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Prüfanordnung für Hochleistungsschalter, insbesondere Hochspannungsschalter
Die
Erfindung betrifft eine Prüfanordnung für Hochleistungsschalter, insbesondere Hochspannungsschalter,
mit getrennten Energiequellen für den Hochstrom und die Prüfspannung. Da die Spannung
der Hochstromquelle in solchen Prüfanordnungen nur wenige kV beträgt, reicht diese
Spannung bei der Öffnung des Prüfschalters nicht zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens
für den gesamten Schalthub aus. Es werden daher Maßnahmen vorgesehen, die bei einem
Erlöschen des Lichtbogens im Prüfschalter vor Erreichen der Lösch- bzw. Ausschaltstellung
seiner Schaltkontakte die Wiederzündung des Lichtbogens bewirken. Hierfür ist bereits
vorgeschlagen worden, eine in einem besonderen Zündstromkreis liegende, mit Gleichstrom
aufgeladene Kondensatoranordnung über eine entsprechend der Polarität des Hochstromes
gesteuerte Einrichtung in die Schaltstrecke zu entladen, wodurch der erlöschende
Hochstrom von neuem zu fließen beginnt. Die Wiederzündung des Lichtbogens ist dann
mit anderen jeweils entgegengesetzt aufgeladenen Kondensatoren so lange zu wiederholen,
bis die Schaltkontakte in ihre Lösch- bzw. Ausschaltstellung bewegt sind, wonach
mit dem folgenden Nulldurchgang des Hochstromes die Prüfspannung an den Schalter
gelegt werden kann.
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Unabhängig von einem besonderen Zündstromkreis kann der Lichtbogen
über die einzelnen Nulldurchgänge auch von der Prüfspannung selbst auf-
rechterhalten
werden, wie es bei einer bekannten synthetischen Prüfanordnung für Hochspannungsschalter
der Fall ist, bei der mehrere Kondensatoren nacheinander polaritätsgetreu zum Verlauf
des Hochstromes stoßartig in die Schaltstrecke zur Prüfung ihrer Spannungsfestigkeit
entladen werden. Hierbei wird, falls der Prüfschalter nach der ersten Spannungsprüfung
versagt, über ein Steuergerät und eine andere Schaltfunkenstrecke ein zweiter entgegengesetzt
aufgeladener Kondensator eingeschaltet und so erneut die Prüfspannung an den Schalter
gelegt. Dieser Vorgang kann sich, falls erforderlich, mit weiteren Kondensatoren
wiederholen, er setzt also ebenfalls mehrere Kondensatoren voraus, die in diesem
Fall für die hohe Prüfspannung ausgelegt und damit sehr aufwendig sind.
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Es ist auch schon vorgeschlagen worden, in einer synthetischen Schalterprüfanordnung
die Spannungsprüfung bei mehreren Halbwellen des Hochstromes mit nur einem entsprechend
gesteuerten Kondensator vorzunehmen, was dadurch ermöglicht wird, daß dieser Kondensator
in einem Schwingkreis angeordnet ist, der für die wenigen Halbwellen der Spannungsprüfung
praktisch keinen Energieverlust aufweist. Auch in diesem Fall handelt es sich also
nicht darum, die Fortzündung des Lichtbogens im Prüfschalter vor der eigentlichen
Spannungsprüfung durch die Entladung eines für diesen Zweck ausgelegten Kondensators
zu bewirken.
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Die Erfindung gibt einen Weg an, wie die Aufrechterhaltung des Lichtbogens
ohne Anlegen der Prüfspannung in vorteilhafter Weise erfolgen kann.
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Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß im Zündstromkreis zur Erzeugung
einer mehrfachen Wiederzündung des Lichtbogens ein einziger Kondensator angeordnet
und wird die die Entladung dieses Kondensators unabhängig von der zufälligen Polarität
der zugehörigen Hochstromhalbwelle stets polaritätsrichtig zur zugehörigen Hochstromhalbwelle
vornehmende Einrichtung durch eine zusätzliche dem Hochstromkreis entnommene Größe,
wie Höhe der Lichtbogenspannung oder Anzahl der Hochstromhalbwellen, ausgelöst.
Bei einer solchen Prüfanordnung wird also der einzige Zündkondensator - außer ihm
ist nur noch der auf die Prüfspannung aufgeladene Kondensator im Prüfspannungskreis
vorhanden - durch die entsprechend der Polarität des Hochstroms gesteuerte Einrichtung
nicht sogleich bei jedem Polaritätswechsel ein- und umgeschaltet, sondern erst dann,
wenn die zusätzliche dem Hochstromkreis entnommene Steuergröße einen bestimmten
Wert erreicht hat. Dadurch wird einmal eine unnötige vorzeitige Entladung des Zündkondensators
bei noch genügend hoher Spannung der Hochstromquelle vermieden, so daß dieser Kondensator
gegenüber einem Zündkondensator in Prüfanordnungen ohne zusätzliche Steuergröße
kleiner bemessen werden kann und erst recht gegenüber einem Kondensator, der zur
Spannungsprüfung ausgelegt ist, weil für die Wiederzündung des Lichtbogens in den
Nulldurchgängen vor Erreichen der Spannungsprüfstellung der Schaltkontakte weniger
Energie benötigt wird als in der Spannungsprüfstellung. Zum anderen ermöglicht die
zusätzliche Steuergröße nach Erreichen eines vorbestimmten Wertes, die Entladung
des Zündkondensators schon so rechtzeitig vorzubereiten, daß diese mit dem Entstehen
des Steuerimpulses aus der die polaritätsrichtige Entladung vornehmenden Einrichtung
noch kurz vor oder im Nulldurchgang des Hochstromes einsetzen kann und damit eine
sichere Wiederzündung des Lichtbogens bewirkt. Eine derart vorteilhafte Wirkung
ist nicht mit einer Steuereinrichtung zu erzielen, die, wie bei der bekannten Schaltungsanordnung
mit mehreren nacheinander zu entladenden Prüfspannungskondensatoren, die Entladung
dieser Kondensatoren erst dann vornimmt, wenn der Hochstrom auf dem Werte Null verbleibt.
