DE202011004187U1

DE202011004187U1 - Voltage test system for medium and high voltage systems

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Publication number: DE202011004187U1
Application number: DE202011004187U
Authority: DE
Original assignee: Kries Energietechnik & Co KG GmbH; Kries-Energietechnik & Cokg GmbH
Current assignee: Kries Energietechnik & Co KG GmbH; Kries-Energietechnik & Cokg GmbH
Priority date: 2011-03-21
Filing date: 2011-03-21
Publication date: 2011-05-12
Anticipated expiration: 2021-03-22

Abstract

Spannungsprüfsystem zur kapazitiven Spannungsprüfung in einer Mittel- oder Hochspannungsanlage, mit
– einem Koppelteil (2), das wenigstens eine Koppelelektrode zur Erfassung einer an einem korrespondierenden Phasenleiter (L1, L2, L3) einer ein- oder mehrphasigen Leiteranordnung der Mittel- oder Hochspannungsanlage anliegenden Spannung beinhaltet, und
– einer Auswerteschaltung (3), der ein von der Koppelelektrode abgegebenes Prüfsignal zuführbar ist und die einen Anzeigeteil (10₁, 10₂, 10₃) zum Anzeigen einer im Prüfsignal enthaltenen Prüfspannungsinformation aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
– die Koppelelektrode als eine elektrische Feldsonde (4₁, 4₂, 4₃) ausgebildet ist, die in einer vorgebbaren Prüfposition berührungslos zu dem Leiter positionierbar ist und eine von einer Feststoffisolation (6₁, 6₂, 6₃) umgebene Kondensatorelektrode (5₁, 5₂, 5₃) beinhaltet,
– wobei die Feldsonde und die Auswerteschaltung so dimensioniert sind, dass eine für einen Prüfanzeigebetrieb der Auswerteschaltung erforderliche Energie durch das von der Feldsonde in der Prüfposition abgegebene Prüfsignal geliefert wird.Voltage test system for capacitive voltage testing in a medium or high voltage system, with
- A coupling part (2), which includes at least one coupling electrode for detecting a voltage applied to a corresponding phase conductor (L1, L2, L3) of a single- or multi-phase conductor arrangement of the medium or high voltage system, and
- An evaluation circuit (3) to which a test signal emitted from the coupling electrode can be fed and which has a display part (10 ₁ , 10 ₂ , 10 ₃ ) for displaying a test voltage information contained in the test signal,
characterized in that
- The coupling electrode as an electric field probe (4 ₁ , 4 ₂ , 4 ₃ ) is formed, which is positionable in a predetermined test position without contact to the conductor and one of a solid insulation (6 ₁ , 6 ₂ , 6 ₃ ) surrounded capacitor electrode (5 ₁ , 5 ₂ , 5 ₃ ),
- Wherein the field probe and the evaluation circuit are dimensioned so that an energy required for a test display operation of the evaluation circuit is supplied by the output from the field probe in the test position test signal.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Spannungsprüfsystem zur kapazitiven Spannungsprüfung in einer Mittel- oder Hochspannungsanlage, wobei das Spannungsprüfsystem ein Koppelteil, das wenigstens eine kapazitive Koppelelektrode zur Erfassung einer an einem korrespondierenden Phasenleiter einer ein- oder mehrphasigen Leiteranordnung der Mittel- oder Hochspannungsanlage anliegenden Spannung beinhaltet, und eine Auswerteschaltung aufweist, der ein von der Koppelelektrode abgegebenes Prüfsignal zuführbar ist und die einen Anzeigeteil zum Anzeigen einer im Prüfsignal enthaltenen Prüfspannungsinformation aufweist. Kapazitive Spannungsprüfsysteme dieser Art werden insbesondere in Hochspannungsschaltanlagen für den Spannungsbereich von circa 1 kV bis 480 kV eingesetzt.The invention relates to a voltage test system for capacitive voltage testing in a medium or high voltage system, wherein the voltage test system includes a coupling part, which includes at least one capacitive coupling electrode for detecting a voltage applied to a corresponding phase conductor of a single- or multi-phase conductor arrangement of the medium or high voltage system voltage, and an evaluation circuit, to which a test signal output from the coupling electrode can be fed and which has a display part for displaying a test voltage information contained in the test signal. Capacitive voltage test systems of this type are used in particular in high-voltage switchgear for the voltage range from approximately 1 kV to 480 kV.

Derartige Spannungsprüfsysteme sind in verschiedenen Ausprägungen gebräuchlich, um das Vorhandensein einer Nennspannung an Bauteilen, vorliegend auch einfach als Leiter bezeichnet, von Mittel- oder Hochspannungsanlagen zu prüfen. Dabei sind in vielen Ländern auch einschlägige Normen bei der Auslegung solcher Spannungsprüfsysteme zu beachten, wie beispielsweise in Deutschland die Norm VDE 0682 Teil 415 bzw. IEC 61243-5 . Diese Norm schreibt unter anderem vor, dass ein Zustand „Spannung vorhanden” anzuzeigen ist, wenn die abzutastende Spannung mindestens 45% der verketteten Nennspannung einer dreiphasigen Hochspannungsanlage beträgt, und ein Zustand „spannungsfrei” anzuzeigen ist, wenn die abzutastende Spannung weniger als 10% der verketteten Nennspannung beträgt. Hierzu eignen sich entsprechende Anzeigeteile bzw. Anzeigeschaltungen mit mindestens dreistufiger Anzeige für die Bereiche bis 10%, zwischen 10% und 45% sowie über 45% der verketteten Nennspannung.Such voltage test systems are used in various forms to test the presence of a nominal voltage on components, in the present case simply referred to as conductors, of medium or high voltage installations. In many countries, relevant standards for the design of such voltage test systems have to be taken into account, such as in Germany Standard VDE 0682 Part 415 respectively. IEC 61243-5 , This standard requires, among other things, that a "voltage present" condition is to be displayed if the voltage to be sampled is at least 45% of the chained nominal voltage of a three-phase high voltage system and a "de-energized" condition is indicated when the voltage to be sampled is less than 10% of the voltage chained nominal voltage is. Corresponding display parts or display circuits with at least three-stage display for the ranges up to 10%, between 10% and 45% as well as over 45% of the chained nominal voltage are suitable for this purpose.

