DE9402001U1 - Prüfkreis für einen Hochspannungs-Leistungsschalter - Google Patents

Description

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Siemens Aktiengesellschaft

Prüfkreis für einen Hochspannungs-Leistungsschalter 5

Die Erfindung bezieht sich auf einen Prüfkreis zur Prüfung eines Hochspannungs-Leistungsschalters unter Nachbildung lastseitig eingekoppelter Wechselspannung beim Schalten kapazitiver Ströme mit einer Speisespannungsquelle und einer Lastkapazität.

In Hochspannungsnetzen werden häufig in einer Trasse mehrere Leitungen parallel zueinander geführt. An beiden Enden ,der Leitungen sind Leistungsschalter vorgesehen. Betrachtet man ein Zweifachsystem bei dem eine der beiden Leitungen Leistung überträgt, das zweite System an einem Ende ausgeschaltet ist, so läuft eine nicht belastete Leitung zu einer stromführenden Leitung parallel und aus der belasteten Leitung wird eine Spannung in das nicht belastete System übergekoppelt. Solange der Schalter am Anfang der Leitung des nicht belasteten Systems geschlossen ist, fließt über diesen der kapazitive Ladestrom der Leitung. Die kapazitiv eingekoppelte Spannung aus dem Parallelsystem bricht aufgrund der niedrigen Impedanz des speisenden Netzes zusammen, sie kommt nicht zur Geltung. Wird beim Abtrennen der nicht belasteten Leitung der Schalter geöffnet, so wird der kapazitive Strom unterbrochen und der übliche kapazitive AusschaItvorgang läuft ab. Die Leitung ist auf den Scheitelwert der netzfrequenten Spannung u(t) geladen, d. h. auf der Leitungsseite des Schalters liegt die Gleichspannung ul an. Das speisende Netz gibt weiterhin eine Wechselspannung u(t) vor, so daß über dem Schalter eine Gleichspannung anliegt, die .mit einer netzfrequenten

Sri/Sue/ 01.02.1994

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Wechselspannung überlagert ist und zwar: u(t) + ul. Diese Mischspannung schwingt zwischen den Spannungspegeln Null und 2ul·

Auf der Lastseite des Schalters wird nun zusätzlich die aus dem parallelen System eingekoppelte Spannung Au wirksam, d. h. die Spannung auf der Lastseite setzt sich aus der Gleichspannung mit dem Wert ,ul und dieser eingekoppelten Wechselspannung Au zusammen. An dem Schalter liegt eine Spannung an, die der Summe aus u(t) + ul + Au entspricht. Für Au = &khgr; u(t) ergibt sich somit eine Spannung, die zwischen den Spannungspegeln -x . ul und 2ul + &khgr; . ul schwingt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Prüfkreis der eingangs genannten Art zu schaffen, der die aus dem Parallelsystem eingekoppelte Spannung Au berücksichtigt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine zusätzliche, bedarfsweise abtrennbare Impedanz.

Durch eine solche, in den Prüfkreis eingefügte Impedanz kann ein realistischer Belastungsfall simuliert werden, ohne daß diese Belastung über die im tatsächlichen Anwendungsfall auftretende Belastung hinausgeht.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die zusätzliche Impedanz Teil eines auf der Lastseite eingefügten Transformators zur Einkopplung einer zusätzlichen Wechselspannung ist.

Die zusätzliche Wechselspannungsquelle ist beispielsweise auf der dem zu prüfenden Schalter abgewandten Seite der Lastkapazität zu dieser in Reihe geschaltet und bildet

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die kapazitiv eingekoppelte Wechselspannung einer parallel verlaufenden Leitung nach.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung
sieht vor, daß die Impedanz durch einen zur Speisespannungsquelle parallel geschalteten, bedarfsweise abtrennbaren, ohmschen, kapazitiven oder induktiven Widerstand gebildet ist.

Diese derart in den Prüfkreis eingefügte Impedanz belastet die Speisespannungsquelle und setzt die von dieser gelieferte Spannung um einen Wert herab, der von der
Größe der Impedanz abhängt.

Zu dem Zeitpunkt, wenn der Prüfschalter ausgeschaltet
wird, liegt an diesem die herabgesetzte Spannung der
Speisespannungsquelle an, so daß sich die Lastseite des Prüfschalters auf den Scheitelwert dieser reduzierten
Wechselspannung auflädt.

