Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prü fung eines Hochspannungsteilers und eine Anordnung zur
Ausführung des Verfahrens. Solche Verfahren bzw. Anord nungen finden hauptsächlich im Messwesen, Gerätebau und in der Elektroenergetik ihre Anwendung.
Es ist ein Verfahren zur Prüfung eines Hochspannungstei lers bekannt, das auf der Ermittlung seines Spannungstei lungsverhältnisses mit Hilfe eines Niederspannungs-Normal spannungsteilers beruht.
Die Prüfung nach diesem Verfahren besteht in der Ermitt lung der Verhältnisse zwischen den Widerständen des zu prü fenden Spannungsteilers mit Hilfe eines Niederspannungs
Präzisions-Dekadenspannungsteilers. Danach berechnet man das Hauptteilungsverhältnis des zu prüfenden Spannungstei lers anhand der erhaltenen Werte von Teilungsverhältnissen des Dekadenspannungsteilers.
Das angegebene Verfahren ist nur für einen speziell ausgebildeten Spannungsteiler geeignet, welcher mindestens zwei Ausgänge aufweist. Eine Prüfung des Teilers während seines Betriebes ist unmöglich. Die Prüfung wird unter Bedingungen durchgeführt, die von Arbeitsbedingungen abweichen, da die elektrischen und thermischen Verhältnisse des Spannungsteilers infolge einer Kurzschliessung eines seiner Zweige gestört werden. Eine grosse Zahl von Umschaltungen und Messungen führt zur Herabsetzung der Genauigkeit und Vergrösserung der für die Prüfung notwendigen Zeit.
Es ist eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Prüfung eines Hochspannungsteilers bekannt, die einen elektrisch mit dem zu prüfenden Spannungsteiler verbundenen Niederspannungs-Normalspannungsteiler und einen Nutlindikator enthält, an dessen einem Eingang der Ausgang des zu prüfenden Spannungsteilers liegt.
Diese Anordnung besteht aus einer parallel zum zu prüfenden Spannungsteiler angeschlossenen Prüfungskette, die sich aus in Reihe liegenden Hochspannungswiderstand und Niederspannungs-Dekaden-Normalspannungsteiler zusammen setzt. Die Anordnung enthält ebenfalls einen Nullindikator, dessen einer Eingang mit dem Ausgang des Normalspannungsteilers verbunden ist, und einige Umschalter. Die Umschalter dienen zum Anschliessen des zweiten Einganges des Nullindikators an die Ausgänge des zu prüfenden Spannungsteilers sowie zum Kurzschliessen der Zweige des letzteren.
Die beschriebene Anordnung findet allerdings nur eine beschränkte Anwendung, weil sie nur zur Prüfung eines Spannungsteilers mit zwei Ausgängen und einem bestimmten Verhältnis zwischen den Widerständen seiner Zweige geeignet ist. Ausserdem ist zum Bau einer solchen Anordnung ein kostspieliger Dekaden-Normalspannungsteiler der Genauigkeitsklasse 0,0001 erforderlich, dessen Herstellung grosse technische und technologische Schwierigkeiten bietet.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Beseitigung der angegebenen Nachteile.
Der Erfindung ist die Aufgabe zugrunde gelegt, ein Verfahren zur Prüfung eines Hochspannungsteilers und eine Anordnung zur Durchführung desselben zu entwickeln, in denen die Änderung der Funktion des Normalspannungsteilers die Prüfung des Spannungsteilers beliebiger Konstruktion während seines Betriebes ermöglichte, ohne seine elektrischen und thermischen Verhältnisse zu stören, sowie eine Erhöhung der Genauigkeit und einen schnelleren Ablauf der Prüfung sicherte.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass nach dem Verfahren zur Prüfung eines Hochspannungsteilers, das auf der Ermittlung seines Teilungsverhältnisses mit Hilfe eines Niederspannungs-Normalspannungsteilers beruht, erfindungsgemäss die Ermittlung des Teilungsverhältnisses des zu prüfenden Hochspannungsteilers mittels eines Niederspannungs-Normalspannungsteilers durch den Vergleich des Tei lungsverhältnisses des zu prüfenden Spannungsteilers unter seinen Betriebsbedingungen mit diesem des Normalspannungsteilers durchgeführt, welches gleich dem Nennwert des Teilungsfaktores des zu prüfenden Spannungsteilers gewählt wird, dabei wird parallel zum zu prüfenden Spannungsteiler ein zusätzlicher Hochspannungsteiler angeschlossen und an diesem ein Teilungsverhältnis eingestellt, das gleich dem Teilungsverhältnis des zu prüfenden Spannungsteilers ist,
danach wird der Normalspannungsteiler in den Stromkreis des zusätzlichen Spannungsteilers eingeschaltet und die Potentialdifferenz zwischen den Ausgängen des zu prüfenden und des Normalspannungsteilers gemessen, aus dessen Grösse das Teilungsverhältnis des zu prüfenden Spannungsteilers ermittelt wird.
