DE942824C

DE942824C - Method for the transmission of control pulses to the high-voltage circuit of a discharge path for testing high-voltage high-performance switches

Info

Publication number: DE942824C
Application number: DEL14760A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Karl Bloemeke
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1953-02-24
Filing date: 1953-02-24
Publication date: 1956-05-09

Description

Verfahren zur Ubertragung von Steuerimpulsen auf den Hochspannungskreis einer Entladungsstrecke für die Prüfung von Hochspannungs-Hochleistungsschaltern Bei der Prüfung von Hochspannungs-Hochleistungsschaltern werden die Steuerimpulse zur Auslösung der Zünd- und Entladungsstrecken der Prüfanlage durch elektrische Vorgänge in der Nähe des Erdpotentials erzeugt. Diese Steuerimpulse müssen dann auf die Hochspannungsseite übertragen werden, die in der Schalterprüfanlage bis zu 500 kV beträgt. Soll z. B. eine an dieser Spannung liegende Funkenstrecke ansprechen, so kann dies durch einen dünnen, in einer Bohrung der Funkenstrecke angebrachten und gegen diese durch ein herausragendes Kunststoffröhrchen isolierten Elektrodenstab erfolgen, der eine starke Verformung des Feldes an der Funkenstrecke durch Anlegen eines Spannungsimpulses an ihn hervorruft. Der Leistungsaufwand zur Erzeugung dieses Spannungsimpulses ist minimal, da sekundär kein Lichtbogen, sondern nur eine Verformung des elektrischen Feldes aufzutreten braucht. Process for the transmission of control pulses to the high-voltage circuit a discharge path for testing high-voltage high-performance switches at The control pulses are used to test high-voltage high-performance switches Triggering of the ignition and discharge paths of the test system by electrical processes generated near the earth potential. These control pulses then have to be sent to the high-voltage side which is up to 500 kV in the switch test system. Should z. B. address a spark gap lying on this voltage, so this can through a thin one placed in a hole in the spark gap and through against it a protruding plastic tube insulated electrode rod, the one strong deformation of the field at the spark gap due to the application of a voltage pulse to him. The power required to generate this voltage pulse is minimal, since there is no secondary arc, only a deformation of the electrical Field needs to occur.

Für den ordnungsgemäßen Ablauf des Prüfvorgangs müssen mehrere Spannungsimpulse vom Erdpotential auf eine Reihe von Hochspannungsstellen mit verschiedener Spannung übertragen werden. Several voltage pulses are required for the test process to run properly from earth potential to a series of high voltage points with different voltages be transmitted.

Die übliche Übertragung solcher Steuerimpulse auf elektrischem Wege über einen Isolierimpulstransformator ist jedoch sehr kostspielig, da derartige Transformatoren für 500 kV-Wicklungsisolation -sehr teuer sind. Außerdem ist es schwer, mit diesen Transformatoren sekundär steil ansteigende Spannungen durch Anlegen eines Spannangsimpulses an die.Primärwicklung zu erzeugen, denn die Streuinduktivität solcher Isoliertransformatoren ist wegen des- erheblichen Wicklungsabstandes sehr groß. Infolgedessen besteht die Gefahr, daß der erdseitig durch den Prüfvorgang gegebene Steuerimpuls hochspannungsseitig zu spät zur Wirkung kommt.The usual transmission of such control impulses by electrical means however, via an isolating pulse transformer is very expensive because such Transformers for 500 kV winding insulation - are very expensive. Plus it's hard with these Transformers secondary to steeply increasing voltages by applying a voltage pulse to generate the primary winding, because the leakage inductance of such isolating transformers is very large because of the considerable distance between the windings. As a result, the There is a risk that the control pulse given on the earth side by the test process will be on the high voltage side comes into effect too late.

Da der Leistungsverbrauch des hochspannungsseitigen Spannungsimpulses, wie erwähnt, nur sehr gering ist läßt sich dieser auch kapazitiv auf Hochspannung übertragen, wobei der Kondensator hochspannungsseitig an die Stabelektrode der Funkenstrecke und erdseitig an den Impulserzeuger, z. B. einen Impulstransformator, angeschlossen ist. Auch diese Methode der kapazitiven Impulsübertragung erfordert wegen der hohen Isolierspannung des Kondensators erhebliche Kosten. Since the power consumption of the high-voltage-side voltage pulse, As mentioned, it is only very low that it can also be capacitively applied to high voltage transferred, with the capacitor on the high-voltage side to the rod electrode of the spark gap and on the earth side to the pulse generator, z. B. a pulse transformer connected is. Also this method of capacitive impulse transmission requires because of the high Isolation voltage of the capacitor significant cost.

