WO2016166050A1 - Transformator, prüfvorrichtung und verfahren zum prüfen eines prüflings einer energietechnischen anlage - Google Patents

Transformator, prüfvorrichtung und verfahren zum prüfen eines prüflings einer energietechnischen anlage Download PDF

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WO2016166050A1
WO2016166050A1 PCT/EP2016/057895 EP2016057895W WO2016166050A1 WO 2016166050 A1 WO2016166050 A1 WO 2016166050A1 EP 2016057895 W EP2016057895 W EP 2016057895W WO 2016166050 A1 WO2016166050 A1 WO 2016166050A1
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transformer
conductor
test
core
transformer core
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PCT/EP2016/057895
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Mark Campbell
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Omicron Electronics Gmbh
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F30/00—Fixed transformers not covered by group H01F19/00
    • H01F30/06—Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
    • H01F30/10—Single-phase transformers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/004—Arrangements for interchanging inductances, transformers or coils thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F29/00—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
    • H01F29/02—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with tappings on coil or winding; with provision for rearrangement or interconnection of windings

Definitions

  • Embodiments of the invention relate to transformers and test devices comprising such transformers. Embodiments relate in particular to transformers. Test devices and test methods that allow the injection of high currents into a test sample.
  • Transformers may have a configuration in which primary and secondary windings are wound around an iron core. Also known are transformers having on a high current side only a bus bar or another conductor which is passed through the center of the iron core. In conventional transducers, the iron core typically has an approximately square cross-section. A distance between the bus bar and the iron core is often relatively large. Such conventional designs may have the disadvantage that their design adversely affects a leakage inductance of the transformer.
  • transformer stations or circuit breakers by a test in which one or more characteristic characteristics are determined, may require the imprinting of a relatively high current.
  • a very specific current must be impressed into a test object.
  • a current of more than a hundred amperes, z. B. from several hundred to several thousand amperes be impressed for a few seconds until the switch opens and so the correct operation of the switch can be checked.
  • a multiple of the rated current must be impressed to measure the protective current transformer under real conditions.
  • Such a test current can be generated in a DUT so that a transformer is placed very close to the DUT, so that the high current lines can be as short as possible. This has the effect that you only need very short high current cables, which are very heavy. Another effect is that the ohmic resistance, but also the inductance of the high-current circuit can be kept as small as possible and the required active power and the required apparent power to impress the current are not excessively large.
  • the transformer core may conform to the first conductor in the sense that a distance between the first conductor and the transformer core is smaller. as a length of the first conductor along the first direction.
  • the transformer core may have a length along the first direction that is at least three times as large as a distance between the first conductor and the transformer core.
  • the distance between the first conductor and the transformer core is conventionally defined as the minimum of all distances between any point on the surface of the first conductor and any point on the surface of the transformer core.
  • the transformer core may have a length along the first direction which is at least five times, in particular at least ten times, as large as a distance between the first conductor and the transformer core.
  • the transformer core may alternatively or additionally along the direction have a length which is greater than a thickness of the transformer core in a second direction orthogonal to the first direction.
  • the transformer core may have a length along the direction that is greater than three times the thickness of the transformer core in the second direction orthogonal to the first direction.
  • the transformer can be used in particular for generating high currents in test methods.
  • the transformer may have an output for connection to a device under test.
  • the transformer may have an interface for connection to a tester.
  • a transformer includes a transformer core, a high current side having a first conductor extending along a first direction, and at least one second conductor being wound around the transformer core.
  • the transformer core has a length along the first direction that is at least three times as large as a distance between the first conductor and the transformer core.
  • the distance between the first conductor and the transformer core is conventionally defined as the minimum of all distances between any point on the surface of the first conductor and any point on the surface of the transformer core.
  • the length of the transformer core may be at least five times, in particular at least ten times, as large as a distance between the first conductor and the transformer core. By using such an elongate transformer core fitted with the first conductor, the stray inductance of the transformer can be kept small.
  • the length of the transformer core along the first direction may be at least three times as large as a thickness of the transformer core along a second direction orthogonal to the first direction.
  • the length of the transformer core along the first direction may be at least three times as large as a further thickness of the transformer core along a third direction that is orthogonal to the first direction and the second direction.
  • the first conductor can be straight.
  • the first conductor may extend straight along the first direction through the transformer core.
  • the first conductor may extend along a straight line in the first direction through the transformer core. At least one segment of the first conductor pierced through the transformer core may be rectilinear.
  • the first conductor may include a bus bar that extends linearly along the first direction through the transformer core.
  • the length of the transformer core may be at least five times the thickness of the transformer core along the second direction.
  • the first conductor may be removably mounted non-destructively.
  • the transformer may have at least one holder for the first conductor, which is set up for a non-destructively detachable receptacle of the first conductor.
  • the transformer may include at least one spare conductor which is non-destructively mountable by the transformer core.
  • the replacement conductor may be arranged to replace the first conductor non-destructively.
  • the replacement conductor may differ in its conducting properties from the first conductor.
  • the spare conductor may have a different resistance from the first conductor.
  • a winding of the at least one second conductor may be potted.
  • the first conductor, the transformer core and the at least one second conductor may be potted.
  • the transformer can be cast as a whole.
  • the transformer core may be an iron core.
  • the transformer core may be a tape core.
  • the transformer core may be a ribbon core.
  • the transformer core can not have an air gap.
  • the transformer core can be designed so that it has only a small air gap.
  • a distance between the first conductor and the transformer core may be less than a threshold, for example, less than one third of the length of the transformer core along the first direction and / or less than the thickness of the transformer core along the second direction.
  • the at least one second conductor may comprise a plurality of second windings.
  • the transformer may include a switching arrangement configured to selectively switch the plurality of second windings in series or in parallel.
  • the switching arrangement may comprise a plurality of controllable switches.
  • the controllable switches may be electrically controllable switches.
  • the switching arrangement may be controllable to selectively connect only one winding of the plurality of second windings to a source and to selectively connect a series or parallel connection of the plurality of second windings to the source.
  • the switching arrangement may be connected between the source and the plurality of second windings.
  • the transformer may include a controller for controlling the switching arrangement.
  • the transformer core can be composed of a plurality of core segments.
  • the transformer may be adapted for releasable connection to a device under test for impressing a test signal.
  • the transformer may include terminals for electrically connecting the first conductor to a primary side of the device under test.
  • the transformer may have an interface for connection to a tester.
  • a test device for a test specimen of a power plant is given according to a further embodiment.
  • the test apparatus comprises the transformer according to an embodiment.
  • the test device can be designed as a mobile test device, in particular as a portable test device.
  • the test device may include a tester.
  • the transformer may be configured for detachable connection to the tester.
  • the transformer can be set up to impress a test signal.
  • the tester may be configured to detect a test response.
  • the test object may be a circuit breaker of a power plant, substation, power grid or other station or substation of high energy equipment.
  • the test object may be a converter of a power plant, of a substation, of an energy supply network or of another station or substation of a plant of high energy technology.
  • a system includes the device under test and the test device according to an embodiment connected to the device under test.
  • a method for testing a device under test of a power plant is given according to a further embodiment.
  • the method becomes Test signal for the test specimen produced using a transformer.
  • the transformer includes a transformer core, a high current side having a first conductor extending along a first direction, and at least one second conductor wound around the transformer core, the transformer core having a length along the first direction that is at least three times is as large as a distance between the first conductor and the transformer core.
  • the distance between the first conductor and the transformer core is conventionally defined as the minimum of all distances between any point on the surface of the first conductor and any point on the surface of the transformer core.
  • the length of the transformer core may be at least five times, in particular at least ten times, as large as a distance between the first conductor and the transformer core.
  • the stray inductance of the transformer can be kept small.
  • the length of the transformer core along the first direction may be at least three times as large as a thickness of the transformer core along a second direction orthogonal to the first direction.
  • test specimen tested by the method may be a circuit breaker of a power plant, substation, power grid or other station or substation of high energy equipment.
  • test specimen tested by the method may be a converter of a power plant, substation, power grid or other station or substation of high energy equipment.
  • the method may be performed by the transformer or the test apparatus according to an embodiment.
  • Devices, systems and methods according to embodiments allow the impressing of test signals with high currents using a Transformer whose transformer core is elongated along the first conductor of the high current side.
  • the leakage inductance of the transformer can be kept small or at least well-defined.
  • the required apparent power for the test, which is performed with a tester, is thereby reduced.
  • Devices, systems and methods of embodiments may be used to test a large number of samples, e.g. of protective transformers, circuit breakers or other equipment of power plants, substations, transformer stations or power supply networks.
  • FIG. 1 shows a system with a test device according to an exemplary embodiment.
  • Figure 2 shows a sectional view of a transformer according to an embodiment.
  • FIG. 3 shows a plan view of a transformer according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 4 shows a plan view of a transformer according to an exemplary embodiment.
  • Figure 5 shows a plan view of a transformer according to an embodiment.
  • FIG. 6 shows a plan view of a transformer according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 7 shows a sectional view of a transformer according to an embodiment.
  • FIG. 8 shows a test device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 9 shows a test device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 10 shows a test device according to an exemplary embodiment.
  • Figure 1 1 shows a test device according to an embodiment.
  • FIG. 12 shows an equivalent circuit diagram of the transformers according to exemplary embodiments.
  • FIG. 13 is a flowchart of a method according to an embodiment. DETAILED DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS
  • the test object may be a protective transformer or circuit breaker for high or medium voltage networks.
  • the test object may be a test object installed in a power plant or substation.
  • the transformers and test devices may each be mobile devices that allow the test to be performed on the installed test sample.
  • the transformer has a configuration in which the transformer core extends along a first conductor of a high current side of the transformer.
  • the transformer core may have a length greater than a distance between the first conductor and the transformer core along a first direction in which the first conductor extends linearly.
  • the transformer core may have a length which is at least three times, in particular at least five times, more advantageously at least ten times. times, is as large as the distance between the first conductor and the transformer core. In this way, the transformer core can cling to the first conductor in an elongated manner in order to keep the stray inductance on the high-current side of the transformer small.
  • a distance between the first conductor and the transformer core may be relatively small compared to the length of the transformer core to keep the stray inductance on the high current side small.
  • One or more second conductors may be wrapped around the transformer core. The one or more second conductors may extend through the gap between the first conductor and the transformer core.
  • the transformer core along the first direction in which the first conductor extends linearly may have a length greater than a thickness of the transformer core in a second direction orthogonal to the first direction, for example, at least three times the thickness.
  • FIG. 1 shows a system 1 according to an exemplary embodiment which comprises a test object 2 and a test device 9 connected to the test object 2 according to an exemplary embodiment.
  • the test object 2 may be, for example, a circuit breaker or protective transformer.
  • the test object 2 may comprise a transducer to detect a current with at least one winding 4.
  • the test object 2 may comprise a triggering control 5, which operates a switch 3 depending on the inductively detected current.
  • the test apparatus 9 comprises a transformer 10, which will be described in more detail below.
  • the test device 9 may include a test device 30, which may be formed separately from the transformer 10.