Die gestellte Aufgabe wird ebenfalls dadurch gelöst, dass die Anordnung zur Ausführung des Verfahrens zur Prüfung eines Hochspannungsteilers, die einen elektrisch mit dem zu prüfenden Spannungsteiler verbundenen Niederspannungs Normalspannungsteiler und einen Nullindikator enthält, dessen einer Eingang an den Ausgang des zu prüfenden Spannungsteilers angeschlossen ist, erfindungsgemäss mit einem parallel zum zu prüfenden Spannungsteiler angeschlossenen zusätzlichen Hochspannungsteiler mit regelbarem Ausgang, in dessen Stromkreis der Normalspannungsteiler liegt, mit einem Registriergerät, an dessen einem Eingang der Ausgang des zu prüfenden Spannungsteilers liegt, sowie mit einem Umschalter ausgestattet ist,
in dessen erster Stellung der Normalspannungsteiler kurzgeschlossen und der zweite Eingang des Nullindikators mit dem Ausgang des zusätzlichen Spannungsteilers verbunden ist und in dessen zweiter Stellung der zweite Eingang des Registriergerätes an den Ausgang des Normalspannungsteilers angeschlossen ist.
Das vorgeschlagene Verfahren zur Prüfung eines Hochspannungsteilers und die Anordnung zur Durchführung desselben ermöglichen eine genaue und schnelle Prüfung von Präzisions-Hochspannungsteilern bei einer wesentlichen Verbilligung und Vereinfachung der zur Prüfung erforderlichen Operationen. Es ist offensichtlich, dass der Bau eines Normalspannungsteilers mit einem oder mehreren Teilungsverhältnis- sen keine grossen Schwierigkeiten bietet, und dass bei seiner Ausführung in der Art eines selbständig zu prüfenden Gerätes die ganze Prüfung ohne Anwendung von irgendwelchen Normalinstrumenten möglich ist.
Im folgenden ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel anhand einer beigelegten Zeichnung näher erläutert, welche das elektrische Prinzipschaltbild einer beispielsweisen Anordnung zur Ausführung des Verfahrens zur Prüfung eines Hochspannungsteilers zeigt.
Unter der Prüfung bei Betriebsbedingungen wird eine solche Prüfung verstanden, bei der dem Eingang des zu prüfenden Spannungsteilers seine Arbeitsspannung zugeführt und seine Ausgangsspannung mit irgendeinem Gerät gemessen bzw. registriert wird, wobei keine während der Prüfung durchzuführenden Handlungen die Parameter des zu prüfenden Spannungsteilers beeinflussen.
Die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Prüfung eines Hochspannungsteilers enthält einen zusätzlichen Hochspannungsteiler 1, welcher aus einem Hochspannungs-Widerstandszweig 2 mit dem Widerstand R, und einem Niederspannungs-Widerstandszweig 3 mit regelbarem Widerstand R2 besteht und parallel zum zu prüfenden Hochspannungsteiler 4 angeschlossen ist, an dessen Ausgang 5 ein Messgerät 6 liegt. Zwischen den Zweigen 2 und 3 des Spannungsteilers 1 liegt ein Niederspannungs-Normalspannungsteiler 7 mit einem gemeinsamen Widerstand R.
