DE2151947A1

DE2151947A1 - Anordnung zur netzgetreuen pruefung des ausschaltvermoegens von lastschaltern und lasttrennschaltern fuer hohe spannungen

Info

Publication number: DE2151947A1
Application number: DE19712151947
Authority: DE
Inventors: Eckart V Dipl Ing Bonin; Horst Dipl Ing Doepper; Herbert Dr Ing Karrenbauer
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1971-10-19
Filing date: 1971-10-19
Publication date: 1973-04-26
Also published as: FR2156736B3; GB1391636A; FR2156736A1; DE2151947B2; DE2151947C3; CH553985A

Description

Iiicentia Patent-Verwaltungs-GmbH

6 Frankfurt/M.70, Theodor-Stern-Kai 1

Km/bu FK 71/109

18.10.71

"Anordnung zur netzgetreuen Prüfung des Ausschaltvermögens von Lastschaltern und Lasttrennschaltern fürliiohe Spannungen"

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur netzgetreuen Prüfung des Ausschaltvermögens von Lastschaltern und Lasttrennschaltern für hohe Spannungen, z.B. 110 kV und höher, mit einer Stromquelle, deren Kurzschlußleistung kleiner ist als diejenige am Einbauort des Schalters im Netz.

-Hochspannungs-Lastschalter und-Lasttrennschalter dienen dazu, in Verteilernetzen Betriebsströme auszuschalten. Sie müssen Kurzschlußströme führen und auch auf solche hohen Ströme einschalten können; sie dienen aber nicht dazu, diese Ströme zu unterbrechen. Dafür sind die Leistungsschalter vorgesehen, die einer fieihe von Stromkreisen mit Lastschaltern oder Lasttrennschaltern übergeordnet sein können.

Für die Prüfung von Lastschaltern und Lasttrennschaltern sind nach geltenden Vorschriften bestimmte Regel zu beachten, nach denen solche Schalter einen bestimmten Strom bei einem

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Leistungsfaktor von 0,65 bis 0,75 und bei voller Wiederkehrspannung ausschalten müssen. Außerdem darf in der zur Prüfung der Schalter dienenden Anordnung die Reaktanz auf der Speiseseite nur etwa das 0,1 bis 0,2 fache der Impedanz der Lastseite betragen. Wenn dies der lall ist, ergibt sich die netzgetreue Beanspruchung des zu prüfenden Schalters durch die Wiederkehr spannung, die sich aus drei Komponenten zusammensetzt, nämlich aus der 50 Hz-Netzspannung, aus einer dieser überlagerten transienten Teilspannung auf der Speiseseite und einer exponentiell abklingenden Teilspannung auf der Lastseite.

Nun stößt aber die Prüfung bei hohen Schalter-Nennspannungen, z.B. über 100 kV, auf Schwierigkeiten, wenn die vorhandene Stromquelle wegen ihres hohen inneren Widerstandes und der dadurch bedingten kleinen Kurzschlußleistung nicht in der Lage ist, den erforderlichen Strom von beispielsweise 2 000 A zu liefern, ohne daß ihr innerer Spannungsabfall das zulässige Maß überschreitet. In einem solchen Falle wird nicht nur die geforderte Phasenlage von Strom und Spannung nicht eingehalten, sondern auch die vorerwähnten Komponenten der Wiederkehrspannung werden nicht richtig wiedergegeben, so daß nicht netzgetreu geprüft werden kann. In den meisten Prüffeldern sind aber keine Generatoren mit so hoher Kurzschlußleistung vorhanden, daß sie in direkter Schaltung wie in einem Netz eine Prüfung von Hochspannungs-Lastschaltern und Lasttrennschaltern ermöglichen·

Um aus dieser Schwierigkeit, die mit zunehmender Betriebsspannung immer größer wird, herauszukommen, gibt die Erfindung einen Weg an, der auch bei Prüf generatoren mit kleinen Kurzschlußleistungen zu netzgetreuen Prüfungen führt.