  • the transformer 10 may also be structurally integrated into the test device 30.
  • the transformer 10 may be configured as a mobile device, in particular as a portable device.
  • the transformer 10 may have a housing 1 9.
  • the transformer 10 includes a first conductor 11, a transformer core 13, and at least one second conductor 12.
  • the at least one second conductor 12 includes one or more windings wound on the transformer core 12.
  • the first conductor 1 1 forms the high-current side of the transformer 10. This is understood to mean the side at which higher current intensities are present during operation.
  • the high-current side is the side in which higher currents are present during operation than on a low-current side, which is formed by the at least one second conductor 12.
  • the first conductor 1 1 can extend straight through the transformer core 1 3.
  • the first conductor 1 1 may be a busbar.
  • the direction in which the first conductor 1 1 extends through the transformer core 3 is referred to as the first direction.
  • the transformer 10 is designed in such a way that the transformer core 13 has a length which is greater, in particular at least three times, along the first direction in which the first conductor 11 extends is as large or at least five times as large as a distance between the first conductor 1 1 and the transformer core 1 3.
  • the distance between the first conductor 1 1 and the transformer core 1 3 can be defined in a conventional manner as the minimum of all distances between any point on the surface of the first conductor 1 1 and any point on the surface of the transformer core 1 3.
  • the distance between the first conductor 1 1 and the transformer core 13 is thus the distance between the surface of the first conductor 1 1 and the surface of the transformer core 1 3, at the point where the surface of the first conductor 1 1 and the surface of the transformer core 1 third come closest.
  • the distance between the transformer core 1 3 and the first conductor 1 1 may be selected to be small compared to the length of the transformer core 1 3 along the first direction in order to achieve the lowest possible stray inductance on the high-current side.
  • the length of the transformer core 13 along the first direction in which the first conductor 1 1 extends may be larger, in particular at least three times as large or at least five times as large as a thickness of the transformer core 13.
  • the transformer 1 1 has output terminals 21, 22 to connect the transformer 1 1 with the DUT 2.
  • the transformer 1 1 can be positioned close to the test specimen 2 for carrying out the test in order to keep losses, in particular active and / or apparent losses, low during the test.
  • an alternating signal is fed into the at least one second conductor 12.
  • a source coupled to the at least one second conductor 12 may be integrated into the housing 19 of the transformer 10.
  • the source may also be provided separately from the transformer 10.
  • the transformer 10 in this case has input terminals 23, 24 for connection to the source.
  • the source may be integrated with a tester 30, as described in more detail below.
  • the testing device 30 may have connections 31, 32 for connection to the test piece 2.
  • the switching behavior of a circuit breaker can be detected as a test response, a voltage drop across the test object 2 in response to the test signal can be determined, or another parameter can be detected on the test object 2.
  • the tester 30 may include an electronic processing device 36 configured to evaluate the test response.
  • the processing device 36 may comprise one or more semiconductor integrated circuits.
  • the processing device 36 may include one or more of a custom application specific circuit (ASIC), a processor, a microprocessor, a controller, a microcontroller, or a combination thereof.
  • ASIC application specific circuit
  • the processing device 36 may be configured to process a test response detected via the terminals 31, 32. For example, a switching operation of the test object can be detected. Alternatively or additionally, a voltage or a current in the test object 2, which is caused by the test signal, can be evaluated.
  • the processing means 36 may be arranged to process the check response to verify that the DUT 2 satisfies at least one predetermined request. For example, the processing device 36 can automatically check whether the test specimen 2 triggers at a certain current.
  • the processing device 36 can determine a transmission ratio of a protective converter and compare this with characteristics for the device under test 2.
  • the processing of the test response may include comparison with characteristics for the test object.
  • the parameters can be stored non-volatile in a memory of the test device 30.
  • a source 35 is connected to the at least one second conductor 12.
  • the source 35 may be a power source or a voltage source.
  • the source 35 may include a current measuring device or may be connected in series with a current measuring device to perform current regulation of the output current of the source 35.
  • the source 35 may be provided in the transformer 10, in the tester 30, or separately from the transformer 10 and the tester 30.
  • the test apparatus 30 may include output terminals 33, 34 for connection to the input terminals 23, 24 of the transformer 10.
  • the input terminals 23, 24 are conductively connected to the at least one second conductor 12.
  • a switching arrangement with at least one controllable switch may be connected between the input terminals 23, 24 and the at least one second conductor 12.
  • the transformer 10 in the embodiment illustrated in FIG. 1 is a modular device that can be used in combination with a tester 30 to test DUTs 2 when high current test signals are required.
  • the transformer 10 may be used to test a circuit breaker that trips only at a current greater than the maximum output current of the tester 30.
  • the specific embodiment of the transformer 10 according to embodiments, which will be described in more detail with reference to Figure 2 to Figure 3, has, inter alia, the effect that the control of the test is facilitated.
  • apparent power on the feed side, ie, during operation of the source 35 can be reliably adjusted.
  • the transformer 10 may have a low stray inductance at least at the high current side.
  • Figure 2 is a sectional view of the transformer 1 0.
  • the transformer core 1 3 has a length 41 in the first direction corresponding to the longitudinal direction of the first conductor 1.
  • the transformer 0 has a thickness 42 in a second direction orthogonal to the first direction (vertical direction in the sectional view of FIG. 2).
  • the thickness 42 may be smaller than the length 41.
  • the length 41 may be at least three times as large as the thickness 42.
  • the length 41 may be at least five times the thickness 42.
  • the transformer core 13 may thus be elongated along the first direction corresponding to the longitudinal direction of the first conductor 11 be.
  • the transformer core 1 3 hugs the first conductor 1 1.
  • a distance 46 between the first conductor 1 1 and the transformer core 13 may be smaller than a threshold value.
  • the distance 46 may be set to be at most equal to one third of the length 41 of the transformer core 1 3 along the first direction.
  • the transformer core 13 may have a length 41 which is at least three times as large, in particular at least five times as large or at least ten times as large as the distance 46 between the first conductor 1 1 and the transformer core 13.
  • the distance 46 may be smaller than the thickness 42 of the transformer core 1 1.
  • the distance 46 may be defined as the minimum of all distances between any point on the surface of the first conductor 11 and any point on the surface of the transformer core 13.
  • FIG. 3 is a plan view of the transformer 10 according to an embodiment.
  • the first direction in which the first conductor 1 1 extends through the transformer core 1 1, is perpendicular to the plane of Figure 3.
  • the transformer core 1 3 has a thickness 42 along the second direction (horizontal direction in the plan view of FIG. 3).
  • the transformer core 13 has another thickness 43 along a third direction (vertical direction in the plan view of FIG. 3) that is orthogonal to the first direction and the second direction on.
  • the further thickness 43 may be equal to the thickness 42 or may be different from the thickness 43.
  • the thickness 42 and the further thickness 43 may be the same.
  • the at least one second conductor 12 comprises a plurality of windings.
  • a winding 14 and a further winding 15 may be provided so that they do not have to be acted upon simultaneously with a feed current.
  • the winding 14 and a further winding 1 5 may be provided so that either by only one or both of the windings 14, 15, a feed current can be performed.
  • a switching arrangement with at least one controllable switch between the source 35 and the plurality of windings 14, 15 may be provided.
  • the length 41 of the transformer core 1 1 perpendicular to the plane of Figure 3 may be at least three times as large, in particular at least five times as large or at least ten times as large as the distance 46 between the first conductor 1 1 and the transformer core thirteenth
  • Figure 4 is a plan view of the transformer 10 according to an embodiment.
  • the first direction in which the first conductor 1 1 extends through the transformer core 1 1, is perpendicular to the plane of Figure 4.
  • the thickness 42 and the further thickness 43 may be different.
  • the length 41 of the transformer core 1 3 along the first direction may be at least three times as large as the smaller one of the thicknesses 42, 43.
  • the length 41 of the transformer core 1 3 along the first direction may be at least five times as large as the smaller one of the thicknesses 42, 43.
  • the length 41 of the transformer core 1 3 along the first direction may be at least three times as large as the larger of the thicknesses 42, 43.
  • the length 41 of the transformer core 13 along the first direction may be at least five times greater than the larger of the thicknesses 42, 43.
  • the length 41 of the transformer core 1 1 perpendicular to the plane of Figure 4 may be at least three times as large, in particular at least five times as large or be at least ten times as large as the distance 46 between the first conductor 1 1 and the transformer core. 3
  • the transformer core 13 may be configured so that it has no air gap.
  • the transformer core 1 3 can be designed so that it has a small air gap.
  • FIG. 5 is a plan view of the transformer 10 according to an embodiment.
  • the first direction in which the first conductor 1 1 extends through the transformer core 1 1, is perpendicular to the plane of Figure 5.
  • the transformer core 13 has an air gap 44.
  • the air gap 44 has a width 45.
  • the width 45 may be small, for example smaller than the thickness 42 of the transformer core 1 3.
  • the transformer core 1 3 may be implemented as a so-called “split-core" consisting of a plurality of parts Such an embodiment is shown by way of example in FIG.
  • FIG. 6 is a plan view of the transformer 10 according to an embodiment.
  • the first direction in which the first conductor 1 1 extends through the transformer core 1 1 is perpendicular to the plane of the drawing of Figure 6.
  • the transformer core 1 3 is designed as a so-called "split core.”
  • the transformer core 1 3 comprises a first segment 16 and at least one second segment 17.
  • the first segment 16 and the at least one second segment 17 are joined together to form the transformer core 13. While a two-part transformer core 13 is shown in Figure 6, the transformer core 1 3 may also consist of more than two Be formed.
  • FIG. 7 is a sectional view of the transformer 10.
  • the first direction in which the first conductor 1 1 extends through the transformer core 13 lies in the plane of the drawing.
  • the transformer 10 may be partially or fully encapsulated.
  • the transformer 10 may include an encapsulation 18 surrounding at least a portion of the transformer core 13 and at least a portion of the at least one second conductor 12.
  • the encapsulation 18 may completely enclose the windings of the at least one second conductor 12 which are wound around the transformer core 13, apart from the connection wires.
  • the encapsulation may also enclose at least a part of the first conductor 1 1.
  • the encapsulation 18 may consist of a plastic.
  • the encapsulation 18 may consist of a potting material.
  • the encapsulation 18 may be made by a casting process to partially or completely shed the transformer 10.
  • FIG. 8 shows a test device 9 according to an exemplary embodiment.
  • the transformer 10 may have any of the configurations described with reference to FIGS. 1 to 7.
  • the transformer 10 is designed so that the first conductor 1 1 is interchangeable.
  • the housing 19 of the transformer 10 may be configured such that the first conductor 1 1 can be removed from the housing 19 in a non-destructive manner.
  • the housing 19 of the transformer 10 may be configured so that the first conductor 1 1 can be removed from the housing 19 without the housing 19 or the first conductor 1 1 must be partially destroyed for this purpose.
  • the transformer 10 may be configured to allow replacement of the first conductor 11.
  • the transformer 10 may include a replacement conductor 51 which is insertable into the housing 19 in place of the first conductor 11.
