DD114730B1 - Single-stage circuit arrangement for subsystems of high-voltage systems constructed from at least two columns - Google Patents
Single-stage circuit arrangement for subsystems of high-voltage systems constructed from at least two columnsInfo
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Description
WP H 02 m/ 180 958 Dresden, den 17. 7. 1979WP H 02 m / 180 958 Dresden, 17. 7. 1979
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Einstufige Schaltungsanordnung für aus wenigstens zwei Säulen aufgebauten Teilanlagen von HochspannungsanlagenSingle-stage circuit arrangement for subsystems of high-voltage systems constructed from at least two columns
Die Erfindung betrifft eine einstufige Schaltungsanordnung für aus wenigstens zwei Säulen aufgebauten Teilanlagen für Gleich- und/oder Mischspamxungsanlagen, bei denen wenigstens eine Komponente eine Gleichspannung ist, vorzugsweise für Glättungskondensatoren einstufiger Gleichspannungs-Hochspannungsanlagen, Koppelkondensatoren von Mischspannungsanlagen oder gemischt ohmisch-kapazitive Hochspannungsteiler, wobei jede Teilanlage mindestens aus Kondensatoren und Dämpfungswiderständen, Steuerwiderständen oder Meßwiderständen besteht.The invention relates to a single-stage circuit arrangement constructed from at least two columns units for DC and / or Mischspamxungsanlagen in which at least one component is a DC voltage, preferably for smoothing capacitors single-level DC high voltage systems, coupling capacitors of mixed voltage systems or mixed ohmic-capacitive high voltage divider, each Unit consists at least of capacitors and damping resistors, control resistors or measuring resistors.
Es ist bekannt, bei Gleichspannungs-Hochspannungsanlagen in einstufiger Schaltung, beispielsweise in Greinacher-Villard-Schaltung, die Glättungskondensatoren in Teilkondensatoren kleiner Nennspannung aufzuteilen. Dadurch wird es leichter möglich, die elektrische Festigkeit der Kondensatoren zu beherrschen.E s is known to divide the smoothing capacitors in partial capacitors of low nominal voltage in DC high voltage systems in a single-stage circuit, for example in Greinacher Villard circuit. This makes it easier to control the electrical strength of the capacitors.
Um eine annähernd lineare Spannungsverteilung über der Serienschaltung von Glättungskondensatoren zu erzielen, sind über diese jeweils Steuerwiderstände parallel geschaltet, wobei in zwei nebeneinanderstehenden Säulen in einer die Kondensatoren und in der anderen die Steuerwiderstände angeordnet sind.In order to achieve an approximately linear voltage distribution across the series circuit of smoothing capacitors, these control resistors in each case are connected in parallel, wherein in two adjacent columns in one of the capacitors and in the other, the control resistors are arranged.
Durch- oder ÜberscHäge innerhalb von Gleichspannungs-Hochspannungsanlagen oder an. angeschlossenen PrüflingenThrough or overscan within DC high voltage systems or on. connected DUTs
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müssen durch Dämpfungsxiderstände derart gedämpft werden, daß dabei die Bauelemente der Anlage durch den Entladestrom der Kondensatoren nicht zerstört oder in ihrer Funk· tion beeinträchtigt werden. Der Dämpfungswiderstand wird z.B. zwischen den Hochspannungspol des Glättungskondensators und einen ohraschen Hochspannungsteiler geschaltet«must be attenuated by damping resistors so that the components of the system are not destroyed by the discharge current of the capacitors or impaired in their function. The damping resistance is e.g. connected between the high-voltage pole of the smoothing capacitor and a very high-voltage divider «
