DE3009997A1 - Voltage limited active capacitive voltages divider - has varistor limiters in parallel with earth connected auxiliary capacitors - Google Patents
Voltage limited active capacitive voltages divider - has varistor limiters in parallel with earth connected auxiliary capacitorsInfo
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Abstract
Description
Aktiver kapazitiver SnannungsteilerActive capacitive voltage divider
Die Erfindung bezieht sich auf einen aktiven kapazitiven Spannungsteiler mit einem Oberspannungskondensstor, der mit seiner abgriffseitigen Elektrode über eine Verbindungsleitung an einen Unterspannungskondensator angeschlossen ist, der im Gegenkopplungszweig eines Verstärkers angeordnet ist. Ein solcher aktiver kapazitiver Spannungsteiler ist in der Zeitschrift "Smit Mededelingen" 24 (1969) 4, Seite 229 beschrieben.The invention relates to an active capacitive voltage divider with a high voltage capacitor, which with its tap-side electrode over a connection line is connected to an undervoltage capacitor, the is arranged in the negative feedback branch of an amplifier. Such an active capacitive Voltage divider is in the magazine "Smit Mededelingen" 24 (1969) 4, page 229 described.
Bei einem derartigen kapazitiven Spannungsteiler können auch an kleinen Aufbau- und Leitungsinduktivitäten schon sehr hohe Spannungsabfälle auftreten, wenn die mittels des Spannungsteilers zu erfassende Hochspannung verhältnismäßig hohe Anderungen mit relativ großer Anderungsgeschwindigkeit erfährt. Derartige Verhältnisse treten in Mittel- und Hochspannungsschaltanlagen, insbesondere in SF6-isolierten anlagen, betriebsmäßig beim Betätigen von Trennschaltern und Leistungsschaltern auf; insbesondere gilt dies für Anlagen mit Vakuumschaltern. Ebenfalls ergeben sich solche Spannungsverhältnisse im Störungsfall bei Kurzschlüssen. Die beschriebenen Änderungen der Hochspannung fUhren zu großen zeitlichen Änderungen des Stromes durch den kapazitiven Spannungsteiler, was an dessen Induktivitäten zu sehr hohen Uberspannungen führen kann.With such a capacitive voltage divider, small Structure and line inductances are already very high voltage drops when the high voltage to be detected by means of the voltage divider is relatively high Experiences changes at a relatively high rate of change. Such conditions occur in medium and high voltage switchgear, especially in SF6-insulated ones systems, operationally when operating disconnectors and circuit breakers on; This applies in particular to systems with vacuum switches. Also result such voltage conditions in the event of a fault in the event of short circuits. The described Changes in the high voltage lead to large changes in the current over time the capacitive voltage divider, which leads to very high overvoltages due to its inductances can lead.
Diese Überspannungen gefährden nicht nur die Isolation der abgriffseitigen Elektrode des Oberspannungskondensators, sondern auch die gegebenenfalls vorhandene Isolation einer Durchführung für das abgriffseitige Ende des Oberspannungskondensators und die Isolation der Verbindungsleitung zum Verstärker. Dieser kann unzulässig übersteuert oder gar zerstört werden, und gegebenenfalls vorhandene Zwischenübertrager können gesättigt werden. Dadurch ist die Erfassung bzw. Uberwachung der Hochspannung nicht mehr gewährleistet.These overvoltages not only endanger the isolation of the tap side Electrode of the high-voltage capacitor, but also the one that may be present Insulation of a bushing for the tap-side end of the high-voltage capacitor and the isolation the connection line to the amplifier. This can be inadmissibly overdriven or even destroyed, and any existing ones Intermediate transformers can become saturated. This is the detection or monitoring the high voltage is no longer guaranteed.
Um dem entgegenzuwirken, ist es bereits bekannt ("Electrical Review"Vol. 198, 21, Seiten 31 bis 33), in die Verbindungsleitung zwischen dem Oberspannungskondensator und dem Verstärker ein Filter einzuftigen.To counteract this, it is already known ("Electrical Review" Vol. 198, 21, pages 31 to 33), into the connection line between the high-voltage capacitor and the amplifier one-step filter.