  • the replacement conductor 51 may be configured identically to the first conductor 1 1. This allows, for example, a replacement of the first conductor 11 during wear.
  • the replacement conductor 51 may differ from the first conductor 11 in at least one electrical parameter, for example its resistance.
  • the replacement conductor 51 may be made of a material hen, which is different from a material of the first conductor 1 1.
  • the replacement conductor 51 may alternatively or additionally have a cross-sectional area that is different from a cross-sectional area of the first conductor 11.
  • the housing 1 9 may have a holder 52 for the first conductor 1 1.
  • the holder 52 may be configured to allow a non-destructive removal of the first conductor 1 1 from the holder 52.
  • the bracket 52 may be configured to allow non-destructive insertion of the spare conductor into the holder 52 so that the spare conductor 51 extends through the transformer core 13.
  • An embodiment with an exchangeable first conductor allows adaptation to different test pieces.
  • the first conductor 1 1 can be replaced when worn.
  • FIG. 9 shows a test device 9 according to an exemplary embodiment.
  • the transformer 10 may have any of the configurations described with reference to FIGS. 1 to 8.
  • the transformer 10 is configured such that the at least one second conductor comprises a plurality of second windings 14, 15.
  • a switching arrangement 61 is connected between the source 35 and the plurality of second windings.
  • the switching arrangement 61 can be integrated in the transformer 10 or in the test device 30.
  • the switching arrangement 61 may be configured to selectively switch the plurality of second windings in series or in parallel.
  • the switching arrangement 61 may be controllable to selectively connect only one winding of the plurality of second windings 14, 15 to the source 35 and to selectively conduct a series or parallel connection of the plurality of second windings 14, 15 to the source 35 connect to. In this way, a feed-in current can be selectively fed into only one or a combination of a plurality of windings of the plurality of second windings 14, 15. The flexibility in generating high current test signals is increased.
  • the switching arrangement 61 may comprise a plurality of controllable switches.
  • the controllable switches may be electrically controllable switches.
  • Each of the controllable switches may each be a relay or other switch adapted to switch a load circuit under the control of a control circuit.
  • the controllable switches may each be an insulated gate bipolar transistor (IGBT) or a field effect transistor (FET), or may comprise an IGBT or a FET.
  • IGBT insulated gate bipolar transistor
  • FET field effect transistor
  • the plurality of controllable switches may include at least one switch configured to separate one of the plurality of second windings 14, 15 from the source 35.
  • the plurality of controllable switches may include at least one further switch configured to interconnect the plurality of second windings 14, 15 in series or in parallel.
  • a controller 62 may be associated with the switch assembly 61 to control the switch assembly 61.
  • the controller 62 may include one or more semiconductor integrated circuits.
  • the controller 62 may include one or more of a custom application specific circuit (ASIC), a processor, a microprocessor, a controller, a microcontroller, or a combination thereof.
  • ASIC application specific circuit
  • the control device 62 can be installed in the test device 30 or in the transformer 10.
  • the controller 62 may be configured for data communication with the tester 30 via an interface 63 of the transformer.
  • the interface 63 can be set up for communication with a corresponding interface 37 of the test device 30.
  • the interfaces 63, 37 may be digital interfaces.
  • the interfaces 63, 37 may be arranged to allow communication between the processing device 36 of the tester 30 and the controller 62 of the transformer 10.
  • FIG. 10 shows a test device 9 according to an exemplary embodiment.
  • the transformer 10 may have any of the configurations described with reference to FIGS. 1 to 9.
  • the transformer 10 includes a current measuring device 63.
  • the current measuring device 63 is configured to detect a current intensity of the current flowing through the first conductor 1 1 current.
  • the current measuring device 63 may be an ammeter, a defined section on a bus bar, which serves as a shunt, or a current transformer.
  • a current detected by the current measuring device 64 can be reported by the transformer 10 via an interface 63 to the tester 10.
  • the processing device 36 of the tester 30 may control the source 35 depending on the detected current level. In this way, a regulation of the output current of the transformer 10 can be implemented.
  • FIG. 1 1 shows a test device 9 according to an embodiment.
  • the test device 9 is designed as a device, which may be in particular a portable device.
  • the test apparatus 9 comprises the transformer 10, which may have any of the embodiments described with reference to FIGS. 1 to 10.
  • On the housing 39 both outputs 2, 22 are provided for impressing the current flowing through the first conductor 1 into the specimen 2 as well as inputs 31, 32 for detecting a test response.
  • the source 35 for generating the feed current for the transformer 10 is also provided in the housing 39 of the test apparatus 9.
  • a switching arrangement 61 (not shown in FIG. 11) may be provided between the source 35 and the at least one second conductor 14, 15.
  • FIG. 12 is an equivalent circuit diagram of a transformer 10 according to an exemplary embodiment.
  • the at least one second conductor 12, to which a current is fed into the transformer 10 for generating the test signal, has an ohmic resistor 71.
  • the first conductor 1 1, which is conductively connected during operation with the device under test 2, has an ohmic resistance 74.
  • the test piece 2 has a resistor 76.
  • the transformer 10 has a leakage inductance 72 on the low-current side and a leakage inductance 74 on the high-current side, which encompasses the first conductor 11.
  • FIG. 1 is a flow chart of a method 80 according to an exemplary embodiment.
  • the method 80 may be automatically performed by the tester 9 to test a circuit breaker, breaker, or other high voltage or medium voltage test sample.
  • the test device 9 is detachably connected to the test piece 2.
  • a user input may be received by the reviewer 9.
  • the user input allows a test procedure to be selected.
  • the user input can specify which test item should be checked.
  • the user can specify whether several second windings of the plurality of second windings 14, 15 are combined in a series or parallel circuit.
  • step 83 it may be checked whether a test signal of high amperage is to be generated for testing.
  • the check may be made depending on the user input received at step 81.
  • the verification can be a database query whether it is automatically determined whether the transformer 10 is required for impressing a test signal with high amperage.
  • the check can also be made dependent on a test response. For example, if a test response in response to a test signal generated without the transformer 10 indicates that a circuit breaker is not yet triggered, the transformer 10 may be selectively employed to generate a sufficiently high current level of the test signal. If an increase in the current intensity of the test signal through the transformer 10 is not required, the process may continue at step 85. If an increase in the current intensity of the test signal through the transformer 10 is required, the process may proceed to step 84. At step 84, the transformer 10 may be used to generate a high current test signal. For this purpose, a source which can be integrated into the test apparatus 30 or into the transformer 10 can be controlled in order to feed an infeed signal into the at least one second conductor 12. Optionally, the switching arrangement 61 may be controlled to selectively combine a plurality of second windings 14, 15 in series or parallel connection.
  • a test response may be evaluated.
  • the evaluation of the test response may include the determination of a current at which a circuit breaker trips, the determination of a transmission ratio of a protective transformer or another transducer or the determination of other characteristics.
  • the test device may be disconnected from the sample. There may be an automatic further evaluation and / or archiving of the results of the test of the test specimen by the test apparatus.
  • transformers, devices, and methods of embodiments may also be used for other samples or other applications. While in embodiments a test procedure involving the determination of one or more characteristics of the device under test may be carried out automatically, the transformers, devices and methods of embodiments may also be used if only one characteristic of the device under test is measured before a new user input is required.
  • the transformers, devices and methods according to embodiments can also be used in other energy-related equipment.
  • transformers, devices, and methods of embodiments can be achieved with transformers, devices, and methods of embodiments.
  • the stray impedance on a high-current side of the transformer, with which a test signal is impressed into the test object, is kept low.
  • the required apparent power in carrying out the test can be reduced.

Landscapes

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Abstract

Zum Prüfen eines Prüflings (2) wird ein Transformator (10) verwendet. Der Transformator (10) umfasst einen Transformatorkern (13), eine Hochstromseite mit einem ersten Leiter (11), der sich entlang einer ersten Richtung erstreckt, und wenigstens einen zweiten Leiter (12), der um den Transformatorkern (13) gewickelt ist. Der Transformatorkern (13) weist entlang der ersten Richtung eine Länge auf, die wenigstens dreimal so groß ist wie ein Abstand des Transformatorkerns (13) von dem ersten Leiter (11).

Description

Transformator, Prüfvorrichtung und Verfahren zum Prüfen eines Prüflings einer energietechnischen Anlage
GEBI ET DER ERFI NDUNG
Ausführungsbeispiele der Erfindung betreffen Transformatoren sowie Prüfvorrichtun- gen , die derartige Transformatoren umfassen. Ausführungsbeispiele betreffen insbesondere Transformatoren . Prüfvorrichtungen und Prüfverfahren, die die Einprägung hoher Ströme in einen Prüfling erlauben .
HI NTERGRUND
Transformatoren können eine Ausgestaltung aufweisen, bei der Primär- und Sekundärwicklungen um einen Eisenkern gewickelt sind. Ebenfalls bekannt sind Transformatoren die auf einer Hochstromseite lediglich eine Stromschiene oder einen anderen Leiter aufweist, der durch die Mitte des Eisenkerns geführt wird. Bei herkömmli- chen Wandlern hat der Eisenkern typischerweise einen näherungsweise quadratischen Querschnitt. Ein Abstand zwischen der Stromschiene und dem Eisenkern ist häufig relativ groß. Derartige herkömmliche Ausgestaltungen können den Nachteil aufweisen, dass sich ihre Konstruktion ungünstig auf eine Streuinduktivität des Transformators auswirkt.
Die Bestimmung von Eigenschaften Stationen oder Substationen einer Anlage der Energietechnik, z. B. von Transformatorstationen oder Schutzschalter, durch eine Prüfung, bei der eine oder mehrere charakteristische Kenngrößen ermittelt werden, kann die Einprägung eines relativ hohen Stroms erfordern. Beispielsweise muss bei vielen Prüfungen in der elektrischen Energietechnik in einen Prüfling ein ganz bestimmter Strom eingeprägt werden. So muss zur Prüfung eines Niederspannungsschalters mit Überstrom-Zeitschutzfunktion häufig ein Strom von mehr als hundert Ampere, z. B. von mehreren hundert bis mehreren tausend Ampere, für einige Sekunden eingeprägt werden, bis der Schalter öffnet und so die korrekte Funktion des Schalters überprüft werden kann. Auch zur Messung des Übersetzungsverhältnisses eines Schutzstromwandlers muss ein Vielfaches des Nennstroms eingeprägt werden, um den Schutzstromwandler unter realen Bedingungen auszumessen . Ein derartiger Prüfstrom kann in einem Prüfling so erzeugt werden, dass ein Transformator sehr nahe am Prüfling angeordnet wird, damit die Hochstromleitungen möglichst kurz sein können . Dadurch wird bewirkt, dass man nur sehr kurze Hochstromleitungen benötigt, welche ja besonders schwer sind. Eine weitere Wirkung ist, dass der ohmsche Widerstand , aber auch die I nduktivität des Hochstromkreises möglichst klein gehalten werden kann und die benötigte Wirkleistung und die benötigte Scheinleistung zur Einprägung des Stroms nicht übermäßig groß werden.
