AT338922B

AT338922B - Schutzschaltung fur kapazitive spannungswandler

Info

Publication number: AT338922B
Application number: AT181773A
Authority: AT
Original assignee: Micafil Ag
Priority date: 1973-03-01
Filing date: 1973-03-01
Publication date: 1977-09-26
Also published as: ATA181773A

Description

Die Erfindung hat eine Schutzschaltung für kapazitive Spannungswandler, welche aus einem kapazitiven
Teiler, einer Drosselspule und einem Zwischentransformator besteht und eine schaltbare Dämpfungsbürde vom mehrfachen Wert der Nennbürde des Wandlers enthält, zum Gegenstand.

Es ist bereits bekannt, eine Bürde zur Dämpfung der Kippschwingungen und untersynchronen Schwini gungen infolge Sättigung des Eisenkerns des Wandlers zu verwenden. Diese Schwingungen treten auf anläss- lich von Spannungserhöhungen an den Klemmen des kapazitiven Wandlers, beispielsweise beim Einschalten, beim Unterbrechen eines sekundärseitigen Kurzschlusses usw., jedoch niemals bei einem Spannungszu- sammenbruch.

Ein Nachteil dieser Ausführung besteht darin, dass die Ausgleichsvorgänge im Falle eines Kurzschlusses an den primärseitigen Klemmen des kapazitiven Spannungswandlers durch die Charakteristik des genannten kapazitiven Spannungswandlers und seiner angeschlossenen Bürde gegeben sind. Um gute Ausgleichsvorgänge zu gewährleisten, wurde aus diesem Grund bis heute empfohlen, den Wandler so gering wie möglich zu bela- sten (s. CIGRE-Bericht Nr. 318, Session [1960], insbesondere Abschnitt IV, sowie CIGRE-Bericht Nr. 31-14,
Session [1968]).

Dementsprechend wurde beispielsweise die oben erwähnte Dämpfungsbürde nicht dauernd angeschlossen, sondern über Schaltmittel nur kurzzeitig angeschlossen, sobald Kipp- oder Unter-Schwingungen auftreten.
Trotz dieser Massnahme treten Ausgleichsvorgänge auf, welche sich auf die Arbeit der Netzschutzrelais, insbesondere der schnellen elektronischen Relais sehr störend auswirken können.

Aufgabe der Erfindung ist es, beim kapazitiven Spannungswandler die störenden Ausgleichsvorgänge nach Auftreten eines Kurzschlusses an seinen Primärklemmen mittels einer Schutzschaltung zu vermin- dern.

Diese Reduktion der Ausgleichsvorgänge wird erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass ein Schalt- element vorgesehen ist, welches spätestens 5 msec nach einem Spannungszusammenbruch an der Primär- klemme des Wandlers die schaltbare Dämpfungsbürde durch den Spannungsabfall an einer in Serie mit dem kapazitiven Teiler geschalteten Hilfsinduktivität oder durch die Spannung eines von einer D. C. -Speisequelle über einen Widerstand aufgeladenen Kondensators nach Erreichen einer vorbestimmten Wertes des Spannung- abfalls bzw. der Spannung des Kondensators an den Zwischentransformator zuschaltet.

Überwiegend erfolgt die Zuschaltung der Dämpfungsbürde an den Zwischentransformator T bereits in-
EMI1.1
spannungsnetzes bedeutend erhöht, Fehlauslösungen und Ansprechverzögerungen der Netzschutzrelais vermieden.

Es ist daher zweckmässig, wenn die Dämpfungsbürde einen ohmschen Widerstand von
EMI1.2

EMI1.3

EMI1.4
gegeben.

Dem Kondensator C 4 ist ein NPN-Schalttransistor parallelgeschaltet, der diesen Kondensator entlädt, wenn die Spannung U den Momentanwert U'erreicht. DieSteuerspannung zwischenBasis undEmitter des Schalttransistors wird als pulsierende Gleichspannung aus und proportional zu der SekundärspannungU über einen SpannungsteilerR.R und einen Brückengleichrichter oder einen Transformator mit Mittelanzapfung und zwei Gleichrichterngewonnen. Der Emitter kann zusätzlich mit einer stabilisierten Spannung UD vorgespannt werden.

Zur Unterdrückung des Einflusses der Schwingungen höherer als der Netzfrequenz auf die Steuerschaltung zum Einschalten der Dämpfungsbürde sind Mittel, vorzugsweise Filterkreise, Sperrkreise u. dgl. vorgesehen.

EMI2.1

EMI3.1

Claims

EMI3.2 aufweist, wobei üT das Übersetzungsverhältnis des Zwischentransformators T, L die primärseitige Magnetisierungsinduktivität dieses Transformators und C die Ersatzkapazität C + C2 des Teilers darstellen.

3. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufladung des Kondensators (C4) gemäss einer Zeitkonstante (7 = RaC4) erfolgt, solange der Momentanwert der Sekundärspannung zwischen den Wertgrenzen ( U') liegt.

4. Schutzschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung (Us) zur Speisung des Seriekreises (R C4) mittels einer Zenerdiode auf einen konstanten Wert stabilisiert ist.

