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145-kV-Stromwandler (Haarnadelbauweise)

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145-kV-Stromwandler

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Der 145-kV-Stromwandler (Haarnadelbauweise) ist ein Hochspannungs-Messwandler für den Außenbereich, der in luftisolierten Umspannwerken (AIS) mit 132 kV und 145 kV eingesetzt wird. Er wandelt hohe Primärströme präzise in standardisierte Sekundärströme (1 A oder 5 A) um und wird für Schutzrelais, Energieerfassung, Fehleraufzeichnung und die Automatisierung von Umspannwerken eingesetzt. Der Haarnadel-Typ verfügt über einen integrierten U-förmigen Primärleiter, der eine einwindige Primärwicklung bildet und hohe mechanische Festigkeit, hervorragende Isolationsleistung sowie zuverlässigen Betrieb gewährleistet.

Funktionsprinzip
Der 145-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 sich ändernde Fluss induziert einen proportionalen Strom in der Sekundärwicklung, während die elektrische Trennung zwischen Primär- und Sekundärkreis aufrechterhalten bleibt.

Aufbau
Ein typischer 145-kV-Haarnadel-Stromwandler besteht aus:
·Einteiligem U-förmigem Primärleiter aus Kupfer oder Aluminium
·Toroidalem Magnetkern mit hoher Permeabilität
·Mehreren Sekundärwicklungen für Messung und Schutz
·Öl-Papier-Isolationssystem (am häufigsten)
·Außenisolator aus Porzellan oder Verbundwerkstoff
·Ölausdehnungskammer oder Edelstahlbalg
·Sekundäranschlusskasten
·Erdungsanschluss
·Trägerfuß aus verzinktem Stahl
·Typenschild aus Edelstahl

Merkmale
·Einwindiger Haarnadel-Primärleiter.
·Hervorragende Messgenauigkeit.
·Mehrere unabhängige Sekundärkerne.
·Hohe Isolationsleistung für 145-kV-Systeme.
·Hohe thermische und dynamische Kurzschlussfestigkeit.
·Witterungsbeständige Ausführung für den Außenbereich.
·Geringe Teilentladungseigenschaften.
·Lange Lebensdauer bei minimalem Wartungsaufwand.

Typische Nennwerte
·Höchste Systemspannung: 145 kV
·Nennfrequenz: 50 oder 60 Hz
·Primärstrom: 200–4000 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: 10–60 VA
·Blitzstoßfestigkeit: typischerweise 650 kV
·Netzfrequenzfestigkeit: typischerweise 275 kV (1 min)
·Einbau: AIS im Freiluftbereich

Vorteile
·Hohe Genauigkeit sowohl für den Schutz als auch für die Verbrauchsmessung.
·Hervorragende Isolationskoordination für 132/145-kV-Systeme.
·Robuster Primärleiter mit einer Windung sorgt für hohe mechanische Festigkeit.
·Mehrere Sekundärkerne unterstützen getrennte Mess- und Schutzfunktionen.
·Hohe Beständigkeit gegen thermische und mechanische Belastungen bei Kurzschlüssen.
·Zuverlässige Langzeitleistung unter Umgebungsbedingungen im Freien.

Einschränkungen
·Ölgefüllte Geräte erfordern eine regelmäßige Überprüfung des Ölzustands, der Dichtungen und der Isolationsintegrität.
·Größer und schwerer als Mittelspannungs-Stromwandler in Gießharzausführung.
·Erfordert eine angemessene strukturelle Abstützung bei der Installation.
·Die Sekundärwicklung darf niemals offen geschaltet werden, während die Primärwicklung unter Spannung steht, da an den Sekundäranschlüssen gefährliche Spannungen induziert werden können.

Anwendungsbereiche
145-kV-Stromwandler in Haarnadelbauweise finden breite Anwendung in:
·132-kV- und 145-kV-Übertragungsumspannwerken
·Übertragungsleitungsfelder
·Schutz von Leistungstransformatoren
·Differentialschutz von Sammelschienen
·Leistungsschalterfelder
·Verbrauchs- und Netzmessung
·Industrielle Hochspannungsumspannwerke
·Netzumspannwerke für erneuerbare Energien
·Schaltanlagen

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

Typische Einsatzbereiche
Der 145-kV-Stromwandler in Haarnadelbauweise wird in 132-kV- und 145-kV-Luftisolier-Umspannwerken in großem Umfang eingesetzt für:
·Strommessung für die Überwachungs-, Steuerungs- und Datenerfassung (SCADA)
·Verbrauchs- und Energieerfassung
·Überstrom- und Erdschlussschutz
·Differentialschutz für Transformatoren und Sammelschienen
·Fehleraufzeichnung und Störungsüberwachung
·Netzüberwachung und Umspannwerksautomatisierung

Sein integrierter einwindiger Primärleiter, seine hohe Durchschlagfestigkeit, seine mehreren Sekundärkerne und seine hervorragende Messgenauigkeit machen ihn zu einer zuverlässigen Lösung für moderne Hochspannungsübertragungssysteme, bei denen Zuverlässigkeit, Sicherheit und Präzision von entscheidender Bedeutung sind.