen werden können.The switch device S 2 contains two synchronously controllable electronic switches S 21 and S 22 , with which the two connecting lines between the two connections of the measuring impedance Zm and the two conductors of the measuring cable M can be interrupted.

Eine Steuerschaltung S ist mit dem Steueranschluß des Schal ters S 1 und mit den Steueranschlüssen der Schalter S 21 und S 22 verbunden.A control circuit S is connected to the control terminal of the switch S 1 ters and to the control terminals of the switches S 21 and S 22nd

Fig. 2 zeigt den Signalverlauf der Steuerimpulse, die von der Steuerschaltung S auf den Schalter S 1 bzw. die Schalterein richtung S 2 gegeben werden. Fig. 2 shows the waveform of the control pulses which are given by the control circuit S to the switch S 1 or the switch device S 2 .

Während einer Aufladezeitdauer t 1 wird eine kurze Folge von Flyback-Impulsen auf den Steueranschluß des Schalters S 1 ge geben, wodurch eine entsprechende Folge von Gleichspannungs impulsen auf die Niederspannungswicklung NW des Transformators T gelangt. Mittels dieser Gleichspannungsimpulse wird der Trans formator T sekundärseitig auf seine spezifische Hochspannung aufgeladen.During a charging period t 1 , a short sequence of flyback pulses is given to the control connection of the switch S 1 , whereby a corresponding sequence of direct voltage pulses reaches the low-voltage winding NW of the transformer T. By means of these DC voltage pulses, the transformer T is charged on the secondary side to its specific high voltage.

Während der anschließenden Zeitdauer t 2, die vorzugsweise etwa 3 bis 5 Sekunden dauert, bleibt der Schalter S 1 geöffnet und die Aufladespannung im wesentlichen erhalten. Zur Kompensation von Spannungsverlusten infolge des nicht-idealen Isolations widerstandes erfolgt dann periodisch nach jeweils weiteren 3 bis 5 Sekunden ein erneuter Aufladungsvorgang.During the subsequent time period t 2 , which preferably lasts about 3 to 5 seconds, the switch S 1 remains open and the charging voltage is essentially maintained. To compensate for voltage losses due to the non-ideal insulation resistance, a renewed charging process is then carried out periodically after a further 3 to 5 seconds.

Während der Aufladezeitdauer t 1 und vorzugsweise mit einem Sicherheitsabstand vor dem Beginn und nach dem Ende von t 1 , werden die Schalter S 21 und S 22 der Schaltereinrichtung S 2 in den entkoppelnden Aus-Zustand geschaltet. Dadurch werden Störungen, die auf die impulsweise Erregung der Nieder spannungswicklung NW zurückgehen, von dem hochempfindlichen TE-Detektor ferngehalten. Die dann während der Zeitdauer t 2 durchgeführte TE-Messung ist somit von den Schaltstörungen un beeinflußt.During the charging period t 1 and preferably with a safety margin before the start and after the end of t 1 , the switches S 21 and S 22 of the switch device S 2 are switched to the decoupling off state. This keeps disruptions due to the pulsed excitation of the low voltage winding NW away from the highly sensitive TE detector. The TE measurement then carried out during the time period t 2 is thus unaffected by the switching disturbances.

Fig. 3 zeigt eine Kalibriervorrichtung. Diese umfaßt zusätzlich zu der in Fig. 1 gezeigten Meßvorrichtung einen Kalibriergenerator KG und eine Vor spannungswelle V. Dabei sind sowohl der Kalibrier generator KG als auch die Vorspannungsquelle V parallel zu der Reihenschaltung aus der Hochspannungswicklung HW des Transformators T und der Meßimpedanz Zm geschaltet. Die Schalter S 21 und S 22 der Schaltereinrichtung S 2 sind leitend geschaltet. Fig. 3 shows a calibration device. In addition to the measuring device shown in FIG. 1, this comprises a calibration generator KG and a voltage wave V. Both the calibration generator KG and the bias voltage source V are connected in parallel to the series circuit comprising the high-voltage winding HW of the transformer T and the measuring impedance Zm . The switches S 21 and S 22 of the switch device S 2 are switched on.

Da die Kalibration ohne Hochspannung durchgeführt wird, sind in Fig. 3 die Gleichspannungsquelle G, der Schalter S 1 und die Steuerschaltung S nur gestrichelt gezeigt, da sie für den Kalibriervorgang nicht benötigt werden.Since the calibration is carried out without high voltage, the DC voltage source G , the switch S 1 and the control circuit S are only shown in broken lines in FIG. 3, since they are not required for the calibration process.