Weiterhin ist bekannt, Mischspannungen, wie sie beispielsweise, für die Prüfung von Geräten, Apparaten und Einrichtungen der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung benötigt werden, durch Überlagerung von Gleichspannung und Wechselspannung mit zwei Spannungserzeugern zu erzeugen. Ein Wechselspannungserzeuger und ein Gleichspannungs-Hochspannungserzeuger sind parallel zu einem Prüfling geschaltet. Um die hohe Gleichspannung von dem Wechselspannungserzeuger und die Wechselspannung von dem Gleichspannungs-Hochspannungserzeuger fern zu halten, wird zwischen den Gleichspannungs-Hochspannungserzeuger und den Prüfling ein Gleichrichter und zwischen den Wechselspannungserzeuger und den Prüfling ein Koppelkondensäor geschaltet. Der Koppelkondensator besteht aus einer Serienschaltung von Teilkondensatoren, über die jeweils zur Spannungslinearisierung Steuerwiderstände parallel geschaltet sind« Ein Dämpfungswiderstand, der die Bauelemente der Mischspannungsanlage gegen stoßartige Entladung der Kondensatoren schützt, ist in Serie zu dieser Serienschaltung von Kondensatoren mit parallel geschalteten Steuerwiderständen geschaltet. Die Kondensatoren und die Steuerwiderstände sind jeweils in einer von zwei nebeneinanderstehenden Säulen angeordnet. Der Dämpfungswiderstand ist zwischen einer dieser Säulen und einer Isoliersäule angeordnet.Furthermore, it is known to generate mixed voltages, such as those required for testing devices, apparatus and devices of high-voltage direct-current transmission, by superimposing direct voltage and alternating voltage with two voltage generators. An AC generator and a DC high voltage generator are connected in parallel to a DUT. In order to keep the high DC voltage from the AC generator and the AC voltage from the DC voltage high voltage generator, a rectifier is connected between the DC voltage high voltage generator and the DUT and a coupling capacitor is connected between the AC voltage generator and the DUT. The coupling capacitor consists of a series circuit of partial capacitors, which are connected in parallel to the voltage linearization control resistors «A damping resistor that protects the components of the mixed voltage system against jerky discharge of the capacitors is connected in series with this series circuit of capacitors with parallel control resistors. The capacitors and the control resistors are each arranged in one of two adjacent columns. The damping resistor is arranged between one of these columns and an insulating column.
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Es ist weiterhin bei ohmisch-kapazitiven Spannungsteilern bekannt, über einer Serienschaltung von Meßkondensatoren jeweils ¥iderstände parallel zu schalten» Der so aufgebaute gemischte Spannungsteiler kann sowoHl zur Messung von Gleich-Wechsel- und Mischspannungen als auch Impulsspannungen verwendet werden. Die Meßkondensatoren und die Meßwiderstände sind jeweils in einer von zwei nebeneinanderstehenden Säulen angeordnet. Ein Dämpfungswiderstand, der mit dem Spannungsteiler in Serie geschaltet ist, wird zwischen einer von diesen Säulen und einer Isoliersäule angeordnet.It is also known in ohmic-capacitive voltage dividers to switch over a series circuit of measuring capacitors each ¥ iderstände parallel "D e r thus constructed mixed voltage divider can be used both for measuring direct-alternating and pulsating voltages and pulse voltages are used. The measuring capacitors and the measuring resistors are each arranged in one of two adjacent columns. A damping resistor connected in series with the voltage divider is placed between one of these columns and an insulating column.
Alle derart aufgebauten Teilanlagen von Hochspannungsanlagen, wie der beschriebene Glättungskondensator von Gleichspannungs-Hochspannungsanlagen, der Koppelkondensator von Mischspannungsanlagen und der gemischt ohmisch-kpazitive Hochspannungsteiler haben den Nachteil, daß die beschriebene Anordnung des DämpfungswiderStandes, der beispiels- r\ weise für eine Nennspannung von 2 MV eine Länge von ca, 6 m haben kann, sehr viel Platz beansprucht. Gegebenenfalls ist außerdem eine zusätzliche Isoliersäule für den Dämpfungswiderstand notwendig.All thus constructed plant units of high-voltage equipment, such as the smoothing capacitor described by DC high-voltage installations, the coupling capacitor of mixed voltage systems and the mixed ohmic-kpazitive high voltage divider have the disadvantage that the described arrangement of the damping resistor, the example beispiels- r \ for a nominal voltage of 2 MV a length of about 6 m can take a lot of space. Optionally, an additional insulating column for the damping resistor is also necessary.
