Die Erfindung betrifft induktive Sp

Die Erfindung betrifft induktive Spannungswandler und insbesondere Nieder- und Mittelspannungswandler.[0002]In den elektrischen Energieversorgungsnetzen, insbesondere in Nieder- und Mittelspannungsnetzen (bis 1 kVbzw. zwischen 1 kV und 75 kV) treten vermehrt Oberschwingungen auf. Diese Oberschwingungen werden vorwiegendvon regenerativen Erzeugungsanlagen und Abnehmern mit Frequenzumrichtern verursacht und beeinträchtigen diesog. "Power Quality" bzw. Spannungsqualität eines Energieversorgungsnetzes negativ. Um eine gewünschte Span-nungsqualität in einem Energieversorgungsnetz zu gewährleisten, ist es zunächst erforderlich, die tatsächlich vorhan-dene Spannungsqualität zu ermitteln.[0003]Oberschwingungen können durch einen THD-Wert ("Total harmonic distortion" bzw. "gesamte harmonischeVerzerrung") quantifiziert werden. Der THD ist definiert als das Verhältnis des Effektivwertes der Summe aller Ober-schwingungsanteile zum Effektivwert der Grundschwingung und lässt sich wie folgt berechnen: [0004]In dieser Berechnung bedeutet Un die Effektivwert-Spannung Ueff der harmonischen Oberschwingungen n mitn>1 bzw. der Grundschwingung n=1.[0005]Der Anteil an Oberschwingungen bzw. der THD-Wert muss für eine akzeptable Spannungsqualität gemäß dengeltenden VDE- und IEC-Bestimmungen in Nieder- und Mittelspannungsnetzen im Frequenzbereich bis 2,5 kHz unter0,08 liegen. Darüber hinaus wird empfohlen, dass der THD-Wert im Frequenzbereich zwischen 2,5 kHz und 9 kHz dieGrenze von 0,002 nicht überschreitet. Es gelten für die einzelnen Oberschwingungen ebenfalls individuelle Werte, dieeingehalten werden müssen. Um die Einhaltung dieser Grenzen zu überprüfen, sollen vorzugsweise Spannungswandlermit nachgeschalteten Messeinrichtungen zum Einsatz kommen.[0006]Mit Spannungswandlern soll die Nieder- und Mittelspannung aus dem Energieversorgungsnetz derart herab-gesetzt werden, dass für niedrige Spannungen ausgelegte und damit kostengünstige Messeinrichtungen zum Einsatzkommen können, um Spannung oder Spannungsverläufe in einem Nieder- oder Mittelspannungsnetz zu messen. Ausden Ergebnissen der Messeinrichtungen, die hinter einem Spannungswandler angeordnet sind, lassen sich Rückschlüs-se auf die Verhältnisse im jeweiligen Nieder- oder Mittelspannungsnetz ziehen, insbesondere auch hinsichtlich derSpannungsqualität.[0007]Grundsätzlich sind als Spannungswandler induktive Spannungswandler bekannt. Diese funktionieren nachdem Prinzip des Transformators. Entsprechende Spannungswandler besitzen jedoch grundsätzlich Eigenschwingungenim für die Oberschwingungen in Nieder- und Mittelspannungsnetzen relevanten Frequenzbereich, welche die Übertra-gung im Spannungswandler stören. So kann beispielsweise ein induktiver 20-kV-Spannungswandler gemäß dem Standder Technik Eigenschwingungen im Frequenzbereich von 2 kHz bis 15 kHz aufweisen, wobei das Übersetzungsverhältnisdes Spannungswandlers bereits ab 1,5 kHz so stark beeinflusst sein kann, dass eine Messung der Oberschwingungenmithilfe eines entsprechenden Spannungswandlers nicht möglich ist. Es kommt also im Prinzip zu einer Begrenzungdes Frequenzbands, wodurch nur Frequenzen unter 1,5 kHz akzeptabel übertragen werden können. Eine Bestimmungvon Oberschwingungen in einem Nieder- oder Mittelspannungsnetz über 1,5 kHz ist mit einem induktiven Spannungs-wandler gemäß dem Stand der Technik daher nicht oder nur eingeschränkt möglich. Für die Überprüfung der THD-Werte in Nieder- und Mittelspannungsnetzen gilt das Gleiche.[0008]Um Oberschwingungen in Nieder- oder Mittelspannungsnetzen ausreichend genau messen zu können, wirdgrundsätzlich gefordert, dass dafür vorgesehene Spannungswandler zumindest bis 2,5 kHz ein konstantes Übertra-gungsverhalten aufweisen. Weiterhin wird empfohlen, dass die Spannungswandler auch bis zu 9 kHz ein konstantesÜbertragungsverhalten aufweisen. Dabei werden maximale Fehler kleiner als 5% erwünscht.[0009]Um ein entsprechendes Übertragungsverhalten zu erreichen wurde im Stand der Technik versucht, ohmsch-kapazitive Teiler oder elektronische Messsysteme, die z.B. auf dem Faraday-Effekt beruhen, einzusetzen. Auch wurdeerforscht, ob die störenden Eigenschwingungen eines induktiven Spannungswandlers durch parallel geschaltete Kon-densatoren an der Stirnseite der Primärspule in Höhe der Mitte der Spule reduziert werden können. Infolge aktiverElemente und/oder schnell alternder Kondensatoren sind diese Varianten jedoch alle sehr wartungsintensiv, benötigenteilweise Laborbedingungen und stellen hohe Anforderungen an die Spannungsfestigkeit. Diese machen den Einsatzin Schaltanlagen unpraktikabel oder gar unmöglich.[0010]Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen wartungsarmen Spannungswandler zu schaffen, der ausge-bildet ist, die Oberschwingungen in Nieder- oder Mittelspannungsnetzen derart übertragen zu können, so dass dieOberschwingungen mit einer nachgeschalteten Messeinrichtung zur Bestimmung der Spannungsqualität im Nieder-