hgÜ messtechnik
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HGÜ Messtechnik
Stephan Passon
Arbeitsgruppe 2.32 Hochspannungsmesstechnik
Physikalisch-Technische Bundesanstalt
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Inhalt
Vorstellung der PTB
Messung von Niederspannungen
Einleitung in die Metrologie
Messung (hoher) Gleichspannungen
Zusammenfassung
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Metrologie ≠ Wetter (Meteorologie)
Quelle: A. Küchler - Hochspannungstechnik
beliebiges Kalibrierlabor
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„so genau wie möglich“
Das Paretoprinzip besagt, dass 80 % der
Ergebnisse in 20 % der Gesamtzeit erreicht
werden. Die verbleibenden 20 % der
Ergebnisse benötigen 80 % der Gesamtzeit
und verursachen die meiste Arbeit.
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PTB - Vorstellung
Quelle: www.PTB.de
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PTB - Vorstellung
Quelle: www.PTB.de
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PTB – Arbeitsgruppe 2.32
Kalibriermöglichkeiten:
• High AC Voltages
U < 800 kV; f < 300 Hz
MU 0.005 % ... 0.05 %
• High DC Voltages
U < ±400 kV
MU 0.0002 % ... 0.01 %
• Impulse Voltages and Currents
U < 1.5 MV; I < 20 kA
MU: Peak 0.5 %
Time Parameter 1.5 %
• High Voltage Capacitors
U < 800 kV
MU: tan-δ 0.001 %; C 0.01 %
• Partial Discharge
Q > 1 pC
MU: 2 %
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DC-Hochspannung an der PTB
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Messung hoher Gleichspannungen
U2 U1
Ohm‘scher Teiler Kapazitiver Teiler Ohm‘sch- kapazitiv Gedämpft kapazitiv
R2 C2 R2 C2
R2
C2
U2 U1 U2 U1 U2 U1
R1 C1 R1
R1,C1C1
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Aufbau des MT100
Beiträge zur Messunsicherheit:
Temperatureinfluss: 1∙10-7 (±0,15K)
Corona: 1∙10-7
Leckströme: 1∙10-7
Fremdfeld: 1∙10-8
Druck: 1∙10-8
Spannungsabhängigkeit: 5∙10-7
Unsicherheit (k=1): 1∙10-6
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Aufbau des HVDC-1MV Teilers
Umliegende kapazitive
Abschirmung mit
Ableitwiderstände
Resistiver
Referenzzweig mit
parallelen
Streukapazitanzen
Es wird ein Kabel mit zwei
Schirmen verwendet um den
Schirmteiler und den
Präzisionsteiler getrennt
verwenden zu können.
module)kV 200 (per W20
µA 100
µA 100
tot
shield
ref
P
I
I
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Aufbau des HVDC-1MV Teilers
≈ 0.3m
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Aufbau des HVDC-1MV Teilers
≈ 1.5m
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Aufbau des HVDC-1MV Teilers
- Die Induktivität des Schirmteilers im
Niederspannungs-Teil ist sehr gering (< 4 nH).
Dadurch wird eine hohe Bandbreite erreicht.
kHz 350 µF 50 nH4
1
2
1
LCfr
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Aufbau des HVDC-1MV Teilers
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Messungen mit dem 1MV-HVDC-Teiler
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Aufbau des PT400
• Hochspannungsteil
• Widerstände
• 800 Stück (10 MΩ) 8 GΩ
• Kondensatoren:
• 800 Stück (100 nF) 125 pF
• Feldsteuerung
• Widerstände
• 600 Stück (33 MΩ) 4950 MΩ
• Kondensatoren:
• 600 Stück (100 nF) 666 pF
• Niederspannungsteil
• Widerstand
• 100 kΩ
• Kondensatoren
• 11 (1 µF) 11 nF
Präzisions-
teiler
Schirm-
teiler
Präzisions-
teiler
Schirm-
teiler
Niederspannungs-
teil
Aluminium
Flansche
Ausgang
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Aufbau des PT400
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Aufbau des PT400
Video
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DC Niederspannungsmesstechnik
HV
Computer
10 V
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DC Niederspannungsmesstechnik
Bias- Strom: 20 pA
HV
10 V
Innenwiderstand: 500 GΩ
Thermospannung: 10 µV
Mag. Und Elek. Einkopplungen
Offset Gain
Temperatur
LinearitätErdung
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Einfluss der Thermospannung Material- und Temperaturabhängig
Thermospannungen
Werkstoffpaarung Seebeck-Koeffizient sAB in µV/K
Kupfer-Kupfer < 0,2
Kupfer-Gold 0,3
Kupfer-Silber 0,3
Kupfer-Messing 3
Kupfer-Blei/Zinn-Lot 5
Kupfer-Aluminium 5
Kupfer-Nickel 10
Kupfer-Eisen 12
Kupfer-Kupferoxid > 1000
Tabelle 2.1: Seebeck-Koeffizienten gängiger Elektrowerkstoffe zu Kupfer
Ausgangsspannung des Spannungsteilers möglichst hoch
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Innenwiderstand Messgerät
Innenwiderstand 0,1V – 10V Messbereich: > 100 GΩ
Bei 100 kΩ Niederspannungswiderstand 1·10-6 Beeinflussung
Innenwiderstand > 10V Messbereich: 10 MΩ
Bei 100 kΩ Niederspannungswiderstand 1 % Beeinflussung!
Ideale Ausgangsspannung von Hochspannungsteilern 10 V
HV
10
0 k
Ω
RM
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Bias Strom
Bias Strom maximal 20 pA
Bei 100 kΩ Niederspannungswiderstand 2·10-6 Beeinflussung
Bei 10 MΩ Niederspannungswiderstand 0,02 % Beeinflussung!
Bias Strom zusätzlich nicht konstant
Idealer Niederspannungswiderstand möglichst klein
HV
10
0 k
Ω
Physikalisch-Technische Bundesanstalt
Braunschweig und Berlin
Bundesallee 100
38116 Braunschweig
Stephan Passon
Arbeitsgruppe Hochspannungsmesstechnik
Telefon: 0531 592-2320
E-Mail: [email protected]
www.ptb.de
Stand: 11/15
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!