DE19838354A1 - High-voltage (HV) potential differences measurement device for HV equipment - Google Patents
High-voltage (HV) potential differences measurement device for HV equipmentInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Messung eines Hochspannungspotentialunterschiedes mit einem Sensor zur Erfassung einer elektrischen Feldstärke.The invention relates to a device for measurement a high voltage potential difference with a sensor to detect an electric field strength.
Eine derartige Einrichtung ist beispielsweise aus dem Pro spekt ABB Calor Emag Schaltanlagen GmbH:"Optische Sensoren und Meßwandler" bekannt. Dort ist eine Pockelszelle zwischen zwei Elektroden eingefügt, von denen eine auf Hochspannungs potential, die andere auf Erdpotential liegt. In dem elektri schen Feld zwischen den Elektroden wird durch den Pockels effekt in einem Kristall die Polarisation eines linear pola risierten Lichtstrahles in Abhängigkeit von der Feldstärke beeinflußt. Die Konstruktion des bekannten Spannungswandlers ist aufwendig, um reproduzierbare Messungen zu erhalten. Für die Spannungsmessung ist somit in Freiluftanlagen ein eigenes Gerät notwendig.Such a device is for example from the Pro spekt ABB Calor Emag Schaltanlagen GmbH: "Optical sensors and transducers ". There is a Pockels cell between two electrodes inserted, one of which is on high voltage potential, the other is at earth potential. In the electri The field between the electrodes is the Pockels effect in a crystal the polarization of a linear pola standardized light beam depending on the field strength influenced. The construction of the known voltage converter is complex to get reproducible measurements. For the voltage measurement is therefore a separate one in outdoor systems Device necessary.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die die Messung eines Hochspannungspotentialunterschiedes mit mög lichst geringem Aufwand, möglichst kostengünstig und mit mög lichst hoher Meßgenauigkeit erlaubt.The present invention has for its object a Establishment of the type mentioned to create the Measurement of a high voltage potential difference with poss as little effort as possible, inexpensively and with poss highest possible measuring accuracy allowed.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sen sor auf Hochspannungspotential in einem Bereich angeordnet ist, in dem die Feldverteilung des elektrischen Feldes we sentlich inhomogener ist als in benachbarten Bereichen.The object is achieved in that the Sen sor arranged at high voltage potential in one area is, in which the field distribution of the electric field we is considerably more inhomogeneous than in neighboring areas.
Gemäß der Erfindung braucht für die Messung eines Hochspan nungspotentialunterschiedes in einer Hochspannungsanlage kein separates Bauteil vorgesehen zu werden. Es ist vorgesehen, daß ein Sensor an einem anderen, auf Hochspannung liegenden Bauteil angeordnet wird und daß dort die elektrische Feld stärke gemessen und hieraus der Potentialunterschied berech net wird.According to the invention for the measurement of a high chip potential difference in a high-voltage system no separate component to be provided. It is intended that one sensor is connected to another, high voltage Component is arranged and that there is the electrical field strength measured and from this calculate the potential difference is not.
Indem für die Anordnung des Sensors ein Bereich gewählt wird, in dem die Feldverteilung besonders inhomogen ist, wird die Konstellation weniger anfällig für Änderungen der Geometrie. Dies soll am Beispiel einer auf Hochspannungspotential lie genden Kugelelektrode, auf deren Oberfläche ein Sensor ange ordnet ist und einer der Kugelelektrode gegenüberliegenden Fläche, welche auf Erdpotential liegt, gezeigt werden. Ist der Radius r der Kugel gleich 5 cm und der Abstand der Ku geloberfläche zur gegenüberliegenden Fläche h = 5 in, so än dert sich bei einer Änderung dieses Abstandes h von 5 m auf 5, 10 m, also um rund 2%, die Feldstärke im Bereich der Kuge loberfläche nur um 0,02%.By choosing a range for the arrangement of the sensor, in which the field distribution is particularly inhomogeneous, the Constellation less susceptible to changes in geometry. This should be based on the example of a high voltage potential ing spherical electrode, on the surface of which a sensor is attached is arranged and one opposite the spherical electrode Area that is at earth potential are shown. Is the radius r of the sphere is equal to 5 cm and the distance of the Ku gel surface to the opposite surface h = 5 in changes when this distance h changes from 5 m 5, 10 m, i.e. around 2%, the field strength in the area of the sphere Oil surface only by 0.02%.
Es zeigt sich somit, daß bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Messung des Hochspannungspotentialunterschiedes weitge hend unabhängig von üblichen Schwankungen der geometrischen Verhältnisse ist.It can thus be seen that in the arrangement according to the invention the measurement of the high voltage potential difference regardless of the usual fluctuations in the geometric Relationships is.
Hierbei ist lediglich vorausgesetzt, daß die Geometrie der unmittelbaren Umgebung des Sensors unveränderlich bleibt.The only requirement here is that the geometry of the immediate surroundings of the sensor remains unchangeable.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Sensor im Bereich einer auf Hochspannungspotential lie genden Elektrode mit großer Krümmung angeordnet ist.An advantageous embodiment of the invention provides that the sensor was in the area of a high voltage potential The electrode is arranged with a large curvature.
Eine solche Elektrode kann beispielsweise eine stabförmige oder kegelförmige Gestalt aufweisen. Such an electrode can be, for example, a rod-shaped one or have a conical shape.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Elektrode wenigstens teilweise kugelförmig ge staltet ist.A further advantageous embodiment of the invention provides before that the electrode ge at least partially spherical is designed.