Diese Nachteile sind bei dem Verfahren gemäß der Erfindung dadurch, vermieden, daß die Zünd; und Entladungsstrecken der P-rmfanIage von einer auf Erdpotential befindlichen Blitzentladungsröhre auf optischem Wege über einen auf Hochspannungspotential befindlichen optischen Empfänger ausge-Iöst werden. Als solche Empfänger sind zweckmäßigerweise eine Photozelle oder ein Photowiderstand im Gitterkreis eines Entladungsrohres vorgesehen, während ein Impulstransformator im Anodenkreis des gleichen Entladungsrohres liegt ulid die Sekundärseite des Impulstransformators mit der Funkenstrecke und der Hilfselektrode verbunden ist. These disadvantages are in the method according to the invention in that avoided the ignition; and discharge paths of the P-rmfanIage from one to earth potential located lightning discharge tube optically via a high-voltage potential located optical receiver are triggered. As such recipients are expedient a photocell or a photoresistor is provided in the grid circle of a discharge tube, while a pulse transformer is located in the anode circuit of the same discharge tube ulid the secondary side of the pulse transformer with the spark gap and the auxiliary electrode connected is.

An sich ist es bekannt, mittels elektrischer Wellen oder optischer Strahlen Schaltvorgänge an Hochspannungskreisen auszulösen. Bei diesen Vorgängen kommt es jedoch hauptsächlich darauf an, den Schaltvorgang an sich auszulösen, nicht dagegen wie bei der Erfindung den Steuerimpuls in kürzester Zeit auf die Hochspannungsseite zu übertragen. Diese Notwendigkeit ergibt sich- dadurch, daß die Prüfung des Schalters nur dann den Verhältnissen-im Netzbetrieb entspricht, wenn unmittelbar mit dem Nullwerden des Prüfstromes aus der Hochstromquelle die Prüfspannung aus der Hochspannungsquelle zur Wirkung kommt. It is known per se, by means of electrical waves or optical waves Beams to trigger switching operations on high-voltage circuits. In these operations However, it is mainly a matter of triggering the switching process itself, not on the other hand, as with the invention, the control pulse is sent to the high-voltage side in the shortest possible time transferred to. This necessity arises from the fact that the switch is tested corresponds to the conditions in network operation only if immediately with zero of the test current from the high-current source, the test voltage from the high-voltage source comes into effect.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung eine Schaltungsanordnung schematisch dargestellt. In dieser bedeutet B ein Blitzrohr. Parallel zu diesem liegt ein Kondensator C, der über eine Gleichspannungsquelle aufgeladen wird. Durch Anlegen eines Steuerimpulses S an die Zündelektrode Z des Blitzrohres B wird dieses Rohr gezündet und durch die Entladung des Kondensators C ein Lichtblitz ausgesendet, der auf den optischen Empfängerne auf der Hochspannungsseite trifft. Dieser Empfänger E liegt im Gitterkreis der Entladungsstrecke T. Durch die Beaufschlagung des-Gitters dieser Röhre löst diese aus, und bei der Entladung des auf Gleichspannung aufgeladenen Zündkondensators Cz über diese Entladungsstrecke wird in dem Impulstransformator Ti ein steil ansteigender Spannungsimpuls erzeugt, der über die Hilfselektrode H die Hauptfunkenstrecke F zündet. To explain the invention, a circuit arrangement is shown in the drawing shown schematically. In this, B means a flash tube. Parallel to this there is a capacitor C, which is charged via a DC voltage source. By Applying a control pulse S to the ignition electrode Z of the flash tube B is this The tube is ignited and the discharge of the capacitor C emits a flash of light, which meets the optical receivers on the high-voltage side. This recipient E lies in the grid circle of the discharge path T. Due to the action of the grid this tube triggers this, and when discharging the charged to DC voltage Ignition capacitor Cz across this discharge path is in the pulse transformer Ti generates a steeply rising voltage pulse that is passed through the auxiliary electrode H the main spark gap F ignites.

Wesentlich an dieser Einrichtung ist, daß die vielen Zwischenglieder keine übermäßige Verzögerung des Impulses bewirken. Hochwertige Blitzröhren haben bei Verwendung in Photoeinrichtungen bis zum Lichtmaximum eine Eigenzeit von 20 bis 30 ,us. Eine wesentliche Verkleinerung dieser -Eigenzeit auf I HS läßt sich erreichen, wenn man den üblichen Entladungskondensator C auf I bis zu 2 ,uF verkleinert. Die Zündverzögerung der Blitzröhre und auch die eines eventuell in seinem Zündkreis liegenden Stromtores ist mit 0,I HS hiergegen ohne Bedeutung. What is essential about this facility is that it has many links in between do not cause excessive delay of the pulse. Have high quality flash tubes When used in photo devices, a proper time of 20 up to the light maximum to 30, us. A significant reduction in this self-time to I HS can be achieved can be achieved if the usual discharge capacitor C is reduced to I down to 2, uF. The ignition delay of the flash tube and also that of a possibly in its ignition circuit on the other hand, it has no meaning with 0, I HS.

Hochspannungsseitig dient als Blitzempfänger E eine Photozelle oder ein Photowiderstand, dessen Innenwiderstand sich durch den Lichtimpuls so verändert, daß dadurch eineEntladungsröhre anspricht. On the high voltage side, a photocell or E serves as a lightning receiver a photoresistor, the internal resistance of which changes as a result of the light pulse, that thereby a discharge tube responds.

