DE2462252A1 - High voltage measurement capacitor - includes conductor of fully insulated metal enclosed switchgear and an electrode - Google Patents
High voltage measurement capacitor - includes conductor of fully insulated metal enclosed switchgear and an electrodeInfo
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Abstract
Description
Anordnung mit einem Ho chspannungsmeßkondens ator Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung mit einem Hochspannungsmeßkondensator, insbesondere mit einem von einem Hochspannungsleiter einer vollisolierten, metallgekapselten Hochspannungsschaltanlage und einer diesem zugeordneten flächenhaften Elektrode gebildeten Hochspannungsmeßkondensator, an den als Oberspannungskondensator zur Bildung eines kapazitiven Spannungsteilers ein weiterer Kondensator als Unterspannungskondensator mit einer nachgeordneten Verstärkereinrichtung angeschlossen ist.Arrangement with a Ho chspannungsmeßkondens ator The invention relates on an arrangement with a high-voltage measuring capacitor, in particular with one of a high-voltage conductor of a fully insulated, metal-enclosed high-voltage switchgear and a high-voltage measuring capacitor formed therewith associated with the planar electrode, as a high-voltage capacitor to form a capacitive voltage divider another capacitor as an undervoltage capacitor with a downstream one Amplifier device is connected.
Wird mit einem Hochspannungsmeßkondensator .in einer Anordnung mit einem Unterspannungskondensator zur Bildung eines kapazitiven Spannungsteilers eine Messung der Hochspannung vorgenommen, dann läßt sich eine Spannungsmessung ohne wesentlichen Fehler nur dann durchführen, wenn die Kapazität des Hochspannungsmeßkondensators bei konstantem Wert des Unterspannungskondensators einen gleichbleibenden Wert aufweist. Da ein Hochspannungsmeßkondensator in der Regel zumindest Temperaturänderungen ausgesetzt ist und sein Dielektrikum eine Temperaturabhängigkeit zeigt, ergeben sich bei der Spannungsmessung mit einem Hochspannungsmeßkondensator meistens mehr oder weniger große Fehler.Comes with a high-voltage measuring capacitor .in an arrangement with an undervoltage capacitor to form a capacitive voltage divider Measurement of the high voltage carried out, then a voltage measurement can be carried out without Only carry out significant errors if the capacitance of the high-voltage measuring capacitor has a constant value with a constant value of the undervoltage capacitor. Since a high-voltage measuring capacitor is usually exposed to at least temperature changes is and its dielectric shows a temperature dependence, result in the Voltage measurement with a high voltage measuring capacitor mostly more or less big mistake.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine genaue Spannungsmessung unbeeinflußt von Änderungen der Kapazität des Hochspannungsmeßkondensators durchzuführen, die durch äußere Einflüsse auf das Dielektrikum und die geometrischen Abmessungen, z.B.The invention is based on the object of an accurate voltage measurement to carry out unaffected by changes in the capacitance of the high-voltage measuring capacitor, those caused by external influences on the dielectric and the geometric dimensions, e.g.
durch Änderungen von Temperatur, Druck und dergleichen, verursacht sein können.caused by changes in temperature, pressure and the like could be.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Anordnung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dem Hochspannungsmeßkondensator benachbart ein Hilfskondensator zugeordnejund b Hilfskondensator ist Bestandteil einer Auswerteeinrichtung, die ein einer durch äußere Einflüsse verursachten Kapazitätsänderung des Hilfskondensators entsprechendes Signal erzeugt; an die Auswerteeinrichtung ist eine Meldeeinrichtung zur Signalisierung der Kapazitätsänderung und/oder die Verstärkungseinrichtung zur Kompensation von durch dieselben äußeren Einflüsse verursachten Kapazitätsänderungen des Hochspannungsmeßkondensators nachgeordnet.To solve this problem, in an arrangement, the above described According to the invention, an auxiliary capacitor is adjacent to the high-voltage measuring capacitor zugeordnejund b auxiliary capacitor is part of an evaluation device that a change in capacitance of the auxiliary capacitor caused by external influences corresponding signal generated; to the evaluation device is a reporting device for signaling the change in capacitance and / or the amplification device for Compensation for changes in capacity caused by the same external influences downstream of the high-voltage measuring capacitor.
