DD220704A1

DD220704A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR HIGH VOLTAGE MESSAGES

Info

Publication number: DD220704A1
Application number: DD25522783A
Authority: DD
Inventors: Manfred Welschinger
Original assignee: Inst Prueffeld Elekt
Priority date: 1983-09-29
Filing date: 1983-09-29
Publication date: 1985-04-03
Also published as: DD220704B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung fuer einen gemischten Hochspannungsmessteiler mit Parallelschaltung von ohmschen Widerstand und Kapazitaet, der ueber eine Messleitung mit einem Oszillographen verbunden ist. Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen darin, Schalt- und Bogenspannungen bei der Pruefung von Hochspannungs-Leistungsschaltern in synthetischen Pruefkreisen, bei Gewaehrleistung des geforderten Uebertragungsverhaltens und hoher Uebertragungsbandbreite, zu messen, wobei durch minimalen Aufwand an Bauelementen eine raumsparende Ausfuehrung des Hochspannungsmessteilers erreicht werden soll. Das wird dadurch erreicht, dass fuer alle anzuwaehlenden Uebersetzungsverhaeltnisse nur ein Kondensator zur Anwendung kommt, der fuer die kleinste Teileruebersetzung mit dem Eingangswiderstand des Oszillographen die Parallelschaltung von Kapazitaet und Wirkwiderstand herstellt. Fuer die Anwahl groesserer Uebersetzungsverhaeltnisse wird diesem Kondensator jeweils ein ohmscher Spannungsteiler parallelgeschaltet, dessen Gesamtwirkwiderstand mit dem Betrag des Eingangswiderstands uebereinstimmt und dessen Abgriff jeweils der Eingangswiderstand parallelgeschaltet ist. Zur Erreichung einer grossen Bandbreite sind den oberspannungsseitig angeordneten Wirkwiderstaenden der ohmschen Spannungsteiler Kondensatoren geringer Kapazitaet parallelgeschaltet. FigurThe invention relates to a circuit arrangement for a mixed Hochspannungsmesteiler with parallel circuit of ohmic resistance and capacitance, which is connected via a measuring line with a Oszillograph. The aim and object of the invention are to measure switching and arc voltages in the review of high-voltage circuit breakers in synthetic Pruefkreisen, in Gewaehrleistung the required Uebertragungsverhaltens and high Uebertragungsbandbreite, with minimal effort on components, a space-saving execution of the high voltage Meßsteil should be achieved. This is achieved by using only one capacitor for all the transmission ratios to be selected, which establishes the parallel connection of capacitance and effective resistance for the smallest divider ratio with the input resistance of the oscilloscope. In order to select larger transmission ratios, an ohmic voltage divider is in each case connected in parallel to this capacitor, the total resistance of which corresponds to the magnitude of the input resistance, and whose tap in each case the input resistance is connected in parallel. In order to achieve a large bandwidth, capacitors of low capacitance connected in parallel with the resistive resistors of the ohmic voltage divider arranged on the high-voltage side are connected in parallel. figure

Description

Anwendungsgebiet, der Erfindung,: Application , Invention ,:

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für einen gemischten Hochspannungsmeßteiler, mit Parallelschaltung von ohmschen Widerstand und Kapazität, mit dem verschiedene ÜbersetZungsverhältnisse zur Messung und Registrierung von Sehaltspannungε- und Bogenspannungsverläufen während der Prüfung von Hochspannungs-Leistungsschaltern in synthetischen Prüfkreisen eingestellt werden können.The invention relates to a circuit arrangement for a mixed Hochspannungsmeßteiler, with parallel circuit of ohmic resistance and capacity, with the different translation ratios for the measurement and registration of Sehaltspannungε- and Bogenspannungsverläufen can be adjusted during the testing of high-voltage circuit breakers in synthetic test circuits.

Char a let er i s t i k der bekannten technischen Lösungen: Char a let he is ik of the known tec hnnn solutions:

Es sind Eochspannungsmeßteiler bekannt, deren Ober- und Unterspannungsteil jeweils aus einer Parallelschaltung eines Kondensators und eines Wirkwiderstands bestehen. Hierbei ist unterspannungsseitig durch die Parallelschaltung eines Kondensators und eines Wir Widerstandes das übersetzungsverhältnis des I-Iochspannungsmeßteilers konstant bzw. kann durch Umschaltung mehrerer derartig aufgebauter Parallelschaltungen von Kapazität und ohmschen Widerstand variabel gestaltet werden. Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß sich auf der Unterspannungsseite des Hochspannungsmeßteilers vom Betrag her zum Teil sehr hohe Kapazitätswerte ergeben, weil für eine lineare Spannungsverteilung längs des Hochspannungsmeßteilers die Kapazität der oberspannungsseitig angeordneten Kondensatoren nicht beliebig klein gehalten werden kann, eine Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen erforderlich sind und große Übersetzungen des Hochspannungsmeßteilers benötigt werden. Durch das Ansteigen der Kapazitätswerte ergibt sich auch ein entsprechender Platzbedarf, der imThere are Eochspannungsmeßteiler known whose upper and lower voltage part each consist of a parallel connection of a capacitor and a resistive. Here, on the voltage side by the parallel connection of a capacitor and a We resistance, the transmission ratio of the I-Hochspannungsmeßteilers constant or can be made variable by switching a plurality of such constructed parallel circuits of capacitance and ohmic resistance. The disadvantage of this solution is that on the low-voltage side of the high-voltage measuring very high capacitance values result, because for a linear voltage distribution along the Hochspannungsmeßteilers the capacity of the upper voltage side arranged capacitors can not be kept arbitrarily small, a variety of gear ratios are required and large translations of the Hochspannungsmeßteilers be needed. Due to the increase in the capacity values, there is also a corresponding space requirement, which in the

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Hinblick auf die räumliche Anordnung der Bauelemente im unterspannungsteil des Hochspannungsmeßteilers nicht ohne erheblichen Aufwand realisiert werden kann. Auch kann das geforderte Übertragungsverhalten in Bezug auf hohe Bandbreite und das "Verhalten des Hochspannungsmeßteilers bei Spannungszusammenbruch vom Scheitelwert der zu messenden Schaltspannung auf den Betrag Null'-nicht erreicht werden*With regard to the spatial arrangement of the components in the undervoltage part of the Hochspannungsmeßteilers can not be realized without considerable effort. Also, the required transmission behavior with regard to high bandwidth and the "behavior of the high-voltage measuring device in case of voltage breakdown from the peak value of the switching voltage to be measured to the value zero" can not be achieved *

Ziel der Erfindung: Aim of the invention:

Ziel der Erfindung ist die störungsfreie und Ökonomische Messung von Schalt- und Bogenspannungen mit Hilfe eines fiochsperinungsmeßt eilers, der bei Gewährleistung des geforderten Übertragungsverhaltens mit einem minimalen Aufwand von Bauelementen in raumsparender Bauweise hergestellt werden kann.The aim of the invention is the trouble-free and economic measurement of switching and arc voltages with the help of a fiochsperinungsmeßt eilers that can be produced while ensuring the required transmission behavior with a minimum cost of components in a space-saving design.

Darlegung des.. Wesens der Erfindung:Presentation of the essence of the invention:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung für einen Hochspännungsmeßteiler vorzu- · schlagen, mit dem verschiedene Übersetzungsverhältnisse unter der Bedingung eingestellt werden können, daß für 3edes anwählbare Übersetzungsverhältnis bei Erreichung einer hohen Übertragungsbandbreite die Kapazität des Kondensators im Unterspannungsteil wertmäßig klein und damit auch platzsparend ausgeführt werden kann· Das wirdThe invention has for its object to vorzu- proposing a circuit arrangement for a Hochspännungsmeßteiler, with the various ratios can be set under the condition that for each of the selectable transmission ratio to achieve a high transmission bandwidth, the capacitance of the capacitor in the undervoltage part in terms of value small and thus space-saving Can be executed · That will