Verschiedene spezifische Ausführungsvarianten solcher herkömmlicher kapazitiver Spannungsprüfsysteme sind z. B. in den Offenlegungsschriften DE 43 23 731 A1 , DE 197 51 654 A1 und DE 103 04 396 A1 sowie den Gebrauchsmusterschriften DE 20 20044 010 521 U1 und DE 20 2009 005 966 U1 und der Gebrauchsmusteranmeldung DE 20 2010 016 782.5 offenbart.Various specific embodiments of such conventional capacitive voltage testing systems are for. In the published patent applications DE 43 23 731 A1 . DE 197 51 654 A1 and DE 103 04 396 A1 as well as the utility model writings DE 20 20044 010 521 U1 and DE 20 2009 005 966 U1 and the utility model application DE 20 2010 016 782.5 disclosed.

Meist basieren die herkömmlichen kapazitiven Spannungsprüfsysteme auf einer kapazitiven Hochspannungsauskopplung mittels diskreter, in ein Feststoff-Isolatormaterial, wie einen Gießharz-Isolator, eingebauter Kondensatoren oder als Kondensator wirkender Koppelelektroden, deren Koppeldielektrikum über das betreffende Feststoff-Isolatormaterial ausgebildet ist. Dieser hochspannungs- bzw. oberspannungsseitige Kondensator bildet zusammen mit einer Sekundärkapazität, welche als Leitungskapazität oder als diskreter Beschaltungskondensator ausgeführt sein kann, einen kapazitiven Teiler. Der diskret ausgebildete und in das Feststoff-Isolatormaterial eingebettete, hochspannungsseitige Kondensator erfordert einen relativ hohen konstruktiven Aufwand innerhalb der Anlage. Zudem ist er bei Nachrüstungen der Anlage mit dem Spannungsprüfsystem oftmals nicht einfach unterzubringen, und durch den innenliegenden hochspannungsseitigen Kondensator kann sich eventuell die Statik zugehöriger Isolierbauteile reduzieren.Usually, the conventional capacitive voltage test systems based on a capacitive high voltage decoupling means of discrete, in a solid insulator material, such as a cast resin insulator, built-in capacitors or acting as a capacitor coupling electrodes whose coupling dielectric is formed over the relevant solid-insulating material. This high-voltage or high-side capacitor forms a capacitive divider together with a secondary capacitance, which can be designed as a line capacitance or as a discrete snubber capacitor. The discretely formed and embedded in the solid insulator material, high-voltage side capacitor requires a relatively high design effort within the system. In addition, it is often not easy to accommodate when retrofitting the system with the voltage test system, and the internal high-voltage side capacitor may possibly reduce the statics of associated insulating components.

Es ist ferner bekannt, ein Hochspannungssignal kapazitiv mittels sogenannter elektrischen Feldsonden über dessen elektrisches Feld berührungslos abzutasten. Das von einer solchen Feldsonde gelieferte Prüfsignal kann verstärkt und z. B. zum Zwecke einer Teilentladungsdetektion weiterverarbeitet werden. So werden elektrische Feldsonden z. B. in einem von der Firma May Elektronik GmbH unter der Bezeichnung INDIPARD^® vertriebenen, hilfsenergiebetriebenen Messgerät zur Teilentladungsüberwachung eingesetzt, wobei die Feldsonden als Antennen in einzelne Schaltzellen der Hochspannungsschaltanlage zumeist an einer Türinnenseite oder im Bodenbereich eingebaut werden. Die Feldsonden erfassen phasenunspezifisch, d. h. ohne Selektivität bezüglich der drei Phasen einer z. B. dreiphasigen Hochspannungsanlage, die durch Teilentladungen erzeugten hochfrequenten elektrischen Felder und leiten ein entsprechendes Überwachungssignal an ein Auswertegerät weiter, das bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes eine Alarmmeldung abgibt und die Messwerte auf Wunsch an einer optischen Anzeige anzeigt.It is also known to capacitively scan a high voltage signal by means of so-called electric field probes via the electric field without contact. The supplied from such a field probe test signal can be amplified and z. B. further processed for the purpose of partial discharge detection. So electric field probes z. B. in a sold by the company May Elektronik GmbH under the name INDIPARD ^® , auxiliary power meter for partial discharge monitoring, the field probes are installed as antennas in individual switching cells of the high voltage switchgear usually on a door inside or in the floor area. The field probes detect phase-unspecific, ie without selectivity with respect to the three phases of a z. B. three-phase high-voltage system, the high-frequency electric fields generated by partial discharges and forward a corresponding monitoring signal to an evaluation device that emits an alarm message when a predetermined limit is exceeded and displays the readings on an optical display.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines Spannungsprüfsystems der eingangs genannten Art zugrunde, mit dem Mittel- und Hochspannungsanlagen vergleichweise einfach nachgerüstet werden können und die statische Konstruktion der Anlage nicht beeinflusst wird und die eine zuverlässige und bei Bedarf normentsprechende Spannungsprüfung in Mittel- und Hochspannungsanlagen mit relativ geringem Aufwand ermöglicht.The invention is based on the technical problem of providing a voltage test system of the type mentioned, with the medium and high voltage systems can be comparatively easily retrofitted and the static design of the system is not affected and a reliable standard and if necessary standard voltage test in medium and high voltage systems with relatively little effort possible.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Spannungsprüfsystems mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bei diesem Spannungsprüfsystem ist die Koppelelektrode als eine elektrische Feldsonde ausgebildet, die in einer vorgebbaren Prüfposition berührungslos zum zu überwachenden Phasenleiter der ein- oder mehrphasigen Mittel- oder Hochspannungsanlage positionierbar ist und eine von einer Feststoffisolation umgebene Kondensatorelektrode beinhaltet.The invention solves this problem by providing a voltage test system having the features of claim 1. In this voltage test system, the coupling electrode is designed as an electric field probe which can be positioned in a predeterminable test position without contact to the phase conductor of the mono- or multiphase medium or high-voltage system to be monitored and a capacitor electrode surrounded by a solid insulation.