5. Schutzschaltung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine sofortige EMI3.3 konstante 7 des Seriekreises (R C) gemäss folgender Gleichung darstellbar ist : EMI3.4 wobei a der Sicherheitsfaktor, b U die kleinste Sekundärspannung, bei der die Schaltung wirksam sein muss, <Desc/Clms Page number 4> EMI4.1 <tb> <tb> U2 <SEP> der <SEP> Nennwert <SEP> der <SEP> Sekundärspannung <SEP> des <SEP> Wandlers, <tb> U2' <SEP> der <SEP> Grenzwert <SEP> des <SEP> Momentanwertes <SEP> der <SEP> Sekun <SEP> därspannung <SEP> U2 <SEP> ist, <SEP> bei <SEP> welchem <SEP> das <SEP> Aufladen <SEP> des <SEP> Kondensators <SEP> C. <SEP> beginnt <SEP> bzw.

<SEP> beendet <SEP> ist, <tb> i <SEP> Ug <SEP> die <SEP> stabilisierte <SEP> Speisespannung <SEP> des <SEP> Seriekreises <SEP> R <SEP> C., <SEP> <tb> ULmin <SEP> die <SEP> minimale <SEP> Ladespannung <SEP> des <SEP> Kondensators <SEP> C4, <SEP> wodurch <SEP> das <tb> Auslösen <SEP> des <SEP> Schaltkreises <SEP> ermöglicht <SEP> wird <SEP> und <tb> f <SEP> der <SEP> Nennwert <SEP> der <SEP> Netzfrequenz <SEP> des <SEP> Wandlers <SEP> ist. <tb>

7. Schutzschaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Entla- dung des Kondensators (C4) bei Erreichung des Momentanwertes U, der Spannung U2 ein dem Kondensator 2 (04) parallelgeschalteter NPN-Schalttransistor angeordnet ist.

8. Schutzschaltung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zur Erzielung einer Steuer- spannung als pulsierende Gleichspannung aus und proportional zur Sekundärspannung U2 zwischen Basis und Emitter des Schalttransistors ein Spannungsteiler (R4 Rs) und einBrückengleichrichter oder ein Transforma- EMI4.2

9. Schutzschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Emitter mit einer stabilisierten Spannung UD vorgespannt ist. EMI4.3 EMI4.4 EMI4.5

11. Schutzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass für die Dämpfung der Kipp- und Unter-Schwingungen des Wandlers, welche beispielsweise beim Einschalten der Primärspannung U des Wandlers und/oder beim Unterbrechen von Sekundärkurzschluss auftreten, dieselbe Dämpfungsbürde dient.

12. Schutzschaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in bekannter Weise die Dämpümgsbürde in mehrere Teilbürden aufgeteilt wird, die gemeinsam beim Auftreten von unerwünschten Kipp- und/oder Unter-Schwingungen zugeschaltet und zeitlich gestaffelt wieder ausgeschaltet werden und das als letzte Teilbürde ein auf Nennwert der Netzfrequenz abgestimmter Parallelschwingkreis (L C) angeordnet ist.

13. Schutzschalotung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass dem Parallelschwingkreis (L C) ein ohmscher Widerstand (R7) vorgeschaltet ist. EMI4.6 EMI4.7 EMI4.8

15. Schutzschaltung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausschalten der Teilbürden ein oder mehrere Zeitglieder in bekannter Weise angeordnet sind, wobei die Teilbürdenkreise sich selbst eingeschaltet halten, bis die Ausschaltbefehle der Zeitglieder gegeben werden.

16. Schutzschaltung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufrechterhaltung des Einschaltzustandes der Schaltelemente der Spannungsabfall an einer oder mehreren Teilbürden benutzt wird.

17. Schutzschaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz der Scheitelwerte von zwei aufeinanderfolgenden Halbwellen der SekundärspannungU gebildet wird, vorzugsweise dadurch, dass als Speicherelement für die erste Halbwelle ein Kondensator (C) angeordnet ist und dass der Momentanwert der darauffolgenden Halbwelle von der Spannung des Kondensators (C) subtrahiert wird und dass diese Differenzspannung als Auslösung für die Zuschaltung der Dämpfungsbürden in der Art aus- gewertet wird, dass ein Auslösebefehl gegeben wird, sobald eine Halbwelle die vorhergehende Halbwelle um mehr als einen vorgegebenen Wert überschreitet.

18, Schutzschaltung nach Anspruch 17, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass für beide Polaritäten je ein gleicher Kreis angeordnet ist.

19. Schutzschaltung nach einem der Ansprüche 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überspannungsschutz für den Mittelspannungsteil des kapazitiven Spannungswandlers mit der Schutzschaltung kombiniert ist. <Desc/Clms Page number 5>

20. Schutzschaltung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass zur Entladung des Speicherkondensators (C) ein von der Spannung U angesteuerter Thyristor angeordnet ist.

21. Schutzschaltung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreitung eines vorgegebenen Wertes des Primärstromes des Zwischentransformators (T) die Dämpfungsbürden zugeschaltet werden.

22. Schutzschaltung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass zur Entladung des Speicher-Kondensators (C) ein vom Primärstrom des Zwischentransformators T angesteuerter Thyristor angeordnet ist.