27.11.2017
Präzisionsspannungsteiler werden zur Messung hoher Wechsel-, Stoß- und Gleichspannungen eingesetzt. Im Falle hoher Gleichspannung liegt der bisher in der PTB zugängliche Bereich bei ± 300 kV. Um für zukünftige Aufgaben vorbereitet zu sein, wurde ein rückführbarer modularer Präzisions-Hochspannungsteiler für den Bereich ± 800 kV aufgebaut.
Beim Aufbau dieses Spannungsteilers wurde ein zusätzlicher Spannungsteilerzweig so ausgelegt, dass nicht nur hohe Gleichspannungen, sondern auch Schaltvorgänge auf diesen messbar sind. Dieses innovative Design wurde bereits im EURAMET-Projekt EMRP-ENG07, "Metrology for HVDC" angewandt, um den Präzisionsteil des Spannungsteilers vor Fremdeinflüssen und Koronaentladungen zu schützen.
Der Gesamtspannungsteiler besteht dabei aus einem Präzisionsteiler in der Mitte und einem hierum radial-symmetrisch angeordneten resistiv-kapazitiven Schirmteiler. Durch Anpassung der elektronischen und mechanischen Komponenten konnte das Design des Schirmteilers so optimiert werden, dass damit neben der Schirmung auch die Messung von transienten Schaltvorgängen auf der hohen Gleichspannung möglich ist.
Die Rückführung des neuen modularen Spannungsteilers wurde im Rahmen der Rückführung der Normale für hohe Gleichspannung durchgeführt. Die vorläufigen Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine Messunsicherheit von < 10 ppm bei Spannungen von bis zu 800 kV erreicht werden kann. Weiterhin wurde auch eine Vergleichsmessung mit dem nationalen schwedischen Metrologieinstitut RISE durchgeführt. Das Foto zeigt den Aufbau während dieser Vergleichsmessung, wobei in der Mitte die Spannungsquelle (rot), hinten rechts der schwedische Normalteiler, hinten links der im EURAMET-Projekt aufgebaute modulare Spannungsteiler und vorne der neue PTB Spannungsteiler platziert sind. In einer einwöchigen Messkampagne wurde neben dem Vergleich der unterschiedlichen Spannungsteiler auch die Langzeitstabilität der bestehenden Gleichspannungsteiler untersucht. Die Ergebnisse bestätigen die im Vorfeld ermittelte Messunsicherheit des neuen modularen Hochspannungsteilers der PTB von besser als 10 ppm bei Spannungen bis 800 kV.
Sowohl der Aufbau als auch die Rückführung dieses Spannungsteilers wurden im Rahmen von zwei Masterarbeiten durchgeführt.
Bild 1: Aufbau der Vergleichsmessung mit RISE (Schweden) bei 800 kV