CH242872A - Device for measuring high AC voltages with the aid of a capacitive voltage divider. - Google Patents

Device for measuring high AC voltages with the aid of a capacitive voltage divider.

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CH242872A
CH242872A CH242872DA CH242872A CH 242872 A CH242872 A CH 242872A CH 242872D A CH242872D A CH 242872DA CH 242872 A CH242872 A CH 242872A
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voltage
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voltages
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German (de)
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Ag Emil Haefely Cie
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Haefely & Cie Ag Emil
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/04Voltage dividers
    • G01R15/06Voltage dividers having reactive components, e.g. capacitive transformer

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  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)

Description

  

  



  Einrichtung zur Messung von hohen Wechselspannungen mit Hilfe eines kapazitiven Spannungsteilers.



   Es ist bekannt, hohe Wechselspannungen,   z.      B.    150 000 Volt, mit Hilfe eines kapazitiven Spannungsteilers zu messen. Dabei wird an die Pole einer Wechselspannungsquelle eine Kapazität geschaltet, welche aus einer Mehrzahl in Serie geschalteter Kondensatoren besteht, an deren einem ein Bruchteil der zu messenden Spannung abgegriffen wird. Das Verhältnis der abgegriffenen Messspannung zur Totalspannung hängt ab vom Verhältnis der Gesamtkapazität zur Kapazität, über welcher der Abgriff erfolgt.



   Die Messung ist sehr genau, solange als MeBinstrumente statische Voltmeter verwendet werden. Benötigt man dagegen zu   MeB-    zwcken gröBere Leistungen oder weist der Messkreis neben kapazitiven noch induktive und Ohmsche Widerstände auf, so vermindert sich die MeBgenauigkeit sehr rasch. Sie kann durch Vergrösserung der   Totalkapazi-    tät des Spannungsteilers, durch transformatorische Umwandlung der abgegriffenen MeBspannung in bekannter Weise verbessert werden. Doch ist der Aufwand für den Spannungsteiler bei höheren Spannungen in keinem Verhältnis mehr zum erreichten Nutzeffekt.



   Weitere Verbesserungen der   MeBgenauig-      keiten    bei groBer Leistungsentnahme aus dem Spannungsteiler bestehen darin, daB man   Eompensationsglieder    in den Sekundärteil des Spannungsteilers einbaut. Besonders geeignet erwies sich die Verwendung einer Drosselspule im   MeBkreis,    deren Induktivi  tät    in Resonanz mit der Summenkapazität der beiden kapazitiven Glieder des Spanrungsteilers steht. Der   AnschluB    erfolgt für diese Ausführung beispielsweise   entspre-      chend    Fig. 1. Darin stellen   1    den Hochspannungsteil und   2    den   Niederspannungsteil    des kapazitiven Spannungsteilers dar.

   An ihrem Verbindungspunkt ist über eine Drosselspule   8    ein Spannungswandler 4 angeschaltet, an dessen Sekundärwicklung die Belastungsimpedanz 5 des MeBkreises angeschlossen ist.



  Die   Totalspannung    liegt zwischen Leiter und Erde, also an den in Serie geschalteten Tei len   l    und 2. Die   Messspannung    wird an der Belastungsimpedanz 5 abgenommen. Da.   s Ver-      hältnis    der   Totalspannung    zur   Messspannung    soll konstant, das heisst möglichst unabhängig von der Gr¯?e der Belastungsimpedanz 5 sein. Ebenfalls soll die Messspannung gegen über   der Totalspannung    in der Phase keine Verschiebung aufweisen.



   Die Spannungsabfälle in den   Verlust-    widerständen der Drosselspule 3 und des Transformators 4 ergeben aber zusätzliche Übersetzungs-und Winkelfehler, welche nicht f r alle in Frage kommenden Belastungen durch die Impedanz 5 genügend klein gehalten oder kompensiert werden können, sofern an den Spannungsteiler Forderungen in bezug auf Messgenauigkeit und Belastbarkeit gestellt werden, wie sie f r normale Span  nungswandler    mit transformatorischer Span  nungsumwandlung    nach den bestehenden Vorschriften verlangt werden.



     ITm      den Übersetzungsfehler    klein zu hal  ten,    kann wohl durch Veränderung der Ka  pazitäten      1    und 2 oder des   Ubersetzungsver-    hältnisses des Transformators 4 das   TJberset-    zungsverhältnis des Spannungsteilers so   be-    stimmt werden,   da.    ? der ¯bersetzungsfehler für eine mittlere Belastung null wird. Die gleichen Massnahmen haben aber auf die Grosse des   Fehlwinkels    des Spannungsteilers praktisch keinen Einfluss, so da? zu dessen Verkleinerung bis heute keine einfachen Mittel zur Verfügun standen.



