DE4229681A1 - Prüfvorrichtung zur Ermittlung des Übertragungsverhaltens von Stromwandlern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Prüfvorrichtung zur Ermittlung des Übertragungsverhaltens von Stromwandlern für druckgasisolierte metallgekapselte Hochspannungs­ schaltanlagen, mit einem rohrförmigen Kapselungs­ abschnitt zur Aufnahme des Stromwandlers und mit an die Kapselungsstirnseiten anschließbaren Last- und Speise­ leitungen.

Es ist bekannt, daß hochfrequente Spannungs- und Strom­ änderungen auf dem Primärleiter eines Stromwandlers, die z. B. durch Schalthandlungen in der Schaltanlage entstehen, an den Klemmen der Sekundärwicklung zu transienten Überspannungen führen. Durch eine besondere Gestaltung des Stromwandlerbauteils insbesondere hin­ sichtlich Erdung, Schirmung und dgl. kann die Amplitude und die Frequenz der transienten Überspannungen beein­ flußt werden. Es ist erwünscht, bei Stromwandlern diese Überspannungen zu reduzieren. Versuche, welche den Ein­ fluß der Gestaltung des Stromwandlerbauteils auf dessen Übertragungsverhalten klären können, sind sehr aufwendig und in der Regel nur in einem Hochspannungslabor durch­ zuführen. Dabei ist es üblich, die mit dem Stromwandler auszustattende Schaltanlage im Maßstab 1 : 1 zu unter­ suchen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Prüf­ vorrichtung anzugeben, mit der der Aufwand für die Er­ mittlung des Übertragungsverhältnisses von Stromwandlern reduziert wird.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kapselungsstirnseiten von Meßdurchführungen für Koaxialkabel abgeschlossen und die Last- und Speise­ leitungen von Koaxialkabeln nachgebildet sind.

Durch Anwendung der Erfindung werden die raumgreifenden Kapselungsbauteile und Sammelschienenteile, die dem den Stromwandler aufnehmenden rohrförmigen Kapselungsabschnitt benachbart sind, nicht mehr benötigt. Zusätzlich zu dem verringerten Raumbedarf, der sich dadurch ergibt, daß die Koaxialkabel aufgerollt betrieben werden können, ergibt sich ein weiterer Vorteil, daß die Hochfrequenzunter­ suchung mit Niederspannung durchgeführt werden kann, so daß der mit der Erzeugung der Hochspannung verbundene Aufwand entfällt.

Wenn in der Speiseleitung ein einen elektrischen Hoch­ spannungsschalter nachbildendes, koaxiales Quecksilber­ relais eingeschaltet ist, ergibt sich zusätzlich eine günstige Kostenbilanz, weil der für die Prüfvorrichtung an sich notwendige elektrische Hochspannungsschalter durch ein diesen nachbildendes koaxiales, wesentlich kosten­ günstigeres Quecksilberrelais ersetzt werden kann. Bevorzugt ist dem Quecksilberrelais ein Netzwerk zur Veränderung der Steilheit der Schaltspannung zugeordnet.

Die Prüfvorrichtung gemäß der Erfindung ist besonders wirtschaftlich hinsichtlich der Kosten für Investment und Betrieb, wenn Meßspannungen der Größenordnung 100 V ver­ wendet werden. Hierzu ist bevorzugt die Speiseleitung über einen Ladewiderstand auf eine Spannung von etwa 100 V aufladbar. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Ladewiderstand und ein die Lastleitung ab­ schließender Entladewiderstand hochohmig ausgebildet sind.

Anhand der Zeichnungen sind drei Ausführungsbeispiele einer Prüfvorrichtung nach der Erfindung beschrieben und die Wirkungsweise erläutert.

Die Fig. 1 zeigt eine Prüfvorrichtung der erfindungsgemäßen Art in einer ersten Ausführungsform schematisch in einem Längsschnitt.

Die Fig. 2 und 3 zeigen schematisch zwei weitere Ausgestaltungen einer Prüfvorrichtung nach der Erfindung.

In Fig. 1 ist schematisch ein Kapselungsabschnitt 1 mit einer rohrförmigen, metallischen Kapselung darge­ stellt, die zentrisch einen Hochspannungsleiter 2 auf­ nimmt. Im Inneren der Kapselung 1 ist ein Stromwandler 3 angeordnet, der zwei Ringkerne 4 aufweist. Die An­ schlußenden 4a, 4b und 4c der Sekundärwicklungen der Ringkerne 4 sind über Durchführungen 5 zu einem geerdeten Anschlußkasten 6 geführt. Die Durchführungen 5 sind mit Widerständen 7 von z. B. 50 Ohm belastet. Diese Bürde bildet den Wellenwiderstand eines normalerweise ange­ schlossenen Verbindungskabels nach. Die Durchführung 5d ist über eine möglichst kurze Verbindungsleitung 8 und eine Meßleitung 8a mit einem Wellenwiderstand 50 Ohm mit einem Meßgerät 9, z. B. einem Oszilloskop mit einer Ein­ gangsimpedanz von 50 Ohm, verbunden.

