DE2357195C3 - Verfahren zur Prüfung des Teilungsverhältnisses eines Hochspannungsteilers und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung des Teilungsverhältnisses eines Hochspannungsteilers mittels eines Niederspannungs-Normalspannungsteilers durch den Vergleich des Teilungsverhältnisses des zu prüfenden Spannungsteilers unter seinen Betriebsbedingungen mit dem des Normalspannungsteilers und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist ein Verfahren zur Prüfung eines Hochspannungsteilers bekannt, das auf der Ermittlung seines Spannungsteilungsverhältnisses mit Hilfe eines Niederspannungs-Normalspannungsteilers (s. z. B. US-PS 77 555) beruht.

Die Prüfung nach diesem Verfahren besieht in der Ermittlung der Verhältnisse zwischen den Widerständen des zu prüfenden Spannungsteilers mit Hilfe eines Niederspannungs-Präzisions-Dekadenspannungsteilers. Danach berechnet man das Hauptteilungsverhällnis des zu prüfenden Spannungsteilers an Hand der erhaltenen Werte der Teilungsverhältnisse des Dekadenspan-

niingsleilers.

Das angegebene Verfuhren ist nur für einen speziell ausgebildeten Spannungsteiler geeignet, welcher mindestens zwei Ausgänge aufweist. Kine Prüfung des Teilers während seines Betriebes ist unmöglich. Die Prüfung wird unter Bedingungen durchgeführt, die von den Arbeitsbedingungen abweichen, du die elektrischen und thermischen Verhältnisse des Spannungsteilers infolge einer Kur/schließung eines seiner Zweige

id gestört werden. Eine große Zahl von Umschaliungen und Messungen führt /ur I lcrabseizung der Genauigkeit und Vergrößerung der für die Prüfung notwendigen Zeit.

Es ist eine Anordnung /ur Durchführung des Verfahrens zur Prüfung eines Hoehspannungsteikrs bekannt, die einen elektrisch mit dem zu prüfenden Spannungsteiler verbundenen Niederspannungs-Nor malspannungsteiler und einen Nullindikator enthält, .m dessen einem Eingang der Ausgang des zu prüfenden

ίο Spannungsteilers liegt (s. z. B. The Review of Scientific Instruments. Volume ib. Nr.4,S. 532 bis 537 [l%5]).

Diese Anordnung besteht aus einer parallel zum zu prüfenden Spannungsteiler angeschlossenen Prüfungskette, die sich aus in Reihe liegendem Hochspannungs- widerstand und Niederspannungs-Dekaden Normalspannungsteiler zusammensetzt. Die Anordnung enthalt ebenfalls einen Nullindikator, dessen einer Eingang mit dem Ausgang des Normalspannungsleilers 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 DekadenNormalspannungsteiler der Genauigkeitsklasse O.O0O1 crforderlich, 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 jnd eine Anordnung zur Durchführung desselben zu entwickeln, in denen die Änderung der Funktion des Normalspannungsteilers die Prüfung eines Spannungsteilers beliebiger Konstruktion während seines Betriebes ermöglicht, ohne seine elektrischen und thermischen Verhältnisse zu stören, sowie eine Erhöhung der Genauigkeit und einen schnelleren Ablauf der Prüfung sichert.

Die gestellte Aufgabe wird mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch gelöst, daß das Teilungsverhältnis des Normalspannungsteilers gleich dem Nennwert des Teilungsverhältr.isses des zu prüfenden Spannungsteilers gewählt wird, wobei parallel zum zu prüfenden Spannungsteiler ein zusätzlicher Hochspan· nungsteiler angeschlossen und an diesem ein Teilungsverhältnis eingestellt wird, das gleich dem Teilungsverhältnis des zu prüfenden Spannungsteilers ist. wonach der Normalspannungsteiler in den Stromkreis des zusätzlichen Spannungsteilers eingeschaltet und die Potentialdifferenz zwischen den Ausgängen des zu prüfenden und des Normalspannungsleilers gemessen wird, aus dessen Größe das Tcilungsverhällnis des /u prüfenden Spannungsteilers errechnet wird.