Die Verwendung der elektrischen Feldsonde als berührungslos spannungsabtastendes Element bedeutet eine erhebliche Vereinfachung für den Fall der Nachrüstung der Mittel- oder Hochspannungsanlage mit dem Spannungsprüfsystem, da auf herkömmliche Isolierbauteile mit integrierten Koppelkondensatoren verzichtet werden kann, welche die Konstruktion der typgeprüften Anlage beeinflussen. Außerdem bleibt auch im Fall von Neuanlagen bei Verwendung der elektrischen Feldsonde die statische Konstruktion der Anlage unbeeinflusst. Durch den Aufbau der elektrischen Feldsonde als einer von einer Feststoffisolation umgebenen Kondensatorelektrode eignet sich das System zur zuverlässigen und bei Bedarf normentsprechenden Spannungsprüfung in der ein- oder mehrphasigen Mittel- oder Hochspannungsanlage. Insbesondere bietet die Feststoffisolation neben der durch den Abstand der Feldsonde vom zu überwachenden Leiter gegebenen Luftstrecke eine Zusatzisolation gegenüber der abzutastenden Mittel- bzw. Hochspannung und verhindert gleichzeitig sekundärseitige Ableitströme von der Kondensatorelektrode zum Erdpotential der Anlage.The use of the electric field probe as a non-contact voltage sensing element means a considerable simplification for the case the retrofitting of the medium or high voltage system with the voltage test system, since it can be dispensed with conventional insulating components with integrated coupling capacitors, which influence the design of the type-tested system. In addition, even in the case of new installations when using the electric field probe, the static design of the system is unaffected. The construction of the electric field probe as a capacitor electrode surrounded by a solid insulation, the system is suitable for reliable and standard if necessary voltage testing in the single- or multi-phase medium or high voltage system. In particular, the solid insulation in addition to the given by the distance of the field probe from the conductor to be monitored air gap additional insulation against the scanned medium or high voltage and simultaneously prevents secondary leakage current from the capacitor electrode to the ground potential of the system.

Die Feldsonde und die Auswerteschaltung sind so dimensioniert, dass eine für einen Prüfanzeigebetrieb der Auswerteschaltung erforderliche Energie durch das von der Feldsonde in der Prüfposition abgegebene Prüfsignal geliefert wird. Die zum Betrieb der Anzeigefunktionen nötige Energie für die Auswerteschaltung samt Anzeigeteil kann dadurch vollständig über die zu prüfende Mittel- oder Hochspannungsanlage gedeckt werden, indem der entsprechende Energiebetrag über das Koppelteil und die Feldsonde und deren Prüfsignal der Auswerteschaltung zugeführt wird. Die Auswerteschaltung kann folglich zur Durchführung ihrer Spannungsprüffunktion ohne anderweitige Hilfsenergie auskommen.The field probe and the evaluation circuit are dimensioned such that an energy required for a test display operation of the evaluation circuit is supplied by the test signal output by the field probe in the test position. The energy required for the operation of the display functions for the evaluation circuit including display part can thereby be completely covered by the medium or high voltage system to be tested by the corresponding amount of energy via the coupling part and the field probe and the test signal of the evaluation circuit is supplied. The evaluation circuit can consequently manage to carry out its voltage checking function without any other auxiliary energy.

Eine Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 eignet sich zur Verwendung bei mehrphasigen und insbesondere dreiphasigen Mittel- und Hochspannungsanlagen, indem pro Phase dem jeweiligen Leiter je eine elektrische Feldsonde zur Spannungsabtastung selektiv zugeordnet wird. Die phasenselektive Ausrichtung der Feldsonden ermöglicht es, die für den Betrieb der Anzeigefunktionen der Auswerteschaltung mit deren Anzeigeteil nötige Energie auch für diesen mehrphasigen Anwendungsfall problemlos durch die von den Feldsonden abgegebenen Prüfsignale aus der abgetasteten Mittel- bzw. Hochspannung zu decken.A development of the invention according to claim 2 is suitable for use in multi-phase and in particular three-phase medium and high voltage systems by each per phase, the respective conductor an electric field probe for voltage sensing is assigned. The phase-selective alignment of the field probes makes it possible to cover the energy required for the operation of the display functions of the evaluation circuit with its display part easily for this multiphase application by the test signals emitted by the field probes from the sampled medium or high voltage.

In einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 ist die jeweilige Feldsonde mittels eines Distanzhalters in einem vorgebbaren Abstand zum korrespondierenden Phasenleiter positionierbar. Der Abstand kann dabei insbesondere so eingestellt werden, dass einerseits eine maximale Kopplung an das elektrische Feld des betreffenden Leiters gewährleistet ist und andererseits eine zugehörige Isolations-Schlagweite eingehalten wird, um Überschläge sicher zu vermeiden.In a development of the invention according to claim 3, the respective field probe can be positioned by means of a spacer at a predeterminable distance from the corresponding phase conductor. The distance can be adjusted in particular so that on the one hand, a maximum coupling is ensured to the electric field of the relevant conductor and on the other hand, an associated insulation distance is maintained in order to avoid flashovers safely.

In einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 4 ist der Anzeigeteil zum mindestens dreistufigen Anzeigen der im Prüfsignal enthaltenen Prüfspannungsinformation eingerichtet. Dies ermöglicht insbesondere das diskriminierende Anzeigen der durch die oben erwähnte Norm VDE 0682 T 415 zu erkennenden, unterschiedlichen Spannungszustände.In a further development of the invention according to claim 4, the display part is arranged for at least three-stage display of the test voltage information contained in the test signal. This allows, in particular, the discriminatory display of the above-mentioned Standard VDE 0682 T 415 to be recognized, different voltage states.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 5 eignet sich die Auswerteschaltung zum unterscheidbaren Anzeigen, in welchem von mindestens drei unterschiedlichen Spannungsbereichen die abgetastete Spannung liegt. Die dritte Stufe, bei der die abgetastete Spannung über einem dritten Schwellwert liegt, kann beispielsweise dazu verwendet werden, einen übermäßig hohen Isolationsverlust auf der Luftisolationsstrecke anzuzeigen, während die übrigen Stufen z. B. zum normgerechten Anzeigen gemäß VDE 0682 T 415 genutzt werden können.In a further embodiment of the invention according to claim 5, the evaluation circuit for distinguishable display, in which of at least three different voltage ranges is the sampled voltage. The third stage, where the sampled voltage is above a third threshold, may be used, for example, to indicate an excessively high loss of insulation on the air-isolation path, while the remaining stages, e.g. B. for standard-compliant ads according to VDE 0682 T 415 can be used.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 6 beinhaltet die Auswerteschaltung eine einstellbare sekundäre Messkapazität mit spezieller Dimensionierung derart, dass gewünschte Ansprechschwellen der anzuzeigenden Spannungszustände genau eingestellt und bei Bedarf nachjustiert werden können.In a further embodiment of the invention according to claim 6, the evaluation circuit includes an adjustable secondary measuring capacity with special dimensioning such that desired thresholds of the voltage states to be displayed can be accurately adjusted and readjusted if necessary.

In einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 7 sind die Anzeigeschwellwerte speziell auf die Einhaltung der Vorgaben gemäß Norm VDE 0682 T 415 abgestimmt.In a further development of the invention according to claim 7, the display threshold values are specific to compliance with the specifications Standard VDE 0682 T 415 Voted.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:Advantageous embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described below. Hereby show:

1 in schematischer Perspektivdarstellung ein Spannungsprüfsystem in Anwendung bei einer dreiphasigen Hochspannungsanlage und 1 in a schematic perspective view of a voltage test system in use in a three-phase high-voltage system and

2 eine Blockdiagrammdarstellung einer vorteilhaften Realisierung einer für das Spannungsprüfsystem von 1 verwendbaren Auswerteschaltung. 2 a block diagram representation of an advantageous realization of one for the voltage test of 1 usable evaluation circuit.

Die in 1 schematisch dargestellte Hochspannungsanlage kann insbesondere eine Hochspannungsschaltanlage im Betriebsspannungsbereich von ca. 1 kV bis ca. 480 kV sein und ist in üblicher Weise dreiphasig mit einem ersten spannungsführenden Bauteil bzw. Leiter L1, einem zweiten Leiter L2 und einem dritten Leiter L3 ausgeführt, wobei der Begriff „Leiter” hier stellvertretend für beliebige hochspannungsführende Bauteile verwendet ist, an denen je eine der drei Phasenspannungen ansteht. Im gezeigten Beispiel weist die Hochspannungsanlage eine metallische Kapselung 1 z. B. in Form entsprechender metallischer Gehäusewandungen auf. Die Erfindung eignet sich jedoch ebenso zur Verwendung in nicht gekapselten Anlagen, wie in Freiluftanlagen ohne äußere Schottung.In the 1 1 to about 480 kV and is in the usual way three-phase with a first live component or conductor L1, a second conductor L2 and a third conductor L3 executed, the term "Conductor" is here used as representative of any high-voltage-carrying components, at each of which one of the three phase voltages is present. In the example shown, the high-voltage system has a metallic encapsulation 1 z. B. in shape corresponding metallic housing walls. However, the invention is also suitable for use in non-encapsulated plants, such as outdoor plants without external partitioning.

