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

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36-kV-Stromwandler

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Der 36-kV-Stromwandler (Top-Core-Ausführung) ist ein Mittelspannungs-Messwandler für den Außenbereich, der für Stromversorgungssysteme mit einer Nennspannung von 36 kV ausgelegt ist (typischerweise im Einsatz in 33-kV-Netzen). Er misst hohe Primärströme und wandelt diese in einen standardisierten Sekundärstrom (typischerweise 1 A oder 5 A) für Mess-, Schutz- und Steuerungszwecke um, während er gleichzeitig eine elektrische Trennung zwischen dem Hochspannungssystem und den nachgeschalteten Geräten gewährleistet.

Bei der Top-Core-Bauweise befinden sich der Magnetkern und die Sekundärwicklungen im oberen Kopf des Transformators. Der Primärleiter verläuft oben durch den Kern, während der untere Teil in erster Linie als isolierte Halterung dient. Diese Konfiguration verbessert die Isolationsleistung, vereinfacht die Wartung und wird häufig in Freiluft-Umspannwerken eingesetzt.

Hauptfunktionen
·Misst den Netzstrom genau.
·Liefert Stromsignale für Schutzrelais.
·Stellt die Trennung zwischen Hoch- und Niederspannungskreisen sicher.
·Unterstützt die Verbrauchsmessung und die Systemüberwachung.
·Erkennt Überlastungen, Kurzschlüsse und Erdungsfehler.

Aufbau
Ein typischer 36-kV-Stromwandler mit oberem Kern besteht aus:

Primärleiter
– Führt den gesamten Systemstrom.
– Durchläuft den im oberen Kopf befindlichen Magnetkern.
Magnetkern
– Siliziumstahl oder nanokristallines Material mit hoher Permeabilität.
– Ausgelegt auf hohe Genauigkeit und geringe Verluste.
Sekundärwicklungen
– Messwicklungen mit hoher Messgenauigkeit.
– Schutzwicklungen mit hoher Genauigkeit unter Fehlerbedingungen.
– Bei Bedarf sind mehrere Sekundärwicklungen verfügbar.
Top-Core-Baugruppe
– Enthält den Magnetkern und die Sekundärwicklungen.
– Zum Schutz in einem isolierten Gehäuse untergebracht.
Isolationssystem
– Öl-Papier-Isolierung (am häufigsten).
– Epoxidharz-Isolierung für Innenanwendungen.
Verbundisolierung für verbesserte Verschmutzungsbeständigkeit erhältlich.
– Porzellan- oder Verbundisolator
– Dient der elektrischen Isolierung und als mechanische Stütze.
Anschlusskasten
-Beherbergt die Sekundäranschlüsse.
-Umfasst Erdungs- und Prüfeinrichtungen.

Typische technische Spezifikationen
·Nennspannung: 36 kV
·Höchste Systemspannung: 40,5 kV
·Frequenz: 50/60 Hz
·Primärstrom: 50–3000 A
·Sekundärstrom: 1 A oder 5 A
·Genauigkeitsklasse: 0,2, 0,2S, 0,5, 5P10, 5P20, 10P10, PX
·Nennleistung: 5–30 VA
·Kurzzeit-Thermostrom: Bis zu 31,5 kA (1 s)
·Dynamischer Strom: Bis zu 80 kA Spitze
·Isolationsart: Öl-Papier, Epoxidharz oder Verbundwerkstoff
·Einbau: Im Freien oder in Innenräumen

Funktionsprinzip
1. Der Primärleiter führt den Netzstrom durch den oben angebrachten Magnetkern.
2. Der Strom erzeugt einen Magnetfluss im Kern.
3. Der Magnetfluss induziert einen proportionalen Strom in den Sekundärwicklungen.
4. Der Sekundärstrom (1 A oder 5 A) wird an Zähler, Schutzrelais und Überwachungsgeräte weitergeleitet.
5. Der Transformator gewährleistet ein genaues Stromverhältnis und trennt gleichzeitig die Sekundärkreise vom Hochspannungssystem.

Vorteile
· Hohe Messgenauigkeit.
· Kompakte und robuste Top-Head-Bauweise.
·Hervorragende Isolationsleistung.
·Hohe Kurzschlussfestigkeit.
·Verschiedene Mess- und Schutzkerne verfügbar.
·Zuverlässiger Betrieb im Außenbereich.
·Geringer Wartungsaufwand.
·Lange Lebensdauer, bei ordnungsgemäßer Wartung in der Regel über 25 Jahre.

Typische Anwendungsbereiche
·33-kV-Verteilerstationen
·Versorgungsnetze
·Industrielle Stromverteilungssysteme
·Umspannwerke für erneuerbare Energien (Wind- und Solarparks)
·Schaltanlagen
·Ringhauptschaltanlagen (RMUs)
·Stromerzeugungsanlagen

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

Typische Nennwerte
·Spannungsklasse: 36 kV
·Höchste Netzspannung: 40,5 kV
·Stromverhältnis: 100/1 A, 300/1 A, 600/1 A, 1000/1 A, 2000/1 A
·Messgenauigkeit: Klasse 0,2S
·Schutzgenauigkeit: 5P20 oder PX
·Nennlast: 10–30 VA
·Einbau: im Freien oder in Innenräumen

Ein 36-kV-Stromwandler (Top-Core-Ausführung) ist ein zuverlässiger und weit verbreiteter Messwandler für 33-kV-Mittelspannungsnetze, der eine genaue Strommessung, zuverlässige Schutzleistung und robuste Isolierung in einer kompakten Top-Core-Bauweise bietet und sich für Versorgungs- und Industrieumspannwerke eignet.