DE1181322B

DE1181322B - Synthetische Pruefschaltung zur Pruefung von Hochspannungsschaltern beim Abschalten kapazitiver Stromkreise

Info

Publication number: DE1181322B
Application number: DES66907A
Authority: DE
Inventors: Dr Ernst Slamecka; Dipl-Ing Volker Franke
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1960-02-03
Filing date: 1960-02-03
Publication date: 1964-11-12
Also published as: CH390389A

Description

Synthetische Prüfschaltung zur Prüfung von Hochspannungsschaltern beim Abschalten kapazitiver Stromkreise Es sind synthetische Prüfschaltungen zur Nachbildung der Beanspruchung von Schaltern bei der Abschaltung eines Kurzschlusses bekannt. Diese bekannten Prüfschaltungen bestehen aus zwei Stromquellen, einer Hochstromquelle und einer Hochspannungsquelle. Der zu prüfende Schalter liegt in Reihe mit einem Hilfsschalter, der gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig mit dem zu prüfenden Schalter das Ausschaltkommando erhält. Die beiden Schalter werden von der Hochstromquelle gespeist. Die Hochspannungsquelle wird kurz vor, im oder nach dem Nulldurchgang des Stromes durch den zu prüfenden Schalter, wenn dessen Kontakte die Löschdistanz erreicht haben, zugeschaltet.
Es ist ferner bekannt, bei synthetischen Prüfschaltungen zur Nachahmung der Beanspruchung des Schalters unter Kurzschlußbedingungen die Prüfspannung und den Prüfstrom über zwei Transformatoren der gleichen Energiequelle zu entnehmen.
Demgegenüber befaßt sich die Erfindung mit einer Prüfschaltung zur Nachbildung der Beanspruchung eines Schalters beim Abschalten kapazitiver Stromkreise. Derartige Stromkreise sind beispielsweise unbelastete Leitungen, leerlaufende Kabel, Kondensatorbatterien u. dgl. Der Schalter muß in der Lage sein, nicht nur einen Kurzschluß abzuschalten, sondern auch eine kapazitive Last (z. B. leerlaufende Leitung bzw. leerlaufende Kabel). Bei der synthetischen Prüfschaltung nach der Erfindung ist ebenfalls mit dem zu prüfenden Schalter ein Hilfsschalter in Reihe geschaltet.
Gemäß der Erfindung werden von einer Energiequelle dem zu prüfenden Schalter und dem Hilfsschalter ein großer Strom bei verhältnismäßig geringer Spannung (Hochstromkreis) und gleichzeitig dem zu prüfenden Schalter über einen Transformator von der gleichen Energiequelle ein kleiner Strom bei hoher treibender Spannung (Hochspannungskreis) zugeführt. Ferner ist in den Hochspannungskreis ein Kondensator eingeschaltet und die Phasenlage der beiden Ströme so gewählt, daß sie gleichzeitig oder annähernd gleichzeitig durch Null gehen. Durch diese Prüfschaltung gelingt es, ohne Verwendung von Steuergeräten den Schalter so zu beanspruchen, als wenn er eine kapazitive Last abschalten würde, die von einem Generator gespeist würde, welcher den erforderlichen Strom bei der Nennspannung des Schalters liefert.
Zweckmäßig wird die Schaltung so getroffen, daß der Strom im Hilfsschalter ein wenig früher seinen Nullwert erreicht als der Strom in dem zu prüfenden Schalter.
Um zu erreichen, daß der Strom im Hochstromkreis und der Strom im Hochspannungskreis gleiche oder annähernd gleiche Phasenlage besitzen, kann im Hochstromkreis ein Kondensator eingeschaltet werden. Man kann aber auch die Phasenlage des Stromes im Hochstromkreis durch eine Induktivität bestimmen, so daß der Strom im Hochstromkreis gegenüber dem Strom im Hochspannungskreis eine Phasenverschiebung von 1800 - erhält. Damit die beiden Ströme wieder gleiche Phasenlage erreichen, braucht man nur die Klemmen einer Transformatorwicklung zu vertauschen.
Bei Vorhandensein eines Dreiphasen-Generators als Energiequelle ist es vorteilhaft, den Hochstromkreis und den Hochspannungskreis an zwei um 900 versetzte Spannungen des Generators anzuschließen.
Die Phasenlage und die Größe des Stromes im Hochstromkreis können dann durch einen ohmschen Widerstand festgelegt werden.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Soweit die Teile in den einzelnen Figuren übereinstimmen, sind die gleichen Bezugszeichen gewählt.