Wie gezeigt, ist der Hochspannungsanlage ein erfindungsgemäßes Spannungsprüfsystem mit einem Koppelteil 2 und einer Auswerteschaltung 3 zugeordnet. Das Koppelteil 2 weist für jeden der drei Phasenleiter L1, L2, L3 je eine als Koppelelektrode fungierende und ausgebildete elektrische Feldsonde 41, 42, 43 auf. Jede dieser elektrischen Feldsonden 41, 42, 43 beinhaltet eine Kondensatorelektrode bzw. Kondensatorplatte 51, 52, 53, die von einer Feststoffisolation 61, 62, 63 ummantelt ist.As shown, the high-voltage plant is a voltage testing system according to the invention with a coupling part 2 and an evaluation circuit 3 assigned. The coupling part 2 has for each of the three phase conductors L1, L2, L3 each acting as a coupling electrode and trained electric field probe 41 . 42 . 43 on. Each of these electric field probes 41 . 42 . 43 includes a capacitor electrode or capacitor plate 51 . 52 . 53 that by a solid insulation 61 . 62 . 63 is sheathed.

Die drei Feldsonden 41, 42, 43 sind mittels einer Halterung, die einen Distanzhalter 7 umfasst, unter Belassung einer Luftstrecke 8 mit vorgebbarem Abstand A zu je einem der drei Phasenleiter L1, L2, L3 angeordnet, beispielsweise indem die Halterung mit dem Distanzhalter 7 an einer Gehäusewand der metallischen Kapselung 1 angebracht ist. Die Prüfpositionen der drei Feldsonden 41, 42, 43 sind bezüglich ihrer Abstände untereinander und ihrer Abstände zu den abzutastenden Phasenleitern L1, L2, L3 so gewählt, dass die Feldsonden 41, 42, 43 eine zuverlässige und phasenselektive, berührungslose Erfassung der am jeweiligen Leiter L1, L2, L3 anliegenden Spannung ermöglichen. Dazu wird der Abstand A der Feldsonden 41, 42, 43 zum jeweiligen Leiter L1, L2, L3 durch entsprechende Wahl des Distanzhalters 7 so eingestellt, dass einerseits die Isolations-Schlagweiten zu den Leitern L1, L2, L3 eingehalten werden, um Überschläge sicher zu vermeiden, und andererseits eine möglichst hohe Kopplung an das von dem jeweiligen Leiter L1, L2, L3 erzeugte elektrische Feld gewährleistet ist. Durch geeignete Wahl des Abstands der Feldsonden 41, 42, 43 untereinander wird sichergestellt, dass jede von ihnen möglichst selektiv das zum zugeordneten Phasenleiter L1, L2, L3 gehörige elektrische Feld ohne zu starke Beeinflussung durch die elektrischen Felder der jeweils anderen beiden Leiter erfasst.The three field probes 41 . 42 . 43 are by means of a holder, which is a spacer 7 includes, leaving an air gap 8th arranged at a predetermined distance A to each one of the three phase conductors L1, L2, L3, for example by the holder with the spacer 7 on a housing wall of the metallic encapsulation 1 is appropriate. The test positions of the three field probes 41 . 42 . 43 are chosen with respect to their distances from each other and their distances to the scanned phase conductors L1, L2, L3 so that the field probes 41 . 42 . 43 allow a reliable and phase-selective, non-contact detection of voltage applied to the respective conductor L1, L2, L3 voltage. For this purpose, the distance A of the field probes 41 . 42 . 43 to the respective conductor L1, L2, L3 by appropriate choice of the spacer 7 set so that on the one hand the isolation distances are maintained to the conductors L1, L2, L3 to safely avoid rollovers, and on the other hand the highest possible coupling to the electric field generated by the respective conductor L1, L2, L3 is ensured. By suitable choice of the distance of the field probes 41 . 42 . 43 With each other, it is ensured that each of them detects the electric field associated with the assigned phase conductor L1, L2, L3 as selectively as possible without being influenced too much by the electrical fields of the respective other two conductors.

Die Einbettung der Kondensatorelektroden 51, 52, 53 der Feldsonden 41, 42, 43 in die Feststoffisolation 61, 62, 63 bietet zusätzlich zur Luftstrecke 8 eine weitere Isolation gegenüber der Hochspannung an den Leitern L1, L2, L3 und verhindert gleichzeitig sekundäre Ableitströme von den Kondensatorelektroden 51, 52, 53 gegen Erdpotential der Hochspannungsanlage.The embedding of the capacitor electrodes 51 . 52 . 53 the field probes 41 . 42 . 43 in the solid insulation 61 . 62 . 63 offers in addition to the air route 8th a further isolation from the high voltage on the conductors L1, L2, L3 and prevents at the same time secondary leakage currents from the capacitor electrodes 51 . 52 . 53 against ground potential of the high voltage system.

Über je eine geeignete Verbindungsleitung 91, 92, 93 ist jede Feldsonde 41, 42, 43 bzw. deren Kondensatorelektrode 51, 52, 53 mit einer Eingangsseite der Auswerteschaltung 3 verbunden. Dabei kann die Auswerteschaltung 3 je nach Bedarf und Anwendungsfall als eigenständiges Auswertegerät realisiert sein und/oder sich ganz oder teilweise innerhalb oder außerhalb der Kapselung 1 der Anlage befinden, im gezeigten Beispiel an der Innenseite einer Gehäusewandung der Kapselung 1.Each with a suitable connection line 91 . 92 . 93 is every field probe 41 . 42 . 43 or their capacitor electrode 51 . 52 . 53 with an input side of the evaluation circuit 3 connected. In this case, the evaluation circuit 3 be realized as an independent evaluation device according to need and application and / or completely or partially inside or outside the enclosure 1 located in the example shown on the inside of a housing wall of the enclosure 1 ,

