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245-kV-Stromwandler (Haarnadelbauweise)

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245-kV-Stromwandler

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Der 245-kV-Stromwandler (Haarnadelbauart) ist ein für den Außenbereich bestimmter Messwandler für Ultrahochspannung (UHS), der in 220-kV- und 245-kV-Luftisolierten Umspannwerken (AIS) zum Einsatz kommt. Er wandelt hohe Primärströme in standardisierte Sekundärströme (1 A oder 5 A) für Schutz-, Mess-, Überwachungs- und Steuerungszwecke um und sorgt dabei für eine vollständige elektrische Trennung zwischen dem Hochspannungs-Primärkreis und den Niederspannungs-Sekundärgeräten.

Der Haarnadel-Typ verwendet einen integrierten, einwindigen, U-förmigen Primärleiter, der eine hohe mechanische Festigkeit, ein ausgezeichnetes Kurzschlussverhalten und eine überragende Langzeitzuverlässigkeit bietet.

Funktionsprinzip
Ein 245-kV-Stromwandler vom Haarnadel-Typ arbeitet nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion.

Wenn Wechselstrom durch den U-förmigen Primärleiter fließt, entsteht im Magnetkern ein wechselnder Magnetfluss. Dieser Fluss induziert einen proportionalen Strom in der Sekundärwicklung, wobei die galvanische Trennung aufrechterhalten bleibt.

Aufbau
Ein typischer 245-kV-Stromwandler vom Haarnadel-Typ umfasst:
·Integrierten U-förmigen Primärleiter aus Kupfer oder Aluminium
·Ringkern mit hoher Permeabilität
·Mehrere Sekundärwicklungen für Schutz- und Messzwecke
·Öl-Papier-Isolationssystem (am häufigsten bei dieser Spannungsebene)
·Hohlisolator aus Porzellan oder Verbundwerkstoff
·Ölausdehnungsbalg oder Konservator
·Kapazitives Abstufungssystem zur Steuerung des elektrischen Feldes
·Sekundäranschlusskasten
·Erdungsanschluss
·Montagesockel aus verzinktem Stahl
·Typenschild aus Edelstahl

Merkmale
·Integrierter einwindiger Haarnadel-Primärleiter.
·Hervorragende Genauigkeit über einen weiten Betriebsbereich.
·Mehrere unabhängige Sekundärkerne.
·Hohe Durchschlagfestigkeit, geeignet für Höchstspannungssysteme.
·Geringe Teilentladung.
·Hohe thermische und dynamische Kurzschlussfestigkeit.
·Witterungsbeständige Ausführung für den Außenbereich.
·Lange Lebensdauer bei minimalem Wartungsaufwand.

Typische Nennwerte
·Höchste Systemspannung: 245 kV
·Nennfrequenz: 50 oder 60 Hz
·Primärstrom: 300–4000 A
·Sekundärstrom: 1 A oder 5 A
·Messgenauigkeitsklasse: 0,1, 0,2, 0,2S, 0,5, 0,5S
·Schutzgenauigkeitsklasse: 5P10, 5P20, 10P10, PX, TPX, TPY, TPZ
·Nennlast: 15–60 VA
·Blitzstoßfestigkeit: Typischerweise 1050 kV
·Schaltimpulsfestigkeit: Gemäß IEC/Anforderungen der Energieversorger
·Netzfrequenzfestigkeit: Typischerweise 460 kV (1 min)
·Einbau: AIS im Freiluftbereich

Vorteile
·Hohe Genauigkeit für die Abrechnungsmessung und Schutzrelais.
·Hervorragende Isolationskoordination für 220/245-kV-Übertragungsnetze.
·Robuster Primärleiter mit einer Windung und hoher mechanischer Festigkeit.
·Mehrere Sekundärkerne ermöglichen unabhängige Mess- und Schutzkreise.
·Hohe Beständigkeit gegen thermische und elektromechanische Kräfte bei Fehlersituationen.
·Zuverlässige Leistung in rauen Außenumgebungen.

Einschränkungen
·Die großen Abmessungen und das hohe Gewicht erfordern umfangreiche Tragkonstruktionen.
·Ölgefüllte Isolationssysteme erfordern regelmäßige Inspektion und Wartung.
·Höhere Anschaffungskosten als bei Mittelspannungs-Stromwandlern.
·Die Sekundärwicklung darf niemals offen geschaltet werden, während die Primärwicklung unter Spannung steht, da sich an den Sekundäranschlüssen gefährliche Spannungen aufbauen können.

Anwendungen
·245-kV-Stromwandler vom Haarnadel-Typ finden breite Anwendung in:
·220-kV- und 245-kV-Übertragungsumspannwerken
·Übertragungsleitungsfeldern
·Leistungstransformatorfeldern
·Differentialschutz für Sammelschienen
·Leistungsschalter-Schutz
·Verbrauchs- und Versorgungsmessung
·Netzverbundstationen
·Schaltanlagen
·Übertragungsstationen für erneuerbare Energien
·Industrielle Höchstspannungsanlagen

Typische Anordnung der Sekundärkerne
·Kern 1 Verbrauchsabrechnung 0,2S
·Kern 2 Betriebsmessung 0,5
·Kern 3 Überstrom- und Erdschlussschutz 5P20
·Kern 4 Differentialschutz für Transformatoren oder Sammelschienen PX / TPX / TPY / TPZ
·Kern 5 Reserve-Schutz oder Störungsaufzeichnung 5P20 oder PX

Typische Einsatzbereiche
Der 245-kV-Haarnadel-Stromwandler ist für anspruchsvolle 220-kV- und 245-kV-Übertragungsnetze ausgelegt, in denen hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit unerlässlich sind. Zu den typischen Funktionen gehören:
·Verbrauchs- und Abrechnungsmessung
·Überstrom- und Erdschlussschutz
·Differentialschutz für Transformatoren und Sammelschienen
·Fehleraufzeichnung und Störungsanalyse
·Überwachungssteuerung und Datenerfassung (SCADA)
·Flächendeckende Überwachung und Umspannwerksautomatisierung

Sein einwindiger Haarnadel-Primärleiter, sein fortschrittliches Isolationssystem, mehrere Sekundärkerne und seine hohe dielektrische Leistungsfähigkeit machen ihn zu einer bevorzugten Lösung für moderne, luftisolierte Höchstspannungs-Umspannwerke und gewährleisten eine genaue Strommessung sowie einen zuverlässigen Schutz über die gesamte Lebensdauer der Anlage.