Um eine hohe Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Prüfung zu erreichen, ist es wün- sehenswert, einen Widerstand wenigstens an der Hochstromseite des den Prüfstrom bereitstellenden Transformators und/oder Streuinduktivitäten möglichst gering zu halten. Die Streuverluste im Transformator, der den Prüfstrom bereitstellt, sind für die benötigte Scheinleistung auf der Einspeiseseite wesentlich. ZUSAMMENFASSUNG DER ERFI NDUNG
Es besteht ein Bedarf an Vorrichtungen und Verfahren, mit denen ein Strom zur Prüfung einer energietechnischen Einrichtung in effizienter erzeugt werden kann. Es besteht insbesondere ein Bedarf an Vorrichtungen und Ve fah en, die eine Einprägung eines hohen Stroms in einen Prüfling erlauben und dabei eine Reduzierung von Streuverlusten bieten. Es besteht ein Bedarf an Vorrichtungen und Verfahren, bei denen die Streuinduktivität des Transformators zur Erzeugung des einzuprägenden Stroms gering gehalten werden kann . Nach Ausführungsbeispielen wird ein Transformator, eine Prüfvorrichtung, ein System mit einer Prüfvorrichtung und ein Verfahren angegeben, bei denen ein Transformator eine Hochstromseite mit einem Leiter umfasst, der sich in einer ersten Richtung erstreckt, und wobei ein Transformatorkern des Transformators entlang der Richtung langgestreckt ist.
Der Transformatorkern kann sich an den ersten Leiter anschmiegen in dem Sinne, dass ein Abstand zwischen dem ersten Leiter und dem Transformatorkern kleiner ist. als eine Länge des ersten Leiters entlang der ersten Richtung Der Transformatorkern kann eine Länge entlang der ersten Richtung aufweisen, die wenigstens dreimal so groß ist wie ein Abstand zwischen dem ersten Leiter und dem Transformatorkern. Der Abstand zwischen dem ersten Leiter und dem Transformatorkern ist dabei in herkömmlicher Weise definiert als Minimum aller Abstände zwischen einem beliebigen Punkt an der Oberfläche des ersten Leiters und einem beliebigen Punkt an der Oberfläche des Transformatorkerns.
Der Transformatorkern kann eine Länge entlang der ersten Richtung aufweisen, die wenigstens fünfmal, insbesondere mindestens zehnmal, so groß ist wie ein Abstand zwischen dem ersten Leiter und dem Transformatorkern. Der Transformatorkern kann alternativ oder zusätzlich entlang der Richtung eine Länge aufweisen, die größer ist als eine Dicke des Transformatorkerns in einer zu der ersten Richtung orthogonalen zweiten Richtung. Der Transformatorkern kann entlang der Richtung eine Länge aufweisen, die größer ist als dreimal die Dicke des Transformatorkerns in der zu der ersten Richtung orthogonalen zweiten Richtung.
Der Transformator kann insbesondere zur Erzeugung hoher Ströme bei Prüfverfahren eingesetzt werden. Der Transformator kann einen Ausgang zur Verbindung mit einem Prüfling aufweisen. Der Transformator kann eine Schnittstelle zur Verbindung mit einem Prüfgerät aufweisen.
Ein Transformator nach einem Ausführungsbeispiel umfasst einen Transformatorkern, eine Hochstromseite mit einem ersten Leiter, der sich entlang einer ersten Richtung erstreckt, und wenigstens einen zweiten Leiter, der um den Transformatorkern gewickelt ist. Der Transformatorkern weist entlang der ersten Richtung eine Länge auf, die wenigstens dreimal so groß ist wie ein Abstand zwischen dem ersten Leiter und dem Transformatorkern. Der Abstand zwischen dem ersten Leiter und dem Transformatorkern ist dabei in herkömmlicher Weise definiert als Minimum aller Abstände zwischen einem beliebigen Punkt an der Oberfläche des ersten Leiters und einem beliebigen Punkt an der Oberfläche des Transformatorkerns.
Die Länge des Transformatorkerns kann wenigstens fünfmal, insbesondere wenigstens zehnmal, so groß sein wie ein Abstand zwischen dem ersten Leiter und dem Transformatorkern. Durch die Verwendung eines derartigen langgestreckten und an den ersten Leiter angeschmiegten Transformatorkerns kann die Streuninduktivität des Transformators klein gehalten werden. Die Länge des Transformatorkerns entlang der ersten Richtung kann wenigstens dreimal so groß sein wie eine Dicke des Transformatorkerns entlang einer zu der ersten Richtung orthogonalen zweiten Richtung.
Die Länge des Transformatorkerns entlang der ersten Richtung kann wenigstens dreimal so groß sein wie eine weitere Dicke des Transformatorkerns entlang einer dritten Richtung, die zu der ersten Richtung und der zweiten Richtung orthogonal ist. Der erste Leiter kann geradlinig sein. Der erste Leiter kann sich geradlinig entlang der ersten Richtung durch den Transformatorkern erstrecken.
Der erste Leiter kann sich entlang einer Geraden in der ersten Richtung durch den Transformatorkern erstrecken. Wenigstens ein den Transformatorkern durchstoßen- des Segment des ersten Leiters kann geradlinig sein.
Der erste Leiter kann eine Stromschiene umfassen, die sich linear entlang der ersten Richtung durch den Transformatorkern erstreckt. Die Länge des Transformatorkerns kann wenigstens fünfmal so groß ist wie die Dicke des Transformatorkerns entlang der zweiten Richtung sein.
Der erste Leiter kann zerstörungsfrei entfernbar montiert sein. Der Transformator kann wenigstens eine Halterung für den ersten Leiter aufweisen, die für eine zerstö- rungsfrei lösbare Aufnahme des ersten Leiters eingerichtet ist.
Der Transformator kann wenigstens einen Ersatzleiter umfassen, der zerstörungsfrei lösbar durch den Transformatorkern montierbar ist. Der Ersatzleiter kann eingerichtet sein, um den ersten Leiter zerstörungsfrei zu ersetzen. Der Ersatzleiter kann sich in seinen Leiteigenschaften von dem ersten Leiter unterscheiden. Der Ersatzleiter kann einen von dem ersten Leiter verschiedenen Widerstand aufweisen.
Eine Wicklung des wenigstens einen zweiten Leiters kann vergossen sein. Der erste Leiter, der Transformatorkern und der wenigstens eine zweite Leiter kann vergossen sein. Somit kann der Transformator insgesamt vergossen sein. Der Transformatorkern kann ein Eisenkern sein.
Der Transformatorkern kann ein Bandkern sein. Der Transformatorkern kann ein Schnittbandkern sein .
Der Transformatorkern kann keinen Luftspalt aufweisen. Der Transformatorkern kann so ausgestaltet sein, dass er nur einen kleinen Luftspalt aufweist. Ein Abstand zwischen dem ersten Leiter und dem Transformatorkern kann kleiner als ein Schwellenwert, beispielsweise kleiner als ein Drittel der Länge des Transformatorkerns entlang der ersten Richtung sein und/oder kleiner als die Dicke des Transformatorkerns entlang der zweiten Richtung sein. Der wenigstens eine zweite Leiter kann eine Mehrzahl von zweiten Wicklungen umfassen.
Der Transformator kann eine Schaltanordnung umfassen, die eingerichtet ist, um die Mehrzahl von zweiten Wicklungen selektiv in Serie oder parallel zu schalten. Die Schaltanordnung kann eine Mehrzahl von steuerbaren Schaltern umfassen. Die steuerbaren Schalter können elektrisch steuerbare Schalter sein.
Die Schaltanordnung kann steuerbar sein, um selektiv nur eine Wicklung der Mehrzahl von zweiten Wicklungen mit einer Quelle zu verbinden und um selektiv eine Se- rien- oder Parallelschaltung der Mehrzahl von zweiten Wicklungen mit der Quelle zu verbinden.
Die Schaltanordnung kann zwischen die Quelle und die Mehrzahl von zweiten Wicklungen geschaltet sein.
Der Transformator kann eine Steuereinrichtung zum Steuern der Schaltanordnung umfassen.
Der Transformatorkern kann aus einer Mehrzahl von Kernsegmenten zusammenge- setzt sein. Der Transformator kann für eine lösbare Verbindung mit einem Prüfling zum Einprägen eines Prüfsignals eingerichtet sein.
Der Transformator kann Anschlüsse zum elektrisch leitenden Verbinden des ersten Leiters mit einer Primärseite des Prüflings umfassen.
Der Transformator kann eine Schnittstelle zur Verbindung mit einem Prüfgerät aufweisen. Eine Prüfvorrichtung für einen Prüfling einer energietechnischen Anlage wird nach einem weiteren Ausführungsbeispiel angegeben. Die Prüfvorrichtung umfasst den Transformator nach einem Ausführungsbeispiel.
Die Prüfvorrichtung kann als eine mobile Prüfvorrichtung, insbesondere als eine por- table Prüfvorrichtung ausgestaltet sein.
Die Prüfvorrichtung kann ein Prüfgerät umfassen.
Der Transformator kann für eine lösbare Verbindung mit dem Prüfgerät eingerichtet sein .
Der Transformator kann zum Einprägen eines Prüfsignals eingerichtet sein. Das Prüfgerät kann zum Erfassen einer Prüfantwort eingerichtet sein. Der Prüfling kann ein Schutzschalter eines Kraftwerks, eines Umspannwerks, eines Energieversorgungsnetzes oder einer anderen Station oder Substation einer Anlage der Hochenergietechnik sein .
Der Prüfling kann ein Wandler eines Kraftwerks, eines Umspannwerks, eines Ener- gieversorgungsnetzes oder einer anderen Station oder Substation einer Anlage der Hochenergietechnik sein.
Ein System nach einem Ausführungsbeispiel umfasst den Prüfling und die Prüfvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel, die mit dem Prüfling verbunden ist.
Ein Verfahren zum Prüfen eines Prüflings einer energietechnischen Anlage wird nach einem weiteren Ausführungsbeispiel angegeben . Bei dem Verfahren wird ein Prüfsignal für den Prüfling unter Verwendung eines Transformators erzeugt. Der Transformator umfasst einen Transformatorkern, eine Hochstromseite mit einem ersten Leiter, der sich entlang einer ersten Richtung erstreckt, und wenigstens einen zweiten Leiter, der um den Transformatorkern gewickelt ist, wobei der Transforma- torkern entlang der ersten Richtung eine Länge aufweist, die wenigstens dreimal so groß ist wie ein Abstand zwischen dem ersten Leiter und dem Transformatorkern. Der Abstand zwischen dem ersten Leiter und dem Transformatorkern ist dabei in herkömmlicher Weise definiert als Minimum aller Abstände zwischen einem beliebigen Punkt an der Oberfläche des ersten Leiters und einem beliebigen Punkt an der Oberfläche des Transformatorkerns.
Die Länge des Transformatorkerns kann wenigstens fünfmal, insbesondere wenigstens zehnmal, so groß sein wie ein Abstand zwischen dem ersten Leiter und dem Transformatorkern.
