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WO2023088877A1 - Prüfsystem und verfahren zum bestimmen einer kapazität einer hochspannungseinrichtung - Google Patents

Prüfsystem und verfahren zum bestimmen einer kapazität einer hochspannungseinrichtung Download PDF

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Publication number
WO2023088877A1
WO2023088877A1 PCT/EP2022/081941 EP2022081941W WO2023088877A1 WO 2023088877 A1 WO2023088877 A1 WO 2023088877A1 EP 2022081941 W EP2022081941 W EP 2022081941W WO 2023088877 A1 WO2023088877 A1 WO 2023088877A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
voltage
test system
high voltage
alternating
test
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/081941
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Reinhard Kaufmann
Michael RÄDLER
Martin Anglhuber
Original Assignee
Omicron Electronics Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Omicron Electronics Gmbh filed Critical Omicron Electronics Gmbh
Publication of WO2023088877A1 publication Critical patent/WO2023088877A1/de

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2605—Measuring capacitance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16533—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application
    • G01R19/16538—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R25/00—Arrangements for measuring phase angle between a voltage and a current or between voltages or currents
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/025—Measuring very high resistances, e.g. isolation resistances, i.e. megohm-meters
    • G—PHYSICS
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/25—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
    • G01R19/2513—Arrangements for monitoring electric power systems, e.g. power lines or loads; Logging

Definitions

  • the invention is in the field of high-voltage measurement technology and relates in particular to a method for automatically determining a capacitance of a high-voltage device and a test system set up for this.
  • high-voltage devices such as machines, generators, power transformers or switchgear—in particular gas-insulated switchgear—are usually used to generate, convert and distribute electrical energy.
  • Other high-voltage devices such as high-voltage converters or high-current converters—for example, for measuring voltages and currents occurring in an electricity network—, circuit breakers and power generators are also usually used here.
  • Such high-voltage devices or other high-voltage devices such as electric (power) motors are also used in the industrial environment, in particular for production.
  • a high voltage ie a voltage of at least 1000 V, enables high electrical power or distribution of high electrical power with a relatively small electrical current.
  • an insulation material from a high-voltage device such as a high-voltage current transformer, a high-voltage voltage transformer or a circuit breaker—can be checked, for example, by measuring the DC voltage resistance.
  • a loss factor of a high-voltage device - such as a power transformer or a rotating machine such as a generator or an electric motor - can be measured, which can also provide information about the (remaining) quality of insulating materials or insulating liquids.
  • a partial discharge measurement can also be carried out.
  • Such measurements are particularly relevant since insulating materials - such as the oil in a transformer - can be subject to aging and consequently regular monitoring to ensure the operational safety of the high-voltage device and accordingly a high-voltage system with such a high-voltage device may be required.
  • Measurements of this type for example to check the dissipation factor, are often carried out in the field, ie outdoors or in an industrial environment.
  • the equipment used should have a low weight, especially for field use, and be robust for transport to the respective place of use.
  • the invention meets this need by a method for determining a capacitance of a high-voltage device according to claim 1 and by a test system for determining a capacitance of a high-voltage device according to claim 14.
  • Advantageous embodiments, developments and variants of the present invention are the subject matter of the dependent claims.
  • a first aspect of the invention relates to a method for determining a capacitance of a high-voltage device.
  • a high AC voltage AC high voltage
  • An alternating electrical current is then detected in the process flows in the high-voltage equipment due to the applied high AC voltage and the capacity of the high-voltage equipment.
  • a high DC voltage DC high voltage
  • the high AC voltage can be applied first and then the high DC voltage, or conversely, the high DC voltage can be applied first and then the high AC voltage.
  • the value of the capacitance of the high voltage device is determined based on the applied high AC voltage and sensed AC current and the applied high DC voltage and sensed DC current.
  • a "high-voltage device” is to be understood as meaning at least one device - for example as part of a high-voltage system for energy supply or as part of an electrically operated production system - which is operated with a high electrical voltage or a high electrical current, a controls, converts or measures such or can be exposed to high electrical voltage for any other reason and should be set up for safe operation - for example through sufficient electrical insulation.
  • such a high-voltage device can be of the type mentioned in the opening paragraph and can be a power transformer, (high-voltage) switchgear, a (high-voltage) circuit breaker or circuit breaker, a high-voltage operated or high-voltage rotating machine such as a power electric motor or a power generator, a tap changer for include a transformer or instrument transformer such as a high voltage converter or a high current converter.
  • the aforementioned insulation resistance of the high-voltage device is in particular a finite insulation resistance.
  • a “high voltage” or a “high voltage” is to be understood as meaning an electrical voltage of at least 1 kV.
  • the value can refer to the amplitude or the effective value of the alternating voltage, in the case of a direct voltage to the direct voltage component and otherwise to the highest peak values or effective values in terms of absolute value.
  • the entire test procedure can be carried out fully automatically.
  • the direct and alternating current measurements in the high-voltage range required to determine the capacitance can be carried out in the form of a single measurement process by one and the same test system or in one and the same measuring device.
  • the high AC and DC voltages required for this can also be automatically applied by the test system to the high-voltage device to be tested, without an interaction with a user of the test system being required in the meantime.
  • One advantage of the invention is that it can be used to determine the capacitance as a further property of the high-voltage device in a simple and fully automatic manner, which means that more accurate conclusions can be drawn about the quality of the high-voltage device to be tested and its insulating means, in particular its insulating material, within one and the same process sequence , be made possible.
  • the high voltage device can be connected to high voltage terminals of a high voltage test signal device of the test system.
  • the high AC voltage and the high DC voltage can then be generated between the high-voltage terminals by means of the high-voltage test signal device.
  • the capacitance of the high-voltage device can be determined with cabling--in particular with only one connection of the high-voltage device to be tested--which reduces the number of work steps required and makes the method more efficient and/or safer.
  • an error variable with regard to the description of the measured values recorded, such as recorded direct current and recorded alternating current, minimized by the model - can in particular have the advantage that a number of erroneous measured values can be included and/or a larger number of measured values can be used in the determination, as a result of which the accuracy of the parameters determined, in particular the capacitance, can be increased.
  • a phase difference between the applied high AC voltage and the detected AC current can also be used.
  • further properties of the high-voltage device such as a loss factor or a DC voltage insulation resistance, can also be determined based on the model. In this advantageous manner, even more accurate conclusions can be drawn about the quality of the insulating means of the high-voltage device.
  • a second aspect of the invention relates to a test system for determining a capacitance of a high-voltage device.
  • the test system has a control device that is set up to generate a high alternating voltage—preferably with a predetermined effective voltage and a predetermined frequency—by means of a high-voltage signal source of the test system and to apply it to the high-voltage device.
  • the control device is set up to detect an electrical alternating current, which flows due to the high alternating voltage applied and the capacitance in the high-voltage device, by means of a current sensor device of the test system.
  • control device is set up to generate a high DC voltage, the voltage value of which is preferably in a range dependent on the specified effective voltage, using a high-voltage-capable signal source of the test system and to apply it to the high-voltage device.
  • control device is set up, an electrical direct current in the high-voltage device due to the applied high DC voltage and a finite insulation resistance of the high-voltage device flows, to be detected by means of a current sensor device of the test system.
  • control device is set up to determine a value of the capacitance of the high-voltage device based on the applied high AC voltage and the detected alternating current and the applied high DC voltage and the detected direct current.
  • test system according to the invention which is preferably designed to carry out the method described above.
  • the test system has a portable main device with a housing and a connection arrangement arranged on the housing, and a portable additional device with a housing and a connection arrangement arranged on the housing.
  • the portable main device also has the control device.
  • the portable accessory further includes a high voltage test signal device.
  • the high-voltage test signal device has high-voltage terminals for connecting the high-voltage device, the current sensor device and the high-voltage capable signal source for generating the high AC voltage.
  • the high-voltage test signal device can be set up to generate both the high AC voltage and the high DC voltage and to apply them to the high-voltage terminals in each case.
  • control device is set up to automatically determine the capacity of the high-voltage device.
  • automatic implementation is combined with a high-voltage test signal device that is set up to apply both the high AC voltage and the high DC voltage to high-voltage connections.
  • the capacitance and any other properties such as a loss factor or a DC voltage insulation resistance of the high-voltage device to be tested can be determined automatically without changing the wiring.
  • both such a loss factor test (C/TanDelta measurement) carried out with an AC voltage and such a high-voltage insulation test carried out with a DC voltage can be combined in one device.
  • FIG. 1 schematically shows a test system for determining a capacitance of a high-voltage device according to an embodiment.
  • FIG. 2 shows a flow chart of a method for determining a capacitance of a high-voltage device according to an embodiment.
  • Connections and couplings between functional units and elements shown in the figures can also be implemented as indirect connections or couplings.
  • data connections can be wired or wireless, that is to say in particular as a radio connection.
  • FIG. 1 schematically shows a test system 10 for determining a capacitance of a high-voltage device 30 according to an embodiment of the present invention.
  • the test system 10 has a high-voltage test signal device 200 with a housing 210 , a measuring device 160 and a control device 180 .
  • the test system 10 can have a portable main unit 100 with a housing 110 , with the measuring device 160 and the control device 180 being arranged in the housing 110 .
  • the high-voltage test signal device 200 can also be designed as a portable additional device of the test system 10 or a portable additional device of the test system 10 can have the high-voltage test signal device 200 .
  • the portable main device 100 and the portable additional device 200 can be connected to one another as or to the high-voltage test signal device via a cable 20, with the portable main device having a connection arrangement 120 arranged on the housing 110 and the portable additional device having a connection arrangement 220 arranged on its housing 210, each for connection with one end of the cable 20 has. This is an advantageous way to do it Split the test system into several components for transport and thus transport it more easily.
