Einrichtung zum Feststellen von an einer Wicklung eines elektrischen Apparates bei der Prüfung mit Stofispannung entstehenden IsolationsschÏden.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Feststellung und Anzeige von Wick lungsdefekten, insbesondere an Transformatoren, bei der Prüfung mit Stol3spannung.
Es macht gro¯e Schwierigkeiten, ja es ist oft unm¯glich, Defekte wÏhrend der Stossprüfung aufzudeeken. Es ist bekannt, da¯ insbesondere bei Transformatoren weder mit dem kapa. zitiv a. n die gestossene Transfor- matorwicklun, angekoppelten Kathoden stra. hloszillographen noch mit einem Schlei- fenoszillographen, der z. B. in die erregte Unterspannungswicklung eingeschaltet wird, mit Sicherheit Störungen in der Wicklungsisolation entdeekt werden können.
Bei dem ausserordentlich raschen zeitlichen Verlauf der Vorgänge bei der Stossprüfung ist es ausserdem nicht möglich, Änderungen bei De fekten oder Teildurchschlägen an Wicklungs elementen durah direktes Beobachten des oszillographisohen Bildes zu erkennen. Man ist gezwungen, die aufgenommenen Oszillo- gramme zu entwickeln, was die Versuche ersehwert und den raschen Ablauf derselben stark verzögert. Die Methode der Kontrolle der Oloberfläehe auf etwa infolge Windungs- durchschlage entstandene und an die Oberflache getretene Gasblasenistebenfallsnicht sicher, da letztere unter Umständen durch Konstruktionsteile festgehalten und am Aufsteigen verhindert werden können.
Um die bei der Stossprüfung eventuell entstandene Isolationssohäden nachträglich festzustellen, hat man eine weitere Pr fung mit Niederfrequenz vorgeschlagen. Auf diese Weis konnten aber Isolationssehäden selbst bei einer Prüfung mit 2, 5facher Eigenspannung nicht entdeckt werden. Um sicher zu gehen, war man gezwungen, sta. rk bean spruchte Wicklungsteile durch naahträgliches Abwickeln der Spulen nach Fehlern abzu suohen. Es ist weiter vorgeschlagen worden, in Serie zu der gestaBenen Wicklung An zeigevorriahtungen zu schalten.
Solohe Anzeigemittel reagieren nur auf groBe Schäden, hauptsÏchlich auf ¯berschlag der Wick lungsteile gegen Erde, die erhöhte Strom- aufnahme gegenüber dem an sieh schon starken Sto¯strom zuT Folge haben.
Gegenstand der Erfindung ist nun eine Einrichtung zum Feststellen von an einer Wicklung eines elektrischen Apparates, insbesondere eines Transformators, bei der Pr fung mit StoBspannung entstehenden Isola tionsschäden, mit welcher Teildurch-oder Teilübersahläge festgestellt und während der Prüfung angezeigt werden können, indem erfindungsgemäB an den die angestossene Wicklung enthaltenden Ereis ein MeBkreis mit Resonanzcharakter angekoppelt ist, der auf die Eigenfrequenz des gestoBenen Kreises abgestimmt ist.
In der Zeiehnung sind Ausfiihrungsbeispiele, der Erfindung schematisch in Fig. 1 bis 5 dargestellt.
Mit a ist in den Figuren der Eisenkern eines Transformators bezeichnet, der die Oberspannungswicklung b und die Unter spannungswicklung c trägt, d ist der 01- kasten des Transformators. Der Messkreis besteht aus einem eine einstellbare Kapazität ss und eine einstellbare InduktivitÏt f enthaltenden Schwingungskreis sowie einem An zeigeinstrument g. Das Anzeigeinstrument ist an den Schwingungskreis ber die Spule h angeschlossen. Der Messkreis wird auf die durch die zur Prüfung des Transformators angelegte StoBspannung erzeugte Eigenfrequenz des angestossenen Ereises abgestimmt.
Die Abstimmung kann bei kleiner, für den Prüfling ungefährlicher Spannung geschehen, da Eigenfrequenz und Dämpfung des angestossenen grises nicht t oder nur unwesentlich von der Stossspannungshohe ab hängig sind. Zur Abschirmung und zur leichteren Abstimmung des Schwingungskreises auf die Eigenfrequenz des angesto Benen Kreises wird zweckmäBig eine ge strichelt gezeichnete Spule na in den MeB Lreis eingeschaltet. Die Ankopplung des MeBkreises an den angestoBenen Prüfkreis kann an den Klemmen x, g unmittelibar oder mittelbar sowie induktiv oder kapazitiv erfolgen.