Die Anordnung enthält ebenfalls ein Nullindikator 8 und ein Registriergerät 9, deren einer der Eingänge gemeinsam und über eine Taste 10 mit dem Ausgang 5 des Spannungsteilers 4 verbunden ist, sowie einen Umschalter 11, in dessen erster Stellung (auf der Zeichnung dargestellt) der Spannungsteiler 7 kurzgeschlossen und der zweite Eingang des Nullindikators 8 mit dem Ausgang 12 des Spannungsteilers 1 verbunden ist. In der zweiten Stellung des Umschalters 11 ist der zweite Ausgang des Registriergerätes 9 mit dem Ausgang 13 des Spannungsteilers 7 verbunden.
Dabei ist der Spannungsteiler 7 mit einem Teilungsverhältnis gewählt, das gleich dem Nennwert des Teilungsverhältnisses des Spannungsteilers 4 ist, und das Verhältnis zwischen R12und R3 ist so gewählt, dass beim Anlegen der Arbeitsspannung an die Hochspannungsdruchführung Hochspannungsdurchführung 14 des Spannungsteilers 4 und bei zweiter Stellung des Umschalters 11 der Spannungsteiler 7 ebenfalls seine Betriebsspannung führt.
Die Prüfung des Hochspannungsteilers 4 wird in nachstehender Reihenfolge vorgenommen.
Am Spannungsteiler 1 wird ein Teilungsverhältnis eingestellt, das diesem des zu prüfenden Spannungsteilers 4 gleich ist. Dazu wird der Durchführung 14 die Betriebsspannung U, des Spannungsteilers 4 zugeführt. Bei auf der Zeichnung gezeigten Stellungen des Umschalters 11 und der Taste 10 re guliert man den Widerstand R2 bis zum Erreichen der Nullan zeige am Nullindikator 8. Dabei erfüllt sich die Beziehung: U2 = R2 U1 R1+R2, (1) worin S - Teilungsverhältnis des Spannungsteilers 4 und U2 - Ausgangsspannung des Spannungsteilers 4, gemessen mit dem Gerät 6, ist.
Dabei wird als der Nullindikator 8 ein solches Gerät gewählt, dessen Messfehler, bedingt durch seinen Unempfindlichkeitsbereich, vernachlässigend klein ist.
Es ist zu bemerken, dass (1) den Istwert des Teilungsverhältnisses des Spannungsteilers 7 enthält, der sich nach der
Einwirkung der Hochspannung einstellt und auch die Nebenschlusswirkung des Gerätes 6 berücksichtigt.
Hiernach wird die Spannungsdifferenz zwischen den Ausgängen 13 und 5 der Spannungsteiler 7 und 4 gemessen.
Dazu führt man den Umschalter 11 in die zweite Stellung über und schreibt die Anzeige A U des Registriergerätes 9 auf, dessen Empfindlichkeit im Einklang mit der erforderlichen Prüfungsgenauigkeit gewählt wird.
Danach kann man folgende Gleichung zusammenstellen:
EMI2.1
Indem man die Gleichungen (1) und (2) zusammen löst, findet man das gesuchte Teilungsverhältnis des Spannungsteilers 4 als:
EMI2.2
Wie bekannt, gilt für den Istwert des Teilungsverhältnisses S = Sn (1 + 3), (4) worin Ï - sein relativer Messfehler ist.
Da in unserem Fall Sn = So, erhält man S = So (1 + o) (5)
Aus (5) und (3) ergibt sich:
EMI2.3
Aus (6) ist es ersichtlich, dass eine genaue Ermittlung von o mit nicht sehr genau ermittelten Werten von R2, R3 und U2 möglich ist. Bei einer Prüfung von Präzisionsspannungsteilern kann man fast immer an Stelle dieser Grössen ihre Nennwerte R2n, R3ns U2n einsetzen.
Ausser der beschriebenen Anordnung an ohmschen Spannungsteilern ist auch die Herstellung von gleichartigen Anordnungen an kapazitiven, kapazitiv-ohmschen und induktiven Spannungsteilern möglich.
