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

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123-kV-Stromwandler

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Der 123-kV-Stromwandler (Top-Core-Ausführung) ist ein Hochspannungs-Messwandler für den Außenbereich, der für 123-kV-Systeme ausgelegt ist (typischerweise im Einsatz in 110-kV-Übertragungsnetzen). Er wandelt den hohen Primärstrom 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 Sekundärgeräten.

Bei der Top-Core-Bauweise sind der Magnetkern und die Sekundärwicklungen im oberen Kopf des Transformators untergebracht. Der Primärleiter verläuft durch diese obere Baugruppe, während der Porzellan- oder Verbundisolator den aktiven Teil stützt und die erforderliche Isolierung gegen Erde gewährleistet. Diese Konfiguration bietet eine hervorragende Isolationskoordination, hohe Messgenauigkeit und zuverlässige Langzeitleistung in Freiluft-Umspannwerken.

Hauptfunktionen
·Misst den Strom in Übertragungsleitungen mit hoher Genauigkeit.
·Liefert Stromsignale an Schutzrelais.
·Stellt eine galvanische Trennung zwischen Primär- und Sekundärkreis her.
·Unterstützt die Verbrauchsabrechnung, SCADA und die Überwachung der Netzqualität.
·Ermöglicht die schnelle Erkennung von Überlasten, Kurzschlüssen und Erdschlüssen.

Aufbau
Ein typischer 123-kV-Stromwandler mit oberem Kern besteht aus:
Primärleiter
– Führt den gesamten Systemstrom.
– Durchläuft den im oberen Kopf befindlichen Magnetkern.
Magnetkern
– Hergestellt aus hochpermeablem Siliziumstahl oder nanokristallinem Material.
– Optimiert für geringe Verluste und hohe Genauigkeit.
Sekundärwicklungen
– Messkerne für Präzisionsmessungen.
– Schutzkerne für den Relaisbetrieb unter Fehlerbedingungen.
– Mehrere unabhängige Sekundärkerne verfügbar.
Oberteil-Baugruppe
– Umschließt den Magnetkern und die Sekundärwicklungen.
– Hermetisch abgedichtet, um das Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern.
Isolationssystem
– Öl-Papier-Isolierung (am häufigsten bei AIS).
– SF₆-Gasisolierung für GIS-Anwendungen.
– Verbundisolierung für raue oder verschmutzte Umgebungen erhältlich.
Porzellan- oder Verbundisolator
- Dient der äußeren Isolierung und als mechanische Stütze.
- Ausgelegt für hohe mechanische und elektrische Festigkeit.
Ölausgleichssystem
- Konservator oder Edelstahlbalg zum Ausgleich von Ölvolumenänderungen.
Anschlusskasten
- Enthält Sekundäranschlüsse, Erdungspunkte und Prüfanschlüsse.

Typische technische Spezifikationen
·Nennspannung: 123 kV
·Höchste Systemspannung: 123 kV
·Nennsystemspannung: 110 kV
·Frequenz: 50/60 Hz
·Primärstrom: 100–4000 A
·Sekundärstrom: 1 A oder 5 A
·Genauigkeitsklasse: 0,1, 0,2, 0,2S, 0,5, 5P10, 5P20, 10P20, PX
·Nennleistung: 10–30 VA
·Kurzzeit-thermischer Strom: Bis zu 40 kA (1 s)
·Dynamischer Strom: Bis zu 100 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 Netzstrom proportionalen Magnetfluss.
3. Der Magnetfluss induziert in den Sekundärwicklungen einen proportionalen Strom entsprechend dem Transformatorverhältnis.
4. Der normierte Sekundärstrom (1 A oder 5 A) wird an Messgeräte und Schutzrelais weitergeleitet.
5. Die elektrische Trennung zwischen Primär- und Sekundärkreis gewährleistet den sicheren Betrieb der Steuer- und Schutzeinrichtungen.

Vorteile
· Hohe Mess- und Schutzgenauigkeit.
·Hervorragende Isolationsleistung für Hochspannungsanwendungen.
·Kompakte Top-Core-Bauweise.
·Hohe thermische und dynamische Kurzschlussfestigkeit.
·Mehrere unabhängige Mess- und Schutzkerne.
·Zuverlässiger Betrieb unter rauen Umgebungsbedingungen.
·Minimaler Wartungsaufwand bei langer Lebensdauer, die in der Regel 30 Jahre übersteigt.
·Geeignet sowohl für luftisolierte Schaltanlagen (AIS) als auch für gasisolierte Schaltanlagen (GIS).

Typische Anwendungsbereiche
·110-kV-Übertragungsschaltanlagen
·Übertragungsnetze von Energieversorgungsunternehmen
·Industrielle Hochspannungsschaltanlagen
·Netzanbindung erneuerbarer Energien
·Schaltanlagen für die Stromerzeugung
·Bahn-Traktionsunterwerke
·Gasisolierte Schaltanlagen (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: 123 kV
·Systemspannung: 110 kV
·Stromverhältnis: 200/1 A, 600/1 A, 1200/1 A, 2000/1 A, 3000/1 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 Konstruktion.
·Erhältlich mit Isolatoren aus Porzellan oder Silikonkautschuk-Verbundwerkstoff.
·Unterstützt mehrere Sekundärkerne für gleichzeitige Messung und Schutz.
·Ausgelegt für den Einsatz unter extremen Witterungsbedingungen, Verschmutzung, seismischen Belastungen und hohen Fehlerströmen.
·Erfüllt vollständig die modernen IEC- und IEEE-Normen für Messwandler.

Ein 123-kV-Stromwandler (Top-Core-Ausführung) ist ein robuster und hochpräziser Messwandler, der in 110-kV-Übertragungsnetzen weit verbreitet ist. Seine Top-Core-Bauweise bietet hervorragende Isolationsleistung, zuverlässigen Schutz und Messgenauigkeit sowie langfristige Zuverlässigkeit, was ihn zur idealen Wahl für Umspannwerke von Energieversorgern, in der Industrie und im Bereich der erneuerbaren Energien macht.