Ausfeilend von einem elektrisch mn dem /u prüfenden Spannungsteiler verbundenen Niedersp.innungs Nonnilspiiiinungstetler und einem Nullindikator, dessen eint· I.inking an den Ausgang des /ti prüfenden Spannungs.eilers angeschlossen ist. besieh, eine Anord nung zur iJuivhfiilirung des erfindungsgemäßen Verfall lütis .ins C¹UMMIi parallel /i'in /u prüfenden Spanniingstei ler .mgesehlossenen /usal/lichen I lodispannungsteilei mit regelbarem Ausgang, in dessen Stromkreis der Norm.ilspannungsieilcr liegt, einem Registriergerät, an dessen einem King.iiig der Ausgang des /u prüfenden Spannungsteilers hegt, sowie einem Umschalter, in dessen erster Stellung der Normalspannungstciler kcr/gesdilosscn und der /weile Eingang des Nullindikators mn dem Ausgang des zusätzlichen Spannungsteilers verbunden ist und in dessen /weiter Stellung der /weite Hingang des Registriergerätes an den Ausgang ,des Norma'spanniingsteilers angeschlossen ist. *",'- Das erfindungsgemäße Verfahren zur Prüfung eines

- llochspannungsteilers und die Anordnung zur Durchführung desselben ermöglichen eine genaue und »chnelle Prüfung von Prä/isions-Hoehspannungsteilern bei einer wesentlichen Verbilligung und Vereinfachung > <ler zur Prüfung erforderlichen Operationen. Es ist offensichtlich, daß der Bau eines Normalspannungstei-

^!' lers mit einem oder mehreren Teilungsverhältnissen 'keine großen Schv ierigkeiten bietet, und daß bei seiner Ausführung in der Art eines selbständig zu prüfenden Cerates die ganze Prüfung ohne Anwendung von irgendwelchen Normalinstrumenien möglich ist.

Im folgenden ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispie! an Hand einer Zeichnung naher erläutert,

\ welche das elektrische Prinzipschaltbild der erfindungs-

; gemäßen Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Prüfung eines Hochspannungsteilers zeigt.

I Inier 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 Cii-rat gemessen bzw. registriert wird, wobei keine wahrend der Prüfung durchzuführenden Handlungen Jie Parameter des zu prüfenden Spannungsteilers beeinflussen.

Die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Prüfung eines Hochspannungslcilers enthält einen zusätzlichen I Iochspannungsteiler I, welcher aus einem Hochspannurigs Widerstandszweig 2 mit dem Widerstand /?i und einem Nicderspannungs-Widerstandszweig 3 mit regelbarem Widerstand Ri besieht 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 ί liegt ein Niederspannungs-Normaispannungsteiler 7 mit einem gemeinsamen Widerstand "i.

Die Anordnung enthält ebenfalls einen Nullindikator 8 und ein Registriergerät 9, deren einer der Eingänge gemeinsam und über eine Taste IO mit dem Ausgang 5 des Spannungsteilers 4 verbunden ist. sowie einen Umschalter II. in dessen erster Stellung (auf der Zeichnung dargestellt) der Spannungsteiler 7 kur/ge tchlosscn und der /weite Eingang des Nullindikators 8 mit dem Ausgang 12 dis Spannungsteilers 1 verbunden Kl. In der zweiten s ellung des Umschalters ti ist der /weite Ausgang des Registriergerätes 9 nut dem Ausgang 13 des Spannungsteilers 7 verbunden. Dabei ist der Spannungsteiler 7 mit einem Teilungsverhiiltnis gewühlt, das gleich dem Nennwer) de, Teiiungsverhä!¹. nisses des Spannungsteilers 4 ist. und das Verhältnis /wischen R\ und Ri ist so gewühlt, dal./ beim Anlegen der Arbeitsspnnnung an die llochspiinnung'.cJiirchführung 14 des Spannungsteilers 4 und bei der /weiten Stellung des Umschalters II der Spannungsteiler 7 S ebenfalls seine Betriebsspannung führt.

Die Prüfung des llochspannuni/stcilcrs 4 wird nach der Erfindung in nachstehender Reihenfolge vorgenommen.
Am Spannungsteiler I wird ein leilungsvcrhiiltnis

ίο eingestellt, das dem des zu prüfenden Spannungsteilers 4 gleich ist. Dazu wird der Durchführung 14 die Betriebsspannung lh des Spannungsteilers 4 zugeführt. Bei den auf der Zeichnung gezeigten Stellungen des Umschalters Il und der Taste IO reguliert man den Widersland Ri bis /um Erreichen der Nullan/eige am Nullindikator 8. Dabei gilt die Beziehung:

^U2

2 _

I,"+ K₂ '

(D

worin S Teilungsverhältnis des Spannungsteiler«; 4 und lh 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, vernachlässigbar klein ist.