Die erfindungsgemäße Anordnung weist den Vorteil auf, daß entweder durch eine Signalisierung der- Kapazitätsänderung des Hilfskondensators das Meßergebnis der Hochspannungsmessung beeinträchtigende Änderungen der Kapazität des Hochspannungsmeßkondensators signalisiert werden können, so daß die Messung unterbrochen wird, und/oder daß die Kapazitätsänderung des Hilfskondensators mittels der Auswerteeinrichtung ausgewertet und in Abhängigkeit von dem Signal der Auswerteeinrichtung eine Erhöhung oder Erniedrigung des Verstärkungsfaktors zur Kompensation von Einflüssen von Kapazitätsänderungen des Hochspannungsmeßkondensators auf die Ausgangsgröße der Verstärkereinrichtung vorgenommen wird. Im letzteren Falle kann die Messung der Hochspannung ohne nennenswerten Fehler, beispielsweise auch bei Temperaturänderungen, weitergeführt werden. Die Genauigkeit einer Spannungsmessung mit der erfindungsgemäßen Anordnung ist daher beispielsweise auch bei Temperaturänderungen nicht beeinflußt.The arrangement according to the invention has the advantage that either the measurement result by signaling the change in capacitance of the auxiliary capacitor Changes in the capacitance of the high-voltage measuring capacitor which adversely affect the high-voltage measurement can be signaled so that the measurement is interrupted, and / or that the Change in capacitance of the auxiliary capacitor evaluated by means of the evaluation device and an increase or decrease depending on the signal from the evaluation device the gain factor to compensate for the effects of changes in capacitance of the high-voltage measuring capacitor to the output variable of the amplifier device is made. In the latter case, the measurement of the high voltage can be carried out without any significant Errors, for example also in the event of temperature changes, can be continued. the Accuracy of a voltage measurement with the arrangement according to the invention is therefore for example not influenced by temperature changes.
Der Hilfskondensator braucht nicht in jedem Falle ein mit dem Dielektrikum des Hochspannungsmeßkondensators übereinstimmendes Dielektrikum aufweisen; beispielsweise ist es möglich, das unterschiedliche Verhalten des Dielektrikums des Hilfskondensators infolge von beispielsweise Temperatur- und Druckänderungen durch eine entsprechend gestaltete Auswerteeinrichtung zu berücksichtigen, so daß auch bei unterschiedlichem Dielektrikum des Hilfskondensators und des Hochspannungsmeßkondensators in Einfluß von Kapazitätsänderungen des Hochspannungsmeßkondensators auf das Meßergebnis der Hochspannungsmessung ausgeschaltet ists Da bei Kondensatoren mit unterschiedlichem Verhalten des Dielektrikum ein verhältnismäßig großer Schaltungsaufwand in der Auswerteeinrichtung erforderlich ist, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Dielektrikum des Hochspannungsmeßkondensators hinsichtlich seines Temperatur- und/oder Druckverhaltens mit dem des Hilfskondensators übereinstimmt. Der Einfachheit halber wird man bestrebt sein, einen Hilfskondensator mit demselben Dielektrikum zu verwenden, wie es im Hochspannungsmeßkondensator vorhanden ist. Außerdem sollte der Hilf skondensator zweckmäßigerweise so ausgebildet sein, daß seine durch thermische Ausdehnungen hervorgerufenen Kapazitätsänderungen proportional zu denen des Hochspannungsmeßkondensators sind.The auxiliary capacitor does not always need to be connected to the dielectric of the high-voltage measuring capacitor have matching dielectric; for example it is possible the different behavior of the dielectric of the auxiliary capacitor as a result of, for example, temperature and pressure changes by a corresponding designed evaluation device to be taken into account, so that even with different Dielectric of the auxiliary capacitor and the high-voltage measuring capacitor in influence of changes in capacitance of the high-voltage measuring capacitor on the measurement result of the High voltage measurement is switched off Since with capacitors with different behavior of the dielectric a relatively large circuit complexity is required in the evaluation device, it is considered advantageous if the dielectric of the high-voltage measuring capacitor with regard to its temperature and / or pressure behavior corresponds to that of the auxiliary condenser. Of simplicity for the sake of this, one will strive to have an auxiliary capacitor with the same dielectric to be used as it is present in the high-voltage measuring capacitor. Also should the auxiliary skondensator advantageously be designed so that its by thermal Expansion caused changes in capacitance proportional to those of the high-voltage measuring capacitor are.