Dadurch ergeben sich jedoch Einschränkungen in der Frequenzbandbreite, und es wird die Frequenzabhängigkeit und der Winkelfehler des aktiven kapazitiven Spannungsteilers nachteilig verändert.However, this results in restrictions in the frequency bandwidth, and it becomes the frequency dependence and the angle error of the active capacitive Voltage divider changed disadvantageously.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen aktiven kapazitiven Spannungsteiler vorzuschlagen, der verhältnismäßig einfach aufgebaut ist und dennoch die Gewinnung einer hochspannungproportionalen Meßgröße gestattet, die ein getreues Abbild der Hochspannung darstellt.The invention is based on the object of an active capacitive To propose a voltage divider that is relatively simple and yet the acquisition of a high-voltage-proportional measured variable that allows a true Represents image of high voltage.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem aktiven kapazitiven Spannungsteiler der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß die abgriffseitige Elektrode des Oberspannungskondensators über einen Zusatzkondensator an Erdpotential angeschlossen.The solution to this problem is with an active capacitive voltage divider of the type specified at the outset, according to the invention, the tap-side electrode of the high-voltage capacitor Connected to earth potential via an additional capacitor.
Der erfindungsgemäße Spannungsteiler hat den Vorteil, daß an der abgriffseitigen Elektrode des Oberspannungskondensators auftretende Uberspannungen abgebaut werden, so daß eine Gefährdung der Isolation des Oberspannungskondensators sowie einergegebenenfalls vorhandenen Durchführung für das abgriffseitige Ende dieses Kondensators und auch die Isolation der Verbindungsleitung nicht gefährdet wird. Dabei hat der Zusatzkondensator keinerlei Einfluß auf das Ubertragungsverhalten des erfindungsgemäßen Spannungsteilers, weil im Bereich der Verbindungsleitung vorhandene Kapazitäten praktisch ohne wesentlichen Einfluß auf die Genauigkeit des Spannungsteilers sind.The voltage divider according to the invention has the advantage that on the tap side Electrode of the high-voltage capacitor, the overvoltages that occur are reduced, so that there is a risk to the insulation of the high-voltage capacitor and possibly existing implementation for the tap-side end of this capacitor and also the insulation of the connection line is not endangered. The additional capacitor has no influence on the transmission behavior of the according to the invention Voltage divider, because there are capacities in the area of the connection line are practically without significant influence on the accuracy of the voltage divider.
Als vorteilhaft wird es auch angesehen, wenn der Eingang des Verstärkers über einen weiteren ZusatzkondensaDr an Erdpotential angeschlossen ist. Dieser weitere Zusatzkondensator unterstützt den einen Zusatzkondensator in seiner Wirkung.It is also considered advantageous if the input of the amplifier is connected to ground potential via another additional condenser. This one more Additional capacitor supports one additional capacitor in its effect.
Bei dem erfindungsgemäßen Spannungsteiler ist vorteilhafterweise dem einen und/oder dem weiteren Zusatzkondensator eine Halbleiter-Anordnung mit Begrenzer-Wirkung parallel geschaltet. Diese Halbleiter-Anordnung besteht vorzugsweise aus einem Varistor; sie kann aber auch beispielsweise aus antiparallel geschalteten Zener-Dioden bestehen. Die Halbleiter-Anordnung ist vorteilhafterweise hinsichtlich ihrer Begrenzerwirkung derart ausgelegt, daß sie erst bei auf außergewöhnliche Vorgänge zurückzuführenden Uberspannungen anspricht, worunter u.a. ein Durchschlag im Oberspannungskondensator oder ein Auftrennen der Verbindungsleitung verstanden wird.The voltage divider according to the invention is advantageously the one and / or the further additional capacitor is a semiconductor arrangement with a limiter effect connected in parallel. This semiconductor arrangement preferably consists of a varistor; however, it can also consist, for example, of Zener diodes connected in anti-parallel. The semiconductor arrangement is advantageous with regard to its limiting effect designed in such a way that they can only be traced back to extraordinary processes Overvoltage responds, including a breakdown in the high-voltage capacitor or a disconnection of the connection line is understood.
Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen aktiven kapazitiven Spannungsteilers gezeigt.To explain the invention is in the figure in a schematic representation an embodiment of the active capacitive voltage divider according to the invention shown.