Die vorgeschlagenen Verfahren zur Prüfung eines Hochspannungsteilers und die Anordnung zur Durchführung desselben bieten grosse Möglichkeiten bei der Durchführung der Prüfung einer umfangreichen Reihe von verschiedenen Typen der Spannungsteiler für eine Spannung von einigen bis zu Hunderten Kilovolt sowohl für Gleich- als auch für Wechselstrom.Auf der Grundlage der vorliegenden Erfindung sind doppelte selbständig prüfbare Spannungsteiler für eine Spannung von 10 bis 1000 kV mit einem Messfehler von 0,001-0,1 01o entwickelt worden, die in solchen Zweigen der Wissenschaft und Technik wie Messwesen, Kernphysik, Gerätebau und Energiewirtschaft eine weitgehende Anwendung finden.
The present invention relates to a method for testing a high voltage divider and an arrangement for
Execution of the procedure. Such methods or arrangements are mainly used in metrology, device construction and electrical power engineering.
There is a method for testing a high voltage divider known that is based on the determination of its voltage division ratio using a low voltage normal voltage divider.
The test according to this method consists in determining the ratios between the resistances of the voltage divider to be tested using a low voltage
Precision decade voltage divider. The main division ratio of the voltage divider to be tested is then calculated using the obtained values of division ratios of the decade voltage divider.
The specified method is only suitable for a specially designed voltage divider which has at least two outputs. It is impossible to test the divider while it is in operation. The test is carried out under conditions that deviate from the working conditions, since the electrical and thermal conditions of the voltage divider are disturbed as a result of a short circuit in one of its branches. A large number of switchings and measurements lead to a reduction in the accuracy and an increase in the time required for the test.
An arrangement for carrying out the method for testing a high-voltage divider is known which contains a low-voltage normal voltage divider electrically connected to the voltage divider to be tested and a groove indicator, at one input of which the output of the voltage divider to be tested is located.
This arrangement consists of a test chain connected in parallel to the voltage divider to be tested, which consists of a series of high-voltage resistors and low-voltage decades normal voltage dividers. The arrangement also contains a zero indicator, one input of which is connected to the output of the normal voltage divider, and some changeover switches. The changeover switches are used to connect the second input of the zero indicator to the outputs of the voltage divider to be tested and to short-circuit the branches of the latter.
The described arrangement has only a limited application because it is only suitable for testing a voltage divider with two outputs and a certain ratio between the resistances of its branches. In addition, an expensive decade normal voltage divider of accuracy class 0.0001 is required for the construction of such an arrangement, the production of which presents great technical and technological difficulties.
The present invention aims to eliminate the stated disadvantages.
The invention is based on the object of developing a method for testing a high voltage divider and an arrangement for carrying out the same, in which the change in the function of the normal voltage divider made it possible to test the voltage divider of any design during its operation without disturbing its electrical and thermal conditions , as well as an increase in accuracy and a faster course of the test.
The object is achieved in that according to the method for testing a high-voltage divider, which is based on the determination of its division ratio with the aid of a low-voltage normal voltage divider, according to the invention the determination of the division ratio of the high-voltage divider to be tested by means of a low-voltage normal voltage divider by comparing the division ratio of the voltage divider to be tested is carried out under its operating conditions with that of the normal voltage divider, which is selected to be equal to the nominal value of the division factor of the voltage divider to be tested, an additional high-voltage divider is connected in parallel to the voltage divider to be tested and a division ratio is set on this that is equal to the division ratio of the voltage divider to be tested,
then the normal voltage divider is switched into the circuit of the additional voltage divider and the potential difference between the outputs of the voltage divider to be tested and the normal voltage divider is measured, from the size of which the division ratio of the voltage divider to be tested is determined.
The object is also achieved in that the arrangement for carrying out the method for testing a high-voltage divider, which contains a low-voltage normal voltage divider electrically connected to the voltage divider to be tested and a zero indicator, one input of which is connected to the output of the voltage divider to be tested, according to the invention with an additional high-voltage divider connected in parallel to the voltage divider to be tested with a controllable output, in whose circuit the normal voltage divider is located, with a recording device, one input of which is the output of the voltage divider to be tested, and is equipped with a switch,
in the first position of which the normal voltage divider is short-circuited and the second input of the zero indicator is connected to the output of the additional voltage divider and in its second position the second input of the recorder is connected to the output of the normal voltage divider.