  • the high-voltage test signal device 200 can have the control device 180 and possibly the measuring device 160, so that no additional device—such as a portable main device—is required to determine the capacitance.
  • the high-voltage test signal device 200 also has a high-voltage signal source 230 for generating a high AC voltage, a rectifier device 240 for rectifying the high AC voltage, a current sensor device 262, a voltage sensor device 266 and an electrical switching matrix 284.
  • the high-voltage signal source 230 is electrically connected to the rectifier device 240 on a high-voltage side and electrically connected to the current sensor device 262 and the voltage sensor device 266 on a low-voltage side, which may be grounded in some variants.
  • the rectifier device 240 is set up to selectively rectify or pass through an AC voltage generated by the high-voltage signal source 230 .
  • the rectifier device 240 is connected to the voltage sensor device 266 in such a way that the high AC voltage or the high DC voltage is present at the voltage sensor device 266 depending on whether the high AC voltage is rectified, with the voltage sensor device being set up to measure the voltage present in each case.
  • the high-voltage signal source 230 can have a high-voltage transformer, the high-voltage transformer being electrically connected to the connection arrangement 220 in order to convert a power signal received via the connection arrangement 220 into a corresponding high-voltage signal and thus to generate an AC voltage from the power signal, with an effective voltage and a frequency of the AC voltage can be specified by the power signal.
  • the test signal device 200 has a first, second, third, fourth, fifth and sixth high-voltage connection 231 , 232 , 233 , 234 , 235 , 236 arranged on the housing 210 .
  • the switching matrix 284 is advantageously set up to detachably electrically connect one of the second, fourth or sixth high-voltage connection 232, 234, 236 to the current sensor device 262 in such a way that a current from this high-voltage connection first flows through the current sensor device 262 before it flows to the low-voltage side of the high-voltage signal source 230, and to electrically disconnect the respective other of these high-voltage connections from the current sensor device 262.
  • the switching matrix 284 is also set up to electrically connect these other high-voltage connections (as shown in FIG. 1, for example the fourth high-voltage connection 234 and the sixth high-voltage connection 236) to the low-voltage side of the high-voltage-capable signal source 230 or to ground them.
  • One advantage of the multiple high-voltage connections can be that the capacitance can be determined without changing the wiring for multiple phases or components of a high-voltage device or for multiple high-voltage devices.
  • the high-voltage device 30 with three components, which, however, is usually not part of the test system 10, but of which the capacity or the capacities of its components are to be determined by means of the test system 10.
  • a high-voltage device 30 can be a high-voltage transformer for three phases and accordingly with three high-voltage windings and three low-voltage windings.
  • the first, third and fifth test connection 231, 233, 235 is usually connected to a connection point of the high-voltage windings as primary connections and the second, fourth and sixth test connection 232 , 234, 236 each to be connected to a connection point of the low-voltage windings as secondary connections.
  • the capacity for the entire high-voltage transformer are determined, with all connection points of the high-voltage windings being connected to the first connection point 231 as primary connections and all connection points of the low-voltage windings being connected to the second connection point 232 as secondary connections.
  • the portable main unit 100 is set up to determine the capacity, controlled by the control device 180 to generate a power signal which corresponds to an AC voltage with a specified effective voltage and a specified frequency, and via the connection arrangements 120, 220 and the cable 20 to the high-voltage test signal device 200 transmitted, thereby causing them to generate the desired high AC voltage at the predetermined frequency and RMS voltage.
  • the high-voltage test signal device 200 is set up to use the high-voltage signal source 230 to convert the power signal into the desired high AC voltage with the specified frequency and the specified effective voltage, to conduct it through the rectifier device 240 and between the first and second high-voltage terminals 231, 232 and between the third and fourth and between the fifth and sixth high-voltage connection.
  • the portable main device 100 is set up with the control device 180, a measurement signal, which designates or represents the alternating current detected by the current sensor device 262, which flows due to the high alternating voltage applied, a finite insulation resistance of the insulation means and the capacitance between the primary connections and secondary connections to receive the connection arrangements 120, 220 and the cable 20 and to evaluate them by means of the measuring device 160.
  • High voltage test signal device 200 to cause them to to generate the desired high DC voltage, the voltage value of which lies in a range that is dependent on the specified effective voltage.
  • high-voltage test signal device 200 is set up to rectify the high AC voltage thus generated by means of rectifier device 240 after this power signal has been converted, and thus to generate a high DC voltage which, in particular, has a voltage value with the effective value or the amplitude value of the high AC voltage.
  • the high-voltage test signal device is set up to apply this high DC voltage between the first and second high-voltage connection 231, 232 and, for example, also between the third and fourth and between the fifth and sixth high-voltage connection.
  • the portable main device 100 with the control device 180 receives another measurement signal, which represents the direct current detected by the current sensor device 262, which flows between the primary connections and secondary connections of the high-voltage device 30 due to the high direct voltage applied and the finite insulation resistance.
  • the further measurement signal is evaluated by the measurement device 160 .
  • control device 180 is set up to determine a value of the capacitance of the high-voltage device 30 based on the applied high AC voltage and the detected alternating current and the applied high DC voltage and the detected direct current, with algorithms or mathematical relationships familiar to the person skilled in the art being able to be used for this purpose.
  • both an AC voltage and a DC voltage can be generated as desired, so that in one and the same device, for example, both a loss factor test (C/TanDelta measurement), which takes place with an AC voltage, and an insulation resistance test (high-voltage insulation test), which is carried out with a DC voltage, can also be implemented.
  • the test voltages are generated in each case in the housing 210 of the test signal device 200, while the respective measurement signals are each evaluated by the measuring device 160 in the housing 110 of the device 100.
  • all components of the devices 100 and 200 can also be accommodated in a common housing.
  • FIG. 2 shows a flow diagram of a method 800 for determining a capacitance of a high-voltage device according to an embodiment of the present invention.
  • the high-voltage device has, for example—as explained above with reference to FIG the insulating means form a capacitor with the capacity to be determined.
  • the method 800 begins at the start of the method 802 and ends at the end of the method 804, with one or more method steps, in particular a sequence of method steps, and preferably the entire method, as far as technically advantageous or possible, repeated and automatically by a test system, for example by the in 1, test system 10 can be executed.
  • the method is described below using a high-voltage test signal device with a first high-voltage connection and a second high-voltage connection, the high-voltage test signal device generating both the high AC voltage and the high DC voltage between these high-voltage connections.
  • the method can also use a
  • Run high-voltage test signal device which has separate high-voltage connections for the high DC voltage and for the high AC voltage.
  • procedure for others Variants can also be implemented using two separate signal sources, one for the high AC voltage and one for the high DC voltage.
  • the primary connections of the high-voltage device are connected to a first high-voltage connection of a high-voltage test signal device and the secondary connections of the high-voltage device are connected to a second high-voltage connection of the high-voltage test signal device.
  • a user interface can be used to output a selection of possible RMS voltages and frequencies for a user, an input from a user that identifies selected RMS voltages and/or selected frequencies can be received and the RMS voltages and/or frequencies selected are based thereon become.
  • this selection can also be based on an operating voltage of the high-voltage device, which in particular makes it possible to determine the capacitance with voltages that do not damage the high-voltage device and/or which are so close to the operating voltage that the capacitance can be precisely determined becomes as it effectively exists when operating the high-voltage equipment.
  • the frequencies can also be selected based on an operating frequency of the high-voltage device, i.e. in the range of normal mains frequencies such as 50 Hz or 60 Hz, with advantageously not measuring with these mains frequencies in order to avoid (interspersed) interference.
  • a number of frequencies can be selected from a suitable frequency range and/or a so-called “frequency sweep” can be carried out over the frequency range or a part of it in the process.
  • the selected RMS voltage or one of the selected RMS voltages is specified.
  • the selected frequency or one of the selected frequencies is specified.
  • a high AC voltage is generated with the specified effective voltage and the specified frequency.
  • the high alternating voltage can be generated by means of the high-voltage test signal device and a high-voltage-capable signal source from it, which is set up to generate alternating voltage.
  • the AC voltage can be generated using a separate AC voltage source.
  • the generated high AC voltage is applied between the primary terminals and the secondary terminals of the high-voltage device.
  • the high-voltage test signal device can apply the generated high alternating voltage to the first and second high-voltage connection, with the result that this is then also present at the primary and secondary connections when the high-voltage device is connected.
  • an alternating electrical current is detected, which flows due to the applied alternating voltage, a finite insulation resistance of the insulation means, and the capacitance between the primary connections and secondary connections.
  • the alternating current can be detected by means of a current sensor device of the high-voltage test signal device.
  • the alternating current can be recorded with a separate measuring device.
  • the effective voltage is determined from the high AC voltage present between the first and second high-voltage terminals.
  • this effective voltage is detected by means of a voltage sensor device of the high-voltage test signal device.
  • method step 834 can be omitted and, if necessary, the specified effective voltage can be used directly for the effective voltage.
  • a phase difference between the applied high AC voltage and the sensed AC current is determined.
  • the accuracy in determining the capacitance can be increased.
  • the determined phase difference can be used as a parameter for an electrical-physical model of the high-voltage device, by means of which the capacitance is determined by numerical optimization.
  • the frequency of the high AC voltage present between the first and second high-voltage connection is also determined. In this advantageous way, the accuracy in determining the capacitance can be further increased.
  • method step 836 and/or further method step 837 can be omitted and, if necessary, the specified frequency can be used directly for the respective frequency.
  • process condition 810 if further frequencies have been selected--symbolized by ⁇ y> in FIG. Otherwise - symbolized by ⁇ n> - the process continues at process step 838 .