Bei einer kugelförmige Elektrode oder einer kugelkalottenähn lichen Elektrode lassen sich besonders einfach reproduzier bare Ergebnisse erzielen, da die Anordnung des Sensors im Verhältnis zu der Elektrode einfach zu reproduzieren ist.With a spherical electrode or a spherical cap electrode can be reproduced particularly easily Achieve bare results because the arrangement of the sensor in the Relationship to the electrode is easy to reproduce.
Die Erfindung kann außerdem vorteilhaft dadurch ausgestaltet werden, daß der Sensor eine Pockelszelle aufweist.The invention can also be advantageously configured in this way that the sensor has a Pockels cell.
Eine Pockelszelle stellt einerseits einen bekannten und zu verlässigen Sensor für die elektrische Feldstärke dar, ande rerseits werden üblicherweise die Meßwerte für die zu messen den Potentialunterschiede zum Erdpotential übertragen, was mittels Lichtwellenleitern besonders einfach ist. Da die Poc kelszelle mit polarisiertem Licht arbeitet, läßt sich der Be trieb eines solchen Sensors mit der Übertragung der Signale zum Erdpotential mittels Lichtwellenleitern besonders einfach kombinieren.On the one hand, a Pockels cell delivers a well-known and reliable sensor for the electric field strength, ande on the other hand, the measured values for the are usually measured the potential differences to earth potential what using optical fibers is particularly simple. Since the Poc cell with polarized light, the Be drove such a sensor with the transmission of the signals to earth potential using fiber optic cables is particularly easy combine.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei spiels in einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrie ben.In the following, the invention is illustrated by means of an embodiment shown in a drawing and then described ben.
Dabei zeigt die Figur schematisch einen Hochspannungsleiter mit einer kugelförmigen Elektrode und einen Sensor.The figure shows schematically a high voltage conductor with a spherical electrode and a sensor.
Die Figur zeigt einen Hochspannungsleistungsschalter 1 mit einem Isolierstützer 2, der eine Unterbrechereinheit 3 mit einem unteren elektrischen Anschluß 4 und einem oberen elek trischen Anschluß 5 trägt. Je nach Schaltzustand des Lei stungsschalters sind die Anschlüsse mittels der Unterbre chereinheit miteinander verbunden oder voneinander getrennt. The figure shows a high-voltage circuit breaker 1 with an insulation support 2 , which carries an interrupter unit 3 with a lower electrical connection 4 and an upper electrical connection 5 . Depending on the switching state of the circuit breaker, the connections are connected to or disconnected from one another by means of the interrupter unit.
Die Anschlüsse 4, 5 sind mittels Hochspannungsleitungen 6, 7 mit anderen Schaltgeräten eines Freiluftschaltfeldes verbun den.The connections 4 , 5 are connected by means of high-voltage lines 6 , 7 to other switching devices of an outdoor switch panel.
Im Bereich des unteren Anschlusses 4 ist eine kugelförmige Elektrode 8 befestigt, die mit dem Anschluß 4 elektrisch lei tend verbunden ist.In the area of the lower terminal 4 , a spherical electrode 8 is attached, which is connected to the terminal 4 electrically conductive.
Auf der Oberfläche der Kugelelektrode 8, die auch als Halbku gel ausgebildet sein kann, ist eine Pockelszelle 9 angeord net, deren Kristall mittels eines gestrichelt dargestellten Lichtwellenleiters 10 mit polarisiertem Licht beaufschlagt werden kann, das mittels eines zweiten Lichtwellenleiters 11 zum Erdpotential geleitet wird. Mittels einer Auswerteein richtung 12 kann dann die elektkrische Feldstärke auf dem Erdpotential aus der Polarisationsänderung ermittelt und aus gewertet werden.On the surface of the spherical electrode 8 , which can also be designed as a semi-spherical gel, a Pockels cell 9 is arranged, the crystal of which can be acted upon by means of an optical waveguide 10 shown in broken lines with polarized light which is conducted to earth potential by means of a second optical waveguide 11 . By means of an evaluation device 12 , the electrical field strength at the earth potential can then be determined from the change in polarization and evaluated.
Die Feldstärke, die mittels des als Pockelszelle ausgeführten Sensors 9 gemessen wird, ist dem Potentialunterschied zwi schen der kugelförmigen Elektrode 8 und dem Erdpotential des Fundaments 13 proportional.The field strength, which is measured by means of the sensor 9 designed as a Pockels cell, is proportional to the potential difference between the spherical electrode 8 and the earth potential of the foundation 13 .
Nach einer einmaligen Eichung kann somit aus der gemessenen Feldstärke die Potentialdifferenz zwischen dem unteren An schluß 4 und dem Erdpotential berechnet werden. Kleine Ände rungen in der Geometrie, beispielsweise Erdbewegungen im Fun damentbereich, wirken sich, wie in der Beschreibungseinlei tung gezeigt, auf die Meßergebnisse nur in sehr beschränktem Maße aus.After a single calibration, the potential difference between the lower circuit 4 and the earth potential can thus be calculated from the measured field strength. Small changes in the geometry, for example earth movements in the fundamental region, have a very limited effect on the measurement results, as shown in the description.
Somit wird durch die erfindungsgemäße Einrichtung eine einfa che Meßmöglichkeit für Hochspannungspotentialunterschiede in Hochspannungsanlagen bereitgestellt.Thus, a simple che measuring possibility for high voltage potential differences in High voltage systems provided.
Claims (4)
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Cited By (1)
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1998
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