The proposed method for testing a high-voltage divider and the arrangement for carrying out the same enable precise and rapid testing of precision high-voltage dividers with a substantial reduction in price and simplification of the operations required for testing. It is obvious that the construction of a normal voltage divider with one or more division ratios does not present any great difficulties, and that if it is designed in the manner of an independently tested device, the entire test is possible without the use of any normal instruments.
In the following, the invention is explained in more detail using an exemplary embodiment with reference to an accompanying drawing, which shows the basic electrical circuit diagram of an exemplary arrangement for carrying out the method for testing a high-voltage divider.
The test under operating conditions is understood as a test in which the input of the voltage divider to be tested is supplied with its working voltage and its output voltage is measured or registered with any device, whereby no actions to be carried out during the test affect the parameters of the voltage divider to be tested.
The arrangement for performing the method for testing a high-voltage divider contains an additional high-voltage divider 1, which consists of a high-voltage resistance branch 2 with the resistor R and a low-voltage resistance branch 3 with an adjustable resistor R2 and is connected in parallel to the high-voltage divider 4 to be tested whose output 5 is a measuring device 6. A low-voltage normal voltage divider 7 with a common resistor R is located between the branches 2 and 3 of the voltage divider 1.
The arrangement also contains a zero indicator 8 and a recorder 9, one of the inputs of which is jointly connected to the output 5 of the voltage divider 4 via a button 10, as well as a changeover switch 11, in its first position (shown in the drawing) the voltage divider 7 short-circuited and the second input of the zero indicator 8 is connected to the output 12 of the voltage divider 1. In the second position of the switch 11, the second output of the recording device 9 is connected to the output 13 of the voltage divider 7.
The voltage divider 7 is selected with a division ratio that is equal to the nominal value of the division ratio of the voltage divider 4, and the ratio between R12 and R3 is chosen so that when the working voltage is applied to the high-voltage duct, the high-voltage duct 14 of the voltage divider 4 and the second position of the switch 11 the voltage divider 7 also carries its operating voltage.
The test of the high voltage divider 4 is carried out in the following sequence.
A division ratio is set at the voltage divider 1 which is equal to that of the voltage divider 4 to be tested. For this purpose, the operating voltage U 1 of the voltage divider 4 is fed to the bushing 14. With the positions of the switch 11 and the button 10 shown in the drawing, the resistor R2 is regulated until it reaches the Nullan display on the zero indicator 8. The relationship is met: U2 = R2 U1 R1 + R2, (1) where S - division ratio of the voltage divider 4 and U2 - output voltage of the voltage divider 4, measured with the device 6, is.
Such a device is selected as the zero indicator 8, the measurement error of which is negligibly small due to its insensitivity range.
It should be noted that (1) contains the actual value of the division ratio of the voltage divider 7, which is determined by the
Setting the effect of the high voltage and also taking into account the shunt effect of the device 6.
The voltage difference between the outputs 13 and 5 of the voltage dividers 7 and 4 is then measured.
To do this, the changeover switch 11 is moved to the second position and the display A U of the recording device 9 is recorded, the sensitivity of which is selected in accordance with the required test accuracy.
Then the following equation can be put together:
EMI2.1
By solving equations (1) and (2) together, one finds the division ratio of voltage divider 4 that is sought as:
EMI2.2
As is known, for the actual value of the division ratio S = Sn (1 + 3), (4) where Ï - is its relative measurement error.
Since in our case Sn = So, we get S = So (1 + o) (5)
From (5) and (3) we get:
EMI2.3
From (6) it can be seen that an exact determination of o is possible with values of R2, R3 and U2 that are not very precisely determined. When testing precision voltage dividers, you can almost always use their nominal values R2n, R3ns U2n instead of these values.
In addition to the described arrangement on ohmic voltage dividers, it is also possible to produce similar arrangements on capacitive, capacitive-ohmic and inductive voltage dividers.
The proposed methods for testing a high voltage divider and the arrangement for performing the same offer great possibilities in performing the test of a wide range of different types of voltage dividers for voltages ranging from a few to hundreds of kilovolts for both direct and alternating currents According to the present invention, double independently testable voltage dividers for a voltage of 10 to 1000 kV with a measurement error of 0.001-0.1 01o have been developed, which are widely used in branches of science and technology such as metrology, nuclear physics, device construction and energy management.