In F i g. 1 sind mit 1 der zu prüfende Schalter und mit 2 der Hilfsschalter bezeichnet. Ein Generator, der sowohl den Hochstrom als auch den Strom im Hochspannungskreis liefert, trägt das Bezugszeichen3. Im Ausführungsbeispiel speist der Generator über die Induktivität 6 und den Transformater 4 den Hochstromkreis, in dem ein Kondensator 9 eingeschaltet ist. Der Hochspannungskreis, in dem ein Kondensator 8 in Reihe eingeschaltet ist, wird von der Sekundärwicklung des Transformators 5 gespeist, dessen Primärwicklung über eine Induktivität 7 mit dem gleichen Generator 3 verbunden ist. Parallel zum Schalter 1 liegt ein Kondensator 10, parallel zum Schalter 2 ein Kondensator 11. Sie dienen zur Spannungsaufteilung zwischen Hilfsschalter und zu prüfendem Schalter vor der Hochspannungsprüfung. Der Strom im Hochstromkreis eilt der Spannung, des Transformators 4 um 900 vor, ebenso eilt der Strom J2 im Hochspannungskreis der Spannung U2 des Transformators 5 um 900 vor. Da beide Spannungen phasengleich sind, sind somit auch die Ströme im Hochstromkreis und Hochspannungskreis phasengleich.
In Fig. 2 ist das Zeigerdiagramm der Ströme Jl und J2 und der Transformatorspannungen Ul und U2 dargestellt. F i g. 2 a zeigt den zeitlichen Verlauf der Ströme Jt und J2 und den zeitlichen Verlauf der wiederkehrenden Spannung.
Durch den zu prüfenden Schalter 1 fließt der Strom, der gleich der Summe der beiden gleichphasigen Ströme Jl und J2 ist. Wenn der Strom durch Null geht und die Kontakte des Schalters 1 eine solche Stellung erreicht haben, daß er nicht wieder zündet, tritt die wiederkehrende Spannung UD auf.
Damit mit Sicherheit der Hilfsschalter 2, für den man im allgemeinen den gleichen Schaltertyp verwendet wie für den Schalter 1, vor dem Schalter 1 löscht, ist es zweckmäßig, dem Strom J2 eine kleine Nacheilung gegenüber dem Strom J1L zu geben, was dadurch geschehen kann, daß in Reihe mit dem Kondensator 8 noch ein ohmscher Widerstand eingeschaltet wird.
Die Prüfung geht so vor sich, daß zunächst die beiden Schalter 1 und 2 eingeschaltet werden. Dann wird der Generator durch einen nicht dargestellten Schalter auf die beiden Primärwicklungen der Transformatoren zugeschaltet. Hierauf erhalten die beiden Schalter 1 und 2 gleichzeitig oder annähernd gleichzeitig den Ausschaltbefehl. Es wird eine oder mehrere Halbwellen dauern, je nach der Bauart der Schalter, bis bei einem Nulldurchgang beide Schalter nicht mehr wiederzünden und gemäß Fig. 2 a an dem zu prüfenden Schalter die wiederkehrende Spannung up erscheint, die durch entsprechende Wahl der Größe der Spannung U2 und der Größe des Kondensators 8 gleich der wiederkehrenden Spannung gemacht ist, die unter bestimmten Netzverhältnissen auftreten würde.
In Fig. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Hier wird die Phasenlage des Stromes Jl, da sonst kein Widerstand im Hochstromkreis liegt, lediglich durch die Induktivität 6 bestimmt. Der Strom Jl eilt daher der Spannung Ul mit 90° nach. Um wieder gleiche Phasenlage der Ströme Jt und J2 zu erhalten, kann man die Klemmen eines der beiden Transformatoren vertauschen. Im Ausführungsbeispiel sind die Klemmen der Sekundärwicklung 5 vertauscht. Auch beim Ausführungsbeispiel der F i g. 3 kann man noch einen ohmschen Widerstand in Reihe mit dem Kondensator 8 legen, damit der Strom J2 eine kleine Nacheilung gegenüber dem Strom Jt erhält. Die Prüfung wird hier ebenso durchgeführt wie bei F i g. 1 erläutert.
Fig.4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei der Schaltung nach F i g. 4 ist ein dreiphasiger, in Stern geschalteter Generator 3 vorgesehen. An eine Phasenspannung ist der den Hochstromkreis speisende Transformator 4, an die verkettete Spannung der beiden anderen Phasen der Transformator 5 angeschlossen, der den kapazitiven Hochspannungskreis speist. Im Hochstromkreis liegt ein ohmscher Widerstand 13, wodurch die Ströme und J2 phasengleich werden, da die Spannung U2 um 900 der Spannung Ul nacheilt und im Hochspannungskreis der Kondensator 8 liegt. Will man wieder erreichen, daß J2 etwas gegen Jl nacheilt, kann man z. B. wieder einen ohmschen Widerstand in den Hochspannungskreis legen.
Im Ausführungsbeispiel sind in dem Hochspannungskreis zwei Kondensatoren 8 und 8' eingeschaltet. Parallel zum Kondensator8' liegt in Reihe mit einem ohmschen Widerstand 13 eine Funkenstrecke 14. Außer den beiden Hauptelektroden 15 besitzt die Funkenstrecke eine Hilfselektrode 16, die über einen Kondensator 17 an einen Widerstand 18 angeschlossen ist. Dieser liegt über eine Funkenstrecke 19 parallel zu dem zu prüfenden Schalter 1.