  • a high DC voltage is generated, the voltage value of which lies in a range that is dependent on the specified effective voltage.
  • the voltage value of the high DC voltage can correspond to the specified RMS voltage.
  • the voltage value of the high DC voltage can The amplitude value for the AC voltage corresponds to the specified RMS voltage.
  • the voltage value of the high DC voltage can also be higher or lower than that of the specified effective voltage.
  • the high DC voltage can be generated by means of the high voltage test signal device and a signal source capable of high voltage therefrom, which is configured to generate high DC voltages.
  • the high DC voltage can also be generated by rectification by means of the high-voltage test signal device and a high-voltage-capable signal source from it, which is set up to generate high AC voltages.
  • the method can be carried out first for the high AC voltage and then for the high DC voltage without changing the wiring.
  • the high DC voltage can be generated using a separate DC voltage source.
  • the generated high DC voltage is applied between the primary terminals and the secondary terminals of the high-voltage device.
  • the high-voltage test signal device can apply the generated high DC voltage to the first and second high-voltage connection, which means that it is also present at the primary and secondary connections when the high-voltage device is connected.
  • an electrical direct current is detected, which flows between the primary connections and secondary connections due to the applied high direct voltage and the finite insulation resistance of the insulation means.
  • the direct current can be detected by means of a current sensor device of the high-voltage test signal device.
  • the direct current can also be recorded with a separate measuring device.
  • method step 844 the actual value of the high DC voltage present between the first and second high-voltage terminals certainly.
  • this DC voltage value can be detected by means of a voltage sensor device of the high-voltage test signal device.
  • Method step 844 can also be omitted in variants of the method and, if necessary, the generated direct voltage or the value with which this is to be generated can be used for the direct voltage value.
  • method steps 838-844 with regard to the high direct voltage and then method steps 826 to 837 with regard to the high alternating voltage can also be carried out first.
  • the value of the capacitance is determined based on the applied AC voltage and the sensed AC current and the applied DC voltage and the sensed DC current.
  • at least this is used as a parameter in an electrical-physical model of the high-voltage device, which, as further parameters, contains at least the specified or specific effective voltage and the specified or specific frequency of the AC voltage, the voltage value of the DC voltage, the recorded Having alternating current and the detected direct current, numerically optimized.
  • Such a numerical optimization can be implemented as a regression or a fitting calculation.
  • a simple electrical-physical model can be a parallel connection of an ideal capacitor and an ideal resistor. With corresponding variants and/or if several effective voltages or several frequencies have been specified, the value of the capacitance is based on the respective effective voltages or respective Frequency applied AC and DC voltages and detected AC and DC currents determined.
  • a value of a dissipation factor of the high-voltage device is determined at least based on the applied AC voltage, the AC current detected and the determined phase difference.
  • the value of the loss factor is numerically optimized as a parameter of the electrical-physical model.
  • a value of a direct voltage insulation resistance of the high-voltage device is determined at least based on the applied direct voltage and the detected direct current.
  • the value of the insulation resistance can also be numerically optimized as a parameter of the electrical-physical model and thus determined.
  • method step 848 and/or method step 850 can be omitted.
  • the determined values ie the capacitance of the high-voltage device and possibly the dissipation factor and the DC voltage insulation resistance—are stored and/or output to a user, in particular by means of the user interface.
  • the testing system 10 shown in FIG. 1 can generally be set up to carry out the method previously described with reference to FIG. 2 as well as its variants and refinements.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Prüfsystem (10) und ein Verfahren zum automatischen Bestimmen einer Kapazität einer Hochspannungseinrichtung (30), beispielsweise eines Generators, einer Maschine oder eines Transformators. An die Hochspannungseinrichtung (30) wird von dem Prüfsystem (10) eine Wechsel- Hochspannung angelegt und ein infolgedessen fließender Wechselstrom der Hochspannungseinrichtung (30) erfasst. Zudem wird von dem Prüfsystem (10) eine Gleich-Hochspannung an die Hochspannungseinrichtung (30) angelegt und ein infolgedessen fließender Gleichstrom erfasst, um basierend darauf die Kapazität der Hochspannungseinrichtung (30) zu bestimmen.

Description

Prüfsystem und Verfahren zum Bestimmen einer Kapazität einer Hochspannungseinrichtung
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Hochspannungsmesstechnik und betrifft insbesondere ein Verfahren zum automatischen Bestimmen einer Kapazität einer Hochspannungseinrichtung sowie ein dafür eingerichtetes Prüfsystem.
HINTERGRUND
In elektrischen Energieversorgungsnetzen werden üblicherweise Hochspannungseinrichtungen wie Maschinen, Generatoren, Leistungstransformatoren oder Schaltanlagen - insbesondere gasisolierte Schaltanlagen - zum Erzeugen, Wandeln und Verteilen von elektrischer Energie eingesetzt. Auch werden hierbei gewöhnlich weitere Hochspannungseinrichtungen wie Hochspannungswandler oder Hochstromwandler - etwa zum Messen von in einem Stromnetz auftretenden Spannungen und Strömen -, Leistungsschalter und Leistungsgeneratoren eingesetzt. Auch im industriellen Umfeld, insbesondere zur Produktion, finden solche Hochspannungseinrichtungen oder weitere Hochspannungseinrichtungen wie elektrische (Leistungs-) Motoren Anwendung. Dabei ermöglicht eine hohe Spannung, also eine Spannung von mindestens 1000 V, eine hohe elektrische Leistung oder ein Verteilen einer hohen elektrischen Leistung bei einem verhältnismäßig kleinen elektrischen Strom.
Zur Inbetriebnahme oder zur Wartung von Anlagen mit solchen Hochspannungseinrichtungen kann es erforderlich sein, deren Funktionen und Eigenschaften zu überprüfen. Hierbei kann etwa ein Isolationsmatenal von einer Hochspannungseinrichtung - wie einem Hochspannungs-Stromwandler, einem Hochspannungs-Spannungswandler oder einem Leistungsschalter - etwa mittels einer Messung des Gleichspannungswiderstands überprüft werden. Auch kann hierbei etwa ein Verlustfaktor von einer Hochspannungseinrichtung - wie einem Leistungstransformator oder einer rotierenden Maschine etwa von einem Generator oder einem Elektromotor - gemessen werden, was auch Informationen über eine (noch verbleibende) Qualität von Isoliermaterialien oder Isolierflüssigkeiten liefern kann. Auch kann eine Teilentladungsmessung durchgeführt werden. Derartige Messungen sind besonders relevant, da Isoliermaterialien - wie etwa das Öl eines Transformators - einer Alterung unterliegen können und folglich ein regelmäßiges Monitoring zur Sicherstellung der Betriebssicherheit der Hochspannungseinrichtung und entsprechend einer Hochspannungsanlage mit einer solchen Hochspannungseinrichtung benötigt sein kann.
Derartige Messungen etwa zur Verlustfaktorprüfung werden häufig im Feldeinsatz - also etwa im Außenbereich oder in einer industriellen Umgebung - durchgeführt. Dabei sollen die verwendeten Gerätschaften besonders für den Feldeinsatz ein geringes Gewicht haben und für den Transport zum jeweiligen Einsatzort robust sein.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es besteht daher Bedarf, das Prüfen von Funktionen und Eigenschaften von derartigen Hochspannungseinrichtungen zu verbessern und dabei insbesondere Prüfverfahren hierfür effizienter zu machen und/oder Prüfsysteme hierfür kompakt und insbesondere transportierbar auszugestalten.
Die Erfindung erfüllt diesen Bedarf jeweils durch ein Verfahren zum Bestimmen einer Kapazität einer Hochspannungseinrichtung gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Prüfsystem zum Bestimmen einer Kapazität einer Hochspannungseinrichtung gemäß Anspruch 14. Vorteilhafte Ausführungsformen, Weiterbildungen und Varianten der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Kapazität einer Hochspannungseinrichtung. Dabei wird eine hohe Wechselspannung (Wechsel-Hochspannung) an die Hochspannungseinrichtung angelegt. Daraufhin wird im Verfahren ein elektrischer Wechselstrom erfasst, der in der Hochspannungseinrichtung aufgrund der angelegten hohen Wechselspannung und der Kapazität der Hochspannungseinrichtung fließt. Zudem wird eine hohe Gleichspannung (Gleich-Hochspannung) an die Hochspannungseinrichtung angelegt, um einen elektrischer Gleichstrom zu erfassen, der in der Hochspannungseinrichtung aufgrund der angelegten hohen Gleichspannung und eines Isolationswiderstands der Hochspannungseinrichtung fließt. Hierbei kann zuerst die hohe Wechselspannung und dann die hohe Gleichspannung angelegt werden, oder umgekehrt kann zuerst die hohe Gleichspannung und dann die hohe Wechselspannung angelegt werden.
Schließlich der Wert der Kapazität der Hochspannungseinrichtung basierend auf der angelegten hohen Wechselspannung und des erfassten Wechselstroms sowie der angelegten hohen Gleichspannung und des erfassten Gleichstroms bestimmt.
Im Sinne der Erfindung ist unter einer „Hochspannungseinrichtung“ zumindest eine Einrichtung - etwa als Teil einer Hochspannungsanlage zur Energieversorgung oder als Teil einer elektrisch betriebenen Produktionsanlage - zu verstehen, welche mit einer hohen elektrischen Spannung oder einem hohen elektrischen Strom betrieben wird, eine(n) solchen steuert, wandelt oder misst oder aus einem sonstigen Grund einer hohen elektrischen Spannung ausgesetzt sein kann und dabei für einen sicheren Betrieb - etwa durch ausreichende elektrische Isolierung - eingerichtet sein soll. Insbesondere kann eine solche Hochspannungseinrichtung von der eingangs erwähnten Art sein und einen Leistungstransformator, eine (Hochspannungs-) Schaltanlage, einen (Hochspannungs-) Schutzschalter oder Leistungsschalter, eine mit Hochspannung betriebene oder eine hochspannungserzeugende rotierende Maschine wie einen Leistungselektromotor oder einen Leistungsgenerator, einen Stufenschalter für einen Transformator oder einen Messwandler wie ein Hochspannungswandler oder ein Hochstromwandler umfassen.