   Erfindungsgemäss kann auch der Fehlwinkel klein gehalten werden, dadurch, dass ein Ohmscher Widerstand in das   Hochspan-      nungsglied    des kapazitiven Spannungsteilers eingeschaltet wird. In Fig. 2 ist beispielsweise gezeigt,   daB    der Ohmsche Widerstand 6 in Serie mit der Hochspannungskapazität 1 geschaltet wird. Dabei kann sich der Widerstand am   leitungsseitigen    Ende oder am erdseitigen Ende befinden.

   Der in diesem Widerstand bei Beanspruchung mit der Be   triebswechselspannungentstehendeSpan-      nungsabfall    ist so gewählt, dass die dadurch bewirkte Phasenverschiebung im   Eochspan-    nungsteil ungefähr derjenigen entspricht, welche durch die Belastungsimpedanz 5 im   Unterspannungsteil    erzeugt wird.   Da-mit ver-    mindert sich der   Fehlwinkel,    das heisst die.



  Pha zwischen der   Totalspannung    an Leiter und Erde und der   Messspannung    an der Belastungsimpedanz 5.



   Bei Beanspruchung mit   Stossspannungen.    wie sie bei atmosphärischen   Entlaclungen    oder Einschaltvorgängen in Hochspannungskreisen entstehen können, tritt am Widerstand 6 eine wesentlich höhere Spannung auf als im Betrieb. Der Widerstand ist deshalb durch die    Parallelsehaltung einerÜberspannungsschutz-      einrichtung 7, wie Widerstandsableiter    oder Schutzfunkenstrecken, zu sch tzen, Diese spricht bei Uberbeanspruchung an und leitet die zu hohen Spannungen am m Widerstand ab.

   Es   kann a, uch durch Benützung    von spannungsabhÏngigen WiderstÏnden erreicht werden, da? im Betriebsfalle der zur Kompensation des   Fehlwinkels    nötige Spannungsabfall erzeugt wird, bei   Uberspannung    aber die WiderstÏnde einen viel kleineren Wert   aufwei-    sen, der Spannungsabfall also in erträglichen Grenzen bleibt.



   Der Ohmsehe Widerstand 6 kann auch parallel zur   Hoch spannungskapazität    angeschlossen werden. Er ist in diesem Falle für die   Totalspannung    des Spannungsteilers zu dimensionieren, braucht also keinen besonderen Schutz bei Überspannungen. Es ist dabei in bezug auf die Einwirkung auf den Fehlwinkel gleichgültig, ob der Widerstand, bestehend aus einzelnen TeilwiderstÏnden, nur am Anfang und am Ende der Hochspan  mmgskapazität 1 angesehlossen    ist oder ob seine TeilwiderstÏnde an   Zwischenpotentiale    der Kapazität 1 angeschaltet sind.



  



  Device for measuring high AC voltages with the aid of a capacitive voltage divider.



   It is known to use high AC voltages, e.g. B. 150,000 volts, measured using a capacitive voltage divider. A capacitance is connected to the poles of an AC voltage source, which capacitance consists of a plurality of capacitors connected in series, at one of which a fraction of the voltage to be measured is tapped. The ratio of the tapped measurement voltage to the total voltage depends on the ratio of the total capacitance to the capacitance over which the tap is made.



   The measurement is very accurate as long as static voltmeters are used as measuring instruments. If, on the other hand, greater power is required for measuring purposes or if the measuring circuit has both capacitive and inductive and ohmic resistances, the measuring accuracy is reduced very quickly. It can be improved in a known manner by increasing the total capacity of the voltage divider, by transforming the measured voltage. At higher voltages, however, the effort for the voltage divider is no longer in proportion to the efficiency achieved.



   Further improvements in the measurement accuracy when a large amount of power is drawn from the voltage divider consists in incorporating compensation elements in the secondary part of the voltage divider. The use of a choke coil in the measuring circuit has proven to be particularly suitable, the inductivity of which is in resonance with the total capacitance of the two capacitive elements of the voltage divider. For this embodiment, the connection is made, for example, as shown in FIG. 1. 1 represents the high-voltage part and 2 the low-voltage part of the capacitive voltage divider.

   At its connection point, a voltage converter 4 is connected via a choke coil 8, to whose secondary winding the load impedance 5 of the measuring circuit is connected.



  The total voltage lies between conductor and earth, that is to say on the parts 1 and 2 connected in series. The measurement voltage is taken from the load impedance 5. There. The ratio of the total voltage to the measurement voltage should be constant, that is, as independent of the size of the load impedance 5 as possible. Likewise, the measurement voltage should not have any shift in phase with respect to the total voltage.