Insbesondere in den Fällen, in denen lediglich eine Signalisierung einer die Hochspannungsmessung störend beeinflussenden Anderung der Kapazität des Hochspannungsmeßkondensators erwunscht ist, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Auswerteeinrichtung einen Oszillator enthält, dessen frequenzbestimmendes Glied der Hilfskondensator ist; die Abweichung der Frequenz des Oszillators von einer Nennfrequenz stellt dann ein Maß für die Änderung der Kapazität dar.Especially in those cases where there is only one signaling a change in the capacitance of the high voltage measurement that has a disruptive effect High voltage measuring capacitor is desired, it is considered advantageous if the evaluation device contains an oscillator whose frequency-determining element is the auxiliary capacitor; the deviation of the frequency of the oscillator from one Nominal frequency then represents a measure of the change in capacitance.
Als besonders vorteilhaft wird eine Ausbildung der Auswerteeinrichtung der erfindungsgemäßen Anordnung angesehen, bei der die Auswerteeinrichtung eine Brückenschaltung enthält, deren einer Brückenzweig von dem Hilfskondensator gebildet ist, während in den übrigen Brückenzweigen zusätzliche Kondensatoren angeordnet sind; an die eine Bruckendiagonale ist eine Wechselspannung und an die andere Brückendiagonale ein Differenzverstärker angeschlossen, dessen Ausgangsgröße das Signal der Auswerteeinrichtung darstellt. Die Ausgangsgröße der Brückenschaltung kann sowohl zur Signalisierung einer Kapazitätsänderung als auch zur Kompensation der Kapazitätsänderung benutzt werden, indem die Ausgangsgröße auch an die Verstärkereinrichtung angeschlossen ist.A design of the evaluation device is particularly advantageous viewed the arrangement according to the invention, in which the evaluation device a Contains bridge circuit, one branch of which is formed by the auxiliary capacitor is, while additional capacitors are arranged in the remaining bridge branches are; an alternating voltage is applied to one bridge diagonal and to the other bridge diagonal a differential amplifier is connected, the output variable of which is the signal of the evaluation device represents. The output of the bridge circuit can be used both for signaling a change in capacitance as well as to compensate for the change in capacitance by also connecting the output variable to the amplifier device is.
Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung zur Kompensation des Einflusses von Kapazitätsänderungen des Hochspannungsmeßkondensators auf das Ergebnis einer Spannungsmessung wiedergegeben.An exemplary embodiment is shown in the figure to explain the invention the arrangement according to the invention for compensating for the influence of changes in capacitance of the high-voltage measuring capacitor reproduced on the result of a voltage measurement.