Die Auswerteschaltung 3 beinhaltet in der in 2 beispielhaft gezeigten Realisierung neben hier nicht weiter gezeigten, signalverarbeitenden Komponenten für jede der drei Phasen je einen Auswerte-/Anzeigeteil 101, 102 103 und eine diesem eingangsseitig zugeordnete, variable Beschaltungs- bzw. Sekundärkapazität 111, 112, 113. Jeder Anzeigeteil 101, 102, 103 beinhaltet im gezeigten Beispiel drei parallele Anzeigekanäle 12a1, 12b1, 12c1; 12a2, 12b2, 12c2; 12a3, 12b3, 12c3 mit je einem Anzeigeelement 13a1, 13b1, 13c1; 13a2, 13b2, 13c2; 13a3, 13b3, 13c3. Die drei Anzeigekanäle 12a1, 12b1, 12c1; 12a2, 12b2, 12c2; 12a3, 12b3, 12c3 jedes Auswerte-/Anzeigeteils 101, 102, 103 dienen zur Spannungsanzeige für je einen der drei Phasenleiter L1, L2, L3, d. h. sie zeigen diejenige Prüfspannungsinformation an, die von je einer der drei Feldsonden 41, 42, 43 geliefert wird.The evaluation circuit 3 includes in the 2 shown embodiment, in addition to not shown here, signal processing components for each of the three phases depending on an evaluation / display part 101 . 102 103 and a variable Beschaltungs- or secondary capacity associated with this on the input side 111 . 112 . 113 , Each display part 101 . 102 . 103 includes in the example shown three parallel display channels 12a1 . 12b1 . 12c1 ; 12a2 . 12b2 . 12c2 ; 12a3 . 12b3 . 12c3 each with a display element 13a1 . 13b1 . 13c1 ; 13a2 . 13b2 . 13c2 ; 13a3 . 13b3 . 13c3 , The three display channels 12a1 . 12b1 . 12c1 ; 12a2 . 12b2 . 12c2 ; 12a3 . 12b3 . 12c3 each evaluation / display part 101 . 102 . 103 serve for the voltage display for each one of the three phase conductors L1, L2, L3, ie they indicate the test voltage information from each one of the three field probes 41 . 42 . 43 is delivered.

Für jeden Phasenleiter L1, L2, L3 ist dadurch eine dreistufige Anzeige realisiert, mit der insbesondere eine der Norm VDE 0682 T 415 entsprechende Anzeige dahingehend erfolgen kann, ob die am betreffenden Leiter L1, L2, L3 anstehende Spannung mindestens 45% der verketteten Nennspannung beträgt oder unter 10% derselben liegt. Dazu können Schwellwerte derart vorgegeben werden, dass z. B. ein erster Schwellwert etwa √3 × 45% eines zweiten Schwellwertes und etwa √3 × 10% eines dritten Schwellwertes beträgt. Der Zustand, bei dem die anliegende Spannung unter 10% der verketteten Nennspannung beträgt, kann dann beispielsweise durch Deaktivierung aller drei Anzeigeelemente angezeigt werden, der Zustand, dass mindestens 45% der verketteten Nennspannung anliegt, durch Aktivieren des dem ersten, niedrigsten Schwellwert und des dem zweiten, mittleren Schwellwert zugeordneten Anzeigeelementes, z. B. der Anzeigeelemente 13a und 13b bzw. 14a und 14b oder 15a und 15b.For each phase conductor L1, L2, L3 thereby a three-stage display is realized with the particular one of Standard VDE 0682 T 415 corresponding indication can be made as to whether the voltage applied to the relevant conductor L1, L2, L3 voltage is at least 45% of the rated voltage or less than 10% of the same. For this purpose, threshold values can be specified such that z. B. a first threshold is about √3 × 45% of a second threshold and about √3 × 10% of a third threshold. The state in which the applied voltage is below 10% of the chained nominal voltage can then be indicated, for example, by deactivating all three display elements, the condition that at least 45% of the chained nominal voltage is present, by activating the first, lowest threshold and the second, middle threshold assigned display element, z. B. the display elements 13a and 13b respectively. 14a and 14b or 15a and 15b ,

Zusätzlich ermöglicht diese Auslegung der Anzeigeschaltung 3 und insbesondere ihres jeweiligen Anzeigeteils 101, 102, 103 das Erkennen und Anzeigen eines übermäßig hohen Isolationsverlustes auf der Luftisolationsstrecke 8, indiziert durch die Überschreitung des dritten Schwellwertes. Dies kann beispielsweise dadurch angezeigt werden, dass bei der Überschreitung des dritten Schwellwertes durch die von der betreffenden Feldsonde gelieferte Eingangsspannung für die Auswerteschaltung 3 alle drei Anzeigeelemente der drei betreffenden Anzeigekanäle 12a1, 12b1, 12c1 oder 12a2, 12b2, 12c2 oder 12a3, 12b3, 12c3 aktiviert werden.In addition, this design allows the display circuit 3 and in particular their respective display part 101 . 102 . 103 Detecting and displaying an excessively high insulation loss on the air insulation route 8th , indicated by the exceeding of the third threshold. This can be indicated, for example, by the fact that when the third threshold value is exceeded by the input voltage for the evaluation circuit supplied by the relevant field probe 3 all three display elements of the three display channels concerned 12a1 . 12b1 . 12c1 or 12a2 . 12b2 . 12c2 or 12a3 . 12b3 . 12c3 to be activated.