Zur Kalibration wird unter Vorspannung der Dioden D 1 . . . Dn in Durchlaßrichtung vom Kalibriergenerator KG ein Impuls bekannter Ladung auf den zu prüfenden Transformator T gegeben. Diese Ladung führt zu einem Stromimpuls durch die Hochspannungs wicklung HW und zu einem Spannungsimpuls über der Meßimpedanz Zm, und schließlich zu einem bestimmten Anschlag der Anzeige vorrichtung A. Diesem Ausschlag kann man einen Pikocoulomb- Wert (pC) entsprechend der bekannten Ladungsmenge des Kali brierimpulses zuordnen.For calibration, the diodes D 1 . . . Dn in the forward direction from the calibration generator KG a pulse of known charge is given to the transformer T to be tested. This charge leads to a current pulse through the high voltage winding HW and to a voltage pulse across the measuring impedance Zm , and finally to a certain stop of the display device A. This rash can be assigned a picocoulomb value (pC) corresponding to the known amount of charge of the calibration pulse.

Claims

1. A method for partial discharge measurement of a high-voltage transformer, in particular a flyback transformer, characterized in that
that a measuring impedance (Zm) is connected in series with the high-voltage winding (HW) and a partial discharge detector (D) is coupled to it
and that the transformer (T) is briefly energized with a pulsed DC voltage for charging to the specifi ed high voltage on the part of the low voltage winding (NW) and the partial discharge detector is decoupled from the measuring impedance (Zm) during the charging process.

2. The method according to claim 1, characterized in that the charging process with several DC pulses leads.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the charging process repeats at periodic time intervals and the partial discharge detector is decoupled from the measuring impedance (Zm) during each charging process.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized ge indicates that the beginning and end of the decoupling with a Security lead or security lag against the Duration of the charging process can be controlled.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the flyback transformer (T) is briefly excited for charging for about 0.5 seconds with a specific line frequency (z. B. 15.625 kHz).

6. The method according to any one of claims 3 to 5, characterized ge indicates that the charging process takes place approximately every three to five Seconds is repeated.

7. Device for partial discharge measurement of a high-voltage transformer, in particular flyback transformer, characterized in that
that the low-voltage winding (NW) is connected in series with a low-voltage source (G) via a controllable switch (S 1 ),
that the high voltage winding (HW) is connected in series to a measuring impedance (Zm) and the measuring impedance (Zm) of a controllable decoupling device (S 2) a notify by charge detector (D) is connected downstream,
and that a control device (S) is provided which briefly controls the controllable switch (S 1 ) in a conductive state and the decoupling device (S 2 ) during the charging process in a decoupling state for charging the transformer (T) to a specific high voltage.

8. The device according to claim 7, characterized in that the measuring impedance (Zm) is connected between the low-voltage side of the high-voltage winding (HW) and ground.

9. The device according to claim 7 or 8, characterized in that the control device (S) in periodic Zeitab stands (t 1 + t 2 ) controls a charging process, during which it is the controllable switch (S 1 ) pulse-wise conductive and the decoupling device ( S 2 ) controls non-coupling.

10. The device according to claim 9, characterized in that during each charging process, several switching pulses with a pulse repetition frequency corresponding to the line frequency for which the flyback transformer (T) is specified, on the controllable switch (S 1 ) and a decoupling pulse on the Ent Coupling device (S 2 ) are given.

11. Device according to one of claims 7 to 10, characterized in that a partial discharge detector (D) is provided with a peak value display high, adjustable discharge time constant.

12. Device according to one of claims 7 to 11, characterized in that the decoupling device (S 2 ) is formed by an interrupter device (S 21 , S 22 ) connected between the measuring impedance (Zm) and the partial discharge detector (D) .

13. Device according to one of claims 7 to 11, characterized in that the decoupling device (S 2 ) by a measuring impedance (Zm) short-circuiting device is ge.

14. A method for calibrating a device, in particular for carrying out the method according to one of claims 1 to 6 or for a device according to one of claims 7 to 13, for partial discharge measurement of a high-voltage transformer, in particular flyback transformer, which potted at least on the secondary side and its high-voltage winding is connected to at least one with cast-in rectifier diode, characterized in that the at least one rectifier diode (D 1 ... Dn) is biased in the forward direction and then a calibration pulse of a predetermined amount of charge is applied to the high-voltage winding ( HW) and the display of a via a measuring impedance (Zm ) with the high-voltage winding (HW) connected partial discharge detector (D) is related to the predetermined amount of charge.

15. An apparatus for performing the method according to claim 14, characterized in that the series connection of high-voltage winding (HW) and measuring impedance (Zm) is connected in parallel with a calibration pulse generator (KG) and one of the at least one rectifier diode (D 1 ... Dn) is connected in parallel in the forward biasing DC voltage source (V) .