In der Figur ist in einem schematisch angedeuteUn Gasraum 1 ein Hochspannungsmeßkondensator .22 untergebracht, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Hochspannung führenden Leiter 3 und einer diesen Hochspannungsleiter 3 umgebenden zylindrischen Elektrode 4 besteht. Die zylindrische Elektrode 4 kann beispielsweise auf einem Gießharzkörper 5 aufgebracht sein, der an seinen abgerundeten Stirnseiten isoliert von der zylindrischen Elektrode 4 jeweils eine Schutzringelektrode 6 bzw. 7 aufweist; sowohl die zylindrische Elektrode 4 als auch die Schutzringelektroden 6 und 7 können von leitenden Belägen auf dem Isolierkörper 5 gebildet sein. An seinem äußeren Umfange kann der Isolierkörper 5 einen weiteren leitenden Belag tragen, der über eine Leitung 9 geerdet ist. Der Isolierkörper 5 mit den genannten leitenden Belägen kann in einem Rohrstück einer vollisolierten metallgekapselten Hochspannungsschaltanlage untergebracht sein, wobei dann der Gasraum 1 von dem Innenraum der Hochspannungsschaltanlage gebildet ist. In the figure, in a schematically indicated gas space 1, there is a high-voltage measuring capacitor .22 housed, which in the illustrated embodiment consists of a high voltage leading conductor 3 and this high voltage conductor 3 surrounding cylindrical Electrode 4 is made. The cylindrical electrode 4 can, for example, on a Cast resin body 5 be applied, which insulates at its rounded end faces of the cylindrical electrode 4 each has a guard ring electrode 6 or 7; both the cylindrical electrode 4 and the guard ring electrodes 6 and 7 can be formed by conductive coatings on the insulating body 5. In its outer circumference the insulating body 5 can carry a further conductive coating, which is via a line 9 is grounded. The insulating body 5 with said conductive coatings can in one Pipe section of a fully insulated metal-enclosed high-voltage switchgear be, in which case the gas space 1 is formed by the interior of the high-voltage switchgear is.
Die zylindrische Elektrode 4 ist über eine Leitung 10 mit einem Unterspannungskondensator 32 verbunden, der mit dem von dem Hochspannungsleiter 3 und der zylindrischenElektrode 4 gebildeten Hochspannungsmeßkondensator 2 einen kapazitiven Spannungsteiler bildet.The cylindrical electrode 4 is connected via a line 10 to an undervoltage capacitor 32 connected to that of the high voltage conductor 3 and the cylindrical electrode 4 formed high voltage measuring capacitor 2 forms a capacitive voltage divider.
An den Unterspannungskondensator 32 ist ein von einem Operationsverstärker 33 gebildeter Vorverstärker angeschlossen, dem ein von einem weiteren Operationsverstärker gebildeter Leistungsverstärker 34 nachgeordnet ist. An den Ausgang des Leistungsverstärkers 34 ist eine Primärwicklung 35 eines Ausgangswandlers 36 angeschlossen, an dessen Sekundärwicklung 37 eine Bürde 38 liegt.An operational amplifier is connected to the undervoltage capacitor 32 33 formed preamplifier connected to which one of a further operational amplifier formed power amplifier 34 is downstream. To the output of the power amplifier 34, a primary winding 35 of an output transducer 36 is connected to the Secondary winding 37 has a load 38.
Im Gasraum 1 ist dem Hochspannungsmeßkondensator 2 benachbart ein Hilfskondensator 39 mit einem dem Aufbau des Hochspannungsmeßkondensators 2 ähnlichen Aufbau angeordnet. Der Hilfskondensator 39 liegt in einer Brückenschaltung einer Auswerteeinrichtung 40 in Reihe mit einem weiteren Kondensator 41 in einer Brückenhälfte; in der anderen Brückenhälfte befinden sich weitere Kondensatoren 42 und 43. An eine Diagonale 44, 45 der Brückenschaltung ist über eine Verbindungsleitung 46 die Ausgangsspannung des Leistungsverstärkers 34 angeschlossen. An die weitere Brückendiagonale 47, 48 der Brückenschaltung ist ein als Differenzverstärker 49 geschalteter Operationsverstärker angeschlossen. Von dem Differenzverstärker 49 wird an seinem Ausgang 50 eine Ausgangsgröße abgegeben, die hinsichtlich ihres Wertes ein Maß für den Betrag der Kapazitätsänderung im Hilfskondensator 39 darstellt und bezüglich ihrer Phasenlage einen Anhalt über die Art der Änderung der Kapazität im Hilfskondensator 39 in positiver oder in negativer Richtung von einem angenommenen Ausgangswert aus gibt. Die Ausgangsgröße des Differenzverstärkers 49 wird über einen Widerstand 51 einem Eingang 52 des