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erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß dem am Eingang des Unterspannungsteils des Hochspannungsmeßteilers angeordneten Kondensator bei Einstellung des kleinsten Übersetzungsverhältnisses der Eingangswiderstand des Oszillographen parallelgeschaltet ist. Für die Anwahl größerer Übersetzungsverhältnisse in entsprechenden Stufen sind dem Kondensator jeweils ohmsehe Spannungsteiler parallelgeschaltet, deren jeweiliger Gesamtwirkwiderstand mit dem Betrag des EingangswiderStandes des Oszillographen zur Erhaltung der Zeitkonstante, die sich aus dem Produkt der Beträge von Eingangskondenastor und jeweils zugeschaltetem ohmschea Spannungsteiler ergibt, übereinstimmt. Am Abgriff des jeweils zugeschalteten ohmschen Spannungsteilers ist der Eingangswiderstand des Oszillographen angeschlossen. Den oberspannungsseitig angeordneten Einzelvjiderständen der ohmschen Spannungsteiler sind Kondensatoren paralleIgeschaltet^ die vom Betrag her um den Faktor 1o3 geringer ausgelegt sind als der Eingangskondensator, um eine große Bandbreite zu erreichen. Durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wird erreicht, daß für alle anwählbaren übersetz§p3.gsverhältnisse nur ein Kondensator verwendet wird, der für die Einstellung des kleinsten Übersetzungsverhältnisses ausgelegt ist. Mit dieser Schaltungsanordnung ist es somit möglich, bei konstanter Bandbreite und mit geringem Bauelementeaufwand, insbesondere durch die Verwendung von Kondensatoren geringer Kapazität, jedes entsprechend der Auslegung mögliche Übersetzungsverhältnis einzustellen. Daraus ergeben sich kleine räumliche Abmessungen, die eine Unterbringung in einem schirmenden Gehäuse gestatten, das Erdpotential besitzt. Durch dieses schirmende Gehäuse wird die Anwendung der Bypaßtechnik mit Hilfe; einer zweifach geschirmten Koaxialleitung ermöglicht, um Störsignale zu unterdrücken. Am Ausgang der Schaltungsan-According to the invention achieved in that the input resistance of the oscilloscope is connected in parallel with the capacitor arranged at the input of the lower voltage part of the Hochspannungsmeßteilers when setting the smallest transmission ratio. To select larger ratios in corresponding stages the capacitor ohmsehe voltage divider are connected in parallel, the respective total resistance with the amount of EingangsswiderStandes the oscilloscope to maintain the time constant, which results from the product of the amounts of Eingangskondenastor and each switched ohmschea voltage divider. At the tap of each connected ohmic voltage divider, the input resistance of the oscilloscope is connected. The high-voltage side arranged Einzelvjiderständen the ohmic voltage divider paralleIgeschaltet ^ are equal in magnitude by a factor of 1o3 designed as the input capacitor to achieve a wide bandwidth. The circuit arrangement according to the invention ensures that only one capacitor is used for all selectable translational ratios, which is designed for setting the smallest transmission ratio. With this circuit arrangement, it is thus possible, with constant bandwidth and low component cost, in particular by the use of capacitors of low capacity, each set according to the interpretation possible ratio. This results in small spatial dimensions that allow a housing in a shielding housing, which has ground potential. Through this shielding housing, the application of the bypass technique with the help; a doubly shielded coaxial line allows to suppress interference. At the output of the circuit

Ordnung ist ein Kondensator angeordnet, dessen Kapazität gleich ist der Kapazität der Meßleitung zum Oszillographen. Hierdurch üben Meßleitungen geringerer unterschiedlicher Länge keinen Einfluß auf das Übersetzungsverhältnis des Hochspannungsmeßteilers aus« Zum Schutz des Oszillographen vor eventuellen Störspannungsspitzen ist am Ausgang der Schaltungsanordnung ein Varistor angeordneteOrder is arranged a capacitor whose capacity is equal to the capacitance of the measuring line to the oscilloscope. As a result, test leads of lesser or different lengths exert no influence on the transmission ratio of the high-voltage measuring divider. To protect the oscilloscope from potential interference voltage spikes, a varistor is arranged at the output of the circuit arrangement

Aus führungsbe ispie1; ιExecution example1; ι

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt eine Schaltungsanordnung für einen Hochspan-' nungsmeßteiler, mit der unterspannungsseitig verschiedene Übersetzungsverhältnisse 'eingestellt werden können und an die über eine zweifach geschirmte als Meßleitung fungierende HF-Koaxialleltung ein Oszillograph 2 zur'Registrierung des Meßsignals angeschlossen ist* Die Über- , setzungsVerhältnisse sind in Stufen von ü » 1θ3_ββββ,1θ5 einstellbar und können auf größere Übersetzungsverhältnisse erweitert werden, Mir das kleinste Übersetzungsverhältnis ü « 10^ bildet ein Kondensator 3» dessen Kapazität sich im/uF-Bereich bewegt_9lmit dem Eingangswideristand 4 des Oszillographen die RC-Parallelschaltung des Unterspannungsteils des Hochspannungsmeßteilers * Zur Anwahl größerer Übersetzungsverhältnisse werden jeweils zum Kondensator 3 ohmsehe Spannungsteiler 5» β; 7» 8,-die sich aus den Einzelwiderständen 5a, 5b; 6a, 6b; 7a, 7b bzw« 8a₉ 8b zusammensetzen und deren Beträge dem Betrag des Einzelwiderstandes 4 des Oszillographen 2 gleich sind, parallel geschaltet, wobei der Eingangswider-The invention will be explained below with reference to an embodiment. The accompanying drawing shows a circuit arrangement for a high-voltage measuring 'divider, with the undervoltage side different ratios' can be set and to which a two-shielded acting as a measuring line RF Koaxialleltung an oscilloscope 2 zur'Registerierung of the measuring signal is connected * The over-, Settling ratios are adjustable in steps of »1θ3 _ββββ , 1θ5 and can be extended to larger gear ratios. The smallest gear ratio« 10 ^ forms a capacitor 3 whose capacitance moves in the / μF range _9l with the input resistor 4 of the oscilloscope RC parallel connection of the undervoltage part of the high voltage meter * To select larger ratios are each to the capacitor 3 ohmsehe voltage divider 5 »β; 7 »8, which consists of the individual resistors 5a, 5b; 6a, 6b; 7a, 7b and 8a ₉ 8b and whose amounts are equal to the magnitude of the individual resistor 4 of the oscilloscope 2, connected in parallel, the input impedance being