Es ist Zweck der Erfindung, Teilanlagen von Hochspannungsanlagen, wie Glättungskondensatoren einstufiger Gleichspannungs-Hochspannungsanlagen, Koppelkondensatoren von Mischspannungsanlage, oder gemischt ohmisch-kapazitive Hochspannungsteiler platzsparend zu gestalten und die Teilanlagen selbst zu verbilligen.It is an object of the invention to make units of high voltage systems, such as smoothing capacitors single-stage DC voltage high voltage systems, coupling capacitors of mixed voltage system, or mixed ohmic-capacitive high-voltage divider to save space and to cheapen the units themselves.
Aufgabe der ü^findung ist es, bei Teilanlagen von Hochspannungsanlage, wie Glättungskondensatoren einstufiger GIeichspannungs-HochSpannungsanlagen, Koppelkondensatoren von Mischspannungsanlagen oder gemischt ohmisch-r-kapazitive Hochspannungsteiler, die Bauelemente platzsparend anzu-The object of the invention is, in the case of substations of high-voltage systems, such as smoothing capacitors of single-stage high-voltage high-voltage systems, coupling capacitors of mixed voltage systems or mixed ohmic-r capacitive high-voltage dividers, to save the components in a space-saving manner.
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ordnen und die gegebenenfalls notwendige Isoliersäule für den Dämpfungswiderstand in Wegfall zu bringen.arrange and to bring the possibly necessary insulating column for the damping resistor in the absence.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einstufigen Schaltungsanordnungen der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Dämpfungs-widerstände wechselweise mit den Kondensatoren in Serie geschaltet sind und Steuerv.'iderstände bzw. •Meßwiderstände derart parallel zu jeweils zwei Dämpfungswiderständen und einem Kondensator geschaltet sind, daß zx«ischen je zwei Steuerwiderständen bzw. Meßwiderständen ein Dämpfungswiderstand geschaltet ist, wobei die Kondensatoren wechselweise in zwei Säulen, die Dämpfungswiderstände zwischen beide Säulen und die Steuerwiderstände bzw. Meßwiderstände wechselweise in beide Säulen jeweils zwischen den Kondensatoren angeordnet sind.According to the object of single-stage circuit arrangements of the type mentioned above is achieved in that the damping resistors are alternately connected in series with the capacitors and control resistors or • measuring resistors are connected in parallel to two damping resistors and a capacitor that zx Each two control resistors or measuring resistors a damping resistor is connected, wherein the capacitors are alternately arranged in two columns, the damping resistances between the two columns and the control resistors or measuring resistors alternately in both columns between the capacitors.
Vorzugsweise ist bei Hochspannungsteilern und Glättungskondensatoren der erste der Steuerwiderstände bzw. Meßwiderstände zu dem an einem erdseitigen Ende der SerienscheCLtung von Kondensatoren und Dämpfungswiderständen liegenden Kondensator und zu dem folgenden Dämpfungswiderstand parallel geschaltet.Preferably, in high-voltage dividers and smoothing capacitors, the first one of the control resistors or measuring resistors is connected in parallel to the capacitor located at a ground-side end of the series circuit of capacitors and damping resistors and to the following damping resistor.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung können bei Glättungskondensatoren und Koppelkondensatoren jeweils an Stelle eines Kondensators mehrere parallel geschaltet werden, wobei die einzelnen parallelgeschalteten Kondensatoren jeweils in entsprechend viele Teilsäulen zweier nebeneinanderstehender Bündelsäulen angeordnet sind. Bei Glättungskondensatoren ist es vorteilhaft, am erdseitigem Ende der Steuerwiderstände einen Anschluß zur Messung der Hochspannung vorzusehen und als Steuerwiderstände Präzisionswiderstände zu verwenden.According to an advantageous development, in the case of smoothing capacitors and coupling capacitors, a plurality of parallel capacitors may be connected in each case instead of one capacitor, the individual capacitors connected in parallel in each case being arranged in correspondingly many partial columns of two adjacent bundle columns. In smoothing capacitors, it is advantageous to provide at the erdseitigem end of the control resistors a terminal for measuring the high voltage and to use precision resistors as control resistors.