Bei dem zuvor genannten Isolationswiderstands der Hochspannungseinrichtung handelt es sich insbesondere um einen endlichen Isolationswiederstand. Im Sinne der Erfindung ist unter einer „hohen Spannung“ oder einer „Hochspannung“ eine elektrische Spannung von mindestens 1 kV zu verstehen. Bei einer elektrischen Wechselspannung kann sich der Wert hierbei auf die Amplitude oder den Effektivwert der Wechselspannung beziehen, bei einer Gleichspannung auf den Gleichspannungsanteil und ansonsten auf die betragsmäßig größten Spitzenwerte oder Effektivwerte.
Das gesamte Prüfverfahren kann vollautomatisiert durchgeführt werden. Die für die Bestimmung der Kapazität erforderlichen Gleichstrom- und Wechselstrommessungen im Hochspannungsbereich können in Form eines einzigen Messvorgangs von ein und demselben Prüfsystem bzw. in ein und demselben Messgerät durchgeführt werden. Die hierzu erforderlichen hohen Wechsel- und Gleichspannungen können ebenfalls automatisiert von dem Prüfsystem an die zu prüfende Hochspannungseinrichtung angelegt werden, ohne dazu zwischenzeitlich eine Interaktion mit einem Benutzer des Prüfsystem erforderlich wäre.
Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass hiermit auf einfache Art und Weise sowie vollautomatisch die Kapazität als eine weitere Eigenschaft der Hochspannungseinrichtung bestimmt werden kann, wodurch innerhalb ein und desselben Verfahrensablaufs genauere Rückschlüsse auf die Qualität der zu prüfenden Hochspannungseinrichtung und ihrer Isolationsmittel, insbesondere ihres Isolationsmaterials, ermöglicht werden.
In einigen Ausführungsformen kann die Hochspannungseinrichtung an Hochspannungsanschlüssen einer Hochspannungsprüfsignalvorrichtung des Prüfsystems angeschlossen werden. Daraufhin kann mittels der Hochspannungsprüfsignalvorrichtung die hohe Wechselspannung und die hohe Gleichspannung zwischen den Hochspannungsanschlüssen erzeugt werden. Auf diese vorteilhafte Weise lässt sich die Kapazität der Hochspannungseinrichtung mit einer Verkabelung - also insbesondere mit nur einem Anschließen der zu prüfenden Hochspannungseinrichtung - bestimmen, wodurch sich die Anzahl der erforderlichen Arbeitsschritte reduzieren und das Verfahren effizienter und/oder sicherer machen lässt. Einige Ausführungsformen, die zum Bestimmen des Werts der Kapazität zumindest diesen als Parameter in einem elektrisch-physikalischen Modell der Hochspannungseinrichtung numerisch optimieren - also insbesondere eine Fehlergröße bezüglich der Beschreibung der erfassten Messwerte, wie erfasster Gleichstrom und erfasste Wechselstrom, durch das Modell minimieren -, können insbesondere den Vorteil haben, dass sich mehrere fehlerbehaftete Messwerte einbeziehen lassen und/oder eine größere Anzahl an Messwerten bei der Bestimmung verwendet werden kann, wodurch insbesondere die Genauigkeit der bestimmten Parameter, insbesondere der Kapazität, gesteigert werden kann. So kann etwa in einigen Varianten zudem auch eine Phasendifferenz zwischen der angelegten hohen Wechselspannung und dem erfassten Wechselstrom verwendet werden. Auch können in einigen Varianten basierend auf dem Modell weitere Eigenschaften der Hochspannungseinrichtung wie ein Verlustfaktor oder ein Gleichspannungs-Isolationswiderstand bestimmt werden. Auf diese vorteilhafte Weise lassen sich noch genauere Rückschlüsse auf die Qualität der Isolationsmittel der Hochspannungseinrichtung erzielen.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Prüfsystem zum Bestimmen einer Kapazität einer Hochspannungseinrichtung. Das Prüfsystem weist eine Steuerungseinrichtung auf, die eingerichtet ist, eine hohe Wechselspannung - vorzugsweise mit einer vorgegebenen Effektivspannung und einer vorgegebenen Frequenz - mittels einer hochspannungsfähigen Signalquelle des Prüfsystems zu erzeugen und an die Hochspannungseinrichtung anzulegen. Zudem ist die Steuerungseinrichtung eingerichtet, einen elektrischen Wechselstrom, der aufgrund der angelegten hohen Wechselspannung und der Kapazität in der Hochspannungseinrichtung fließt, mittels einer Stromsensoreinrichtung des Prüfsystems zu erfassen. Des Weiteren ist die Steuerungseinrichtung eingerichtet, eine hohe Gleichspannung, deren Spannungswert vorzugsweise in einem von der vorgegebenen Effektivspannung abhängigen Bereich liegt, mittels einer hochspannungsfähigen Signalquelle des Prüfsystems zu erzeugen und an die Hochspannungseinrichtung anzulegen. Zudem ist die Steuerungseinrichtung eingerichtet, einen elektrischen Gleichstrom, der in der Hochspannungseinrichtung aufgrund der angelegten hohen Gleichspannung und eines endlichen Isolationswiderstands der Hochspannungseinrichtung fließt, mittels einer Stromsensoreinrichtung des Prüfsystems zu erfassen. Schließlich ist die Steuerungseinrichtung eingerichtet, einen Wert der Kapazität der Hochspannungseinrichtung basierend auf der angelegten hohen Wechselspannung und des erfassten Wechselstroms sowie der angelegten hohen Gleichspannung und des erfassten Gleichstroms zu bestimmen.
Die bereits vorausgehend genannten möglichen Vorteile, Ausführungsformen, Weiterbildungen oder Varianten des ersten Aspekts der Erfindung gelten entsprechend auch für das erfindungsgemäße Prüfsystem, welches vorzugsweise zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens ausgestaltet ist.
In einigen Ausführungsformen weist das Prüfsystem ein portables Hauptgerät mit einem Gehäuse und einer am Gehäuse angeordneten Anschlussanordnung auf sowie ein portables Zusatzgerät mit einem Gehäuse und einer am Gehäuse angeordneten Anschlussanordnung. Dabei weist das portable Hauptgerät weiterhin die Steuerungseinrichtung auf. Das portable Zusatzgerät weist weiterhin eine Hochspannungsprüfsignalvorrichtung auf. Die Hochspannungsprüfsignalvorrichtung weist Hochspannungsanschlüsse zum Anschließen der Hochspannungseinrichtung, die Stromsensoreinrichtung und die hochspannungsfähige Signalquelle zum Erzeugen der hohen Wechselspannung auf. Zudem kann die Hochspannungsprüfsignalvorrichtung eingerichtet sein, sowohl die hohe Wechselspannung als auch die hohe Gleichspannung zu erzeugen und jeweils an die Hochspannungsanschlüsse anzulegen. Ein Vorteil des separierten Hauptgeräts und Zusatzgeräts liegt darin, dass sich das Prüfsystem in einzelne bezüglich ihres Gewichts entsprechend leichtere Komponenten unterteilen und somit leichter transportieren lässt.
In einigen Ausführungsformen ist die Steuerungseinrichtung eingerichtet, das Bestimmen der Kapazität der Hochspannungseinrichtung automatisch durchzuführen. In einigen vorteilhaften Varianten ist das automatische Durchführen mit einer Hochspannungsprüfsignalvorrichtung kombiniert, die eingerichtet ist, an Hochspannungsanschlüssen sowohl die hohe Wechselspannung als auch die hohe Gleichspannung anzulegen. Auf diese vorteilhafte Weise lässt sich die Kapazität und lassen sich etwaige weitere Eigenschaften wie ein Verlustfaktor oder ein Gleichspannungs- Isolationswiderstand der zu prüfenden Hochspannungseinrichtung ohne Änderung der Verkabelung automatisch durchführen.
Insbesondere kann mit Hilfe der Erfindung sowohl eine derartige Verlustfaktorprüfung (C/TanDelta-Messung), die mit einer Wechselspannung durchgeführt wird, als auch eine derartige Hochspannungs-Isolationsprüfung, die mit einer Gleichspannung durchgeführt wird, in einem Gerät kombiniert werden.
Im Sinne der Erfindung ist unter „automatisch“ zu verstehen, dass zumindest ein Teil des jeweiligen Verfahrens und/oder eine Funktionalität der jeweiligen Vorrichtung oder des jeweiligen Systems ohne menschlichen Eingriff ausgeführt werden kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen und/oder aus den Figuren.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren anhand vorteilhafter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Prüfsystem zum Bestimmen einer Kapazität einer Hochspannungseinrichtung nach einer Ausführungsform.
Fig. 2 zeigt ein Flussdiagram eines Verfahrens zum Bestimmen einer Kapazität einer Hochspannungseinrichtung nach einer Ausführungsform.
Die Figuren sind schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsformen und/oder Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung. In den Figuren dargestellte Elemente und/oder Bauteile sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Vielmehr sind die verschiedenen in den Figuren dargestellten Elemente und/oder Bauteile derart wiedergegeben, dass ihre Funktion und/oder ihr Zweck dem Fachmann verständlich werden.
