DE2027735B2 - Messpannungsverteiler fuer eine sehr hohe, mit einer wechselspannung ueberlagerte gleichspannung - Google Patents

Description

2. Meßspannungsteiler nach Anspruch 1, da- auf die angelegte Spannung geschlossen. Derartige durch gekennzeichnet, daß die Drossel mit einem 20 Meßwiderstände werden mit einem Strom von etwa Abgriff versehen ist, an dem eine der Messung 0,1 bis 1 mA beaufschlagt; damit bleibt die Belastung des Wechsel Spannungsanteiles dienende Einrich- der Gleichspannungsanlage noch klein.

tung angelegt ist. Wenn zur Verringemng der Umgebungseinflüsse,

3. Meßspannungsteiler nach Anspruch 1, da- die bei Gleichspannungsteilern als Leckströme durch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Dros- 25 auftreten, der Meßwiderstand in bekannter Weise sei ein Stromindikator geschaltet ist, der der noch von einem Schirmwiderstand umgeben ist, so Bestimmung des Wertes des Gleichspannungs- eignen sich derartige Meßwiderstände bzw. Meßteiler anteiles dient. prinzipiell auch für sehr große Spannungen

4. Meßspannungsteiler nach Anspruch 1, da- (P aas ehe: »Hochspannungsmessungen«, Verlag durch gekennzeichnet, daß die Induktivität aus 30 Technik Berlin, 1957, S. 12ff., sowie Bachmann: einer Reihenschaltung mehrerer Drosseln besteht. »Zur Messung höchster Wechselspannung mit mehr-

5. Meßspannungsteiler nach Anspruch 4, da- stufigen, kapazitiven Spannungsteilern«, Wissendurch gekennzeichnet, daß zwischen den Drosseln schaftliche Zeitschrift der Elektrotechnik [1967], eine der Messung des Wechselspannungsteiles Bd. 10, S. 43 bis 63).

dienende Einrichtung angelegt ist. 35 Um den Wechselspannungsanteil der Hochspan-

6. Wechselspannungsteiler nach Anspruch 1, nung ohne wesentliche Fehler übertragen zu können, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der ist es ferner bekannt, dem Teiler-bzw. Meßwiderstand Drossel Kondensatoren geschaltet sind, deren Kapazitäten parallel zu schalten (Zinke: »Frequenz-Kapazität im Verhältnis zu den Kapazitäten des unabhängiger kapazitiv-ohmscher Spannungsteiler füi Teilerzweiges so bemessen sind, daß der Wechsel- 40 Meßzwecke«, ETZ [1939], Bd. 60, S. 927 bis 930).
Spannungsanteil vorwiegend an diesen Kondensa- An Hand der F i g. 1 der Zeichnung ist diese betören abfällt. kannte Ausführungsform gezeigt.

7. Meßspannungsteiler nach Anspruch 6, da- Die vom Gleichspannungs-Hochspannungsgeneradurch gekennzeichnet, daß bei Reihenschaltung tor 1 erzeugte Spannung wird an einem Meßwidermehrerer Drosseln jeder Drossel ein Kondensator 45 stand 2 gelegt, an dessen erdseitigem Ende ein Stromparallel geschaltet ist. indikator 3, z. B. ein Drehspulinstrument, eingeschal-

8. Meßspannungsteiler nach Anspruch 1 bis 6, tet ist. Aus der Anzeige dieses Instrumentes kann aui dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den der die Ausgangsspannung des Gleichspannungs-Hoch-Drossel parallelgeschalteten Kondensatoren eine spannungsgenerators 1 geschlossen werden. Um den dem Wechselspannungsanteil repräsentierende 50 Wechselspannungsanteil der Hochspannung mit über-Größe abgegriffen ist. tragen zu können, sind dem Meßwiderstand 2 Kon-

9. Meßspannungsteiler nach Anspruch 1, da- densatoren4 parallel geschaltet. Die Zwischenpotendurch gekennzeichnet, daß am Meßteiler Elektro- tiale der Kondensatoren 4 sind an den Meßwiderden vorgesehen sind und daß ihr Abstand zu den stand 2 gelegt. Die Spannung, die über einer Elektroden, die an Zwischenpotentialen der 55 Niederspannungskondensator 5 anliegt, wird an eine Gleichspannungs-Hochspannungsanlage liegen, so Scheitelwertmeßeinrichtung 6 gelegt. Zur Verkleinebemessen ist, daß bei auftretenden Potentialdiffe- rung des Einflusses der Leckströme, die den Fehlet renzen im dynamischen Fall es zum Durchschlag der Strommessung bedingen, ist ein Steuerwiderzwischen den Elektroden kommt. stand 7 vorgesehen, der in seinem Betrag wesentlich