Nach dem Ausschalten des Prüfschalters wird der Impedanzzweig der Schaltung mittels eines Hilfsschalters aufgetrennt. "Die tatsächliche Auftrennung dieses Zweiges findet erst beim Nulldurchgang des diesen Zweig durchflie-Senden Stromes statt, da erst zu diesem Zeitpunkt ein in dem Hilfsschalter gezündeter Lichtbogen gelöscht werden kann. Von diesem Zeitpunkt an ist die Spannung des Speisespannungsquelle nicht mehr belastet, so daß sich die an dem offenen Prüfschalter anliegende Wechselspannung erhöht. Diese erhöhte Wechselspannung überlagert sich nun mit der an dem Prüfschalter auf seiner Lastseite anliegenden Gleichspannung und ergibt eine Gesamtspannung, die den im tatsächlichen Anwendungsfall herrschenden Bedingungen entspricht.

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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Impedanz, insbesondere der Imaginärteil der Impedanz einstellbar ist. 5

Unter Einstellung des Impedanzwertes wird beispielsweise verstanden, daß durch Auswechseln oder Ergänzen der Impedanz ein pasender Impedanzwert erzeugt wird. Durch eine Einstellung der Impedanz, insbesondere des Imaginärteils der Impedanz kann eine bestimmte Phasenverschiebung zwischen dem den Prüfschalter durchfließenden Strom und dem den Impedanzzweig durchfließenden Strom erreicht werden. Da der Ausschaltzeitpunkt des Prüfschalters durch dessen Stromnulldurchgang bestimmt ist und der Zeitpunkt des Abtrennens der Impedanz ebenso vom Stromnulldurchgang dieses Leitungszweiges und da bei einer Phasenverschiebung dieser beiden Ströme gegeneinander diese Zeitpunkte unterschiedlich sind, ist durch die Wahl der Impedanz die zeitliche Abfolge des Schaltens des Prüfschalters und des die Impedanz abtrennenden Hilfsschalters einstellbar. Somit können die Versuchsbedingungen in dem Prüfkreis so eingestellt werden, daß sie den tatsächlichen Anwendungsfall möglichst realistisch simulieren.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend beschrieben.

0 Dabei zeigen

die Figuren 1 bis 3 einen Prüfkreis mit einer zur Speisespannungsquelle parallel geschalteten Impedanz, Figur 4 einen Prüfkreis mit einer zusätzlichen Wechselspannungsquelle,

K III .:":·": A-.

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Figur 5 einen Prüfkreis, wie aus dem Stand der Technik bekannt ist,

Figur 6 zeigt die Konstellation aus der Figur 4 in einer detaillierteren Darstellung,
5

Figur 7 zeigt zwei parallel geführte Leitungen mit Leistungsschaltern im Anwendungsfall,

Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Prüfkreisen gemäß Figur 5 war die Nachbildung einer kapazitiv eingekoppelten zusätzlichen Spannung nur unvollkommen möglich. Wurde verlangt, daß auf der Lastseite eine Spannung von ul {Scheitelwert der anliegenden Speisespannung) + Au (kapazitiv eingekoppelte Spannung) wirksam war, so wurde die zusätzliche Spannung Au zu der netzfrequenten Speisespannung addiert. Sollte zum Beispiel ein Au = 0,2 . ,u(t) erzielt werden (u(t) = Speisespannung), so mußte die Speisespannung auf u¹(t) - u(t) + 0,2 . u(t) erhöht werden. Hieraus ergab sich bei der Ausschaltung des zu prüfenden Schalters eine Scheitelspannung von ul + 0,2 . ul, so daß an dem Schalter nach dem Ausschalten insgesamt eine maximale'Spannung von 2,4 . ul (entspricht 2. u(t) + 2 . Au) anlag.

Dies bedeutet, daß der Schalter mit einem Prüfkreis gemäß dem Stand der Technik bisher mit überhöhter Spannung geprüft werden mußte, um die geforderte Spannungseinkopplung auf der Lastseite berücksichtigen zu können, denn im realen Anwendungsfall wird der Schalter nur mit einer Spannung 2 , u(t) + Au belastet.