   The voltage drops in the loss resistances of the choke coil 3 and the transformer 4 result in additional translation and angle errors, which cannot be kept sufficiently small or compensated for all the loads in question by the impedance 5, provided that the voltage divider is subject to requirements with regard to Measurement accuracy and load capacity are set, as they are required for normal voltage converters with transformer voltage conversion according to the existing regulations.



     In order to keep the translation error small, the T / transformation ratio of the voltage divider can be determined by changing the capacitances 1 and 2 or the transformation ratio of the transformer 4 so that. ? the translation error for a medium load becomes zero. The same measures have practically no influence on the size of the error angle of the voltage divider, so there? To this day no simple means were available to reduce it.



   According to the invention, the incorrect angle can also be kept small by switching an ohmic resistor into the high-voltage element of the capacitive voltage divider. In FIG. 2 it is shown, for example, that the ohmic resistor 6 is connected in series with the high-voltage capacitor 1. The resistor can be located at the line end or at the earth end.

   The voltage drop that arises in this resistor when it is exposed to the operating AC voltage is selected so that the resulting phase shift in the high voltage part corresponds approximately to that generated by the load impedance 5 in the low voltage part. This reduces the misalignment, that is, the.



  Pha between the total voltage on conductor and earth and the measurement voltage on the load impedance 5.



   When stressed with surge voltages. as can occur during atmospheric discharges or switch-on processes in high-voltage circuits, a significantly higher voltage occurs at resistor 6 than during operation. The resistance is therefore to be protected by a parallel connection of an overvoltage protection device 7, such as a resistance arrester or protective spark gaps.

   It can also be achieved through the use of voltage-dependent resistors that? in the operating case the voltage drop required to compensate for the misalignment is generated, but in the case of overvoltage the resistors have a much smaller value, so the voltage drop remains within tolerable limits.



   The ohmic resistor 6 can also be connected in parallel to the high voltage capacitance. In this case, it must be dimensioned for the total voltage of the voltage divider, so it does not need any special protection in the event of overvoltages. With regard to the effect on the error angle, it is irrelevant whether the resistor, consisting of individual partial resistors, is only connected to the beginning and end of high-voltage capacitance 1 or whether its partial resistors are connected to intermediate potentials of capacitance 1.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH : Einrichtung zur Messung von hohen Wechselspannungen mit Hilfe eines kapazi- tiven Spannungsteilers, dadurch gekennzeich- net, dass der Fehlwinkel zwischen Gesamtspa. nnung und Messspannung durch den Einbau eines Ohmschen Widerstandes in das Tfochspannungsglied des Spannungsteilers mindestens teilweise kompensiert ist. PATENT CLAIM: Device for measuring high alternating voltages with the aid of a capacitive voltage divider, characterized in that the angle of error between total spa. Nomination and measurement voltage is at least partially compensated for by installing an ohmic resistor in the voltage element of the voltage divider. UNTERANSPBUCHE : 1. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Ohmsche Widerstand in Serie mit dem Eochspannungs- glied des Spannungsteilers geschaltet ist. SUB-CLAIMS: 1. Device according to claim, characterized in that the ohmic resistance is connected in series with the high voltage element of the voltage divider. 2. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Ohmsche Widerstand parallel zum Hochspannungsglied des Spannungsteilers geschaltet ist. 2. Device according to claim, characterized in that the ohmic resistance is connected in parallel to the high-voltage element of the voltage divider. 3. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruoh l, dadurch gekennzeichnet, dass zu dem in Serie geschalteten Ohmschen Widerstand eine Uberspannungsschutzeinrichtung parallel geschaltet ist. 3. Device according to patent claim and Unteranspruoh l, characterized in that an overvoltage protection device is connected in parallel to the ohmic resistor connected in series. 4. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ohmsche Widerstand ein spannungsabhängiger Widerstand ist. 4. Device according to claim and dependent claim 1, characterized in that the ohmic resistance is a voltage-dependent resistance. 5. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der parallel geschaltete Widerstand aus einzelnen Teilwiderständen besteht, welche mit Teilen des Hochspannungsgliedes des Spannungsteilers auf gleichen Potentialen verbunden sind. 5. Device according to claim and dependent claim 2, characterized in that the resistor connected in parallel consists of individual partial resistors which are connected to parts of the high-voltage element of the voltage divider at the same potentials.
CH242872D 1944-09-01 1944-09-01 Device for measuring high AC voltages with the aid of a capacitive voltage divider. CH242872A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2651889A1 (en) * 1989-09-08 1991-03-15 Alsthom Gec Electronic capacitive voltage reducer

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2651889A1 (en) * 1989-09-08 1991-03-15 Alsthom Gec Electronic capacitive voltage reducer

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