10. Meßspannungsteiler nach Anspruch 1 bis 9, 6° kleiner ist als der Meßwiderstand 2. Dieser Steuerdadurch gekennzeichnet, daß in den Kreis der widerstand 7 beeinflußt über Steuerelektroden 8 die Elektroden Dämpfungswiderstände vorgesehen Spannungsverteilung längs der Oberfläche am Meßsind, widerstand 2 und der Kondensatorenkette 4. An Stelle

der im B i 1 d 1 gezeigten kapazitiven Kopplung des

65 Steuerwiderstandes 7 und des Meßwiderstandes 1

Die Erfindung betrifft einen Meßspannungsteiler kann auch der Steuerwiderstand 7 den Meßwider-■ eine sehr hohe, mit einer Wechselspannung über- stand 2 und die Kondensatorenkette 4 konzentrisch ;erte Gleichspannung in der Größenordnung von umgeben.

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Dieser Steuerwiderstand 7 bringt aber den Nachteil der Wechselspannungsanteil im wesentlichen an de

mit sich, daß die Hochspannungsanjage zusätzlich be- Induktivität abfallt.

lastet wird. Bei Freiluftanlagen, wo mit hoher Ver- Durch diese Reihenschaltung wird bewirkt, daß dei

schmutzung zu rechnen ist, sind z. B. am Steuerwider- Wechselspannungsanteil der Mischspannung bei Ein·

stand Widerstandswerte von etwa 2 kOhm/kV arfor- 5 haltung der vorgeschriebenen Dimensionierung de

derllch, was bei einer Ausgangsspannung von 1,2 MV Kapazitäten und der Induktivität an dieser Induktiv!

eine Verlustleistung von mehr als 60 kW bedeutet. tat abfällt, womit gewährleistet ist, daß die den Stufen

Abgesehen davon, daß die Gleichspannungs-Hoch- der Gleichspannungsvervielfachungsanlage zugeord-

spannungsanlage für diese Last zusätzlich ausgelegt neten Stufen des ohmsch-kapazitiven Teilers gleiche

sein muß, entstehen auch beträchtliche Probleme für io Potentialverteilung aufweisen,

die Abführung dieser Verlustleistung. Die Drossel kann dabei einen Abgriff aufweisen,

Dieser Nachteil ist in naheliegender Weise vermeid- an dem eine der Messung des Wschselspannungsan-

bar, wenn der Gleichspannungs-Hochspannungs- teiles dienende Einrichtung angelegt ist. Ferner be-

generator in Vervielfacherschaltung ausgeführt ist, steht die Möglichkeit, in Reihe mit der Drossel einen

weil dann Zwischenpotentiale vom Generator her zur 15 Stromindikator zu schalten, der der Bestimmung des

Verfugung stehen, die unmittelbar an dit Oberfläche Wertes des Gleichspannungsanteiles dient,

des Meßteilers geführt werden können. Die in Reihe mit dem parallelgeschalteten ohm

Im B i 1 d 2 ist eine derartige Anordnung gezeigt. sehen und kapazitiven Teilerzweig geschaltete Induk

Der Aufbau der Gleichspannungs-Hochspannungs- tivität kann durch eine Reihenschaltung mehrerer

anlage in Vervielfacherschaltung ist durch die ge- ao Drosselspulen realisiert werden, wobei nunmehr zwi

zeichneten Glättungskondensatoren 9 pro Stufe ange- sehen den Drosselspulen die Einrichtung angeleg

deutet. An Stelle des Abgriffes am Steuerwiderstand 7 werden kann, die der Messung des Wechselspannungs·

(Fig. 1) wird bei Ausführung gemäß Fig. 2 das anteiles dient.

Potential der Elektroden 8 aus dein Vervielfachungs- Es ist auch vorteilhaft, parallel zu den Drosseln aufbau entnommen. Damit fällt hier die Belastung des 25 oder der Drossel Kapazitäten zu schalten, die im Ver-Gleichspannungs-Hochspannungsgenerators 1 durch hältnis zu den Kapazitäten des Teilerzweiges so beden Steuerwiderstand weg (durch Zwischenpotemiale messen sind, daß der Wechselspannungsanteil vorvon dem Hochspannungsgenerator aus gesteuerte wiegend an ihnen abfällt. Auch zwischen diesen kapazitive Teiler sind bekannt durch: Firmenschrift Kapazitäten kann eine Spannung abgegriffen werden, des VEB Transformatoren- und Röntgenwerkes 30 die dem Wechselspannungsanteil der Ausgangsspan-Dresden »Hochspannungs-Prüfanlagen«, Druck- nung äquivalent ist.
zeichen 27-275-66). Wird die Induktivität durch eine Reihenschaltung

