DE913321C - Einrichtung zur laufenden Registrierung von UEberspannungen in Hochspannungsanlagen in bezug auf ihre Hoehe und Haeufigkeit - Google Patents

Einrichtung zur laufenden Registrierung von UEberspannungen in Hochspannungsanlagen in bezug auf ihre Hoehe und Haeufigkeit

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DE913321C
DE913321C DED12670A DED0012670A DE913321C DE 913321 C DE913321 C DE 913321C DE D12670 A DED12670 A DE D12670A DE D0012670 A DED0012670 A DE D0012670A DE 913321 C DE913321 C DE 913321C
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overvoltages
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overvoltage
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Expired
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DED12670A
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English (en)
Inventor
Hans Heigl
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Deutsche Bundesbank
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Deutsche Bundesbank
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R13/00Arrangements for displaying electric variables or waveforms
    • G01R13/04Arrangements for displaying electric variables or waveforms for producing permanent records
    • G01R13/12Chemical recording, e.g. clydonographs

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Description

  • Einrichtung zur laufenden Registrierung von Uberspannungen in Hochspannungsanlagen in bezug auf ihre Höhe und Häufigkeit Die Betriebssicherheit von Hochspannungsanlagen wird durch das Auftreten von Überspannungen (Gewitter- und Schaltüberspannungen) gefährdet, die auch die Dimensionierung der Isolation der Anlage bestimmen. Meistens wird das Auftreten solcher tberspannungen erst durch unerwartete Schäden an Geräten nachgewiesen. Um solchen Schäden durch geeignete Schutzmaßnahmen rechtzeitig vorbeugen zu können, ist die Kenntnis der Höhe der auftretenden Überspannungen sowie deren Häufigkeit wichtig.
  • Zur laufenden Überwachung der Überspannungen wurden bisher entweder Klydonografen, gestaffelte Stabfunkstrecken (nach Dr. Estorff) oder Kathodenstrahloszillografen verwendet. Beim Klydonografen kann erst nach Ablauf des eingelegten lichtempfindlichen Films, also nach 7 oder 28 Tagen, wie es bei den handelsüblichen Geräten der Fall ist, die Höhe, die Polarität sowie der ungefähre Zeitpunkt der Überspannung festgestellt werden. Bei der Überwachung mit Stabfunkenstrecken wird das Ansprechen der Funkenstrecke sowohl optisch als auch akustisch sofort angezeigt, die tatsächliche Höhe der Überspannung aber nicht mit genügender Genauigkeit erfaßt. Auch kann die Anordnung erst nach Auswechslung der der Funkenstrecke vorgeschalteten Sicherung wieder in Betrieb genommen werden, ein Umstand, der beim Durchziehen eines schweren Gewitters über der überwachten Anlage leicht zu Fehlmessungen führen kann. Die Verwendung einet Hochleistungskathodenstrahloszillografen, der allein die Überspannung nach Höhe und zeitlichem Verlauf einwandfrei wiedergibt, scheitert an dem hohen Anschaffungswert solcher Geräte, so daß ein Groß einsatz nicht möglich ist, sowie an seiner im Betrieb erforderlichen laufenden Überwachung.
  • Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung, die ohne besondere Wartung die laufende Registrierung der in einer Hochspannungsanlage auftretenden Überspannungen ermöglicht. Die Überspannungen werden in ihrer Höhe und Häufigkeit erfaßt und sowohl optisch als auch akustisch angezeigt, so daß der Bedienende deren Auftreten zu gleichzeitig durchgeführten Schaltmanövern, z. B. Abschaltung leer laufender Umspanner usw., in Beziehung bringen und somit sofort nach ihrem Ursprung (innere sogenannte Schaltüberspannung oder äußere Gewitterspannung) einteilen kann. In Anlagen, in denen Überspannungsschutzeinrichtungen eingebaut sind, kann ihr einwandfreies Arbeiten kontrolliert werden.
  • Die Einrichtung kann, sofern mit ihr nur Schaltüberspannungen erfaßt werden sollen, einfach über Spannungswandler an die zu überwachende Anlage angeschlossen werden, wenn man bei diesen kurzzeitigen Spannungen den dadurch bedingten Übersetzungsfehler in Kauf nehmen will. In der Regel wird aber dieser Anschluß über geeignete (kapazitive) Spannungsteiler T (Abbildung) erfolgen. Mit Rücksicht auf die in der Regel kurzzeitigen Überspannungen von einer Dauer von 50 I0-6... 2 I0-3 Sekunden wird die Anzeige durch geeignete, im Handel befindliche gasgefüllte, gittergesteuerte Elektronenröhren verwirklicht. Diese mit Edelgas gefüllten Röhren zeichnen sich durch eine außerordentlich kurze Ansprechverzögerung ( 0,5 Io-6 Sekunden) aus, so daß auch die kürzesten Spannungsimpulse die Röhren zum Durchzünden bringen. Vorteilhaft werden hierzu Röhren mit Schirmgittern genommen, da dieses die Kapazität zwischen Anode und Steuergitter verkleinert, wodurch ein aus dem Netzteil des Gerätes über die Anodenspannung kommender Störimpuls die Röhre nicht zum Zünden bringen kann. Durch Anlegen einer negativen Spannung am Schirmgitter kann die Steuerkennlinie verändert, also die Spannung, bei der die Röhre zündet, eingestellt werden.