Die Kapselung 1 ist stirnseitig mit je einem Flansch 10 versehen, die Meßdurchführungen 11, 12 aufnehmen, welche ihrerseits die Kapselungsstirnseiten abschließen. Die Meß­ durchführungen 11, 12 sind für Koaxialkabel bestimmt, damit die Last- und Speiseleitungen, wie ersichtlich, von Koaxialkabeln 13, 14 nachgebildet werden können.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Speiseleitung 14 über einen Ladewiderstand 15 von bei­ spielsweise 100 kOhm auf etwa eine Spannung von etwa 100 V geladen. Im Zuge der Speiseleitung 14 liegt ein einen elektrischen Hochspannungsschalter, insbesondere Trenn­ schalter, nachbildendes, koaxiales Quecksilberrelais 16, das über ein aus einem Widerstand 17 und einem Kondensator 18 bestehendes Netzwerk 19 zur Veränderung der Steilheit der Schaltspannung mit der Meßdurchführung 12 verbunden ist. Beim Schließen des Quecksilberrelais 16 ergibt sich ein Spannungssprung und ein Stromstoß durch den Strom­ wandler 3 über den Primärleiter 2 in das Koaxialkabel 13, das an seinem freien Ende mit einem Entladewiderstand 20 abgeschlossen ist. Auch der Entladewiderstand ist hoch­ ohmig ausgebildet und beträgt etwa 100 kOhm.

Mit dem Netzwerk 19 kann die Impulsform eingestellt werden, damit der Anstieg des Impulses am Eingang des Stromwandlers dem einer realen Schaltfunktion in einem Trennschalter entspricht. Es hat sich gezeigt, daß beim Schließen des koaxialen Quecksilberrelais 16 auf dem Innenleiter 2 und damit im Stromwandler 3 die gleichen hochfrequenten Strom- und Spannungsänderungen wie bei einem Hochspannungsversuch ergeben. Die an den Durch­ führungen 5 gemessenen Überspannungen können annähernd proportional dem Verhältnis des Scheitelwertes der Be­ triebsspannung zur Ladespannung berechnet werden. Dabei ergibt sich der wesentliche Vorteil, daß unterschiedliche Ausgestaltungsformen der Lastseite und der Speiseseite in einer Hochspannungsschaltanlage durch unterschiedliche Längen der Koaxialkabel 13, 14 nachgebildet werden können. Auch umfangreiche Schaltanlagen können durch ein Netzwerk von Koaxialkabeln nachgebildet werden.

Da zur Ermittlung des Übertragungsverhältnisses von Strom­ wandlern und zur beabsichtigten Reduzierung der tran­ sienten Überspannungen sich die Kenntnis des Frequenz­ ganges als vorteilhaft erweist, kann die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung dahingehend abgewandelt werden, daß die beiden Meßdurchführungen 11, 12 über Anpaßglieder 21, 22 an Koaxialkabel angeschlossen werden, die ihrerseits unmittelbar mit dem Eingang und Ausgang eines Meßgerätes 23 verbunden sind. Das Meßgerät 23 enthält einen HF-Generator 24, der die Speiseleitung 14 mit hoch­ frequenter Niederspannung versorgt, während die Last­ leitung 13 einen Spektrumanalysator 25 des Meßgerätes 23 speist. In diesem Fall ist die Durchführung 5d mit einem Widerstand 7 als Bürde belastet.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Prüfvorrichtung nach der Erfindung gemäß Fig. 3 ist die Lastleitung 13 mit einem Widerstand 26 in der Größe des Koaxialkabel- Wellenwiderstandes abgeschlossen, während die Durch­ führung 5d über die Verbindung 8 an die Koaxialmeßleitung 8a den Eingang des Spektrumanalysators 25 speist. Mit einer Prüfvorrichtung nach Fig. 2 können bevorzugt die Eigenresonanzen des Stromwandlers gemessen werden; die Prüfvorrichtung nach Fig. 3 erlaubt, den gesamten Frequenzgang des zu prüfenden Stromwandlers zu erfassen.

Claims (5)

1. Prüfvorrichtung zur Ermittlung des Übertragungs­ verhaltens von Stromwandlern für druckgasisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlagen, mit einem rohrförmigen Kapselungsabschnitt zur Aufnahme des Strom­ wandlers und mit an die Kapselungsstirnseiten an­ schließbaren Last- und Speiseleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapselungsstirnseiten (10) von Meßdurchführungen (11, 12) für Koaxialkabel abgeschlossen und die Last- und Speiseleitungen (13, 14) von Koaxialkabeln nachgebildet sind.

2. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Speiseleitung (14) ein einen elektrischen Hoch­ spannungsschalter nachbildendes, koaxiales Quecksilber­ relais (16) eingeschaltet ist.

3. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Quecksilberrelais (16) ein Netzwerk (19) zur Ver­ änderung der Steilheit der Schaltspannung zugeordnet ist.

4. Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Speiseleitung (14) über einen Ladewiderstand (15) auf eine Spannung von etwa 100 V aufladbar ist.

5. Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladewiderstand (15) und ein die Lastleitung (13) abschließender Entladewiderstand (20) hochohmig aus­ gebildet sind.