Eine neue Problematik beim Bau von Meßspan- mehrerer Drosseln realisiert, so ist es aus Gründen

nungsteilern entstand nun aber dadurch, daß Misch- der Stoßspannungsfestigkeit vorteilhaft, jeder Drossel

spannungen erzeugt werden, bei denen der Wechsel- 35 einen Kondensator parallel zu schalten.

Spannungsanteil unabhängig vom Mittelwert der Ferner ist es vorteilhaft, am Meßteiler Elektroden

Gleichspannung einstellbar ist. vorzusehen und den Abstand zwischen diesen Elek-

Dies wird dadurch erreicht, daß mit dem Gleich- troden und den Elektroden, die an dem Zwischen·

spannungs-Hochspannungsgenerator ein Hochspan- potential der Gleichspannungs-Hochspannungsanlagf

nungstransformator in Reihe geschaltet wird, wobei 40 angeschlossen sind, so zu bemessen, daß bei auftre-

der Gieichspannungs-Hochspannungsgenerator iso- tenden Potentialdifferenzen im dynamischen Falle es

liert aufgestellt und über Isoliertransformatoren ge- zwischen den Elektroden zum Durchschlag kommt,

speist wird. Bei einer derartigen Anordnung ist es In Reihe mit diesen Elektroden ist dann zweckmäßi

nicht mehr möglich, die Potentiale aus der Verviel- gerweise ein Dämpfungswiderstand zu schalten,

facherschaltung abzuleiten und damit den Meßspan- 45 Zwar ist es bereits bekannt, in Reihe mit Konden

nungsteiler zu steuern, denn zwischen den Steuer- satoren Induktivitäten zum Zwecke der Messung einer

elektroden 8 und dem Meßwiderstand 2 bzw. der elektrischen Größe zu schalten (deutsche Patentschrif·

Kondensatorenkette 4 tritt jetzt eine Potentialdifferenz ten 495 464 und 568156). In diesen Fällen handel

auf, die der überlagerten Wechselspannung entspricht es sich aber lediglich um Wechselspannungsteiler, be

und mehrere 100 kV betragen kann. Das bedeutet so denen notwendigerweise die Dimensionierungsbedin

aber, daß der Aufbau der Anordnung eines Meßspan- gung, wonach die Induktivität so bemessen ist, daf

nungsteilers gemäß Fig. 2 für den geschilderten die Wechselspannung im wesentlichen an ihr abfällt

Aufbau des Hochspannungsgenerators unbrauchbar nicht gegeben sein kann. Außerdem sind die dortiger

ist. Einrichtungen nicht zwangpotential gesteuert. Folg·

Folglich besteht die Aufgabe, für eine Gleichspan- 55 lieh lagen diesen Lösungen auch andere Aufgabei

nungs-Hochspannungsanlage, die aus einer Reihen- zugrunde,

schaltung, einer Wechselspannungs-Hochspannungs- An Hand eines Ausführungsbeispieles wird nach

quelle und einer Gleichspannungs-Hochspannungs- folgend der Gegenstand der Erfindung näher erläutert

quelle besteht, einen Meßteiler zu schaffen, bei dem In der Zeichnung zeigt

der Einfluß der Leckströme durch Zwangsteuerung 60 Fig. 1 eine Gleichspannungs-Hochspannungs

des Teilers von Zwischenpotentialen der Gleich- anlage gemäß dem Stand der Technik mit einem Meß

spannungs-Hochspannungsquelle aus klein gehalten teiler, der aus einem ohmschen und kapazitiver

wird. Teilerzweig besteht und der einen Steuerwiderstam

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch aufweist, von dem Potentiale für die Elektroden ab

gelöst, daß dem parallelgeschalteten ohmschen und 65 gegriffen sind, die die Spannungsverteilung am Meß

kapazitiven Teilerzweig eine Induktivität (Drossel) in teiler steuern,

Reihe geschaltet ist und daß die Induktivität und die Fig. 2 eine Gleichspannungs-Hochspannungs

Kapazitäten des Teilerzweiges so bemessen sind, daß anlage in Vervielfacherschaltung, wo in. naheliegende