Es ist zu bemerken, daß (1) den Istwert des Tcilungsverhältnisses 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 AUades Registriergerätes 9 auf, dessen Empfindlichkeit im Einklang mit der erforderlichen Prüfungsgenauigkeit gewählt wird.

Danach kann man folgende Gleichung zusammenstellen:

R₃

+ R₂ + R₃

U₁+ ItZ₂. (2)

Indem man die Gleichungen (1) und (2) zusammen löst, findet man das gesuchte Teilungsverhältnis des Spannungsteilers 4 als:

Wie bekannt, gilt für den Istwert des Teilungsverhältnisses

S = S_n(I +O), (4)

worin t> sein relativer Meßfehler ist.
Da in unserem Fall S_n = S₀, erhält man

S = S₀(I + S). (5)

Aus (5) und (3) ergibt sich

£ ■ *-) · TT^br <«>

Aus (6) ist es ersichtlich, daß eine genaue Ermittlung von »0« mit nicht sehr genau ermittelten Weiten von R2,

/?3 und Ui möglich ist. Bei einer Prüfung von Präzisionsspannungslcilern kann man fast immer an Stelle dieser Größen ihre Nennwerte Ihn, Hin, Ihn einsetzen.

Außer der beschriebenen Anordnung an ohmschen Spannungsteilern ist auch die Herstellung von gleichartigen Anordnungen an kapazitiven, kapazitiv-ohmschcn und induktiven Spannungsteilern möglich.

Die vorgeschlagenen Verfahren zur Prüfung eines Hochspannungstcilcrs 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 priifbare Spannungsteiler für eine Spannung von 100 bis 1000 kV mit einem Meßfehler von 0,001 bis 0,1% entwickeil worden, die in solchen Zweigen der Wissenschaft und Technik wie Meßwesen, Kernphysik, Gerätebau und Energiewirtschaft eine weitgehende Anwendung finden..

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Prüfung des Teilungsverhiiltnisses einQS llochspannungsteilers mittels eines Niederspannungs-Normalspannungstcilers durch den Vergleich des Teilungsverhältnisses des zu prüfenden Spannungsteilers unter seinen Betriebsbedingungen mit dem des Normalspannungsleilers, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilungsverhältnis des Normalspannungsleilers gleich dem Nennwert des Teilungsverhältnisses des zu prüfenden Spannungsteilers gewählt wird, wobei parallel zum zu prüfenden Spannungsteiler e^!n zusätzlicher Hochspannungsteiler angeschlossen und an diesem ein Teilungsverliähnis eingestellt wird, das gleich dem Teilungsverhältnis des zu prüfenden Spannungsteilers ist, wonach der Normalspannungsteiler in den Stromkreis des zusätzlichen Spannungsteilers eingeschaltet und die Potentialdifferenz zwischen den Ausgängen des zu prüfenden und des Normalspannungsteilers gemessen wird, aus dessen Größe das Teilungsverhältnis des zu prüfenden Spannungsteilers errechnet wird.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem elektrisch mit dem zu prüfenden Spannungsteiler verbundenen Niederspannungs-Normalspannungsteiler und einem Nullindikator, dessen einer Eingang an den Ausgang des zu prüfenden Spannungsteilers angeschlossen ist, gekennzeichnet durch einen parallel zum zu prüfenden Spannungsteiler (4) angeschlossenen zusätzlichen Hochspannungsteiler (1) mit regelbarem Ausgang, in dessen Stromkreis der Normalspannungsteiler (7) liegt, ein Registriergerät (9), an dessen einem Eingang der Ausgang (5) des zu prüfenden Spannungsteilers (4) liegt, sowie einen Umschalter (11), in dessen erster Stellung der Normalspannungsteiler (7) kurzgeschlossen und der zweite Eingang des Nullindikators (8) mit dem Ausgang (12) des zusätzlichen Spannungsteilers (1) verbunden ist und in dessen zweiter Stellung der zweite Eingang des Registriergerätes (9) an den Ausgang (13) des Normalspannungsteilers (7) angeschlossen ist.