Durch die Verwendung eines derartigen langgestreckten und an den ersten Leiter angeschmiegten Transformatorkerns kann die Streuninduktivität des Transformators klein gehalten werden. Die Länge des Transformatorkerns entlang der ersten Richtung kann wenigstens dreimal so groß sein wie eine Dicke des Transformatorkerns entlang einer zu der ersten Richtung orthogonalen zweiten Richtung.
Der mit dem Verfahren geprüfte Prüfling kann ein Schutzschalter eines Kraftwerks, eines Umspannwerks, eines Energieversorgungsnetzes oder einer anderen Station oder Substation einer Anlage der Hochenergietechnik sein.
Der mit dem Verfahren geprüfte Prüfling kann ein Wandler eines Kraftwerks, eines Umspannwerks, eines Energieversorgungsnetzes oder einer anderen Station oder Substation einer Anlage der Hochenergietechnik sein.
Das Verfahren kann von dem Transformator oder der Prüfvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel ausgeführt werden.
Vorrichtungen, Systeme und Verfahren nach Ausführungsbeispielen erlauben die Einprägung von Prüfsignalen mit hohen Stromstärken unter Verwendung eines Transformators, dessen Transformatorkern entlang des ersten Leiters der Hochstromseite langgestreckt ist.
Verschiedene Wirkungen können mit Vorrichtungen, Systemen und Verfahren nach Ausführungsbeispielen erzielt werden. Die Streuinduktivität des Transformators kann klein gehalten oder wenigstens wohldefiniert gehalten werden. Die benötigte Scheinleistung für die Prüfung, die mit einer Prüfvorrichtung ausgeführt wird, wird dadurch reduziert. Vorrichtungen, Systeme und Verfahren nach Ausführungsbeispielen können zur Prüfung einer großen Anzahl von Prüflingen eingesetzt werden, z.B. von Schutzwandlern, Schutzschaltern oder anderen Einrichtungen von Kraftwerken, Umspannwerken, Transformatorstationen oder Energieversorgungsnetzen.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert. In den Zeichnungen bezeichnen identische Bezugszeichen identische Elemente.
Figur 1 zeigt ein System mit einer Prüfvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel.
Figur 2 zeigt eine Schnittansicht eines Transformators nach einem Ausführungsbeispiel.
Figur 3 zeigt eine Draufsicht eines Transformators nach einem Ausführungsbeispiel.
Figur 4 zeigt eine Draufsicht eines Transformators nach einem Ausführungsbeispiel.
Figur 5 zeigt eine Draufsicht eines Transformators nach einem Ausführungsbeispiel. Figur 6 zeigt eine Draufsicht eines Transformators nach einem Ausführungsbeispiel.
Figur 7 zeigt eine Schnittansicht eines Transformators nach einem Ausführungsbeispiel. Figur 8 zeigt eine Prüfvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel. Figur 9 zeigt eine Prüfvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel. Figur 10 zeigt eine Prüfvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel. Figur 1 1 zeigt eine Prüfvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel.
Figur 12 zeigt ein Ersatzschaltbild der Transformatoren nach Ausführungsbeispielen.
Figur 1 3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens nach einem Ausführungsbeispiel. DETAILLIERTE BESCHREI BUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente. Die Figuren sind schemati- sehe Darstellungen verschiedener Ausführungsformen der Erfindung. In den Figuren dargestellte Elemente sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Vielmehr sind die verschiedenen in den Figuren dargestellten Elemente derart wiedergegeben, dass ihre Funktion und ihr Zweck dem Fachmann verständlich werden. In den Figuren dargestellte Verbindungen und Kopplungen zwischen funktionellen Einheiten und Elementen können auch als indirekte Verbindung oder Kopplung implementiert werden.
Nachfolgend werden Transformatoren und Prüfvorrichtungen zur Prüfung eines Prüf- lings beschrieben. Der Prüfling kann ein Schutzwandler oder Schutzschalter für Hoch- oder Mittelspannungsnetze sein. Der Prüfling kann ein in einem Kraftwerk o- der Umspannwerk installierter Prüfling sein. Die Transformatoren und Prüfvorrichtungen kann Ausführungsbeispielen können jeweils mobile Vorrichtungen sein, die die Durchführung der Prüfung an dem installierten Prüfling erlauben.
Wie noch ausführlicher beschrieben wird , weist der Transformator eine Ausgestaltung auf, bei der sich der Transformatorkern entlang eines ersten Leiters einer Hochstromseite des Transformators erstreckt. Der Transformatorkern kann entlang einer ersten Richtung, in der sich der erste Leiter linear erstreckt, eine Länge aufweisen , die größer als ein Abstand zwischen dem ersten Leiter und dem Transformatorkerns ist. Beispielsweise kann der Transformatorkern eine Länge aufweisen, die wenigstens dreimal, insbesondere wenigstens fünfmal, weiter vorteilhaft mindestens zehn- mal, so groß ist wie der Abstand zwischen dem ersten Leiter und dem Transformatorkern. Auf diese Weise kann sich der Transformatorkern langgestreckt an den ersten Leiter anschmiegen, um die Streuinduktivität auf der Hochstromseite des Transformators klein zu halten.
Ein Abstand zwischen dem ersten Leiter und dem Transformatorkern kann relativ gering sein im Vergleich zu der Länge des Transformatorkerns, um die Streuinduktivität auf der Hochstromseite klein zu halten. Ein oder mehrere zweite Leiter können um den Transformatorkern gewickelt sein. Die ein oder mehreren zweiten Leitern können sich durch den Zwischenraum zwischen dem ersten Leiter und dem Transformatorkern erstrecken.
Der Transformatorkern kann entlang der ersten Richtung, in der sich der erste Leiter linear erstreckt, eine Länge aufweisen, die größer als eine Dicke des Transformatorkerns in einer zu der ersten Richtung orthogonalen zweiten Richtung, beispielsweise wenigstens dreimal so groß wie die Dicke.
Durch Verwendung eines Transformators mit einer derartigen Ausgestaltung zum Einprägen von Prüfsignalen, die relativ hohe Stromstärken aufweisen, kann die Durchführung der Prüfung des Prüflings erleichtert werden. Beispielsweise wird wegen der geringen Streuinduktivität der Hochstromseite des Transformators die benötigte Scheinleistung auf einer Einspeiseseite des Transformators reduziert. Figur 1 zeigt ein System 1 nach einem Ausführungsbeispiel, das einen Prüfling 2 und eine mit dem Prüfling 2 verbundene Prüfvorrichtung 9 nach einem Ausführungsbeispiel umfasst. Der Prüfling 2 kann beispielsweise ein Schutzschalter oder Schutzwandler sein. Der Prüfling 2 kann einen Wandler umfassen, um mit wenigstens einer Wicklung 4 einen Strom zu erfassen. Der Prüfling 2 kann eine Auslösesteuerung 5 umfassen, die abhängig von dem induktiv erfassten Strom einen Schalter 3 betätigt.
Die Prüfvorrichtung 9 umfasst einen Transformator 10, der nachfolgend noch ausführlicher beschrieben wird. Die Prüfvorrichtung 9 kann ein Prüfgerät 30 umfassen, das separat von dem Transformator 10 ausgebildet sein kann. Bei weiteren Ausge- staltungen kann der Transformator 10 auch baulich in das Prüfgerät 30 integriert sein. Der Transformator 10 kann als mobiles Gerät, insbesondere als portables Gerät ausgestaltet sein. Der Transformator 10 kann ein Gehäuse 1 9 aufweisen. Der Transformator 1 0 umfasst einen ersten Leiter 1 1 , einen Transformatorkern 1 3 und wenigstens einen zweiten Leiter 12. Der wenigstens eine zweite Leiter 12 umfasst eine oder mehrere Wicklungen, die auf dem Transformatorkern 12 gewickelt sind.
Der erste Leiter 1 1 bildet die Hochstromseite des Transformators 10. Darunter wird die Seite verstanden, an der im Betrieb höhere Stromstärken vorliegen. Bei dem Transformator 10 ist die Hochstromseite diejenige Seite, in der im Betrieb höhere Stromstärken vorliegen als auf einer Niederstromseite, die durch den wenigstens einen zweiten Leiter 12 gebildet wird.
Der erste Leiter 1 1 kann sich geradlinig durch den Transformatorkern 1 3 erstrecken. Der erste Leiter 1 1 kann eine Stromschiene sein. Die Richtung, in der sich der erste Leiter 1 1 durch den Transformatorkern 3 erstreckt, wird als erste Richtung bezeichnet.
Wie unter Bezugnahme auf Figur 2 bis Figur 1 3 noch ausführlich beschrieben wird, ist der Transformator 10 derart ausgestaltet, dass der Transformatorkern 13 entlang der ersten Richtung, in der sich der erste Leiter 1 1 erstreckt, eine Länge aufweist die größer, insbesondere wenigstens dreimal so groß oder wenigstens fünfmal so groß wie ein Abstand zwischen dem ersten Leiter 1 1 und dem Transformatorkern 1 3 ist. Der Abstand zwischen dem ersten Leiter 1 1 und dem Transformatorkern 1 3 kann dabei in herkömmlicher Weise definiert als Minimum aller Abstände zwischen einem beliebigen Punkt an der Oberfläche des ersten Leiters 1 1 und einem beliebigen Punkt an der Oberfläche des Transformatorkerns 1 3. Der Abstand zwischen dem ersten Leiter 1 1 und dem Transformatorkern 13 ist somit der Abstand zwischen der Oberfläche des ersten Leiters 1 1 und der Oberfläche des Transformatorkerns 1 3, an der Stelle, an der sich die Oberfläche des ersten Leiters 1 1 und die Oberfläche des Transformatorkerns 1 3 am nächsten kommen.
Der Abstand zwischen dem Transformatorkern 1 3 und dem ersten Leiter 1 1 kann klein gewählt sein im Vergleich zur Länge des Transformatorkerns 1 3 entlang der ersten Richtung, um eine möglichst geringe Streuinduktivität auf der Hochstromseite zu erzielen. Die Länge des Transformatorkerns 13 entlang der ersten Richtung, in der sich der erste Leiter 1 1 erstreckt, kann größer, insbesondere wenigstens dreimal so groß o- der wenigstens fünfmal so groß wie eine Dicke des Transformatorkerns 13 sein.
5 Der Transformator 1 1 weist Ausgangsanschlüsse 21 , 22 auf, um den Transformator 1 1 mit dem Prüfling 2 zu verbinden. Der Transformator 1 1 kann für die Durchführung der Prüfung nahe am dem Prüfling 2 positioniert werden, um Verluste, insbesondere Wirk- und/oder Scheinverluste, bei der Prüfung gering zu halten.
10 Zur Erzeugung eines Prüfsignals mit hoher Stromstärke wird ein Wechselsignal in den wenigstens einen zweiten Leiter 12 eingespeist. Eine mit dem wenigstens einen zweiten Leiter 12 gekoppelte Quelle kann in das Gehäuse 19 des Transformators 10 integriert sein. Die Quelle kann auch separat von dem Transformator 10 vorgesehen sein. Der Transformator 10 weist in diesem Fall Eingangsanschlüsse 23, 24 zur Verl s bindung mit der Quelle auf. Die Quelle kann in ein Prüfgerät 30 integriert sein, wie noch ausführlicher beschrieben wird.