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Es ist zwar aus DT-OS 1 766 566 bekannt, bei gedämpft kapazitiven Hochspannungsteilern die einen Teilerelemente, z.B. die Dämpfungswiderstände, in zwei oder mehr nebeneinanderstehenden Säulen voneinander isoliert unterzubringen und die anderen Teilereleraente,.z.B. die Konden* satoren, als waagerecht angeordnete Verbindungsglieder zwischen den einzelnen Säulenabschnitten auszubilden. Dadurch soll die Bauhöhe des Hochspannungsteilers verringert werden, womit eine andere Aufgabe vorliegt. Außerdem besteht der Hochspannungsteiler in diesem Fall nur aus einer Serienschaltung von Kondensatoren und Dämpfungswiderständen.Although it is known from DT-OS 1 766 566, in the case of attenuated capacitive high voltage dividers, the one dividing elements, e.g. the damping resistors to accommodate isolated in two or more adjacent columns from each other and the other Teilereleraente, .z.B. the condensers, as horizontally arranged links between the individual column sections form. As a result, the height of the high-voltage divider should be reduced, which is another task. In addition, the high voltage divider consists in this case only of a series connection of capacitors and damping resistors.
Weiterhin ist aus DL-PS 97 105 bekannt, bei mehrsäuligen Gleichspannungs-Hochspannungsanlagen in Vervielfacherschaltung die Dämpfungswiderstände zwischen Isoliersäulen, die die Glättungskondensatoren aufnehmen, anzuordnen. Jedoch liegt auch hier nicht die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung von Kondensatoren, Dämpfungswiderständen und Steuerwiderständen vor.Furthermore, it is known from DL-PS 97 105, at Mehrsäuligen DC high voltage systems in multiplier circuit, the damping resistances between Isolationsäulen that receive the smoothing capacitors to arrange. However, the circuit arrangement according to the invention of capacitors, damping resistors and control resistors is also not present here.
Anhand von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnving zeigen:Based on embodiments, the invention will be explained in more detail. In the accompanying Zeichnving show:
Fig. 1: eine Teilanlage einer Hochspannungsanlage, wie Glättungskondensatoren einstufiger Gleichspannungs-Hochspannung s anlag en, Koppelkondensatoren von Mischspannungsanlagen oder gemischt ohmischkapazitive Hochspannungsteiler nach dem Stand der Technik.Fig. 1: a subsystem of a high voltage system, such as smoothing capacitors single-level DC high voltage s invest s, coupling capacitors of mixed voltage systems or mixed ohmischkapazitive high voltage divider according to the prior art.
Fig.2 : eine Schaltungsanordnung einer einstufigen Gleichspannungs-Hochspannungsanlage in erfindungsgemäßer Ausf üli rung.2 shows a circuit arrangement of a single-stage DC high-voltage system in the invention Ausf üli tion.
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Fig. 3: eine Schaltungsanordnung einer Mischspannungsanlage mit Hochspannungsteiler in erfindungsgeraäßer Ausführung.3 shows a circuit arrangement of a mixed voltage system with high-voltage divider in erfindungsgeraäßer execution.