Erfindungsgemäß sind zu diesem Zweck die nach bestehenden Vorschriften in einem bestimmten Verhältnis zueinander festgesetzten Impedanzen der Speise- und Lastseite im Gegensatz

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zum Netz bei der Prüfanordnung so ausgebildet, daß die Reaktanz auf der Speiseseite gleich der größeren Lastreaktanz und die Reaktanz auf der Lastseite gleich der kleineren Reaktanz der Stromquelle ist, wobei der ohmsche Widerstand der Lastimpedanz die Speiseseite überbrückt und die an ihm abfallende Spannung durch Erhöhung der Speisespannung an die Wiederkehrspannung angepaßt ist und der Reaktanz auf der Lastseite ein Einschwingglied zugeordnet ist. Speiseseite und Lastseite sind hierbei durch den zu prüfenden Schalter getrennt.

Es ist leicht möglich, die bereits vorhandene Reaktanz der Hochspannungsstromquelle, die an sich einen zu hohen Wert in bezug auf die Vorschriften hat, weiter so zu vergrößern, daß sie der Lastreaktanz entspricht und andererseits macht es keine Schwierigkeiten, auf der Last sei te eine Reaktanz von der Größe anzuordnen, wie sie der geforderten Reaktanz der Stromquelle entspricht. Der Vorteil einer so ausgebildeten Prüfanordnung besteht einmal darin, daß sich an der Höhe des über den Prüfschalter fließenden Stromes nichts ander*, wenn die größere Reaktanz auf der Speiseseite und die kleinere Reaktanz auf der Lastseite, also umgekehrt wie im Netz, liegen. TJnd zum anderen können die Komponenten der Wiederkehr spannung, die nach der Stromunterbrechung an dem Prüfschalter auftreten, in der geforderten richtigen Höhe erzeugt werden, da die Reaktanzen in der Prüfanordnung nunmehr die vorgeschriebenen Werte haben. Diese Komponenten der Wiederkehrspannung treten zwar im entgegengesdzten Sinne an dem Prüfschalter auf wie im Netz, aber die Höhe und der Verlauf der aus ihnen resultierenden Wiederkehrspannung ist der gleiche wie im Netz, so daß trotz der an sich zu kleinen KurzSchlußleistung der Hochspannungsstromquelle eine netzgetreue Prüfung des Schalters auf sein Ausschaltvermögen möglich ist.

Zur weiteren Erläuterung ist in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

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Fig. 1 zeigt die bekannte Schaltung einer Prüfanordnung, die eine Hochspannungsstromquelle mit genügend hoher Kurzschlußleistung aufweist, um einen lastschalter wie im Netz prüfen zu können,

Fig. 2 zeigt ein dazu gehörendes Strom-Spannungs-Diagramm,

Fig· 3 gibt die Schaltung der Prüfanordnung nach der Erfindung wieder und

Fig. 4- stellt ein dazu gehöriges Strom-Spannungs-Diagramm dar.

In Fig. 1 speist eine Hochspannungsstromquelle von z.B. 110 kV, die aus einem Generator und einem von diesem gespeisten Transformator besteht, über ihre Reaktanz Z und den Prüfschalter P eine Lastimpedanz, die von einer Reaktanz Z^ und einem parallel geschalteten Widerstand R gebildet wird. Die Reaktanz Z "beträgt dabei etwa das 0,1 - 0,2 fache der lastreaktanz Z^, wie es den Vorschriften entspricht. Die Speiseseite G,Z ist durch ein Einschwingglied C_E, R, überbrückt. Dieses Glied dient zur Anpassung der Einschwingfrequenz der Wiederkehrspannung an diejenige des Netzes.

Nach Fig. 2 sind die 50 Hz-Netzspannung mit u und der ihr gegenüber um etwa 50 phasenverschobene Ausschaltstrom mit i bezeichnet. Die Spannung u teilt sich im Verhältnis der Impedanzen auf der Speise- und Lastseite auf. Im Augenblick ty, der Stromunterbrechung schwingt die an der Reaktanz Z auftretende Spannung u auf, bis sie nach einer bestimmten Zeit in die Netzspannung u übergeht. Die an der Lastimpedanz Zj, R auftretende Spannung dagegen sinkt exponentiell auf Null ab, weil sie von der Stromquelle durch den Prüfschalter P abgetrennt ist. Die Differenz zwischen beiden Spannungskomponenten Ur» und u^-r erscheint dann als Wiederkehrspannung u„ an dem Prüfschalter und beansprucht diesen auf seine elektrische Festigkeit.