Eine Antwort auf das Prüfsignal kann mit dem Prüfgerät 30 erfasst werden. Das Prüfgerät 30 kann Anschlüsse 31 , 32 zur Verbindung mit dem Prüfling 2 aufweisen. 20 Als Prüfantwort kann beispielsweise das Schaltverhalten eines Schutzschalters erfasst, eine als Antwort auf das Prüfsignal über dem Prüfling 2 abfallende Spannung bestimmt oder eine andere Kenngröße an dem Prüfling 2 erfasst werden.
Das Prüfgerät 30 kann eine elektronische Verarbeitungseinrichtung 36 aufweisen, 25 die eingerichtet ist, um die Prüfantwort auszuwerten. Die Verarbeitungseinrichtung 36 kann eine oder mehrere integrierte Halbleiterschaltungen umfassen. Die Verarbeitungseinrichtung 36 kann eine oder mehrere von einer anwendungsspezifischen Spezialschaltung (ASIC), einem Prozessor, einem Mikroprozessor, einem Controller, einem MikroController oder einer Kombination daraus umfassen.
30
Die Verarbeitungseinrichtung 36 kann eingerichtet sein, um eine über die Anschlüsse 31 , 32 erfasste Prüfantwort zu verarbeiten. Beispielsweise kann ein Schaltvorgang des Prüflings detektiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Spannung oder ein Strom in dem Prüfling 2, der durch das Prüfsignal hervorgerufen wird, ausgewer- 35 tet werden. Die Verarbeitungseinrichtung 36 kann eingerichtet sein, um die Prüfantwort zu verarbeiten, um zu verifizieren, ob der Prüfling 2 wenigstens eine vorgegebene Anforderung erfüllt. Beispielsweise kann die Verarbeitungseinrichtung 36 auto- matisch überprüfen, ob der Prüfling 2 bei einem bestimmten Strom auslöst. Die Verarbeitungseinrichtung 36 kann ein Übersetzungsverhältnis eines Schutzwandlers bestimmen und dieses mit Kenngrößen für den Prüfling 2 vergleichen. Die Verarbeitung der Prüfantwort kann einen Abgleich mit Kenngrößen für den Prüfling umfassen. Die Kenngrößen können nichtflüchtig in einem Speicher des Prüfgeräts 30 gespeichert sein.
Zur Erzeugung des Prüfsignals wird eine Quelle 35 mit dem wenigstens einen zweiten Leiter 12 verbunden. Die Quelle 35 kann eine Stromquelle oder eine Spannungs- quelle sein. Die Quelle 35 kann eine Strommesseinrichtung umfassen oder kann mit einer Strommesseinrichtung in Serie geschaltet sein, um eine Stromregelung des Ausgangsstroms der Quelle 35 durchzuführen.
Die Quelle 35 kann in dem Transformator 10, in dem Prüfgerät 30 oder separat von dem Transformator 10 und dem Prüfgerät 30 vorgesehen sein. Wenn die Quelle 35 in dem Prüfgerät 30 vorgesehen ist, kann das Prüfgerät 30 Ausgangsanschlüsse 33, 34 zur Verbindung mit den Eingangsanschlüssen 23, 24 des Transformators 10 umfassen. Die Eingangsanschlüsse 23, 24 sind leitend mit dem wenigstens einen zweiten Leiter 12 verbunden. Wie noch ausführlicher beschrieben wird , kann eine Schaltanordnung mit wenigstens einem steuerbaren Schalter zwischen die Eingangsanschlüsse 23, 24 und den wenigstens einen zweiten Leiter 12 geschaltet sein.
Der Transformator 1 0 ist bei der in Figur 1 dargestellten Ausgestaltung als ein modu- lares Gerät, das in Kombination mit einem Prüfgerät 30 verwendet werden kann, um Prüflinge 2 zu prüfen, wenn Prüfsignale mit hohen Stromstärken erforderlich sind. Beispielsweise kann der Transformator 1 0 verwendet werden, um einen Schutzschalter zu prüfen , der erst bei einer Stromstärke auslöst, die größer als die maximale Ausgangsstromstärke des Prüfgeräts 30 ist. Die spezifische Ausgestaltung des Transformators 10 nach Ausführungsbeispielen, die unter Bezugnahme auf Figur 2 bis Figur 3 noch ausführlicher beschrieben wird, hat unter anderem die Wirkung, dass die Steuerung der Prüfung erleichtert wird. Insbesondere können Scheinleistungen auf der Einspeiseseite, d. h. beim Betrieb der Quelle 35, zuverlässig eingestellt werden. Der Transformator 10 kann eine niedrige Streuinduktivität wenigstens an der Hochstromseite aufweisen. Figur 2 ist eine Schnittansicht des Transformators 1 0. Die erste Richtung, in der sich der erste Leiter 1 1 durch den Transformatorkern 1 3 erstreckt, liegt dabei in der Zeichenebene. Der Transformatorkern 1 3 weist in der ersten Richtung, die der Längsrichtung des ersten Leiters 1 entspricht, eine Länge 41 auf. In einer zu der ersten Richtung orthogonalen zweiten Richtung (vertikale Richtung in der Schnittansicht von Figur 2) weist der Transformator 0 eine Dicke 42 auf. Die Dicke 42 kann kleiner als die Länge 41 sein. Insbesondere kann die Länge 41 wenigstens dreimal so groß sein wie die Dicke 42. Die Länge 41 kann wenigstens fünfmal so groß sein wie die Dicke 42. Der Transformatorkern 13 kann somit entlang der ersten Richtung, die der Längsrichtung des ersten Leiters 1 1 entspricht, langgestreckt sein.
Der Transformatorkern 1 3 schmiegt sich an den ersten Leiter 1 1 an. Dazu kann ein Abstand 46 zwischen dem ersten Leiter 1 1 und dem Transformatorkern 13 kleiner als ein Schwellenwert sein. Der Abstand 46 kann so festgelegt sein, dass er höchstens gleich einem Drittel der Länge 41 des Transformatorkerns 1 3 entlang der ersten Richtung ist. Der Transformatorkern 13 kann eine Länge 41 aufweisen , die wenigstens dreimal so groß, insbesondere wenigstens fünfmal so groß oder wenigstens zehnmal so groß ist wie der Abstand 46 zwischen dem ersten Leiter 1 1 und dem Transformatorkern 13.
Der Abstand 46 kann kleiner als die Dicke 42 des Transformatorkerns 1 1 sein. Der Abstand 46 kann definiert werden als Minimum aller Abstände zwischen einem beliebigen Punkt an der Oberfläche des ersten Leiters 1 1 und einem beliebigen Punkt an der Oberfläche des Transformatorkerns 1 3.
Figur 3 ist eine Draufsicht des Transformators 10 nach einem Ausführungsbeispiel. Die erste Richtung, in der sich der erste Leiter 1 1 durch den Transformatorkern 1 1 erstreckt, ist senkrecht zur Zeichenebene von Figur 3.
Der Transformatorkern 1 3 weist entlang der zweiten Richtung (horizontale Richtung in der Draufsicht von Figur 3) eine Dicke 42 auf. Der Transformatorkern 13 weist ent- lang einer dritten Richtung (vertikale Richtung in der Draufsicht von Figur 3), die zu der ersten Richtung und der zweiten Richtung orthogonal ist, eine weitere Dicke 43 auf. Die weitere Dicke 43 kann gleich der Dicke 42 sein oder kann von der Dicke 43 verschieden sein.
Wie in Figur 3 dargestellt, können die Dicke 42 und die weitere Dicke 43 gleich sein.
Der wenigstens eine zweite Leiter 12 umfasst eine Mehrzahl von Wicklungen. Eine Wicklung 14 und eine weitere Wicklung 15 können so vorgesehen sein, dass sie nicht gleichzeitig mit einem Einspeisestrom beaufschlagt werden müssen. Die Wicklung 14 und eine weitere Wicklung 1 5 können so vorgesehen sein, dass wahlweise durch nur eine oder beide der Wicklungen 14, 15 ein Einspeisestrom geführt werden kann. Dazu kann eine Schaltanordnung mit wenigstens einem steuerbaren Schalter zwischen der Quelle 35 und der Mehrzahl von Wicklungen 14, 15 vorgesehen sein.
Die Länge 41 des Transformatorkerns 1 1 senkrecht zur Zeichenebene von Figur 3 kann wenigstens dreimal so groß, insbesondere wenigstens fünfmal so groß oder wenigstens zehnmal so groß sein wie der Abstand 46 zwischen dem ersten Leiter 1 1 und dem Transformatorkern 13.
Figur 4 ist eine Draufsicht des Transformators 1 0 nach einem Ausführungsbeispiel. Die erste Richtung, in der sich der erste Leiter 1 1 durch den Transformatorkern 1 1 erstreckt, ist senkrecht zur Zeichenebene von Figur 4.
Wie in Figur 4 dargestellt, können die Dicke 42 und die weitere Dicke 43 verschieden sein.
Die Länge 41 des Transformatorkerns 1 3 entlang der ersten Richtung kann wenigstens dreimal so groß wie die kleinere der Dicken 42, 43 sein. Die Länge 41 des Transformatorkerns 1 3 entlang der ersten Richtung kann wenigstens fünfmal so groß wie die kleinere der Dicken 42, 43 sein.
Die Länge 41 des Transformatorkerns 1 3 entlang der ersten Richtung kann wenigstens dreimal so groß wie die größere der Dicken 42, 43 sein. Die Länge 41 des Transformatorkerns 13 entlang der ersten Richtung kann wenigstens fünfmal so groß wie die größere der Dicken 42, 43 sein.
Die Länge 41 des Transformatorkerns 1 1 senkrecht zur Zeichenebene von Figur 4 kann wenigstens dreimal so groß, insbesondere wenigstens fünfmal so groß oder wenigstens zehnmal so groß sein wie der Abstand 46 zwischen dem ersten Leiter 1 1 und dem Transformatorkern 3.
Wie in Figur 3 und Figur 4 dargestellt, kann der Transformatorkern 13 so ausgestaltet sein, dass er keinen Luftspalt aufweist. Der Transformatorkern 1 3 kann so ausgestaltet sein, dass er einen kleinen Luftspalt aufweist.
Figur 5 ist eine Draufsicht des Transformators 10 nach einem Ausführungsbeispiel. Die erste Richtung , in der sich der erste Leiter 1 1 durch den Transformatorkern 1 1 erstreckt, ist senkrecht zur Zeichenebene von Figur 5.
Der Transformatorkern 13 weist einen Luftspalt 44 auf. Der Luftspalt 44 weist eine Breite 45 auf. Die Breite 45 kann klein sein, beispielsweise kleiner als die Dicke 42 des Transformatorkerns 1 3.
Bei jeder der Ausführungsformen des Transformatorkerns kann der Transformatorkern 1 3 als ein so genannter„Split-Core" ausgeführt sein, der aus einer Mehrzahl von Teilen besteht. Eine derartige Ausgestaltung ist in Figur 6 beispielhaft dargestellt.
