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Das Wesentliche von MV / HV-Magnetspannungswandlern

Magnetische Spannungswandler

Es werden magnetische Spannungswandler verwendet um ein sekundäres Signal bereitzustellen, das proportional zum tatsächlich vorherrschenden Primärwert ist. Diese Signale dienen zur Versorgung von Messgeräten, Messgeräten, Relais und ähnlichen Geräten.

Arbeitsprinzip und Anschlüsse von magnetischen Spannungswandlern

Arbeitsweise und Anschlüsse von magnetischen Spannungswandlern (Bildnachweis: ABB)

Die gemessenen Primärwerte sind Systemströme und -spannungen. Das zur Verfügung stehende sekundäre Signal muss die folgenden Kriterien erfüllen:

  1. Standardisierter Nominalwert
  2. Minimales Verhältnis und Phasenverschiebungsfehler
  3. Fähigkeit zur Stromversorgung der Sekundärschutz- und Messgeräte
  4. Erforderlicher Isolationspegel gegen die Primärkreise
  5. Vorhersehbare Leistung unter normalen Bedingungen des Primärsystems und besonders unter anormalen Bedingungen

Die Primärwicklung ist vom Istwert betroffenNetzspannung zu jedem Zeitpunkt. Dieser Primärspannungswert wird dann basierend auf dem Nennspannungsumwandlungsverhältnis des Spannungswandlers in einen Sekundärspannungswert umgewandelt.

Der häufigste Anschluss des Spannungswandlers ist zwischen jeder Phase und dem Boden getrennt (einpolig)Somit ist der gemessene Wert der Spannungswert zwischen Phase und Erde.

In bestimmten Anwendungen besteht die Verbindung zwischenPhasen (zweipolig) wird ebenfalls verwendet. Die dritte Variante wäre eine dreiphasige Einheit, bei der sich die dreiphasigen Einheiten in einem physischen Gehäuse befinden und die Phasen sternförmig gegen Erde verbunden sind.

Wie bei den Stromwandlern werden mehrere separate Sekundärkerne verwendet zu Mess- und Schutzzwecken. Es ist auch möglich, einen Kern sowohl zum Messen als auch zum Schutz zu verwenden.

Darstellung eines einpoligen Spannungswandlers (links) mit zwei Sekundärkernen und eines Doppelpols (rechts) mit einem Sekundärkern

Abbildung 1 - Darstellung eines einpoligen Spannungswandlers (links) mit zwei Sekundärkernen und eines Doppelpols (rechts) mit einem Sekundärkern

Im Gegensatz zu Stromwandlern ist die SpannungTransformatoren bieten normalerweise ein festes Übersetzungsverhältnis, und spezielle Designs mit doppelten Transformationsverhältnissen können je nach den individuellen Anforderungen der Anwendung eingesetzt werden.

Die eingestellten sekundären Wechselspannungspegel sind normalerweise entweder 100 V oder 110 V, obwohl es auch andere gibt, hauptsächlich in Ländern, die dem ANSI-Standard unterliegen.

Der häufigste Typ eines Spannungswandlers ist eingeschaltetAuf der Verteilerseite befinden sich drei einpolige mit zwei getrennten Adern, nämlich der sternförmige zu Messzwecken und der gebrochene Dreieck zur Restspannungsmessung.

Ein Satz von drei einpoligen Spannungswandlern mit zwei Sekundärkernen

Abbildung 2 - Ein Satz von drei einpoligen Spannungswandlern mit zwei Sekundärkernen

Die Sekundärkreise eines Spannungswandlersmüssen mit Sicherungen oder Leitungsschutzschaltern geschützt werden. Diese Schutzeinrichtungen sollten so nahe wie möglich an den Spannungswandlern montiert werden.

Wenn ein Lastwiderstand an der angeschlossen istOpen-Delta-Kern des Spannungswandlers Zur Dämpfung der durch das Ferroresonanzphänomen verursachten Schwingung muss der Widerstand mit der Spannungswandlerseite der Sekundärkreisschutzvorrichtung verbunden werden.

Das Ferroresonanzphänomen ist aufgrund des Resonanzkreises, der durch die einpolige VT-Induktivität gegen Erde und die nicht geerdete Systemkapazität gegen Erde gebildet wird. Dieser Resonanzkreis kann Schwingungen verursachenDies führt zu Erwärmung und schließlich zur Beschädigung der Spannungswandler. Um diese Schwingungen zu dämpfen, ist ein Lastwiderstand über die Open-Delta-Wicklung geschaltet.