Beim Auftreffen einer Sto¯welle stellt sich vorerst eine durch die Erd-und Seriekapazitäten der angestossenen Wicklung be- stimmte Spannungsverteilung ein, die ver schieden ist von der stationären, linea-ren Verteilung, die durch die magnetische Ver kettung der Wicklungsteile bedingt ist. Diese Anfangsspanmungsverfeilung ha. t stark erh¯hte Windungs-und Spulenspannungen zur Folge.
Der Übergang von der sta. rk ungleichrnäBigen Anfangsspannungsverteilung zu der linearen stationären Verteilung der Spannung ist mit Ausgleiohssohwingungen ver bunden, die über die ganze Wicklung perio disch verlaufende Spulen-und Windungs- beanspruchungen zur Folge haben. Solange e die gestoBene Wicklung keine Störung aufweist, verlaufen diese Schwingungen wÏhrend des Stossvorganges in ein und derselben Weise mit gleicher Frequenz und gleicher Dampfung. Tritt aber ein Über-oder Durch- schla. g an irgendeiner Stelle der Wicklung auf, so ist die Frequenz der genannten Schwingungen verändert und die Dämpfung vergrössert.
Die durch den StoB hervor- gerufenen VerÏnderungen im Schwingungskreis werden bei ihrem Entstehen vom MeBkreis festgestellt und vom Anzeigeinstrument angezeigt.
Das Anzeige-und Messinstrument g kann ein WechselstromgerÏt sein, das ber die Spule h an den Schwingungskreis angeschlossen ist. Es kann auch ein Gleichstrom- gerät verwendet werden, das, wie in Fig. 1 gezeigt, unter Verwendung von Ventilen ki, k2 an den Schwingungskreis a, ngeschlossen ist.
Die Spule i zur Ankopplung des Schwin- gungskreises mit dem Anzeige-und MeBgerät kann, wie in Fig. 1 gezeigt, an der gestossenen Wicklung als Sonde vorbeibewegt werden. Es k¯nnen aber auch eine oder mehrere Spulen i als Sonden des MeBkreises in den zu prüfenden Tra. nsforma. tor fest ein geba. ut sein. Um die Schwingungsvorgänge in einer Wicklung bei der Prüfung mit einer Stossspannung erfassen zu können, besteht die M¯glichkeit, mindestens eine Sonde am m Stirnende der Wicklung einzubauen.
Sonden in Form von Spulen i1, i2 k¯nnen zwischen d. en Enden der Wicklung und dem Eisenkern eingeordnet sein, wie in Fig. 2 gezeigt, oder sie können oberhalb der Stirnisolation p der Wicklung liegen, wie in Fig. 3.
An Stelle der in Fig. 1 bis 3 gezeigten induktiven Ankopplung des Messkreises kann die Kopplung auch mit Hilfe eines Kondensators n an den Klemmen x, y erfolgen, wie in Fig. 4 dargestellt. Hier erfolgt die Ankopplung zwischen dem Anfang der ange stoBenen Wicklung b und dem Kasten d des Transformators. Mit o ist eine Schutzimpe danz bezeichnet, die zwischen die Wicklung und den Kasten geschaltet ist. In Fig. 5 ist schlieBlich noch eine Anordnung gezeigb, wo der Schwingungskreis bei einem Dreiphasentransforma. tor zwischen dem Sternpunkt der Wicklung und den Transformator- kasten unmittelbar an die Klemmen x, y gelegt ist.
Es ist ohne weiteres mögliGh, den Me¯kreis a. nstatt an die gestoBene Oberspan nungswicklun, g a. n die Unterspannungswick- lung anzukoppeln, da durch in dieser wäh rend des Stossvorga. nges ähnliche periodische Schwingungen auftreten wie in der angestossenen Wicklung.
Device for detecting insulation damage occurring on a winding of an electrical apparatus when testing with material voltage.
The invention relates to a device for the detection and display of winding defects, particularly on transformers, when testing with Stol3spannung.
It causes great difficulties, and it is often impossible to reveal defects during the impact test. It is known that especially with transformers, neither the kapa. quoted a. n the connected transformer winding, coupled cathode stra. hloscillograph with a loop oscillograph that z. B. is switched on in the energized low voltage winding, faults in the winding insulation can be detected with certainty.