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In einem solchen Falle kann die Entladung zu spät kommen, so daß
der Lichtbogen infolge der Wiederverfestigung der Schaltstrecke durch das Löschmittel
nicht neu zündet oder es einer sehr hohen Zündspannung bedarf, um den Durchschlag
der Schaltstrecke zu erzwingen. Eine hohe Zündspannung und damit ein aufwendiger
Kondensator soll jedoch gerade durch die Erfindung vermieden werden.
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Als Einrichtung zur polaritätsgetreuen Steuerung des Zündstromkreises
können bei der Erfindung zwei Doppelfunkenstrecken oder ein umpolbarer Impulstransformator
dienen, wobei die Auslösung der Umpoleinrichtung iiber ein Steuergerät erfolgt,
das durch von der Lichtbogenspannung hergeleitete Steuerimpulse entsperrt wird.
Diese Entsperrung des Steuergerätes kann aber auch durch ein Zählwerk erfolgen,
das nach einer vorbestimmten Halbwellenzahl des Hochstromes, die von der Eigenzeit
des Prüfschalters abhängig ist, die Umpoleinrichtung freigibt.
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Abb. I der Zeichnung zeigt drei Hochstromhalbwellen i, die beispielsweise
für die vollständige Öffnung des Prüfschalters benötigt werden. Ausgehend von der
Anfangsstellung a (Abb. 2) bildet sich zunächst ein kleiner Lichtbogen , der dann
in den größeren Lichtbogen c bei weiter entfernten Schaltkontakten I und 2 übergeht.
Die Spannung dieses Lichtbogens wird dazu benutzt, nach Abb. I den Entladungsstrom
ic des Zündkondensators über die Schaltkontakte zu schicken, so daß nach Wiederzündung
der Schaltstrecke der Hochstrom ik in der dritten Halbwelle fließen und damit nach
Erreichen der endgültigen Ausschaltstellung und dem Nulldurchgang des Hochstromes
die Prüfspannung an =den Schalter gelegt werden kann.
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In Abb. 3 ist nur der Hochstromkreis dargestellt und der Stromkreis
zur Wiederzündung der Schaltstrecke bei einem vorzeitigen Erlöschen des Hochstromlichtbogens.
Der von dem Transformator T gelieferte Hochstrom fließt über die Schutzdrossel Ds
zu einem Hilfsschalter S und dem Prüfschalter S,. Reißt der Lichtbogen des Hochstromes
vorzeitig ab, bevor die Schaltkontakte ihre Ausschaltstellung eingenommen haben,
so wird ein
Auslösegerät A für die Doppelfunkenstrecken Ft, F2 bzw.
F3, F4, das Steuerimpulse von dem stromabhängigen Steuergerät J erhält und das so
lange gesperrt ist, bis die Lichtbogenspannung an den Schaltkontakten genügend groß
ist und von dem spannungsabhängigen Steuergerät U her ein zweiter Steuerimpuls geliefert
wird, freigegeben, so daß nunmehr je nach der Polarität des Hochstromes der Zündkondensator
C entweder über die Funkenstrecke F1 oder F3 entladen wird und seine Spannung an
den Hilfsschalter und den Prüfschalter gelegt wird. Der Stromkreis für den Entladungsstrom
ic wird dabei jeweils über die eine der geerdeten Elektroden der beiden Funkenstrecken
F2, F4 geschlossen.
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Anstatt die Lichtbogenspannung für die Freigabe des Steuergerätes
zu benutzen, kann auch ein Zählwerk Z vorgesehen sein, das nach einer vorbestimmten
Halbwellenzahl des Hochstromes die Auslösung einer Hilfszündung in den Doppelfunkenstrecken
freigibt. Die Elektroden der Funkenstrecken Ft, F2 und F3, F4 erhalten zweckmäßig
Hilfselektroden, die an dem AuslösegerätA liegen.
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Eine weitere Ausführungsmöglichkeit der Erfindung besteht, wie Abb.
4 zeigt, darin, daß die Spannung des Zündkondensators C über Umpolschalter Su, welche
entweder mechanische Schalter oder Entladungsröhren sein können, an die Primärwicklung
eines Impulstransformators Ti gelegt wird. Die Sekundärwicklung dieses Transformators
ist über eine zur Abriegelung der Spannung des Hochstromkreises dienende Funkenstrecke
F5 an den Hilfsschalter Sh angeschlossen. Zur Begrenzung des Stromes im Zündkreis
kann ein Widerstand R vorgesehen sein. Die Wirkungsweise dieser Schaltungsanordnung
ist ähnlich der der Anordnung nach Abb. 3. Auch in diesem Falle sind wieder (nicht
dargestellte) strom- und spannungsabhängige Steuergeräte und gegebenenfalls auch
ein Zählwerk vorgesehen, die über ein Auslösegerät auf die Umpoleinrichtung des
Impulstransformators arbeiten.