Weise die Potentiale für die Elektroden zur Beein- Gleichspannungs-Hochspannungsgenerators 1 reprä-

flussung der Spannungsverteilung des Meßteilers an sentierende Größe erfaßt. Über der Drossel 11' liegt

Zwischenpotentialen der Gleichspannungs-Hochspan- der Spannungsindikator 14.

nungsanlage abgegriffen sind, Bei der Ausführung nach Fig. 5 liegt der Hoch-

F i g. 3 eine Gleichspannungs-Hochspannungs- 5 Spannungstransformator 10 auf Hochspannungsanlage, die mit einem Prüftransformator in Reihe potential und der Gleichspannungs-Hochspannungsgeschaltet ist, sowie einen Meßteiler, der in erfindungs- generator 1 auf Erdpotential. Demgemäß ist auch die gemäßer Weise in Reihe mit einer Induktivität liegt, Drossel 11 am hochspannungsseitigen Ende dies Meß-

F i g. 4 eine Anordnung, bei der die Induktivität Widerstandes 2 anzuordnen. Die Drossel 11 besteht

durch mehrere in Reihe geschaltete Drosseln realisiert io wiederum aus drei in Reihe geschalteten Drosseln 11',

ist, 11", 11'", denen jeweils ein Kondensator parallel

F i g. 5 eine Anordnung, wo der Hochspannungs- geschaltet ist. Die Aufteilung der Induktivität auf prüftransformator auf Hochspannungspotential und mehrere Drosseln, insbesondere aber die Paralleldie Gleichspannungs-Hochspannungsanlage auf Erd- schaltung von Kondensatoren 15 zu diesen Drosseln potential angeordnet ist und wo die in Reihe mit dem 15 hat, unabhängig davon, ob diese am hochspannungs-Meßteiler geschaltete Induktivität durch mehrere seitigen oder am erdseitigen Ende des Meßteilers anDrosseln realisiert ist, denen Kondensatoren parallel geordnet sind, den Vorteil, daß sich die Stoßspangeschaltet sind, nungsbeanspruchung besser beherrschen liißt. Um

F i g. 6 eine Anordnung, die eine Reihe von Schutz- Resonanzerscheinungen in dieser Parallelschaltung zu

maßnahmen für den dynamischen Fall aufweist. 20 vermeiden, ist es vorteilhaft, die Wicklung der Dros-

Gemäß F i g. 3 ist ein Gleichspannungs-Hochspan- sein 11', 11", 11'" ganz oder teilweise aus Widernungsgenerator 1 mit einem Hochspannungstransfor- standsdraht zu wickeln. Der arithmetische Mittelmator 10 in Reihe geschaltet. Das bedingt, daß der wert der Ausgangsspannung des Gleichspannungs-Gleichspannungs-Hochspannungsgenerator auf Po- Hochspannungserzeugers wird wiederum mittels tential angeordnet wird. Am Ausgang dieser Gleich- 25 eines Stromindikators 13 bestimmt, der in Reihe spannungs-Hochspannungsanlage steht nunmehr eine mit dem Meßwiderstand 2 an seinem erdseitigen mit einer Wechselspannung überlagerte Gleichspan- Ende liegt. Zur Bestimmung des Wechselspannung zur Verfügung, wobei sowohl der Betrag der nungsteiles ist ein Niederspannungskondensator 5 Gleichspannung als auch der der Wechselspannung vorgesehen, über dem die Scheitelwertmeßeinrichfrei einstellbar sind. Die Ausgangsspannung der 30 tung 6 liegt.

Gleichspannungs-Hochspannungsanlage ist an einem In F i g. 6 ist der Hochspannungsprüftransformator

Meßteiler geführt, welcher aus einem Meßwider- 10 wieder erdseitig angeordnet gezeigt. Zum Schütze

stand 2 und einer Kondensatorenkette 4 besteht. Um gegen Überspannungen, die beispielsweise im Falle

die Steuerung der Oberfläche eines Isolierrohres, das des Prüflingsdurchschlages oder des Prüflingsüber-

den Meßwiderstand 2 und die Kondensatorenkette 4 35 Schlages entstehen, ist ein Überspannungsableiter 16

umgibt, mittels Elektroden 8 zu ermöglichen, die vorgesehen. Zur Messung des arithmetischen Mittel-

ihrerseits an den Zwischenpotentialen des Gleich- wertes der Ausgangsspannung dient wiederum der

spannungs-Hochspannungsgenerators 1 angelenkt Stromindikator 3, der hinter der erdseitig angeordne-

sind, liegt in Reihe mit dem Meßteiler eine Induktivi- ten Drossel 11 liegt, die ihrerseits ebenfalls mittels

tat 11. Wird der kapazitive Widerstand der Konden- 40 eines Überspannungsabieiters 17 geschützt ist. Der

satorenkette 4 im Vergleich zur Impedanz der Drossel Wechselspannungsanteil wird hier über einen kapazi-

