HIGH-VOLTAGE MEASURING ARRANGEMENT WITH CAPACITIVE DIVIDERS MOUNTED IN A VESSEL FILLED WITH INSULATING GAS

Abstract: 1. A high voltage measuring device having a capacitive voltage divider in a container (1) filled with insulating gas, in which the high voltage capacitor consists of a conductor (3) which is at a high voltage, and a measuring electrode (4) which surrounds said conductor, and the low voltage capacitor consists of the measuring electrode (4) and a low voltage electrode (5) which surrounds said measuring electrode, characterised in that the measuring electrode (4) is in the form of a ring having a predetermined width ; that the low voltage electrode (5) is in the form of a further ring having a width which corresponds approximately to the width of the ring of the measuring electrode (4) ; and that the measuring electrode (4) is connected to at least one active voltage divider (7, 11, 13), at the outlet of the amplifier (11) of which, a voltage appears which is proportional to the high voltage.

Description: Hochspannungsmesseinrichtung mit einem kapazitiven Teiler in einem mit Isoliergas gefüllten Behälter Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochspannungsmess einrichtung mit einem kapazitiven Teiler in einem mit Isoliergas gefüllten Behälter, bei der der Oberspan nungskondensator aus einem an Hochspannung liegenden Leiter und einer diesen umgebenden Messelektrode und der Unterspannungskondensator aus der Messelektrode und einer diese umgebenden Niederspannungselektrode besteht. Bei einer bekannten Eochspannungsmesseinrichtung dieser Art (DE - A - 22 15 928) umschliesst die Messelektrode die Hochspannungselektrode zur Erzielung einer grossen Kapazität nahezu vollständig; der Unterspannungskonden sator des kapazitiven Spannungsteilers bildet mit dem Oberspannungskondensator eine konstruktive Einheit und ist von der Messelektrode und einer sie vollständig oder nahezu vollständig umgebenden, geerdeten Elektrode gebildet. Durch diese Ausbildung von Messelektrode und der sie umgebenden, geerdeten Elektrode ist ein kapazitiver Spannungsteiler gewonnen, bei dem auch der Unterspannungskondensator einen verhältnismässig grossen Kapazitätswert aufweist. Die Spannung wird demzufolge bei dieser bekannten Hochspannungsmesseinrichtung so weit heruntergeteilt, dass an den Unterspannungskondensator ein übliches Messgerät oder eine herkömmliche Schutzeinrichtung angeschlossen werden kann. Die Ausbildung von Messelektrode und geerdeter Elektrode ist aber verhältnismässig kompliziert, so dass die Herstellung der bekannten Hochspannungsmesseinrichtung relativ aufwendig ist. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Hochspannungsmesseinrichtung mit einem kapazitiven Teiler in einem mit Isoliergas gefüllten Behälter vorzuschlagen, die mit verhältnismässig geringem Aufwand herstellbar ist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Hochspannungsmesseinrichtung der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäss die Messelektrode als ein Ring ausgebildet und die Niederspannungselektrode ist ein weiterer Ring mit einer Breite, die etwa der Breite des einen Ringes entspricht; mit der Messelektrode ist mindestens ein aktiver Spannungsteiler verbunden, an dessen Verstärker ausgangsseitig eine der Hochspannung proportionale Spannung auftritt. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemässen Hochspannungsmesseinrichtung besteht darin, dass bei ihr sowohl die Messelektrode als auch die sie umgebende Niederspan nungselektrode verhältnismässig einfach ausgebildet sind, weil sie lediglich als Ringe ausgeführt sind. Kompliziert gestaltete Elektroden in Topfform, wie sie bei der bekannten Hochspannungsmesseinrichtung benötigt werden, sind also bei der erfindungsgemässen Hochspannungsmesseinrichtung nicht erforderlich. Der Mangel des aus zwei Ringen und einem an Hochspannung liegenden Leiter gebildeten kapazitiven Teilers, dass nämlich der Unterspannungskondensator eine verhältnismässig kleine Kapazität besitzt, ist in einfacher Weise dadurch behoben, dass an die Messelektrode ein aktiver Spannungsteiler angeschlossen ist. Mittels dieses aktiven Spannungsteilers gelingt es, die verhältnismässig hohe Spannung am Unterspannungskondensator des kapazitiven Teilers so weit herunterzuteilen, dass die am Eingang des Verstärkers des aktiven Spannungsteilers auftretende Spannung nahezu Null ist. Im Vergleich zu der bekannten Messeinrichtung ist bei der erfindungsgemässen Hochspannungsmesseinrichtung auch der Vorteil vorhanden, dass das Teilerverhältnis des kapazitiven Teilers durch Temperatur- oder Druck änderungen nicht beeinflusst ist, weil sich sowohl der Ober- als auch der Unterspannungskondensator des kapazitiven Teilers in dem mit Isoliergas gefüllten Behälter befinden und damit in gleicher Weise bei Temperatur- oder Druck änderungen des Isoliergases ihre Kapazität verändern. Es ist zwar bereits bekannt ("Smit-Mededelingen" 24, 1969, Nr. 4, Seiten 223 bis 232), bei einer Hochspan nungsmesseinrichtung mit einem kapazitiven Teiler einem an Hochspannung liegenden Leiter eine ringförmige Messelektrode zuzuordnen, die mit dem Leiter den Oberspan nungskondensator des kapazitiven Teilers bildet, jedoch ist bei dieser bekannten Messeinrichtung der Unterspannungskondensator des kapazitiven Teilers ausserhalb eines mit Isoliergas gefüllten Behälters untergebracht, so dass das Teilerverhältnis von Temperatur- und Druckunterschieden im Behälter und ausserhalb des Behälters nicht unbeeinflusst ist. Der Unterspannungskondensator der bekannten Messeinrichtung liegt übrigens im Gegenkopplungszweig eines Verstärkers und bildet somit zusammen mit dem Oberspannungskondensator einen aktiven Spannungsteiler. Es wird bei der erfindungsgemässen Hochspannungsmesseinrichtung als vorteilhaft angesehen, wenn auch der Oberspan nungskondensator des aktiven Spannungsteilers im Behälter untergebracht ist. Damit wird der Vorteil erzielt, dass die Verbindung des Oberspannungskondensators mit dem Eingang des Verstärkers des aktiven Spannungsteilers mittels einer verhältnismässig einfach gestalteten Durchführung im Behälter erfolgen kann, weil diese Durchführung nur durch eine sehr niedrige Spannung beansprucht wird. Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn bei der erfindungsgemässen Hochspannungsmesseinrichtung an den Verstärker des aktiven Spannungsteilers eingangsseitig mit einem Anschluss ein Zusatzkondensator angeschlossen ist, dessen weiterer Anschluss geerdet ist. An diesen Zusatzkondensator lässt sich dann in einfacher Weise beispielsweise der zeitliche Verlauf der zu erfassenden Spannung mittels eines Oszillographen überwachen. Ausserdem wird bei Unterbrechung eines Übertra- gungskabels zum Verstärker das Auftreten einer hohen Spannung an der Durchführung vermieden, wenn der Zusatzkondensator in vorteilhafter Weise in unmittelbarer Nähe der Durchführung angeordnet wird. Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Hochspannungsmesseinrichtung schematisch dargestellt. Die gezeigte Hochspannungsmesseinrichtung weist einen Behälter 1 auf, der mit Isoliergas, beispielsweise SF6, gefüllt ist. Innerhalb des im dargestellten Beispiel zylindrisch ausgebildeten topfartigen Behälters 1 ist ein an Hochspannung liegender Leiter 2 angeordnet, der an seinem in der Figur unteren Ende 3 in nicht dargestellter Weise an Hochspannung angeschlossen ist. Der Leiter 2 ist von einer Messelektrode 4 umgeben, die als ein Ring mit nach aussen gezogenen Enden ausgebildet ist. Die Nesselektrode 4 bildet mit dem Leiter 2 einen Oberspannungskondensator eines kapazitiven Teilers. Die Nesselektrode 4 ist aussen von einer Niederspannungselektrode 5 im Abstand umgeben. Diese Niederspannungselektrode 5 bildet mit der Messelektrode 4 einen Unterspannungskondensator des kapazitiven Teilers. Die Niederspannungselektrode 5 ist deshalb über eine Verbindungs leitung 6 mit dem geerdeten Behälter 1 verbunden. Die Niederspannungselektrode 5 ist als weiterer Ring ausgebildet und stimmt in ihrer Breite etwa mit der Messelektrode 4 überein. Innerhalb des Behälters 1 befindet sich zusätzlich ein Kondensator 7, der nicht - wie der Ober- und Unterspannungskondensator des kapazitiven Teilers - als Dielektrikum das Isoliergas im Behälter 1 aufweist, sondern beispielsweise als Feststoffkondensator ausgeführt ist. Der Kondensator 7 ist einerseits über eine Verbindungsleitung 8 mit der Messelektrode 4 verbunden und andererseits über eine Verbindungsleitung 9 mit dem Eingang 10 eines Verstärkers 11 verbunden. Dabei ist die Verbindungsleitung 9 mittels einer Durchführung 12 herausgeführt, die nur niederspannungsmässig beansprucht wird. Der Verstärker 11 ist über einen weiteren Kondensator 13 gegengekoppelt, so dass von dem Verstärker 11, dem Kondensator 13 und dem Kondensator 7 ein aktiver Spannungsteiler gebildet ist. Am Ausgang 14 des Verstärkers 11 bzw. des aktiven Spannungsteilers ist dann eine Spannung abgreifbar, die der Hochspannung am Leiter 2 proportional ist. Da die Spannung am Eingang 10 des Verstärkers 11 des aktiven Spannungsteilers nahezu Null ist, gehen Kapazitäten der Verbindungsleitung 9 zwischen dem Kondensator 7 und dem Eingang 10 des Verstärkers in das MeR- ergebnis nicht ein. Deshalb ist es ohne Verursachung eines Messfehlers möglich, an den Eingang 10 des Verstärkers 11 oder in unmittelbarer Nähe der Durchführung 12 einen Zusatzkondensator 15 anzuschliessen und über Anschlüsse 16 und 17 beispielsweise mittels eines Oszillographen die Spannung zu überwachen. 1 Figur 3 Ansprüche

Claims: F at entanDrucEre 1. Hochspannungsmesseinrichtung mit einem kapazitiven Teiler in einem mit Isoliergas gefüllten Behälter, bei der der Oberspannungskondensator aus einem an Hochspannung liegenden Leiter und einer diesen umgebenden Messelektrode und der Unterspannungskondensator aus der Messelektrode und einer diese umgebenden Niederspannungselektrode besteht, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t dass die Messelektrode (4) als ein Ring ausgebildet ist, dass die Niederspannungselektrode (5) ein weiterer Ring mit einer Breite ist, die etwa der Breite des einen Ringes entspricht, und dass mit der Messelektrode (4) mindestens ein aktiver Spannungsteiler verbunden ist, an dessen Verstärker (11) ausgangsseitig eine der Hochspannung proportionale Spannung auftritt. 2. Hochspannungsmesseinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Oberspannungskondensator (7) des aktiven Spannungsteilers im Behälter (1) untergebracht ist 3. Hochspannungsmesseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass an den Verstärker (11) des aktiven Spannungsteilers eingangsseitig mit einem Anschluss (16) ein Zusatzkondensator (15) angeschlossen ist, dessen weiterer Anschluss (17) geerdet ist.

Inventors: FREYGANG, HANS-JOACHIM, DIPL.-ING., MULLER, WILLI, DR.-ING., WENIGER, MANFRED, DR.-ING., Müller, Willi, Dr.-Ing.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1982
Main classification: G01R15
IPC codes: G01R15