HIGHVOLT Calibration

Messgröße Leistung

Leistungsmesssystem mit Leistung kalibrieren

Komponenten elektrischer Leistung, Kalibriermethoden

Die elektrische Spannung und der Strom sind die Komponenten der elektrischen Leistung. Durch gleichzeitige Messung beider Messgrößen gelangt man zur Messgröße elektrische Leistung.

Abgeleitet davon können zwei Kalibriermethoden in Betracht gezogen werden:

  • Komponentenkalibrierung - Separate Kalibrierung des Spannungsmessstrangs und  Strommessstrangs
  • Systemkalibrierung (Leistungskalibrierung) - Gleichzeitige Kalibrierung des Spannungsmessstrangs und des Strommessstrangs

In der Vergangenheit war die Komponentenkalibrierung die einzige Methode zur Kalibrierung von Leistungsmessgeräten und Leistungsmesssystemen. Heute sind im Bereich Niederspannung und Kleinspannung hochpräzise Leistungsquellen verfügbar, welche die gleichzeitige Kalibrierung des Spannungsmessstrangs und des Strommessstrangs erlauben. Diese Kalibriermethode ist mittlerweile so etabliert, dass eine separate Kalibrierung des Spannungsmesskanals, gefolgt durch die Kalibrierung des Strommesskanals heutzutage praktisch nicht mehr verwendet wird.

Kalibriermethoden eines Leistungsmesssystems in der Hochspannungstechnik

In der Hochspannungsmesstechnik besteht ein Leistungsmesssystem aus

  • Spannungswandler (Hochspannungsteiler, Hochspannungssensor)
  • Stromwandler (Stromsensor, Strommonitor)
  • Leistungsmessgerät für Niederspannungs-Messgrößen

Dieses Ensemble nennt man Messsystem und es kann als eine untrennbare Einheit angesehen werden.
 

Die Komponentenmethode war bis vor Kurzem die einzige Methode der Leistungskalibrierung in der Hochspannungstechnik. Dabei werden die Hochspannungs-Messinstrumente mit einer hochspannungsgerechten Kalibrierprozedur und die Niederspannungskomponenten mit einer separaten Kalibrierprozedur kalibriert. Die zwingende Notwendigkeit der Kalibrierung der Leistungsmesssysteme, beispielsweise der Verlustleistungsmesssysteme der Transformatorenhersteller, im Bereich von hohen Spannungen und Strömen, führte dazu, dass diese Kalibriermethode eine breite Anwendung in Hochspannungsprüffeldern fand.

Die Systemkalibrierung eines Leistungsmesssystems wurde nur dank der Entwicklung der Hochspannungstechnik und Leistungselektronik der vergangenen Jahre möglich. Die Herstellung eines mobilen Leistungskalibrators, welcher mit hohen Spannungen und Strömen arbeitet, ist bis heute eine konstruktive Herausforderung und Spitzenleistung. Die technisch anspruchsvolle Realisierung einer mobilen Hochleistungsquelle ist die Ursache für die zurzeit noch äußerst seltene Anwendung dieser Kalibriermethode. Die Systemkalibrierung eines Leistungsmesssystems ist direkt vergleichbar mit der oben erwähnten Kalibrierung eines Leistungsmessgeräts mit einem Leistungskalibrator. Die Systemkalibrierung eines Leistungsmesssystems bringt eine deutliche Vereinfachung des Kalibrierprozesses und führt zwangsläufig zu kleineren Messunsicherheiten.

Vorteile der Systemkalibrierung auf einen Blick

Der Vergleich der Kalibriermethoden der Leistungsmesssysteme erläutert die Details der Methoden und deren prinzipiellen Ablauf. Die Vorteile der Systemkalibrierung kann man folgendermaßen zusammenfassen:

  • Die Systemkalibrierung liefert kleinere Messunsicherheiten gegenüber der Komponentenkalibrierung bei vergleichbarem Aufwand
  • Der Ablauf einer Systemkalibrierung ist einfacher gegenüber der Komponentenkalibrierung
  • Eine Systemkalibrierung des Leistungsmesssystems berücksichtigt Effekte, welche bei der Komponentenkalibrierung nicht berücksichtigt werden können. Das beste Beispiel dafür ist der Interferenzeinfluss der Hochspannung auf die Messkabel
  • Der Kalibrierschein der Systemkalibrierung des Verlustleistungsmesssystems bescheinigt die Messunsicherheiten des gesamten Messsystems. Das Ergebnis unserer Systemkalibrierung entspricht dem Ergebnis der Komponentenkalibrierung und der anschließenden Anwendung der Norm ISO/IEC 60076-19.

 





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