Diese Probleme treten höchstwahrscheinlich in ungeerdeten Systemen auf, bei denen eine minimale Einzugslänge angeschlossen ist.

66 kV ölisolierter einpoliger magnetischer Spannungswandler für den Außenbereich

Ein 66 kV ölisolierter, einpoliger Spannungswandler im Freien

Abbildung 3 - Ein 66 kV ölisolierter einpoliger magnetischer Spannungswandler für den Außenbereich


Woher:

  1. Primärterminal
  2. Ölschauglas
  3. Öl
  4. Quarzfüllung
  5. Isolator
  6. Hebeöse
  7. Sekundärklemmenkasten
  8. Neutral und terminal
  9. Erweiterungssystem
  10. Papierisolierung
  11. Panzer
  12. PrimärwicklungGrundanschluss

12 kV einpoliger magnetischer Spannungswandler für Epoxidharz im Epoxidharzgehäuse

Ein 12-kV-einpoliger magnetischer Spannungswandler aus Epoxidharz im Innenbereich

Abbildung 4 - Ein einpoliger magnetischer 12-kV-Spannungswandler aus Epoxidharz im Innenbereich


Woher:

  1. Mittelspannungsklemmen
  2. Primärspule
  3. Magnetkreis
  4. Sekundärwicklung
  5. Epoxy-Körper
  6. Nebenauslässe
  7. Grundplatte
  8. Abdeckung der Sekundäranschlüsse, die zur Abdichtung der Auslassöffnungen verwendet werden
  9. Typenschild

Bei einem idealen Spannungswandler entspricht das Verhältnis zwischen Primär- und Sekundärspannung immer dem Verhältnis zwischen Primär- und Sekundärwicklung.

Prinzipdarstellung eines magnetischen Spannungswandlers

Abbildung 5 - Prinzipdarstellung eines magnetischen Spannungswandlers

Das Verhalten von Spannungswandlern und die Konformität mit den grundlegenden elektrischen Gesetzen kann mit demonstriert werden die Verwendung einer Ersatzschaltung unten gezeigt.

Ersatzschaltung eines magnetischen Spannungswandlers

Abbildung 6 - Ersatzschaltbild eines magnetischen Spannungswandlers

Aus der obigen Ersatzschaltung ist ersichtlich, dass bei einem nicht idealen Transformator immer einige Fehler in der Messung enthalten sind. Diese Fehler werden hauptsächlich durch das verursacht Erregerstrom (IO) und der Laststrom (I2), was sowohl Verhältnisfehler als auch Winkelfehler zwischen der reduzierten Primärspannung und der tatsächlichen Sekundärspannung einführt.

Die detaillierten Kerndaten beschreiben den KernLeistung in Bezug auf die beabsichtigte Anwendung. Diese Daten können gemäß den Richtlinien einer der verschiedenen internationalen Standards wie IEC, British Standards oder IEEE ausgedrückt werden. Folgendes basiert auf den von IEC bereitgestellten Standards.

Das Problem wird durch ein Beispiel angegangen. Es wird hier davon ausgegangen, dass ein dreiphasiger Satz eines einpoligen Spannungswandlers mit den unten gezeigten Datenetiketten zur Energiemessung und zum Schutz gegen Restüberspannung verwendet wird.


Beispiel für das Lesen von Spannungswandlerdaten

Schauen wir uns dieses Beispiel von VT an:

  • 6600: 3/100: 3/100: 3V
  • a - n 30VA Kl. 0,5
  • da - dn 100VA cl.6P 50Hz 400VA
  • 7,2 / 20/60 kV
  • 1,9xUn 8h

6600: 3/100: 3/100: 3V

Diese Werte bestimmen das Nennspannungsverhältnis. Der Spannungswandler ist einpolig für die Messung der Phase-Erde-Spannung. Die Nennprimärspannung beträgt 6600: 3 V und die Nennsekundenspannungen sind 100: √3V und 100: 3 V.

Der erste Sekundärkern ist für eine Sternschaltung vorgesehen, die das Spannungssignal Phase-Erde auf 100: √3 V ausgibt (ungefähr 57,7 V) Basen. Der zweite Sekundärkern ist für eine Restspannungsmessung bei offener Dreieckschaltung vorgesehen 100: 3 V (ungefähr 33,3 V) Basen.