stand 4 dem jeweiligen Meßabgriff der ohmschen Spannungsleiter parallel liegt. Dadurch bleibt die Zeitkonstante des Unterspannungsteils des Hochspannungsmeßteilers auf jeder Übersetzungsstufe konstant· Für ein gutes Übertragungsverhalten der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bei hoher Bandbreite ist am Ausgang der Schaltungsanordnung ein Kondensator 9 angeordnet, der in der Größenordnung der Kapazität der als HF-Koaxiaileitung ausgeführten Meßleitung 1 liegt und Differenzen in der Meßleitungslänge ausgleicht und je nach angewähltem Übersetzungsverhältnis den Einzelwiderständen 5b; 6b; 7b; 8b parallel geschaltet ist» Den Einzelwiderständen 5a» 6a; 7a; 8a der ohmschen Spannungsteiler 5; 6; 7; 8 sind Kondensatoren 1.0; 11; 12; parallelgeschaltet, so daß die Zeitkonstanten der zugeschalteten ohmschen Spannungsteiler zur Oberspannungsseite hin und am Meßabgriff gleich sind· Die Kondensatoren 10; 11; 12; 13 liegen kapazitätsmäßig im nP-Bereich und somit um den Faktor 10* unter der Kapazität des Kondensators 3. Zum Schutz des Oszillographen vor eventuellen Störspannungsspitzen ist am Ausgang der Schaltungsanordnung ein Varistor 14 angeordnet·stand 4 the respective Meßabgriff the ohmic voltage conductor is parallel. As a result, the time constant of the undervoltage part of the high-voltage measuring divider remains constant at each ratio stage. For a good transmission behavior of the circuit arrangement according to the invention at high bandwidth, a capacitor 9 is arranged at the output of the circuit arrangement which is of the order of magnitude of the measuring line 1 designed as an RF coaxial line and differences compensated in the Meßleitungslänge and depending on the selected gear ratio the individual resistors 5b; 6b; 7b; 8b is connected in parallel »the individual resistors 5a» 6a; 7a; 8a of the ohmic voltage divider 5; 6; 7; 8 are capacitors 1.0; 11; 12; connected in parallel, so that the time constants of the connected ohmic voltage divider to the high voltage side and the Meßabgriff are the same · The capacitors 10; 11; 12; 13 are capacitively in the nP range and thus by a factor of 10 * under the capacitance of the capacitor 3. To protect the oscilloscope against possible interference voltage spikes, a varistor 14 is arranged at the output of the circuit arrangement.

Claims

E xternal pr ection

1. Circuit arrangement for a mixed Hochspannungsmeßteiler with parallel connection of ohmic resistance and capacitance, which is connected via a measuring line with an oscilloscope geke η η dadur cn characterized in that the input resistor (4) of the oscilloscope, a capacitor (3) is connected in parallel; that for setting larger ratios the capacitor (3) ohmic voltage divider (5 »6; 7; 8) whose total resistance is equal to the input wide repaired, (4) the oscilloscope and at their taps each of the oscilloscope with its input resistance (4) is switched on, are connected in parallel; in that the individual resistors (5a, 6a, 7a, 8a) of the ohmic voltage divider (5, 6, 7, 8) are connected in parallel with capacitors (10, 11, 12, 13); and that the capacitors (10; 11 _n ; 12; 13) are 10 times smaller than the capacitor (3) · ^J by the factor of the capacitance

2 circuit arrangement according to item 1, geke η η ζ ic ic hn et in that at the output of the circuit arrangement, a capacitor (9) is arranged, whose capacity is equal to the capacitance of the measuring line. 1

3 ". Circuit arrangement according to items 1 and 2, in which a varistor (14) is arranged at the output of the circuit arrangement.

For this purpose: 1 sheet of drawings I