Der dargestellte kapazitive Spannungsteiler enthält einen Oberspannungskondensator 1, der in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in einer Metallkapsel 2 einer im übrigen nicht weiter dargestellten metallgekapselten Hochspannungsschaltanlage3angeordnet ist. Der Oberspannungskondensator 1 ist an einen Hochspannungsanschluß 4 geführt, bei dem es sich bei dem gezeigten AusfUhrungsbeispiels um den Innenleiter der Hochspannungsschaltanlage 3 handelt. Die abgriffseitige Elektrode 5 des Oberspannungskondensators 1 ist huber eine Anschlußleitung 6 aus der Metallkapsel 2 herausgeführt; zu diesem Zwecke ist in der Metallkapsel 2 eine Öffnung 7 mit einer Durchführung 8 vorgesehen.The capacitive voltage divider shown contains a high voltage capacitor 1, which in the embodiment shown in a metal capsule 2 is otherwise Metal-enclosed high-voltage switchgear 3, not shown further is. The high-voltage capacitor 1 is connected to a high-voltage connection 4 guided, which in the exemplary embodiment shown is the inner conductor of the high-voltage switchgear 3 acts. The tap-side electrode 5 of the high-voltage capacitor 1 is huber a connecting line 6 led out of the metal capsule 2; for this purpose is An opening 7 with a passage 8 is provided in the metal capsule 2.
Uber eine Verbindungsleitung 9 ist die abgriffseitige Elektrode 5 des Oberspannungskondensators 1 an einen Eingang 10 eines Verstärkers 11 angeschlossen. Der Verstärker 11 enthält in seinem Gegenkopplungszweig einen Unterspannungskondensator 12. Am Ausgang 13 des Verstärkers 11 ist eine Spannung U2 abgreifbar, die der Hochspannung U1 zwischen dem Hochspannungsanschluß 4 und der über eine Leitung 14 geerdeten Metallkapsel 2 proportional ist.The tap-side electrode 5 is connected via a connecting line 9 of the high-voltage capacitor 1 is connected to an input 10 of an amplifier 11. The amplifier 11 contains an undervoltage capacitor in its negative feedback branch 12. At the output 13 of the amplifier 11, a voltage U2 can be tapped, that of the high voltage U1 between the high-voltage connection 4 and the metal capsule which is earthed via a line 14 2 is proportional.
Der erdseitige Abgriff 5 des Oberspannungskondensators 1 bzw. der Anfang 15 der Verbindungsleitung 9 ist über einen Zusatzkondensator 16 an Erde angeschlossen. Dem Zusatzkondensator 16 ist eine Halbleiter-Anordnung 17 parallel geschaltet, die im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Varistor 18 besteht.The earth-side tap 5 of the high-voltage capacitor 1 or the The beginning 15 of the connecting line 9 is connected to ground via an additional capacitor 16. The additional capacitor 16, a semiconductor arrangement 17 is connected in parallel, the consists of a varistor 18 in the illustrated embodiment.
Der Eingang 10 des Verstärkers 11 ist über einen weiteren Zusatzkondensator 19 ebenfalls an Erdpotential angeschlossen; ihm ist eine weitere Halbleiter-Anordnung 20 parallel geschaltet, die im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem weiteren Varistor 21 besteht.The input 10 of the amplifier 11 is via a further additional capacitor 19 also connected to earth potential; him is another semiconductor arrangement 20 connected in parallel, which in the illustrated embodiment from a further Varistor 21 is made.
Mit der Erfindung wird ein aktiver kapazitiver Spannungsteiler vorgeschlagen, bei dem eine Gefährdung durch Uberspannungen mittels eines vergleichsweise geringen zusätzlichen Schaltungsaufwandes vermieden ist, wobei durch den zusätzlichen Schaltungsaufwand eine Beein- trächtigung der Ubertragungsgenauigkeit des kapazitiven Spannungsteilers weitgehend ausgeschlossen ist.With the invention, an active capacitive voltage divider is proposed, in which there is a risk of overvoltages by means of a comparatively low additional circuit complexity is avoided, with the additional circuit complexity an impairment Impairment of the transmission accuracy of the capacitive Voltage divider is largely excluded.
4 Ansprüche 1 Figur4 claims 1 figure
Claims (3)
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DE19803009997 DE3009997A1 (en) | 1980-03-13 | 1980-03-13 | Voltage limited active capacitive voltages divider - has varistor limiters in parallel with earth connected auxiliary capacitors |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3009997A1 true DE3009997A1 (en) | 1981-10-08 |
Family
ID=6097302
Family Applications (1)
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