In den Figuren dargestellte Verbindungen und Kopplungen zwischen funktionellen Einheiten und Elementen können auch als indirekte Verbindungen oder Kopplungen implementiert werden. Insbesondere können Datenverbindungen drahtgebunden oder drahtlos, also insbesondere als Funkverbindung, ausgebildet sein. Auch können bestimmte Verbindungen, etwa elektrische Verbindungen, etwa zur Energieversorgung, der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sein.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Fig. 1 zeigt schematisch ein Prüfsystem 10 zum Bestimmen einer Kapazität einer Hochspannungseinrichtung 30 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Prüfsystem 10 weist eine Hochspannungsprüfsignalvorrichtung 200 mit einem Gehäuse 210, eine Messvorrichtung 160 und eine Steuerungsvorrichtung 180 auf.
In einigen Varianten kann das Prüfsystem 10 ein portables Hauptgerät 100 mit einem Gehäuse 110 aufweisen, wobei die Messvorrichtung 160 und die Steuerungsvorrichtung 180 in dem Gehäuse 110 angeordnet sind. Auch kann die Hochspannungsprüfsignalvorrichtung 200 als ein portables Zusatzgerät des Prüfsystems 10 ausgebildet sein bzw. ein portables Zusatzgerät des Prüfsystems 10 die Hochspannungsprüfsignalvorrichtung 200 aufweisen. Zudem sind das portable Hauptgerät 100 und das portable Zusatzgerät 200 als bzw. mit der Hochspannungsprüfsignalvorrichtung über ein Kabel 20 miteinander verbindbar, wobei das portable Hauptgerät eine am Gehäuse 110 angeordnete Anschlussanordnung 120 und das portable Zusatzgerät eine an seinem Gehäuse 210 angeordnete Anschlussanordnung 220 je zum Verbinden mit einem Ende des Kabels 20 aufweist. Auf diese vorteilhafte Weise lässt sich das Prüfsystem für den Transport in mehrere Komponenten zerteilen und damit leichter transportieren.
In alternativen Varianten kann die Hochspannungsprüfsignalvorrichtung 200 die Steuerungsvorrichtung 180 und etwaig die Messvorrichtung 160 aufweisen, sodass kein weiteres Gerät - wie etwa ein portables Hauptgerät - zum Bestimmen der Kapazität erforderlich ist.
Die Hochspannungsprüfsignalvorrichtung 200 weist weiterhin eine hochspannungsfähige Signalquelle 230 zum Erzeugen einer hohen Wechselspannung, eine Gleichrichtereinrichtung 240 zum Gleichrichten der hohen Wechselspannung, eine Stromsensoreinrichtung 262, eine Spannungssensoreinrichtung 266 sowie eine elektrische Schaltmatrix 284 auf.
Die hochspannungsfähige Signalquelle 230 ist auf einer Hochspannungsseite mit der Gleichrichtereinrichtung 240 elektrisch verbunden und auf einer Niederspannungsseite, welche in einigen Varianten geerdet sein kann, mit der Stromsensoreinrichtung 262 sowie der Spannungssensoreinrichtung 266 elektrisch verbunden. Die Gleichrichtereinrichtung 240 ist eingerichtet, selektiv eine von der hochspannungsfähigen Signalquelle 230 erzeugte Wechselspannung gleichzurichten oder durchzuleiten. Zudem ist die Gleichrichtereinrichtung 240 mit der Spannungssensoreinrichtung 266 derart verbunden, dass an der Spannungssensoreinrichtung 266 abhängig davon, ob die hohe Wechselspannung gleichgerichtet wird, die hohe Wechselspannung oder die hohe Gleichspannung anliegt, wobei die Spannungssensoreinrichtung eingerichtet ist, die jeweils anliegende Spannung zu messen.
In einigen Varianten kann die hochspannungsfähige Signalquelle 230 einen Hochspannungstransformator aufweisen, wobei der Hochspannungstransformator mit der Anschlussanordnung 220 elektrisch verbunden ist, um ein über die Anschlussanordnung 220 empfangenes Leistungssignal in ein entsprechendes Hochspannungssignal umzuwandeln und so aus dem Leistungssignal eine Wechselspannung zu erzeugen, wobei eine Effektivspannung und eine Frequenz der Wechselspannung durch das Leistungssignal vorgegeben werden. Zudem weist die Prüfsignalvorrichtung 200 einen am Gehäuse 210 angeordneten ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten Hochspannungsanschluss 231 , 232, 233, 234, 235, 236 auf. Dabei ist die Schaltmatrix 284 vorteilhaft eingerichtet, jeweils einen aus dem zweiten, vierten oder sechsten Hochspannungsanschluss 232, 234, 236 mit der Stromsensoreinrichtung 262 lösbar elektrisch derart zu verbinden, dass ein Strom aus diesem Hochspannungsanschluss zunächst durch die Stromsensoreinrichtung 262 fließt, bevor er zur Niederspannungsseite der hochspannungsfähigen Signalquelle 230 gelangt, und die jeweils anderen dieser Hochspannungsanschlüsse von der Stromsensoreinrichtung 262 elektrisch zu trennen. In einigen Varianten ist die Schaltmatrix 284 zudem eingerichtet, diese anderen Hochspannungsanschlüsse (wie in Fig. 1 dargestellt, beispielsweise den vierten Hochspannungsanschluss 234 und den sechsten Hochspannungsanschluss 236) mit der Niederspannungsseite der hochspannungsfähigen Signalquelle 230 elektrisch zu verbinden oder zu erden. Ein Vorteil der mehreren Hochspannungsanschlüsse kann insbesondere darin liegen, dass eine Bestimmung der Kapazität ohne Veränderung der Verkabelung für mehrere Phasen oder Komponenten einer Hochspannungseinrichtung oder für mehrere Hochspannungseinrichtungen durchgeführt werden kann.
In Fig. 1 ist zudem die Hochspannungseinrichtung 30 mit drei Komponenten dargestellt, welche jedoch üblicherweise kein Bestandteil des Prüfsystems 10 ist, sondern von welcher mittels des Prüfsystems 10 die Kapazität bzw. die Kapazitäten ihrer Komponenten zu bestimmen sind. Eine solche Hochspannungseinrichtung 30 kann etwa ein Hochspannungstransformator für drei Phasen und entsprechend mit drei Oberspannungswicklungen und drei Unterspannungswicklungen sein. Zum Bestimmen der Kapazität je Phase - und etwaig eines Verlustfaktors und/oder eines Gleichspannungs- Isolationswiderstands - ist üblicherweise der erste, dritte und fünfte Prüfanschluss 231 , 233, 235 je an einen Anschlusspunkt der Oberspannungswicklungen als Primäranschlüsse und der zweite, vierte und sechste Prüfanschluss 232, 234, 236 je an einen Anschlusspunkt der Unterspannungswicklungen als Sekundäranschlüsse anzuschließen. Alternativ kann die Kapazität auch für den gesamten Hochspannungstransformator bestimmt werden, wobei alle Anschlusspunkte der Oberspannungswicklungen als Primäranschlüsse an den ersten Anschlusspunkt 231 und alle Anschlusspunkte der Unterspannungswicklungen als Sekundäranschlüsse an den zweiten Anschlusspunkt 232 anzuschließen sind.
Das portable Hauptgerät 100 ist zum Bestimmen der Kapazität eingerichtet, gesteuert durch die Steuerungseinrichtung 180 ein Leistungssignal zu erzeugen, welches einer Wechselspannung mit einer vorgegebenen Effektivspannung und einer vorgegebenen Frequenz entspricht, und über die Anschlussanordnungen 120, 220 sowie das Kabel 20 an die Hochspannungsprüfsignalvorrichtung 200 zu übertragen, um somit diese zu veranlassen, die gewünschte hohe Wechselspannung mit der vorgegebenen Frequenz und der vorgegebenen Effektivspannung zu erzeugen.
Die Hochspannungsprüfsignalvorrichtung 200 ist eingerichtet, mittels der hochspannungsfähigen Signalquelle 230 das Leistungssignal in die gewünschte hohe Wechselspannung mit der vorgegebenen Frequenz und der vorgegebenen Effektivspannung umzusetzen, durch die Gleichrichtereinrichtung 240 hindurch zu leiten und zwischen den ersten und zweiten Hochspannungsanschluss 231 , 232 und zwischen den dritten und vierten sowie zwischen den fünften und sechsten Hochspannungsanschluss anzulegen.
Zudem ist das portable Hauptgerät 100 mit der Steuerungsvorrichtung 180 eingerichtet, ein Messsignal, welches den mittels der Stromsensoreinrichtung 262 erfassten Wechselstrom bezeichnet oder repräsentiert, der aufgrund der angelegten hohen Wechselspannung, eines endlichen Isolationswiderstands der Isolationsmittel und der Kapazität zwischen den Primäranschlüssen und Sekundäranschlüssen fließt, über die Anschlussanordnungen 120, 220 sowie das Kabel 20 zu empfangen und mittels der Messeinrichtung 160 auszuwerten.
Gesteuert durch die Steuerungseinrichtung 180 erzeugt das portable Hauptgerät
100 ein weiteres Leistungssignal und überträgt dieses an die
Hochspannungsprüfsignalvorrichtung 200, um diese zu veranlassen, die gewünschte hohe Gleichspannung zu erzeugen, deren Spannungswert in einem von der vorgegebenen Effektivspannung abhängigen Bereich liegt. Dabei ist die Hochspannungsprüfsignalvorrichtung 200 gesteuert durch die Steuerungseinrichtung eingerichtet, nach Umsetzung dieses Leistungssignals die damit erzeugte hohe Wechselspannung mittels der Gleichrichtereinrichtung 240 gleichzurichten und so eine hohe Gleichspannung zu erzeugen, die insbesondere einen Spannungswert mit dem Effektivwert oder dem Amplitudenwert der hohen Wechselspannung hat. Zudem ist die Hochspannungsprüfsignalvorrichtung eingerichtet, diese hohe Gleichspannung zwischen dem ersten und zweiten Hochspannungsanschluss 231 , 232 und beispielsweise auch zwischen den dritten und vierten sowie zwischen den fünften und sechsten Hochspannungsanschluss anzulegen.