  • Gemäß der Erfindung werden mehrere parallel geschaltete, gasgefüllte, gittergesteuerte Elektronenröhren (Röhrengruppe) mit möglichst kurzer Ansprechverzögerung verwendet, deren Steuerkennlinie durch wahlweise änderbare Schirmgitterspannung einstellbar ist, so daß beim Auftreten einer Überspannung nur diejenigen Röhren ansprechen, deren Zündspannung kleiner oder gleich der ihrem Steuergitter über geeignete Verbindungsglieder zugeführten Überspannung ist.
  • Trifft auf die parallel geschalteten Steuergitter ein positiver Impuls, so sprechen nur diejenigen Röhren an, deren Zündspannung kleiner oder gleich wie die Scheitelspannung des Impulses ist. Zur Erfassung negativer Impulse muß die gleiche Röhrenanordnung mit umgekehrter Polung der Gitter vorgesehen werden.
  • Diese Ausführung ist in der Abbildung nicht dar--gestellt. Meistens ist jedoch die Polarität des Impulses von untergeordneter Bedeutung. Die Schaltung läßt sich dann in Weiterbildung des Erfindungsgedankens dahin vereinfachen, daß am Eingang ein geeigneter Gleichrichter Gl in Brückenschaltung vorgesehen wird. Es hat sich gezeigt, daß eine fehlerfreie Registrierung der Überspannung nur bei nichtgeerdeter Kathodenleitung erreichbar ist.
  • Für die Registrierung der Überspannungen in bezug auf ihre Höhe und Häufigkeit sind in weiterer Ausgestaltung der Erfindung in den Anodenkreis der Röhre Zählwerkes sowie Signallampen M vorgesehen. Außerdem kann das Ansprechen der Röhren durch ein akustisches Signal mittels eines Summers S angezeigt werden.
  • Die Arbeitsweise des Gerätes ist folgende: Soll das Gerät z. B. in einer 20-kV-Anlage eingebaut werden, so wird es über einen geeigneten (kapazitiven) Spannungsteiler T an das Netz angeschlossen und die einzelnen Röhren Rö unter Berücksichtigung des Spannungsteilerverhältnisses mit dem Schirmgitterpotentiometer P so eingestellt, daß die Röhren beispielsweise bei nachstehender Spannung zünden: Röhre I 2 3 4 5 6 7 Zündspannung.. 40 50 60 70 80 go 100 kV Tritt nun eine Überspannung von rund 75 kV auf, so sprechen die Röhren I bis 4 an, während die übrigen gelöscht bleiben. Da eine gezündete Röhre nicht selbständig löscht, wird gemäß Weiterbildung des Erfindungsgedankens in der gemeinsamen Anodenstromzuleitung ein zeitabhängiges einstellbares Glied L, z. B. Relais, Bimetall u. dgl., vorgesehen, das kurzzeitig den Anodenstrom unterbricht, die angesprochenen Röhren zum Erlöschen bringt und die Einrichtung für die nächste Registrierung wieder anzeigebereit macht. Zweckmäßig wird das Ansprechen dieser Löscheinrichtung L etwas verzögert, so daß das Aufleuchten der Meldelampen M bequem beobachtet werden kann.
  • Nach einer Anzahl von Überspannungen also werden an den einzelnen Zählwerken z. B. folgende Ansprechzahlen abgelesen: Röhre ............... I 2 3 4 5 6 7 Zündspannung . 40 50 60 70 80 go IookV Ansprechzahl 200 go 30 I6 8 4 2 (Anzeige der Zählwerke) berspannungszahl .... 50 30 o 2 2 2 2 Daraus kann sofort die Höhe und Häufigkeitsverteilungskurve aufgezeichnet werden. Im vorliegenden Falle wären also nachfolgende Überspannungen aufgetreten: 200 über 40 kV, go über 50 kV usw. Aus obigen Angaben kann man aber außerdem auch eine genaue statistische Aufgliederung der einzelnen Überspannungen erhalten. So zeigt im obigen Beispiel Röhre 7 an, daß zwei Überspannungen über 100 kV lagen. Von den vier Überspannungen über go kV, die die Röhre 6 anzeigt, waren zwei Überspannungen über Ioo kV (Rö 7), mithin 4-2 2Überspannungen größer als go kV, aber kleiner als Ioo kV.
  • In gleicher Weise können auch alle übrigen Anzeigen ausgewertet werden, und man erhält sp die in der letzten Reihe der obigen Tabelle eingetragenen Überspannungszahlen.
  • Der Vorteil der Einrichtung nach der Erfindung geht aus diesem einfachen Beispiel klar hervor. Es gibt Ergebnisse wieder, für deren Ermittlung bisher mühsame und zeitraubende Auswertungsarbeiten (Entwicklung des Klydonografen- oder Kathodenstrahloszillografenfilms) erforderlich war.
  • Die Anoden-, Gitter- und Heizspannung wird einem Netzteil mit Anschluß an 220 V, 50 Hz entnommen.
  • Die Leistungsaufnahme für ein Gerät, bestückt mit sieben Röhren, beträgt bei voller Aussteuerung rund 80 W. Selbstverständlich kann die Einrichtung auch mit mehr Röhren, als im vorerwähnten Beispiel angegeben sind, ausgerüstet werden, wodurch sie praktisch an alle auftretenden Anforderungen angepaßt werden kann. Der Spannungsteiler muß so gewählt werden, daß die höchste am Eingang nach dem Gleichrichter auftretende Spannung niedriger als die höchstzulässige Steuergitterspannung ist. Mit der oben beschriebenen Einrichtung können außerdem hohe Stoßströme (Blitzentladungen) gemessen werden. Zu diesem Zweck wird die Einrichtung an einem geeigneten, im Meßkreis eingebauten Shunt angeschlossen.