With the extraordinarily rapid course of the processes during the shock test, it is also not possible to detect changes in the event of defects or partial breakdowns in winding elements by directly observing the oscillographic image. One is forced to develop the recorded oscillograms, which makes the experiments worth seeing and greatly delays their rapid progress. The method of checking the upper surface for gas bubbles that have arisen as a result of winding breakdowns and that have come to the surface is also unsafe, since the latter may be held in place by structural parts and prevented from rising.
In order to subsequently determine any insulation damage that may have occurred during the shock test, a further test with low frequency has been proposed. In this way, however, insulation damage could not be discovered even when testing with 2.5 times the internal stress. To be on the safe side, one was forced to sta. Rk demanded winding parts to look for errors by subsequent unwinding of the coils. It has also been proposed to connect display devices in series with the given winding.
The individual display means only react to major damage, mainly to the flashover of the winding parts against earth, which results in increased current consumption compared to the already strong surge current.
The invention now relates to a device for determining insulation damage occurring on a winding of an electrical apparatus, in particular a transformer, during the test with surge voltage, with which partial penetration or partial overshoot can be determined and displayed during the test by The circuit containing the impacted winding is coupled to a measuring circuit with a resonance character that is tuned to the natural frequency of the impacted circuit.
In the drawing, exemplary embodiments of the invention are shown schematically in FIGS. 1 to 5.
In the figures, a denotes the iron core of a transformer which carries the high-voltage winding b and the low-voltage winding c, and d is the transformer box. The measuring circuit consists of an oscillating circuit containing an adjustable capacitance ss and an adjustable inductance f as well as a display instrument g. The display instrument is connected to the oscillation circuit via the coil h. The measuring circuit is adjusted to the natural frequency of the triggered circuit generated by the surge voltage applied to test the transformer.
The coordination can take place with a low voltage, which is harmless to the test object, since the natural frequency and damping of the grise are not dependent or only insignificantly on the surge voltage level. For shielding and for easier coordination of the oscillation circuit to the natural frequency of the triggered circuit, a dashed line coil na is expediently switched into the measuring circuit. The coupling of the measuring circuit to the triggered test circuit can take place directly or indirectly as well as inductively or capacitively at terminals x, g.
When a shock wave hits, a voltage distribution determined by the earth and series capacitances of the initiated winding is initially established, which differs from the stationary, linear distribution caused by the magnetic linkage of the winding parts. This initial voltage distribution leads to greatly increased winding and coil voltages.
The transition from sta. The uneven initial voltage distribution to the linear steady-state distribution of the voltage is associated with compensatory ohmic oscillations, which result in periodic coil and winding stresses over the entire winding. As long as the impacted winding is not disturbed, these vibrations run during the impact process in one and the same way with the same frequency and the same damping. However, if there is an oversleeping or sagging. g at any point on the winding, the frequency of the vibrations mentioned is changed and the damping increased.
The changes in the oscillation circuit caused by the impact are determined by the measuring circuit when they arise and displayed by the display instrument.
The display and measuring instrument g can be an alternating current device which is connected to the oscillating circuit via the coil h. It is also possible to use a DC device which, as shown in FIG. 1, is connected to the oscillation circuit a, n using valves ki, k2.
The coil i for coupling the oscillating circuit to the display and measuring device can, as shown in FIG. 1, be moved past the jointed winding as a probe. However, one or more coils can also be used as probes of the measuring circuit in the tra. nsforma. gate firmly a geba. ut be. In order to be able to record the oscillation processes in a winding when testing with a surge voltage, it is possible to install at least one probe at the end of the winding.
Probes in the form of coils i1, i2 can be placed between d. The ends of the winding and the iron core can be arranged, as shown in FIG. 2, or they can lie above the end insulation p of the winding, as in FIG. 3.
Instead of the inductive coupling of the measuring circuit shown in FIGS. 1 to 3, the coupling can also take place with the aid of a capacitor n at the terminals x, y, as shown in FIG. Here the coupling takes place between the beginning of the struck winding b and the box d of the transformer. With o a protective impedance is designated, which is connected between the winding and the box. Finally, FIG. 5 shows an arrangement where the oscillating circuit in a three-phase transformer. between the star point of the winding and the transformer box is connected directly to terminals x, y.
It is easily possible to use the circle a. Instead of the high voltage winding that has been pushed, g a. n to couple the undervoltage winding, as it is in this during the surge. Periodic vibrations similar to those in the impacted winding occur.