Zudem erhält das portable Hauptgerät 100 mit der Steuerungsvorrichtung 180 ein weiteres Messsignal, welches den mittels der Stromsensoreinrichtung 262 erfassten Gleichstrom repräsentiert, der aufgrund der angelegten hohen Gleichspannung und des endlichen Isolationswiderstands zwischen den Primäranschlüssen und Sekundäranschlüssen der Hochspannungseinrichtung 30 fließt. Das weitere Messsignal wird mittels der Messeinrichtung 160 ausgewertet.
Schließlich ist die Steuerungseinrichtung 180 eingerichtet, basierend auf der angelegten hohen Wechselspannung und des erfassten Wechselstroms sowie der angelegten hohen Gleichspannung und des erfassten Gleichstroms einen Wert der Kapazität der Hochspannungseinrichtung 30 zu bestimmen, wobei hierzu dem Fachmann geläufige Algorithmen oder mathematische Zusammenhänge zur Anwendung gelangen können.
Aufgrund der zuvor beschriebenen Ausgestaltung der Prüfsignalvorrichtung 200 mit der Gleichrichtereinrichtung 240 kann wahlweise sowohl eine Wechselspannung als auch eine Gleichspannung erzeugt werden, so dass in ein und demselben Gerät beispielsweise sowohl eine Verlustfaktorprüfung (C/TanDelta-Messung), die mit einer Wechselspannung erfolgt, als auch eine Isolationswiderstandprüfung (Hochspannungs-Isolationsprüfung), die mit einer Gleichspannung erfolgt, implementiert sein kann. Die Prüfspannungen werden dabei jeweils in dem Gehäuse 210 der Prüfsignalvorrichtung 200 erzeugt, während die jeweiligen Messignale jeweils von der Messeinrichtung 160 in dem Gehäuse 110 des Geräts 100 ausgewertet werden. Wie zuvor beschrieben, können jedoch auch alle Komponenten der Geräte 100 und 200 in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein.
In Fig. 2 ist ein Flussdiagram eines Verfahrens 800 zum Bestimmen einer Kapazität einer Hochspannungseinrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Hierbei weist die Hochspannungseinrichtung beispielsweise - wie zuvor anhand von Fig. 1 erläutert - eine Primärseite mit einem oder mehreren Primäranschlüssen, eine Sekundärseite mit einem oder mehreren Sekundäranschlüssen und Isolationsmittel, die die Primärseite von der Sekundärseite derart elektrisch isolieren, dass die Primärseite und die Sekundärseite mit den Isolationsmitteln einen Kondensator mit der zu bestimmenden Kapazität ausbilden, auf.
Das Verfahren 800 beginnt bei dem Verfahrensstart 802 und endet bei dem Verfahrensende 804, wobei einer oder mehrere Verfahrensschritte, insbesondere eine Sequenz von Verfahrensschritten, und vorzugsweise das gesamte Verfahren, soweit technisch vorteilhaft oder möglich, wiederholt und automatisch von einem Prüfsystem, beispielsweise von dem in Fig. 1 gezeigten Prüfsystem 10, ausgeführt werden können.
Das Verfahren wird nachfolgend anhand einer Hochspannungsprüfsignalvorrichtung mit einem ersten Hochspannungsanschluss und einem zweiten Hochspannungsanschluss beschrieben, wobei die Hochspannungsprüfsignalvorrichtung sowohl die hohe Wechselspannung als auch die hohe Gleichspannung zwischen diesen Hochspannungsanschlüssen erzeugt.
Für andere Varianten kann das Verfahren auch mittels einer
Hochspannungsprüfsignalvorrichtung ausgeführt werden, welche separate Hochspannungsanschlüsse für die hohe Gleichspannung und für die hohe Wechselspannung aufweist. Entsprechend kann das Verfahren für andere Varianten auch mittels zweier separater Signalquellen, je eine für die hohe Wechselspannung und eine für die hohe Gleichspannung, ausgeführt werden.
Im Verfahrensschritt 820 werden die Primäranschlüsse der Hochspannungseinrichtung an einen ersten Hochspannungsanschluss einer Hochspannungsprüfsignalvorrichtung und die Sekundäranschlüsse der Hochspannungseinrichtung an einen zweiten Hochspannungsanschluss der Hochspannungsprüfsignalvorrichtung angeschlossen.
Im Verfahrensschritt 822 werden eine oder mehrere Effektivspannungen sowie eine oder mehrere Frequenzen - insbesondere Frequenzbereiche - für das Bestimmen der Kapazität ausgewählt. In einigen Varianten kann dabei mittels einer Benutzerschnittstelle für einen Benutzer eine Auswahl an möglichen Effektivspannungen und Frequenzen ausgegeben werden, eine Eingabe von einem Benutzer, welche ausgewählte Effektivspannungen und/oder ausgewählte Frequenzen kennzeichnet, empfangen werden und basieren darauf die Effektivspannungen und/oder die Frequenzen ausgewählt werden.
In einigen vorteilhaften Varianten kann diese Auswahl auch auf einer Betriebsspannung der Hochspannungseinrichtung basieren, wodurch insbesondere ermöglicht wird, die Kapazität mit Spannungen zu bestimmen, welche die Hochspannungseinrichtung nicht beschädigen und/oder welche so nah an der Betriebsspannung liegen, dass eine genaue Bestimmung der Kapazität ermöglicht wird, wie sie beim Betreiben der Hochspannungseinrichtung effektiv besteht. Entsprechend können die Frequenzen auch basierend auf einer Betriebsfrequenz der Hochspannungseinrichtung ausgewählt werden, also etwa im Bereich von üblichen Netzfrequenzen wie 50 Hz oder 60 Hz liegen, wobei vorteilhaft nicht mit diesen Netzfrequenzen gemessen wird, um (eingestreute) Störungen zu vermeiden. Aus einem geeigneten Frequenzbereich können mehrere Frequenzen ausgewählt werden und/oder im Verfahren ein sogenannter „Frequency Sweep“ über den Frequenzbereich oder einen Teil davon durchgeführt werden. Im Verfahrensschritt 824 wird die ausgewählte Effektivspannung oder eine der ausgewählten Effektivspannungen vorgegeben.
Im Verfahrensschritt 826 wird die ausgewählte Frequenz oder eine der ausgewählten Frequenzen vorgegeben.
Im Verfahrensschritt 828 wird eine hohe Wechselspannung mit der vorgegebenen Effektivspannung und der vorgegebenen Frequenz erzeugt. Dabei kann die hohe Wechselspannung mittels der Hochspannungsprüfsignalvorrichtung und einer hochspannungsfähigen Signalquelle von dieser, die zum Erzeugen von Wechselspannung eingerichtet ist, erzeugt werden. In anderen Varianten kann die Wechselspannung mittels einer separaten Wechselspannungsquelle erzeugt werden.
Im Verfahrensschritt 830 wird die erzeugte hohe Wechselspannung zwischen den Primäranschlüssen und den Sekundäranschlüssen der Hochspannungseinrichtung angelegt. Dabei kann die Hochspannungsprüfsignalvorrichtung die erzeugte hohe Wechselspannung an den ersten und zweiten Hochspannungsanschluss anlegen, womit diese bei angeschlossener Hochspannungseinrichtung dann auch an den Primär- und Sekundäranschlüssen anliegt.
Im Verfahrensschritt 832 wird ein elektrischer Wechselstrom erfasst, der aufgrund der angelegten Wechselspannung, eines endlichen Isolationswiderstands der Isolationsmittel und der Kapazität zwischen den Primäranschlüssen und Sekundäranschlüssen fließt. Dabei kann der Wechselstrom mittels einer Stromsensoreinrichtung der Hochspannungsprüfsignalvorrichtung erfasst werden. In anderen Varianten kann der Wechselstrom mit einem separaten Messgerät erfasst werden.
Im Verfahrensschritt 834 wird die Effektivspannung von der zwischen dem ersten und zweiten Hochspannungsanschluss anliegenden hohen Wechselspannung bestimmt. Dabei wird diese Effektivspannung mittels einer Spannungssensoreinrichtung der Hochspannungsprüfsignalvorrichtung erfasst. Auf diese vorteilhafte Weise lässt sich die Genauigkeit bei der Bestimmung der Kapazität erhöhen. In anderen Varianten kann der Verfahrensschritt 834 entfallen und, sofern erforderlich, für die Effektivspannung unmittelbar die vorgegebene Effektivspannung verwendet werden.
Im Verfahrensschritt 836 wird bei einer Ausführungsform eine Phasendifferenz zwischen der angelegten hohen Wechselspannung und dem erfassten Wechselstrom bestimmt. Auf diese vorteilhafte Weise lässt sich die Genauigkeit bei der Bestimmung der Kapazität erhöhen. So kann in einigen vorteilhaften Varianten die bestimmte Phasendifferenz als ein Parameter für ein elektrischphysikalisches Modell der Hochspannungseinrichtung, mittels dem durch numerische Optimierung die Kapazität bestimmt wird, verwendet werden.