Während Photozellen praktisch unverzögert arbeiten, beträgt die Eigenzeit geeigneter Photowiderstände etwa 5 bis 10 HS. Der optische Empfänger E und der Impulstransformator Ti bilden die Hauptverzögerungsglieder des Gesamtkreises. Doch läßt sich die Impulssteilheit des Transformators Ti erheblich steigern und damit die Ansprechverzögerung der Funkenstrecke entsprechend verkürzen, wenn ein Ringkerntransformator mit geringer Eigenkapazität verwendet wird. Die gesamte Eigenzeit des Impulskreises, beginnend von der Impulsgabe auf Erdpotential bis zum Ansprechen der Hochspannungsfunkenstrecke, kann so auf etwa 10 zS verkleinert werden. Diese Zeit reicht für die Prüfung der Hochleistungsschalter voll aus, zumal eine geringe Vorverlegung des erdseitigen Steuerimpulses möglich ist. While photocells work practically without delay, the operating time is suitable photoresistors about 5 to 10 HS. The optical receiver E and the pulse transformer Ti form the main delay elements of the overall circuit. But the impulse steepness can be of the transformer Ti significantly increase and thus the response delay of the spark gap shorten accordingly if a toroidal transformer with low internal capacitance is used. The entire proper time of the impulse circle, starting from the impulse generation to earth potential until the high-voltage spark gap responds, so on can be reduced by about 10 zS. This is enough time to test the high-performance switch fully, especially since a slight forward shift of the earth-side control pulse is possible is.

Die Aufladung des hochspannungsseitigen Stoßkondensators Cz erfolgt aus einer Anodenbatterie, die zugleich die Spannung für den optischen Empfänger liefert. Die Kapazität einer Anodenbatterie üblicher Größe genügt daher für mehrere 1000 Zündungen des Hochspannungskreises. Für die Heizung der Entladungsröhre ist jedoch eine zusätzliche Heizstromquelle erforderlich, die mit in der Elektrode der Funkenstrecke untergebracht werden muß. The high-voltage side surge capacitor Cz is charged from an anode battery, which also provides the voltage for the optical receiver supplies. The capacity of an anode battery of normal size is therefore sufficient for several 1000 ignitions of the high voltage circuit. For heating the discharge tube is however, an additional heating current source is required, which is included in the electrode of the Spark gap must be accommodated.

-Ihre Entladung würde wegen des großen Heizstromes von Gasentlädungsröhren verhältnismäßig schnell erfolgen, so daß, um dies zu vermeiden, die Heizung bei jeder Inbetriebnahme der Prüfanlage ein- und anschließend wieder ausgeschaltet werden müßte. Das wäre ein großer Nachteil der optischen Impulsübertragung, der bei häufigen Versuchen -mit der Prüfanlage sehr ins Gewicht fallen würde. Wird jedoch statt der geheizten Gasentladungsröhre, wie die Erfindung es weiter vorschlägt, eine gasgefüllte Funkenstrecke mit Hilfszündung, deren Ansprechzeit etwa 0,1 US beträgt, verwendet, so ist keine Röhrenheizung mehr erforderlich. Die Einrichtung der Hilfsfunkenstrecke braucht hierbei nicht ein-oder abgeschaltet zu werden, sondern kann wochen-'lang betriebsfertig stehenbleiben und gibt bei jedem erdseitigen Lichtblitz einen Spannungsimpuls, der die Hauptfunkenstrecke bei vorhandener Hochspan- nung ansprechen läßt. Der Empfänger E mit allem Zubehör kann dabei innerhalb einer Elektrode der Funkenstrecke F untergebracht sein. -Your discharge would be due to the large heating current from gas discharge tubes take place relatively quickly, so that in order to avoid this, the heating at switched on and then switched off again each time the test system is started up would have to. That would be a major disadvantage of optical pulse transmission, which occurs with frequent Try-with the test system would be very important. However, instead of the heated gas discharge tube, as the invention further suggests, a gas-filled Spark gap with auxiliary ignition, the response time of which is about 0.1 US, is used, tube heating is no longer required. The establishment of the auxiliary spark gap does not need to be switched on or off, but can last for weeks stop ready for operation and emit a voltage pulse with every earth-side light flash, the main spark gap in the presence of high voltage address leaves. The receiver E with all accessories can be used within one electrode of the Spark gap F be housed.

Claims

PATENT CLAIMS. ' I. Procedure for the transmission of control pulses on the high-voltage circuit of a discharge path for testing high-voltage high-performance switches, characterized in that the ignition and discharge paths of the test system from a lightning discharge tube (B) at ground potential by optical means triggered by an optical receiver (E) at high voltage potential will.

2. Arrangement for performing the method according to claim I, in particular for the ignition of spark gaps, which are deformed with an auxiliary electrode of the homogeneous field, characterized in that a photocell or a photoresistor (E) in the lattice circle of a discharge tube (T) and a pulse transformer (Ti) lie in the anode circle of the same discharge tube, while the secondary side of the pulse transformer is connected to the spark gap (F) and the auxiliary electrode (H) is.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that in place a discharge tube (T) is provided with a gas-filled spark gap with auxiliary ignition is.

-4. Arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the receiver (E) with accessories inside or directly on an electrode of the Spark gap (F) is housed.