Insbesondere kann es sich bei der Auswerteschaltung 3 und dem jeweiligen Anzeigeteil 101, 102, 103 um Ausführungen handeln, wie sie in der oben erwähnten Gebrauchsmusteranmeldung 20 2010 016 782 der Anmelderin ausführlich beschrieben sind, deren Inhalt insoweit durch Verweis hierin vollständig aufgenommen wird. Dies gilt auch für Zweck und Funktion der jeweiligen variablen Sekundärkapazität 111, 112, 113, die in gleicher Weise und zu gleicher Funktion in dieser früheren Gebrauchsmusteranmeldung 20 2010 016 782 beschrieben ist. In particular, it may be in the evaluation circuit 3 and the respective display part 101 . 102 . 103 to handle designs, as in the above-mentioned utility model application 20 2010 016 782 the Applicant are described in detail, the contents of which is fully incorporated herein by reference. This also applies to the purpose and function of the respective variable secondary capacity 111 . 112 . 113 , which is described in the same way and for the same function in this earlier utility model application 20 2010 016 782.

Wie dort eingehend erläutert, kann diese Sekundärkapazität 111, 112, 113 bzw. sekundäre Messkapazität in einer vorteilhaften Weise dimensioniert werden, so dass auch bei längerem Betrieb der Auswerteschaltung 3 die Einhaltung der Ansprechschwellen für eine normgerechte Spannungsprüfung und Spannungsanzeige beibehalten werden kann und insbesondere von Zeit zu Zeit überprüft und bei Bedarf nachjustiert werden kann, um beispielsweise ein normabweichendes Verhalten des Koppelteils 2 zu kompensieren.As explained in detail there, this secondary capacity 111 . 112 . 113 or secondary measuring capacitance can be dimensioned in an advantageous manner, so that even with prolonged operation of the evaluation circuit 3 Compliance with the thresholds for a standard voltage test and voltage display can be maintained and checked in particular from time to time and can be readjusted if necessary, for example, a normabweichendes behavior of the coupling part 2 to compensate.

Es versteht sich, dass für den jeweiligen Anzeigeteil 101, 102, 103 jedwede herkömmliche Anzeigeelemente optischer, akustischer und/oder anderer Art einsetzbar sind. Insbesondere können die Anzeigeelemente als optische Anzeigelämpchen oder Anzeigeflächen bzw. als entsprechende Teile einer LCD-Anzeige realisiert sein.It is understood that for the respective display part 101 . 102 . 103 Any conventional display elements optical, acoustic and / or other type can be used. In particular, the display elements can be realized as optical indicator lamps or display surfaces or as corresponding parts of an LCD display.

Das Koppelteil 2 mit seinen phasenselektiv abtastend angeordneten Feldsonden 41 _, 42, 43 und die Auswerteschaltung 3 sind in vorteilhafter Weise so dimensioniert bzw. in ihrer Dimensionierung und Auslegung so aufeinander abgestimmt, dass die zum Betrieb der oben erläuterten Anzeigefunktionen während entsprechender Spannungsprüfvorgänge notwendige Energie vollständig durch die abgetastete Mittel- bzw. Hochspannung gedeckt werden kann, ohne dass eine weitere Hilfsenergie für die Auswerteschaltung 3 erforderlich ist. Mit anderen Worten wird der Energiebedarf jedes Auswerte-/Anzeigeteils 101, 102, 103 durch die Energie gedeckt, die ihm durch das zugehörige Prüfsignal über die betreffende Verbindungsleitung 91, 92, 93 von der zugeordneten Feldsonde 41, 42, 43 zugeführt wird. Diese energieautarke Systemauslegung wird durch die phasenselektive Zuordnung der Feldsonden 41, 42, 43 zu je einem der drei Phasenleiter L1, L2, L3 ermöglicht und umfasst insbesondere die Wahl der geeigneten Prüfposition mit genügend kleinem Abstand A zum zugeordneten Leiter L1, L2, L3, so dass ein ausreichend großer Energieübertrag vom Leiter L1, L2, L3 zur Feldsonde 41, 42, 43 gewährleistet wird. Weitere, hierzu berücksichtigte Parameter sind z. B. die effektive Kondensatorfläche und das Material der Kondensatorplatte 51, 52, 53 und das Material der Feststoffisolation 61, 62, 63 der jeweiligen Feldsonde 41, 42, 43.The coupling part 2 with its phase selective scanning arranged field probes 41 _. 42 . 43 and the evaluation circuit 3 are dimensioned so advantageously or in their dimensioning and design coordinated so that the necessary for the operation of the above-mentioned display functions during appropriate Spannungsprüfvorgänge energy can be completely covered by the sampled middle or high voltage without any additional power for the evaluation 3 is required. In other words, the energy requirement of each evaluation / display part 101 . 102 . 103 covered by the energy given him by the associated test signal via the relevant connecting line 91 . 92 . 93 from the assigned field probe 41 . 42 . 43 is supplied. This energy self-sufficient system design is achieved through the phase-selective assignment of the field probes 41 . 42 . 43 to each one of the three phase conductors L1, L2, L3 allows and in particular includes the choice of the appropriate test position with a sufficiently small distance A to the associated conductor L1, L2, L3, so that a sufficiently large energy transfer from the conductor L1, L2, L3 to the field probe 41 . 42 . 43 is guaranteed. Further, this considered parameters are z. B. the effective capacitor area and the material of the capacitor plate 51 . 52 . 53 and the material of solid insulation 61 . 62 . 63 the respective field probe 41 . 42 . 43 ,

