-
Verfahren zum Prüfen von Hodispannungs-Leistungs schaltern und Anordnung
zur Durchführung desselben
Es ist eine Schalterprüfeinrichtung für Hochspannungs-Hochleistungsschalter
bekannt, bei welcher ein sinusförmiger netzfrequenter Prüfstrom hoher Stromstärke,
aber geringer Spannung kurz vor seinem Nulldurchgang mit einem aus einer getrennten
Hochspannungsquelle entnommenen sinusförmigen Strom kleinerer Amplitude und höherer
Frequenz überlagert wird. Die Spannung des Hochstromkreises beträgt dabei etwa 5
bis 50 kV. Diese niedrige Spannung hat zur Folge, daß der Lichtbogen bereits bei
kleinen Abständen der sich öffnenden Trennstrecke im Stromnulldurchgang erlischt
und nicht selbsttätig ein- bis zweimal neu zündet, wie dies bei der Betriebsspannung
des Schalters geschieht. Um jedoch einen ordnungsgemäßen Prüfungsablauf des Schalters
zu erreichen, muß der Lichtbogen des Schalters nach der Öffnung der Schaltkontakte
so oft neu gezündet werden, bis diese den für den Normalbetrieb erforderlichen Löschabstand
erreicht haben. Nach den bisherigen Erfahrungen ist hierfür eine Neuzündung des
Lichtbogens für ein bis zwei Halbwellen erforderlich.
-
Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Neuzündung von Entladungsstrecken
bekannt, bei denen die Zündung durch Anwendung eines Hilfs-
lichtbogens
oder durch starke Spannungsverformung an den Elektroden eingeleitet wird. Diese
sind im vorliegenden Fall jedoch nicht anwendbar, da sie zusätzliche Einbauten bedingen,
die den Prüfvorgang beeinflussen würden, und außerdem würde die niedrige Spannung
des Hochstromkreises dazu noch nicht ausreichen. Ebensowenig eignet sich ein Verfahren,
mittels eines Spannungsstoßes einen Überschlag zwischen den Schaltkontakten zu erzeugen,
denn derartige Stoß spannungen sind insbesondere bei Stoßvervielfachung energieschwach,
und die Entladung dieses Stoßspannungskreises erfolgt bereits nach wenigen Mikrosekunden,
so daß die Hochspannung bei einer starken Entionisierung des Schalters in der Trennstrecke
nicht nachfolgen kann.
-
Diese Mängel werden bei dem vorliegenden Verfahren zum Prüfen von
Hochspannungs-Leistungsschaltern dadurch vermieden, daß erfindungsgemäß zur Wiederzündung
des Lichtbogens bei Unterbrechung des Hochstromkreises die Spannung eines Kondensators
über einen spannungsabhängigen Widerstand an den zu prüfenden Schalter gelegt wird.
Zweckmäßig werden nacheinander mehrere Kondensatoren über eine an sich bekannte
Reihenschaltung aus einem als Hilfsschalter dienenden Schaltpol und einem weiteren
als Prüfling dienenden Schaltpol des Prüfschalters entladen. Dabei tritt eine steil
ansteigende Spannung in voller Höhe zunächst an dem Hilfsschalter und dann nach
seinem Überschlag an dem Prüfschalter auf. Die Entladung der Kondensatoren wird
durch die Wirkungsweise des spannungsabhängigen Widerstandes und gegebenenfalls
von Zusatzeinrichtungen mit kleiner werdender Spannung so verzögert, daß der Hochstrom
in den Entladestrom übergehen kann.
-
Eine Schaltung der Prüfeinrichtung nach der Erfindung geht aus der
Zeichnung hervor.
-
In dem linken Teil der Schaltung ist der Hochstromkreis mit dem Generator
G, dem Transformåtor T, der Schutzdrossel Ds -und dem HilfsschalterSh sowie dem
PrüfschalterS, dargestellt.
-
Die Schutzdrossel Ds soll - die auftretende Stoßspannung vor dem Hochstrom;transförmator
T. abfangen. Sie muß dafür kapazitätsarm sein, während die Induktivität so klein
gegenüber der Gesamtinduktivität des Hochstromkreises sein kann, daß sie den Strom
nur wenig beeinflußt. Am geeignetsten ist hierfür eine Luftdrossel mit Zylinderwicklung.
Ihre Stoß spannungsfestigkeit in Längsrichtung muß dabei der Maximalspannung an
den Zündkondensatoren- entsprechen. Ferner sind zum Schutz des .Hochspannungskreises
Schutzkondensatoren C, und ein oder mehrere parallel liegende Uberspannungsleiter
vorgesehen.
-
An dem PrüfschalterS, liegt der Hochspannungskreis mit dem auf eine
hohe Gleichspannung aufgeladenen Kondensator C,, der kurz vor dem Nullwerden des
Hochstromes einen sinusförmigen Strom kleinerer Amplitude und höherer Frequenz abgibt,
mit dessen Nullwerden dann ohne zeitliche Verzögerung die Spannung des Kondensators
C, als Prüfspannung auftritt. Die Auslösung des Hochspannungskreises erfolgt durch
Zündung der Funkenstrecke F1, die einen Zündimpuls von einem nicht weiter dargestellten
Zündgerät erhält, das beispielsweise in Abhängigkeit von der am Prüfschalter auftretenden
Lichtbogenspannung und dem Hochstrom selbst gesteuert wird. Dieses Zündgerät ist
so eingestellt, daß ein jeweils kurz vor dem Nulldurchgang des Hochstromes ausgelöster
Zündimpuls erst dann zur Funkenstrecke F1 gelangen kann, wenn die Lichtbogenspannung
an den Kontakten des Prüfschalters genügend groß ist, um eine Sperre für den Zündimpuls
aufzuheben.
