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Erschienen in:

2021 | OriginalPaper | Buchkapitel

11. Kapazität und Verlustfaktor

verfasst von : Klaus Schon

Erschienen in: Hochspannungsmesstechnik

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

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Zusammenfassung

Das optimale Betriebsverhalten von Hochspannungsgeräten und Betriebsmitteln der elektrischen Energieübertragung hängt maßgeblich von der Konstruktion, den eingesetzten Isolierstoffen und der fehlerfreien Ausführung der Isolierung ab. Als Isolierstoffe kommen feste, flüssige oder gasförmige Dielektrika, teilweise auch in Kombination, zum Einsatz. Wichtige Kenngrößen der Dielektrika bei Wechsel- oder Stoßspannungsbeanspruchung sind die relative Dielektrizitätszahl und der Verlustfaktor. Die Grundlagen zu beiden Messgrößen und die verschiedenen analogen und digitalen Messverfahren werden in diesem Kapitel behandelt, ebenso wie die Kalibrierung der C-tanδ-Messeinrichtungen. Ausführlich wird auf die Eigenschaften von Druckgaskondensatoren in der Bauart nach Schering und Vieweg eingegangenen, die als nahezu verlustfreie Referenz für Kapazitäts- und Verlustfaktormessungen zum Einsatz kommen.

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11.1.

Wimmershoff, R., Wendt, C.: Dielectric diagnostic of cables and cables connected with ring main units. Proc. 10. ISH Montreal, Beitrag 3549 (1997)

11.2.

Hadid, S., Schmidt, U., Schufft, W., Rätzke, S.: Frequency dependence of the dissipation factor of PE/XLPE-insulated medium voltage cables. Proc. 18. ISH Seoul, Beitrag PD-37 (2013)

11.3.

IEC 62631-2-1: Dielectric and resistive properties of solid insulating materials – Part 2–1: Relative permittivity and dissipation factor – Technical Frequencies (0,1 Hz–10 MHz) - AC Methods (2018)

11.4.

Deutsche Fassung: DIN EN IEC 62631-2-1: Dielektrische und resistive Eigenschaften fester Elektroisolierstoffe – Teil 2– 1: Relative Permittivität und Verlustfaktor – Technische Frequenzen (0,1 Hz bis 10 MHz) -Wechselspannungsverfahren (2018)

11.5.

Liu, Y., Cao, X.L., Li, X.M.: Adjustable non-contact electrode and measurements on ε_r and tanδ of insulating materials. Proc. 14. ISH Beijing, Beitrag H-47 (2005)

11.6.

Ohlen, M., Werelius, P., Cheng, J.: Dielectric response measurements in frequency, temperature and time domain. Proc. 18. ISH Seoul, Beitrag OD7-06 (2013)

11.7.

Homagk, C., Leibfried, T.: Insulation diagnosis using dissipation factor measurements. Proc. 14. ISH Beijing, Beitrag G-070 (2005)

11.8.

Reumann, A., Liebschner, M., Küchler, A., Langens, A., Titze, J.: On-line monitoring of capacitance and dissipation factor of HV bushings. Proc. 16. ISH Johannesburg, Beitrag A-43 (2009)

11.9.

Nikjoo, R., et al.: Insulation condition diagnostics of oil impregnated paper by utilizing power system transients. Proc. 18. ISH Seoul, Beitrag OD7-064 (2013)

11.10.

Schering, H.: Brücke für Verlustmessungen. Z. Instrum. 40, 24 (1920)

11.11.

Braun, A., Schon, K.: Harald Schering, seine Arbeiten und die heutigen Aufgaben der PTB auf den Gebieten Messwandler und Hochspannung. PTB-Mitt. 107, 227–236 (1997)

11.12.

Wiessner, W.: Beseitigung von Störungen durch Streukapazitäten in Kapazitätsmessbrücken mit Wagnerscher Hilfsschaltung. Z. Instrum. 65, 139–144 (1957)

11.13.

Baker, W.B.: Recent developments in 50 c/s bridge networks with inductively coupled ratio arms for capacitance and loss-tangent measurements. Proc. IEE Pt. 109, 243–247 (1962)

11.14.

Kusters, N.L., Petersons, O.: A transformer-ratio-arm bridge for high-voltage capacitance measurements. IEEE Trans. CE 82, 606–611 (1963)

11.15.

Petersons, O.: A self-balancing high voltage capacitance bridge. IEEE IM 13, 216–224 (1964)

11.16.

Zinn, E., Braun, A., Köhler, H.J.: Kapazitäts- und Verlustfaktormesseinrichtung mit selbsttätiger Abgleichung. Techn. Mess. 2, 924–925 (1977)

11.17.

Seitz, P., Osvath, P.: Microcomputer controlled transformer ratio-arm bridge. Proc. 3. ISH Mailand, Beitrag 43.11 (1979)

11.18.

Osvath, P., Widmer, S.: Automatische Kapazitäts- und Verlustfaktor tanδ-Messung im industriellen Umfeld. E-wirtschaft 85, 911–913 (1986)

11.19.

Gourney, P.: Capacitance and dissipation factor measurements under high voltage at BNM-LCIE. CPEM Digest, Beitrag WEP5– 5 (2000)

11.20.

Tschirschwitz, T., Seitz, P.: Current transformers with electronic error compensation – An application for precision capacitance and dissipation factor measurements on large capacitive loads. Proc. 5. ISH Braunschweig, Beitrag 73.13 (1987)

11.21.