In einigen Varianten wird im Verfahrensschritt 836 oder in einem weiteren Verfahrensschritt 837 zudem die Frequenz der zwischen dem ersten und zweiten Hochspannungsanschluss anliegenden hohen Wechselspannung bestimmt. Auf diese vorteilhafte Weise lässt sich die Genauigkeit bei der Bestimmung der Kapazität weiter erhöhen.
In anderen Varianten kann der Verfahrensschritt 836 und/oder der weitere Verfahrensschritt 837 entfallen und, sofern erforderlich, für die jeweilige Frequenz unmittelbar die vorgegebene Frequenz verwendet werden.
Bei der Verfahrensbedingung 810 wird, falls noch weitere Frequenzen ausgewählt worden sind - in Fig. 1 symbolisiert durch <y> -, das Verfahren bei Verfahrensschritt 826 fortgesetzt, wobei dort eine Frequenz vorgegeben wird, die zuvor nicht vorgegeben worden ist. Andernfalls - symbolisiert durch <n> - wird das Verfahren bei Verfahrensschritt 838 fortgesetzt.
Im Verfahrensschritt 838 wird eine hohe Gleichspannung erzeugt, deren Spannungswert in einem von der vorgegebenen Effektivspannung abhängigen Bereich liegt. In einigen Varianten kann der Spannungswert der hohen Gleichspannung der vorgegebenen Effektivspannung entsprechen. Auch kann in einigen Varianten der Spannungswert der hohen Gleichspannung einem Amplitudenwert für die Wechselspannung mit der vorgegebenen Effektivspannung entsprechen. Auch kann in einigen Varianten der Spannungswert der hohen Gleichspannung höher oder kleiner als derjenige der vorgegebene Effektivspannung sein.
Im Verfahrensschritt 838 kann die hohe Gleichspannung mittels der Hochspannungsprüfsignalvorrichtung und einer hochspannungsfähigen Signalquelle von dieser, die zum Erzeugen von hohen Gleichspannungen eingerichtet ist, erzeugt werden. In anderen Varianten kann die hohe Gleichspannung auch mittels der Hochspannungsprüfsignalvorrichtung und einer hochspannungsfähigen Signalquelle von dieser, die zum Erzeugen von hohen Wechselspannungen eingerichtet ist, durch Gleichrichten erzeugt werden. Auf diese vorteilhafte Weise lässt sich das Verfahren ohne Änderung von Verkabelung zunächst für die hohe Wechselspannung und dann für die hohe Gleichspannung durchführen. In anderen Varianten kann die hohe Gleichspannung mittels einer separaten Gleichspannungsquelle erzeugt werden.
Im Verfahrensschritt 840 wird die erzeugte hohe Gleichspannung zwischen den Primäranschlüssen und den Sekundäranschlüssen der Hochspannungseinrichtung angelegt. Dabei kann in einigen Varianten die Hochspannungsprüfsignalvorrichtung die erzeugte hohe Gleichspannung an den ersten und zweiten Hochspannungsanschluss anlegen, womit diese bei angeschlossener Hochspannungseinrichtung auch an den Primär- und Sekundäranschlüssen anliegt.
Im Verfahrensschritt 842 wird ein elektrischer Gleichstrom erfasst, der aufgrund der angelegten hohen Gleichspannung und des endlichen Isolationswiderstands der Isolationsmittel zwischen den Primäranschlüssen und Sekundäranschlüssen fließt. Dabei kann der Gleichstrom mittels einer Stromsensoreinrichtung der Hochspannungsprüfsignalvorrichtung erfasst werden. In anderen Varianten kann der Gleichstrom auch mit einem separaten Messgerät erfasst werden.
Im Verfahrensschritt 844 wird der tatsächliche Wert von der zwischen dem ersten und zweiten Hochspannungsanschluss anliegenden hohen Gleichspannung bestimmt. Dabei kann dieser Gleichspannungswert mittels einer Spannungssensoreinrichtung der Hochspannungsprüfsignalvorrichtung erfasst werden. Auf diese vorteilhafte Weise lässt sich die Genauigkeit bei der Bestimmung der Kapazität erhöhen. Der Verfahrensschritt 844 kann bei Varianten des Verfahrens auch entfallen und, sofern erforderlich, für den Gleichspannungswert die erzeugte Gleichspannung bzw. der Wert, mit dem diese zu erzeugen ist, verwendet werden.
In einigen alternativen Varianten können auch zunächst die Verfahrensschritte 838-844 bezüglich der hohen Gleichspannung und dann die Verfahrensschritte 826 bis 837 bezüglich der hohen Wechselspannung ausgeführt werden.
Bei der Verfahrensbedingung 812 wird, falls noch weitere Effektivspannungen ausgewählt worden sind - in Fig. 1 symbolisiert durch <y> -, das Verfahren bei Verfahrensschritt 824 fortgesetzt, wobei dort eine Effektivspannung vorgegeben wird, die zuvor nicht vorgegeben worden ist. Andernfalls - symbolisiert durch <n> - wird das Verfahren bei Verfahrensschritt 846 fortgesetzt.
Im Verfahrensschritt 846 wird der Wert der Kapazität basierend auf der angelegten Wechselspannung und des erfassten Wechselstroms sowie der angelegten Gleichspannung und des erfassten Gleichstroms bestimmt. In einigen vorteilhaften Varianten wird zum Bestimmen des Werts der Kapazität zumindest dieser als Parameter in einem elektrisch-physikalischen Modell der Hochspannungseinrichtung, welches als weitere Parameter zumindest die vorgegebene oder bestimmte Effektivspannung und die vorgegebene oder bestimmte Frequenz der Wechselspannung, den Spannungswert der Gleichspannung, den erfassten Wechselstrom und den erfassten Gleichstrom aufweist, numerisch optimiert. Eine derartige numerische Optimierung kann als Regression oder Ausgleichsrechnung implementiert sein. In einigen Varianten kann ein einfaches elektrisch-physikalisches Modell eine Parallelschaltung aus einem idealen Kondensator und einem idealen Widerstand sein. Bei entsprechenden Varianten und/oder sofern mehrere Effektivspannungen oder mehrere Frequenzen vorgegeben worden sind, wird der Wert der Kapazität basierend auf den für die jeweiligen Effektivspannungen oder jeweiligen Frequenzen angelegten Wechsel- und Gleichspannungen und erfassten Wechsel- und Gleichströmen bestimmt.
In einigen Varianten wird im Verfahrensschritt 848 zudem ein Wert eines Verlustfaktors der Hochspannungseinrichtung zumindest basierend auf der angelegten Wechselspannung, dem erfassten Wechselstrom und der bestimmten Phasendifferenz ermittelt. In einer Variante wird der Wert des Verlustfaktors dabei als Parameter des elektrisch-physikalischen Modells numerisch optimiert.
In weiteren Varianten wird im Verfahrensschritt 850 ein Wert eines Gleichspannungs-Isolationswiderstands der Hochspannungseinrichtung zumindest basierend auf der angelegten Gleichspannung und dem erfassten Gleichstrom bestimmt. Dabei kann der Wert des Isolationswiderstands ebenfalls als Parameter des elektrisch-physikalischen Modells numerisch optimiert und so bestimmt werden.
In anderen Varianten des Verfahrens kann der Verfahrensschritt 848 und/oder der Verfahrensschritt 850 entfallen.
Im Verfahrensschritt 852 werden die bestimmten Werte - also die Kapazität der Hochspannungseinrichtung sowie gegebenenfalls der Verlustfaktor und der Gleichspannungs-Isolationswiderstand - abgespeichert und/oder für einen Benutzer, insbesondere mittels der Benutzerschnittstelle, ausgegeben.
Das in Fig. 1 gezeigte Prüfsystem 10 kann allgemein dazu eingerichtet sein, das zuvor anhand von Fig. 2 beschriebene Verfahren sowie dessen Varianten und Ausgestaltungen auszuführen.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren (800) zum Bestimmen einer Kapazität einer Hochspannungseinrichtung (30), wobei das Verfahren die folgenden automatisch von einem Prüfsystem (10) durchgeführten Schritte umfasst:
- Anlegen (830) einer Wechsel-Hochspannung durch das Prüfsystem (10) an die Hochspannungseinrichtung (30);
- Erfassen (832) eines Wechselstroms, der in der Hochspannungseinrichtung (30) aufgrund der angelegten Wechsel- Hochspannung und einer Kapazität der Hochspannungseinrichtung (30) fließt, mit dem Prüfsystem (10);
- Anlegen (840) einer Gleich-Hochspannung durch das Prüfsystem (10) an die Hochspannungseinrichtung (30);
- Erfassen (842) eines Gleichstroms, der in der Hochspannungseinrichtung (30) aufgrund der angelegten Gleich-Hochspannung und eines Isolationswiderstands der Hochspannungseinrichtung (30) fließt, mit dem Prüfsystem (10); und
- Bestimmen (846) eines Werts der Kapazität der Hochspannungseinrichtung (30) durch das Prüfsystem (10) basierend auf der angelegten Wechsel-Hochspannung und dem erfassten Wechselstrom sowie der angelegten Gleich-Hochspannung und dem erfassten Gleichstrom.
2. Verfahren (800) nach Anspruch 1 , weiterhin umfassend:
- Anschließen (820) einer Hochspannungseinrichtung (30) an einen ersten Hochspannungsanschluss der Hochspannungsprüfsignalvorrichtung (200) des Prüfsystems (10);
- Anschließen (820) der Hochspannungseinrichtung (30) an einen zweiten Hochspannungsanschluss der Hochspannungsprüfsignalvorrichtung (200); - Erzeugen (828) der Wechsel-Hochspannung mittels der Hochspannungsprüfsignalvorrichtung (200) zwischen dem ersten und dem zweiten Hochspannungsanschluss; und
- Erzeugen (838) der Gleich-Hochspannung mittels der Hochspannungsprüfsignalvorrichtung (200) zwischen dem ersten und dem zweiten Hochspannungsanschluss.