Figur 6 ist eine Draufsicht des Transformators 10 nach einem Ausführungsbeispiel. Die erste Richtung, in der sich der erste Leiter 1 1 durch den Transformatorkern 1 1 erstreckt, ist senkrecht zur Zeichenebene von Figur 6. Der Transformatorkern 1 3 ist als so genannter„Split-Core" ausgeführt. Der Transformatorkern 1 3 umfasst ein erster Segment 16 und wenigstens ein zweites Segment 17. Das erste Segment 16 und das wenigstens eine zweite Segment 17 sind aneinandergefügt, um den Transformatorkern 13 zu bilden. Während in Figur 6 ein zweiteiliger Transformatorkern 13 dargestellt ist, kann der Transformatorkern 1 3 auch aus mehr als zwei Teilen ausgebildet sein.
Die Geometrie des Transformatorkerns 1 3 kann jede der unter Bezugnahmen auf Figur 1 bis Figur 5 beschriebenen Ausgestaltungen aufweisen. Figur 7 ist eine Schnittansicht des Transformators 10. Die erste Richtung, in der sich der erste Leiter 1 1 durch den Transformatorkern 13 erstreckt, liegt dabei in der Zeichenebene. Der Transformator 10 kann teilweise oder vollständig verkapselt sein. Der Transformator 10 kann eine Verkapselung 18 umfassen, die wenigstens einen Teil des Transformatorkerns 13 und wenigstens einen Teil des wenigstens einen zweiten Leiters 12 umgibt. Die Verkapselung 18 kann die Wicklungen des wenigstens einen zweiten Leiters 12, die um den Transformatorkern 13 gewickelt sind, abgesehen von den Anschlussdrähten, vollständig umschließen.
Die Verkapselung kann auch wenigstens einen Teil des ersten Leiters 1 1 umschließen. Die Verkapselung 18 kann aus einem Kunststoff bestehen. Die Verkapselung 18 kann aus einem Vergussmaterial bestehen. Die Verkapselung 18 kann durch einen Gussvorgang hergestellt werden, um den Transformator 10 teilweise oder vollständig zu vergießen. Figur 8 zeigt eine Prüfvorrichtung 9 nach einem Ausführungsbeispiel. Der Transformator 10 kann jede der unter Bezugnahme auf Figur 1 bis Figur 7 beschriebenen Ausgestaltungen aufweisen.
Der Transformator 10 ist so ausgestaltet, dass der erste Leiter 1 1 austauschbar ist. Das Gehäuse 19 des Transformators 10 kann so ausgestaltet sein, dass der erste Leiter 1 1 zerstörungsfrei aus dem Gehäuse 19 entnehmbar ist. Das Gehäuse 19 des Transformators 10 kann so ausgestaltet sein, dass der erste Leiter 1 1 aus dem Gehäuse 19 entnehmbar ist, ohne dass hierfür das Gehäuse 19 oder der erste Leiter 1 1 teilweise zerstört werden müssen.
Der Transformator 10 kann ausgestaltet sein, um ein Ersetzen des ersten Leiters 1 1 zu erlauben. Der Transformator 10 kann einen Ersatzleiter 51 umfassen, der in das Gehäuse 19 anstelle des ersten Leiters 1 1 einsetzbar ist. Der Ersatzleiter 51 kann identisch zu dem ersten Leiter 1 1 ausgestaltet sein. Dies erlaubt beispielsweise ei- nen Ersatz des ersten Leiters 1 1 bei Verschleiß. Der Ersatzleiter 51 kann sich in wenigstens einer elektrischen Kenngröße, beispielsweise seinem Widerstand, von dem ersten Leiter 1 1 unterscheiden. Der Ersatzleiter 51 kann aus einem Material beste- hen, das von einem Material des ersten Leiters 1 1 verschieden ist. Der Ersatzleiter 51 kann alternativ oder zusätzlich eine Querschnittsfläche aufweisen, die von einer Querschnittsfläche des ersten Leiters 1 1 verschieden ist. Das Gehäuse 1 9 kann eine Halterung 52 für den ersten Leiter 1 1 aufweisen. Die Halterung 52 kann ausgestaltet sein, um ein zerstörungsfreies Entnehmen des ersten Leiters 1 1 aus der Halterung 52 zu ermöglichen. Die Halterung 52 kann ausgestaltet sein, um ein zerstörungsfreies Einsetzen des Ersatzleiters in die Halterung 52 zu ermöglichen , so dass sich der Ersatzleiter 51 durch den Transformatorkern 13 er- streckt.
Eine Ausgestaltung mit einem austauschbaren ersten Leiter, wie sie unter Bezugnahme auf Figur 8 beschrieben wurde, erlaubt eine Anpassung an unterschiedliche Prüflinge. Alternativ oder zusätzlich kann der erste Leiter 1 1 bei Verschleiß ausge- tauscht werden.
Figur 9 zeigt eine Prüfvorrichtung 9 nach einem Ausführungsbeispiel. Der Transformator 10 kann jede der unter Bezugnahme auf Figur 1 bis Figur 8 beschriebenen Ausgestaltungen aufweisen.
Der Transformator 10 ist so ausgestaltet, dass der wenigstens eine zweite Leiter eine Mehrzahl von zweiten Wicklungen 14, 1 5 umfasst. Eine Schaltanordnung 61 ist zwischen die Quelle 35 und die Mehrzahl von zweiten Wicklungen geschaltet. Die Schaltanordnung 61 kann in den Transformator 10 oder in das Prüfgerät 30 integriert sein .
Die Schaltanordnung 61 kann eingerichtet sein , um die Mehrzahl von zweiten Wicklungen selektiv in Serie oder parallel zu schalten. Die Schaltanordnung 61 kann steuerbar sein, um selektiv nur eine Wicklung der Mehrzahl von zweiten Wicklungen 14, 1 5 mit der Quelle 35 leitend zu verbinden und um selektiv eine Serien- oder Parallelschaltung der Mehrzahl von zweiten Wicklungen 14, 1 5 mit der Quelle 35 leitend zu verbinden. Auf diese Weise kann ein Einspei- sestrom selektiv in nur eine oder in eine Kombination mehrerer Wicklungen der Mehrzahl von zweiten Wicklungen 14, 15 eingespeist werden. Die Flexibilität bei der Erzeugung von Prüfsignalen mit hoher Stromstärke wird erhöht. Die Schaltanordnung 61 kann eine Mehrzahl von steuerbaren Schaltern umfassen. Die steuerbaren Schalter können elektrisch steuerbare Schalter sein. Jeder der steuerbaren Schalter kann jeweils ein Relais oder ein anderer Schalter, der zum Schalten eines Lastkreises unter Kontrolle eines Steuerkreises eingerichtet ist, sein. Die steu- erbaren Schalter können jeweils ein Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT) oder ein Feldeffekttransistor (FET) sein oder können einen IGBT oder einen FET umfassen.
Die mehreren steuerbaren Schalter können wenigstens einen Schalter umfassen, der eingerichtet ist, um eine der Mehrzahl von zweiten Wicklungen 14, 15 von der Quelle 35 zu trennen.
Die mehreren steuerbaren Schalter können wenigstens einen weiteren Schalter umfassen, der eingerichtet ist, um die Mehrzahl von zweiten Wicklungen 14, 1 5 in einer Reihenschaltung oder in einer Parallelschaltung zu verschalten.
Eine Steuereinrichtung 62 kann der Schaltanordnung 61 zugeordnet sein, um die Schaltanordnung 61 zu steuern. Die Steuereinrichtung 62 kann eine oder mehrere integrierte Halbleiterschaltungen umfassen. Die Steuereinrichtung 62 kann eine oder mehrere von einer anwendungsspezifischen Spezialschaltung (ASIC), einem Prozessor, einem Mikroprozessor, einem Controller, einem Mikrocontroller oder einer Kombination daraus umfassen.
Die Steuereinrichtung 62 kann in das Prüfgerät 30 oder in den Transformator 1 0 ein- gebaut sein. Wenn die Steuereinrichtung 62 in den Transformator 1 0 eingebaut ist, kann die Steuereinrichtung 62 für eine Datenkommunikation mit dem Prüfgerät 30 über eine Schnittstelle 63 des Transformators eingerichtet sein. Die Schnittstelle 63 kann für eine Kommunikation mit einer entsprechenden Schnittstelle 37 des Prüfgeräts 30 eingerichtet sein . Die Schnittstellen 63, 37 können digitale Schnittstellen sein. Die Schnittstellen 63, 37 können eingerichtet sein, um eine Kommunikation zwischen der Verarbeitungseinrichtung 36 des Prüfgeräts 30 und der Steuereinrichtung 62 des Transformators 10 zu erlauben.
Figur 1 0 zeigt eine Prüfvorrichtung 9 nach einem Ausführungsbeispiel. Der Trans- formator 10 kann jede der unter Bezugnahme auf Figur 1 bis Figur 9 beschriebenen Ausgestaltungen aufweisen. Der Transformator 10 umfasst eine Strommesseinrichtung 63. Die Strommesseinrichtung 63 ist eingerichtet, um eine Stromstärke des durch den ersten Leiter 1 1 fließenden Stroms zu erfassen. Die Strommesseinrichtung 63 kann ein Amperemeter, ein definierter Abschnitt auf einer Stromschiene, welcher als Shunt dient, oder ein Stromwandler sein.
Eine von der Strommesseinrichtung 64 erfasste Stromstärke kann von dem Transformator 10 über eine Schnittstelle 63 an das Prüfgerät 10 gemeldet werden. Die Verarbeitungseinrichtung 36 des Prüfgeräts 30 kann die Quelle 35 abhängig von der erfassten Stromstärke steuern. Auf diese Weise kann eine Regelung des Ausgangsstroms des Transformators 1 0 implementiert werden.
Während unter Bezugnahme auf Figur 1 , Figur 8, Figur 9 und Figur 1 0 Ausgestaltungen der Prüfvorrichtung 9 beschrieben wurden, bei denen der Transformator 1 0 und das Prüfgerät 30 als separate Geräte ausgebildet sind, können der der Transformator 1 0 und das Prüfgerät 30 auch in einer baulichen Einheit kombiniert sein. Der Transformator 10 kann beispielsweise in das Gehäuse 39 des Prüfgeräts 30 integriert sein. Figur 1 1 zeigt eine Prüfvorrichtung 9 nach einem Ausführungsbeispiel. Die Prüf Vorrichtung 9 ist als ein Gerät ausgestaltet, das insbesondere ein portables Gerät sein kann. Die Prüfvorrichtung 9 umfasst den Transformator 1 0, der jede der unter Bezugnahme auf Figur 1 bis Figur 1 0 beschriebenen Ausgestaltungen aufweisen kann. An dem Gehäuse 39 sind sowohl Ausgänge 2 , 22 zum Einprägen des durch den ersten Leiter 1 fließenden Stroms in den Prüfling 2 als auch Eingänge 31 , 32 zum Erfassen einer Prüfantwort vorgesehen.