Figur 1 zeigt eine zweisäulige Teilanlage einer Hochspannungsanlage mit einer Isoliersäule 6 für einen Dämpfungswiderstand 3 nach dem Stand der Technik. Kondensatoren 1 sind innerhalb einer Säule к und Steuerwiderstände bzw. Meßwiderstände 2 innerhalb einer Säule 5 angeordnet. Über der Serienschaltung der Kondensatoren 1 sind jeweils die Steuerwiderstände 2 parallel geschaltet, zu der der Dampf ungswiderstand 3 in Serie liegt,FIG. 1 shows a two-column partial installation of a high-voltage installation with an insulating column 6 for a damping resistor 3 according to the prior art. Capacitors 1 are arranged within a column к and control resistors or measuring resistors 2 within a column 5. About the series connection of the capacitors 1, the control resistors 2 are connected in parallel, to which the damping resistor 3 is in series,
Figur 2 zeigt eine Schaltungsanordnung einer einstufigen Gleichspannungs-Hochspannungsanlage in erfindungsgemäßer Ausführung. Über Anschlüsse 9 erfolgt die Speisung der Anlage mit einer ¥echselspannung. In einer Säule 7 ist ein Vervielfacherkondensator 8 angeordnet. Ein Gleichrichter befindet sich zwischen der Säule 7 und einer Isoliersäule und ein weiterer Gleichrichter 11, der am Hochspannungspol 12 eines Glättungskondensators angeschlossen ist, zwischen den Säulen к und 7· Der Glättungskondensator wird dadurch gebildet, daß Dämpfungswiderstände 3 wechselweise mit Kondensatoren 1 in Serie geschaltet sind, wobei über dieser Serienschaltung Steuerwiderstände 2 derart parallel zu jeweils zwei Dämpfungswiderständen 3 und einem Kondensator 1 geschaltet sind, daß zwischen je zwei Steuerwiderständen 2 ein Dämpfungswiderstand 3 geschaltet ist. Vorzugweise wird der erste der Steuerwiderstände 2 zu dem am geerdeten Ende der Serienschaltung liegenden Kondensator 1 und zu dem folgenden Dämpfungswiderstand 3 parallel geschaltet. Die Kondensatoren 1 sind wechselweise in zwei Säulen U und 5, die Dämpfungswiderstände 3 zwischen beide Säulen k; 5 und die Steuerwiderstände 2 in beide Säulen к; Figure 2 shows a circuit arrangement of a single-stage DC high-voltage system according to the invention. About connections 9, the supply of the system with an ¥ ac voltage takes place. In a column 7, a multiplier capacitor 8 is arranged. A rectifier is located between the pillar 7 and an insulating pillar and another rectifier 11 connected to the high voltage pole 12 of a smoothing capacitor, between the pillars к and 7. The smoothing capacitor is formed by connecting snubber resistors 3 alternately with capacitors 1 in series , Wherein control resistors 2 are so connected in parallel to two damping resistors 3 and a capacitor 1 so that between each two control resistors 2, a damping resistor 3 is connected via this series circuit. Preferably, the first of the control resistors 2 is connected in parallel with the capacitor 1 at the grounded end of the series circuit and with the following damping resistor 3. The capacitors 1 are alternately in two columns U and 5, the damping resistors 3 between both columns k; 5 and the control resistors 2 in both columns к;
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jeweils zwischen den Kondensatoren 1 angeordnet. An einem Hochspannungspol 13 wird ein Prüfling 15 angeschlossen.each disposed between the capacitors 1. At a high voltage pole 13, a DUT 15 is connected.
Zur Messung der Spannung wird am erdseitigen Steuerwiderstand 2 eine Teilspannung abgegriffen, die einem Spannungsmeßgerät lh zugeführt wird. Dadurch entfällt der ursprünglich notwendige ohmsche Spannungsteiler, weil bei dem erfindungsgemäßen" Auf bau des Glättungskondensators die hochohmigen Steuerwiderstände 2 gleichzeitig als Meßteilerwiderstände fungieren. Dabei, ist es notwendig, als Steuerwiderstände Präzisionswiderstände zu verwenden.To measure the voltage, a partial voltage is tapped at the ground-side control resistor 2, which is supplied to a voltage meter lh . This eliminates the originally necessary ohmic voltage divider, because in the case of the inventive construction of the smoothing capacitor, the high-impedance control resistors 2 simultaneously function as measuring divider resistors.
