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245-kV-Stromwandler (Top-Core-Ausführung)

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245-kV-Stromwandler

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Der 245-kV-Stromwandler (Top-Core-Ausführung) ist ein für 245-kV-Systeme ausgelegter Messwandler für den Außenbereich im Ultrahochspannungsbereich (EHV), der üblicherweise in 220-kV-Übertragungsnetzen eingesetzt wird. Er wandelt den hohen Primärstrom präzise in einen standardisierten Sekundärstrom (typischerweise 1 A oder 5 A) für Mess-, Schutz-, Überwachungs- und Steuerungszwecke um und sorgt dabei für eine vollständige elektrische Trennung zwischen dem Hochspannungs-Primärkreis und den Niederspannungs-Sekundärgeräten.

Bei der Top-Core-Ausführung sind der Magnetkern und die Sekundärwicklungen im oberen Kopf des Transformators untergebracht. Der Primärleiter verläuft durch den Magnetkern, während der Porzellan- oder Verbundisolator den aktiven Teil stützt und die erforderliche Isolierung gegen Erde gewährleistet. Diese Anordnung bietet eine hervorragende Isolationsleistung, hohe Messgenauigkeit und ausgezeichnete Zuverlässigkeit für den langfristigen Außeneinsatz.

Hauptfunktionen
·Misst den Strom in Übertragungsleitungen präzise.
·Liefert Stromsignale an Schutzrelais.
·Stellt die elektrische Trennung zwischen Primär- und Sekundärkreis her.
·Unterstützt die Verbrauchsabrechnung, SCADA und die Überwachung der Netzqualität.
·Erkennt Überlastungen, Kurzschlüsse und Erdschlüsse zum Schutz des Systems.

Aufbau
Ein typischer 245-kV-Stromwandler mit oberem Kern besteht aus:
Primärleiter
– Führt den gesamten Übertragungsstrom.
– Durchläuft den im oberen Kopf befindlichen Magnetkern.
Magnetkern
– Hergestellt aus hochpermeablem Siliziumstahl oder nanokristallinem Material.
– Optimiert für geringen Erregungsstrom, hohe Genauigkeit und geringe Kernverluste.
Sekundärwicklungen
– Messwicklungen für Präzisionsmessungen.
– Schutzwicklungen für den Relaisbetrieb unter Fehlerbedingungen.
– Mehrere unabhängige Sekundärkerne für unterschiedliche Anwendungen.
Top-Core-Baugruppe
– Enthält den Magnetkern und die Sekundärwicklungen.
– Hermetisch abgedichtet, um das Eindringen von Feuchtigkeit und Verunreinigungen zu verhindern.
Isolationssystem
– Öl-Papier-Isolierung für luftisolierte Schaltanlagen (AIS).
– SF₆-Gasisolierung für gasisolierte Schaltanlagen (GIS).
– Verbundisolierung für stark verschmutzte Umgebungen oder Küstengebiete.
Porzellan- oder Verbundisolator
- Dient der äußeren Isolierung und als mechanische Stütze.
- Ausgelegt für elektrische, mechanische und umweltbedingte Beanspruchungen.
Ölausdehnungssystem
- Konservator oder Edelstahlbalg zum Ausgleich der thermischen Ölausdehnung.
Anschlusskasten
- Beherbergt Sekundäranschlüsse, Erdungsvorrichtungen und Prüfanschlüsse.
-Wetterfestes Gehäuse für die Installation im Freien.