3. Verfahren (800) nach Anspruch 2, wobei der Wechselstrom und der Gleichstrom der Hochspannungseinrichtung (30) mittels einer Stromsensoreinrichtung (262) an dem ersten oder zweiten Hochspannungsanschluss der Hochspannungsprüfsignalvorrichtung (200) erfasst wird.
4. Verfahren (800) nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, weiterhin umfassend:
- automatisches Bestimmen (834) einer Effektivspannung der zwischen dem ersten und zweiten Hochspannungsanschluss angelegten Wechsel- Hochspannung durch das Prüfsystem (10); und
- automatisches Bestimmen (837) einer Frequenz der zwischen dem ersten und zweiten Hochspannungsanschluss angelegten Wechsel-Hochspannung durch das Prüfsystem (10).
5. Verfahren (800) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wechsel-Hochspannung und die Gleich-Hochspannung von einer selben Hochspannungsprüfsignalvorrichtung (200) des Prüfsystems (10) erzeugt werden.
6. Verfahren (800) nach Anspruch 5, wobei die Wechsel-Hochspannung und die Gleich-Hochspannung in einer gemeinsamen Gehäuseeinheit (210) der Hochspannungsprüfsignalvorrichtung (200) erzeugt werden. 7. Verfahren (800) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Bestimmen des Werts der Kapazität der Hochspannungseinrichtung (30) dieser mit Hilfe des Prüfsystems (10) als Parameter in einem elektrisch-physikalischen Modell der Hochspannungseinrichtung (30), welches als weitere Parameter zumindest eine Effektivspannung und eine Frequenz der Wechsel- Hochspannung, einen Wert der Gleich-Hochspannung, den erfassten Wechselstrom und den erfassten Gleichstrom aufweist, numerisch optimiert wird.
8. Verfahren (800) nach Anspruch 7, weiterhin umfassend:
- automatisches Bestimmen (836) einer Phasendifferenz zwischen der angelegten Wechsel-Hochspannung und dem erfassten Wechselstrom durch das Prüfsystem (10); wobei das elektrisch-physikalischen Modell als einen der weiteren Parameter zudem die Phasendifferenz aufweist.
9. Verfahren (800) nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei ein Wert des Isolationswiderstands der Hochspannungseinrichtung (30) zudem als Parameter des elektrisch-physikalischen Modells mit Hilfe des Prüfsystems (10) numerisch optimiert wird; und wobei das Verfahren weiterhin umfasst:
- automatisches Bestimmen (848) eines Verlustfaktors der Hochspannungseinrichtung (30) durch das Prüfsystem (10) mittels des elektrischphysikalischen Modells; und
- automatisches Bestimmen (850) eines Gleichspannungs- Isolationswiderstands der Hochspannungseinrichtung (30) durch das Prüfsystem (10) mittels des elektrisch-physikalischen Modells.
10. Verfahren (800) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend:
- Auswahlen (822) eines Wertes zum Vorgeben der Wechsel- Hochspannung basierend auf einer Betriebsspannung der Hochspannungseinrichtung (30).
11 . Verfahren (800) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein automatischen Bestimmen sowohl eines Verlustfaktors als auch eines Gleichspannungs-Isolationswiderstands der Hochspannungseinrichtung (30) mittels einer selben Messeinrichtung (160) des Prüfsystems (10).
12. Verfahren (800) nach Anspruch 11 , wobei der Verlustfaktor und der Gleichspannungs-Isolationswiderstand der Hochspannungseinrichtung (30) in einer selben Gehäuseeinheit (110) des Prüfsystems (10) bestimmt werden.
13. Verfahren (800) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Isolationswiderstand der Hochspannungseinrichtung (30) ein endlicher Isolationswiderstand der Hochspannungseinrichtung (30) ist.
14. Prüfsystem (10) zum automatischen Bestimmen einer Kapazität einer Hochspannungseinrichtung (30), wobei das Prüfsystem (10) eine Steuerungseinrichtung (180) aufweist, die eingerichtet ist:
- eine Wechsel-Hochspannung mittels einer Signalquelle (230) des Prüfsystems (10) zu erzeugen und an die Hochspannungseinrichtung (30) anzulegen;
- automatisch einen Wechselstrom, der in der Hochspannungseinrichtung
(30) aufgrund der angelegten Wechsel-Hochspannung und einer Kapazität der Hochspannungseinrichtung (30) fließt, mittels einer Stromsensoreinrichtung (262) des Prüfsystems (10) zu erfassen;
- eine Gleich-Hochspannung mittels einer Signalquelle (240) des Prüfsystems (10) zu erzeugen und an die Hochspannungseinrichtung (30) anzulegen;
- automatisch einen Gleichstrom, der in der Hochspannungseinrichtung (30) aufgrund der angelegten Gleich-Hochspannung und eines Isolationswiderstands der Hochspannungseinrichtung (30) fließt, mittels einer Stromsensoreinrichtung (262) des Prüfsystems (10) zu erfassen; und
- automatisch einen Wert der Kapazität der Hochspannungseinrichtung (30) basierend auf der angelegten Wechsel-Hochspannung und dem erfassten Wechselstrom sowie der angelegten Gleich-Hochspannung und dem erfassten Gleichstrom zu bestimmen.
15. Prüfsystem (10) nach Anspruch 14, wobei die Signalquelle (230) zur Erzeugung der Wechsel-Hochspannung und die Signalquelle (240) zur Erzeugung der Gleich-Hochspannung in einer gemeinsamen Gehäuseeinheit (210) des Prüfsystems (10) untergebracht sind.
16. Prüfsystem (10) nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, umfassend eine Messeinrichtung (160) zum automatischen Bestimmen eines Verlustfaktors der Hochspannungseinrichtung (30) und eine Messeinrichtung (160) zum automatschen Bestimmen eines Gleichspannungs-Isolationswiderstands der Hochspannungseinrichtung (30).
17. Prüfsystem (10) nach Anspruch 16, wobei die Messeinrichtung (160) zum automatischen Bestimmen des Verlustfaktors der Hochspannungseinrichtung (30) und die Messeinrichtung (160) zum automatschen Bestimmen des Gleichspannungs-Isolationswiderstands der Hochspannungseinrichtung (30) in einer gemeinsamen Gehäuseeinheit (110) des Prüfsystems (10) untergebracht sind.
18. Prüfsystem (10) nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, wobei der Verlustfaktor und der Gleichspannungs-Isolationswiderstand der Hochspannungseinrichtung (30) von derselben Messeinrichtung (160) des Prüfsystems (10) bestimmt werden.
19. Prüfsystem (10) nach einem der Ansprüche 14-18, umfassend: ein portables Hauptgerät (100) mit einem Gehäuse (110) und einer am Gehäuse angeordneten Anschlussanordnung (120); und ein portables Zusatzgerät (200) mit einem Gehäuse (210) und einer am Gehäuse angeordneten Anschlussanordnung (220); wobei das portable Hauptgerät (100) und das portable Zusatzgerät (200) über die Anschlussanordnungen (120; 220) miteinander verbindbar sind; wobei das portable Hauptgerät (100) die Steuerungseinrichtung (180) aufweist; und wobei das portable Zusatzgerät (200) eine Hochspannungsprüfsignalvorrichtung (200) mit Hochspannungsanschlüssen (231 , 232) zum Anschließen der Hochspannungseinrichtung (30), die Stromsensoreinrichtung (262) und die Signalquellen (230) zum Erzeugen der Wechsel-Hochspannung aufweist.
20. Prüfsystem (10) nach Anspruch 19, wobei die Hochspannungsprüfsignalvorrichtung (200) eingerichtet ist, sowohl mittels der Signalquelle die Wechsel-Hochspannung (230) als auch durch ein Gleichrichten einer mit der Signalquelle (230) erzeugten Wechselspannung die Gleich-Hochspannung zu erzeugen und an die Hochspannungsanschlüsse (231 , 232) anzulegen. 21. Prüfsystem (10) nach Anspruch 19 oder Anspruch 20, wobei das portable Hauptgerät (100) eingerichtet ist, zum Bestimmen der Kapazität der Hochspannungseinrichtung (30) und gesteuert durch die Steuerungseinrichtung (180) ein Steuerungssignal über die Anschlussanordnungen (120, 220) an die Hochspannungsprüfsignalvorrichtung (200) zu übertragen, welches die Hochspannungsprüfsignalvorrichtung (200) veranlasst, die Wechsel-Hochspannung und die Gleich-Hochspannung an die Hochspannungsanschlüsse (231 , 232) anzulegen, sowie ein Messsignal, das den mittels der Stromsensoreinrichtung (262) erfassten Wechselstrom und Gleichstrom bezeichnet, über die Anschlussanordnungen (120, 220) von der Hochspannungsprüfsignalvorrichtung (200) zu empfangen.
22. Prüfsystem (10) nach einem der Ansprüche 14-21 , wobei der Isolationswiderstand der Hochspannungseinrichtung (30) endlich ist, wobei die Steuerungseinrichtung (180) eingerichtet ist, automatisch den Gleichstrom, der in der Hochspannungseinrichtung (30) aufgrund der angelegten Gleich- Hochspannung und des endlichen Isolationswiderstands der Hochspannungseinrichtung (30) fließt, mittels der Stromsensoreinrichtung (262) des Prüfsystems (10) zu erfassen.
23. Prüfsystem (10) nach einem der Ansprüche 14-22, wobei das Prüfsystem (10) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-13 ausgestaltet ist.
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