Die Quelle 35 zum Erzeugen des Einspeisestroms für den Transformator 10 ist eben- falls in dem Gehäuse 39 der Prüfvorrichtung 9 vorgesehen. Eine (in Figur 1 1 nicht dargestellte) Schaltanordnung 61 kann zwischen der Quelle 35 und dem wenigstens einen zweiten Leiter 14, 1 5 vorgesehen sein.
Figur 12 ist ein Ersatzschaltbild eines Transformators 1 0 nach einem Ausführungs- beispiel. Der wenigstens eine zweite Leiter 12, an dem zur Erzeugung des Prüfsignals ein Strom in den Transformator 1 0 eingespeist wird, weist einen ohmschen Widerstand 71 auf. Der erste Leiter 1 1 , der im Betrieb mit dem Prüfling 2 leitend verbunden wird, weist einen ohmschen Widerstand 74 auf. Der Prüfling 2 weist einen Widerstand 76 auf.
Der Transformator 10 weist eine Streuinduktivität 72 auf der Niederstromseite und eine Streuinduktivität 74 auf der Hochstromseite auf, die den ersten Leiter 1 1 um- fasst.
Zusätzlich zu einer Hauptinduktivität 75 des Transformators 10 können Magnetisie- rungsverl uste im Kern durch einen (in Figur 12 nicht dargestellten) ohmschen Widerstand parallel zur Hauptinduktivität 75 berücksichtigt werden. Durch die Verwendung eines Transformators 10 mit der hier beschriebenen Ausgestaltung kann wenigstens die Streuinduktivität 74 auf der Hochstromseite klein gehalten werden. Dies erleichtert die Steuerung der Prüfung reduziert vor allem aber die benötigte Scheinleistung an den Klemmen 23 und 24. Figur 1 3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 80 nach einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 80 kann zur Prüfung eines Schutzschalters, eines Schutzwandlers oder eines anderen Prüflings der Hochspannungs- oder Mittelspannungstechnik von der Prüfvorrichtung 9 automatisch ausgeführt werden. Bei Schritt 81 wird die Prüfvorrichtung 9 lösbar mit dem Prüfling 2 verbunden.
Bei Schritt 82 kann eine Benutzereingabe von der Prüfvorrichtung 9 empfangen werden . Durch die Benutzereingabe kann eine Prüfungsprozedur ausgewählt werden. Die Benutzereingabe kann festlegen , welcher Prüfling geprüft werden soll. Die Be- nutzerei ngabe kann festlegen , ob mehrere zweite Wicklungen der Mehrzahl von zweiten Wicklungen 14, 1 5 in einer Reihen- oder Parallelschaltung kombiniert werden.
Bei Schritt 83 kann überprüft werden , ob zur Prüfung ein Prüfsignal mit großer Stromstärke erzeugt werden soll. Die Überprüfung kann abhängig von der bei Schritt 81 empfangenen Benutzereingabe erfolgen. Die Überprüfung kann eine Datenbank- abfrage umfassen, mit der automatisch ermittelt wird , ob der Transformator 10 zum Einprägen eines Prüfsignals mit großer Stromstärke benötigt wird .
Die Überprüfung kann auch abhängig von einer Prüfantwort erfolgen. Falls bei- spielsweise eine Prüfantwort als Reaktion auf ein Prüfsignal, das ohne den Transformator 1 0 erzeugt wurde, zeigt, dass ein Schutzschalter noch nicht auslöst, kann selektiv der Transformator 1 0 eingesetzt werden, um eine ausreichend hohe Stromstärke des Prüfsignals zu erzeugen . Falls eine Erhöhung der Stromstärke des Prüfsignals durch den Transformator 10 nicht erforderlich ist, kann das Verfahren bei Schritt 85 fortgesetzt werden. Falls eine Erhöhung der Stromstärke des Prüfsignals durch den Transformator 10 erforderlich ist, kann das Verfahren bei Schritt 84 fortgesetzt werden. Bei Schritt 84 kann der Transformator 10 verwendet werden , um ein Prüfsignal mit hoher Stromstärke zu erzeugen. Dazu kann eine Quelle, die in das Prüfgerät 30 oder in den Transformator 1 0 integriert sein kann, angesteuert werden, um ein Einspeisesignal in den wenigstens einen zweiten Leiter 12 einzuspeisen. Optional kann die Schaltanordnung 61 gesteuert werden , um selektiv mehrere zweite Wicklungen 14, 1 5 in einer Serien- oder Parallelschaltung zu kombinieren.
Bei Schritt 85 kann eine Prüfantwort ausgewertet werden. Die Auswertung der Prüfantwort kann die Bestimmung eines Stroms, bei dem ein Schutzschalter auslöst, die Bestimmung eines Übersetzungsverhältnisses eines Schutzwandlers oder eines anderen Wandlers oder die Bestimmung anderer Kenngrößen umfassen.
Bei Schritt 86 kann die Prüfvorrichtung von dem Prüfling abgetrennt werden . Es kann eine automatische weitere Auswertung und/oder Archivierung der Ergebnisse der Prüfung des Prüflings durch die Prüfvorrichtung erfolgen .
Während Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren detailliert beschrieben wurden, können bei weiteren Ausführungsbeispielen alternative oder zusätzliche Merkmale verwendet werde. Während beispielsweise die Verwendung einer Prüfvorrichtung in Kombination mit Schutzschaltern und Schutzwandlern be- schrieben wurde, können die Transformatoren, Vorrichtungen und Verfahren nach Ausführungsbeispielen auch für andere Prüflinge oder andere Anwendungen verwendet werden. Während bei Ausführungsbeispielen eine Prüfungsprozedur, die die Bestimmung einer oder mehrerer Kenngrößen des Prüflings beinhaltet, automatisch ausgeführt werden kann, können die Transformatoren, Vorrichtungen und Verfahren nach Aus- führungsbeispielen auch verwendet werden, wenn nur eine Kenngröße des Prüflings gemessen wird, bevor eine neue Benutzereingabe erforderlich ist.
Während der Prüfling in einem Kraftwerk oder einem Umspannwerk eines Energieversorgungsnetzes installiert sein kann, können die Transformatoren, Vorrichtungen und Verfahren nach Ausführungsbeispielen auch bei anderen energietechnischen Einrichtungen eingesetzt werden.
Verschiedene Wirkungen können mit Transformatoren, Vorrichtungen und Verfahren nach Ausführungsbeispielen erzielt werden. Die Streuimpedanz auf einer Hoch- stromseite des Transformators, mit dem ein Prüfsignal in den Prüfling eingeprägt wird, wird gering gehalten. Die benötigte Scheinleistungen bei der Durchführung der Prüfung kann reduziert werden.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
Transformator, umfassend
einen Transformatorkern (13),
eine Hochstromseite mit einem ersten Leiter (1 1 ), der sich entlang einer ersten Richtung erstreckt, und
wenigstens einen zweiten Leiter (12), der um den Transformatorkern (13) gewickelt ist,
wobei der Transformatorkern (13) entlang der ersten Richtung eine Länge (41 ) aufweist, die wenigstens dreimal so groß ist wie ein Abstand (46) des Transformatorkerns (13) von dem ersten Leiter (1 1 ).
Transformator nach Anspruch 1 ,
wobei der erste Leiter ( 1 ) eine Stromschiene umfasst, die sich linear entlang der ersten Richtung durch den Transformatorkern (13) erstreckt.
Transformator nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
wobei die Länge (41 ) des Transformatorkerns (13) wenigstens fünfmal so groß ist wie der Abstand (46) des Transformatorkerns (13) von dem ersten Leiter (1 1 ).
Transformatorkern nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Länge (41 ) des Transformatorkerns (13) wenigstens dreimal so groß ist wie eine Dicke (42) des Transformatorkerns (13) entlang einer zu der ersten Richtung orthogonalen zweiten Richtung.
Transformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der erste Leiter (1 1 ) zerstörungsfrei entfernbar montiert ist.
Transformator nach Anspruch 5, umfassend
wenigstens einen Ersatzleiter (51 ), der zerstörungsfrei lösbar durch den Transformatorkern (13) montierbar ist.
Transformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei eine Wicklung des wenigstens einen zweiten Leiters (12) vergossen ist.
8. Transformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Transformator (10) vergossen ist. 9. Transformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Transformatorkern (13) ein Bandkern oder ein Schnittbandkern ist.
10. Transformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die wenigstens eine zweite Leiter (12) eine Mehrzahl von zweiten Wick- lungen (14, 15) umfasst.
1 1 . Transformator nach Anspruch 10,
umfassend eine Schaltanordnung (61 ), die eingerichtet ist, um die Mehrzahl von zweiten Wicklungen (14, 15) selektiv in Serie oder parallel zu schalten.
12. Transformator nach Anspruch 1 1 ,
umfassend eine Steuereinrichtung (62) zum Steuern der Schaltanordnung (61 ).
13. Transformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Transformatorkern (13) aus einer Mehrzahl von Kernsegmenten (16, 17) zusammengesetzt ist.
14. Transformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Transformator (10) für eine lösbare Verbindung mit einem Prüfling (2) zum Einprägen eines Prüfsignals eingerichtet ist.
15. Transformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Transformator (10) eine Schnittstelle (23, 24, 63) zur Verbindung mit einem Prüfgerät (30) aufweist.
16. Prüfvorrichtung für einen Prüfling (2) eines Kraftwerks oder eines Energieversorgungsnetzes, umfassend
den Transformator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 16,
umfassend ein Prüfgerät (30), wobei der Transformator (10) für eine lösbare Verbindung mit dem Prüfgerät (30) eingerichtet ist.
18. Prüfvorrichtung nach Anspruch 17,
wobei der Transformator (10) zum Einprägen eines Prüfsignals eingerichtet ist, und wobei das Prüfgerät (30) zum Erfassen einer Prüfantwort eingerichtet ist.
19. System, umfassend,
einen Prüfling (2) und
eine Prüfvorrichtung (9) nach einem der Ansprüche 16 bis 18, die mit dem Prüfling (2) verbunden ist.
20. Verfahren zum Prüfen einer Prüflings (2) einer energietechnischen Anlage, umfassend:
Erzeugen eines Prüfsignals mit einem Transformator (10), wobei der Transformator (10) einen Transformatorkern (13), eine Hochstromseite mit einem ersten Leiter (1 1 ), der sich entlang einer ersten Richtung erstreckt, und wenigstens einen zweiten Leiter (12), der um den Transformatorkern (13) gewickelt ist, umfasst, wobei der Transformatorkern (13) entlang der ersten Richtung eine Länge (41 ) aufweist, die wenigstens dreimal so groß ist wie ein Abstand (46) des Transformatorkerns (13) von dem ersten Leiter (1 1 ).
Verfahren nach Anspruch 20,
das mit dem Transformator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 oder Prüfvorrichtung (9) nach einem der Ansprüche 16 bis 18 ausgeführt wird.
PCT/EP2016/057895 2015-04-14 2016-04-11 Transformator, prüfvorrichtung und verfahren zum prüfen eines prüflings einer energietechnischen anlage WO2016166050A1 (de)

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