Leistungsverstärkers 34 zugeführt, mit dem auch der Ausgang des Vorverstärkers 33 verbunden ist. Der andere Eingang 53 des Leistungsverstärkers 34 ist an Masse angeschlossen. Am Ausgang 54 des Leistungsverstärkers 34 ergibt sich demzufolge eine Ausgangsgröße, in der die Änderung der Kapazität des Hilfskondensators 39 berücksichtigt ist.In the gas space 1, the high-voltage measuring capacitor 2 is adjacent Auxiliary capacitor 39 with a structure of the high-voltage measuring capacitor 2 similar Structure arranged. The auxiliary capacitor 39 is located in a bridge circuit Evaluation device 40 in series with a further capacitor 41 in one Bridge half; in the other half of the bridge there are more capacitors 42 and 43. To one Diagonal 44, 45 of the bridge circuit is the output voltage via a connecting line 46 of the power amplifier 34 is connected. To the other bridge diagonal 47, 48 The bridge circuit is an operational amplifier connected as a differential amplifier 49 connected. The differential amplifier 49 has an output variable at its output 50 given, which in terms of their value is a measure of the amount of change in capacity represents in the auxiliary capacitor 39 and with regard to their phase position a clue about the type of change in the capacitance in the auxiliary capacitor 39 in positive or negative Direction from an assumed initial value. The output of the differential amplifier 49 is fed to an input 52 of the power amplifier 34 via a resistor 51, to which the output of the preamplifier 33 is also connected. The other entrance 53 of the power amplifier 34 is connected to ground. At the output 54 of the power amplifier 34 accordingly results in an output variable in which the change in capacitance of the auxiliary capacitor 39 is taken into account.
Da die Änderung der Kapazität im Hilfskondensator 39 der Kapazitätsänderung im Hochspannungsmeßkondensator 2 bei Temperatur-, Druck- und/oder Gasgemischänderungen proportional ist, ist bei entsprechender Auslegung der dargestellten Anordnung am Ausgang 54 des Leistungsverstärkers 34 eine Meßgröße gewonnen, die unabhängig von Anderungen der Kapazität des Hochspannungsmeßkondensators 2: der Spannung am Hochspannungsmeßkondensator proportional ist. An der Bürde 38 läßt sich also in jedem Falle eine Spannung abnehmen, die mit der Hochspannung über ein konstantes Ubersetzungsverhältnis verknüpft ist.Since the change in capacitance in the auxiliary capacitor 39 is the change in capacitance in the high-voltage measuring capacitor 2 in the event of temperature, pressure and / or gas mixture changes is proportional, if the arrangement shown is appropriately designed, it is on Output 54 of the power amplifier 34 obtained a measured variable that is independent of Changes in the capacitance of the high-voltage measuring capacitor 2: the voltage on the high-voltage measuring capacitor is proportional. In any case, a voltage can be taken from the load 38, which is linked to the high voltage via a constant transmission ratio.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel läßt sich gegebenenfalls (angedeutet durch eine strichlierte Leitung 55) ein Relais 56 an den Ausgang 50 des Differenzverstärkers 49 anschließen, mit dessen Kontakt 57 eine Signallampe 58 an eine Batterie 59 anschließbar ist. Ein Aufleuchten der Signallampe 58 signalisiert dann eine Änderung der Kapazität des HochspannungsmeBkondensators.In the illustrated embodiment, if necessary (indicated by a dashed line 55) a relay 56 to the output 50 of the differential amplifier 49, with its contact 57 a signal lamp 58 can be connected to a battery 59. An illumination of the signal lamp 58 signals then a change in the capacitance of the high-voltage measuring capacitor.
Mit der Erfindung wird eine Anordnung mit einem Hochspannungsmeßkondensator vorgeschlagen, mit der eine exakte Messung der Hochspannung auch bei beispielsweise durch Temperaturänderungen verursachten Änderungen der Kapazität des Hochspannungsmeßkondensators möglich ist. The invention provides an arrangement with a high-voltage measuring capacitor proposed with which an exact measurement of the high voltage also for example changes in the capacitance of the high-voltage measuring capacitor caused by changes in temperature is possible.
1 Figur 5 Patentansprüche 1 Figure 5 claims
Claims (5)
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