HVDC-Spannungsmessung: Leitfaden zur Auswahl von Präzisions-Teilerwiderständen

Feldsymptom. Die Gleichspannungsmessung der HGÜ-Station driftet zwischen Sommer und Winter um 0.4 %, und die Schutzrelaisreserve ist nicht mehr gegeben. Die Teilerwiderstände wurden nie angepasst, und ihr Spannungskoeffizient ist für die Drift verantwortlich. HGÜ-Messung und -Schutz basieren auf resistiven Spannungsteilern, die über Jahrzehnte bei 100–800 kV unter Freilandbedingungen und ohne Möglichkeit zur häufigen Neukalibrierung präzise arbeiten müssen.

1. Warum Teilerwiderstände die Messgenauigkeit bestimmen

Ein Gleichspannungsteiler misst V_out = V_in × R_2/(R_1+R_2); seine Genauigkeit entspricht der Genauigkeit des Widerstandsverhältnisses. Drei Effekte beeinträchtigen dieses Verhältnis in der Praxis:

• Spannungskoeffizient (VCR): Widerstände, deren Widerstand sich mit der angelegten Spannung ändert, verschieben das Übersetzungsverhältnis mit der Änderung der Netzspannung; es werden Dickschichtbauteile mit niedrigem Spannungs-Widerstand-Verhältnis benötigt.
• Temperaturkoeffizient (TCR): Eine Abweichung von ±100 ppm/°C zwischen den Teilerarmen führt zu einer saisonalen Drift von Hunderten von ppm.
• Feuchtigkeitsverlust und Koronaentladungen: Oberflächenleckströme an der Verteilersäule verändern das effektive Übersetzungsverhältnis; Koronaentladungen an den Anschlüssen erhöhen den Fehlerstrom.

2. Spezifikation für eine ±0.1% Teilersäule

Parameter	Software Empfehlungen	Warum
Robustes Design	100 MΩ – 10 GΩ (angepasste Arme)	Definiert das Teilerverhältnis
Toleranz	Teile mit einer Abweichung von ±1 %, abgestimmt auf ±0.1 %	Keine Kalibrierungsdrift pro Einheit
TCR	±25–80 ppm/°C, angepasst	Keine saisonale Messabweichung
VCR	< 0.5 % über der Betriebsspannung	Verhältnis stabil von 10 % bis 100 % Netzspannung
Spannungswert	≥ 1.5× Systemspannung pro Spalte	Sicherheitsmarge für Einschwingvorgänge und Schaltvorgänge
Bauwesen	Nicht-induktives Dickschichtgehäuse mit hohem IR-Wert	Keine Koronaentladung, keine Feuchtigkeitsverlustwege

2.5 Ein Rechenbeispiel: Warum die Lesbarkeit mit den Jahreszeiten schwankt

Ein 400-kV-Gleichspannungsteiler verwendet R₁ = 10 GΩ und R₂ = 1 MΩ, Verhältnis 1:10001. Bei nicht übereinstimmenden Temperaturkoeffizienten (TCR) der beiden Zweige von ±100 ppm/°C verschiebt eine saisonale Temperaturänderung von 40 °C das Verhältnis um etwa 400 ppm – 0.4 % der gemessenen Spannung. Dies entspricht genau der Drift, die im oben beschriebenen Feldsymptom beobachtet wurde. Angepasste Bauteile mit einem Temperaturkoeffizienten von ±25 ppm/°C reduzieren diesen Wert auf 0.1 %. Der zweite, oft übersehene Fehler ist der Spannungswiderstand (VCR): Verschiebt sich der Spannungswiderstand des oberen Zweigs um 2 % zwischen 20 % und 100 % Netzspannung, erkennt das Schutzrelais einen spannungsabhängigen Fehler genau dann, wenn es über einen Fehler entscheiden muss. Die Vorgabe eines VCR < 0.5 % über den gesamten Betriebsbereich und eines angepassten Temperaturkoeffizienten (TCR) gewährleistet, dass die Messung über den gesamten Temperatur- und Spannungsbereich innerhalb von ±0.1 % liegt.

3. Überprüfung vor der Installation

1. Messen Sie das Teilerverhältnis bei 20 %, 50 % und 100 % Nennspannung und vergewissern Sie sich, dass die durch den Videorecorder verursachte Verschiebung unterhalb des Genauigkeitsbudgets bleibt.
2. Den Temperaturteiler von −40 °C bis +70 °C durchlaufen lassen und das Verhältnis notieren; übereinstimmende TCR-Teile bleiben flach.
3. Test unter hoher Luftfeuchtigkeit mit einem Schutzring; die Oberflächenleckage muss unterhalb des Fehlertoleranzbereichs liegen.

4. Präzisions-Teilerwiderstände für HVC-Übertragung

HVC-Lieferungen Flache Dickschichtwiderstände HVRGFP / HVRGHP (bis zu 35 kV, 200 Ω – 2 GΩ, lasergetrimmt, nichtinduktiv, TCR von ±25 ppm/°C) und HVR-BSP / BOP-Röhrenwiderstände (bis zu 60 kV+) für Verteilersäulen, mit aufeinander abgestimmten Sätzen bis ±0.1 % und RoHS/REACH-Konformität. Produktionserprobte Ersatzteile für EBG- und Ohmite-Verteiler, mit Lieferzeit 4–6 Wochen und kostenlosen Mustern.

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