Wenn die Lichtbogen in dem zu prüfenden Schalter und im Hilfsschalter erlöschen und keine Wiederzündung stattfindet, verläuft die wiederkehrende Spannung up am Schalter 1 zunächst nach der stark ausgezogenen Kurve a in F i g. 5. Sobald die wiederkehrende Spannung einen bestimmten Wert erreicht hat (Zeitpunkt tal), zündet die Funkenstrecke 14, und die Spannung am Kondensator 8' nimmt nach der strichlierten Kurvec ab. Von dem Zeitpunkt t1 -der Zeitpunkt der Stromunterbrechung ist t,- erhält somit die wiederkehrende Spannung den strichpunktierten Verlauf b. Man kann hiermit die Spannungsbeanspruchung bei einer einpoligen Prüfung dem Verlauf der wiederkehrenden Spannung anpassen, die unter bestimmten häufig vorkommenden Netzverhältnissen (z. B. Abschalten einer leerlaufenden Freileitung in einem Netz mit isoliertem Sternpunkt) über dem erstlöschenden Pol eines dreipoligen Schalters auftreten würde.
Nach der Unterbrechung der beiden anderen Pole verringert sich die Spannungsbeanspruchung des erstlöschenden Pols.
In den Ausführungsbeispielen ist angenommen, daß sich die beweglichen Kontakte der Schalter bei der Prüfung von der Einschaltstellung in die Ausschaltstellung bewegen, und daß bei Erreichen einer bestimmten Löschdistanz der Hochspannungskreis wirksam wird. Man kann jedoch die Anordnung auch so treffen, daß die Kontakte beider Schalter von vornherein eine Stellung einnehmen, bei der die Löschfähigkeit des zu prüfenden Schalters geprüft werden soll. In diesem Fall werden der feststehende und der bewegliche Kontakt jedes Schalters durch einen Zünddraht überbrückt. Wird dann der Hochstromkreis geschlossen, so entsteht sofort ein Lichtbogen in beiden Schaltern und bei dessen Erlöschen im nächsten Nulldurchgang wird die Hochspannungsquelle wirksam.
An Stelle eines Generators kann auch ein Netz als Energiequelle verwendet werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Synthetische Prüfschaltung zur Nachbildung der Beanspruchung von Schaltern beim Abschalten kapazitiver Stromkreise, bei der in Reihe mit dem zu prüfenden Schalter ein Hilfsschalter liegt, dadurch gekennzeichnet, daß von einer Energiequelle dem zu prüfenden Schalter und dem dazu in Reihe liegenden Hilfsschalter ein großer Strom bei verhältnismäßig geringer treibender Spannung (Hochstromkreis) und gleichzeitig dem zu prüfenden Schalter über einen Transformator von der gleichen Energiequelle ein kleiner Strom bei hoher treibender Spannung (Hochspannungskreis) zugeführt werden, daß in den Hochspannungskreis ein Kondensator in Reihe eingeschaltet ist und daß beide Ströme gleiche oder annähernd gleiche Nulldurchgänge besitzen.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ströme so gegeneinander phasenverschoben sind, daß der Strom im Hilfsschalter eher durch Null geht als im zu prüfenden Schalter.
3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Hochstromkreis ein Kondensator in Reihe eingeschaltet ist und die Spannung des Hochstromkreises und die Spannung des Hochspannungskreises phasengleich sind.
4. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenlage des Stromes im Hochstromkreis durch eine Induktivität bestimmt ist und die Spannung des Hochstromkreises und die Spannung des Hochspannungskreises um 1800 phasenverschoben sind.
5. Schaltung nach Anspruch 1, unter Verwendung eines dreiphasigen Generators, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochstromkreis und der Hochspannungskreis an zwei verschiedene, um 900 versetzte Spannungen des Generators angeschlossen sind und im Hochstromkreis ein ohmscher Widerstand liegt.
6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochstromkreis an die Phasenspannung, der Hochspannungskreis an die verkettete Spannung der beiden anderen Phasen angeschlossen ist.
7. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Hochstromkreis ein ohmscher Widerstand eingeschaltet ist.
8. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Hochspannungskreis zwei Kondensatoren in Reihe liegen, von denen der eine über einen ohmschen Widerstand kurzgeschlossen wird, sobald die wiederkehrende Spannung einen bestimmten Wert erreicht.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 899 230, 642 679, 962 731; USA.-Patentschriften Nr. 2230730, 2888639.