-
Dieser Augenblick ist bei Erreichen des für den Normalbetrieb erforderlichen
Löschabstandes gegeben.
-
Vor der eigentlichen Schalterprüfung muß zunächst dafür gesorgt werden,
daß der Hochstrom nicht vorzeitig, unterbrochen wird. Zu diesem Zweck werden gleichzeitig
mit der Aufladung des Kondensators Cl auch die Kondensatoren C2 und C3 mit Hochspannung
aufgeladen. Die Funkenstrecke F2 wird nun über ein nicht dargestelltes Zündgerät,
das kurz vor dem Nulldurchgang der ersten, z. B. negativen Halbwelle des Hochstromes
anspricht, so gesteuert, daß die Entladung des Kondensators C2 bei diesem Nulldurchgang
erfolgt, so daß über den spannungsabhängigen Widerstand Ra am Punkt a vor dem Hilfsschalter
eine hohe Spannung liegt. Da dieser Widerstand Ra bei der hohen Spannung nur sehr
klein und die Eigenkapazität von dem Punkt a gegen Erde gering ist und da ferner
der Hilfsschalter 57 keine, der Prüfschalter Sp abef erhebliche zusätzliche parallele
Ableitungen nach Erde besitzt, so tritt die Kondensatorspannung nach der Zündung
der Funkenstrecke F2 zunächst in nahezu voller Höhe an Sh und nach dessen Überschlag
an Sp auf, so daß auch dieser Schalter nachfolgen muß. Das gleiche tritt auch für
die Zündung in der zweiten Halbwelle ein, die durch Entladung des zweiten Kondensators
C3 eingeleitet wird, wobei die Zündung der Funkenstrecke F8 durch ein Zündgerät-veranlaßt
wird, das kurz vor dem Nulldurchgang der zweiten. jetzt positiven Hochstromhalbwelle
anspricht. Mit dem Überschlag an den Schaltern erfolgt zunächst eine sprunghafte
Entladung des Kondensators, doch vergrößert sich. der Widerstand bei den gebräuchlichen
spannungsabhängigen Widerständen exponentiell, so daß die Entladung verzögert wird
und für den auftretenden Hochstrom genügend Zeit besteht, in den vorhandenen Entladestrom
überzugehen. Die für jede Spannung erforderlicheGröße des spannungsabhängigen Widerstandes
muß genau ermittelt werden.
-
Gelingt es nicht mit dem spannungsabhängigen Widerstand allein auszukommen,
so kann parallel dazu auch ein entsprechend bemessener spannungsunabhängiger Widerstand
geschaltet werden.
-
Die Ladespannung der Zündkondensatoren wird direkt der Ladeeinrichtung
für den Prüfspannungskondensator entnommen und hat damit die gleiche Höhe wie dieser.
Der -Kondens atorzündsp annungsstoß bedeutet sornit eine Spannungsvorprüfung für
den Schalter. Gelingt es nicht, mit -Hilfe der Zünd-
kondensatoren
einen Uberschlag in dem Schalter zu erzielen, so kann man den Prüfzeitpunkt für
den Schalter auf kleineren Kontaktabstand vorverlegen.
-
Das Prüfverfahren setzt voraus, daß der Entladestrom des Zündkondensators
mit dem nachfolgenden Hochstrom in gleicher Richtung durch den Schalter fließt.
Bei der üblichen Zündung in zwei aufeinanderfolgenden Halbwellen und der nachfolgenden
Spannungsprüfung am Ende der zweiten Halbwelle muß der letzte Zündstromstoß in gleicher
Richtung wie der Schwingstrom des Prüfungsspannungskreises durch den Prüfschalter
fließen, während der erste die entgegengesetzte Richtung hat. Dies wird mit der
dritten Zündfunkenstrecke F8 erreicht, die eine der Ladung des Kondensators C2 entgegengesetzte
Ladung des Kondensators C3 an die Schalter S/ und Sp legt. Es tritt jedoch an F3
bei der Zündung von F2 die doppelte, und zwar die positive gegen die negative Kondensatorspannung
auf. Um hierdurch einerseits einen selbständigen Überschlag an F5 zu vermeiden,
andererseits jedoch bei der künstlichen Zündung, die durch das Ansprechen einer
Hilfselektrode innerhalb einer der Hauptelektroden von F3 eingeleitet wird, einen
Überschlag an der Funkenstrecke F3 zu gewährleisten, wird hierfür eine Doppelfunkenstrecke
verwendet, bei der die Mittelelektrode über ein RC-Glied auf Erdpotential gehalten
ist. Für die Anbringung dieses RC-Gliedes am Zündstift der Funkenstrecke kann auf
eine zusätzliche Zündeinrichtung in der Mittelelektrode verzichtet werden, denn
der Überschlag zwischen den Hauptelektroden bewirkt sofort einen Überschlag zwischen
Zündstift und Hauptelektrode und damit den Gesamtüberschlag der Doppelelektroden.