Claims (8)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Einrichtung zur laufenden Registrierung von Überspannungen in Hochspannungsanlagen in bezug auf ihre Höhe und Häufigkeit, gekennzeichnet durch mehrere parallel geschaltete, gasgefüllte, gittergegteuerte Elektronenröhren (Röhrengruppe) mit möglichst kurzer Ansprechverzögerung, deren Steuerkennlinie durch wahlweise änderbare Schirmgitterspannung einstellbar ist, so daß beim Auftreten einer Überspannung nur diejenigen Röhren ansprechen, deren Zündspannung kleiner oder gleich der ihren Steuergitter über geeignete Verbindungsglieder zugeführten Überspannung ist.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der Überspannung beider Polaritäten zwei Röhrengruppen mit entgegengesetzt gepoltem Steuergitter verwendet werden.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Überspannungen den Steuergittern über einen in beiden Richtungen wirksamen Gleichrichter, z. B. in Brückenschaltung, zugeführt wird.
  4. 4. Einrichtung nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Kathodenleitung nicht geerdet ist.
  5. 5. Einrichtung nach den Ansprüchen I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Registrierung der Überspannungen im Anodenkreis jeder Röhre Zählwerke liegen, die bei jeder Zündung ansprechen.
  6. 6. Einrichtung nach den Ansprüchen I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur optischen und akustischen Meldung der Überspannungen im Anodenkreis jeder Röhre eine Meldelampe und in der gemeinsamen Anodenzuleitung eine akustische und/oder optische Signalvorrichtung vorgesehen sind.
  7. 7. Einrichtung nach den Ansprüchen I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Löschung der gezündeten Röhren in der gemeinsamen Anodenstromzuleitung eine zeitabhängige Schalteinrichtung vorgesehen ist, die durch den Anodensummenstrom betätigt wird und diesen kurzzeitig unterbricht.
  8. 8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansprechen der Schalteinrichtung durch an sich bekannte Mittel verzögert wird.
DED12670A 1952-07-06 1952-07-06 Einrichtung zur laufenden Registrierung von UEberspannungen in Hochspannungsanlagen in bezug auf ihre Hoehe und Haeufigkeit Expired DE913321C (de)

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