Bei dem neuen Prüfkreis gemäß der Figur 4 ist auf der Lastseite des zu prüfenden Schalters 1 ein zusätzlicher

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Transformator 2 vorgesehen, über den eine zusätzliche Wechselspannung Au= 0,2 , u(t) eingekoppelt wird.

Die Speisespannung hat den Wert u(t). Somit ergibt sich an dem zu prüfenden Schalter, wenn dieser ausgeschaltet ist, eine maximale Spannungsbelastung von 2,2 . ul, wenn ul dem Scheitelwert der Spannung u(t) entspricht.

Die Zuschaltung des Transformators 2 erfolgt in Abhängigkeit von der Unterbrechung durch den Prüfschalter und

zwar derart, daß der Transformator vor der Unterbrechung des zu prüfenden Schalters kurzgeschlossen ist und nach dieser Unterbrechung der Kurzschluß über der Zusatzspannung aufgehoben wird.
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Zum Betrieb des Transformators 2 kann ein eigener Wechselspannungsgenerator vorgesehen sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, die Speisespannung und die Zusatzspannung des Transformators 2 aus derselben Spannungs-'2 0 quelle zu beziehen. Die Speisespannung und die zusätzliche Wechselspannung müssen in Frequenz und Phasenlage übereinstimmen.

In den Figuren 1 bis 3 ist ein Prüfkreis mit einer zusätzlichen Impedanz 3 dargestellt, die bei geschlossenem Hilfsschalter 4 die Speisespannung, die durch den Generator G erzeugt wird, belastet. Die Speisespannung, die durch den Generator G geliefert wird, beträgt 1, 2 . u(t). Diese Speisespannung ist durch die Impedanz 3 belastet, so daß an dem Prüfschalter die Spannung u(t) anliegt. Die zu speisende Spannung wird somit durch die Impedanz 5 reduziert.

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Zum Zeitpunkt der Unterbrechung des kapazitiven Stromes durch den Prüfschalter liegt an diesem lastseitig die Spannung ul an, die dem Scheitelwert von u(t) entspricht.

Gleichzeitig wird auch der Hilfsschalter 4 geöffnet, so daß beim Abschalten des die Impedanz 3 durchfließenden Stromes die tatsachliche Stromunterbrechung durch Löschen des gezogenen Lichtbogens in dem Hilfsschalter 4 vor sich geht. Von diesem Zeitpunkt an ist die Speisespannung des Generators G nicht mehr durch die Impedanz belastet, so daß an dem Prüfschalter die volle Speisespannung 1,2 u(t) anliegt.

Diese überlagert sich mit der an dem Prüfschalter lastseitig anliegenden Spannung ul, so daß sich insgesamt an dem zu prüfenden Schalter 1 eine Wechselspannung ergibt, die einen Maximalwert von 2,2.ul aufweist.

Dies entspricht genau den Bedingungen, die im Anwendungs-'20 fall auftreten, wenn sich der Netzspannung u(t) mit dem Scheitelwert ul eine kapazitiv eingekoppelte Spannung in der Höhe Au = 0,2 . u(t) überlagert (vgl. Figur 7).

Claims (4)

94 6 4 O 1 7 8 Schutzansprüche

1. Prüfkreis zur Prüfung eines Hochspannungs-Leistungsschalters (1) unter Nachbildung lastseitig eingekoppelter Wechselspannung beim Schalten kapazitiver Ströme mit einer Speisespannungsquelle (G) und einer Lastkapazität (C),

gekennzeichnet durch, eine zusätzliche, bedarfsweise abtrennbare Impedanz.(2,3).

2. Prüfkreis nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Impedanz (2) Teil eines auf der Lastseite eingefügten Transformators zur Einkopplung einer zusätzlichen Wechselspannung ist.

3. Prüfkreis nach Anspruch 1,

\ dadurch gekennzeichnet, 0 daß die Impedanz (3) durch einen zur Speisespannungsquelle parallel geschalteten, bedarfsweise abtrennbaren, ohmschen, kapazitiven oder induktiven Widerstand gebildet ist.

4. Prüfkreis nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß der Wert der Impedanz (3), insbesondere der Imaginärteil der Impedanz einstellbar ist.