11 klein gewählt, so steht die vom Transformator 10 tiven Teiler ermittelt, der aus einem Hochspannungs-

erzeugte Wechselspannung praktisch an der Drossel kondensator 18 und dem Niederspannungskondensa-

11 an. Damit ergeben sich an der Kondensatoren- tor 5 besteht.

kette 4 und dem Meßwiderstand 2 Punkte, die gegen- 45 Im vorliegenden Fall muß durch Dimensionierung

über zugänglichen Stellen des Gleichspannungs- gewährleistet sein, daß die Impedanz, gebildet aus der

Hochspannungsgenerators 1 keine Potentialdiflerenz Parallelschaltung der Drossel 11 und den Kondensa-

aufweisen. Legt man in Reihe mit der Drossel 11 noch toren 18 und 5, groß ist gegenüber dem kapazitiven

eine ÄC-Kombination 12, so kann man über der- Widerstand der Kondensatorenkette 4.

selben einen Spannungsindikator 13 anlegen, der den 50 Der Abstand zwischen den Elektroden 8 und den

arithmetischen Mittelwert der Ausgangsspannung er- Elektroden 19 ist dabei so gewählt, daß die im

faßt. dynamischen Falle noch auftretenden Potentialunter-

Dagegen kann der Scheitelwert des Wechselspan- schiede zum Durchschlag führen. Damit wird der nungsanteiles der Ausgangsspannung mittels eines Isolierkörper, der den Meßwiderstand 2 und die Kon-Spannungsindikators 14 erfaßt werden, wenn der 55 densatorenkette 4 umgibt, vor übermäßigen elektri-Spannungsindikator an eine Anzapfung der Drossel sehen Beanspruchungen geschützt. Um diese Durch- 11 angelegt wird. schlage zu dampfen, sind Dämpfungswiderstände 20

In F i g. 4 ist gezeigt, daß die Drossel 11 aus einer vorgesehen.

Reihenschaltung von drei Drosseln 11', 11", 11'" auf- Wird der am erdnächsten angeordnete Dämpfungsgebaut sein kann. Hier liegt in Reihe mit den Dros- 60 widerstand genügend klein gehalten, so kann man geseln 11 ein Stromindikator 3, der eine dem arith- gebenenfalls auf den Überspannungsableiter 17 vermetischen Mittelwert der Ausgangsspannung des ziehten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 MV, der aus einem ohmschen und kapazitiven Hochspannungsteilerzweig besteht und mittels Elek·

1. Meßspannungsteiler für eine sehr hohe, mit troden gesteuert ist, die an Zwischenpotentiale einei einer Wechselspannung Überlagerte Gleichspan- Gleichspannungs-Vervielfachungsanlage angekoppelt nung in der Größenordnung um 1 MV, der aus S sind, und der ferner aus einem Niederspannungsteilereinem ohmschen und einem kapazitiven Hoch- zweig besteht, an dem Meßeinrichtungen liegen. Diespannungsteilerzweig besteht und mittels Elektro- ser Meßteiler ist vor allem für die Spannungsmessung den gesteuert ist, die an Zwischen-Potentialen geeignet, wenn die Amplitude der überlagerten Wecheiner Gleichspannungs-Vervielfachungsanlage an- selspannung unabhängig vom Mittelwert der Gleichgekoppelt sind, und einem Niederspannungsteiler- ι ο spannung ist.

zweig besteht, an dem Meßeinrichtungen liegen, Es ist zur Messung der Gleichspannung von Hoch-

dadurch gekennzeichnet, daß dem spannungs-Gleichspannungsanlagen bekannt, hoch-

parallelgeschalteten ohmschen und kapazitiven ohmige Meßwiderstände einzusetzen, an denen

Teilerzweig eine Induktivität (Drossel) in Reihe entweder eine kleine gut meßbare, die angelegte

geschaltet ist und daß die Induktivität und die 15 Spannung repräsentierende Spannung abgegriffen wird

Kapazitäten des Teilerzweiges so bemessen sind, (Meßteiler) oder mit denen ein Stromindikator, z. B.

daß der Wechselspannungsanteil im wesentlichen ein Drehspulinstrument, in Reihe geschaltet ist. Im

an der Induktivität abfällt. letzteren Falle wird aus dem Strom im Meßwiderstand