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In Pig. 3 ist nun die Schaltung der Prüfspannung nach der Erfindung dargestellt. In ihr sind die Schaltungselemente auf der Speiseseite und der Lastseite im Vergleich zu der Schaltung nach Pig. 1 praktisch miteinander vertauscht, so daß nunmehr die größere Reaktanz Z' auf der Speiseseite liegt, wobei der Widerstand R die Speiseseite überbrückt und die kleinere Reaktanz Z'_T mit ihrem Einschwingglied 0 , R, auf

Xs θ CL

der Lastseite liegt.

Der Strom, der durch die beiden Reaktanzen Z¹ und Z¹^ fließt, ist der gleiche wie in der Schaltung nach Pig. 1, da die Reaktanzen ihre Widerstandswerte beibehalten haben. Das Verhältnis der Impedanzen zueinander ist daher auch das gleiche geblieben. Aber die Kurzschlußleistung der Hochspannungsstromquelle G' kann jetzt wesentlich kleiner sein als diejenige von G- nach Pig. 1, weil ihre innere Reaktanz noch auf den Wert der Lastreaktanz : erhöht wird, also nicht mehr von vornherein zu groß ist. Daß trotzdem die Prüfung netzgetreu wie in der Schaltung nach Pig. 1 erfolgt, läßt Pig. 4 erkennen.

Aus Pig. 4 geht hervor, daß die Netzspannung u erhöht ist gegenüber der Spannung ü in Pig. 2. Dies ist notwendig, um den Spannungsabfall zu kompensieren, der durch den über den Widerstand R fließenden Strom hervorgerufen wird. Die Spannung u'_z auf der Speiseseite steigt in diesem Falle von ihrem Anfangswert zur Zeit t^ exponentionell auf die Spannung tt· an, da die Reaktanz Z¹ auch nach der öffnung des Prüfschalters von einem Strom durchflossen wird. Die Spannung ü_z*L schwingt dagegen um die Nullinie bis auf den Nullwert ab, da die Reaktanz Z¹^ durch den Prüfschalter P von der Stromquelle G¹ abgeschaltet wurde. Die Differenz zwischen den beiden Spannungen U₇ ¹ und u„,-y· stellt wieder die am Prüfschalter P liegende Wiederkehrspannung Uy dar. Wie zu erkennen ist, ist letztere identisch mit der Wiederkehrspannung, wie sie sich in der Prüfschaltung nach Pig. 1 ergibt. Damit ist der Prüfschalter genauso beansprucht

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wie bei einer Hochspannungsstromquelle mit einer hohen Eurzschlußleistung.

Die Erfindung bedeutet also für die meisten- Prüffelder eine wesentliche Verbesserung hinsichtlich der Ausnutzung ihrer vorhandenen Prüfgeneratoren, da diese nunmehr auch für die Prüfung von Hochspannungs-Lastschaltern und Lasttrennschaltern benutzt werden können, deren Anwendung sich durch den ständig zunehmenden Bau von vollisolierten, gekapselten HochspannungsSchaltanlagen immer mehr erweitert.

6 Seiten Beschreibung

1 Patentanspruch

1 Bl. Zeichnung O Pig.)

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Claims

I&centia Patent-Verwaltungs-GmbH

6 irankfurt/M.70, Theodor-Stern-Kai 1

Em/bu FK 71/109

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Patentanspruch.

Anordnung zur netzgetreuen Prüfung des Ausschaltvermögens von Lastschaltern und Lasttrennschaltem für hohe Spannungen, z.B. 110 kV und höher, mit einer Stromquelle, deren Eurzschlußleistung kleiner ist als diejenige am Einbauort des Schalters im Netz, dadurch gekennzeichnet, daß die nach bestehenden Vorschriften in einem bestimmten Verhältnis zueinander festgesetzten Impedanzen der Speise- und Lastseite im Gegensatz zum Netz bei der Prüfanordnung so ausgebildet sind, daß die Reaktanz (Z¹) auf der Speiseseite gleich der größeren Lastreaktanz und die Reaktanz (ZV) auf der Lastseite gleich der kleineren Reaktanz der Stromquelle (G') ist, wobei der ohmsche Widerstand (R) der Lastimpedanz die Speiseseite überbrückt und die an ihm abfallende Spannung durch Erhöhung der Speisespannung an die Wiederkehrspannung angepaßt ist und der Reaktanz (Z¹J auf der Lastseite ein Einschwingglied (CgiR.= ) zugeordnet ist.

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