Figur 3 £oigt eine Schaltungsanordnung einer Mj[schspannungsanlage mit Hochspannungsmeßteiler in erfindungsgemäßer Ausführung. Ein Gleichspannungs-Hochspanmmgserzeuger 17 und ein- ¥echselspannungserzeuger 18 arbeiten parallel auf einen Prüfling 15· Damit die Wechselspannung von dem Gleichspannungs-Hochspannungserzeuger 17 und die hohe Gleichspannung vom Vechselspannungserzeuger 18 ferngehalten wird, ist zwischen dem Prüfling 15 und dem Gleichspannungs-Hochspannungserzeuger 17 ein Gleichrichter 16 und ein Koppelkondensator an Anschlüssen 13 und 25 zwischen den ¥echselspannungserzeuger 18 und den Prüfling geschaltet. Der Koppelkondensator 20 ist aus Kondensatoren 1, Steuerwiderständen 2 und Dämpfungswiderständen 3 derart gebildet, wie es schon oben für den 'Glättungskondensator einer einstufigen Gleichspannungs-Hochspannungsanlage beschrieben wurde. Auch die Anordmmg dor Eauelemente in und zwischen die Säulen h und 5 erfolgt ebenfalls wie schon oben beschrieben.FIG. 3 shows a circuit arrangement of a magnetic circuit with a high-voltage measuring divider according to the invention. A DC high-voltage generator 17 and an alternating voltage generator 18 operate in parallel on a test object 15. In order for the AC voltage to be kept away from the DC high-voltage generator 17 and the high DC voltage from the AC voltage generator 18, a rectifier is provided between the test object 15 and the DC high-voltage generator 17 16 and a coupling capacitor connected to terminals 13 and 25 between the spannungs AC voltage generator 18 and the DUT. D e r coupling capacitor 20 is formed of capacitors 1, control resistors 2 and snubber resistors 3 in such a way as was described already above for the 'one-stage smoothing capacitor DC high-voltage system. The Anordmmg dor Eauelemente in and between the columns h and 5 also takes place as already described above.
Zur Erhöhung der Kapazität können in jeder Stufe an Stelle eines Kondensators 1 mehrere parallel geschaltet sein. Die Isoliersäulen k und 5 sind in dem Fall aus entsprechend vielen Teileäulen 21; 22; 23 aufgebaute Bündelsäulen, wobei die einzelnenu parallel geschalteten Kondensatoren 1 in diese Teilsäulen 22; 23; 2h angeordnet sind. Die Steuerwi-To increase the capacity can be connected in parallel in each stage in place of a capacitor 1 more. The Isoliersäulen k and 5 are ileäulen in the case of a corresponding number of T e 21; 22; 23 constructed bundle columns, wherein the individualu connected in parallel capacitors 1 in these sub-columns 22; 23; 2h are arranged. The tax wi-
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derstände 2 sind jeweils in einer Teilsäule 22 untergebracht. In allen übrigen Teilsäulen 21; 23 befinden sich an der Stelle Isolierstufen·Resistors 2 are each housed in a partial column 22. In all other T e ilsäulen 21; 23 are at the place of insulation stages ·
Auch bei Glättungskondensatoren können zur Kapazitätserhöhung in jeder Stufe an Stelle eines Kondensators 1 mehrere parallel geschaltet sein, die in gleicher Art und Weise in Teilsäulen von Bündelsäulen angeordnet -werden,Even with smoothing capacitors can be connected in parallel to increase the capacity in each stage in place of a capacitor 1, which are arranged in the same way in the sub-columns of column columns,
Figur 3 zeigt weiterhin einen in der Mischspannungsanlage angeschlossenen gemischt ohmisch-kapazitiven Hochspannungsteiler 19 j der auch in der erfindungsgemäßen Art aus Kondensatoren 1, Meßwiderständen 2 und Dämpfungswiderständen aufgebaut ist, wobei die Bauelemente ebenso in bzw. zwischen Isoliersäulen k und 5 angeordnet sind. Ein Anschluß 2h verbindet den Hochspannungszweig des Spannungsteilers mit dem Niederspannungszweig, bestehend aus Widerstand und einen ihm parallelgeschalteten Kondensator 27· Parallel zum Niederspannungszweig wird ein Spannungsmeßgerät 1^ geschaltet.FIG. 3 further shows a mixed ohmic-capacitive high-voltage divider 19 j connected in the mixed-voltage system and constructed of capacitors 1, measuring resistors 2 and damping resistors, the components also being arranged in or between insulating columns k and 5. A terminal 2h connects the high-voltage branch of the voltage divider to the low-voltage branch, consisting of a resistor and a capacitor 27 connected in parallel with it. In parallel with the low-voltage branch, a voltmeter 11 is connected.
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