Braun, A., Richter, H.: Determination of the voltage dependence of the capacitance of high-voltage standard capacitors. Proc. 5. ISH Braunschweig, Beitrag 73.10 (1987)

11.22.

Kaul, G., Plath, R., Kalkner, W.: Development of a computerised loss factor measurement system for different frequencies, including 0.1 Hz and 50/60 Hz. Proc. 8. ISH Yokohama, Beitrag 56.04 (1993)

11.23.

Kornhuber, S., Markalous, S., Muhr, M., Strehl, T., Sumereder, C.: Comparison of methods for the dissipation factor measurement at practical examples. Proc. 16. ISH Johannesburg, Beitrag C-43 (2009)

11.24.

Ramm, G., Roeissle, G., Latzel, H.-G.: Rechnergesteuerte Kalibrierung von Messeinrichtungen für Strom- und Spannungswandler. PTB-Mitt. 108, 188–200 (1998)

11.25.

Ramm, G., Moser, H.: Calibration of electronic capacitance and dissipation factor bridges. IEEE Trans. IM 52, 396–399 (2003)

11.26.

Ramm, G., Moser, H.: From the calculable AC resistor to capacitor dissipation factor determination on the basis of time constants. IEEE Trans. IM 50, 286–289 (2001)

11.27.

Simmon, E.D., FitzPatrick, G.J., Petersons, O.: Calibration of dissipation factor standards. IEEE Trans. IM, 450–452 (1999)

11.28.

Petersons, O.P., Anderson, W.E.: A wide-range high-voltage capacitance bridge with one ppm accuracy. IEEE Trans. IM, 336–344 (1975)

11.29.

Latzel, H.-G., Schon, K.: Internationale Vergleichsmessungen von Kapazität und Verlustfaktor bei Hochspannung. PTB-Mitt. 99, 227–234 (1989)

11.30.

Thoma, P.: Absolute calorimetric determination of dielectric loss factors at ω = 10⁴ s^-1 and 4.2 K and application to the measurement of loss factors of standard capacitors at room temperature. IEEE Trans. IM 29, 328–330 (1980)

11.31.

Hanke, R., Thoma, P.: Messung des Verlustfaktors von Normalkondensatoren. PTB-Jahresbericht, Beitrag 3.2.11 (1980)

11.32.

Thoma, P., Thiemig, M.: Kalibrierung des Verlustfaktors zweier Normalkondensatoren mit Hilfe eines kryokalorimetrischen Verlustfaktornormals zwischen 50 Hz und 10 kHz. PTB-Jahresbericht, Beitrag 2.2.7 (1989)

11.33.

Schering, H., Vieweg, R.: Ein Meßkondensator für Höchstspannungen. Z. Techn. Physik. 9, 442–445 (1928)

11.34.

Rungis, J., Brown, D.E.: Experimental study of factors affecting capacitance of high-voltage compressed-gas capacitors. IEE Proc 128, Pt. A, 273–277 (1981)

11.35.

Latzel, H.-G., Schon, K.: Precise capacitance measurements of high voltage compressed gas capacitors. IEEE Trans. IM 36, 381–384 (1987)

11.36.

Hillhouse, D.L., Peterson, A.E.: A 300-kV compressed gas standard capacitor with negligible voltage dependence. IEEE Trans. IM 22, 408–416 (1973)

11.37.

Ivers-Tiffée, E., von Münch, W.: Werkstoffe der Elektrotechnik. Teubner, Wiesbaden (2007)CrossRef

11.38.

Anderson, W.E., et al.: An international comparison of high voltage capacitor calibrations. IEEE Trans. PAS 97, 1217–1223 (1978)CrossRef

11.39.

Latzel, H.-G.: Temperature-induced transient capacitance change in HV standard capacitors. Proc. 7. ISH Dresden, Beitrag 63.06 (1991)

11.40.

Keller, A.: Konstanz der Kapazität von Preßgaskondenstoren. ETZ-A 80, 757–761 (1959)

11.41.

Zinkernagel, J.: Modellrechnungen zur Spannungsabhängigkeit der Kapazität von Preßgaskondensatoren. Arch. Elektrotech. 60, 299–305 (1978)CrossRef

11.42.

Zinkernagel, J.: A double frequency method for the determination of the voltage dependent capacitance variation of compressed gas capacitors. IEEE Trans. PAS 98, 306–309 (1979)

11.43.

Leren, W., Latzel, H.-G.: Messung der Spannungsabhängigkeit der Kapazität von Druckgaskondensatoren mit dem Gleichspannungsverfahren. PTB-Mitt. 96, 83–87 (1986)

11.44.

Kusters, N.L., Petersons, O.: The voltage coefficients of precision capacitors. IEEE Trans. CE 60, 612–621 (1963)

11.45.

Latzel, H.-G., Kind, D.: Kinetic method for evaluating the voltage dependence of high-voltage compressed gas standard capacitors. Proc. 6. ISH New Orleans, Beitrag 47.06 (1989)

11.46.

Latzel, H.-G.: Frequency dependence of capacitance and dissipation factor in high-voltage compressed gas capacitors due to mechanical resonance. etz-Archiv 12, 313–319 (1990)

11.47.

Latzel, H.-G.: Voltage-induced capacitance and variation in high-voltage compressed capacitors due to electrode flexibility. PTB-Bericht E-40 (1990)

Titel: Kapazität und Verlustfaktor
verfasst von: Klaus Schon
Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden
Buch: Hochspannungsmesstechnik
Print ISBN: 978-3-658-33792-6

Electronic ISBN: 978-3-658-33793-3

Copyright-Jahr: 2021
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-658-33793-3_11