Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-6694
Main Title: Untersuchung von Einflussfaktoren auf die Offline- und Online-Kalibration von Teilentladungsmessungen an Hochspannungsbetriebsmitteln
Translated Title: Study of factors influencing the offline- and online-calibration of partial discharge measurements of high voltage equipment
Author(s): Seifert, Stefan
Advisor(s): Kalkner, Wilfried
Referee(s): Kalkner, Wilfried
Plath, Ronald
Gockenbach, Ernst
Granting Institution: Technische Universität Berlin
Type: Doctoral Thesis
Language Code: de
Abstract: Die vorliegende Arbeit behandelt die Untersuchung von Einflussfaktoren auf die Offline- und Online-Kalibration von Teilentladungsmessungen an Hochspannungsbetriebsmitteln, um Fehler bei der Kalibration von Teilentladungsmessungen zu vermeiden und somit verlässliche Ladungspegel im Hoch- und Höchstspannungsbereich zu erhalten. Für die Kalibrierung von Teilentladungsmessungen geht die IEC 60270 von einem rein kapazitiven Ersatzschaltbild aus, was bei niedrigen TE-Messfrequenzen (fm <= 1 MHz) eine zulässige Vereinfachung darstellt. Bei Vor-Ort-TE-Messungen ist es aber häufig notwendig, die Mittenfrequenz > 1MHz zu legen, um empfindlicher mit einem größeren Signal-Rausch-Abstand messen zu können. Demzufolge besteht Interesse daran, den Prüfkreis auch bei höheren Frequenzen zu kalibrieren. Diese Arbeit zeigt, dass bei räumlich ausgedehnten Messaufbauten und höheren Frequenzen der Einfluss der Induktivität des Messkreises aufgrund der Geometrie nicht mehr vernachlässigt werden kann, da er zu zusätzlichen Resonanzen im Frequenzspektrum führt. Nach einem kurzen Überblick über die Grundlagen für eine normkonforme Kalibrierung und die Wirkmechanismen des TE-Entstehungsprozesses werden in dieser Arbeit die Einflüsse auf die Kalibration genauer betrachtet. Es wird untersucht, welche Vor- und Nachteile beim Onlinekalibrationsverfahren im Vergleich zu traditionellen Verfahren bestehen. Insbesondere die externen Einflüsse auf die Wiederholgenauigkeit der Messungen spielen hierbei eine besondere Rolle. In verschiedenen Testszenarien wurde nach Möglichkeit immer nur ein Parameter geändert, so dass Ursache und Auswirkung im direkten Zusammenhang gezeigt werden können. Bei Vergleichsmessungen der beiden Kalibrationsverfahren an verschiedenen Versuchsanlagen des Fachgebietes Hochspannungstechnik der TU Berlin wird deutlich, dass der Einfluss des Ausbreitungsweges in ausgedehnten Messaufbauten besonders beachtet werden muss. Neben der Positionierung und der Wahl der Anschlusspunkte des traditionellen Kalibrators ist auch die Anschlusstechnik von entscheidender Bedeutung für eine korrekte Kalibrierung. Der IEC-konforme Bereich bis 1MHz ist davon meist nicht betroffen. Es wird jedoch deutlich, dass bei höheren Frequenzen neben den kapazitiven Elementen auch die induktiven Elemente berücksichtigt werden müssen. Die Onlinekalibration hat den Vorteil, dass viele der traditionellen Fehlermöglichkeiten ausgeschlossen sind. Die Untersuchungen haben jedoch auch ergeben, dass der vorliegende Prototyp noch weiter entwickelt werden muss, um die derzeit bestehenden Anwendungsgrenzen zu überwinden. Die Ergebnisse zeigen jedoch auch, dass eine Kalibration mit dem Onlinekalibrator bei manchen Versuchsaufbauten aus physikalischen Gründen unmöglich ist.
The present work deals with the study of factors influencing the offline and online calibration of partial discharge measurements of high voltage equipment to avoid errors in the calibration of partial discharge measurements and thus to obtain reliable levels of charge in the high and very high voltage range. For the calibration of partial discharge measurements IEC 60270 is based on a purely capacitive equivalent circuit diagram, which at low PD measuring frequencies (fm <= 1 MHz) is a permissible simplification. With on-site PD measurements, it is frequently necessary to set the center frequency > 1MHz to measure more sensitive with a better signal-to-noise ratio. Accordingly, there is interest to calibrate the measurement circuit even at higher frequencies. This work shows that the influence of the inductance of the measuring circuit cannot be neglected anymore when measurement setups are getting bigger and measurements are done at higher frequencies, as it leads to additional resonances in the frequency spectrum. After a brief overview of the basics for a standard-compliant calibration and the mechanisms of the partial discharge process the influences to the calibration are shown in this work. It examines the advantages and disadvantages of the online-calibration compared to traditional methods. Especially the external influences on the measurement repeatability are playing a key role. In various test scenarios only one parameter was changed whenever possible, so that the source and effect can be shown in direct connection. In comparative measurements of the calibration process at various test facilities of the Department of High Voltage Engineering of TU Berlin is clear, that the influence of the propagation path must be taken into account in extensive test setups. In addition to the positioning and the choice of connection points of the traditional calibrator, the connection technology is crucial for correct calibration. The IEC compliant range up to 1MHz is usually not affected. However, it is clear that at higher frequencies in addition to the capacitive elements, the inductive elements must be considered. The online-calibration has the advantage that many of the traditional error possibilities are excluded. However, studies have also shown that the present prototype needs to be further developed yet, to overcome the currently existing application limits. The results also show that a calibration with the online-calibrator is impossible for physical reasons in some experimental setups.
URI: https://depositonce.tu-berlin.de//handle/11303/7471
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-6694
Exam Date: 24-Feb-2017
Issue Date: 2018
Date Available: 23-Feb-2018
DDC Class: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Subject(s): Einflussfaktoren
Teilentladungsmessung
Online
Offline
Kalibration
influences
partial discharge measurement
calibration
License: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
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