Wie die obige Beschreibung des gezeigten Ausführungsbeispiels und von Varianten hiervon verdeutlicht, stellt die Erfindung in vorteilhafter Weise ein Spannungsprüfsystem zur kapazitiven Spannungsprüfung in Hochspannungsanlagen, wie Hochspannungsschaltanlagen, und in gleicher, hier nicht näher gezeigter Weise in Mittelspannungsanlagen bereit, mit dem phasenselektiv durch eine jeweilige elektrische Feldsonde als Koppelelektrode eines Koppelteils die am betreffenden Phasenleiter anliegende Mittel- oder Hochspannung berührungslos abgetastet werden kann. Die jeweilige Feldsonde weist eine Kondensatorelektrode auf, die von einer Feststoffisolation umgeben ist, durch die zusätzlich zur Luftstrecke zwischen Feldsonde und abgetastetem Phasenleiter eine Isolation gegenüber der Mittel- bzw. Hochspannung bereitgestellt und sekundärseitige Ableitströme nach Erdpotential verhindert werden. Unter Verwendung eines geeigneten Distanzhalters kann ein optimaler Abstand der jeweiligen Feldsonde zum zugeordneten Phasenleiter bzw. die Mittel- oder Hochspannung führenden Bauteil eingestellt werden. Die Spannungsprüfung kann mit diesem System energieautark ohne Hilfsenergie erfolgen.As the above description of the embodiment shown and of variants thereof, the invention advantageously provides a voltage testing system for capacitive voltage testing in high voltage systems, such as high voltage switchgear, and in the same, not shown here manner in medium voltage systems ready with the phase selective by a respective electrical Field probe as a coupling electrode of a coupling part which can be scanned contactless at the relevant phase conductor medium or high voltage. The respective field probe has a capacitor electrode which is surrounded by a solid insulation, provided in addition to the air gap between the field probe and the scanned phase conductor isolation from the medium and high voltage and secondary leakage currents are prevented to earth potential. Using a suitable spacer, an optimal distance of the respective field probe to the associated phase conductor or the medium or high voltage leading component can be adjusted. The voltage test can be done with this system energy self-sufficient without auxiliary power.

Es versteht sich, dass sich das erfindungsgemäße Spannungsprüfsystem nicht nur wie gezeigt für dreiphasige Mittel- oder Hochspannungsanlagen, sondern in gleicher Weise auch für z. B. für Anlagen mit einphasiger Mittel- oder Hochspannung eignet.It is understood that the voltage test system according to the invention not only as shown for three-phase medium or high voltage systems, but in the same way for z. B. suitable for systems with single-phase medium or high voltage.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 4323731 A1 [0003]
DE 19751654 A1 [0003]
DE 10304396 A1 [0003]
DE 2020044010521 U1 [0003]
DE 202009005966 U1 [0003]
DE 202010016782 U [0003, 0027]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Standard VDE 0682 Part 415 [0002]
IEC 61243-5 [0002]
Standard VDE 0682 T 415 [0012]
VDE 0682 T 415 [0013]
Standard VDE 0682 T 415 [0015]
Standard VDE 0682 T 415 [0025]

Claims

Voltage testing system for capacitive voltage testing in a medium or high voltage installation, with - a coupling part ( 2 ), which includes at least one coupling electrode for detecting a voltage applied to a corresponding phase conductor (L1, L2, L3) of a single- or multi-phase conductor arrangement of the medium or high-voltage system voltage, and - an evaluation circuit ( 3 ), to which a test signal emitted by the coupling electrode can be fed and which has a display part ( 101 . 102 . 103 ) for displaying a test voltage information contained in the test signal, characterized in that - the coupling electrode as an electric field probe ( 41 . 42 . 43 ) is formed, which is positionable in a predetermined test position without contact to the conductor and one of a solid insulation ( 61 . 62 . 63 ) surrounded capacitor electrode ( 51 . 52 . 53 ), wherein the field probe and the evaluation circuit are dimensioned such that an energy required for a test display operation of the evaluation circuit is supplied by the test signal output by the field probe in the test position.

Voltage test system according to claim 1, further characterized in that the coupling part includes a plurality of electric field probes formed as coupling electrodes, each of which can be positioned in a predetermined test position to each of a plurality of phase conductors of the polyphase conductor arrangement and include a surrounded by a solid insulation capacitor electrode.

Voltage testing system according to claim 1 or 2, further characterized in that the respective field probe by means of a spacer ( 7 ) can be positioned at a predeterminable distance from the corresponding phase conductor.

Voltage test system according to one of claims 1 to 3, further characterized in that the display part ( 101 . 102 . 103 ) is set up for at least three-stage display of the test voltage information contained in the test signal.

Voltage test system according to claim 4, further characterized in that the evaluation circuit is adapted to activate a first display stage when an input voltage given by the test voltage information is at or above a first predetermined threshold to activate a second display stage when the input voltage is at or above a second predetermined threshold value, which is higher than the first threshold value, and to activate a third display stage, when the input voltage is at or above a third predefinable threshold, which is higher than the second threshold value.

Voltage test system according to claim 5, further characterized by an adjustable secondary measuring capacitance, which is dimensioned by the fact that when applied nominal voltage at the scanned conductor and properly working coupling part, the first and the second display stage is activated and the third display stage are not activated, while the secondary measuring capacity is smaller is selected when at least the second and third display levels are not activated, and to be larger when all three levels of display are activated.

Voltage test system according to claim 5 or 6, further characterized in that the first threshold is about √3 × 45% of the second threshold and / or about √3 × 10% of the third threshold.