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Ho chohmwiderstand für Hochspannungsmessung
Bei der genauen direkten
Messung der Große und Phasenlage hoher Wechselspanmngen werden in der RegeL dem
Meßinstrument besonders ausgebildete Hochohmwiderstände vorgeschaltet, die üblicherweise
von einem Schirmwiderstand umgeben sind, um die Ausbildung kapazitiver Ströme, die
als Folge des äußeren elektrischen Feldes auftreten und das Meßergebnis nach Größe
und Phasenlage fälschen können, zu vermeiden.
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Es hat sich jedoch gezeigt, daß allein durch d.ie Anwendung von Schirmwiderständen
eine ausreichende Abschirmung nicht erreicht werden kann, so daß mit derartigen
Hochohmwiderständen genaue Messungen nicht zu erzielen sind. Die Ursache hierfür
ist einerseits in dem Austreten von Streukraftlinien aus der von Meß- und Schirmwiderstand
gebildeten Anordnung und andererseits in dem inhomogenen Verlauf der elektrischen
Kraftlinien innerhalb des Schirmwiderstandes zu erblicken. Es ist zwar bereits ein
Hochohmwiderstand bekannt, der aus einem Meß- und einem Schirmwiderstand besteht,
die koaxial in einem topfförmigen Isolator angeordnet sind, und bei dem der Isolator
oben mit einer metallenen Kappe abgeschlossen ist. Eine derartige Anordnung gestattet
aber immer noch den Austritt von Streu. kraftlinien aus dem nicht abgeschirmten
unteren Isolatorteil. Darüber hinaus weisen bei diesem be-
kannten
Hochohmwiderstan.d die Meß- und Schirmwiderstände eine unterschiedliche Ausdehrmng'
in axialer Richtung auf, so daß sich eine inhomogene und nicht achsparallele Feldverteilung
zwischen Meß- und Schirmwiderstand ergibt Weiterhin ist es im Zusammenhang mit Kaskadenstromwandlern
bereits bekannt, deren Elemente durch Metallkappen abzudecken. Abgesehen davon,
daß ein solcher Stromwan'dler einen von einem Hochohmwi derstand unterschiedlichen
Aufbau. aufweist, wilrd auch bei dem bekannten Wandler keine gleichmäßige Potentialvertei
lung erzielt, da dessen obere Kappe mit Primärwicklung und Eisenkern des oberen
Kaskadengliedes und seine untere Kappe mit Sekundärwicklung und Eisenkern des unteren
Kaskadengliedes leitend verbunden sind.
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Es sei ferner ein Widerstand: für Messungen mit Wechselstrom als
bekannt erwähnt, der zur Ausschaltung der Kapazität des Widerstandsdrahtes einen
zweiten, von ihm isolierten, ebenfalls stromdurchflossenen Widerstandskörper in
Gestalt eines zusammenhängenden, den Widerstandsdraht in seiner ganzen Länge umhüllenden
Schutzmantels aufweist Ein derartiger Widerstand ist jedoch als Hcchohmwiderstand
zur Messung hoher Wechselspannungen nicht verwendbar, da keine Möglichkeit besteht,
die während des Meßvorganges auÜ tretende Wärme abzuführen.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Hochohmwiderstand zur genauen Messung
der Größe und Phasenlage hoher Wechselspannungen, bei dem zur Abschfrmung des Einflusses
des äußeren elektrischen Feldes ein den Meßwiderstand umgebender Schirmwiderstand
vorgesehen und der dadurch gekennzeichnet ist, daß offene Stellen zwischen beiden
Widerstandskörpern, durch welche elektr ische 5 treukraftl inien von dem Meßwiderstand
nach außen dringen können, mittels besonderer Elektroden verschlossen sind, und
d'aß diese Elektroden derart angeordnet sind, daß die elektrischen Kraftlinien innerhalb
des Schirmwiderstandes, insbesondere zwischen Schirm- und Meßwiderstand, homogen
und parallel zur Symmetrieachse des Meßwiderstandes verlaufen.
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Eine besonders günstige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hochohmwiderstandes
besteht darin, - daß Meß- und Schirmwiderstand als koaxiale Zylinder, vorzugsweise
als koaxiale zylindrische Spulen, ausgebildet und ihre beiden offenen Enden durch
senkrecht zur Spulenachse angeordnete, hauben- oder plattenförmige Elektroden abgeschlossen
sind. Die obere Elektrode erhält dabei des Potential der oberen Enden von Meß- und
Schirmwiderstand, die untere ELektrode das Potential der unteren Widerstandsenden.
Die Wicklungen für Meß- und Schirmwiderstand können in bekannter Weise aus Widerstandsdraht
oder Widerstandskordel bestehen und auf einen festen Spulenkörper aufgebracht sein.
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Bei einem gemäß der Erfindung ausgebiddeten Hochohmwi derstand ist
das Auftreten kapazitiver Streufelder mit Sicherheit vermieden, so daß sich fehlerfreie
Meßergebnisse erzielen lassen. Wenn jedoch die Abschirmelektroden zugleich als Halterung,
beispielsweise für die Widerstandskörper, verwendet werden sollen, so können die
dazu benötigten Bohrungen, Rillen, Schrauben usw. feldverzerfend wirken Dies kann
gemäß weiterer Aus bildung des Erfindungsgegenstandes durch Anbringen von zusätzlichen,
jedoch in entgegengesetztem Sinn vefzerrend wirkenden Unebenheiten auf den Elektroden
ausgeglichen werden. Weiterhin entsteht eine störende Unsymmetrie des elektrischen
Feldes, wenn man die Spulenkörper bis nahe an die abschirmenden Elektroden mit Widerstandsleitung
bewickelt, weil der Widerstandsdraht nicht genau parallel zur Ebene der Elektroden
verläuft. Der feldverzerrende Einfluß dieser Unsymmetrie kann erfindungsgemäß ebenfalls
durch eine zusätzliche Unebenheit auf der Absch.irmelektrode korrigiert werden,
beispielsweise dadurch daß auf der Elektrode ein entsprechend bemessener Ring angeordnet
wird. Etwa noch verblieben Inhomogenitäten des elektrischen Feldes in der Nähe der
Meßspule sind in bekannter Weise durch Anordnung von zusätzlichen Elektroden außerhalb
des Schirmwiderstandes zu beseitigen, die vorzugsweise an Erd- oder Hochspannungspotential
gelegt werden, Diese Elektroden können beispielsweise die Form von Ringen oder Schirmblechen
besitzen.
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In der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung für koaxiale zylindrische Widerstandskörper darstellt, bedeutet I den
MeßwiderstandJ 2 den Schirmwiderstand, 3 die plattenförmigen Abschirmelektroden,
4 und 5 zusätzliche Elektroden außerhalb der W.iderstandsanordnung, die auf Hochspannungs-
bzw. Erdpotential liegen und etwaige restliche Inhomogenitäten des Feldes zwischen
den Widerständen beseitigen. Mit 6 ist ein Isolierrohr'bezeichnet, das mit Öl gefüllt
sein kann und in welches die beiden Widerstände eingesetzt sind.
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PATENTANSPROCHE: I. Hochohmwiderstand zur genauen Messung der Größe
und Phasenlage hoher Wechselspannungen, bei dem zur Abschirmung des Einflusses des
äußeren elektrischen Feldes ein den Meßwiders tand umgebender Schirmwiderstand vorgesehen
ist, dadurch gekennzeichnet, daß offene Stellen zwischen beiden Widerstandskörpern,
durch welche elektrische Streukraftlinien von dem Meßwiderstand nach außen dringen
könnten, mittels besonderer Elektroden verschlossen sind und daß diese Elektroden
derart angeordnet sind, daß die elektrischen Kraftlinien innerhalb des Schirmwiderstandes,
insbesondere zwischen Schirm- zund Meßwiderstand, homogen und parallel zur Symmetrieachse
des Meßwiderstandes verlaufen.