Typische technische Spezifikationen
·Nennspannung: 245 kV
·Höchste Systemspannung: 245 kV
·Nennsystemspannung: 220 kV
·Frequenz: 50/60 Hz
·Primärstrom: 100–5000 A
·Sekundärstrom: 1 A oder 5 A
·Genauigkeitsklasse: 0,1, 0,2, 0,2S, 0,5, 5P10, 5P20, 10P20, PX
·Nennlast: 10–30 VA
·Kurzzeit-thermischer Strom: Bis zu 63 kA (1 s)
·Dynamischer Strom: Bis zu 160 kA Spitze
·Isolationsart: Öl-Papier, SF₆ oder Verbundmaterial
·Einbau: AIS oder GIS im Freiluftbereich

Funktionsprinzip
1. Der Primärleiter führt den Übertragungsstrom durch den oben angebrachten Magnetkern.
2. Der Primärstrom erzeugt einen zum Leitungsstrom proportionalen Magnetfluss.
3. Der Magnetfluss induziert in den Sekundärwicklungen einen proportionalen Strom entsprechend dem Nennübersetzungsverhältnis.
4. Der normierte Sekundärstrom (1 A oder 5 A) wird an Messgeräte, Schutzrelais und Überwachungssysteme weitergeleitet.
5. Die vollständige elektrische Trennung zwischen Primär- und Sekundärkreis gewährleistet den sicheren Betrieb der Sekundärgeräte.

Vorteile
· Hohe Mess- und Schutzgenauigkeit.
· Hervorragende dielektrische Eigenschaften für Höchstspannungsanwendungen.
· Kompakte und robuste Top-Core-Bauweise.
· Hohe thermische und dynamische Kurzschlussfestigkeit.
·Mehrere unabhängige Mess- und Schutzkerne.
·Zuverlässige Leistung unter rauen Außenbedingungen.
·Geringer Wartungsaufwand bei einer Lebensdauer von typischerweise über 30 Jahren.
·Geeignet sowohl für AIS- als auch für GIS-Umspannwerke.

Typische Anwendungen
·220-kV-Übertragungsumspannwerke
·Höchstspannungsnetze
·Schaltanlagen zur Stromerzeugung
·Industrielle Höchstspannungs-Umspannwerke
·Projekte zur Netzanbindung erneuerbarer Energien
·HVDC-Umrichterstationen
·Gasisolierte Umspannwerke (GIS)

Anwendbare Normen
·IEC 61869-1 – Messwandler – Allgemeine Anforderungen
·IEC 61869-2 – Stromwandler
·IEEE C57.13 – Messwandler
·IEC 60044-1 – Veraltete Norm (ersetzt durch IEC 61869-2)

Typische Nennwerte
·Spannungsklasse: 245 kV
·Systemspannung: 220 kV
·Stromverhältnis: 300/1 A, 600/1 A, 1200/1 A, 2000/1 A, 3000/1 A, 4000/1 A
·Messgenauigkeit: Klasse 0,2S
·Schutzgenauigkeit: 5P20, 10P20 oder PX
·Nennlast: 15–30 VA
·Einbau: AIS/GIS im Freiluftbereich

Hauptmerkmale
·Das Top-Core-Design verbessert die Isolationskoordination und vereinfacht die Wartung.
·Erhältlich mit Isolatoren aus Porzellan oder Silikonkautschuk-Verbundwerkstoff.
·Unterstützt mehrere Mess- und Schutzkerne in einem einzigen Gerät.
·Hohe Beständigkeit gegen seismische Belastungen, Verschmutzung, UV-Strahlung und raue Witterungsbedingungen.
·Ausgelegt für langfristige Zuverlässigkeit mit hermetisch versiegelten Isolationssystemen.
·Vollständig konform mit den neuesten IEC- und IEEE-Normen für Höchstspannungs-Messwandler.

Ein 245-kV-Stromwandler (Top-Core-Typ) ist ein leistungsstarker Messwandler, der für 220-kV-Übertragungsnetze entwickelt wurde. Seine Top-Core-Bauweise gewährleistet eine hervorragende Isolierung, präzise Stromübertragung, überragende Fehlerfestigkeit und eine lange Lebensdauer, was ihn zu einer idealen Lösung für Übertragungsnetze von Energieversorgern, Kraftwerke, industrielle Höchstspannungs-Umspannwerke und Netzanschlüsse für erneuerbare Energien macht.