DE717809C - Einrichtung zum Pruefen von einseitig geerdeten Hochspannungswandlern - Google Patents

Einrichtung zum Pruefen von einseitig geerdeten Hochspannungswandlern

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DE717809C
DE717809C DES124686D DES0124686D DE717809C DE 717809 C DE717809 C DE 717809C DE S124686 D DES124686 D DE S124686D DE S0124686 D DES0124686 D DE S0124686D DE 717809 C DE717809 C DE 717809C
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Germany
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voltage
phase
capacitor
complex
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Application number
DES124686D
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Alfred Kuebler
Dr-Ing Dr Wilhelm Thal
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/28Provision in measuring instruments for reference values, e.g. standard voltage, standard waveform

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Description

  • Einrichtung zum Prüfen von einseitig geerdeten Hochspannungswandlern Die Prüfung von Spannungswandlern auf Übersetzungs- und Winkelfehler wird in der Regel nach dem Vorschlage von Hohle durch Vergleich mit einem möglichst verlustfreien Normaiwandler vorgenommen, wobei der zu prüfende und der Normatwandler primärseitig parallel liegen und sekundärseitig gegeneinandergeschaltet sind. Die so entstehende Differenzspannung wird dann nach Größe und Phase mittels eines komplexen I(ompensators ausgemessen. Tragbare Einrichtungen, die nach diesem Verfahren arbeiten und in der Regel zum Prüfen von Strom- und Spannungswandlern eingerichtet sind, sind handelsüblich. Sie enthalten einen Hilfsspannungskreis, der von dem Normalwandler gespeist wird und zum Erzeugen der zur I(ompensation der Differenzspannung erforderlichen heiden Spannungskomponenten dient.
  • Wenn es sich nun um die Prüfung eines hIochspannungswandlers handelt, so ist als Normalwandler ebenfalls ein Hochspannungswandler erforderlich. Ein solcher ist aber sehr teuer in der Herstellung und hat ein sehr '.lohes Gewicht, was die Benutzung erheblich erschwert. Es ist deshalb vorgeschlagen worden, in solchem Falle die primäre Hochspannung durch eine Reihenschaltung von zwei Kondensatoren und die Sekundärspannung des zu prüfenden Wandlers durch eine Widerstandsschaltung zu unterteilen. Die von den beiden Spannungsteilern gelieferten Spannungen können dann miteinander verglichen werden. Handelt es sich um die Prüfung eines einseitig geerdeten Hochspannungswandlers, so besteht der kapazitive Spannungsteiler aus einem Hochspannungskondensator und einem mit ihm in Reihe geschalteten, einseitig geerdeten Nieclerspannungskondensator. Um nun an den Klemmen des Niederspannungskondensators eine kleine Meßspannung, z. B. I Volt, zu erhalten, muß die Kapazität dieses Kondensators verhältnismäßig sehr hoch sein. Da nun der Niederspannungskondensator möglichst verlustfrei sein und daher in der Regel als Glimmerkondensator gebaut werden muß, so ergibt sich daraus ein recht kostspieliger und unhandlicher Aufbau, wodurch die Verwendung dieses Verfahrens sehr beschränkt ist.
  • Da nun das handelsübliche, verhältnismäßig leicht tragbare Gerät zum Prüfen von Spannungswandlern nach H o h l e sehr verbreitet ist, ist es im Interesse der Ersparung von neu zu beschaffenden Meßgeräten erwünscht, ein bereits vorhandenes solches Gerät zum Prüfen von einseitig geerdeten Hochspannungstransformatoren ohne Zuhilfenahme eines Normalwandlers oder eines kapazitiven Spannungsteilers benutzen zu können.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Spannungsteiler für die Sekundärspannung einen einseitig geerdeten Widerstand und einen möglichst verlustfreien Niederspannungskondensator und der Spannungsteiler für die primäre Hochspannung einen einseitig geerdeten Widerstand und einen möglichst verlustfreien Hochspannungskondensator enthält und der komplexe Kompensator unter Zuhilfenahme einer Vorrichtung zum Verschieben der Phase um 90° an die Sekundärwicklung des zu prüfenden Transformators angeschlossen ist, um die an dem handelsiiblichen Prüfgerät vorgesehenen Ableseskalen mit der gleichen Teilung benutzen zu können.
  • Da der auf der Sekundärseite vorgesehene Kondensator in diesem Falle n.ur eine sehr geringe Kapazität aufzuweisen braucht, so ergibt sich auf diese Weise eine handliche und verhältnismäßig billig herzustellende Einrichtung.
  • Fig. I zeigt ein grundsätzliches Schaltbild der neuen Einrichtung. Dabei ist 1 die einseitig an eine Hochspannungsleitung angeschlossene, anderseits geerdete Hochspannungswicklung und 3 die ebenfalls einseitig geerdete Sekundärwicklung eines zu prüfenden Hochspannungstransformators. Die Sekundärspannung U2 ist durch einen Niederspannungskondensator 4 sowie einen Widerstand 5 und die primäre Hochspannung U1 durch einen Hochspannungskondensator 6, dem aus noch zu erörternden Gründen zweckmäßig ein Vorwiderstand 6' hinzugefügt wird, und einen W Widerstand 7 unterteilt. Dadurch entstehen die entsprechenden Teilspannungen U4, U5, -G, U7. An die nicht geerdeten Enden der Widerstände 5 und 7 wird ein an sich bekannter komplexer I(ompensator 8 angeschlossen.
  • Fig. 7 zeigt eine vektorielle Darstellung der Spannungsverhältnisse bei der in Fig. I dargestellten Schaltung. Dabei sind die Maßstäbe der Deutlichkeit halber so gewählt, daß die Sekundärspannung U2 halb so groß erscheint wie die Primärspannung U1. Nimmt man nun zunächst an, daß der Vorwiderstand 6' gleich Null sei und die Spannungsteiler im ührigen so bemessen sind, daß die Spannungen U5 und U7 gleich groß sind, so würde sich entsprechend der gestrichelt eingezeichneten Spannungsverteilung eine Phasenabweichung zwischen den Spannzungen t und U7 ergeben. Wie man aus der in Fig. 2 ausgezogen angedeuteten Lage der Vektoren ersieht, ist es aher möglich. durch eine geeignete Bemessung des Vorwiderstandes G zu erreichen, daß die beiden durch den komplexen Kompensator 8 zu vergleichenden Spannungen U5 und U7 nicht nur gleich groß, sondern auch unter dem gleichen Winkel 90°-ß gegen die zunächst in der Phase gleichliegend angenommenen Spannungen U1 und U2 verschoben sind.
  • Die Bedingung dafür ergibt sich aus der Gleichung: tg ß = U5/U4 = (U7 + U6') / U6 oder = # C6 (R7 + R6') = # C4 R5, wo # die Kreisfrequenz des Wechselstromnetzes, C4C6 die Kapazitäten der Kondensatoren 4 bzw. 6 und X;, R6,, R7 die Ohmschen Widerstandsbeträge der entsprechend bezeichneten Widerstande sind.
  • Ist z. B. C6=40pF, U1=50kV, U2=100 Volt und soll U5 = 1 Volt sein, so ergibt sicl R5 zu 318,5 Ohm und tg ß für # = 314 zu 314#0,1#10-6#318,5 # 0,01 bzw. ß = 35'.
  • Aus der obigen Bedingung folgt dann: R7 = 1592,5 Ohm und R7 + R6' 0,01#1012 = # 796 000 Ohm 314#40 und somit R6' # 794 400 Ohm. Die Kondensatoren C4 und C6 sollen möglichst fehlerfrei sein.
  • Wenn nun der zu prüfende Wandler Übersetzungs- und Winkelfehler aufweist, so ergibt sich das in Fig. 3 dargestellte Vektordiagramm, wobei die beiden Spannungen U5 und U7 um einen entsprechenden Fehlwinkel # in der Phase gegeneinander verschoben sinl und entsprechend dem Übersetzungsfehler des zu prüfenden Wandlers auch in der Größe nicht übereinstimmen. Die in dem komplexen Kompensator 8 auszumessende Ausgleichspannung UX läßt sich nun in die Komponenten Uü (in Phase mit U5) und U (senkrecht dazu) zerlegen, wobei tü praktisch dem Übersetzungsfehler und U dem Winkelfehler des zu prüfenden Wandlers entspricht, weil die Phasenabweichung der Spannungen U5 und U7 von der 90°-Richtung zu U2 bzw. U1, wie an dem Zahlenbeispiel erläutert, praktisch zu vernachlässigen ist.
  • Es hat sich nun gezeigt, daß bei der Verwendung von Spannungsteilern, die aus je einem einseitig geerdeten Widerstand und einem sich daran anschließenden Kondensator bestehen, die dem Übersetzungsfehler entsprechende Komponente Uü in der Phase praktisch um 90° und die dem Phasenfehler entsprechende Komponente U praktisch um 0° gegen die Sekundärspannung U2 verschoben ist, während dies bei Benutzung der Wandlerprüfeinrichtung nadl Hohle umgekehrt ist. Man müßte also bei Benutzung des komplesen Kompensators der handelsüblichen Einrichtung bei Verwendung von Spannungsteilern gemäß der Erfindung zum Bestimmen des Übersetzungsfehlers den die Winkelteilung und zum Bestimmen des Phasenfehlers den die Prozentteilung tragenden Äießdraht benutzen. Dies wäre aber deshalb nachteilig, weil die Teilung der beiden Schleifdrähte ungleich ist und daher eine besondere Eichung und eine doppelte Einteilung vorgenommen werden müßte, wobei auch Irrtümer nicht ausgeschlossen waren.
  • Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist gemäß der Erfindung der komplexe Kompensator unter Zuhilfenahme einer Vorrichtung zum Verschieben der Phase um 90° an die Sekundärwicklung des zu prüfenden Transformators angeschlossen. Zu diesem Zweck kann z. B. die Ausgleichspannung dem komplexen Kompensator iiber eine eisenlose Gegeninduktivität zugeführt werden. Dabei ist es mit an sich bekannten Mitteln zu erreichen, daß der Strom in der Primärwicklung der Gegeninduktivität in Phase mit der ,Xusgleichspannung liegt. Die sekundär induzierte Spannung, die in diesem Falle als I eerlaufspannung zu bezeichnen ist, da es sich ja am eine I(ompensationsmessung handelt, ist dann gegen diesen Strom in der Phase um 900 verschoben.
  • In noch einfacherer Weise läßt sich dasselbe dadurch erreichen, daß der Hilfskreis über eine Vorrichtung zum Verdrehen der Phase um 900 an die Sekundärspannung des zu prüfenden Wandlers angeschlossen wird.
  • Diese Lösung liegt dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel zugrunde, wobei angenommen ist, daß das handelsübliche Meßwandlerprüfgerät nach Hohle durch eine Zusatzeinrichtung ergänzt werden soll, die die erforderlichen Zusatzteile enthält.
  • In Fig. 4 ist das handelsübliche Gerät mit 9 und das Zusatzgerät mit IO bezeichnet. Dieses enthält die die beiden Spannungsteiler bildenden Schaltelemente, nämlich einen an die Sekundärwicklung 3 angeschlossenen Glimmerkondensator 4, den zugehörigen Widerstand 5 sowie die mit einem außerhalb des Zusatzgerätes aufzustellenden Hochspannungskondensator 6 verbundenen Widerstände 6' und 7 in einer Schaltung nach Fig. r. Außerdem ist in das Zusatzgerät 10 eine Vorrichtung zum Drehen der Phase der Sekundärspannung des zu prüfenden Wandlers um 90° enthalten. bestehend aus einem Kondensator 11, einer Drosselspule 12 und Widerständen I3 bis I6 in einer an sich bekannten Brückenschaltung. Die Diagonale der Brückenschaltung ist an zwei mit U, V (Z) bezeichnete Klemmen angeschlossen. Außerdem enthält das Zusatzgerät zwei mit A, B bezeichnete Klemmen für die an den komplexen Kompensator des Gerätes 9 anzuschließende Ausgleichspannung UX sowie eine Erdklemme E.
  • Das Wandlerprüfgerät 9 trägt je zwei Klemmen £. T (N) und U, T' (X), die bei der üblichen Benutzung des Gerätes an einen Normalwandler bzw. den zu prüfenden Wandler anzuschließen sind. Beim Benutzen des Gerätes gemäß der Erfindung in Verbindung mit dem Zusatzgerät 10 sind die Klemmen U, V (N) jedoch mit den Klemmen U,V (Z) des Zusatzgerätes zu verbinden, während die I(lemmen U, V (X) ebenso wie die zum Anschluß einer Bürde bestimmten Klemmen I7 frei bleiben.
  • Das Gerät g schließt im übrigen in der üblichen Weise einen Hilfskreis zum Erzeugen der zur Kompensation dienenden Spannungskomponenten ein, der Schleifdrähte 18 und 19 enthält und mittels eines Transformators 20 über eine zur Phasendrehung dienende, aus einem Kondensator 21 und zwei Widerständen 22 und 23 bestehenden Schaltung an die mit U, V (X) bezeichneten Klemmen angeschlossen ist. Bei der üblichen Prüfung mittels eines Normalwandlers dient der Schleifdraht 18 zum Ermitteln des Übersetzungsfehlers und der Schleifdraht 19 zum Ermitteln des Winkelfeblers des zu prüfenden Wandlers. Hierbei ist ein Schalter 24 zu schließen, der die Klemme V (N) mit der Klemme 1 rerbindet und ebenso eine die Klemmen A und B verbindende Lasche 25.
  • -Zum Benutzen des Gerätes 9 gemäß der Erfindung sind die Klemmen A, B mitden gleichbezeichneten Klemmen des Zusatzgerätes 10 zu verbinden. Der Schalter24 wird geöffnet und die Lasche 25 gelöst. Dadurch wird die an den Klemmen 4. B entstehende Ausgleichspannung UX über einen Widerstand 26, die jeweils eingeschalteten Teile der Schleifdrähte I8, 19 und ein Galvanometer 27 geschlossen, so daß die Spannung UX durch die an den Schleifdrähten eingestellten Spannungskomponenten Uü bzw. T kompensiert werden kann. Zeigt das Galvanometer keinen Ausschlag, so kann man ebenso wie bei dem üblichen Prüfverfahren an der Teilung des Schleifdrahtes I8 den Übersetzungsfehler und an der Teilung des Schleifdrahtes 19 den Winkelfehler unmittelbar ablesen.
  • Die Einrichtung gemäß der Erfindung hat noch den weiteren Vorteil, daß man sie gegebenenfalls auch zum Prüfen der Verluste eines Hochspannungskondensators benutzen kann. wenn ein möglichst verlustfreier bzw. ein in seinen Fehlern bekannter Normalwandler zur Verfügung steht. In diesem Falle kann die gleiche Schaltung benutzt werden, wobei 6 der zu prüfende Hochspannungskondensator und 1, 3 der Normalwandler ist.

Claims (3)

  1. P A T E N T A N S P R Ü C H E : 1. Einrichtung zum Prüfen von einseitig geerdeten Hochspannungswandlern, bei der sowohl die Sekundärspannung des zu prüfenden Spannungswandlers als auch die primäre Hochspannung durch je einen Ohmsclle W Widerstände enthaltenden Spannungsteiler unterteilt sind und die zwischen den Abzweigpunkten je eines Spannungsteilers abgegriffene Ausgleichspannung mittels eines komplexen I(ompensators nach Größe und Phase ausgemessen wird, unter Anwendung eines zum Prüfen von Meßwandlern mit Hilfe eines Vergleichswandlers bestimmten handelsüblichen Prüfgeräts nach Hohle, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler für die Sekundärwicl;lung einen einseitig geerdeten Widerstand (5) und einen moglichst verlustfreien Niederspannungskondensator (4) und der Spannungsteiler für die primäre Hochspannung einen einseitig geerdeten Widerstand (7) und einen möglichst verlustfreien Hochspannungskondensator (6) enthält und der komplexe Kompensator (8) unter Zuhilfenahme einer Vorrichtung zum Verschieben der Phase um 900 an die Sekundärwiclilung (3) des zu prüfenden Transformators angeschlossen ist, um die an dem handelsüblichen Prüfgerät vorgesehenen Ableseskalen mit der gleichen Teilung benutzen zu können.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Nusgleichspannung (Ux) dem komplexen Kompensator über eine eisenlose Gegeninduktivität zugeführt wird.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsspannungskreis des Rompensators über eine Vorrichtung zum Verdrehen der Phase um 90° (11 bis 16) an die Sekundärspannung des zu prüfenden Transformators angeschlossen ist.
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