Bei voller Erdschlusssituation (Fehlerimpedanz ist Null) in ungeerdeten Systemen wäre der Messwert der Open-Delta-Verbindung ungefähr 100 V.


a - n 30VA Kl. 0,5

Die Markierung a - n 30VA Kl. 0,5 sind die detaillierten Daten für der erste Sekundärkern, der zur Messung vorgesehen ist. Die Sekundärlast beträgt 30 VA und die Genauigkeitsklasse 0,5.

Die Markierungen "ein" und "N" Beachten Sie die sekundären Anschlussmarkierungen auf derSekundäranschlusskasten des Spannungswandlers. Um die angegebene Genauigkeitsklasse zu erfüllen, muss der Spannungswandler bestimmte Anforderungen bezüglich Spannungs- und Phasenverschiebungsfehlern erfüllen (siehe unten).

Diese Grenzwerte gelten für die Sekundärlasten zwischen 25-100% der Nennlast.

Messanforderungen für Spannungswandler für die Klassen 0,5 und 0,2

Abbildung 7 - Messanforderungen für Spannungswandler für die Klassen 0,5 und 0,2 gemäß den IEC-Normen. Die eingezeichneten Linien zeigen das Verhalten des Transformators, der im obigen Beispiel verwendet wurde

da - dn 100VA cl.6P

Die Markierung da - dn 100VA cl.6P sind die detaillierten Daten für den zweiten sekundären Kern, der zum Schutz bestimmt ist. Die sekundäre Nennlast beträgt 100 VA und die Genauigkeitsklasse 6P.

Die Markierungen "Da" und "Dn" Beachten Sie die sekundären Anschlussmarkierungen auf derSekundäranschlusskasten des Spannungswandlers. Um die angegebene Genauigkeitsklasse zu erfüllen, muss der Spannungswandler bestimmte Anforderungen bezüglich Spannungs- und Phasenverschiebungsfehlern erfüllen (siehe unten).

Diese Grenzwerte gelten für die Sekundärlasten zwischen 25-100% der Nennlast. Wenn die Open-Delta-geschaltete Sekundärschutzwicklung nur für verwendet wird Ferroresonanz-Dämpfungswiderstandmuss nicht den Genauigkeitsanforderungen entsprechen.

Genauigkeitsanforderungen der Schutzklassen der Spannungswandler

Schutzklasse Spannungsfehler ±% Phasenverschiebung ± min.
3P 3.0 120
6P 6.0 240

50 Hz 400 VA

Die Nennfrequenz der Spannungswandler beträgt (50 Hz). Die angegebene Wärmegrenzbegrenzung beträgt 400 VA. Dies bezieht sich auf einen Scheinleistungswert amBemessungssekundärspannung, die von einer Sekundärwicklung unter Bemessungsprimärspannungsbedingungen entnommen werden kann, ohne die Temperaturanstiegsgrenze zu überschreiten (durch die Norm festgelegte Klassen).

In diesem Zustand können die Fehlergrenzen überschritten werden. Wenn der Spannungswandler mehr als eine Sekundärwicklung hat, ist dieser Wert separat zu den spezifischen Daten des Sekundärkerns anzugeben.


7,2 / 20/60 kV

7,2 kV ist die höchste Spannung für das Gerät (Effektivwert). 20 kV ist die Bemessungsfrequenz der Spannungsfestigkeit (Effektivwert). 60 kV ist der Bemessungswert der Blitzstoßfestigkeit (Spitzentestwert).


1,9xUn 8h

Der Bemessungsspannungsfaktor (1,9) ist das Vielfache der Nenn-Primärspannung, um die maximale Spannung zu bestimmen, bei der der Transformator die relevanten thermischen Anforderungen und die angegebenen Genauigkeitsanforderungen erfüllen muss für eine festgelegte Zeit (8 h). Der Spannungsfaktor wird durch die maximale Betriebsspannung in einem bestimmten System bestimmt.

Die maximale Betriebsspannung wird jedoch durch die Primärwicklungsanschlüsse der Spannungswandler und die Systemerdungsbedingungen beeinflusst.

Die folgende Tabelle zeigt die Abhängigkeiten.

Richtwerte der Bemessungsspannungsfaktoren und Bemessungszeiten gemäß IEC

Richtwerte der Bemessungsspannungsfaktoren und Bemessungszeiten gemäß IEC


Referenz // Distribution Automation Handbook - Elemente von Energieverteilungssystemen von ABB

Bemerkungen: