DE1591947A1

DE1591947A1 - Capacitive voltage divider

Info

Publication number: DE1591947A1
Application number: DE19671591947
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Rudolf Zahorka
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1967-05-29
Filing date: 1967-05-29
Publication date: 1970-04-02

Description

"Kapazitiver Spannungsteiler" Die Erfindung bezieht sich auf einen kapazitiven Spannungsteiler für Meßzwecke, insbesondere Spannungsteiler mit nachgeschaltetem Meßverstärker, dessen Iemperaturverteilung längs der Teilkondensatoren ungleichmäßig ist und dessen Teilkondensatoren getrennt voneinander angeordnet und in verschiedenen Bauelementen untergebracht sind. Derartige Spannungsteiler dienen dazu, das Hochspannungspotential gegen Erde abzubauen und'so zu unterteilen, daß der Hochspannung proportionale Niederspannungen für Meßzwecke zur Verfügung stehen. "Capacitive Voltage Divider" The invention relates to a capacitive voltage divider for measuring purposes, in particular voltage divider with a downstream Measuring amplifier whose temperature distribution along the partial capacitors is uneven is and its partial capacitors are arranged separately from each other and in different Components are housed. Such voltage dividers are used to increase the high voltage potential to reduce to earth and to subdivide it in such a way that the high voltage is proportional to the low voltage are available for measurement purposes.

Insbesondere bei kapazitiven Teilern mit nachgeschalteten Meßverstärkern ist die erzielbare Genauigkeit in der Regel durch die Fehler des kapazitiven Teiler bestimmt.Especially with capacitive dividers with downstream measuring amplifiers the achievable accuracy is usually due to the errors of the capacitive divider certainly.

Hierbei sind es vor allem Temperatureinflüsse, die Änderungen des Teilerverhältnisses hervorrufen und die eßgenauigkeit begrenzen.Here it is mainly temperature influences that change the Cause dividing ratio and limit the eating accuracy.

Die physikalische Ursache liegt einmal darin, daß die üblicherweise für kapazitive Teiler verwendeten Isolierstoffe, wie ölimprägniertes Papier oder Gießharz, eine temperaturabhängige Dielektrizitätskonstante aufweisen.The physical cause lies in the fact that the usual insulating materials used for capacitive dividers, such as oil-impregnated paper or Cast resin, have a temperature-dependent dielectric constant.

Damit aufgebaute Kondensatoren besitzen einen entsprechenden, von der Temperatur abhängigen Gang der Kapazität. Von ölimprägniertem Papier z. B. ist bekannt, daß es im Gebiet der Umgebungstemperaturen zwischen etwa -300 C und +500 C einen Gang in der Kapazität von etwa 0,4 bis 0,6 c, » O je 10° Temperaturveränderung aufweist.Capacitors constructed in this way have a corresponding, of the temperature-dependent rate of capacity. From oil-impregnated paper e.g. Are you known that it is in the area of ambient temperatures between about -300 C and +500 C a rate in the capacity of about 0.4 to 0.6 c, »O per 10 ° change in temperature having.

Solange bei kapazitiven Teilern die Temperatur am gesamten Gerät gleich ist, verändert sich zwar bei Temperaturschwankungen die Gesamtkapazität, aber das Teilerverhältnis, auf dessen Konstanz es ankommt, bleibt unverändert.As long as the temperature on the entire device is the same with capacitive dividers is, the total capacity changes with temperature fluctuations, but that The division ratio, the constancy of which is important, remains unchanged.

Erst wenn die Temperaturverteilung längs des Teilers ungleichmäßig ist - das ist bei Teilern für hohe Spannungen der Fall, da sie große Länge aufweisen - führen Temperaturschwankungen auch zu Änderungen des Teilerverhältnisses, die voll in den Fehler eingehen. Um diesen Einfluß so klein wie möglich zu halten, sind die Teiler in einem gemeinsamen Porzellan- oder Hartpapiergehäuse angeordnet.Only when the temperature distribution along the divider is uneven is - this is the case with high voltage dividers because of their great length - Temperature fluctuations also lead to changes in the division ratio, the go fully into the mistake. In order to keep this influence as small as possible, are the dividers are arranged in a common porcelain or hard paper housing.

Damit wird erreicht, daß die Temperaturen längs der Teiler möglichst gleich sind.This ensures that the temperatures along the divider as possible are the same.

Nun sind solche Teiler jedoch häufig aus verschiedenen Bauelementen zusammengesetzt. Deshalb muß mit größeren temperaturbedingten Schwankungen im Teilerverhältnis gerechnet werden. Das ist z.B. dort der Fall, wo ohnedies vorhandene Kapazitäten in Hochspannungsanlagen zusätzlich für Koppelzwecke verwendet werden, wobei meist getrennt angeordnete Zusatzkondensatoren zusammen mit derartigen Hochspannungskapazitäten die Teiler bilden.However, such dividers are often made up of different components composed. Therefore, it must be with larger temperature-related fluctuations in the divider ratio be expected. This is the case, for example, where it already exists existing Capacities in high-voltage systems are also used for coupling purposes, mostly separately arranged additional capacitors together with such high-voltage capacitors make the dividers.

Hierbei wird in der Regel versucht, durch geeignete Auswahl des Dielektrikums am Unterkondensator und durch geeignete Platzwahl den Temperaturfehler so klein wie möglich zu halten. Besonders schwierig wird aber das Problem dort, wo neben den Änderungen der Umgebungstemperatur auch schwankende Eigenerwärmung zusätzliche Tempersturfehler erzeugt. Das ist stets dann der Fall, wenn die Kapazitäten, die für die Ankopplung benutzt werden, vom Betriebsstrom der Anlage oder Anlageteile durchflossen sind, wie z.B. bei ondensatordurchführungen, Stromwandlern, isolierten Sammelschienen und dgl. Ihre stromabhängige Eigenerwärmung ist meist größer als die Änderung der Umgebungstemperatur, vor allem, wenn man nur die täglichen Temperaturveränderungen und nicht die Gesamtänderungen während eines Sommer-Winter-Zylclus' betrachtet.An attempt is usually made here by suitable selection of the dielectric on the sub-condenser and by choosing a suitable location, the temperature error is so small as possible to keep. But the problem becomes particularly difficult where next to the changes in the ambient temperature also fluctuate self-heating Temperature error generated. This is always the case when the capacities that used for the coupling, from the operating current of the system or system parts are flowed through, such as in ondensator bushings, current transformers, insulated Busbars and the like. Your current-dependent self-heating is usually greater than the change in ambient temperature, especially if you just look at the daily temperature changes rather than looking at the overall changes during a summer-winter cycle.

Dann sind die temperaturabhängigen Fehler der Teiler vor allem durch deren stromabhängig bedingte Eigenerwärmung bestimmt, da sich die Hochspannungskapazität etwa proportional dem Quadrat des durchfließenden Stromes erwärmt.Then the temperature-dependent errors of the divider are mainly due whose current-dependent self-heating is determined as the high-voltage capacity heated roughly proportionally to the square of the current flowing through it.

Dementsprechend ändert sich auch die Kapazität. Ein getrennt davon angeordneter Unterapannung-akondensator bleibt hingegen kalt, was natürlich zu Temperaturfehlern infolge der Änderung des Teilerverhältnisses führt.The capacity changes accordingly. One separate from it On the other hand, the arranged under-voltage capacitor remains cold, which of course leads to temperature errors as a result of the change in the dividing ratio.

Es stellt sich also die Aufgabe, zusätzliche Fehler infolge der Temperaturunterschiede zwischen Ober- und Unterspannungskondensator zu vermeiden. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Unterspannungskondensator im Betrieb die gleiche Erwärmung erfährt wie der Oberspannungskondensator.So there is the problem of additional errors as a result of the temperature differences between the high and low voltage capacitor. This task will through this solved that the undervoltage capacitor experiences the same heating during operation like the high voltage capacitor.

Da bei den genannten Anlagen stets ein dem Primärstrom proportionaler und auf Niederspannungspotential stehender Sekundärstrom entweder zur Verfügung steht oder aber mit einfachen Mitteln erzeugt werden kann, wird dieser Sekundärstrom zur Heizung des Unterspannungskondensators mittels einer Heizwicklung geringer Leistung verwendet.Since in the systems mentioned always a current proportional to the primary current and secondary current at low voltage potential is either available stands or can be generated with simple means, this secondary current is for heating the undervoltage capacitor by means of a low-power heating winding used.

Bei einem Spannungsteiler, dessen Oberspannungskondensator beispielsweise durch die Erdkapaæität eines Stromwandlers gebildet ist, kann der Heizstrom direkt am Mittelspannungswandler im Sekundärkreis des Stromwandlers abgegriffen werden.In the case of a voltage divider, its high-voltage capacitor, for example is formed by the Erdkapaæität a current transformer, the heating current can be directly can be tapped at the medium-voltage transformer in the secondary circuit of the current transformer.

Bei einem Spannungsteiler, dessen Oberspannungskondensator beispielsweise durch einen Durchführungskondensator gebildet ist, wird der Heizstrom durch einen an die primäre Leitung gekoppelten iederspannungswandler als Übertrager erzeugt.In the case of a voltage divider, its high-voltage capacitor, for example is formed by a feed-through capacitor, the heating current is through a Low-voltage converters coupled to the primary line are generated as a transformer.

Ausführungsformen der Erfindung zeigen die Figuren der Zeichnung.Embodiments of the invention show the figures of the drawing.

Fig. 1 zeigt das Schema eines normalen Stromwandlers mit primärer Schleifenwicklung 1, bei dem die Kapazität gegen Erde durch den gestrichelten Kondensator Cw dargestellt ist. Diese Kapazität Cw ist in Fig. 2 als Hochspannungskapazität bis zum Niederspannungspotential geführt, während der Kondensator Cu die Spannungsteilung zum Erdpotential übernimmt. Bei dieser Anordnung, die die konstruktive Trennung des Unterspannungskondensators Cu in einem eigenen Gehäuse vom übrigen Wandler deutlich zeigt, können längs dem Spannungsteiler ohne weiteres Temperaturgleichmäßigkeiten auftreten. Sie werden dadurch aufgehoben, daß im sekundären Strommeßkreis 2 mit der Bürde 3 mittels einer Anzapfung 4 eine Heizwicklung 5 an den Unterspannungskondensator Cu gelegt wird, die die Temperatur am Unterspannungskondensator beeinflußt. Mit Hilfe von Temperaturfühlern etc. kann das Aus- und Einschalten der Heizwicklung natürlich leicht in herkömmlicher Weise zusätzlich geregelt werden.Fig. 1 shows the scheme of a normal current transformer with primary Loop winding 1, in which the capacitance to earth is indicated by the dashed capacitor Cw is shown. This capacitance Cw is shown in Fig. 2 as a high voltage capacitance led to the low voltage potential, while the capacitor Cu divides the voltage to the earth potential takes over. In this arrangement, the constructive Separation of the undervoltage capacitor Cu from the rest in its own housing Converter clearly shows, along the voltage divider can easily have temperature uniformities appear. They are canceled by the fact that in the secondary current measuring circuit 2 with the burden 3 by means of a tap 4, a heating winding 5 to the undervoltage capacitor Cu is placed, which affects the temperature at the undervoltage capacitor. With With the help of temperature sensors, etc., the heating coil can be switched on and off can of course easily be additionally regulated in a conventional manner.

Fig. 3 zeigt die Kondensatordurchführung einer durch eine Wand 6 führenden Hochspannungsleitung 7. Mit Cw ist hier wieder die gestrichelt angedeutete Oberspannungskapazität bezeichnet, die das Potential abbaut und mit dem Unterspannungskondensator Ou zusammen den Spannungsteiler bildet. Hier ist über den Übertrager 8, der magnetisch an die Hochspannungsleitung 7 gekoppelt ist, wiederum eine Heizwicklung 5 an den Unterspannungskondensator C. gelegt.3 shows the condenser bushing of a leading through a wall 6 High-voltage line 7. The high-voltage capacity indicated by dashed lines is again here with Cw denotes, which reduces the potential and cooperates with the undervoltage capacitor Ou forms the voltage divider. Here is about the transformer 8, which is magnetically attached to the High-voltage line 7 is coupled, in turn a heating winding 5 to the low-voltage capacitor C. laid.

Mit a und b sind, siehe auch Fig. 2, die Klemmen bezeichnet, an denen am Spannungsteiler die Mittelspannung abgegriffen wird, welche der Speisung der Meßbürde dient.With a and b, see also Fig. 2, the terminals are designated on which at the voltage divider the medium voltage is tapped, which is the supply of the Measuring burden serves.

Claims

Claims 1. Capacitive voltage divider for measuring purposes, in particular Voltage divider with downstream measuring amplifier, its temperature distribution is uneven along the partial capacitors and its partial capacitors are separated are arranged from each other and housed in different components, thereby characterized in that the undervoltage capacitor of the voltage divider is in operation experiences the same heating as the high-voltage capacitor.

2. Capacitive voltage divider according to claim 1, characterized in that that the heating of the undervoltage capacitor is proportional to the primary current, Secondary current at low voltage potential is used

3. More capacitive Voltage divider according to claims 1 and 2, whose high-voltage capacitor through the earth capacitance of a current transformer is formed, characterized in that the Heating of the undervoltage capacitor by means of a series in the secondary circuit the low power heating resistor connected to the measuring burden takes place.

4. Capacitive voltage divider according to claims 1 and 2, whose High-voltage capacitor is formed by a feed-through capacitor, thereby characterized in that the required for heating the undervoltage capacitor ileizatrom is generated by a transformer coupled to the primary conductor.

L e r s e i t e